[논문 리뷰] Integration of Communication and Sensing in 6G: a Joint Industrial and Academic Perspective

Henk Wymeersch, Deep Shrestha외 12명|arXiv (Cornell University)|2021. 01. 01.

Indoor and Outdoor Localization Technologies참고 문헌 57인용 수 134

한 줄 요약

이 논문은 6G를 위한 Hexa-X 비전을 제시하며 주파수 대역 THz까지의 통신, 위치 측정, 센싱의 긴밀한 통합(JRC2LS)을 강조하고, 사용 사례, 필요한 성능, 그리고 핵심 기술 enabled를 다룬다. 6G 시작 단계부터 극단적 위치 추정 및 센싱 성능을 달성하기 위한 하드웨어, 파형, 알고리즘 접근법을 개략적으로 제시한다.

ABSTRACT

6G will likely be the first generation of mobile communication that will feature tight integration of localization and sensing with communication functionalities. Among several worldwide initiatives, the Hexa-X flagship project stands out as it brings together 25 key players from adjacent industries and academia, and has among its explicit goals to research fundamentally new radio access technologies and high-resolution localization and sensing. Such features will not only enable novel use cases requiring extreme localization performance, but also provide a means to support and improve communication functionalities. This paper provides an overview of the Hexa-X vision alongside the envisioned use cases. To close the required performance gap of these use cases with respect to 5G, several technical enablers will be discussed, together with the associated research challenges for the coming years.

연구 동기 및 목표

• 6G(JRC2LS)에서 극단적 위치 추정 및 센싱 통합의 필요성을 제시하고, 높은 정확도, 저지연, 높은 신뢰성이 필요한 Hexa-X 사용 사례를 요약한다.
• 위치 추정 및 센싱이 채널 모델링, 하드웨어, 파형 설계, 프로토콜에 통합된 포섭적이고 시작부터 끝까지의 디자인 접근법을 제안한다.
• 하드웨어, 채널, 파형, RIS, 알고리즘 등 주요 기술enabled와 5G와의 간극 해소를 위한 주요 연구 과제를 식별하고 논의한다.

제안 방법

• 6G 위치 추정 및 센싱을 위한 Hexa-X 비전과 사용 사례를 조사하고 종합한다.
• 5G 위치 추정 능력을 분석하고 6G 통합으로 보완해야 할 격차를 식별한다.
• 고해상도 처리, 방향성, 공동 파형, 지능형 인프라, 인공지능 주도 알고리즘 등의 기술 enabled를 제시하고 관련 과제를 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Hexa-X의 6G 사용 사례가 시사하는 극단적 위치 추정 및 센싱 요구사항은 무엇인가?
• RQ2 JRC2LS를 하드웨어, 신호, 프로토콜 전반에 걸쳐 어떻게 통합해 엄격한 성능 지표를 달성할 수 있는가?
• RQ3 6G에서 고정밀 위치 추정, 센싱, 저지연 작동을 달성하기 위해 필요한 기술enabled은 무엇인가?
• RQ4 실현 시 주요 도전과제(하드웨어, 채널, 상호운용성)는 무엇인가?

주요 결과

• 6G 위치 추정 및 센싱은 극단적 성능, 지연, 무결성을 갖춘 3D 위치, 3D 방향성, 그리고 도함수를 필요로 한다.
• 6G는 단일거리계, 양거리계, 다중정 위치측정 모드와 에지 컴퓨팅을 통해 초신뢰 센싱 및 통신을 지원하는 JRC2LS를 구상한다.
• THz 및 mmWave 대역, 대형 MIMO, 광대 대역폭은 고해상도 각도, 거리, 도플러 처리를 통해 정확한 센싱 및 매핑을 가능하게 한다.
• 공통 하드웨어, 파형 및 신호처리는 센싱을 위한 통신 신호 재사용과 이중 기능 작동을 가능하게 하는 데 필수적이다.
• RIS(재구성 가능한 인텔리전트 표면)은 시야가 불확실할 때 위치추적에 도움을 주고 센싱 정보를 향상시킨다.
• 고차원의 채널 정보와 하드웨어 왜곡을 처리하기 위한 모델 기반 기하광학과 데이터 기반 AI 방법의 이중 트랙 알고리즘 접근이 필요하다.