A way to solve the ever-increasing demand for mobile data traffic is to utilize a broadband millimeter wave resources. In order to effectively utilize wideband channels at high frequencies, high path loss and frequency selective fading should be overcome. In particular, when a signal is transmitted at a high data rate, as the symbol interval becomes shorter than the spread delay of a wideband channel, inter-symbol interference (ISI) occurs in which symbols transmitted at different times overlap each other. As a method of securing a symbol interval preventing signal overlap, data can be transmitted by dividing a wideband channel into several subcarriers. However, when a larger number of subcarriers are used according to bandwidth expansion and a higher data rate is required, power consumption significantly increases and effective wireless data transmission efficiency may be quite low due to constraints in hardware implementation. This dissertation deals with the single carrier system that does not divide broadband channels to reduce power consumption. We design transmit and receive beamforming that mitigates ISI in a single carrier system where ISI occurs, and further propose an optimal design algorithm for hybrid beamforming that reduces power consumption and implementation complexity. In addition, by analyzing the interference mitigation capability of the proposed beamforming design, an algorithm improvement method for efficiently finding an optimal solution and a suitable system parameter selection method are provided.
끊임없이 증가하는 모바일 데이터 통신량 수요를 충족시키는 방안은 광대역의 밀리미터파 자원을 활용하는 것이다. 고주파에서 광대역 채널을 효과적으로 활용하려면 높은 경로 손실과 주파수 선택적 페이딩을 극복해야 한다. 특히 높은 데이터 전송률로 신호를 전송할 때 심볼 간격이 광대역 채널의 확산 지연보다 짧아짐에 따라 서로 다른 시간에 전송되는 심볼이 서로 중첩되는 심볼 간 간섭이 발생한다. 신호 중첩을 방지하는 심볼 간격을 확보하는 한 방법으로 광대역의 채널을 여러 개의 부반송파로 나누어 데이터를 전송할 수 있다. 그러나 이 방법은 대역폭 확장에 따라 더 많은 수의 부반송파를 사용하고 더 높은 전송률을 요구하는 경우 전력 소모량이 상당히 증가하고 하드웨어 구현의 제약으로 인해 실질적인 무선 데이터 전송 효율이 매우 낮아질 수 있다. 이 논문에서는 전력 소모를 줄이기 위해 광대역 채널을 분할하지 않는 단일 반송파 시스템을 다룬다. 심볼 간 간섭이 발생하는 단일 반송파 시스템에서 간섭을 완화하는 송수신 빔포밍을 설계하고, 나아가 전력 소모와 구현 복잡도를 감소시킨 하이브리드 빔포밍을 위한 최적 설계 알고리즘을 제안한다. 아울러 제안한 빔포밍 설계의 간섭 완화 능력을 분석하여 최적해를 효율적으로 찾기 위한 알고리즘 개선 방법과 적합한 시스템 파라미터 선택 방법을 제공한다.
