- عنوان کتاب: Full-Duplex Integrated Sensing and Communication Systems Principles, Key Technologies, and Receiver Design
- نویسنده: Prof. Changhao Du
- حوزه: فناوری حسگر
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 174
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 11.9 مگابایت
با استقرار تجاری گسترده فناوری ارتباطات سیار نسل پنجم (5G) و توسعه مداوم نسل ششم (6G)، سیستمهای ارتباطی بیسیم به سمت راندمان طیفی بالاتر، تأخیر کمتر و هوش بیشتر در حال تکامل هستند. در این کتاب، فناوری سنجش و ارتباط یکپارچه (ISAC)، که امکان ادغام عمیق قابلیتهای ارتباطی و حسگری را در یک پلتفرم واحد فراهم میکند، به عنوان یک عامل کلیدی برای شبکههای بیسیم آینده ظهور کرده است. با این حال، سیستمهای سنتی ISAC، مانند سیستمهای مبتنی بر دوپلکسسازی تقسیم زمان (TDD)، با چالشهایی مانند نقاط کور حسگری، ظرفیت ارتباطی محدود و برنامهریزی زمانی پیچیده روبرو هستند که کاربرد آنها را در سناریوهای بسیار پویا به شدت محدود میکند. معرفی فناوری دوپلکس کامل (FD) یک پیشرفت انقلابی برای سیستمهای ISAC به ارمغان میآورد. FD-ISAC با فعال کردن ارسال و دریافت همزمان در یک باند فرکانسی، نه تنها نقاط کور حسگری ذاتی در طرحهای سنتی TDD را از بین میبرد، بلکه به طور قابل توجهی توان عملیاتی ارتباطات را افزایش میدهد و به چشمانداز واقعی «ارتباط، حسگری را ممکن میسازد و حسگری، ارتباطات را بهبود میبخشد» جامه عمل میپوشاند. این کتاب به طور سیستماتیک مبانی نظری، الگوریتمهای کلیدی، پیادهسازی سختافزار و روندهای آینده FD-ISAC را شرح میدهد و هدف آن ارائه مرجعی حرفهای برای محققان، مهندسان و دانشجویان ارشد تحصیلات تکمیلی است که عمق نظری را با راهنماییهای عملی ترکیب میکند. این کتاب به سه بخش مجزا تقسیم شده است که هر بخش به طور منطقی بر اساس بخش قبلی بنا شده است: بخش اول: مبانی نظری FD-ISAC این بخش با مدلهای پایه سیستمهای ISAC آغاز میشود و به فناوریهای اصلی مانند طراحی شکل موج، مدلسازی کانال و حذف خود-تداخل دوطرفه کامل میپردازد: فصل 1 پیشینه، مزایای فنی FD-ISAC و کاربردهای آن را در سناریوهای معمول مانند حمل و نقل هوشمند، اقتصاد در ارتفاع کم و خانههای هوشمند معرفی میکند. فصل 2 به طور سیستماتیک سه مسیر اصلی برای طراحی شکل موج ISAC، از جمله طراحی رادارمحور، ارتباطمحور و مشترک را تشریح میکند، در حالی که مدلهای جامع کانال ارتباطی و حسگری را ایجاد میکند. فصل ۳ بر مسئله خود-تداخلی FD (SI) تمرکز دارد و تحلیل دقیقی از مدلسازی خطی و غیرخطی برای سیگنالهای SI ارائه میدهد و به طور سیستماتیک تکنیکهای سرکوب SI سه دامنهای (آنتن، فرکانس رادیویی و دیجیتال) را معرفی میکند. بخش دوم: الگوریتم و پیادهسازی FD-ISAC این بخش بر پردازش سیگنال _low، طراحی پلتفرم سختافزاری و راهحلهای یکپارچهسازی روی تراشه برای سیستمهای FD-ISAC تمرکز دارد: فصل ۴ یک پردازش سیگنال دریافتی _low متناسب با FD-ISAC، شامل الگوریتمهایی برای جداسازی پژواکهای هدف از سیگنالهای SI، پیشنهاد میدهد و روشهای مختلف پردازش سیگنال رادار را معرفی میکند. فصل ۵ بررسی جامعی از مسیرهای پیادهسازی سختافزاری برای حذف FD SI (SIC) ارائه میدهد که فناوریهای کلیدی مانند جداسازی آنتن، حذف RF و فیلتر دیجیتال را در کنار اندازهگیریهای عملکرد از چندین سیستم نمونه اولیه پوشش میدهد. فصل 6 بر طراحی حذفکنندههای RF روی تراشه تمرکز دارد و به طور سیستماتیک مزایا و معایب چهار معماری اصلی، شامل متعادلسازی حوزه فرکانس (FDE)، متعادلسازی حوزه زمان (TDE)، متعادلسازی تبدیل هیلبرت (HTE) و حذف MIMO را مقایسه میکند. بخش سوم: چالشهای فعلی و مرزهای نوظهور در FD-ISAC این بخش چالشهای اصلی پیش روی FD-ISAC را در مرحله فعلی توسعه خود خلاصه میکند و همگرایی آن را با فناوریهای پیشرفته مانند تراهرتز (THz)، سطوح هوشمند قابل پیکربندی مجدد (RIS) و هوش مصنوعی (AI) بررسی میکند: فصل 7 تنگناهای فنی FD-ISAC را از سه بعد، از