ISAC 빔포밍 최적 저차원 구조와 효율 알고리즘

초록

본 논문은 통합 sensing‑communication(ISAC) 시스템에서 전송 빔포밍 문제의 최적 해가 사용자 수에 비례하는 저차원 공간에 존재함을 증명한다. 이를 기반으로 차원을 크게 축소한 등가 문제를 도출하고, 내부점법(IPM)과 균형 증강라그랑지안(B‑BAL) 방법을 적용해 계산 복잡도를 크게 낮춘다. 실험 결과, 대규모 MIMO 환경에서 기존 IPM 대비 10 000배 이상의 속도 향상을 확인하였다.

상세 분석

논문은 먼저 기존 ISAC 빔포밍 최적화가 안테나 수 (N_t) 에 비례해 복잡도가 급격히 증가한다는 문제점을 제시한다. 이를 해결하기 위해 저차원 구조 존재성을 정리(정리 1)하고, 최적 해가 채널 행렬 (H=