대규모 전이중 셀룰러 네트워크에서 ISAC를 위한 연속 간섭 제거

Core Concepts

대규모 전이중 셀룰러 네트워크에서 ISAC를 위해 기지국에서 통신 업링크 신호 복호화와 레이더 모드 신호 탐지 간의 최적 순서를 결정하는 것이 중요하다.

Abstract

이 논문은 대규모 전이중 셀룰러 네트워크에서 통합 감지 및 통신(ISAC)을 연구한다. 기지국에서는 통신 모드 업링크 신호를 복호화하고 레이더 모드 신호를 탐지해야 한다. 연속 간섭 제거(SuIC)는 이 두 신호를 처리하는 자연스러운 전략이지만, 목표물의 위치가 알려지지 않아 신호 강도 기반의 순서 결정이 어렵다. 레이더 모드 신호는 경로 손실이 두 배로 더 크지만, 업링크 통신 신호는 사용자 장치의 낮은 송신 전력으로 인해 약할 수 있다. 또한 대규모 네트워크의 셀 간 간섭은 두 신호의 SINR 격차를 줄인다.

저자들은 기지국에서 복호화 우선 순서와 탐지 우선 순서의 영향을 모두 분석한다. 결과에 따르면 목표물이 기지국에서 일정 거리 내에 있을 때는 탐지 우선이 더 나은 성능을 보이며, 그 거리 이상에서는 복호화 우선이 더 나은 것으로 나타났다. 또한 사용자 장치의 송신 전력이 일정 수준을 넘어서면 최적의 SuIC 순서가 바뀌는 것을 확인했다. 셀 간 간섭을 고려하지 않으면 복호화 우선이 항상 최적인 것으로 잘못 판단될 수 있음을 보였다. 마지막으로 자기 간섭 제거의 불완전성으로 인한 각 모드의 취약성을 강조했다.

Stats

기지국과 사용자 장치 간 거리 R0는 2πbλx exp(-πbλx^2)의 분포를 따른다.
기지국과 목표물 간 거리 R1은 고정되어 있다.
기지국과 가장 가까운 간섭 기지국 간 거리 ρ는 2πλr exp(-πλr^2)의 분포를 따른다.

Quotes

"대규모 전이중 셀룰러 네트워크에서 ISAC를 연구할 때 셀 간 간섭을 고려하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면 성능 과대 추정과 최적 SuIC 순서에 대한 잘못된 결론을 얻을 수 있다."
"자기 간섭 제거의 불완전성으로 인해 복호화와 탐지 모두 취약해질 수 있다. 일정 수준의 잔류 자기 간섭이 발생하면 복호화와 탐지가 불가능해진다."

Key Insights Distilled From

Successive Interference Cancellation for ISAC in a Large Full-Duplex Cellular Network

by Konpal Shauk... at arxiv.org 05-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2405.00109.pdf

Deeper Inquiries

목표물 탐지와 통신 신호 복호화 간의 성능 트레이드오프를 최적화하기 위한 동적 전송 전략은 어떻게 설계할 수 있을까?

ISAC 기술에서 목표물 탐지와 통신 신호 복호화 간의 성능 트레이드오프를 최적화하기 위해 동적 전송 전략을 설계하는 것은 중요합니다. 이를 위해 먼저 목표물 탐지와 통신 신호 복호화 간의 관계를 고려해야 합니다. 목표물 탐지는 더 낮은 신호 강도를 가지고 있지만 더 많은 간섭을 받을 수 있으며, 통신 신호는 더 높은 신호 강도를 가지고 있지만 상대적으로 적은 간섭을 받을 수 있습니다. 따라서, 동적 전송 전략은 이러한 특성을 고려하여 목표물 탐지와 통신 신호 복호화 간의 성능을 최적화하는 방법을 찾아야 합니다. 이를 위해 각 신호의 특성을 고려하고, 적절한 순서로 처리하여 최상의 성능을 얻을 수 있도록 설계해야 합니다.

셀 간 간섭을 완화하기 위한 기술적 해결책은 무엇이 있을까?

셀 간 간섭을 완화하기 위한 기술적 해결책으로는 여러 가지 방법이 있습니다. 먼저, 다중 안테나 기술을 활용하여 빔포밍이나 다중 입력 다중 출력 (MIMO) 기술을 적용하여 간섭을 줄일 수 있습니다. 또한, 주파수 분할 다중 접속 (FDMA)이나 코드 분할 다중 접속 (CDMA)와 같은 다중 접속 기술을 활용하여 셀 간 간섭을 관리할 수 있습니다. 또한, 주파수 재사용 기술을 통해 주파수를 효율적으로 활용하고 간섭을 최소화할 수 있습니다. 더 나아가 인공 지능과 기계 학습을 활용하여 셀 간 간섭을 예측하고 관리하는 방법도 효과적일 수 있습니다.

ISAC 기술이 발전하면 향후 어떤 새로운 응용 분야가 등장할 수 있을까?

ISAC 기술이 발전하면 향후 다양한 새로운 응용 분야가 등장할 수 있습니다. 먼저, 자율 주행 차량 및 스마트 도로 시스템에서 ISAC를 활용하여 차량 간 통신과 장애물 탐지를 효율적으로 수행할 수 있을 것입니다. 또한, 스마트 시티 및 산업 혁명 4.0 분야에서 ISAC를 활용하여 효율적인 통신과 감지 시스템을 구축할 수 있을 것으로 예상됩니다. 또한, 보안 및 군사 응용 분야에서 ISAC를 활용하여 통신과 감지의 통합된 시스템을 구축하는 등 다양한 응용 분야에서 ISAC 기술이 활용될 것으로 예상됩니다.