جمله طراحی مدل، پردازش سیگنال و پیادهسازی روی تراشه، تجزیه و تحلیل میکند. فصل 8 پتانسیل FD-ISAC را در زمینههای نوظهور مانند ارتباطات تراهرتز، سیستمهای مبتنی بر RIS، شبکههای مبتنی بر هوش مصنوعی، کاربردهای پهپاد و شبکههای یکپارچه فضا-هوا-زمین (SAGIN) مورد بحث قرار میدهد. این کتاب FD و ISAC را عمیقاً در یک سیستم دانش کامل که شامل نظریه، الگوریتمها و سختافزار است، ادغام میکند. این کتاب مسیرهای تحقیقاتی میانرشتهای نوظهور را که FD-ISAC را با تراهرتز، RIS و هوش مصنوعی ترکیب میکنند، پوشش میدهد. علاوه بر این، دادههای پیادهسازی سختافزاری گسترده، جداول مقایسه عملکرد و موارد طراحی سیستم نمونه اولیه را ارائه میدهد که ارزش مرجع مهندسی قابل توجهی را ارائه میدهد. علاوه بر این، مسیرهای تحقیقاتی آینده روشنی را برای مشکلات حل نشده فعلی شناسایی میکند و به خوانندگان کمک میکند تا مسیر تکامل فناوری را درک کنند. این کتاب برای خوانندگان زیر مناسب است: محققان و مهندسان در زمینههای ارتباطات و حسگری، دانشجویان تحصیلات تکمیلی و دانشجویان کارشناسی ارشد در مهندسی اطلاعات و ارتباطات الکترونیکی، تصمیمگیرندگان فنی صنعت درگیر در 6G، اینترنت اشیا (IoT)، حمل و نقل هوشمند، و …
With the large-scale commercial deployment of the fifth-generation (5G) mobile communication technology and the ongoing development of the sixth-generation (6G), wireless communication systems are evolving towards higher spectral efficiency, lower latency, and greater intelligence. In this book, Integrated Sensing and Communication (ISAC) technology, which enables the deep integration of communication and sensing functionalities on a single platform, has emerged as a key enabler for future wireless networks. However, traditional ISAC systems, such as Time-Division Duplexing (TDD)-based systems, face challenges such as sensing blind spots, limited communication capacity, and complex temporal scheduling, which severely restrict their application in highly dynamic scenarios. The introduction of Full-Duplex (FD) technology brings a revolutionary breakthrough for ISAC systems. By enabling simultaneous transmission and reception in the same frequency band, FD-ISAC not only eliminates the sensing blind spots inherent in traditional TDD schemes but also significantly enhances communication throughput, realizing the true vision of “Communication enables Sensing, and Sensing enhances Communication.” This book systematically elaborates on the theoretical foundations, key algorithms, hardware implementation, and future trends of FD-ISAC, aiming to provide a professional reference for researchers, engineers, and senior postgraduate students that combines theoretical depth with practical guidance. The book is structured into three distinct parts, each building upon the last in a logical progression: Part I: Theoretical Foundations of FD-ISAC This part begins with the basic models of ISAC systems and delves into core technologies such as waveform design, channel modeling, and full-duplex self-interference cancellation: Chapter 1 introduces the background, technical advantages of FD-ISAC, and its applications in typical scenarios like intelligent transportation, the low-altitude economy, and smart homes. Chapter 2 systematically outlines three main paths for ISAC waveform design, including radar-centric, communication-centric, and joint design, while establishing comprehensive communication and sensing channel models. Chapter 3 focuses on the FD self-interference (SI) problem, providing a detailed analysis of linear