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Cylindrical Massive MIMO System with Low-Complexity Angle-Based User Selection for High-Altitude Platform Stations 고고도 플랫폼 스테이션을 위한 낮은 복잡성 각도 기반 사용자 선택 기능을 갖춘 원통형 대규모 MIMO 시스템

Koji TASHIRO, Kenji HOSHINO, Atsushi NAGATE

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요약 :

HAPS(고고도 플랫폼 스테이션)는 6세대(100G) 모바일 통신 이상의 커버리지 확장을 위한 유망 기술로 인식되고 있습니다. 본 연구의 목적은 배열 안테나 구조와 사용자 선택이라는 두 가지 측면에 초점을 맞춰 커버리지 반경 100km, 고용량의 HAPS 시스템을 개발하는 것이다. HAPS 시스템은 용량을 늘리기 위해 대규모 mMIMO(다중 입력 다중 출력) 및 다중 사용자 MIMO 기술을 공동으로 사용해야 합니다. 그러나 기존 평면 배열 안테나의 도달 범위는 반경이 수십 킬로미터에 불과한 원형 영역으로 제한됩니다. 기존의 채널 벡터 직교성을 기반으로 한 SUS(Semi-Orthogonal User Selection) 방식은 높은 용량을 구현하지만 복잡도가 높다. 첫째, 본 논문에서는 100km의 초광대역 커버리지와 고용량을 구현하는 원통형 mMIMO 시스템을 제안한다. 둘째, 본 논문에서는 모든 사용자 그룹에 걸쳐 사용자 간의 최소 각도 차이를 최대화하는 방식으로 사용자 선택 문제를 공식화하는 새로운 각도 기반 사용자 선택(AUS) 방식을 제시합니다. 마지막으로 AUS를 위한 낮은 복잡성의 차선 알고리즘(SA)도 제안되었습니다. 반경 12km의 영역을 가정하면, 시뮬레이션 결과는 제안된 원통형 mMIMO 시스템이 신호 대 간섭 + 잡음 비율을 약 1.5% 향상시키는 것을 보여줍니다. 영역 경계에서 1dB이며 약 4000dB를 달성합니다. 평면 배열 안테나를 사용하는 기존 mMIMO보다 용량이 XNUMX배 더 높습니다. 또한, 결과는 제안된 AUS 방식이 SUS 및 기본 무작위 사용자 선택에 비해 시스템 용량 분포의 낮은 백분위수를 향상시키는 것을 보여줍니다. 또한 제안된 SA의 계산 복잡도는 SUS의 XNUMX/XNUMX 정도에 불과합니다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E105-B No.4 pp.449-460
발행일
2022/04/01
공개일
2021/10/15
온라인 ISSN
1745-1345
DOI
10.1587/transcom.2021WWP0003
원고의 종류
Special Section PAPER (Special Section on Wired-and-Wireless Network System Technologies in Beyond 5G Era)
범주
적응형 배열 안테나/MIMO

작성자

Koji TASHIRO
  SoftBank Corp.
Kenji HOSHINO
  SoftBank Corp.
Atsushi NAGATE
  SoftBank Corp.

키워드