본 논문에서는 UAV-BS와 지상 사용자(ground users)를 모두 포함하는 6G 무선 네트워크에서 에너지 효율적인 전(全) 3D 커버리지를 달성하기 위해 공중 활성 재구성 지능형 표면(active reconfigurable intelligent surface, RIS)을 활용하는 새로운 공중 백홀(aerial backhaul) 아키텍처를 제안한다. 기존의 공중-RIS 접근법이 2D 커버리지에 한정되어 지상 사용자만을 서비스하거나 또는 수동(passive) 동작에 그쳤던 것과 달리, 제안하는 설계는 고고도 공중 플랫폼에 능동형-RIS를 통합하여 신뢰성 있는 가시선(line-of-sight) 링크를 제공하고, 증폭을 통해 다중 경로 감쇠(multiplicative fading)를 극복할 수 있게 한다. 도시 지역에서 급격한 트래픽 폭주를 처리하기 위해 UAV-BS가 배치되는 시나리오에서, 공중-활성-RIS는 차폐(blockage)를 극복하기 위해 백홀 신호를 반사하면서 동시에 증폭한다. 우리는 UAV-BS의 에너지 효율을 최대화하기 위해 공중 플랫폼 배치, 어레이 파티셔닝(array partitioning), 및 RIS 위상 구성(RIS phase configuration)을 공동으로 최적화한다. 시뮬레이션 결과는 제안 방법이 벤치마크 대비 유의미하게 우수함을 확인하였으며, 6G 네트워크에서 포괄적인 3D 커버리지를 갖춘 견고한 백홀 연결성을 제공할 수 있는 강력한 잠재력을 보여준다.

본 논문에서는 다수의 Rydberg 원자 수신기(RAR) 보조 사용자를 갖춘 재구성 가능한 지능형 표면(RIS) 기반 통합 감지 및 통신(ISAC) 프레임워크를 조사한다. RAR의 기준-보조 수신 메커니즘을 활용함으로써, RAR을 위한 하향링크 다중사용자 통신과 단일정(monostatic) 레이더 감지를 함께 포착하는 단일 신호 모델을 개발한다. 통신 성능과 감지 정확도의 균형을 명시적으로 조절하기 위해, 크레이머-라오 하한(Cramer-Rao bound, CRB) 제약 유틸리티 최대화 문제를 정식화한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 분수계획법(fractional programming, FP), 주요화-최소화(majorization-minimization, MM), 그리고 교대 방향 승수법(alternating direction method of multipliers, ADMM)을 결합한 공동 최적화 프레임워크를 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 프레임워크가 다양한 시스템 환경 전반에서 기존 방식보다 일관되게 우수한 성능을 보임을 보여주며, 그 결과 6G에서 RAR의 잠재력을 개방하는 데 있어 제안 프레임워크의 중요성을 강조한다.

본 논문에서는 다수의 Rydberg 원자 수신기(RAR)를 보조받는 사용자들을 갖춘 재구성 가능 지능형 표면(RIS) 기반 통합 감지 및 통신(ISAC) 프레임워크를 조사한다. RAR의 기준 보조 수신(reference-assisted reception) 메커니즘을 활용하여, RAR를 위한 하향링크 다중 사용자 통신과 단일정(monostatic) 레이더 감지를 함께 포착하는 통합 신호 모델을 개발한다. 통신 성능과 감지 정확도를 명시적으로 균형 있게 조절하기 위해, 크레이머-라오 경계(Cramer-Rao bound, CRB)를 제약으로 하는 효용 최대화 문제를 정식화한다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 분수 계획(fractional programming, FP), 주축 최소화(majorization-minimization, MM), 그리고 교대 방향 승수법(alternating direction method of multipliers, ADMM)을 결합한 공동 최적화 프레임워크를 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 프레임워크가 다양한 시스템 환경 전반에서 기존 방식보다 일관되게 우수함을 보여주며, 이를 통해 6G에서 RAR의 잠재력을 여는 데 있어 제안 프레임워크의 중요성을 강조한다.

