This paper is a study on beam tracking algorithm for mmWave MIMO systems in high mobility environments. Millimeter wave (mmWave) wireless communication systems suffer high path loss compared to conventional cellular communication systems. Angle of arrival (AoA) of received signal is required to use beamforming technique to overcome high path loss in mmWave communications. Considering high mobility environments, conventional beam estimation methods with large overhead are unacceptable for rapidly varying AoA. Therefore, beam tracking algorithm with low complexity to correspond to rapidly varying AoA is required. In this paper, we define the various AoA model, and propose beam tracking algorithm using auxiliary beam pair (ABP) and extended Kalman filter (EKF) for mmWave MIMO systems in high mobility environments. The simulation results show that proposed algorithm has better beam tracking performance than the existing method.
본 논문은 고속 이동 환경에서 밀리미터 대역 다중 안테나 시스템의 빔 추적 기법에 대한 연구이다. 밀리미터 대역의 시스템은 기존 셀룰러 대역의 시스템에 비해 큰 경로 손실을 겪는 것이 특징이다. 이를 극복하기 위해서 다수의 안테나를 사용한 빔 형성 기법이 필수적이며, 빔 형성을 위해 정확한 수신 신호의 방향각 정보가 필요하다. 고속 이동 환경을 고려한다면 수신 신호 방향각의 급격한 변화가 발생하는데 모든 빔을 탐색하여 큰 오버헤드를 갖는 기존 빔 추정 기법들은 부적합하다. 따라서 빠른 수신 신호 방향각 변화에 대응 가능한 저복잡도의 빔 추적 기법이 필요하다. 본 논문에서는 고속 이동 환경에서의 수신 방향각 모델을 정의하고, 보조 빔 쌍과 확장 칼만 필터를 활용한 방향각 기반의 빔 추적 기법을 제안하여 기존 방향각 추정 기법과 성능을 비교한다. 모의 실험을 통해 제안하는 빔 추적 기법이 기존 기법에 비해 향상된 빔 추적 성능을 갖는다는 것을 확인하였다.
