지금 이 순간

1. 모바일 네트워크 기본 구성

2. LTE network 참조모델

3. LTE 망구성도

4. LTE 네트워크에서 트래픽 흐름

1. 모바일 네트워크 기본 구성

  - Radio Access Network

  - Core Network and Systems

  - Operation Support Systems

  - Content and Applications

 가. Radio Access Network

    - UE(Mobile User Equipment)와 네트워크 연결 제공

    - UE-Radio Controllers-Core Network

    - Radio Controllers (BSC Base Sation Controllers for GSM/GPRS/EDGE and RNC Radio Network Controllers for UMTS)

    - LTE에서는 Radio controller의 역할을 eNode B에서 담당

 나. Core Network

    - Voice switching, 데이터 패킷을 인터넷 망에 전달

    - 모바일 서비스 control 및 관리

 다. Operation Support Systems

    - 모바일 서비스 지원

    - Billing, Voice messaging, Video Conference, Location Based Service 등

 라. Content and Applications

http://3gwiz.com.au/ozmobilenet/?page_id=430

2. LTE network 참조모델

  - LTE 네트워크 참조 모델은 LTE 엔터티들과 EPC(Evolved Packet Core) 엔터티들로 구성

  - LTE 엔터티는 UE와 eNB이고 EPC 엔터티로는 S-GW, P-GW, MME, HSS, PCRF, SPR, OCS 및 OFCS가 해당

  - PDN은 사업자 외부 또는 내부 IP 망으로 인터넷이나 IMS와 같은 서비스 기능을 제공

1) UE(User Equipment)

  - LTE-Uu 무선 인터페이스를 통하여 eNB와 접속한다.

2) eNB(evolved Node B)

  - 사용자에게 무선 인터페이스를 제공한다

  - 무선 자원 관리

 3) MME(Mobility Management Entity)

  - UE의 이동성 및 세션 관리

  - 사용자 인증 및 로밍 등

 4) S-GW(Service Gateway)

  - eNB 간 핸드오버 및 3GPP 시스템 간 핸드오버시 anchoring point

 5) P-GW(Packet Data Gateway)

  - UE를 외부 PDN 망과 연결해주며 패킷 filtering을 제공 

 6) HSS(Home Subscriber Server)

  - 사용자 프로파일을 갖는 중앙 DB로 MME에게 사용자 인증 정보와 사용자 프로파일을 제공

3. LTE 망구성도

   - 망 용량을 늘이기 위해 메크로 셀들의 사이즈가 작아지면서 셀 사이트의 수가 증가하고 이로 인해 수많아진 셀사이트들에 대한 구축 및 운용 비용의 문제를 해결하기 위해 제시된 새로운 RAN 구조가 C-RAN (Centralized/Cloud RAN)이다.

- C-RAN은 기존에 하나의 셀사이트에 있던 BBU와 RRH를 분리하고, 각 셀사이트에 있던 BBU들은 한 곳에 모아서(Centralized), 실제 무선 신호가 송수신되는 셀사이트에는 RRH와 안테나만 남겨놓는 구조이다.

- 서로 떨어져 다른 장소에 설치되는 BBU와 RRH간은 광케이블(Dedicated Fiber per RRH or Dedicated λ per RRH)로 연결한다.
- RRH는 옥외형 장비로 개발되는 매우 단단하고 단순한 장비이기 때문에 별도의 냉각 시설이 필요없다. 따라서 옥내 상면은 필요없고 옥외 RRH와 안테나만 설치할 공간만 임차하면 되므로 임차비용을 최소화할 수 있고 또한 전원을 공급할 장비가 RRH 하나이므로 전기 요금 또한 최소화할 수 있다. 

- 기술 발전에 따라 기존 중계기의 역할을 기지국의 구성요소인 RRH(Remote Radio Head)가 대체해 가고 있음

http://blog.cyworld.com/nackji1980/3662354

http://blog.cyworld.com/nackji1980/3662354

4. LTE 네트워크에서 트래픽 흐름

http://mesdat.ucsd.edu/projects/BS/

http://www.radisys.com/products/mediaengine/solutions/media-resource-function/

<참조>

Netmanias.2012.08.08-[ko] LTE Network Architecture.pdf

Netmanias.2014.02.04.SK Telecom LTE Fronthaul and Backhaul Architecture.pdf

Netmanias.2014.10.08.v1.1.SK Telecom Network Evolution Strategy (kr).pdf

1. 개요

2. Rake 수신기 내에서의 '핑거'

3. 구현 원리

4. Rake 수신기 구조

1. 개요

 - 도심 기지국으로부터의 전파 신호는 주변 건물이나 지형, 지물 등에 반사되어 실질적으로 이동국에 도달 신호는 직접파보다 반사파의 경우가 더 많음