여러 연구자들이 차세대 6세대(6G) 무선통신에서의 혁신에 대해 연구해 왔다. 실제로 새롭게 부상한 핵심 현안은 사회의 고액 데이터 전송률 및 대규모 6G 연결성에 대한 끊임없는 요구를 감당하는 것이다. 일부 학자들은 하나의 혁신으로 자유공간 광통신(Free-space optical, FSO)의 적용을 돌파구로 보는 견해를 제시한다. 자유공간 광통신은 매우 높은 반송 주파수/대역폭과 비면허 스펙트럼 영역의 잠재력으로 인해, 엄청난 연결성을 갖는 이종 네트워크 및 셀룰러 시스템을 위한 무선 백홀을 포함하여 다양한 6G 응용에 적용할 수 있는 초고속 데이터 링크를 개발하는 데에 탁월한 기회를 제공한다. 본 연구에서는 FPGA 기반 FSO 통신 프로토타입을 통해 비디오 신호 전송을 수행함으로써 최대 20 km 거리에서 FSO 링크의 타당성을 검토한다. 우리는 채널 에뮬레이터를 사용하여 장거리 FSO 채널의 난류(turbulence), 섬광(scintillation), 그리고 전력 감쇠(power attenuation)를 신뢰성 있게 모델링한다. 또한 FPGA 기반 실시간 SDR 프로토타입을 사용하여 송수신 비디오 신호를 처리한다. 본 연구는 주어진 장거리 FSO 링크의 채널 생성(channel-generation) 과정도 제시한다. 링크 품질을 향상시키기 위해, 태양광에 의해 생성되는 배경 잡음을 억제하기 위해 공간 선택적 필터링(spatial selective filtering)을 적용한다. 송수신기 간 정렬 불량(misalignment)을 측정하기 위해서는, 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)를 개선함으로써 이를 보상하는 샘플링 기반 포인팅(pointing), 획득(acquisition), 추적(tracking)을 사용한다. 주요 비디오 신호 전송 시험대(testbed)에서는 난류의 정도와 풍속을 변화시켜 다양한 환경을 고려한다. 그 결과, 해당 시험대는 심각한 난류와 높은 풍속 하에서도 초고해상도(UHD: 3840 × 2160 해상도) 60 fps 비디오의 성공적인 전송을 가능하게 함을 보여준다.

본 논문에서는 UAV-BS와 지상 사용자(ground users)를 모두 포함하는 6G 무선 네트워크에서 에너지 효율적인 전(全) 3D 커버리지를 달성하기 위해 공중 활성 재구성 지능형 표면(active reconfigurable intelligent surface, RIS)을 활용하는 새로운 공중 백홀(aerial backhaul) 아키텍처를 제안한다. 기존의 공중-RIS 접근법이 2D 커버리지에 한정되어 지상 사용자만을 서비스하거나 또는 수동(passive) 동작에 그쳤던 것과 달리, 제안하는 설계는 고고도 공중 플랫폼에 능동형-RIS를 통합하여 신뢰성 있는 가시선(line-of-sight) 링크를 제공하고, 증폭을 통해 다중 경로 감쇠(multiplicative fading)를 극복할 수 있게 한다. 도시 지역에서 급격한 트래픽 폭주를 처리하기 위해 UAV-BS가 배치되는 시나리오에서, 공중-활성-RIS는 차폐(blockage)를 극복하기 위해 백홀 신호를 반사하면서 동시에 증폭한다. 우리는 UAV-BS의 에너지 효율을 최대화하기 위해 공중 플랫폼 배치, 어레이 파티셔닝(array partitioning), 및 RIS 위상 구성(RIS phase configuration)을 공동으로 최적화한다. 시뮬레이션 결과는 제안 방법이 벤치마크 대비 유의미하게 우수함을 확인하였으며, 6G 네트워크에서 포괄적인 3D 커버리지를 갖춘 견고한 백홀 연결성을 제공할 수 있는 강력한 잠재력을 보여준다.

