하이브리드 빔 형성 시스템의 방향각 추정 및 신호 검출을 위한 빔 선택 기법 연구

Abstract

다수의 배열 안테나를 사용하는 밀리미터파 무선 통신 시스템에서 수신 신호의 방향각은 자유 공간의 높은 경로 손실을 극복하고 충분한 신호 대 잡음비 (SNR) 를 얻기 위한 빔 형성에 필요하다. 한편, 빔 형성 시스템에서 채널 정보가 없는 경우에는 통신을 위해 각 채널 경로의 방향각과 경로 이득을 추정해야 한다. 하이브리드 빔 형성 시스템은 아날로그 RF combiner 와 디지털 baseband combiner 로 구성되며, 디지털 빔 형성 시스템의 높은 하드웨어 복잡도를 감소시키기 위해 제안되었다. 안테나 개수보다 적은 수의 RF chain 을 사용함으로써 수신 신호의 dimension 을 줄이고 복잡도를 낮출 수 있지만, 디지털 빔 형성 시스템과 비교해서 수신 SNR 이 감소하여 방향각 추정 성능이 열화될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 SNR 열화를 줄이고 방향각 추정 및 신호 검출 성능을 하드웨어 제약이 없는 디지털 빔 형성 시스템에 근접할 수 있도록 하는 빔 선택 방법을 제안하고, 이를 통해 RF combiner 을 설계하였다. 실험 결과를 통해 제안 방법을 이용한 하이브리드 빔 형성 시스템의 성능이 디지털 빔 형성 시스템의 성능에 근접함을 보였다.