단말 위치 정보를 활용한 밀리미터 파 주파수 분할 거대 다중안테나 시스템에서의 하향링크 빔포밍

Abstract

미래 이동 통신 시스템은 폭증하고 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 만족시키기 위해 보다 높은 데이터 전송속도를 제공할 수 있어야 한다. 이를 실현할 기술로서 밀리미터 파 대역의 거대 다중 안테나 기반 빔포밍은 더 넓은 대역폭을 제공함은 물론, 물리적 신호 감쇄에 맞서 빔포밍 이득을 제공하며 주파수 효율성 또한 크게 향상될 것으로 보인다. 하지만, 이러한 빔포밍 이득을 얻기 위해서는 먼저 정확한 채널 정보가 요구되는데, 특히 주파수 분할 이중화 방식에서 하향링크 빔포밍을 위한 채널 추정 오버헤드는 기지국의 안테나 개수에 비례한다는 문제가 존재한다. 한편, 미래 통신 세대에서는 단말의 위치 정보 추정기술에 큰 발전이 있을 전망이다. 이러한 높은 정확도의 위치 정보는 통신 성능 향상과 통신 사업자의 네트워크 설계에도 큰 영향을 줄 것으로 보인다. 따라서 이 논문에서는 기지국에서 정확한 단말 위치 정보가 활용 가능할 때, 주파수 분할 거대 다중안테나 통신에서 해당 정보를 활용하여 적은 오버헤드로 효율적인 빔포밍이 가능하다는 것을 살펴볼 것이다. 특히, 제안 기법인 채널 경로지도와 압축 센싱 기법을 동시에 활용한 방법을 적용할 경우, 기존 기지국 안테나 개수에 비례하는 참조신호를 활용한 채널 추정 방법 대비 훨씬 더 적은 훈련으로 단말의 최소 데이터 전송 속도를 만족하면서 빔포밍을 수행할 수 있음을 보인다.