지금 이 순간

1. 개요

 - 이동통신시스템의 전파 경로 직접파, 반사파, 회절파

 - 일반적인 이동통신 환경에서 단말기는 대부분 다수의 반사파와 회절파가 수신됨

 - 이동국은 지속적으로 이동하므로 기지국과 이동국 사이의 전파경로 특성이 시간적으로 계속 변함

 - 이를 극복하기 위해 링크적응기술이 요구됨

 - 링크적응기술이란 무선링크의 상태에 따라 적절한 파라미터를 적용하여 오류없이 데이터를 전송하는 방법

2. 이동통신에서 전파 특성

 가. 경로 손실

    - 자유공간 손실에 의해 발생

    - 거리에 따라 손실 커짐

    - 이동국이 움직임에 따라 무선 수신신호의 크기는 천천히 변화함

 나. Shadowing

    - 장애물에 의한 감쇠

    - 전파 진행방향을 가로막고 있는 물체의 회절현상으로 수신 전계가 느리게 변하는 현상

 다. Multipath fading

    - 도심지에서 다중 전송경로로 인하여 수신 신호들 사이에 도착시간의 차이 발생

    - 도착 시간차이를 갖는 신호들이 벡터 합을 이루게 될 때 수신 전계강도가 빨리 변하는 Fast fading 발생

    - 수신신호의 전계가 빨리 변하는 Fast fading

    - Multipath 페이딩은 Rayleigh 분포를 갖음

http://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_Fading.html

http://www.sharetechnote.com/html/Handbook_LTE_Fading.html

  라. 간섭

    1) 주파수간 간섭

       - 동일채널 간섭: 동일 주파수끼리의 간섭

       - 인접채널 간섭: 인접 주파수끼리의 간섭

    2) 심볼간 간섭

       - ISI(Inter Symbol Interference)

       - 전파의 도달 시간차이에 의해 발생

       - 무선 전파의 다중경로 환경에서 서로 다른 지연시간을 겪게 되어 이들의 합성에 의해 시간축상에서 파형이 늘어지는 현상

       - 다중 경로 지연 확산

http://www.teletopix.org/4g-lte/inter-symbol-interference-in-lte/

  마. 도플러 확산

     - 수신기와 파원이 가까워지면 수신 주파수 올라감, 멀어지면 수신주파수 내려감

     - 도플러 확산: 도플러 천이로 주파수 대역의 확산

                          fr=ft±ν/λ*cosθ

3. 링크적응 기술

 가. AMC

    - Adaptive Modulation and Coding

    - 채널환경의 변화에 따라 변조 및 코딩 포맷을 변화시킴

    - 예를 들어 채널환경이 좋을 경우 64QAM 방식을 이용하여 전송속도를 높이고

                    채널환경이 좋지 않을 경우 QPSK 방식을 이용하여 에러에대한 강인성을 높임

 나. H-ARQ

    - FEC 기술과 ARQ 기술을 조합한 구조

    - 무선의 열악한 채널환경에서 신뢰성을 보장하기 위해  FEC(Forward Error Correction) 와 ARQ(Automatic Repeat Request)를 조합한 형태임(3세대 이동통신, Wibro에서 적용됨) 

   - FEC와 비슷한 수준의 정보처리율과 ARQ와 비슷한 수준의 신뢰도를 얻을 수 있음

   - ARQ 방식은 FEC 방식에 비하여 구조가 간단하고 높은 신뢰성을 제공하지만 채널의 BER이 증가하면서 시스템 효율이 저하되며, FEC 방식은 채널의 BER에 상관없는 정보처리율을 유지하지만 신뢰도가 낮음

 다. 전력제어

- 근거리/원거리 문제를 극복하기 위해서는 기지국에서 수신되는 각각의 이동국의 수신전력이 일정하도록 이동국의 송신 전력을 조정하여야 한다

  - 즉, 기지국에 가까이 있는 이동국은 낮은 송신출력으로, 먼 곳에 있는 이동국은 큰 전력으로 송신하도록 하여 기지국에서 수신전력이 일정하도록 하는 것을 '전력제어'라고 한다.

