Hybrid beamforming consisting of digital precoding and analog beamforming is considered as a practical way to implement efficient beamforming for large-scale antenna systems in next generation mmWave wireless communication systems. Most of prior works focused on hybrid beamforming in narrow band mmWave systems. However, with consideration of wide bandwidth associated with wireless communication in the mmWave band, it is necessary to extend hybrid beamformer design to wideband mmWave systems. The main constraint of hybrid beamforming in the wideband system is that the analog beamformer should be common to every frequency component used for communication whereas the digital beamformer can be designed separately for each frequency component. In this paper, we propose an efficient hybrid beamformer design algorithm for mmWave multi-user MIMO OFDM systems with the above constraint. The proposed algorithm is based on maximization of the sum of signal-to-leakage-plus-noise ratio (SLNR) often used in multi-user MIMO broadcast downlink. Numerical reusults show that proposed algorithm achieves good performance compared to the beamformer design targeting narrowband mmWave systems.
밀리미터 통신 환경에서 디지털/아날로그 빔형성기로 구성된 하이브리드 빔형성은 차세대 무선
통신의 한 방법으로 고려되고 있다. 대부분의 선행 연구는 협대역 기반의 밀리미터 시스템 환경에서
의 하이브리드 빔형성 설계 다루고 있다. 하지만 OFDM-밀리미터 환경과 같이 광대역 밀리미터 통신
환경을 고려한다면, 광대역 밀리미터 통신 환경을 고려한 하이브리드 빔형성 설계로의 확장이 필수 불
가결하다. 광대역 기반의 하이브리드 빔형성 설계는 아날로그 빔형성기를 모든 부반송파(주파수대역)
에 대해 공통으로 설계해야 한다는 제약 조건이 덧붙혀지게 된다. 이 제약 조건으로 인해 기존에 선행
연구된 협대역 기반의 밀리미터 시스템 환경을 위한 빔형성 설계를 OFDM-밀리미터 환경에 바로 적용
할 수 없다. 이 논문은 위의 제약 조건을 고려한 OFDM-밀리미터 대역에서의 다중사용자 MISO 하향
시스템을 고려한 하이브리드 빔형성 설계 알고리즘을 제안하였다. 해당 알고리즘은 신호 대비 간섭
누설 더하기 잡음비의 합의 하한을 최대화 하는 문제로 설계되었다. 시뮬레이션을 통한 성능검증을
통해 제안된 알고리즘이 기존에 선행된 협대역에서의 빔형성 디자인 설계보다 좋은 성능을 발휘함을
확인 할 수 있다.
