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1 4 세대이동통신무선기술 청강문화산업대학교 모바일아카데미 자료구성은복잡해보여도진행은쉬운내용으로진행됩니다 모든그림과수치는 3GPP 표준규격을준용하여재정리하였으며, 관련산업통계는 에서인용되었습니다. 1

2 목차 1. 이동통신기술의진화 2. OFM 기술의이해 3. 다중안테나기술의이해 4. LTE 무선기술의개요 5. LTE 네트웍구조와설계 6. LTE-F/LTE-T 특징및비교 7. LTE 성능의이해 8. CMA-OFM 특징비교 9. LTE-Advanced 기초 2

3 이동통신기술의진화 3

4 이동통신기술의진화 1 세대 ( 아나로그 ) 2 세대 ( 디지털 ) 3 세대 (IMT2000), 3.5 세대, 3.9 세대이동통신 ( 고속데이터 ) 미국식아나로그 1993 년 1995년 2000년 2003년 2005년 TMA IS95A cdma k EVO Rev0 2.4M/150k data only EVV 삼성전자주도 2006 년종료 EVO RevA 3.2M/1.8M 2010 년 동기식, 미국식 IMT2000, 118 개국가, 311 개사업자, 약 5.5 억명 비동기식 IMT2000 (532 개사업자 )/197 개국 유선 / 무선분리기술, 산업, 서비스 EVO RevB UMB ~300M 약1.8억명 263개사업자 /97개국 (506개사업자투자계획 ) 4 세대 ( 초고속데이터 ) 2014 년 유무선통합 IMT- Advanc ed 유럽식아나로그 GSM GPRS, EGE WCMA 384k HSPA /HSUPA 14.4M/5M HSPA+ 21M/5M LTE-F T-LTE LTE- Advanced 중국식 IMT 년 3 분기기준 세계인구 : 약 70 억명 이동통신가입자 : 약 66.5 억명 GSM+WCMA+LTE 가입자 : 약 60 억명 WCMA+LTE 가입자 : 약 14 억명 CMA 기술 OFM 기술 2014 년 1 월기준 T-SCMA 384k (~2Mbps) 178 사업자 /79 개국사업자 Mobile WiMAX ( 와이브로 ) e WiMAX- Evolution m 40M/10M 100M~1G 1) 동기식 ( 미국식 ) CMA 의몰락, 비동기식 ( 유럽식 ) WCMA의확대 ( 이동통신기술의본질은규모의경쟁력 ) 2) CMA 기술의종말 => OFM 기술시대의개막 (CMA로서는 4G 에서요구하는수백Mbps 불가능 ) 3) LTE의규모의경쟁력과 Wimax( 와이브로 ) 의빠른상용화경쟁력에의한 4G 기술의경쟁 통합 4

5 F / T 1 세대 ( 아나로그 ) 2 세대 ( 디지털 ) 3 세대 (IMT2000), 3.5 세대, 3.9 세대이동통신 ( 고속데이터 ) 1993년 1995년 2000년 2003년 2005년 2010년 동기식, 미국식 IMT2000, F 4 세대 ( 초고속데이터 ) 2014 년 EVV IS95A cdma k 삼성전자주도 2006 년종료 미국식아나로그 TMA EVO Rev0 2.4M/150k data only EVO RevA 3.2M/1.8M 비동기식, 유럽식 IMT2000 EVO RevB UMB ~300M ~300M IMT- Advanc ed 유럽식아나로그 GSM GPRS, EGE WCMA 384k HSPA /HSUPA 14.4M/5M HSPA+ 21M/5M LTE-F T-LTE LTE- Advanced UL Tx 5ms or 10ms L Tx UL Tx L Tx F 사업자 : 235 개 T only 사업자 : 15 개 F+T 사업자 : 13 개 중국식 IMT2000, 2009 년 1 월 T-SCMA 신규추가 ( 한국, 미국 ) IMT 개사업자, 45 개계획중 / 14 년 1 월기준 T GP Mobile WiMAX ( 와이브로 ) e WiMAX- Evolution m 40M/10M 100M~1G T 가주파수효율성이높은기술이라도기존통신방식이 F 이면 T 로의주파수구조변화불가 => F 로진화 기존 T 방식은계속 T 로진화, F 와 T 는하드웨어가완전히다른기술, 호환성불가 5 (176)

