초대형 MIMO 하이브리드 필드 채널 추정을 위한 사전 기반 희소 복구

초록

본 논문은 XL‑MIMO 시스템에서 근거리(NF)와 원거리(FF) 파동이 동시에 존재하는 하이브리드 필드(HF) 전파 환경을 고려한 채널 추정 방법을 제안한다. FF와 NF를 각각 각도와 거리(극) 도메인에서 희소하게 표현하고, 사전(딕셔너리) 기반 OMP 알고리즘에 연속적인 파라미터 정제를 결합해 그리드 불일치를 완화한다. 중요한 점은 경로 수(L)와 NF/FF 비율(γ)을 사전에 알 필요 없이 잔차 기반 중단 규칙으로 자동 결정한다는 것이다. 시뮬레이션 결과, 제안 방법은 LoS·NLoS 모두에서 높은 정확도와 낮은 복잡도를 보이며 기존 최첨단 기법들을 능가한다.

상세 분석

본 연구는 XL‑MIMO 시스템에서 안테나 배열이 매우 커짐에 따라 전파가 전통적인 원거리 평면파(Far‑Field, FF) 모델만으로는 설명되지 않고, 근거리 구면파(Near‑Field, NF) 성분이 동시에 나타나는 하이브리드 필드(HF) 현상을 정확히 모델링하는 데 초점을 맞춘다. 저자는 먼저 Rayleigh 거리 D_Rayleigh = 2R²/λ 를 경계로 하여 채널을 FF와 NF 두 부분으로 분리하고, 각각을 각도 도메인(DFT 기반)과 극(거리·각도) 도메인에서 희소하게 표현한다. 이때 전체 채널은 h = U h_f + V h_n + q_e 형태로 나타내어, U와 V를 결합한 확장 사전 A =