밀리미터파 대역 딥러닝 기반 다중빔 전송링크 성능 예측기법 (Deep Learning-Based Prediction of the Quality of Multiple Concurrent Beams in mmWave Band)

서지정보

· 발행기관 : 한국인터넷정보학회
· 수록지 정보 : 인터넷정보학회논문지 / 23권 / 3호 / 13 ~ 20페이지
· 저자명 : 최준혁, 김문석

초록

차세대 와이파이 표준기술인 IEEE 802.11ay는 밀리미터파 대역에서 AP (Access Point)가 다수의 STA (Station)로 동시에 데이터를 전송하도록 MU-MIMO (Multiple User Multiple Input Multiple Output) 통신을 지원한다. 이를 위해, 주기적으로 MU-MIMO 빔포밍 훈련을수행해야 하고, 효율적인 빔포밍 훈련을 위해서는 AP가 다수의 안테나로 다수의 빔을 동시에 전송할 때, 각 STA에서 측정되는 신호세기를 정확히 예측하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 딥러닝 기반 다중 빔 전송링크 성능 예측기법을 제안한다. 제안한 예측기법은특정 실내 또는 실외 환경에서 미리 학습된 딥러닝 모델을 이용하여 다수의 빔이 동시에 전송될 때 STA에서 측정되는 신호 세기 예측의 정확성을 높인다. 이때, 딥러닝의 입력으로 개별 빔이 전송될 때 STA에서 측정되는 신호 세기 정보를 이용하고, 개별 빔의 신호세기 정보를 얻는 과정은 이미 기존의 빔포밍 훈련에 포함되어 있으므로 정보 수집을 위해 추가적인 비용을 발생하지 않는다. 성능평가를 위해 NIST (National Institute of Standards and Technology)에 의해 개발된 Q-D 채널구현 (Quasi-Deterministic Channel Realization) 오픈소스 소프트웨어를 활용하였고 실측 데이터 기반으로 밀리미터파 채널을 구현하였다. 실험결과에서는 제안한 예측기법이 다른 비교기법보다 향상된 예측성능을 보였다.

영어초록

IEEE 802.11ay Wi-Fi is the next generation wireless technology and operates in mmWave band. It supports the MU-MIMO (Multiple User Multiple Input Multiple Output) transmission in which an AP (Access Point) can transmit multiple data streams simultaneously to multiple STAs (Stations). To this end, the AP should perform MU-MIMO beamforming training with the STAs. For efficient MU-MIMO beamforming training, it is important for the AP to estimate signal strength measured at each STA at which multiple beams are used simultaneously. Therefore, in the paper, we propose a deep learning-based link quality estimation scheme. Our proposed scheme estimates the signal strength with high accuracy by utilizing a deep learning model pre-trained for a certain indoor or outdoor propagation scenario. Specifically, to estimate the signal strength of the multiple concurrent beams, our scheme uses the signal strengths of the respective single beams, which can be obtained without additional signaling overhead, as the input of the deep learning model. For performance evaluation, we utilized a Q-D (Quasi-Deterministic) Channel Realization open source software and extensive channel measurement campaigns were conducted with NIST (National Institute of Standards and Technology) to implement the millimeter wave (mmWave) channel. Our simulation results demonstrate that our proposed scheme outperforms comparison schemes in terms of the accuracy of the signal strength estimation.

참고자료

· 없음