6 F & T 방식의차이 (1) 기술진화?? 주파수 주파수 주파수 수신 송신수신송신수신송신 송신수신송신수신송신 guard band less guard band 송신 Full uplex F 시간 Half uplex F 시간 Guard Time Guard Period T 시간 무선망설계용이 상하향비대칭구조구성불가능 Guard Band 에의한주파수효율성감소 대체적으로좁은대역폭, 비싼주파수경매비용 시간 Tx Rx F F L/UL 주파수간격이좁아단말 uplexer 구현이어려울때 기지국관점에서는 full duplex F, 단말관점에서 2 개이상의단말들이시분활하여 Half uplex F 로동작가능 단말에서의 uplex 제거가능 주파수 6 시간 Rx Tx Rx Tx Rx Tx Guard Band 불필요, 상하향비대칭구성용이에따른주파수효율성증대 대체적으로넓은대역폭, 싼주파수경매비용 무선망설계의민감성증대 ( 송, 수신신호충돌방지 ) 사업자간주파수간섭가능성민감 Time delay 에민감 ( 셀반경, 광중계기제약요소 ) T 주파수

7 F / T 1 세대 ( 아나로그 ) 2 세대 ( 디지털 ) 3 세대 (IMT2000), 3.5 세대, 3.9 세대이동통신 ( 고속데이터 ) 1993년 1995년 2000년 2003년 2005년 2010년 동기식, 미국식 IMT2000, F 4 세대 ( 초고속데이터 ) 2014 년 EVV IS95A cdma k 삼성전자주도 2006 년종료 미국식아나로그 TMA EVO Rev0 2.4M/150k data only EVO RevA 3.2M/1.8M 비동기식, 유럽식 IMT2000 EVO RevB UMB ~300M ~300M IMT- Advanc ed 유럽식아나로그 GSM GPRS, EGE WCMA 384k HSPA /HSUPA 14.4M/5M HSPA+ 21M/5M LTE-F T-LTE LTE- Advanced 5ms or 10ms 중국식 IMT2000, 2009 년 1 월 T-SCMA 18 개사업자, 41 개계획중 / 13 년 7 월기준 UL Tx L Tx GP UL Tx L Tx 신규추가 ( 한국, 미국 ) IMT2000 Mobile WiMAX ( 와이브로 ) e 40M/10M T WiMAX- Evolution m 100M~1G T 가주파수효율성이높은기술이라도기존통신방식이 F 이면 T 로의주파수구조변화불가 => F 로진화 기존 T 방식은계속 T 로진화, F 와 T 는하드웨어가완전히다른기술, 호환성불가 7 (176)

8 HSPA / mobile Wimax 의진화 LTE 시대에도 WCMA/HSPA 기술은열심히진화하고있음 514 개사업자 HSPA 14Mbps (16QAM) 2013 년 7 월기준 314 개사업자 28M HSPA+ (16QAM,MIMO) 172 개사업자 21M HSPA+ 한국 (64QAM) 134 개사업자 42M HSPA+ (C-HSPA+) 8 개사업자 C : ual Carrier 16QAM : 한번에 4bit 씩무선전송 64QAM : 한번에 6bit 씩무선전송, 잡음에매우취약 MIMO : 두개의송수신안테나에의한속도를두배로 ual Carrier, 5MHz 대역 2 개를연동하여속도를두배로 178 개사업자 e Rel 년 11 월기준 스마트폰의급격한보급 => 3G 망의급격한포화 => LTE 시대의급격한도래 => 규모의경쟁력이없는와이브로의몰락 => T-LTE 와의공생전략 (Rel 2.1, Rel 2.2) 16e+T-LTE Rel m 16m+T-LTE Rel 2.0 single mode Rel 2.2 ual mode ual mode 8

9 채널결합에의한전송속도증가 LTE non-contiguous CA 20MHz 20MHz LTE contiguous CA 20MHz 20MHz HSPA+ ual Carrier 5MHz 5MHz b,g,n,ac 20MHz n,ac Channel Bonding 40MHz ac Channel Bonding 80MHz ac Channel Bonding 160MHz ( 상용화??) 9

