5G NR 다중 입출력 통신을 위한 3차원 안테나 어레이 활용 방안에 관한 연구
A Study on Utilization of 3D Antenna Arrays for 5G NR MIMO Communications
- 주제(키워드) 5G , 코드북 , 3D 안테나 , 스몰 셀 , LTE
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000064475
- UCI I804:11029-000000064475
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
통신 기술이 LTE-A에서 5G로 변경됨에 따라, 주파수 대역이 밀리미터파 주파수를 포함하도록 화대되었으며 다중 입출력 (multiple-input multiple-output; MIMO) 기술이 안테나 개수가 증가함에 따라 대규모 다중 입출력(massive MIMO) 기술로 발전하였다. 차세대 이동통신에서 요구되는 주파수 효율을 달성하기 위해서는 채널상태정보(channel state information; CSI)의 효율적인 피드백이 중요하다. Release 13에서 현재의 LTE 표준 코드북을 조사한 결과, 빔 해상도가 충분하지 않고 최적의 빔 형성 성능을 방해하는 불필요한 교차위상차 비트가 할당되었음을 알 수있었습니다. 우리는 3차원 공간 채널 환경 하에서 사용자들에 의해 선택된 최적의 빔의 통계적 특성을 이용하여 이러한 문제들을 극복하기위한 새로운 16-Tx 코드북을 제안한다. 밀리미터파를 사용하는 차세대 통신시스템에서 기지국의 밀도가 증가하고, 항공 무인기 및 고속 이동하는 자율 주행 차량과 같이 다양하게 위치할 수 있는 사용자들을 위해 3차원 안테나 어레이가 사용될 것으로 예상된다. Massive MIMO 송수신기를 위한 서브 어레이로서 균일 사각 어레이 (uniform rectangular array; URA)를 사용함으로써, 각 면에 4x4 URA를 갖는 정다각형 모양의 안테나 배열을 구축한다. 제안된 3차원 어레이에 대한 빔포밍 방정식을 유도하기 위해 전역 좌표계 (global coordinate system; GCS)에서 로컬 좌표계 (local coordinate system; LCS)로의 좌표 변환이 수행되고 수신기의 위치는 각 부분 배열의 LCS에서의 각도에 대한 변환 공식에 의해 계산된다. 유도된 빔포밍 방정식을 적용하여 스몰 셀 환경에서 제안된 구조의 성능을 평가한다. 기존의 2차원 안테나 어레이와 비교할 때 제안된 3차원 안테나 어레이는 수신 전력 측면에서 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
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