ISACSim 3D Ray-Tracing Electromagnetic Waveform & Multipath Simulation

ISACSim provides GPU-accelerated shooting-and-bouncing ray (SBR) electromagnetic simulation engines for complex 6G environments, modeling multi-bounce reflections, diffuse scattering, and target micro-Doppler.

ISACSim GPU Ray-Tracing & Propagation Engine

ISAC Core: ISACSim Core — GPU Ray-Caster & SBR Waveform Engine

6G ISAC Nodes & Beamforming Subsystems

  • Shooting-and-Bouncing Rays (SBR)
  • Material Dielectric Database
  • Micro-Doppler Clutter Synthesizer
  • Full-Wave FEM/FDTD Interlock
  • Synthetic CSI / Echo Stream Export

Architectural Layers & Waveform Pipelines

  • Livello 1: Forma d onda a doppia funzione e banda base (OTFS / OFDM-Radar / Fractional Fourier Transform / Ambiguity Function): Modulazione OTFS e sintesi frazionaria di chirp ottenendo interferenza inter-portante zero sotto forti dispersioni Doppler.
  • Livello 2: Massive MIMO e frontend di beamforming (140 GHz D-Band / True-Time-Delay (TTD) / Hybrid Analog-Digital Beamforming): Matrici a controllo di fase attive Sub-THz con mitigazione del beam-squint, fasci di dati di comunicazione e lobi radar simultanei.
  • Livello 3: Elaborazione del segnale radar e nuvola di punti 4D (2D-FFT Range-Doppler / MUSIC AoA / CFAR Detection / Micro-Doppler Extraction): Risoluzione sub-decimetrica di portata e velocità, rilevamento CFAR e classificazione micro-Doppler di andatura e pale di droni.
  • Livello 4: Orchestrazione del rilevamento di rete e 3GPP Rel-19 (3GPP Rel-19 ISAC Core / Sensing Function (SF) / Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS)): Reti radar collaborative cell-free, allocazione dinamica delle risorse tempo-frequenza tra SLA di comunicazione e tempo di scansione radar.

Sensing Telemetry & Benchmarks: <5 cm (Risoluzione di portata) | 0.1 m/s (Precisione di velocità) | <10 ms (Latenza frame radar) | 3GPP Rel-19 (Standard globale)

GPU 3D Ray-Tracing & Waveform Propagation in ISACSim

Designing millimeter-wave and sub-THz dual-functional waveforms requires exact physical modeling of propagation channels. Urban street canyons, automotive interiors, and smart factories exhibit dense multipath reflections that degrade communications while generating clutter for radar. ISACSim models every ray interaction using physical optics (PO) and the uniform theory of diffraction (UTD) on modern GPU clusters.

Core Engineering Areas

Technical Publications