밀리미터파 기반 다중 사용자 MIMO 시스템에서 아날로그 및 디지털 하이브리드 프리코딩 (Analog and Digital Hybrid Precoding for Millimeter-wave-based MU-MIMO System)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 56권 / 7호 / 3 ~ 8페이지
· 저자명 : 문상미, 김진영, 황인태

초록

급증하는 데이터 사용량에 대비하고 신규 응용 서비스를 창출하기 위해 넓은 대역폭을 제공할 수 있는 밀리미터파 통신이 큰 관심을 받고 있으며, 5 세대 NR (New Radio) 표준을 기반으로 eMBB (enhanced Mobile Broad Band) 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 밀리미터파 통신에서는 고주파 채널의 특성상 낮은 주파수 대역에 비해 큰 경로 손실이 발생하고, 이를 보완하기 위해서는 많은 수의 안테나를 활용한 고지향성 빔포밍 기술이 필수적이다. 본 논문에서는 밀리미터파 다중 사용자 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 시스템을 고려하고 이를 위한 아날로그 및 디지털 프리코딩을 제안한다. 하이브리드 프리코딩은 구현 복잡도를 낮추기 위한 아날로그 프리코딩과 사용자간 간섭 신호를 제거하기 위한 디지털 프리코딩으로 구성된다. 디지털 프리코딩은 간단한 선형 프리코딩인 ZF (Zero-Forcing), 더 높은 성능을 위한 비선형 프리코딩인 THP (Tomlinson-Harashima Precoding), 전체 스펙트럼 효율을 최대화시키기 위한 전력 할당 기반 프리코딩 기법이 적용된다. 모의실험 결과, 제안한 기법이 스펙트럼 효율 측면에서 기존 기법보다 향상된 것을 알 수 있다.

영어초록

Millimeter-wave communications have attracted large interest recently since the huge bandwidth prepare for rapidly increasing data usage and create new application services. The necessity of enhanced mobile broadband system has appeared based on the new radio standards for 5G. The characteristics of the millimeter-wave channel cause a larger path loss than the lower frequency band. To overcome large path losses, large-scale antenna arrays for highly directional beamforming is essential. The study presents a millimeter-wave-based multi-user multiple-input multiple-output system and proposes analog and digital hybrid precoding. Hybrid precoding comprises analog precoding to reduce implementation complexity and digital precoding to remove interference signals between the users. Digital precoding is simply applied to linear zero-forcing precoding, nonlinear tomlinson-harashima precoding for higher performance, and precoding with power allocation to maximize overall spectral efficiency. Results obtained from simulations performed in this study demonstrate that compared to the conventional method, use of the proposed method leads to attainment of higher spectral efficiency.

참고자료

· 없음