10 국내의 LTE 주파수현황 (1) 10 년초 ) SKT 850M 회수재배치 LGT 850M, KTF 900M, SKT 2.1G 10 년중반 ) 본격적인스마트폰시대 세계적인 3G 망포화 10 년중반 ) SKT 2.1G 우월한 3G 통화용량 무제한데이터 10 년후반 ) KT 3G CCC 서비스 10 년후반 ) 3G 망포화에대하여당장사용이가능한 2.1G 10M 에대한무한경쟁 11 년초 ) KT 2G 1.8G 10M 반납 경매 11 년초반 ) 시설투자가용이한 2.1G 10M 에대한무한경쟁, KT 1.8G 10M 반납 11 년초중반 ) 유럽 LTE 주파수경매 1.8G LTE 대세 11 년중반 ) 2.1G 10M LGU+ 지정, 1.8G 10M 경매 11 년중반 ) 1.8G LTE 20M 대역폭 (150Mbps) 확보무한경쟁 SKT 획득 13 년초중반 ) 1.8G LTE 20M 대역폭을향한무한경쟁 피쳐폰시대 3G 망의포화 2010 년중반 스마트폰시대 869M 884M 894M 950M 960M 1840M 1860M 2011 년 8 월 2G 5M LTE 10M 2011 년 8 월 1870M 2010 년 4 월 2110M 2010 년 4 월 2120M 2130M 2150M 2170M (11 년 8 월 ) LTE 10M 2011 년 8 월 15M SKT 10M LGU+ LTE 10M KT WCMA?? 10M KT LTE 하향링크 ( 기지국송신 ) 기준주파수표 10M 10M SKT LGU+ LTE PCS 30M SKT WCMA 20M KT WCMA 869M 894M 1840M 1860M 1870M 2130M 2150M 2170M 2300M 2330M 2G 10M 2010 년 4 월 2360M 2472M 2575M 10M LGU+ LTE 30M SKT WiBro 30M KT WiBro 60M ISM band WLAN M 2330M 2360M 2412M 2472M 2412M 2615M T T T T??? 5M KT LTE 40M WiBro 스마트폰시대 피쳐폰시대 (2010 년초 ) T T T 25M SKT CMA 20M KT PCS 10M LGU+ PCS 30M SKT WCMA 20M KT WCMA 30M SKT WiBro 30M KT WiBro 60M ISM band WLAN... 10

11 Flexible BW of LTE FA 대역폭 1.4Mhz 3Mhz 5Mhz 10Mhz 15Mhz 20Mhz 부반송파수 RB(12개 SC) 수 전송대역폭 1.08Mhz 2.7Mhz 4.5Mhz 9Mhz 13.5Mhz 18Mhz 1.4MHz 72 개 SC PSS,SSS,PBCH 3MHz 180 개 5MHz 300 개 10MHz 600 개 20MHz 1200 개!! 20Mhz/ 1200tone 초기동기와핸드오버필수제어신호 Cell I, CP, BW,MIMO,SFN 5Mhz/ 300tone 초기동기와핸드오버필필수 11

12 LTE 기지국용량증설 WCMA 5Mhz freq 주파수드어필 LTE 5Mhz 300개파 600 개파 10Mhz freq CMA 의최대비효율성은통화용량증대에따라 FA 증설, 즉하드웨어투자가요구된다는점과주파수간이동이자유롭지않다는점 => 통화용량의불규칙분포와무관하게균등한 FA 증설 => 통화용량증대를위한과도한투자필요 1200 개파 20Mhz 드어 필 LTE 최대효율성은통화용량증가에따른하드웨어증설이요구되지않는다는점 => 5MHz, 10MHz, 20MHz 동일한하드웨어형상 => 사업자의축복, 장비회사의불행 LTE-Advanced 20Mhz 20Mhz 동 주파수 1st 2nd 5th 12

13 LTE 로의가입자천이 궁극적으로모든 3G 주파수대역은 LTE 로전환, LTE 의갑녀대역폭기술에의하여 3G 주파수대역의단계적 LTE 변환가능 20Mhz LTE 로의천이 WCMA WCMA WCMA WCMA WCMA LTE LTE LTE 20M(4FA) WCMA 13

14 LTE 연속된 20Mhz 대역폭을향한경쟁 (2011 년 1.8GHz 경매의예 ) 최고 37Mbps SKT 2G 10M SKT LTE 5M LGU+ LTE 10M 800M 대역 최고 ( 동일한투자비로두배의속도와용량 ) 75Mbps 10M KT LTE ~11 년 10 월 20M KT PCS 1.8G 대역 10M LGU+ cdma+ev O 5M SKT 2G SKT LTE 10M LGU+ LTE 10M 10M KT LTE 11 년 11 월 ~ 20M KT PCS 10M LGU+ cdma+ev O 800M 대역 900M 대역 1.8G 대역 5M SKT 2G 최고 75Mbps SKT LTE 10M LGU+ LTE 10M 10M KT LTE 최고 150Mbps KT 2G => LTE 20M 10M LGU+ cdma+ev O 2011 년 7 월주파수경매 SKT worst, KT Best 상황?? 전세계이통사의로망 ~ 규모의경제를갖는연속된 20Mhz 5M SKT 2G SKT LTE 10M LGU+ LTE 10M KT LTE 10M 11 년 8 월 ~ 10M KT LTE 10M SKT LTE 10M LGU+ cdma+ev O LGU+ LTE 10M 800M 대역 900M 대역 1.8G 대역 2.1G 대역 14

