차세대 이동통신을 위한 균일 구형 배열을 활용하는 빔포밍 및 코드북 설계
Beamforming Using the Uniform Spherical Array and Codebook Design for the Next-Generation Mobile Communications
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 성원진
- 발행년도 2020
- 학위수여년월 2020. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- UCI I804:11029-000000064955
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
5G new radio (NR) 이동통신 시스템은 향상된 대역을 이용하여 데이터의 전송 속도를 높이는 enhanced mobile broadband (eMBB) 및 다양한 기기의 종류 및 증가된 수의 기기를 수용하기 위한 massive machine type communication (mMTC)과 같은 기능의 개선이 요구된다. 또한, 모바일 장치의 위치가 다양해짐에 따라, 빔포밍은 이러한 방향의 다양화를 수용할 필요가 있다. 앞서 설명한 요구사항의 충족을 위해 대규모 다중 입출력 송수신 (massive multiple-input multiple-output; massive MIMO) 기술은 필수적이며, 안정적이고 효율적인 전송을 위해 안테나 배열은 더 많은 원소로 구성된다. 기존 배열의 이용은 3차원 공간상에서 임의의 수신기 위치로 신호를 전송하는 데 한계가 존재한다. 따라서, 모든 방향으로 균일한 빔을 형성할 수 있는 새로운 형태의 배열이 필요하며, 이를 위한 새로운 전송 방법이 필요하다. 본 논문에서는 3차원 균일 구형 안테나 배열의 구성 및 활용 방법을 고려한다. 균일 구형 배열의 빔포밍 벡터 및 코드북을 정의하고, 이를 활용하여 생성한 빔의 특성을 기존 배열의 빔과 비교 분석한다. 제안한 코드북에 적합한 배열의 크기를 결정하고, 구성한 코드북 및 배열을 다중사용자 전송 환경에서의 성능을 평가한다. 또한 방사 패턴을 안테나 원소에 적용하고 합 전송률을 분석한다.
more초록/요약
5G new radio (NR) mobile communication systems require improved features such as enhanced mobile broadband (eMBB) and massive machine type communications (mMTC). In addition, as the locations of mobile devices are diversified, beamforming need to accommodate such directional diversification. The massive multiple-input multiple-output (MIMO) transmission technology is essential to meet the requirements described above. Antenna arrays consist of increased numbers of elements to evolve towards the goal of efficient and stable transmission. Utilization of existing array structures has a limitation in transmitting signals to arbitrary receiver positions in the three-dimensional space. Therefore, a new type of array capable of forming uniform beams in isotropic fashion is desired, and the corresponding transmission strategies need to be identified. In this thesis, the construction and utilization of the three-dimensional uniform spherical array are studied. Beamforming vectors and the codebook for such arrays are defined, and the characteristics of the generated beams are analyzed via comparison to the beams generated by existing arrays. The size of the array suitable for the proposed codebook is determined, and multiuser transmission performance is evaluated using proper configuration of the array. We also apply the radiation pattern to the antenna elements and analyze the sum-rate performance.
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