CP 한계 돌파: 장거리 OFDM 레이더를 위한 인터페이스 클리닝 기법

본 논문은 6G 시대의 핵심 기술로 부상하고 있는 통합 감지·통신(ISAC) 시스템에서 OFDM 파형을 활용한 레이더 기능의 거리 한계를 극복하기 위한 두 가지 새로운 알고리즘을 제시한다. 먼저, OFDM 레이더에서 사이클릭 프리픽스(CP) 길이가 제한하는 최대 무간섭 거리(Rmax,ISI = c·Tcp/2)를 초과하는 목표가 존재할 경우, 이전 심볼이 현재 심볼에 겹쳐 들어가면서 인터심볼 간섭(ISI)과 서브캐리어 간 간섭(ICI)이 동시에 발생한다. 이러한 현상은 열잡음보다 큰 인터페이스 노이즈 플로어를 형성해 원거리 약한 목표의 탐지를 방해한다. 기존 연구는 주로 코히런트 보상(CC)이나 순차 간섭 제거(SIC) 방식을 사용했지만, 다중 목표 상황에서 CC는 강한 간섭을 유발하고, SIC은 초기 탐지가 되지 않은 약한 목표를 취소하지 못한다는 한계가 있었다. 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위해 먼저 ISI·ICI가 실제 시스템에서 차지하는 파워 비중을 정량적으로 분석하고, 윈도잉(해밍·체비쉐프)과 오프그리드 목표가 존재할 때 발생하는 스펙트럼 누설을 고려한 종합 모델을 구축한다. 분석 결과, 고동적 범위 시나리오에서는 ISI·ICI가 열잡음·양자화 잡음보다 크게 지배함을 확인한다. 제안된 첫 번째 프레임워크인 JIC‑CC(Joint‑Interference Cancellation with Coherent Compensation)는 기존 SIC 알고리즘에 고정밀 Chirp Z‑Transform(CZT) 기반 파라미터 추정을 결합한다. CZT는 연속적인 주파수 샘플링을 제공해 오프그리드 목표의 거리·도플러를 정확히 추정한다. 추정된 강한 간섭 신호를 주파수 영역에서 정밀히 제거한 뒤, 남은 약한 신호에 대해 주파수 영역 코히런트 보상(FDCC)을 적용해 손실된 처리 이득을 회복한다. 이 과정은 반복적인 비선형 최적화 없이도 높은 해상도와 낮은 복잡도를 유지한다. 두 번째 프레임워크인 FR‑SW(Full‑Reconstruction Sliding Window)는 수신 윈도우를 동적으로 이동시켜 목표 지연에 맞는 최적 수신 구간을 확보한다. 기존 슬라이딩 윈도우 방식이 ISI‑free 구간만 재구성해 간섭 제거가 늦어지는 문제를 해결하기 위해, FR‑SW는 모든 검출된 목표에 대해 전신 재구성을 수행한다. 즉, 윈도우가 이동할 때마다 현재 구간에 포함된 모든 목표의 복원 신호를 완전 복원하고, 이를 이용해 남은 ISI·ICI를 최소화한다. 이 방식은 메모리 요구량이 다소 크지만, 복원 정확도가 가장 높은 경우에 적합하다. 복잡도 분석에서는 JIC‑CC가 CZT 연산과 간단한 주파수 보상 단계만 포함해 O(H·log N) 수준(여기서 H는 목표 수, N은 서브캐리어 수)이며, FR‑SW는 전체 신호 재구성으로 O(M·N) 정도의 연산량과 추가 버퍼가 필요함을 제시한다. 실험에서는 두 방법 모두 기존 SIC·CC 기법 대비 3 ~ 6 dB 향상된 SINR을 달성했으며, 특히 저 SNR·멀티 타깃 시나리오에서 JIC‑CC가 실시간 구현 가능성을 보였다. 결론적으로, 본 연구는 OFDM‑ISAC 시스템에서 CP 한계를 넘어서는 장거리 목표 탐지를 가능하게 하는 실용적인 두 가지 알고리즘을 제시한다. JIC‑CC는 계산량이 적고 메모리 요구가 낮아 실시간 시스템에 적합하고, FR‑SW는 최고 정밀도를 요구하는 고정밀 레이더 응용에 유리하다. 두 방법 모두 실험적 검증을 통해 기존 최첨단 기법보다 우수한 성능을 입증했으며, 6G 및 차세대 무선 레이더 시스템에서의 적용 가능성을 제시한다.