and nonlinear modeling for SI signals, and systematically introduces tri-domain (antenna, radio frequency, and digital) SI suppression techniques. Part II: Algorithm and Implementation of FD-ISAC This part focuses on the signal processing _low, hardware platform design, and on-chip integration solutions for FD-ISAC systems: Chapter 4 proposes a received signal processing _low tailored for FD-ISAC, including algorithms for separating target echoes from SI signals, and introduces various radar signal processing methods. Chapter 5 provides a comprehensive review of the hardware implementation paths for FD SI Cancellation (SIC), covering key technologies such as antenna isolation, RF cancellation, and digital filtering, alongside performance measurements from several prototype systems. Chapter 6 concentrates on the design of on-chip RF cancellers, systematically comparing the advantages and disadvantages of four mainstream architectures, including Frequency-Domain Equalization (FDE), Time- Domain Equalization (TDE), Hilbert-Transform Equalization (HTE), and MIMO cancellation. Part III: Current Challenges and Emerging Frontiers in FD-ISAC This part summarizes the core challenges facing FD-ISAC in its current stage of development and explores its convergence with cutting-edge technologies such as Terahertz (THz), Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS), and Artificial Intelligence (AI): Chapter 7 analyzes the technical bottlenecks of FD-ISAC from three dimensions, including model design, signal processing, and on-chip implementation. Chapter 8 discusses the potential of FD-ISAC in emerging _ields like Terahertz communications, RIS-assisted systems, AI-driven networks, UAV applications, and Space-Air-Ground Integrated Networks (SAGIN). This book deeply integrates FD and ISAC into a complete knowledge system spanning theory, algorithms, and hardware. It covers emerging interdisciplinary research directions combining FD-ISAC with Terahertz, RIS, and AI. Furthermore, it provides extensive hardware implementation data, performance comparison tables, and prototype system design cases, offering significant engineering reference value. In addition, it identifies clear future research directions for currently unresolved problems, helping readers grasp the trajectory of technological evolution. This book is suitable for the following readership: Researchers and engineers in the fields of communication and sensing, postgraduate students and senior undergraduates in electronic information and communication engineering, industry technical decision-makers engaged in 6G, the Internet of Things (IoT), intelligent transportation, and low-altitude communications. In summary, this book serves not only as a significant summary of the current state of ISAC research but also as a key reference for propelling the field from theory to practice and from the laboratory to industrialization. We hope this book will provide robust technical support and intellectual inspiration for fostering innovative development in the convergence of 6G communication and intelligent sensing. Given the author’s limited abilities, there are inevitably errors and omissions in this book. Readers are kindly invited to offer criticism and corrections.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Full-Duplex Integrated Sensing and Communication Systems





نظرات کاربران