Cell-Free MIMO 시스템에서 Rician 인자에 기반한 사용자 선택 및 피드백 비트 할당 통합 설계

Abstract

최근 5G/6G 이동통신 시스템에서 한 사용자가 여러 분산된 access point(AP)로부터 효율적으로 서비스받을 수 있도록 사용자 관점에서 셀 개념이 사라진 cell-free MIMO 시스템이 주목받고 있다. 또한, cell-free 네트워크와 더불어 고주파수 대역 통신과 비지상 네트워크에서 물리적인 특성인 line-of-sight(LoS) 성분이 반영된 LoS 통신이 폭넓게 고려되고 있다. 사용자가 많은 MIMO 통신 시스템에서는 사용자 선택이 필요하며, frequency-division duplex(FDD) 방식의 제한된 피드백 환경에서는 피드백 비트 할당이 주요 이슈로써 다뤄진다. 본 논문에서는 AP간 채널 정보 공유가 이루어지지 않는 상황에서 각 AP가 독립적으로 제로-포싱 빔포밍을 수행할 때, LoS 통신을 반영한 Rician 페이딩 채널 모델에서 Rician 인자를 고려하여 사용자 선택과 피드백 비트 할당 통합 설계 기법을 제안한다. Rician 페이딩 채널에 특화된 밴드 구조의 비균질 코드북을 활용했을 때, 전송률의 하한과 피드백 비트할당의 영향을 분석하고 사용자 선택과 피드백 비트 할당을 순차적으로 수행하여 낮은 복잡도를 가진 최적에 근접한 피드백 비트 할당을 도출한다. 모의실험을 통해 제안하는 기법이 기존 기법들과 비교해 달성할 수 있는 평균합 전송률을 크게 향상할 수 있음을 확인한다.