본 논문에서는 다수의 Rydberg 원자 수신기(RAR) 보조 사용자를 갖춘 재구성 가능한 지능형 표면(RIS) 기반 통합 감지 및 통신(ISAC) 프레임워크를 조사한다. RAR의 기준-보조 수신 메커니즘을 활용함으로써, RAR을 위한 하향링크 다중사용자 통신과 단일정(monostatic) 레이더 감지를 함께 포착하는 단일 신호 모델을 개발한다. 통신 성능과 감지 정확도의 균형을 명시적으로 조절하기 위해, 크레이머-라오 하한(Cramer-Rao bound, CRB) 제약 유틸리티 최대화 문제를 정식화한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 분수계획법(fractional programming, FP), 주요화-최소화(majorization-minimization, MM), 그리고 교대 방향 승수법(alternating direction method of multipliers, ADMM)을 결합한 공동 최적화 프레임워크를 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 프레임워크가 다양한 시스템 환경 전반에서 기존 방식보다 일관되게 우수한 성능을 보임을 보여주며, 그 결과 6G에서 RAR의 잠재력을 개방하는 데 있어 제안 프레임워크의 중요성을 강조한다.

본 논문에서는 다수의 Rydberg 원자 수신기(RAR)를 보조받는 사용자들을 갖춘 재구성 가능 지능형 표면(RIS) 기반 통합 감지 및 통신(ISAC) 프레임워크를 조사한다. RAR의 기준 보조 수신(reference-assisted reception) 메커니즘을 활용하여, RAR를 위한 하향링크 다중 사용자 통신과 단일정(monostatic) 레이더 감지를 함께 포착하는 통합 신호 모델을 개발한다. 통신 성능과 감지 정확도를 명시적으로 균형 있게 조절하기 위해, 크레이머-라오 경계(Cramer-Rao bound, CRB)를 제약으로 하는 효용 최대화 문제를 정식화한다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 분수 계획(fractional programming, FP), 주축 최소화(majorization-minimization, MM), 그리고 교대 방향 승수법(alternating direction method of multipliers, ADMM)을 결합한 공동 최적화 프레임워크를 제안한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 프레임워크가 다양한 시스템 환경 전반에서 기존 방식보다 일관되게 우수함을 보여주며, 이를 통해 6G에서 RAR의 잠재력을 여는 데 있어 제안 프레임워크의 중요성을 강조한다.

여러 연구자들이 차세대 6세대(6G) 무선통신에서의 혁신에 대해 연구해 왔다. 실제로 새롭게 부상한 핵심 현안은 사회의 고액 데이터 전송률 및 대규모 6G 연결성에 대한 끊임없는 요구를 감당하는 것이다. 일부 학자들은 하나의 혁신으로 자유공간 광통신(Free-space optical, FSO)의 적용을 돌파구로 보는 견해를 제시한다. 자유공간 광통신은 매우 높은 반송 주파수/대역폭과 비면허 스펙트럼 영역의 잠재력으로 인해, 엄청난 연결성을 갖는 이종 네트워크 및 셀룰러 시스템을 위한 무선 백홀을 포함하여 다양한 6G 응용에 적용할 수 있는 초고속 데이터 링크를 개발하는 데에 탁월한 기회를 제공한다. 본 연구에서는 FPGA 기반 FSO 통신 프로토타입을 통해 비디오 신호 전송을 수행함으로써 최대 20 km 거리에서 FSO 링크의 타당성을 검토한다. 우리는 채널 에뮬레이터를 사용하여 장거리 FSO 채널의 난류(turbulence), 섬광(scintillation), 그리고 전력 감쇠(power attenuation)를 신뢰성 있게 모델링한다. 또한 FPGA 기반 실시간 SDR 프로토타입을 사용하여 송수신 비디오 신호를 처리한다. 본 연구는 주어진 장거리 FSO 링크의 채널 생성(channel-generation) 과정도 제시한다. 링크 품질을 향상시키기 위해, 태양광에 의해 생성되는 배경 잡음을 억제하기 위해 공간 선택적 필터링(spatial selective filtering)을 적용한다. 송수신기 간 정렬 불량(misalignment)을 측정하기 위해서는, 신호대잡음비(signal-to-noise ratio)를 개선함으로써 이를 보상하는 샘플링 기반 포인팅(pointing), 획득(acquisition), 추적(tracking)을 사용한다. 주요 비디오 신호 전송 시험대(testbed)에서는 난류의 정도와 풍속을 변화시켜 다양한 환경을 고려한다. 그 결과, 해당 시험대는 심각한 난류와 높은 풍속 하에서도 초고해상도(UHD: 3840 × 2160 해상도) 60 fps 비디오의 성공적인 전송을 가능하게 함을 보여준다.