 - 반사파간의 간섭을 다중경로 페이딩 또는 지연 확산이라고 하며 이를 해결하기 위해 CDMA 방식에서는 레이크 수신기를 사용함

 - 레이크 수신기는 서로 시간 시간차(지연)가 있는 두 신호를 분리해 낼 수 있는 기능을 가진 수신기를 말함

 - CDMA 방식 등에서 서로 다른 경로로 도착한 시간차이가 있는 다중경로 신호들을 잘 묶어서 보다 더 나은 신호를 얻을 수 있도록 해주는 수신기

2. Rake 수신기 내에서의 '핑거'

 - 이동국인 다른 시간 지연을 갖고 반사되어 오는 신호 각각을 별도로 분리하여 복조하는 고유한 기능을 갖는 상관기

 - 각각의 상관기가 마치 손가락처럼 각각 별도로 동작한다고 하여 핑거라고 함

    (이동국 수신기에는 보통 3개의 핑거, 기지국에는 4개 이상의 핑거를 둠)

3. 구현 원리

 - 다중 경로의 영향으로 신호들이 서로 다른 시간 지연(위상의 차이)를 가지고 수신기에 도착하게 되는데, CDMA 방식에서는 이러한 신호들을 서로 다른 코드로 확산된 독립된 신호들로 인식하게 됨

 - 모든 다른 경로 신호들의 에너지를 합하면 수신전력의 요동(fluctuation)이 덜 심해지는 좋은 신호품질이 나오게 됨

4. Rake 수신기 구조

 - 수신기에서 핑거를 병렬로 여러 개를 두어서 각기 다른 경로로 들어오는 수신 신호들을 독립적으로 추적, 결합, 복조하게 된다

   <search window>

    - 다중 경로에 의해 맨처음 들어오는 반사 신호를 중심으로 Active search window를 설정하여 그 윈도우 범위 내에서 검색하게 함

    - 도심 지역에서는 반사 신호간 시간지연이 작으므로 윈도우를 작게하면 유리

    - 도심 외곽에서는 먼거리 반사 신호로 윈도우가 크면 유리하나 신호 검색시간이 길어질 수 있어 적당한 윈도우 크기로 설정하는 것이 중요

<References>

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2586&m_search=%B6%F3

1. 개요

2. 디지털 광중계기

 2.1 디지털 광중계기란?

 2.2 디지털 광중계기 구성도

 2.3 아날로그 광중계기와 비교

3. 디지털 광중계기 제약조건

1. 개요

    - 이동통신서비스에 있어서 음영지역을 해소하기 위해 고가의 기지국 대신 중계기가 사용되고 있다

    - RF 중계기는 저렴한 대신 발진문제가 있고 기지국부터 중계기까지의 각종 페이딩에 의해 신호가 열화되는 단점이 있음

    - 따라서 기지국의 신호품질을 그대로 전송하고 RF 중계기의 발진문제가 없는 아날로그광중계기가 등장

        ※아날로그 광중계기: 기지국의 RF 신호를 전송특성이 우수한 광링크를 이용해 서비스 지역으로 전송함으로써 양질의 신호를 전달할 수 있고, 보다 넓은 지역의 고출력 서비스를 구현할 수 있음

    - 기존의 아날로그 광중계기에서 발생하는 통화품질의 열화, 전송거리 제한, 유지보수비용 상승 등의 단점을 보완하기 위해 기지국의 RF 전송신호를 디지털 광신호로 변환하여 전송하는 디지털 광중계기 등장

    - 디지털 광중계기와 아날로그 광중계기의 차이는 디지털 신호를 광신호로 컨버팅하느냐, 아날로그 신호를 광신호로 컨버팅하느냐의 차이임

<Background>

 2. 디지털 광중계기

   2.1 디지털 광중계기란?

      - 디지털 광중계기는 Master에서 기지국 송신신호를 기지국에서 직접 동축케이블을 통해 받아 디지털 신호로 변환하고 이를 디지털광으로 변환하여 Remote로 전송하며 Remote에서는 디지털광신호를 아날로그로 변환한 후 단말기로 고출력 RF 송신하는 중계기

      - 디지털 광중계기는 기존의 아날로그 방식의 광중계기와 달리 디지털 광전송 방식을 채택하여 중계거리를 혁신적으로 개선하였으며 장비 설치 시 무선환경을 위한 설정이 아날로그 방식과 달리 소프트웨어 조작만으로 가능하여 시간적 이익은 물론, 운용 및 이설의 간편성을 제공하여 높은 경제성 및 응용성을 제공함

  2.2 디지털 광중계기 구성도

      - 디지털 광중계기는 기지국에 근접하여 기지국으로부터 받은 셀룰러 주파수를 다시 광신호호 변환하여 전송하는 Master(Donor)부와 광신호를 받아 이걼을 다시 셀룰러 주파수로 변환하여 송풀한는 Remote부로 구성

