Abstract
본 논문은 연속 구경 배열이 지원하는 저궤도 위성 군집 통신 및 항법 통합 아키텍처를 새롭게 제안한다. 해당 아키텍처에서는 전자기 이론에 기반한 협력 전송 모델이 구축되었으며, 여러 연속 구경 배열을 배치한 위성들이 공유 스펙트럼 상에서 하향 데이터 신호와 항법 기준 신호를 동시에 송신한다. 이를 토대로 달성 가능한 통신 전송률과 항법 크래머-라오 하한이 도출되었으며, 이중 기능 빔포밍과 시스템 성능 간의 내재적 결합 관계가 명시적으로 표현되었다. 통신 서비스 품질을 보장하면서 항법 위치 정확도를 향상시키기 위해, 본 논문은 송신 전력 예산 및 최소 속도 제약 하에서 평균 크래머-라오 하한을 최소화하는 공동 빔포밍 최적화 문제를 수립하였다. 연속 구경 배열 빔포밍 설계의 무한 차원 특성을 해결하기 위해, 통신 및 항법 통합 채널 부분공간이 도입되어 원 문제를 처리 가능한 유한 차원 최적화 문제로 동등 전환하였으며, 반복적 볼록 최적화 알고리즘을 통해 효율적으로 해결하였다. 마지막으로, 수치 결과는 제안된 연속 구경 배열 지원 빔포밍 설계 알고리즘이 기존 이산 위상 배열 아키텍처 및 기타 기준 방안보다 현저히 우수하여 저궤도 위성 군집 통신 및 항법 통합 성능을 효과적으로 향상시킴을 보여준다.
Keywords
6G; 전자기 정보 이론; 저궤도 위성 군집; 연속 구경 배열; 통신 및 항법 통합
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