본 논문에서는 재구성 가능 지능형 표면(RIS)에 의해 구동되는 고고도 공중 플랫폼 탑재형의 새로운 무선 아키텍처를 제안한다. 공중 플랫폼에 RIS를 설치함으로써 풍부한 시선(LOS) 확보와 전면적 커버리지를 달성할 수 있어, 기존 지상 고정 RIS의 한계를 극복할 수 있다. 본 논문에서는 도시 지역에서 교통량이 급격히 증가하여 당국이 지상 사용자들을 서비스하기 위해 무인항공기 기지국(UAV-BS)을 신속히 배치하는 상황을 가정한다. 이 시나리오에서 도시 지역의 여러 장애물로 인해 지상 소스의 직접 백홀 링크가 차단될 수 있으므로, 항공-RIS를 사용하여 백홀 신호를 반사함으로써 해당 신호가 UAV-BS에 성공적으로 도달하도록 하는 방법을 제안한다. 우리는 공중-RIS의 배치 및 어레이 분할 전략과 RIS 소자들의 위상을 공동으로 최적화하며, 이를 통해 각 UAV-BS의 에너지 효율이 향상된다. 또한 제안한 알고리즘의 복잡도가 2차 차수로 상한될 수 있음을 보이며, 이는 높은 계산 효율성을 의미한다. 광범위한 수치 평가를 통해 제안 알고리즘의 성능을 검증하였고, 본 방법이 기준(benchmark) 기법에 비해 에너지 효율 측면에서 우수한 성능을 달성함을 보여준다.

본 논문에서는 유체 기반 포트 재배치와 소자별 능동 증폭을 결합하여 6G 네트워크의 성능을 향상시키는 새로운 무선 패러다임인 유체-능동 재구성 지능형 표면(FARIS, fluid-active reconfigurable intelligent surface)을 제안한다. 하드웨어 동작을 현실적으로 규명하기 위해, 먼저 FARIS 아키텍처의 회로 수준 추상화를 개발하고, 능동 반사를 위한 직류(DC) 바이어스 전력과 후보 포트의 논리 제어/스위칭 전력을 모두 포괄하는 실용적 전력 소비 모델을 정립한다. 이 모델을 바탕으로 FARIS 신호 모델을 수립하고, 실용적 하드웨어 제약 하에서 능동 증폭-반사 벡터 및 유체-능동 소자들의 이산 선택을 공동 최적화하는 이에 상응하는 에르고딕(ergodic) 전송률 극대화 문제를 정식화한다. 해당 문제는 교대 최적화(AO, alternating optimization) 프레임워크를 통해 단계적으로 전송률을 개선한다. 이어지는 복잡도 및 수렴 분석은 알고리즘의 동작과 성능 향상에 대한 더 깊은 통찰을 제공한다. 수치 결과는 제안된 AO 프레임워크 기반 FARIS가 다양한 환경에서 기존 기준 방식보다 일관되게 우수한 성능을 보이며, 더 적은 능동 소자 또는 더 작은 물리적 개구를 사용하더라도 종종 더 높은 전송률을 제공함을 확인시킨다.