  2.3 아날로그 광중계기와 비교

3. 디지털 광중계기 제약 조건

   - 디지털 광중계기는 많은 장점이 있으나 광선로 자체의 전송지연이 큰 단점이 있음

   - CDMA, WCDMA는 Window size가 커서 문제시되지 않았으나 Wibro를 비롯해 이동통신이 4G로 이동하면서 OFDM을 사용하게 되고 이에 대한 CP(Cyclic Prefix)가 작아 반드시 기지국에서 Time Advance 기능이 구현되어야 함

<References>

http://nicelcw.blogspot.kr/2012_12_01_archive.html

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=wlgns79&logNo=100018458630&redirect=Dlog&widgetTypeCall=true

http://kr.gobizkorea.com/cat/cat_view.jsp?obj_id=179008

http://www.epnc.co.kr/pdf/2005/200510/01200510060.pdf

optical_fiber_communication.ppt

1. 개요

2. 중계기 구분

 2.1 옥외중계기

   2.1.1 광중계기

   2.1.2 주파수 변환 중계기

   2.1.3 주파수 비변환 중계기

   2.1.4 M/W 중계기

   2.1.5 레이저 중계기

 2.2 지하 및 옥내 중계기

    2.2.1 LCX 방식

    2.2.2 광분산중계기

    2.2.3 IF 분산 중계기

    2.2.4 소형 중계기

3. CDMA 중계기 설치 시 고려사항

1. 개요

 - 음영지역 해소 및 이동통신 셀 크기 확대를 위해 기지국 신호를 재증폭하여 주는 중계기 설치

 - 중계기는 RF 신호를 3의 전송매체를 통해 원하는 원격 지역에 전송하여 다시 RF 신호로 재생하는 방식임

 - 기지국을 추가 건설하지 않고 경제적으로 기지국 신호를 원격, 음영지역에 위치한 장소에 전달하여 가입자 서비스 확대

2. 중계기 구분

 2.1 옥외 중계기

    2.1.1 광중계기

           - 기지국의 RF 신호를 광신호로 변환한 뒤에 광 선로를 따라 원하는 원격지역으로 전송 후, 다시 RF 신호로 변환하여 HPA를 거쳐 안테나로 송신하는 방식임

           - 장점은 안정된 광 선로에 전송되므로 안정적인 특성을 보임

           - 단점은 가격이 고가임

     2.1.2 주파수 변환 중계기

          - 기지국의 RF신호를 사용하지 않는 빈 FA 신호로 변환하여 안테나로 전송한 후 원격지에서 수신하여 다시 원래의 주파수 신호로 변환

           - 입, 출력 안테나 간의 주파수가 다르기 때문에 근본적으로 발진을 방지할 수 있음

     2.1.3 주파수 비변환 중계기

           - 고립된 지역에서 사용

     2.1.4 M/W 중계기

           - 기지국의 RF 신호를 8GHz, 18GHz 등의 M/W 주파수로 변환하여 전송 후 원격지에서 수신하여 다시 RF 신호로 변환하여 안테나로 송신하는 방식임

           - 장점은 M/W의 넓은 대역사용이 가능하기 때문에 도심의 다중 FA를 수용하는 것이 가능함

           - 단점은 M/W 구간 사이에 LOS 확보가 필요함

     2.1.5 레이저 중계기

           - 기지국 RF 신호를 레이저 신호로 변환하여 전송 후, 원격지에서 수신하여 다시 RF 신호로 변환해 안테나로 송신하는 방식임

           - 장점은 주파수 사용허가를 받을 필요 없음

           - 단점은 안개나 폭우등의 날씨 변화에 민감하게 반응하며, 레이저 구간 사이에 LOS 확보 및 레이저 빔 포커스 유지 등의 어려움이 있음

  2.2 지하 및 옥내 중계기

     2.2.1 LCX 방식

           - LCX 방식은 주파수의 범위에 따라 외부도체에 각기 다른 크기와 각도의 슬롯을 만들어 전파를 전송시키는 것

           - 기지국을 통해 송신된 전파를 지하중계용 안테나를 이용해 수신한 후 이를 지하에 설치된 LCX 케이블을 통해 지하공간으로 전파를 보내는 것

           - 동축케이블의 slot을 통해 전파를 방사

           - 1 GHz 이하에서 사용, 15m 반경 가능

           - 시설비가 큼

           참고> 

       누설동축케이블 (LCX leaky coaxial cable)

            - 동축케이블의 외부도체에 일정한 간격으로 슬롯을 만들어 미약한 전파를 발생시키는 케이블로서 산, 건물에 막혀 전파가 약해지는 난시청지역에 통신을 제공할 수 있음

