부분시간 중첩 ISAC 파형 설계

본 논문은 차세대 6G 무선망에서 핵심 과제로 떠오른 통합 감지·통신(ISAC) 시스템의 파형 설계 문제를 다룬다. 기존 연구는 통신 중심(OFDM 기반) 혹은 감지 중심(LFM·레이다 파형 기반) 접근을 각각 독립적으로 사용하거나, 두 신호를 단순히 직교하게 배치해 시간·주파수 자원을 비효율적으로 사용했다. 이러한 한계를 극복하고자 저자들은 ‘부분시간 중첩(Partial‑Time Superimposed, PTS)’이라는 새로운 파형 구조를 제안한다. 시스템 모델은 단일 안테나 BS가 가중치 w에 따라 LFM 펄스와 연속 OFDM 신호를 전력적으로 혼합해 전송하고, 다중 안테나 사용자를 통해 수신한다. LFM 신호는 전통적인 레이더 펄스와 동일하게 큰 시간‑대역폭 곱을 가지며, 펄스 압축을 통해 장거리 탐지와 높은 거리 해상도를 제공한다. 동시에 LFM은 ‘슈퍼임포즈 파일럿’ 역할을 수행해 OFDM 신호의 채널 추정에 활용된다. 이때 OFDM는 기존과 동일하게 고속 데이터 전송과 다중 경로에 대한 강인성을 유지한다. 핵심 기여는 크게 세 부분으로 나뉜다. 첫째, 다중 경로 LFM 신호 파라미터(초기 주파수 f₀, 챕 레이트 k, 펄스 폭 Tₛ, 각 반사체의 지연 tₙ 및 도플러 f_{d,n})를 정확히 추정하기 위한 RFR(Rough‑Fine‑Revision) 알고리즘을 제시한다. 이 알고리즘은 블라인드 소스 분리(BSS) 기법을 기반으로 거친 초기값을 얻은 뒤, 비선형 최적화와 반복적인 수정 과정을 거쳐 고정밀 파라미터를 도출한다. 시뮬레이션에서는 SNR = ‑5 dB 이하에서도 평균 제곱오차가 10⁻³ 수준으로 수렴한다. 둘째, 추정된 파라미터를 이용해 수신된 복합 신호에서 LFM 성분을 재구성하고, 이를 정확히 차감함으로써 OFDM 수신기에서의 간섭을 최소화한다. 이 과정은 ‘센싱‑보조 통신’이라는 새로운 협업 메커니즘을 구현한다. 셋째, 재구성된 LFM을 순환 최대우도(Cyclic Maximum Likelihood, CML) 알고리즘에 투입해 채널 주파수 응답 H