Sensing will be an important service of future wireless networks to assist innovative applications such as autonomous driving and environment monitoring. Perceptive mobile networks (PMNs) were proposed to add sensing capability to current cellular networks. Different from traditional radar, the cellular structure of PMNs offers multiple perspectives to sense the same target, but the inherent interference between sensing and communication along with the joint processing among distributed sensing nodes (SNs) also cause big challenges for the design of PMNs. In this paper, we first propose a two-stage protocol to tackle the interference between two sub-systems. Specifically, the echoes created by communication signals, i.e., interference for sensing, are first estimated in the clutter estimation (CE) stage and then utilized for interference management in the target sensing (TS) stage. A networked sensing detector is then derived to exploit the perspectives provided by multiple SNs for sensing the same target. The macro-diversity from multiple SNs together with the array gain and the higher angular resolution from multiple receive antennas of each SN are investigated to reveal the benefit of networked sensing. Furthermore, we derive the sufficient condition to guarantee one SN's contribution is positive, based on which a SN selection algorithm is proposed. To reduce the communication workload, we propose a distributed model-driven deep-learning algorithm that utilizes partially-sampled data for CE. Simulation results confirm the benefits of networked sensing and validate the higher efficiency of the proposed CE algorithm than existing methods.


翻译:感知将成为未来无线网络中的重要服务,以协助自动驾驶和环境监测等创新应用。 感知移动网络(PMNs)被提出以将感知能力添加到当前的蜂窝网络中。 与传统雷达不同,PMN的蜂窝结构为感知相同目标提供了多个视角,但感测节点(SN)之间的干扰以及分布式感测节点之间的联合处理也为PMN的设计带来巨大挑战。在本文中,我们首先提出了一个两步协议来处理两个子系统之间的干扰。具体地,首先在杂波估计(CE)阶段中估计由通信信号创建的能量反射,即感测中的干扰,然后在目标感测(TS)阶段中利用其进行干扰管理。然后,我们导出一个网络感知探测器,以利用多个SN提供的视角感知相同的目标。通过调查从多个SN中提供的宏多样性以及阵列增益和多个接收天线的增加角分辨率来揭示网络感知的好处。此外,我们导出了足以保证一个SN的贡献是正面的充分条件,基于此提出了一种SN选择算法。为了减少通信负载,我们提出了一种利用部分采样数据的分布式模型驱动深度学习算法来进行CE。仿真结果证实了网络感知的益处,并验证了所提出的CE算法比现有方法更高效。

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