  - 다수의 사용자가 이용하는 이동통신시스템에서 사용자간 간섭의 영향을 줄여서 보다 나은 서비스를 제공하기 위한 기술임

 라. 각 기술 비교

4. 맺음말

 - LTE 또는 5G로 발전하면서 고속전송기술로 발전되어 간섭 및 잡음에 의 한 채널영향이 더욱 커지고 있음  

 - 이를 극복하기 위한 방안으로 Relay, OFDM, MIMO, CoMP, IcIc등 다양한 기술을 개발하고 있음

 - Link Adpatation기술은 무선링크의 상황에 따라 적응적으로 채널감도저하 문제를 개선할 수 있는 기술임

1. 개요

2. 5G 이동통신서비스의 요구 조건

3. 5G를 위한, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계점

4. 현재 이동통신망과 5G 이동통신망

5. 5G와 네트워크 슬라이싱

6. 결론

1. 개요

 - 5G 이동통신서비스는 차세대 이동통신 서비스로 초당 20Gbps(최대 전송률) 이상 속도를 내는 통신서비스임

 - 현재 사용하는 4G LTE보다 270배에 달하는 서비스 속도를 제공하려면, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계를 극복하기 위한 여러 대책이 필요

 - 4G 네트워크의 한계점은 네트워크의 가용성 증대에 따른 Traffic 집중현상과 이에 따른 기술적 해결이 핵심

2. 5G 이동통신서비스의 요구 조건

3. 5G를 위한, 현재 4G 네트워크가 가지는 한계점

  가. 고속 통신서비스의 한계점

     - 현재의 4G 네트워크에서 개인당 느끼는 체감속도는 10Mbps 미만임

     - 대용량 트래픽을 유발하는 멀티미디어 서비스 수용증가

     - 5G 이동통신서비스에서는 이러한 저속 통신의 문제를 해결해야 함

  나. 다양한 단말 수용의 한계점

     - 다양한 단말 수용문제는 모바일 기기, 의료/보건 통신기기, 차량통신 기기, TV 단말, 쇼핑, 물류서비스의 기기 등 다양한 분야에서 사용되는 기기를 수용하는 것을 말함

     - 현재의 4G 이동통신에서는 스마트 폰 및 태블릿 PC 등, 휴대용 모바일 통신기기의 서비스를 위한 시스템이 주요 구성임

  다. 네트워크 가용성 향상의 한계점

     - 네트워크 가용성이란 언제 어디서나 서비스를 제공해 줄 수 있는 시스템의 능력

     - 오류가 발생해서 시스템이 더 이상 서비스나 자원을 제공하지 못하는 장애상태에 빠지면 가용성이 낮아진다

     - 현재 4G 이동통신망은 PDN-GW로 Traffic이 집중되는 구조

     - Traffic 분산 및 저지연 패킷 전송에 유리한 Flat한 구조로 진화할 것임

     - SDN과 NFV기술 도입을 통한 네트워크 가용성 향상

  라. 네트워크 증설의 한계점

     - 컴퓨팅 능력이 향상되고, 개인의 휴대용 기기의 성능에 따른 빅데이터 중요성이 이슈화되고 있는 상황에서 저장장치 증설의 문제가 해결되어야 함

     - 물리적 증설은 효율성이 떨어지므로 소프트웨어적인 가상화기술을 통한 클라우드 시스템이 5G 이동통신 환경에 적용되어야 함

4. 현재 이동통신망과 5G 이동통신망

<출처 http://www.netmanias.com/ko/post/operator_news/7827>

5. 5G와 네트워크 슬라이싱

  - 네트워크 슬라이싱이란 물리적으로 하나의 네트워크를 논리적으로 분리된(마치, HDD를 C와 D로 파티셔닝해서 쓰는 것처럼) 네트워크를 만들어 서로 다른 특성을 갖는 다양한 서비스들에 대해 그 서비스에 특화된 전용 네트워크를 제공해주는 것

