초록 ▼

연구개요
본 연구는 UAV의 보안성, 통신품질, 전송속도의 한계 극복과 다수의 UAV에게 고품질 통신속도를 제공하기 위한 지상과의 새로운 통신 기술 개발을 위해 UAV 기반의 셀룰러 통신시스템을 설계하고 최적화 하고자 함. UAV가 셀룰러 망을 이용하여 통신하는 "Cellular-Connected UAV" 모델과 UAV를 공중기지국으로 사용하여 셀룰러 망을 확장하는 "UAV-Assisted Cellular" 모델 및 이를 통합하는 "Cellular-Integrated UAV" 모델 연구를 수행하고 이를 통해 UAV와 셀룰러

연구개요
본 연구는 UAV의 보안성, 통신품질, 전송속도의 한계 극복과 다수의 UAV에게 고품질 통신속도를 제공하기 위한 지상과의 새로운 통신 기술 개발을 위해 UAV 기반의 셀룰러 통신시스템을 설계하고 최적화 하고자 함. UAV가 셀룰러 망을 이용하여 통신하는 "Cellular-Connected UAV" 모델과 UAV를 공중기지국으로 사용하여 셀룰러 망을 확장하는 "UAV-Assisted Cellular" 모델 및 이를 통합하는 "Cellular-Integrated UAV" 모델 연구를 수행하고 이를 통해 UAV와 셀룰러 간의 효과적인 공존 모델을 개발하여 셀룰러와 UAV의 통신 커버리지, 전송속도 및 통신 신뢰도를 향상시키는 것을 연구 목표로 함.

연구 목표대비 연구결과
▪ 1차년도: UAV 채널모델 조사 및 3D 공간 채널 모델링
◦ 경로손실 모델 설계
◦ 시간 지연 확산 모델 설계
◦ Doppler 확산 모델 설계
◦ 통합 채널 모델 설계
▪ 2차년도: 셀룰러와 상호 연동을 고려한 UAV 통신시스템 설계 및 최적화
◦ 다중 Numerology OFDM 기반 UAV 통신시스템 및 효율적인 AMC 기술 설계
◦ Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) 기반의 동시 다중접속 기술 개발
◦ 전이중 Cell-free Massive MIMO 시스템에서 간섭 회피 기술
◦ UAV 간 OFDM 기반 D2D 통신을 위한 자원 및 전력 할당 기술
▪ 3차년도: 통신 효율 극대화를 위한 3차원 다중 빔포밍 기술 설계 및 최적화
◦ 다중 빔 SDMA 하향링크 빔 스케줄러 설계
◦ Ground-Aerial NOMA 시스템 최적화
◦ 공중 통신 환경에서의 다중 사용자 SDMA MPA 검출 기법
◦ UAV 이동궤적 및 송신전력 최적화
◦ UAV 지원 셀룰러 시스템에서 양방향 전력 할당 및 궤적 제어 문제
▪ 4차년도 : 공중기지국을 위한 UAV-BS 통신기술 설계 및 최적화
◦ UAV 통신 시나리오 발굴
◦ NOMA 기반의 Cell-free Massive MIMO 시스템에서의 사용자 페어링 기법
◦ UAV 릴레이 통신을 위한 AoD 추정을 통한 기저대역 Precoder 설계
◦ IRS를 탑재한 UAV 통신 환경에서 기지국 빔포밍, UAV 위치, IRS 위상 천이 동시 최적화

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
▪ 6세대 이동통신의 유망한 솔루션 제공
◦ 6세대 이동통신은 3D 홀로그램 영상, 증강현실(AR), 자율주행 자동차 등의 미래형 서비스를 실현하게 해주는 중요한 기반 기술이며 고속 및 저지연 통신 기술이 필요함
◦ NOMA와 결합한 UAV 통신시스템은 고속 전송 및 광역 커버리지를 실현할 수 있을 것으로 기대됨
▪ IRS와 UAV의 효율적 결합을 위한 공동 최적화 프레임워크 개발
◦ IRS와 UAV의 융합을 통해 5G+/6G의 요구사항인 초고속, 초신뢰, 초저지연을 충족하는 통신시스템을 구축할 수 있음
◦ 고정형 IRS와 이동형 IRS를 UAV 통신에 활용하도록 최적화 문제를 수립할 수 있음
◦ Noncovex 최적화 문제에 심층 신경망 및 심층 강화학습을 도입함으로써 전역 최적해에 근접하는 성능을 달성함과 동시에 계산 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됨
▪ 6G 이동통신 분야 전문인력 양성
◦ UAV 통신 연구는 통신시스템 설계와 최적화 측면에서 첨단 전문지식을 필요로 하므로, 연구과제 수행을 통해 고급 전문인력 배출이 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 차년도별 연구 수행과정 ... 5
• 2) 차년도별 연구 수행내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 1) 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 1) 연구과제의 활용 분야 및 계획 ... 17
• 2) 연구과제의 기대효과 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 27
• 끝페이지 ... 40