본 논문에서는 유체 기반 포트 재배치와 소자 단위 능동 증폭을 결합하여 6G 네트워크의 성능을 향상시키기 위한 새로운 무선 패러다임인 유체-능동 재구성 지능 표면(FARIS)을 제안한다. 하드웨어 동작을 현실적으로 특성화하기 위해, 먼저 FARIS 아키텍처의 회로 수준 추상화를 개발하고, 후보 포트의 논리적 제어/스위칭 전력과 능동 반사를 위해 필요한 직류(DC) 바이어스 전력을 모두 포괄하는 실용적인 전력 소모 모델을 수립한다. 이 모델에 기반하여 FARIS 신호 모델을 정립하고, 실용적인 하드웨어 제약 하에서 능동 증폭-반사 벡터와 유체-능동 소자의 이산 선택을 함께 최적화하는 대응하는 비거든(ergodic) 전송률 극대화 문제를 정식화한다. 해당 문제는 교대 최적화(AO) 프레임워크를 통해 단계적으로 전송률을 개선하도록 접근한다. 이어지는 복잡도 및 수렴 분석은 알고리즘의 동작과 성능 향상에 대한 더 깊은 통찰을 제공한다. 수치 결과는 제안된 AO 프레임워크 기반 FARIS가 기존의 기준 모델을 일관되게 능가하며, 더 적은 능동 소자 또는 더 작은 물리적 개구를 사용하는 경우에도 다양한 환경에서 더 높은 전송률을 제공함을 확인한다.

본 논문에서는 재구성 가능 지능 표면(RIS)과 근거리 통신에서 빔 포커싱의 과제를 조사하며, 이는 광대역 시스템에서 특히 중요해진다. 본 연구는 주파수에 무관한 RIS 위상 조정을 활용하여 넓은 대역폭에 걸쳐 채널 응답을 거의 평탄하게 달성하는 저복잡도 빔 포커싱 전략을 제안한다. 전력 소모가 큰 보조 구성요소나 반복적 최적화에 의존하는 기존 방법과 달리, 본 접근은 빔 정밀도를 유지하면서 RIS의 수동적 특성을 이용하여 하드웨어 복잡도를 낮춘다. 다중 사용자 시나리오를 지원하기 위해, 우리는 공간적 구성에 기반한 사용자별 위상 프로파일 모델링을 가능하게 하는 하이브리드 분할-중첩(hybrid partition superposition) 전략을 도입함으로써 단일 사용자 근거리 빔포밍을 확장한다. 제안된 설계는 효율적인 대역폭 할당을 가능하게 하며 모든 부반송파에서 빔 미스포커싱을 완화한다. 시뮬레이션 결과는 기준 방법 대비 상당한 스펙트럴 효율 향상을 보여주며, 이는 RIS 보조 광대역 근거리 다중 사용자 시스템에서 본 접근의 실용적 유효성을 확인해 준다.

본 서한에서는 봄철에 대한 대한민국 중부 지역(농촌 지역)에서의 측정 데이터를 바탕으로 농촌 대규모 경로 손실 모델을 조사한다. 특히, 회절 성분을 포함하는 새로운 근거리(near close-in, CI) 경로 손실 모델을 개발한다. 측정 시스템에서 사용하는 송신기는 구릉지에 위치하며 1400 MHz 및 2250 MHz 주파수에서 동작하는 전방향 안테나를 사용한다. 수신기 또한 전방향 안테나를 장착하며, 각각 1400 MHz에서는 총 3,858개 지점(LOS 1,262개 지점, NLOS 2,596개 지점), 2250 MHz에서는 총 4,957개 지점(LOS 1,427개 지점, NLOS 3,530개 지점)에서 측정한다. 본 서한은 회절 성분을 포함하는 새로 개발된 CI 경로 손실 모델이 표준편차(STD)를 유의미하게 감소시키며, 특히 전파 개시 후 첫 1 m를 넘어서는 LOS 구간에서 주파수에 독립적임을 보인다. 이는 밀리미터파까지의 주파수에 대해 활용하기에 적합함을 의미한다.