              - 특징

                 누설동축케이블은 1GHz이하에서 사용

                누설도파관은 2GHz 이상의 고주파 대역에서 사용

                감쇠가 심한 지역에서 더욱 효과적인 방식임

                일반 동축케이블과 안테나의 특성을 동시에 갖음

                터널이나 지하주차장과 같은 전파의 경로가 제한된 공간에서 효과적임

                일종의 안테나로 볼 수 있음

               - 활용분야

                터널 내에서 AM/FM 수신 용도

                철로 변에 설치하여 고품질의 열차 무선전화 서비스 제공

                이동통신 중계기와 함께 coverage확장 및 음영지역을 해소

   2.2.2 광분산중계기

         - 외부 RF 신호를 증폭, 광신호로 변환하여 RU로 송신, RU에서는 다시 RF 신호로 변환하여 송신

          - 약 1km까지 확장 가능

          - 광선로간 신호의 열화가 없어 품질 우수

  2.2.3 IF 분산 중계기

         - 기지국으로부터 수신을 수신하여 IF신호(5MHz)로 RU에 제공

         - IF신호를 RF 신호로 변환하여 방사

         - 비용이 경제적임

  2.2.4 소형 중계기

         - 외부안테나로부터 RF 신호 수신

         - 긴 통로구간 또는 정방형 실내시설에서 전파방사

         - 좁은 공간의 지하 또는 건물에 적합

3. CDMA 중계기 설치 시 고려사항

 - 대역폭이 넓어 H/W 설계 시 일정한 이득과 리플등의 특성을 유지하기 위한 노력이 필요

 - 중계기의 HPA 출력을 과도하게 설명하면 전력제어 기능이 고장난 이동국처럼 인식되어 통화 용량 및 커버리지가 축소되는 결과가 됨

 - 중계기의 광변환기, SAW 필터 등에 의한 H/W 시간 지연 정도에 따라 핸드오프뿐만 아니라 호 설정의 문제도 야기 될 수 있음

 - 중계기의 출력을 일정하게 유지시키기 위한 ALC 회로는 전력제어의 기능과 통화량 변화에 따른 출력 변동 특성을 강제로 무시하게 되어 CDMA 특성을 열화 시킬 수 있음

 - 중계기와 연동되는 모국 중계기 주변  기지국의 Neighbor list를 재 정리해야 함

 - 중계기의 종류에 따라 기준 클럭의 정밀도에 대한 정확한 분석이 필요함

<References>

http://www.epnc.co.kr/pdf/2005/200510/01200510060.pdf

1. 개요 

2. LTE 주요기술

3. LTE-advanced 주요 기술

4. 기술비교 

5. 5G 차세대 이동통신 기술 동향

6. 맺음말

1. 개요

  - 이동통신은 음성에서 데이터로 급속히 변화하고 있으며, 최근 이동통신의 최대 이슈는 스마트폰의 활성화로 고속 데이터통신의 전송에 있음

  - 3G 기술은 Wibro와 WCDMA가 시장을 양분하고 있으나, WCDMA 기술의 경우 GSM 기반으로 전세계 대부분의 나라에서 서비스 되고 있음

  - 4G의 경우 Wibro-evolution과 LTE-Advanced가 표준으로 최종 확정되었으나, 전세계 이동통신을 LTE-Advanced가 장악할 전망임

  - 국내 서비스의 경우 LTE와 Wibro가 공존하고 있으나, LTE가 시장을 주도적으로 이끌어가고 Wibro는 보완제로서의 역할에 머무를 전망임

2. LTE 주요기술

  - LTE는 WCDMA(3G) 기술이 진화하면서 등장한 기술로 CDMA 방식에서 OFDMA 방식이 적용된 기술로 3.9G 기술로 평가됨

  - 기존 방식과 호환성이 불가능한 관계로 망투자비가 증대함

3. LTE-advanced 주요 기술

  - 3G의 LTE에서 진화한 기술이 4G의 LTE-Advanced 기술이며 4G에서 지향하는 정지 1Gbps, 이동시 100Mbps를 구현한 기술임

  1) 캐리어 집성 기술(Carrier Aggregation)

     - 복수개의 캐리어를 통합하여 대역폭을 확장시켜 사용함으로써 데이터 전송률과 시스템 용량을 증대하는 기술

     - 연속적인 주파수와 대역이 떨어진 주파수 모두 100MHz로 확장이 가능함

  2) CoMP 기술

    - OFDM을 무선 접속방식으로 사용하는 LTE-Advanced 이동통신 기술에서 셀 경계지역에 위치한 이동 단말은 동일 주파수 대역을 사용하는 주변 셀로부터 간섭 영향으로 서비스 품질이 저하됨

http://3gppltee.blogspot.kr/2012/09/what-is-icic-inter-cell-interference.html

    - CoMP(Coordinated Multi-Point Tx/Rx) 기술은 셀 경계지역에 위치한 단말에 영향을 미치는 주변 셀들 간 협력을 통해 정보를 공유하고, 스케줄링을 통해 간섭을 최소화 함으로써 셀경계지역 단말 서비스 품질을 개선하고 시스템 성능을 향상하는 기술

