Integrated Sensing and Communications (ISAC): revisión del sistema y resolución de algoritmos de diseño de forma de onda

Abstract

Este proyecto se enfoca en la integración de los sistemas de radar y de comunicaciones a través de los sistemas ISAC. La finalidad del trabajo es revisar los sistemas ISAC mediante un análisis bibliográfico, donde se presenten las motivaciones para el desarrollo de estos sistemas, los parámetros de rendimiento más importantes, así como las posibilidades de diseño que existen actualmente en la literatura, entre otros aspectos. En el contexto de su aplicación, ISAC se presenta como una solución para mejorar la eficiencia espectral y energética en sistemas donde la coexistencia de radar y comunicaciones es esencial, como en redes móviles avanzadas y sistemas de vigilancia. La metodología utilizada incluye un extenso estudio bibliográfico sobre los sistemas ISAC, seguido de la implementación práctica de diseños de formas de onda utilizando MATLAB. Este enfoque permite evaluar el impacto de diferentes parámetros de diseño en el rendimiento tanto de los sistemas radar como de los sistemas de comunicaciones. Los resultados obtenidos muestran que es posible diseñar formas de onda que optimicen el uso de recursos compartidos, logrando un balance adecuado entre las funcionalidades de radar y comunicaciones. Se destacan dos algoritmos de diseño implementados y comparados, mostrando la importancia de parámetros de compromiso para maximizar el rendimiento conjunto. Las conclusiones del trabajo sugieren que ISAC ofrece beneficios significativos en términos de eficiencia y rendimiento. Además, se proponen futuras líneas de investigación, incluyendo el desarrollo de algoritmos más avanzados y el análisis de receptores ISAC para mejorar la cancelación de interferencias y la coordinación de recursos compartidos.

This project focuses on the integration of radar and communication systems through ISAC systems. The aim of the work is to review ISAC systems through a bibliographic analysis, presenting the motivations for the development of these systems, the most important performance parameters, and the current design possibilities in the literature, among other aspects. In the context of its application, ISAC is presented as a solution to improve spectral and energy efficiency in systems where the coexistence of radar and communications is essential, such as in advanced mobile networks and surveillance systems. The methodology used includes an extensive bibliographic study on ISAC systems, followed by the practical implementation of waveform designs using MATLAB. This approach allows for evaluating the impact of different design parameters on the performance of both radar and communication systems. The results obtained show that it is possible to design waveforms that optimize the use of shared resources, achieving an adequate balance between radar and communications functionalities. Two implemented and compared design algorithms are highlighted, demonstrating the importance of trade-off parameters to maximize joint performance. The conclusions of the work suggest that ISAC offers significant benefits in terms of efficiency and performance. Furthermore, future lines of research are proposed, including the development of more advanced algorithms and the analysis of ISAC receivers to improve interference cancellation and the coordination of shared resources.