혁신적인 THz 통신: 다중 능동형 RIS 지원 셀 프리 시스템 등장

본 기사는 다중 능동형 RIS 지원 THz 셀 프리 시스템에 대한 최신 연구 결과를 소개합니다. 기존 THz 통신의 한계를 극복하고 에너지 효율과 스펙트럼 효율을 크게 향상시킨 이 기술은 미래 초고속 통신 시스템 구축에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

THz 통신의 난제와 혁신적인 해결책

최근 테라헤르츠(THz) 통신은 초고속, 초고용량 통신을 가능하게 할 차세대 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 THz 통신은 전파 손실이 크고, 셀 간 간섭이 심하다는 기술적 난관에 직면해 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 재구성 가능 지능형 표면(RIS)과 셀 프리 대규모 다중 입출력(CF-mMIMO) 기술이 떠오르고 있습니다.

하지만 기존의 수동형 RIS는 이중 페이딩 감쇠 현상으로 인해 성능이 제한적이었습니다. 이에 연구진은 능동형 RIS, 즉 증폭 기능을 갖춘 RIS를 활용하여 신호 강도를 개선하는 연구를 진행했습니다.

다중 능동형 RIS 지원 THz 셀 프리 시스템: 에너지 효율과 스펙트럼 효율의 조화

Mario R. Camana 등 연구진이 발표한 논문 "Multi-Active RIS-Assisted THz Cell-Free Systems: Spectral and Energy Efficiency Tradeoff"에서는 다중 능동형 RIS를 지원하는 광대역 CF-mMIMO 시스템을 THz 통신에 적용하는 연구 결과를 제시했습니다. 특히, 저해상도 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 사용하여 프리코딩 벡터와 RIS의 반사 계수를 조정함으로써 스펙트럼 효율(SE)과 에너지 효율(EE) 간의 균형을 최적화했습니다. 이를 위해 복잡한 비볼록 다중 목적 최적화 문제를 해결하기 위해 맞춤형 이차 변환과 반복적인 성공적 볼록 근사 알고리즘을 개발했습니다.

놀라운 결과: 기존 시스템을 뛰어넘는 성능

연구 결과, 제안된 시스템은 기존 수동형 RIS 기반 시스템에 비해 에너지 효율과 스펙트럼 효율이 훨씬 뛰어났습니다. 특히, 저해상도 DAC의 통합은 에너지 효율을 크게 향상시키는 동시에 만족할 만한 통신 성능을 유지했습니다. 이 연구는 THz 통신의 상용화를 앞당기는 중요한 이정표가 될 것으로 기대됩니다. THz 통신의 한계를 극복하고 향상된 에너지 효율과 스펙트럼 효율을 달성함으로써, 5G 및 6G 시대의 초고속, 초고용량 무선 통신 시스템 구축에 크게 기여할 것으로 예상됩니다. 이는 단순한 기술적 진보를 넘어, 미래 사회의 디지털 혁신을 가속화하는 촉매제 역할을 할 것입니다.

미래 전망: 지속적인 연구개발과 상용화의 길

이번 연구 결과는 능동형 RIS 기술의 잠재력을 확인시켜 주는 중요한 사례입니다. 앞으로도 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 향상된 성능과 안정성을 확보하고, 상용화를 위한 노력이 필요합니다. 이를 통해 더욱 빠르고 효율적인 차세대 통신 시스템 구축에 기여할 수 있을 것입니다.