    - CoMP 기술은 하향전송과 상향전송 기술에 대해 정의되고 있으며, 현재 3GPP는 데이터 하향전송에 대해 JP(Joint Processing)기술과 CS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming) 기술을 논의 중

      가. JP(Joint Processing)

         - 지리적으로 떨어져 있는 다수개의 전송 점에서 단말에 전송할 데이터를 공유하며 전송하는 방법

      나. CS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming) 방식

         - CoMP 협력 셀에 포함된 2개 이상의 주변 셀에서 협력을 통해 수집된 정보를 활용하여 선택된 한 개의 셀에서 스켈줄링을 통해 주변 셀들과 간섭을 최소화하면서 경계에 위치한 단말로 데이터를 전송하며, 이때 주변 CoMP 협력 셀에서는 간섭을 회피하기 위해서는 동일한 자원을 사용하지 않는다.

  3) Enhanced MIMO

    - MIMO 기술은 기존 LTE에서 사용하고 있는 MIMO 기술로 8*8로 확장하여 고속화를 시현함

  4) 릴레이(Relay) 기술

    - 릴레이 기술은 셀에서 데이터가 전송되는 셀 커버리지를 확장하거나 기지국과 단말 간 무선채널 환경이 열악하여 서비스 품질이 저하되는 지역(음영지역)에서 단말의 서비스 품질 향상을 위해 사용함

    - 릴레이 1은 음영지역에서 서비스 품질 개선을 위한 예를 보여주며, 릴레이 2는 셀커버리지 영역 확장 예를 보여줌

http://2h69php.cn/Research/CooperativeRelayingvEng.htm

4. 기술비교 

5. 5G 차세대 이동통신 기술 동향

  - 현재 5G 기술은 표준화 논의를 시작한 단계로 개념적인 정의만 확정된 상태임

  - 5G는 국내의 경우 ETRI, 삼성전자, LG 전자 등이 적극적으로 논의하고 표준화 준비를 하고 있는 단계임

  - 5G 기술적 목표 및 요구사항

    가. 폭발적 데이터 트래픽의 수용: 4G 대비~1000배

    나. 사용자당 전송률의 획기적 증가: 평균 전송률~1Gbps

    다. 대폭 증가된 연결 디바이스 개수의 수용: 4G 대비 10~1000배

    라. 매우 낮은 단대단 지연(End to End Latency): ~1ms

    마. 고에너지 효율: 4G 대비 10~1000배

6. 맺음말

  - 5G의 기술적 목표 및 요구사항은 크게 용량 증대, 저지연, 에너지 효율, 연결 디바이스 수의 4가지 기술분야로 나누어 볼 수 있음

  - 5G 무선전송은 다양한 Radio Acess Technology가 공존하는 형태가 될 것으로 예상

  - 초기 5G 무선 전송은 기술적인 측면과 사업자의 경제성 관점에서 기존 4G의 진화적 발전을 토대로 새로운 기술을 수용하는 형태가 될 가능성이 높음

<참조>

3GPP 릴리즈(Release)와 LTE

릴리즈 7까지는 3G 기술이고, 릴리즈 8에서 LTE가 도입

LTE는 릴리즈 8~9를 지칭하는 반면, LTE-A는 릴리즈 10~13을 모두 지칭하는 용어

LTE-A Pro는 릴리즈 13~14(릴리즈 13은 2015년 3월에 완성 예정)

릴리즈 15 이후는 5G

http://www.whydsp.org/215

http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/lte-long-term-evolution/4g-lte-advanced-comp-coordinated-multipoint.php

http://www.radio-electronics.com/info/cellulartelecomms/lte-long-term-evolution/4g-lte-advanced-relaying.php

http://www.ece.gatech.edu/research/labs/bwn/surveys/ltea.pdf

http://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=blog&no=6291

http://www.netmanias.com/ko/?m=view&id=oneshot&no=6116

주간기술동향1553-02.pdf

152-2-3-5.pdf

<참조>

LTE-A pro

‘LTE-A 프로’는 최대 3Gbps 속도와 2~3ms(밀리세컨드)의 지연속도를 지원하는 서비스로, 세계 이동통신 표준화 기술협력기구(3GPP: 3rd Generation Partnership Project) 릴리즈13~14 표준 기술을 말한다. 3GPP는 LTE와 LTE-A에 이은 기술 진화 표준으로 ‘LTE-A 프로’를 확정하고 4G에서 5G로 이어지는 연속성을 갖춘 네트워크 진화 방안에 대한 방향을 제시했다.

