무선망 간섭과 피드백 부담을 줄이는 AI 기반 MIMO 제어 기술

이인규고려대학교

기술 개요

다중 안테나 무선망에서 간섭 제어·자원 배분·채널 피드백을 학습 기반으로 최적화하는 기술입니다.

다중 안테나 무선망에서 **간섭 제어·자원 배분·채널 피드백**을 학습 기반으로 최적화하는 기술입니다.

산업 별 활용 방안

1

5G-Advanced·6G 기지국 장비 제조 기업

다중 안테나 기지국 장비는 사용자 수와 셀 간 간섭이 변하는 상황에서 빔을 빠르게 조정하면서도 장비 내부의 연산 부담을 관리해야 합니다. 본 기술을 분산형 빔포밍·학습형 프리코딩 제어 모듈로 적용해 로컬 채널 정보와 간섭 정보를 바탕으로 송신 빔과 프리코더를 결정할 수 있습니다. 기존 기지국 제어 구조를 전면 교체하지 않고, 시뮬레이션과 시제품 검증을 거쳐 빔포밍 제어 기능부터 단계적으로 결합할 수 있습니다.

2

모뎀·무선 칩 개발 기업

모뎀과 무선 칩은 제한된 처리 자원 안에서 채널 피드백을 해석하고 빔포밍 및 자원 배분을 수행해야 하므로, 복잡한 반복 최적화는 구현 부담이 될 수 있습니다. 채널 정보를 학습형 벡터 양자화와 프리코더 산출 과정에 연결해 코드북 기반 피드백과 송신 빔 선택을 지원할 수 있습니다. 오프라인 학습 후 온라인에서는 코드워드 인덱스와 룩업 기반 선택을 활용하는 방식으로, 기존 신호처리 체인에 모듈 단위로 적용할 수 있습니다.

3

이동통신 서비스 운영 기업·통신 연구기관

무선망 운영 환경에서는 트래픽과 채널 조건 변화에 따라 기지국·단말·시간·주파수 자원을 효율적으로 배정하고, 서비스 품질 저하 가능성을 관리해야 합니다. 본 기술은 채널 및 연결 상태를 입력받아 자원 할당 행렬을 생성하는 학습 기반 제어 방식으로 활용할 수 있으며, 빔포밍 제어 기법과 함께 검토할 수 있습니다. 현장망 전체에 바로 적용하기보다 가상 환경과 시험망에서 적용 조건을 확인한 뒤, 자원 배분 기능 중심으로 단계적 검증을 진행할 수 있습니다.

기술 설명

어떤 기술인가요?

다중 안테나 통신(MIMO)은 여러 안테나로 신호를 보내 전송 효율을 높이는 기술이며, 여러 사용자와 기지국이 동시에 연결될수록 신호 간섭, 채널 정보 전달량, 계산 부담을 함께 관리해야 합니다. 본 기술 포트폴리오는 AI 기반 무선 송수신 제어 기술로서, 각 기지국이 주변 간섭 정보를 반영해 분산형 빔포밍 벡터를 생성하고(특허 1), 채널 상태에 따라 통신 자원을 직접 배정하며(특허 2), 반복 계산이 필요한 프리코더를 학습된 신경망으로 산출하고(특허 3), 제한된 채널 피드백에서 발생하는 양자화 오류를 반영해 빔포밍 행렬을 결정하며(특허 4), 코드북 후보를 가중 조합하는 방식으로 채널 피드백과 프리코딩을 연결하는(특허 5) 기법으로 구성됩니다.

어떤 문제를 해결하나요?

1. 기지국 간 간섭 제어의 계산·전달 부담

여러 기지국이 동시에 신호를 전송하는 환경에서는 전체 기지국의 채널 상태 정보를 한곳에 모아 빔포밍을 계산하는 방식이 사용될 수 있습니다. 그러나 기지국 수가 늘면 정보 교환과 반복 최적화 부담이 커지므로, 각 기지국이 로컬 채널 정보와 수동·능동 간섭 정보를 바탕으로 신경망과 빔 복구 함수를 이용해 빔포밍 벡터를 분산 생성하도록 합니다.

2. 제한된 채널 피드백의 정보 손실

FDD 기반 다중 안테나 통신에서는 단말이 제한된 코드북에서 선택한 채널 정보를 기지국에 보내므로, 실제 채널과 피드백 정보 사이에 양자화 오류가 발생할 수 있습니다. 채널을 피드백 성분과 양자화 오류 성분으로 나누어 오류의 통계적 특성을 빔포밍 계산에 반영하고, 코드워드 후보를 가중 조합하는 선택 벡터로 채널 표현의 자유도를 높입니다.

3. 실시간 자원 배분과 프리코딩의 반복 연산

사용자·기지국·시간·주파수 자원을 배정하거나 다수 사용자에게 보낼 신호를 조정할 때, 기존 최적화 방식은 반복 계산이 필요해 제어 결정 시간이 길어질 수 있습니다. 채널 입력을 신경망으로 처리하고 변형 Sinkhorn 연산으로 할당 행렬을 생성하며, WMMSE 구조를 학습한 신경망으로 프리코더를 산출해 반복 연산 부담을 줄입니다.

연구자 및 특허 소개

이인규

고려대학교 전기전자공학부

Stanford Univ Research Assistant

前 Bell Lab, Lucent Technologies Member of Technical Staff — 통신이론 연구

前 Wireless Research Lab, Agere Systems Member of Technical Staff — 통신이론 연구

現 고려대학교 교수

IEEE Senior Member

Journal of Comm. & Network Editor — 편집위원

IEEE JSAC Chief Editor — 4세대 무선통신분야 총괄편집위원

연구자 한마디

저의 연구는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 빔포밍, 채널 피드백, 자원 할당을 머신러닝 기반으로 최적화하는 기술입니다. 기지국 장비, 모뎀 칩, 무선망 제어 기술을 개발하는 기업은 제한된 피드백 환경의 채널 오류를 고려하고 반복 계산 부담을 줄이는 방식으로 활용 가능성을 검토할 수 있습니다. 통신 장비 제조 기업, 기지국 및 모뎀 칩 개발 기업, 통신 서비스 운영 기업·기관과 함께 표준화 대응 및 시제품 검증 단계의 협업을 추진하고자 합니다.

문의

담당자이준구
이메일jg.lee@rndcircle.io
연락처010-8978-6417