[논문 리뷰] 6G White Paper on Localization and Sensing

André Bourdoux, André Noll Barreto외 18명|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 02.

Indoor and Outdoor Localization Technologies참고 문헌 52인용 수 158

한 줄 요약

본 백서에서는 beyond-5G(6G) 향후 위치 측정 및 센싱 기회를 분석하고, cm 수준의 위치 측정 및 고해상도 센싱이 ubiquitous한 통신과 통합되도록 하는 핵심 역량, 도전 과제 및 AI 주도 솔루션의 가능성을 제시합니다.

ABSTRACT

This white paper explores future localization and sensing opportunities for beyond 5G wireless communication systems by identifying key technology enablers and discussing their underlying challenges, implementation issues, and identifying potential solutions. In addition, we present exciting new opportunities for localization and sensing applications, which will disrupt traditional design principles and revolutionize the way we live, interact with our environment, and do business. Following the trend initiated in the 5G NR systems, 6G will continue to develop towards even higher frequency ranges, wider bandwidths, and massive antenna arrays. In turn, this will enable sensing solutions with very fine range, Doppler and angular resolutions, as well as localization to cm-level degree of accuracy. Moreover, new materials, device types, and reconfigurable surfaces will allow network operators to reshape and control the electromagnetic response of the environment. At the same time, machine learning and artificial intelligence will leverage the unprecedented availability of data and computing resources to tackle the biggest and hardest problems in wireless communication systems. 6G will be truly intelligent wireless systems that will not only provide ubiquitous communication but also empower high accuracy localization and high-resolution sensing services. They will become the catalyst for this revolution by bringing about a unique new set of features and service capabilities, where localization and sensing will coexist with communication, continuously sharing the available resources in time, frequency and space. This white paper concludes by highlighting foundational research challenges, as well as implications and opportunities related to privacy, security, and trust. Addressing these challenges will undoubtedly require an inter-disciplinary and concerted effort from the research community.

연구 동기 및 목표

• 6G 위치 측정 및 센싱을 위한 주요 기술적 핵심 요소를 식별합니다.
• 통합 위치 측정, 센싱 및 통신 구현의 도전 과제와 잠재적 해결책을 논의합니다.
• 고해상도 센싱과 정밀 위치 측정으로 가능해지는 새로운 기회와 응용을 강조합니다.
• 6G 위치 측정 및 센싱에서 개인정보, 보안 및 신뢰 문제를 다룹니다.
• 기초 과제를 해결하기 위한 학제 간 연구의 필요성을 주장합니다.

제안 방법

• 고주파 대역, 더 넓은 대역폭 및 대형 안테나 배열과 같은 6G 기술을 가능요인으로 검토합니다.
• 전파 환경을 제어하기 위한 재구성 가능한 표면 및 새로운 재료의 사용을 논의합니다.
• 데이터 및 컴퓨팅 자원을 활용하여 위치 측정 및 센싱 작업을 수행하기 위한 머신러닝 및 AI의 통합을 제안합니다.
• 위치 측정 및 센싱이 통신과 공존하고 자원을 시간, 주파수, 공간에서 공유하는 방식 분석합니다.
• 센싱-활용 네트워크를 위한 연구 과제 및 잠재적 구조적/프로토콜 해법을 식별합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 6G에서 cm 수준의 위치 측정 및 고해상도 센싱을 주도할 기술적 핵심 요소는 무엇인가요?
• RQ2 6G에서 위치 측정, 센싱 및 통신의 통합 구현 및 과제의 주요 문제점은 무엇인가요?
• RQ3 머신러닝 및 AI를 활용해 6G의 위치 측정 및 센싱 성능을 어떻게 향상시킬 수 있나요?
• RQ4 6G 위치 측정 및 센싱에서 제기되는 개인정보, 보안 및 신뢰 이슈는 무엇이며 어떻게 완화할 수 있나요?
• RQ5 6G 위치 측정 및 센싱을 실현하기 위한 가장 중요한 학제 간 연구 방향은 무엇인가요?

주요 결과

• 6G는 더 높은 주파수, 더 넓은 대역폭, 대규모 MIMO를 활용하여 정밀한 거리, 도플러, 각도 해상도를 달성할 것입니다.
• 재구성 가능한 표면과 새로운 재료는 운영자가 전자기 환경을 형성하여 향상된 센싱 및 위치 측정을 가능하게 할 것입니다.
• AI/ML은 풍부한 데이터와 컴퓨트 자원을 활용하여 주요 위치 측정 및 센싱 과제를 해결할 것입니다.
• 위치 측정 및 센싱은 통신과 공존하며 시간, 주파수, 공간에서 자원을 공유할 것입니다.
• 개념적 연구 과제에는 프라이버시, 보안 및 신뢰 고려사항이 포함되며, 학제 간 협력이 필요합니다.