256쾀, 4×4 MIMO(다중입출력), 4/5밴드(Band) CA 등의 기술을 활용해 데이터 통신시 다운로드·업로드의 효율과 속도를 높이는 차세대 표준이다. 이를 도입하면 다운로드 데이터 변환 효율은 약 33%, 업로드 데이터 변환 효율은 약 50% 향상되며, 데이터 전송량 및 속도도 평균 2배 향상시킬 수 있다

1. 개요

2. 대역확산통신의 이론적 기초

   2.1 대역확산통신 개념

   2.2 대역확산과 채널용량 

   2.3 대역확산통신방식의 특징

3. 대역확산방식의 종류

 가.직접확산(Direct Sequence)방식

  1) 송신측 대역확산

  2) 수신측 역확산

  3) 확산코드에 의한 확산

  4) 확산코드

 나. 주파수도약(Frequency Hopping)방식

1. 개요

 - 기존의 무선통신에서 주파수대역은 가장 비싼 자원이며, 시스템은 가급적 작은 주파수대역을 사용할 수 있도록 설계되어 왔다

 - 그러나 대역확산통신에서는 전송하고자하는 신호대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭으로 확산시켜 전송

 - 확산대역내에 소수의 사용자만 있는 경우는 주파수대역 사용효율이 매우 비효율적이지만, 다수의 사용자가 있는 경우에는 여러 사용자가 같은 주파수대역을 사용할 수 있으므로 주파수대역의 효율을 확보할 수 있다

 - 군사통신등 중요한 통신에서 제3자로부터의 도청을 방지하기 위하여 개발

 - 대역확산통신에는 DS(Direct Sequence), FH(Frequency Hopping), TH(Time Hopping), Chirp Modulation 방식이 있음

2. 대역확산통신의 이론적 기초

   2.1 대역확산통신 개념

      - 정보 Data 신호의 주파수 대역보다 매우 넓은 대역폭을 갖는 코드(PN 코드와 Walsh 코드)를 사용해서 정보 Data 신호를 대역확산 후 전송하는 통신방식

      - 이때 사용되는 코드는 정보 Data 신호와는 독립적

      - 수신기에서는 송신기에서 사용한 동기가 맞는 동일한 코드를 사용해서 대역축소 후 원래의 정보 Data 신호를 복원

   2.2 대역확산과 채널용량 

     - 샤논(Shannon)의 채널용량 공식으로부터 디지털 통신에 있어서 단위 대역폭당 에러없이 전송할 수 있는 비트수는 

                          C/B=log(1+S/N)[bps/Hz]  단, C는 전송용량(bps), B는 점유주파수대폭[Hz]

     - 이 공식은 가우시안 잡음이 부가되는 채널에서 정보를 전송할 수 있는 최대 전송 속도를 의미하며, 실제로는 충격잡음, 지연왜곡, 감쇠현상으로 훨씬 낮은 채널용량이 됨

     - 통신 용량을 크게 하려면 채널의 대역폭을 넓히거나 신호대 잡음비를 키우면 됨

     - 대역확산통신은 이론적 채널용량의 한계에 근접할 수 있도록 에러정정기법과 함께 사용하여 채널용량을 키우기 위한 통신 방식임

  2.3 대역확산통신방식의 특징

     - 확산코드를 모르면 원래 신호를 복원하기가 힘들기 때문에 비화특성이 우수

     - 일종의 코드로 자기 신호를 구분할 수 있으며 FDMA. TDMA 처럼 Multiple Access가 가능 

     - 확산과 역확산 과정을 거치기 때문에 외부의 협대역 간섭에 매우 강함

     -  주파수 대역이 넓어서 마치 주파수 다이버시티 효과를 얻을 수 있어 페이딩에 강하다

3. 대역확산방식의 종류

가. 직접확산(Direct Sequence)방식

  - 정보 Data 신호에 PN코드를 이용해서 직접 대역확산 후 전송하는 방식

  - 응용 예: 802.11 WLAN, Bluetooth

http://www.hanbit.co.kr/preview/1372/sample_chap3.pdf

 1) 송신측 대역확산

    - 전송하고자 하는 d(t)의 data열보다 빠른 속도를 가지는 독립적인 코드인 확산부호 p(t)를 통해 Data열이 대역확산됨

    - 이렇게 대역확산된 신호는 무선전송을 위해 반송파에 실려 송신된다

    2) 수신측 역확산

       - 대역확산되어 수신된 신호는 역확산 과정을 거쳐 원하는 data를 검출

       - 반송파에 실려 송신부에서 전송된 신호는 복조를 위해 확산의 역과정을 거치게 된다

       - 먼저 반송파를 제거하기 위해 송신측과 반송파를 곱하고 여파과정을 거친다.

