From an information theoretic perspective, joint communication and sensing (JCAS) represents a natural generalization of communication network functionality. However, it requires the reevaluation of network performance from a multi-objective perspective. We develop a novel mathematical framework for characterizing the sensing and communication coverage probability and ergodic capacity in JCAS networks. We employ an information theoretic formulation of radar tracking to extend the notions of coverage probability and ergodic capacity to the radar setting. Using this framework, we analyze the downlink sensing and communication coverage and capacity of a JCAS network employing a shared multicarrier waveform and analog beamforming. Leveraging tools from stochastic geometry, we derive upper and lower bounds for these quantities. We also develop several general technical results including: i) a method for obtaining closed form bounds on the Laplace Transform of a shot noise process, ii) an analog of H\"older's Inequality to the setting of harmonic means, and iii) a relation between the Laplace and Mellin Transforms of a non-negative random variable. We use the derived bounds to investigate the performance of JCAS networks under varying base station and blockage density. Among several insights, our analysis indicates that network densification improves sensing performance - in contrast to communications.


翻译:从信息理论角度出发,联合通信和遥感(JCAS)是通信网络功能的自然概括,但需要从多目标角度重新评估网络性能。我们开发了一个新的数学框架,以说明JCAS网络的遥感和通信覆盖概率和天体能力。我们使用雷达跟踪的信息理论配方,将覆盖概率和天体能力的概念扩大到雷达设置。我们利用这个框架,分析使用共享的多载波形和模拟波形的JCAS网络的下行链感知和通信覆盖面和能力。我们从蒸气几何测量中利用网络,为这些数量得出上下限。我们还开发了几个一般性技术结果,包括:i)在射击噪音过程的拉普尔变形上获得封闭形式约束的方法,ii)H\“older's的模拟与调和手段的设置不平等。我们分析了Laplet和Mellin非内置随机变量的变换。我们使用衍生的磁带工具来测量这些数量。我们还开发了几个总体技术结果,包括:一)在射击噪声过程的拉普变式变式变换过程中的磁度网络的密度。

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