Integrating millimeter wave (mmWave)technology in both communication and sensing is promising as it enables the reuse of existing spectrum and infrastructure without draining resources. Most existing systems piggyback sensing onto conventional communication modes without fully exploiting the potential of integrated sensing and communication (ISAC) in mmWave radios (not full-fledged). In this paper, we design and implement a full-fledged mmWave ISAC system Gemini; it delivers raw channel states to serve a broad category of sensing applications. We first propose the mmWave self-interference cancellation approach to extract the weak reflected signals for near-field sensing purposes. Then, we develop a joint optimization scheduling framework that can be utilized in accurate radar sensing while maximizing the communication throughput. Finally, we design a united fusion sensing algorithm to offer a better sensing performance via combining monostatic and bistatic modes. We evaluate our system in extensive experiments to demonstrate Gemini's capability of simultaneously operating sensing and communication, enabling mmWave ISAC to perform better than the commercial off-the-shelf mmWave radar for 5G cellular networks.


翻译:在通信与感知中集成毫米波技术具有广阔前景,因为它能够在不消耗额外资源的前提下实现现有频谱与基础设施的复用。现有系统大多将感知功能附加于传统通信模式之上,未能充分发挥毫米波无线电中集成感知与通信的潜力(非全功能形态)。本文设计并实现了全功能毫米波ISAC系统Gemini;该系统通过提供原始信道状态信息,可支持广泛类别的感知应用。我们首先提出毫米波自干扰消除方法,以提取用于近场感知的微弱反射信号。随后,开发了联合优化调度框架,该框架可在实现精确雷达感知的同时最大化通信吞吐量。最后,我们设计了统一融合感知算法,通过结合单静态与双静态模式提升感知性能。通过大量实验评估表明,Gemini系统能够同步运行感知与通信功能,使毫米波ISAC在5G蜂窝网络中的性能优于商用现成毫米波雷达。

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