With the recent expansion of 5th generation mobile communication services, data demand is increasing, and interest in millimeter wave with high frequencies or unmanned aerial vehicle, which has features of high altitude and mobility, is growing. However, for millimeter waves, narrow beams are used to compensate for large path losses, and appropriate beam allocation algorithms are essential. Therefore in this paper, we propose an algorithm to predict the position of unmanned aerial vehicle-user equipment (UAV-UE) using a Gaussian process (GP), calculate the codebook using the predicted position information, and track the optimal beam, in UAV-enabled communication systems. As a result of performance analysis, it was confirmed that proposed algorithm can predict the position of UAV-UE with high accuracy and have a high spectral efficiency. In addition, in the process of tracking the optimal beam, it is also notable that the complexity of codebook calculation is reduced by using the previously predicted position information of UAV-UE.
최근 5세대 이동통신 서비스가 확대되면서 데이터 수요량이 늘어나고 있고, 이에 높은 주파수를 갖는 밀리미터파 (mmWave)를 이용하거나 높은 고도 및 이동성의 특징을 갖는 UAV (Unmanned Aerial Vehicle)에 대한 관심이 커지고 있다. 하지만 밀리미터파의 경우 큰 경로 손실을 보상하기 위해 좁은 빔을 사용하는데, 이에 적절한 빔 할당 알고리즘은 필수적이다. 이에 본 논문에서는 UAV-지원 통신 시스템에서 GP (Gaussian Process)를 이용해 항공의 사용자 (UAV-UE, Unmanned Aerial Vehicle-User Equipment)의 위치를 예측하고, 예측한 위치 정보를 기반으로 Pointing angle subset을 이용해 코드북을 계산한 후, 최적의 빔을 추적하는 알고리즘을 제안한다. 모의실험 결과 제안 방식이 높은 정확도로 UAV-UE의 위치를 예측하고, 높은 스펙트럼 효율 (SE, Spectral Efficiency)를 가짐을 확인하였다. 또한, 최적의 빔을 추적하는 과정에서 앞서 예측한 UAV-UE의 위치 정보를 이용해 코드북 계산의 복잡도를 낮췄다는 점에서도 의의가 있다.