이동통신에서 주파수 이용효율을 높이기 위한 방법

1. 개요

 - 최근 모바일 트래픽이 급증하면서 신규주파수 발굴도 중요하지만, 유한한 주파수자원의 이용효율을 높일 수 있는 주파수 이용효율 방안이 이슈가 되고 있음

 

2. 주파수 이용효율을 높이기 위한 방안

 가. 고효율 고차 변조 방식

   - 고효율 다치 변조가 가능한 QAM 변조방식을 사용

   - LTE-A에서 64QAM, LTE-A Pro에서 256QAM 적용

 

 나. 물리적인 파형 개선

   - OFDM방식은 이동통신 데이터를 각 반송파가 직교관계에 있는 다수의 부반송파에 나누어 실어 전송하는 방식으로 주파수 이용효율이 높음

   - OFDM 기술에서는 대역 외 스펙트럼 재성장 (spectrum regrowth) 때문에 사이드 로브가 높아져 스펙트럼 효율성이 떨어진다는 문제가 발생

   - 이러한 OFDM의 단점을 해결하기 위해 GFDM (generalized frequency division multiplexing), FBMC (filter bank multi- carrier), UFDM (universal filter multi- carrier) 등의 다른 방법에 대한 연구가 진행

 

 

 다. 효율적인 다중 접속방식 사용(NOMA)

 - 비직교 다중접속 방식

 - 기존 이동통신 주파수 대역에서 spectral efficiency를 향상시키기 위한 기술

 - OFDMA 방식이 갖고 있던 주파수 자원 할당 관점에서의 직교성을 깨고, 같은 주파수 자원 상에 두 대 이상의 단말을 동시에 중첩 할당하여 자원 효율을 높이고자 한다

 - 송신 전력과 Subcarrier를 중첩하여 자원할당

 - NOMA와 OFDM 비교

구분	OFDMA	NOMA
개념도
원리	직교자원할당	전력제어를 통한 서브캐리어 중첩할당
주파수 효율성	높음	매우 높음
동일주파수 자원할당	1대만 가능	동시에 2대 가능
직교성 유지	중요함	필요없음
활용	4G 이동통신	5G 이동통신

 

 

 

라. 주파수 이용효율이 우수한 듀플렉스방식 사용

   - 현재 이동통신 시스템은 Half-Duplex 방식 사용

   - 시간과 주파수를 분배하여 송신 또는 수신하기 때문에 자원 낭비 발생

   - 반면 동일 대역 전이중 방식(IFD: In-Band Full Duplex 방식)은 동일대역에서 동시에 송수신이 가능한 기술

   - IFD 방식은 Half-Duplex 방식의 비효율성을 해결하기 위한 Solution

   - 기존에 널리 사용되던 FDD방식 대신 주파수 이용효율이 좋은 TDD방식 도입 

 

 

마. 스몰 셀

 - 셀의 크기를 줄이는 것이 단위면적당 주파수 이용 효율을 늘릴 수 있다는 쿠퍼의 법칙으로부터 제시됨

 - 스몰셀 구성을 통해 네트워크 용량 증대 가능

 - 소형셀 기술은 기존의 매크로 셀 영역 내에 트래픽이 대량으로 발생하 는 hot-spot이나 빌딩 내에 피코 및 펨토와 같은 소형 기지국을 다수 설치하여 Heterogeneous Network (HetNet) 기반으로 단위 면적당 네트워크 용량을 증대하는 기술

 - 같은 주파수 대역을 사용하는 셀 간의 거리가 짧아질수록 셀 경계 지역이 많아지기 때문에 셀 간 간섭 이 증가

 

 바. CR

    - 시간적 공간적으로 사용치 않는 주파수를 사용(Cognitive Radio)

 

3. 맺음말

  - 데이터 Traffic이 급증함에 따라 주파수 회수, 재배치만으로는 공급에 한계가 있음

  - 한정된 대역내에서 주파수 이용효율을 극대화하기 위한기술이 필요함

  - 이동통신 시스템에서 주파수 이용효율을 향상시키기 위한 기술로 .........등이 있음