[논문 리뷰] An Overview on Integrated Localization and Communication Towards 6G

Xiao Zhiqiang, Yong Zeng|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 02.

Indoor and Outdoor Localization Technologies참고 문헌 233인용 수 39

한 줄 요약

본 논문은 6G를 위한 통합 로컬라이제이션 및 커뮤니케이션(ILAC)에 대한 튜토리얼형 개요를 제공하며, 로컬라이제이션과 커뮤니케이션이 네트워크, 아키텍처 및 3D 항공-지상 시나리오 전반에서 어떻게 상호 작용하는지 설명합니다.

ABSTRACT

While the 5G cellular system is being deployed worldwide, researchers have started the investigation of the 6G mobile communication networks. Although the essential requirements and key usage scenarios of 6G are yet to be defined, it is believed that 6G should be able to provide intelligent and ubiquitous wireless connectivity with Tbps data rate and sub-millisecond latency over 3D network coverage. To achieve such goals, acquiring accurate location information of the mobile terminals is becoming extremely useful, not only for location-based services but also for improving wireless communication performance in various ways such as channel estimation, beam alignment, medium access control, routing, and network optimization. On the other hand, the advancement of communication technologies also brings new opportunities to greatly improve the localization performance, as exemplified by the anticipated centimeter-level localization accuracy in 6G by ultra massive MIMO and mmWave technologies. In this regard, a unified study on integrated localization and communication (ILAC) is necessary to unlock the full potential of wireless networks for the best utilization of network infrastructure and radio resources for dual purposes. While there are extensive literatures on wireless localization or communications separately, the research on ILAC is still in its infancy. Therefore, this article aims to give a tutorial overview on ILAC towards 6G wireless networks. After a holistic survey on wireless localization basics, we present the state-of-the-art results on how wireless localization and communication inter-play with each other in various network layers, together with the main architectures and techniques for localization and communication co-design in current 2D and future 3D networks with aerial-ground integration. Finally, we outline some promising future research directions for ILAC.

연구 동기 및 목표

• 무선 로컬라이제이션의 기본 및 성능 지표에 대한 포괄적 소개를 제공합니다.
• ILAC를 위한 네트워크 계층 간 로컬라이제이션과 커뮤니케이션의 상호 작용을 조사합니다.
• 센티미터 단위의 정밀도를 형성하는 기술 및 5G 로컬라이제이션 권고사항을 논의합니다.
• 2D 및 3D(항공-지상) 네트워크용 ILAC 아키텍처를 제시하고 도전과 향후 방향을 개요합니다.

제안 방법

• 무선 로컬라이제이션의 기본, 정의, 분류 및 측정 모델을 검토합니다.
• 센티미터 단위의 정밀도를 향한 5G 로컬라이제이션 권고사항과 활성화 기술들을 요약합니다.
• 위치-도움이 되는 커뮤니케이션이 채널 추정, 빔 정렬, 라우팅 및 네트워크 최적화를 어떻게 지원하는지 검토합니다.
• 현행 2D 및 향후 3D 항공-지상 네트워크를 위한 ILAC 아키텍처 및 공동 설계 접근법을 제안합니다.
• ILAC 및 SSN(자급 자족 네트워크)을 위한 활성화 기술, 도전 과제 및 향후 연구 방향을 논의합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 로컬라이제이션과 커뮤니케이션을 공동 설계하여 6G 네트워크의 성능을 어떻게 향상시킬 수 있습니까?
• RQ2 3D 항공-지상 통합을 고려하여 6G에서 센티미터 수준의 로컬라이제이션을 가능하게 하는 아키텍처와 기술은 무엇입니까?
• RQ3 ILAC를 지원하는 5G의 활성화 기술은 무엇이며 이것이 6G로 확장될 때 어떻게 확장됩니까?
• RQ4 3D 커버리지에서 ILAC 및 3CLS에 대해 어떤 도전 과제와 향후 방향이 나옵니까?
• RQ5 ILAC가 초밀집/밀리미터파 네트워크에서 위치 인지 네트워크 최적화, 빔 관리 및 sensing을 어떻게 촉진할 수 있습니까?

주요 결과

• 논문은 6G를 향한 ILAC의 포괄적이고 튜토리얼 스타일의 개요를 제공하며, 로컬라이제이션과 커뮤니케이션 관점을 하나로 묶습니다.
• 무선 로컬라이제이션의 기본과 네트워크 아키텍처가 2D 및 3D 네트워크에서 ILAC를 가능하게 하는 상호 작용을 어떻게 하는지 논의합니다.
• 저자들은 센티미터 수준의 로컬라이제이션 및 향상된 ILAC 성능의 핵심으로 mmWave, massive MIMO, UDNs와 같은 활성화 기술들을 제시합니다.
• 항공-지상 통합 및 3D ILAC 아키텍처가 보편화된 무선 커버리지의 필수 방향으로 제안됩니다.
• 이 글은 위치 정보를 활용한 공동 자원 관리의 유망한 패러다임으로 3CLS 및 자급 자족 네트워크를 강조합니다.
• 6G에서 ILAC의 미래 연구 방향과 도전 과제로 프라이버시, 신뢰성 및 통합 복잡성을 다룹니다.