To satisfy the high demands of next generation wireless communication systems, many novel technologies are being considered as potential candidates. However, adequate beamforming techniques and algorithm designs are required to uncover the full potential of these technologies. In this paper, we propose beamformer design techniques for various wireless communication systems. First, we consider a unmanned aerial vehicle (UAV) communication system aided with multiple intelligent reflecting surfaces (IRS), or reconfigurable intelligent surfaces (RISs). By utilizing the IRSs, simulation results show that the energy consumption of the UAV has decreased substantially. Next, we propose a cooperative communication framework to overcome the channel conditions of high frequency communication systems. By considering a novel multiple access technique called rate-splitting multiple access (RSMA) and communication via multiple time blocks, simulation results show that user equipments (UEs) with blocked line-of-sight channels are successfully served. Finally, we propose a novel RIS element allocation technique that utilizes the RIS with low complexity for an RIS aided communication system. The results show that the RIS element allocation algorithm achieves near-optimal performance with minimal complexity.
차세대 무선 통신의 많은 요구들을 충족시키기 위해 다양한 신기술들이 후보로 떠오르고 있다. 다만, 신기술의 가능성을 확인하기 위해서는 이를 활용하기 위한 적절한 빔포밍 기법과 알고리즘 설계가 필요하다. 본 논문에서는 다양한 무선 통신 시스템을 위한 빔포머 설계 기법들을 제안하였다. 첫 번째로, 논문에서는 다수의 지능형 반사 표면 (reconfigurable intelligent surface, RIS)을 활용하는 무인항공기 (unmanned aerial vehicle, UAV) 통신 시스템을 고려하였다. RIS를 적절히 활용하지 않는 기존 UAV 통신 시스템에 비해, 지상에 있는 여러 RIS들을 적절히 활용함으로써 UAV 통신 시스템의 효율이 크게 증가함을 보였다. 다음으로, 논문에서는 고주파수 영역에서의 채널 특성을 보완하기 위한 협력 통신 시스템을 제안하였다. 다중 액세스 비중 분할 (rate-splitting multiple access, RSMA)과 다중 타임 블록의 개념들을 추가로 접목하여, 제안한 협력 통신 시스템은 음영 지역에 있는 사용자를 성공적으로 지원하는 것을 확인하였다. 마지막으로, 논문에서는 RIS를 활용한 통신 시스템에서 굉장히 낮은 복잡도로 통신 할 수 있는 RIS 소자 할당 기법을 제안하였다. 시뮬레이션 결과, RIS 소자 할당 기법은 굉장히 낮은 복잡도로 최적에 가까운 높은 성능을 내는 것을 확인하였다.
