6G 시대를 여는 혁신: 대규모 지능형 표면(LIS)을 위한 초고속 빔 포커싱 기술

Jiawang Li 연구원이 발표한 논문에서는 대규모 지능형 표면(LIS)을 위한 효율적인 근거리 빔 포커싱 방법을 제시합니다. OMP와 CVX를 결합하여 기존 방법 대비 최대 96.73배의 효율 향상을 달성했으며, 6G 네트워크의 고속 통신 구현에 크게 기여할 것으로 예상됩니다.

6G 네트워크의 핵심 기술 중 하나인 대규모 지능형 표면(LIS)은 수많은 안테나 요소를 통해 빔을 정밀하게 제어하여 초고속, 초저지연 통신을 가능하게 합니다. 하지만, 이러한 LIS의 잠재력을 완전히 실현하려면 효율적인 빔 포커싱 기술이 필수적입니다. 기존의 빔 포커싱 방법들은 대규모 배열 행렬에서 희소 선택을 위한 볼록 최적화(CVX)를 직접 적용하는 경우가 많았는데, 이는 엄청난 계산 시간을 필요로 하는 단점이 있었습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해, Jiawang Li 연구원은 획기적인 새로운 방법을 제시했습니다. 이 방법은 먼저 직교 매칭 추적(OMP) 알고리즘을 활용하여 잠재적인 희소 타겟 위치를 미리 선택합니다. 이는 마치 바늘에서 건초를 찾는 대신, 건초더미를 먼저 좁히는 것과 같습니다. 여기서 중요한 점은 목적 함수에 기반하여 핵심 구성 요소를 우선적으로 선택한다는 것입니다. 또한, 계산량을 더욱 줄이기 위해 좌표 거울 대칭 기법을 사용하여 하나의 사분면에서만 선택 작업을 수행하고, 나머지 사분면은 대칭적으로 결정합니다. 이는 마치 사진의 한 부분만 보정하고 나머지는 자동으로 적용하는 것과 같습니다.

OMP를 통해 후보군을 좁힌 후, CVX를 적용하여 최종 빔 포커싱을 위한 해결책을 찾습니다. 이러한 두 단계의 과정을 통해 기존 방법 대비 압도적인 효율 향상을 달성했습니다. 실험 결과, 121개 요소의 경우 15.12배, 441개 요소의 경우 무려 96.73배나 효율이 향상되는 것으로 나타났습니다.

이 연구는 단순한 성능 개선을 넘어, 대규모 근거리 배열 시스템을 위한 빔 포커싱 기술의 새로운 지평을 열었습니다. 6G 시대의 초고속, 초저지연 통신을 향한 중요한 이정표가 될 것으로 기대됩니다. 이러한 기술 발전은 앞으로 더욱 빠르고 안정적인 통신 환경 구축에 크게 기여할 것입니다. 하지만, 이 방법이 모든 상황에 완벽하게 적용될 수 있는 것은 아니며, 추가적인 연구를 통해 더욱 다양한 환경에 대한 적용 가능성을 확보해야 합니다.