  - 하나의 물리적인 망상에 여러 개의 논리적인 망을 만들어 비용을 절감해주는 것이 네트워크 슬라이싱

  - 5G의 주요 Use case와 특성

 - 네트워크 슬라이싱 개념도

  - 네트워크 슬라이스 만들기

<출처 http://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=blog&no=8292>

5. 결론

  - 4G 네트워크의 한계점은 이용자 체감속도 10Mbps의 속도문제, 다양한 단말수용 문제, 네트워크 가용성 증대에 따른 문제, 네트워크 증설의 한계가 있음

  - 이른 개선하기 위한 방향으로 5G 네트워크는 진화할 것으로 보임

  - 5G 네트워트에서는 ① Flat네트워 크 구조, ② S/W의 가상화 (Virtualization)  및 모듈화(Modularization), 

③ 개방형 (Open) 네트워크로의 진 화로의 혁신이 기대되고 있음

  - SDN, NFV, 네트워크 슬라이싱 기술등이 관련 기술로 떠오르고 있음

1. 열잡음

2, AWGN

3. 백색 잡음 특징

4. 대역제한된 백색잡음의 자기상관함수

5. 통신채널에서 AWGN이 사용되는 이유

1. 열잡음

 - 열잡음은 가장 일반적으로 발생되는 잡음(주로 저항성소자에서 전자의 열적 불규칙 운동에 의해 발생되는 잡음)---->통신이론에서 잡음을 모델링하는데 주로 사용

 - 열잡음은 대표적인 내부잡음이며, 외부잡음으로는 공전잡음이 대표적임

 - 관심이 있는 거의 전 주파수 대역에 균등 확률 분포 형태를 갖음

 - 모든 통신설비에서 발생

 - 열잡음 전력 N=kTB [W]

 - 잡음 전력스펙트럼밀도 No=Nw/W [Watt/Hz]

 - 열잡음 전력스펙트럼밀도 No=kT [Watt/Hz]

<참조>

2, AWGN

 - AWGN(Additive White Gaussian Noise)

 - 열잡음이 통신시스템에서 신호를 훼손시키는 특성에 따라 이름붙여진 잡음

       - 가산적/부가적(additive)

       - 백색(white)

       - 가우시안 정규분포(Gaussian)

 가. 가산적/부가적 의미

    - 열잡음이 신호위에 곱하기 연산 과정 없이 단지 더해지는 형태를 취하기 때문

    - 모든 통신채널에 항상 가산적으로 부가됨

 나. 가우시안/정규분포(Gaussian/Normal)

   - 시간영역에서는 가우시안 확률분포를 갖음

   - 주파수영역에서는 균등 확률분포를 갖음

  다. 백색잡음

     - 모든 주파수를 거의 다 포함하기 때문에 백색 잡음이라고 함

3. 백색 잡음 특징

 - 평균값은 0이고 주기적이 아님

 - 가우시안 정규분포를 가짐

 - 전력밀도 스펙트럼이 전 주파수에서 일정함

                          GNN(f) = No/2 [W/Hz] ,  No=kT [Watt/Hz]

 - 평균전력은  

   그러므로 실현 불가능

 -  자기상관함수

 by 위너-힌친 정리

4. 대역제한된 백색잡음의 자기상관함수

  - 대역제한된 백색잡음의 전력밀도 스펙트럼은 다음과 같음

 - 대역제한된 함수를 Rect 함수로 바꾸면

 - 자기상관함수를 푸리에 변환하면 전력밀도 스펙트럼을 얻을 수 있다는 위너-힌친 정리를 이용하고 척도변환 푸리에 변환 성질을 이용하여

 - a=2fm 이므로, 자기상관함수는

5. 통신채널에서 AWGN이 사용되는 이유

 - 개개의 잡음이 가우스 분포가 아니어도 이러한 잡음을 무수히 모아 만든 시스템은 중앙극한정리에 의해 가우스분포를 따르므로 이를 잡음모델로 사용함--->중앙극한 정리

 - 시스템에서 각 요소의 잡음이 가우스분포가 아니어도 모든 잡음이 합성되면서 가우스분포를 가지게 된다는 것임