       - 이 신호를 역확산하기 위해 송신측에서 사용한 것과 동일한 확산코드를 통해 원하는 data열을 복원

       - 이 때 간섭신호 및 송신측에서 대역확산에 사용한 코드와 다른 코드는 역확산을 위한 확산코드에 의해 확산되어 버려 원하는 신호를 복원하는데 영향을 주지 않는다

    3) 확산코드에 의한 확산

        예1>

       예2>

     4) 확산코드

        - 대역확산 기술을 다중접속 기술로 사용하려면 확산코드를 여러개 사용하여 각각의 확산코드에 의해서 통화채널을 확보하게 된다

        - 이 확산코드는 대역확산을 효과적으로 하기 위해서, 각각의 확산코드 사이에 상호연관이 없어야 한다, 즉 랜덤잡음(또는 White noise)와 같은 특성을 가지고 있어야 한다.

        - 두 확산 신호 사이에 cross-correlation이 있으면, 두 확산코드 사이에 이 양만큼 상호 간섭을 주게되어, 통화품질 저하 및 채널용량이 감소

         - 위와 같은 특성을 수학적으로 표현하면

            어떤 임의의 신간 T동안에 각각의 확산코드를 상호 곱했을 때 같은 확산코드를 곱해준 경우에만 1이 나타나고, 다른 확산코드를 곱해준 경우에는 0이 되어, 서로 다른 확산코드가 곱해지면 신호가 나타나지 않아야 한다는 것을 나타냄

         - 위에서 보여준 수식이 갖는 특성을 잘 만족하는 신호(디지털 신호인 경우는 비트열)는 반복 주기가 무한히 긴 랜덤잡음이다. 디지털 신호인 경우는 랜덤 시퀀스이다.

         - 따라서 재생이 가능하면서 랜덤 시퀀스와 유사한 특성을 보이는 신호를 사용하는데 이를 PN(Pseudo random Noise) 시퀀스라 한다.

         - PN sequence 는 다음과 같은 특징을 가지고 있어야 한다.

           ● 반복주기가 충분히 길다. 반복주기가 무한히 길면 random  sequence이다. 

           ● 한 주기속에 0 과 1 의 개수가 비슷하다.

           ● run 길이가 1 인 부분이 1/2, 2 가 1/4, 3 이 1/8, ··· 이다.

               (run 길이란 같은 부호가 연속된 숫자를 말한다.)

           ● 한 주기속에 각 sequence 간에 cross-correlation이 매우 작다.

           ● 작은 sequence 조각으로 전체 sequence를 재생할 수 없다.

           ● 적절한 재생 알고리듬에 의해서 재생이 가능하여야 한다.         

1. 1세대 이동통신

2. 2세대 통신

3. 3세대 통신

  3.1 IMT-2000(or UMTS)

      3.1.1 IMT-2000 시스템의 구성

      3.1.2 IMT-2000 서비스에서 동기와 비동기의 의미

  3.2 동기방식

      3.2.1 CDMA2000 방식의 진화

     3.2.2 동기방식의 기술적 특성 비교

      3.2.3 CDMA2000 1X 망구성도

  3.3 비동기방식

      3.3.1 WCDMA 방식의 진화

     3.3.2 비동기방식의 망구성도

4. 4세대 통신

1. 1세대 이동통신

  - 아날로그 방식의 이동통신

  - FDMA 방식

  - 아날로그 방식의 장점: 구현이 비교적 간단

  - 아날로그 방식의 단점

    가. 증가하는 가입자를 수용할 수 없는 용량상의 문제

    나. 낮은 음성품질

    다. 데이터 통신 불가

  - 아날로그 방식의 종류

    가. AMPS(Advanced Mobile Phone Service): 세계에서 가장 널리 사용, 국내에서 1999년 말까지 SK텔레콤에 의해 제공

    나. NMT(Nordic Mobile Telephone): 북유럽

    다. TACS(Total Access Communication System): 영국

2. 2세대 통신

  - 보다 향상된 음질과 저속 데이터 서비스가 디지털 방식으로 제공

  - 2세대 시스템으로 알려진 디지털 셀룰러 시스템은 TDMA 기반 시스템과 CDMA 기반 시스템이 있다

  - 대표적인 TDMA 시스템은 유럽방식의 GSM, 북미의 IS-136, 일본의 PDC방식이 있음

  - CDMA 방식으로는 미국의 Qualcomm사가 제안한 북미식 IS-95 표준이 있음

  - 2세대 시스템은 완전한 디지털 방식의 서비스를 하고 있지만 주로 음성위주의 전화통화를 위해서 설계되었기 때문에 고속 데이터 통신을 지원해주지는 못했다

