:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.18 No.5 | (2018) pp.123~129

밀리미터파 Massive MIMO 시스템을 위한 공간 다중화 및 하이브리드 빔 형성

Sang-Lim Ju

(준회원, 충북대학교, 전파통신공학)

Byung-Jin Lee

(준회원, 충북대학교, 전파통신공학)

Nam-Il Kim

(정회원, 한국전자통신연구원)

Kyung-Seok Kim

(정회원, 충북대학교, 정보통신공학)

Abstract

최근 요구되는 트래픽이 지속적으로 증가하면서 광대역의 주파수를 확보할 수 있는 밀리미터파 기반의 이동통신 기술이 주목을 받고 있다. 하지만 밀리미터파 대역의 채널은 NLoS (Non-Line-of-Sight) 환경에 취약하며 경로 감쇠가 매우 큰 문제점을 갖는다. 이를 위해 기지국에 수십 개 이상의 안테나를 장착하여 빔 형성을 통해 경로 감쇠를 보완하는 Massive MIMO (Multiple Input and Multiple Output) 시스템이 연구되고 있다. 기존 빔 형성 기법에는 아날로그 방식과 디지털 방식 이 있지만 시스템의 복잡도와 비용적인 측면에서 Massive MIMO 시스템에 적용하기에 현실적인 어려움이 따른다. 따라서 본 논문에서는 밀리미터파 대역의 Massive MIMO 시스템에서 상기 두 방식을 융합한 하이브리드 빔 형성 기법을 연구한다. 또한 다수의 안테나를 장착한 다중 사용자를 서비스할 수 있도록 공간 다중화 기법을 고려한다. 주파수 효율 분석을 통해 빔 형성 및 공간 다중화에 의한 이득을 평가한다.
Recently, as required wireless communication traffic increase, millimeter wave mobile technologies that can secure broadband spectrum are gaining attention. However, the path loss is high in the millimeter wave channel. Massive MIMO system is being researched in which can complement the path loss by beamforming by equiped large-scale antenna at the base station. While legacy beamforming techniques have analog and digital methods, practical difficulties exist for application to massive MIMO systems in terms of system complexity and cost. Therefore, this paper studies a hybrid beamforming scheme for massive MIMO system in the millimeter wave band. Also this paper considers spatial multiplexing scheme to serve multi-users with multiple received antennas. Gains of the beamforming and the spatial multiplexing schemes are evaluated by analyzing the spectral efficiency.
  Hybrid beamforming; Massive MIMO; Millimeter wave; Spatial multiplexing; Spectral efficiency

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