코딩‑프리 무선 제어를 위한 최적 전력 배분과 채널 역전 정책

본 논문은 산업용 사물인터넷(IIoT) 환경에서 요구되는 초저지연·고신뢰 무선 통신을 구현하기 위해, 기존의 디지털 코딩 기반 전송이 아닌 코딩‑프리(analog) 전송 방식을 채택한 무선 네트워크 제어 시스템(WNCS)을 연구한다. 연구는 크게 네 부분으로 구성된다. 첫 번째 부분에서는 시스템 모델을 정의한다. 하나의 중앙 컨트롤러가 M₀개의 원격 플랜트를 동시에 제어하며, 각 플랜트는 실수형 상태 x_i(t)와 액추에이터를 가진다. 센서와 컨트롤러는 동일 위치에 있다고 가정해 상태 정보를 완벽히 획득한다. 제어 신호는 v_i(t)=K_i x_i(t) 로 생성되며, 전송 전력 제한 P₀ 아래 아날로그 형태로 전송된다. 전송 채널은 두 가지 경우를 고려한다. (1) 느린 페이딩: 채널 이득 H_i가 제어 프로세스 전체에 고정, (2) 빠른 페이딩: H_i(t) 가 심볼 단위로 변동하며 평균 제곱값 σ_h,i² 로 표현된다. 두 번째 부분에서는 단일 플랜트에 대한 최적 제어·전력 할당 문제를 수식화한다. 목표는 평균 비용 J_i=E