核心概念
본 논문에서는 RIS 기반 수동 bistatic ISAC 시스템에서 PR에서 과도한 전력 레벨을 유발하는 경로 간섭(PI) 문제를 해결하고, 아날로그 공간-시간 빔포밍, RIS 위상 최적화, 통계적 전송 공분산 행렬 최적화를 통해 PI 전력을 최소화하는 최적화 프레임워크를 제안합니다.
摘要
본 논문은 IEEE Journal on Selected Areas in Communications에 게재된 논문으로, 재구성 가능한 지능형 표면(RIS) 기반 수동 bistatic 통합 감지 및 통신(ISAC) 시스템 모델을 제시합니다.
주요 내용
- 기지국(BS)은 사용자와 통신하고, 수동 레이더(PR)는 다운링크 신호를 사용하여 표적을 감지합니다.
- RIS는 통신 및 감지 작업을 지원하지만 PR에 과도하게 높은 전력을 공급할 수 있는 새로운 간섭 경로, 즉 직접 경로 간섭(DPI)과 반사 경로 간섭(RPI)의 조합인 경로 간섭(PI)을 유발합니다.
- 본 논문에서는 감지 장치에서 아날로그 공간-시간 빔포밍, RIS 위상 이동 및 통계적 전송 공분산 행렬 최적화를 통해 PI 전력을 최소화하면서 시스템이 ISAC 작업을 수행할 수 있도록 하는 최적화 프레임워크를 제시합니다.
- 제안된 최적화 문제는 비볼록 문제이므로 블록 순환 좌표 하강(BCCD) 방법을 사용하여 비볼록 하위 문제를 볼록 문제와 분리합니다.
- 리만 공액 기울기 방법을 사용하여 BCCD 반복당 RIS 및 PR 공간-시간 빔포밍 위상 이동을 생성하는 반면, 볼록 하위 문제는 기존 솔버를 통해 해결합니다.
- 시뮬레이션 결과는 벤치마킹 솔버와 비교했을 때 제안된 솔버의 효과를 보여줍니다.
주요 결과
- 송신 안테나 수를 늘리면 PR에 필요한 동적 범위가 효과적으로 줄어듭니다.
- 제안된 방법은 RIS가 없는 설정에 비해 동적 범위를 최대 50dB까지 크게 줄여 PI 관리를 최적화 프로세스에 직접 통합하는 방법의 효율성을 보여줍니다.
- 제안된 방법은 벤치마크 방법에 비해 훨씬 낮은 동적 범위에서 높은 통신 SNR을 달성하는 데 상당한 이점을 보여줍니다.
- 통신 작업을 감지 작업보다 우선시하면 고정 리소스(예: RIS 크기 및 PR의 안테나)에 대한 PI 전력 레벨을 크게 줄일 수 있습니다.
결론
본 논문에서 제안된 최적화 프레임워크와 BCCD 알고리즘은 RIS 기반 수동 bistatic ISAC 시스템에서 PI 전력을 효과적으로 최소화하고 낮은 동적 범위를 달성하여 시스템 성능을 향상시키는 데 기여할 수 있습니다.
統計資料
벤치마크 방법에 비해 동적 범위를 최대 50dB까지 감소.
단일 안테나 PR을 사용하여 23dB의 동적 범위로 30dB의 통신 SNR을 달성.
안테나 수를 늘리면 고정된 동적 범위에서 향상된 통신 SNR을 얻을 수 있음 (예: 20dB의 동적 범위에서 안테나 1개는 26dB SNR, 안테나 16개는 35dB SNR, 안테나 64개는 40dB SNR 초과).