밀리미터 웨이브 링크를 갖는 셀룰러 통신 시스템을 위한 송·수신 빔 추적 기법

Abstract

밀리미터 웨이브 대역을 링크로 갖는 셀룰러 통신 시스템에서는 하향링크 제어신호를 사용하여 빔 추적을 할경우에는 오랜 빔 트레이닝 시간과 많은 네트워크 자원이 소요된다. 본 논문에서는 아날로그 빔형성 방식의 단말기와 디지털 빔형성 방식의 기지국으로 구성된 밀리미터 웨이브 링크를 갖는 OFDM 기반 셀룰러 통신 시스템에적합한 빔 추적 기법을 제안한다. 제안된 기법은 Zadoff-Chu 시퀀스 기반으로 설계된 상향 링크 프리앰블 신호와단말기 ID, 단말기의 송신빔 ID, 수신 신호의 DoA 등의 파라메터를 추정할 수 있는 메트릭을 사용하여 기지국과단말기 사이의 송수신 빔 쌍과 서빙 기지국을 추적할 수 있다. SCM 채널을 사용한 모의실험을 통하여 제안된 기법은 다수의 단말기가 존재하는 환경에서도 각 단말기의 송수신 빔 쌍을 효율적으로 추적하고, 빔 추적 시 요구되는 소요 시간과 계산 복잡도를 크게 줄일 수 있음을 확인한다.

In cellular communication systems employing millimeter wave (mmWave) bands for a link, a large amount of training time and network resources will be required to find a serving BS with the best transmit and receive (Tx-Rx) beam pair if downlink control signals are used. In this paper, a tracking technique for OFDM-based cellular communication systems with a mmWave link, where an analog beamforer is used at the mobile station (MS) and a digital beamformer is used at the BS, is proposed using an uplink signal. A technique to select a serving BS with the best beam pair is described using the uplink preamble sequence based on Zadoff-Chu sequence and a metrics which can be used to identify parameters such as beam ID (BID), MS ID (MID), and direction-of-arrival (DoA). The effectiveness of the proposed technique is verified via simulation with the spatial channel model (SCM) for a moving MS in mmWave cellular systems.