특허 개요
본 특허는 RIS가 적용된 OFDMA 무선통신에서 사용자별 데이터 전송을 효율화하는 조화 검색 기반 자원할당 최적화 기술입니다. 사용자별 서브캐리어 할당을 초기화한 뒤 최대 비율 전송(MRT)으로 빔포밍 변수를, 충수(WF) 방식으로 송신전력 변수를 산출하고, 조화 검색(harmony search)의 하모니 메모리 고려·음조 조정·랜덤 탐색으로 변수값을 갱신합니다. 이렇게 결정한 값을 교대 최적화(AO)의 초기값으로 사용하며, RIS 위상은 Riemannian gradient 기법으로 조절해 신호 경로와 사용자별 전송효율을 함께 최적화합니다.
- 핵심 기능
컴퓨팅 장치는 사용자별 서브캐리어 할당을 출발점으로 송신전력, 빔포밍, RIS 위상조절 변수 중 하나 이상을 산출하고 조화 검색으로 반복 갱신합니다. 갱신 결과를 교대 최적화의 초기값으로 적용해 각 변수의 조합을 조정하고 사용자별 전송효율을 최적화합니다.
- 차별 강점
기존 교대 최적화는 초기값에 따라 최적화 결과가 달라질 수 있어 초기화 전략이 성능에 큰 영향을 미칩니다. 본 특허는 조화 검색의 우수 해 탐색과 랜덤 탐색을 결합해 초기값을 갱신하고, 주파수 할당·송신전력·빔포밍·RIS 위상을 함께 고려한다는 점에서 차별화됩니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 RIS 기반 5G·6G 무선통신, OFDMA 셀룰러 다운링크 자원할당, 다중 사용자 빔포밍 및 전력 제어, 소프트웨어 정의 무선통신 최적화에 활용 가능하며, 무선 자원 제어 알고리즘의 성능 검토에 적용할 수 있습니다. 사업 측면에서는 이동통신 기지국·중계 솔루션, RIS 제어 소프트웨어, 네트워크 최적화 플랫폼, 다중 사용자 무선 접속 장비로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
사용자별 주파수 할당, 송신전력, 빔포밍 및 위상조절 변수를 조화 검색으로 갱신하고, 그 결과를 교대 최적화 초기값으로 활용하는 절차가 제시되었습니다. 시뮬레이션 조건별 정량 성능 비교와 실제 RIS 하드웨어 적용, 대규모 환경에서의 계산 복잡도 및 실시간성은 확인되지 않았습니다.
현재 성과
조화 검색으로 결정한 초기값을 교대 최적화에 적용해 RIS가 설치된 OFDMA 시스템의 사용자별 전송효율 향상을 목표로 합니다. 주파수 할당, 송신전력, 빔포밍 및 위상조절 변수를 함께 고려하는 방식입니다. 정량적 성능 수치는 문서에 기재되지 않았습니다.
하모니 메모리 고려, 음조 조정, 랜덤 탐색을 사용해 주파수 할당 및 관련 변수값을 갱신하는 절차가 제시되었습니다. 갱신된 값은 교대 최적화의 초기값으로 사용되며, 실제 RIS 하드웨어와 조건별 시뮬레이션 비교는 별도 검증이 필요합니다.
교대 최적화는 초기값에 따라 최종 성능이 달라질 수 있다는 한계가 있습니다. 본 특허는 조화 검색으로 초기값을 탐색하고, 랜덤 탐색으로 지역해에 머무르는 가능성을 줄이며 우수 해 주변 탐색을 결합한 점에 차별성이 있습니다.
상용화까지 남은 부분
시뮬레이션 조건별 전송효율의 정량 비교와 기준 최적화 방식 대비 성능 검증
실제 RIS 하드웨어 및 무선 채널 환경에서의 적용성·제어 연동 검증
대규모 사용자·서브캐리어 환경에서의 계산 복잡도, 처리시간 및 실시간성 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
OFDMA 환경에서 RIS 활용 시의 전송효율을 최적화하기 위한 방법 및 이를 위한 컴퓨팅 장치
10-2022-0188668 (2022.12.29)
1020240106069 (2024.07.08)
미등록 (심사 중)
강준혁, 최준일, 이장호
한국과학기술원