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BD 빔포밍을 이용한 다중 사용자 기반 거대 안테나 통신 시스템용 안테나 선택 기법
Antenna Selection Scheme for BD Beamforming-based Multiuser Massive MIMO Communication Systems 원문보기

한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회, 2013 May 22, 2013년, pp.433 - 436  

반태원 (경상대학교) ,  정방철 (경상대학교) ,  박연식 (경상대학교)

초록
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많은 수의 안테나를 활용하는 Massive MIMO 통신 기술은 부족한 주파수 자원의 효율성을 높이기 위한 핵심기술들 중의 하나로 많은 관심을 끌고 있다. 기존에는 이동통신 시스템의 하향링크에서 단일 사용자 기반의 Massive MIMO 기술에 대하여 많은 연구가 이루어 졌으나, 최근에는 단말 안테나 수의 제한으로 인해 다중 사용자 기반 Massive MIMO에 대한 활발한 연구가 이루어진다. 이렇게 많은 송신 안테나를 사용하는 Massive MIMO 기술은 기지국의 기저대역 (Baseband)과 Radio Frequency와 같은 전송단의 하드웨어 복잡도와 빔포밍 벡터 계산량이 급격히 증가시키는 문제를 야기한다. 이러한 문제점은 기지국에서 전송단의 개수를 송신 안테나 수보다 작게 제한하고, 전체 송신 안테나들 중에서 채널 상태를 고려하여 전송단의 개수에 해당하는 안테나만을 선택하여 데이터를 전송함으로써 큰 성능 저하 없이 해결될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 다중 사용자 기반의 Massive MIMO 시스템에 적용할 수 있는 간단하고 효율적인 안테나 선택 기법을 제안한다. 성능 분석 결과에 따르면, 제안된 방식은 안테나 선택 기법 없이 동일한 수의 안테나를 고정적으로 사용하는 기존 시스템 대비 큰 폭의 성능개선 효과를 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Massive MIMO communication system with huge antennas has been attracting intensive attention as one of key technologies to increase the spectral efficiency. Many previous studies investigated single user Massive MIMO scheme in cellular downlink. Recently, however, intensive researches on multiuser-b...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나, 최적의 안테나 조합을 선택하는 문제는 #정도의 복잡도를 가지므로 보다 단순한 안테나 선택 알고리즘이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 다중 사용자 기반 Massive MIMO 환경에서 기지국의 복잡도를 획기적으로 줄이면서 단순한 안테나 선택 알고리즘을 제안한다. 본 논문의 구성은 다음과 같다.
  • 본 논문에서는 기지국이 많은 수의 전송 안테 나를 활용하여 복수의 사용자와 동시에 통신을 하는 다중 사용자 기반 Massive MIMO 시스템에서 기지국의 하드웨어와 계산 복잡도를 낮추기 위한 효율적인 안테나 선택 기법을 제안하였다. 제안한 SW-W 방식에서는 먼저 전체 전송 안테나 N개를 K개의 단말들과의 채널 이득의 합에 따라서 내림차순으로 정렬하고 연속적인 S개의 안테나 집합을 윈도우로 정의한다.

가설 설정

  • 기지국의 j(1≤j≤N)번째 송신 안테나와 i(1≤i≤K)번째 단말 사이의 채널 정보를 나타내는 hij는 CN(0,1)의 분포를 따르고 independent and identically distributed (i.i.d.)라고 가정한다.
  • 본 장에서는 Monte-Carlo 시뮬레이션을 통하여 제안한 안테나 선택 기법의 성능을 분석하고 안테나 선택 없이 S개의 전송 안테나만을 사용하는 기존 시스템 (Reference)의 성능과 비교한다. 제안된 SW-W 안테나 선택 기법은 빔포밍 방식과 무관하게 적용될 수 있지만, 본 논문에서는 성능 분석을 위하여 Block Diagonalization (BD) 기반 빔포밍 방식을 가정한다 [10]. 그림 4는 N=100, P=0dB, K=10일 때 서로 다른 S 값에 대한 평균 적인 사용자 전송율의 합을 보여준다.
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