지금 이 순간

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

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

1. 데이터 폭증 개요

 -  이동통신은 음성중심에서 3G, 4G 의 발전으로 데이터중심으로 급속도로 재편

 -  이동통신 고속화 유발은 스마트폰의 활성화와 이에따른 다양한 컨텐츠(게임, 유투브, 동영상, mIPTV, 클라우드 서비스)의 등장에 기인

 - 데이터중심으로 이동통신의 네트워크가 변화되고 있는 가운데 데이터의 고속화는 네트워크의 부하를 가중시키고 있어 이에 대한 대책방안이 필요

2. 데이터 폭증 원인

  가. 모바일 단말기의 다변화

     - 스마트폰, 스마트패드, 스마트기기 (카메라, 웨어러블 등) 등 디바이스가 폭증

   나. 모바일 동영상, SNS, 클라우드, 협력게임, 유투브 활성화 등

     - 다양한 디바이스 출현과 함께 각종 인터넷서비스가 생겨남

     - PC 에서 제공하던 동영상 서비스를 모바일에서도 서비스를 시작

   다. LTE 서비스로 인한 고속 데이터 생활화

     - 기존 무선랜에서 서비스 받던 것을 모바일 인터넷으로 서비스

3. 데이터 고속화의 주요 문제점

  가. 네트워크 과부하

     - 데이터의 고속화에 따라 네트워크에서 수용할 수 있는 용량을 초과

     - 데이터의 과부하로 특정지역의 이동통신 서비스가 중단되는 경우가 발생

   나. 무선망 설계의 복잡성 증대

     - 고속화에 따른 주파수 간섭증대, 시스템의 복잡도증가

     -  용량증설을 위한 소형기지국 증설, 셀 세분화 작업증가

   다. 네트워크 유지비용의 증가

   라. 가입자의 QoS 보장 불가

4. 데이터 고속화에 대응하기 위한 기술

  가. 4.5G에서 고속화 기술

    1) Carrier Aggregation Evolution

    2) LTE-U

    3) LWA

    4) Enhanced Dual Connectivty

      - Small Cell은 쿠퍼의 법칙(Cooper’s Law)을 따라 셀의 사이즈를 줄여 단말기를 기지국에 가깝게 위치시켜 트래픽의 밀도를 높여 이러한 문제를 해결하자는 것

      - 이중접속(Dual connectivity)은 단말이 매크로 기지국과 스몰 기지국이 제공하는 무선 자원을 동시에 사용할 수 있도록 하여 전송효율을 높일 수 있는 전송 방식

    5) Advanced antenna features(3D-FD MIMO)

      - 기존의 수평 방향 2D MIMO/빔포밍을 수직 방향 빔포밍 및 FDMIMO (Full Dimensional MIMO)(또는 3D MIMO/빔포밍)으로 확장

  다. 5G에서의 고속화 기술

    1) Ultra Wide band

    2) Massive MIMO

    3) Ultra Dense Small Cell

    4) NOMA/In Band Full Duplex

1. 개요

 - 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

2. NOMA와 OFDM 비교

3. 동작원리

 - 기지국은 서로 채널 품질의 차가 큰 복수 개의 단 말(예를 들면, 셀 중심 지역에 위치한 단말과 셀 경 계 지역의 단말)에 대하여 해당 데이터 심볼들을 중 첩(superposition)하여 전송한다.

 - 이때, 셀 중심 지역의 단말에는 작은 전력을, 셀 경계 지역의 단말 에는 높은 전력을 할당

 - 셀 중심 단말은 순차적 간섭제거(SIC : successive interference cancellation) 방식에 따라 신호의 세기가 큰 셀 경계 단말의 간섭 신호를 먼저 복호하여 제거한 후 자신의 신호를 복호

 - 셀 경계 단 말은 셀 중심 단말의 간섭 신호가 상대적으로 약하게 도달하므로 이를 간섭으로 간주한 채 자신의 신호를 복호