The transition of cellular networks to (i) software-based systems on commodity hardware and (ii) platforms for services beyond connectivity introduces critical system-level challenges. As sensing emerges as a key feature toward 6G standardization, supporting Integrated Sensing and Communication (ISAC) with limited bandwidth and piggybacking on communication signals, while maintaining high reliability and performance, remains a fundamental challenge. In this paper, we provide two key contributions. First, we present a programmable, plug-and-play framework for processing PHY/MAC signals through real-time, GPU-accelerated Artificial Intelligence (AI) applications on the edge Radio Access Network (RAN) infrastructure. Building on the Open RAN dApp architecture, the framework interfaces with a GPU-accelerated gNB based on NVIDIA ARC-OTA, feeding PHY/MAC data to custom AI logic with latency under 0.5 ms for complex channel state information extraction. Second, we demonstrate the framework's capabilities through cuSense, an indoor localization dApp that consumes uplink DMRS channel estimates, removes static multipath components, and runs a neural network to infer the position of a moving person. Evaluated on a 3GPP-compliant 5G NR deployment, cuSense achieves a mean localization error of 77 cm, with 75% of predictions falling within 1 meter. This is without dedicated sensing hardware or modifications to the RAN stack or signals. We plan to release both the framework and cuSense pipelines as open source, providing a reference design for future AI-native RANs and ISAC applications.


翻译:蜂窝网络向(i)基于商用硬件的软件化系统及(ii)超越连接服务的平台转型,引发了关键的系统级挑战。随着感知能力成为6G标准化的核心特征,如何在有限带宽下依托通信信号实现集成感知与通信(ISAC),同时维持高可靠性与性能,仍是根本性难题。本文贡献包括两方面:首先,我们提出一种可编程即插即用框架,通过在边缘无线接入网(RAN)基础设施上运行实时GPU加速人工智能(AI)应用来处理物理层/媒体接入控制层(PHY/MAC)信号。该框架基于开放无线接入网分布式应用(Open RAN dApp)架构,与依托NVIDIA ARC-OTA的GPU加速基站(gNB)对接,可在0.5毫秒延迟内将PHY/MAC数据馈送至定制AI逻辑,实现复杂信道状态信息提取。其次,我们通过室内定位分布式应用cuSense展示该框架能力:该应用利用上行解调参考信号(DMRS)信道估计,消除静态多径分量,并运行神经网络推断移动人员位置。在符合3GPP标准的5G新空口(NR)部署中测试表明,cuSense平均定位误差为77厘米,75%的预测结果误差在1米以内,且无需专用感知硬件或修改RAN协议栈及信号。我们计划将框架与cuSense流水线开源,为未来AI原生无线接入网及ISAC应用提供参考设计。

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