3. 3세대 통신

  - IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)

  - 유럽에서 IMT-2000을 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)라고 명칭함

  - 2세대 특징인 개인통신서비스(PCS)를 넘어서 음성, 동영상, 고속(144kbps~2Mbps)데이터 서비스 등을 모두 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공(데이터 서비스 보편화)할 수 있는 모바일 컴퓨팅에 적합한 이동통신 시스템

  -  3세대 이동통신 시스템은 CDMA를 기반으로 하는 유럽의 W-CDMA, 그리고 북미식인 Qualcomm의 CDMA2000을 중심으로 표준화가 진행

 3.1 IMT-2000(or UMTS)

     - 무선이라는 전송매체를 사용하여 멀티미디어 서비스를 하기 위한 많은 제약을 극복하고자 등장한 것이 IMT-2000

     - IMT-2000도입에 따른 서비스 구현 목표는 유무선 통합화와 세계공통의 주파수 사용을 통하여 자유로운 이동성을 보장하기 위한 국제로밍 제공을 추진하고 있으며 최종적으로 멀티미디어 서비스가 가능한 진정한 네트워크의 구현을 목표로 하고 있다. 

      3.1.1 IMT-2000 시스템의 구성

              - IMT-2000 시스템이 가장 크게 개선된 점은 데이터 서비스의 보편화이다. 이는 음성위주로 서비스를 할 수 있도록 제공하였던 이동통신 시스템 구조에 근본적인 변화를 가져 왔다. 

              - 기지국으로 들어오는 음성 및 패킷 데이터는 기지국 제어기에서 분리되어 음성은 과거의 교환기로, 데이터는 패킷 교환기로 별도의 경로로 서비스가 이루어짐

     3.1.2 IMT-2000 서비스에서 동기와 비동기의 의미

             - 정보를 받는 사람은 정보를 보낸 사람이 언제 보냈는지를 알아야 정확히 정보를 알 수 있다. 이와 같이 정보를 보내는 사람의 송신 시각을 정확히 맞추는 기능이 동기(Synchronization)이다

             - IMT-2000 시스템의 동기/비동기의 구분은 동기를 하는가, 안 하는가의 기준이 아니라 동기를 위해 GPS 신호를 사용하는 것인가, 아닌가의 차이

             - 동기식이든 비동기식이든 CDMA 방식이므로 기지국과 이동국이 통신하기 위해서는 기지국의 고유한 코드가 있어야 한다. 그런데 기지국과 기지국이 서로를 구별하는 방법으로 동일한 코드를 가지고 시작점을 달리하는 방식과 완전히 다른 코드를 사용하는 방식이 있다

             - CDMA2000의 경우 동일한 코드를 사용하면서 시작점을 달리하는 방법을 이용, 동일한 코드를 이용하므로 항상 모든 기지국이 동일한 시간을 기준점으로 가져야 하는데 이를 위해 GPS 위성을 사용하게 되므로 이것을 동기식이라고 한다

             - WCDMA는 기지국을 구별하기 위해 GPS를 사용하지 않으며 동일한 코드를 이용하지도 않는다. 각 기지국은 단말기의 데이터 수신 시간을 알려주기 위해 모든 기지국이 사용하는 특수코드(무변조 신호)를 전송

     3.1.3 동기 시스템과 비동기 시스템의 비교

  3.2 동기방식

    3.2.1 CDMA2000 방식의 진화

   3.2.2 동기방식의 기술적 특성 비교

   3.2.3 CDMA2000 1X 망구성도

  3.3 비동기방식

    3.3.1 WCDMA 방식의 진화

   3.3.2 비동기방식의 망구성도

4. 4세대 통신

  - 3G 이동통신 기술인 IMT-2000은 2Mbps의 전송속도를 가지고 있어 폭발적으로 증가하는 멀티미디어서비스의 수용이 불가능하고, 선명한 동영상 송수신이 미흡

  - 3G는 WCDMA와 CDMA2000등 두 가지 계열로 분리되어 서로 다른 기술을 사용하므로 가입자간 음성 및 데이터 통신 연결이 원할하지 못함

  - 4G는 기존 유선 초고속 인터넷 서비스 속도를 이동통신에서 구현하여 폭발적으로 증가하는 멀티미디어서비스 수용

  - LTE(Long Term Evolution), WiMAX evolution 등이 있으며 각 진영별로 기술 주도권을 위해 경쟁하고 있으나 LTE가 압도적인 추세

<References>

http://nicelcw.blogspot.kr/2012/12/blog-post.html

http://blog.daum.net/frlawogus/51

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=youngdisplay&logNo=60188646860

http://review.cetizen.com/4298/view/51/4298/rview/5/10075/history

http://blog.naver.com/mmarie21?Redirect=Log&logNo=36504995