Integrated sensing and communication (ISAC) represents an emerging paradigm that aims to unify wireless communication and sensing functions into a single system. It is anticipated that this approach will result in enhanced efficiency and a reduction in the necessary hardware requirements. Meanwhile, millimeter-wave (mmWave) technology, which operates in the 30-300 GHz frequency range, offers significant advantages for ISAC due to its high-frequency spectrum and narrow beamwidth characteristics. The implementation of mmWave technology not only enhances the accuracy and performance of sensing but also boosts communication capacity within ISAC frameworks, thereby presenting a promising avenue for next-generation wireless systems. However, the use of mmWave networks, particularly those deployed in outdoor environments, may result in reduced connectivity due to the inherent sensitivity to blockage. Cell-free massive multiple-input multiple- output (MIMO) can overcome this challenge thanks to the substantial number of distributed access points that can provide spatial macro-diversity and ensure the quality of service to users. However, this also introduces high energy consumption and cost, requiring dynamic control of the access points to satisfy the requirements of different users and sensing targets, and also in selecting appropriate access points to act as transmitters and receivers in ISAC. In this thesis, A joint MIMO-ISAC terrestrial dynamic access point (AP) mode selection and power allocation scheme is developed. The goal is to minimize the number of active APs while ensuring the quality of the communication and sensing. Specifically, A sequential optimization scheme is proposed to perform the mode selection of APs in the network to deploy the transmitters (TX) and receivers (RX) required for ISAC. Two baseline schemes are designed to be used for comparative analysis with our established scheme. The other two baseline schemes use the idea of alternation (performing the next TX/RX optimization based on the results of the TX/RX optimization of the previous step) and a heuristic algorithm (increasing or decreasing the TX/RX with a certain regularity to make the system satisfy the constraints exactly), respectively. In the results, the heuristic scheme has an advantage in terms of speed, the alternating scheme has an advantage in terms of optimization performance, and the sequential scheme takes into account the speed of operation while guaranteeing the optimization performance, which makes it a worthwhile optimization scheme to be considered for the AP mode selection in ISAC systems.

Integrated Sensing and Communication (ISAC) är ett nytt paradigm som syftar till att förena trådlös kommunikation och sensorfunktioner i ett enda system. Denna metod förväntas leda till ökad effektivitet och en minskning av de nödvändiga hårdvarukraven. Samtidigt erbjuder millimetervågstekniken (mmWave), som arbetar i frekvensområdet 30-300 GHz, betydande fördelar för ISAC tack vare sitt högfrekventa spektrum och sin smala strålbredd. Användningen av mmWave gör det möjligt att uppnå högre datahastigheter och en förbättrad spatial upplösning, vilket gör den till ett optimalt val för avkänningsuppgifter som objektdetektering och lokalisering. Dessutom är mmWaves kapacitet att stödja stora bandbredder fördelaktig för kommunika- tion, vilket gör att ISAC-system kan fungera mer effektivt i täta miljöer med begränsad störning. Följaktligen förbättrar implementeringen av mmWave- teknik inte bara noggrannheten och prestandan för avkänning utan ökar också kommunikationskapaciteten inom ISAC-ramverk, vilket utgör en lovande väg för nästa generations trådlösa system. Användningen av mobila nätverk, särskilt sådana som används i utomhusmiljöer, kan dock leda till minskad konnektivitet och synlighet för mmWave-nätverk på grund av de inneboende begränsningarna i den fysiska miljön. Dessutom kan den tjänstekvalitet som användarna erhåller också påverkas negativt. Följaktligen används cellfri massiv MIMO, varigenom ett stort antal distribuerade accesspunkter kan ge spatial makrodiversitet och säkerställa tjänstekvaliteten för användarna. Detta innebär dock också nya utmaningar när det gäller att optimera systemet efter kraven från olika användare och avkänningsmål, samt att välja lämpliga accesspunkter som ska fungera som sändare och mottagare i ISAC. I den här artikeln använder vi CVX-optimering för att försöka utveckla ett gemensamt MIMO-ISAC markbaserat dynamiskt AP-lägesval och effektallokeringssy- stem. Målet är att maximera avkänningsprestanda samtidigt som kvaliteten på kommunikationskomponenten säkerställs. Effektiviteten i detta system valideras genom en jämförande analys med två baslinjesystem.