15 LTE MC, CA 20MHz BW 속도 2 배, 용량 2 배 1 개 RU 1.8G 이통사의로망 ~ 규모의경제를갖는연속된 20Mhz FA1 20MHz FA2 MC (Multi Carrier) 속도 same, 용량 2배, 800M 2개 RU 1.8G 10MHz 10MHz CA (Carrier Aggregation) 속도 2배, 용량 2배, 800M 2개 RU 1.8G 10MHz 20Mhz 1FA 10MHz LTE 주파수대역연속된 20Mhz Best!! 분산된 10Mhz 대역을연동시켜마치한개의 20Mhz 처럼동작 Carrier Aggregation 3G HSPA 에서의 5MHz 대역폭연동기술 C-HSPA 15

16 이동통신주파수대역의확장 2.1GHz 로전세계통일된 3G 와달리주파수대역이분산된 LTE 에서는동일주파수대역에서의로밍이중요한이슈 LTE 주파수대역의경쟁력 1) 규모의경제 ( 단말수급, 로밍 ) 2) 연속된 20MHz 대역폭 기지국기준 - 송신주파수 ( 수신주파수 ) G 2.6G 700M 800M AWS 2.1G 1.9G 850M 900M 주파수대역별 LTE 사업자수 (13 년 8 월기준 /194 개상용망 ) 758M (698M) 783M( 728M) 803M (748M) 864M (819M) 894M (849M) 950M (905M) 960M (915M) 1810M (1715M) 1840M (1745M) 1880M (1785M) 2110M (1920M) 2170M (1980M) 2200M (2010M) 2575M 2615M 2620M (2500M) 2640M (2520M) 2660M (2540M)?? KT LTE 5M SKT 2G 5M SKT LTE 10M LGU+ 10M KT LTE 10M SKT LTE 20M KT LTE 10M?????? KT LTE 10M SKT LTE 10M LGU+ 3G 10M LGU+ LTE 10M SKT 3G 30M KT 3G 20M??? (T)?? LGU+ LTE 20M 국내 LTE 주파수대역확장 (2013 년 8 월기준 ) 16

17 전세계 3G, 4G 서비스대역 (2011 년 2 월기준 ) 850M+900M+2.1GTriband 819model 850M UL/L 900M UL/L 1.7G UL 1.7G UL 1.9G UL/L 2.1G UL/L 2.1G L 1125model 526model 2183model 전세계 WCMA 주파수도입현황 전세계파편화된 LTE 주파수대역, 로밍의어려움, 단말수급의어려움, 출시된단말의 90% 이상 2.1G 지원 AWS band AWS band (USA only) 3G 는전세계대부분 2.1GHz 로통일, 로밍용이 2.1G L G 2.6G 700M 800M AWS 2.1G 1.9G 850M 900M 주파수대역별 LTE 사업자수 (13 년 8 월기준 /194 개 ) 700M UL/L 800M UL/L 900M UL/L 1.7G UL/L < 휴대단말모델별주파수대역지원의예 > 1.8G UL/L 약 35% 1.9G UL/L 2.1G UL/L 전세계 LTE 주파수도입현황 (F 기준 ) 2.3G T 2.6G UL/L 약 30% Iphone5 (A1429) : 3G(850M,900M,1.9G,2.1G), GSM/EGE(850M,900M,1.8G,1.9G), LTE(2.1G,1.8G,850M) Ipad3 (AT&T) : 3G(850M,900M,1.9G,2.1G), GSM/EGE(850M,900M,1.8G,1.9G), LTE(AWS,700M) 갤럭시 S3 ( 국내향 ) : 3G(1.9G,2.1G), GSM/EGE(900M,1.8G,1.9G), LTE(2.1G,1.8G,850M) 갤럭시 S3 ( 캐나다 Talus) : 3G(850M,1.9G,2.1G), GSM/EGE(900M,1.8G,1.9G), LTE(700M,1.7G) 2.6G T 3.5G T 상세주파수구조 => 3GPP TS

18 이통사별 LTE voice 지원방안 도심 시골 KT,SKT LTE(data) CSFB WCMA(Voice,data) 단말 LTE,WCMA 동작스위칭호설정시간지연문제점 LTE(data,VoLTE) SR-VCC WCMA(Voice,data) dual mode 단말 AMR-WB, 23.85kbps 50Hz~7.0kHz AMR-NB, 12.2kbps 200Hz~3.4kHz LTE 에서수신대기하다전화가오면순간적으로 3G(cirsuit) 로변환 (fall back) LTE 에서 VoLTE 로동작하다 LTE 신호가불량하면순간적으로 3G 로변환 LGU+ LTE (data) SV-LTE 1x/EVO (voice,data) 단말 LTE,1x 동시동작전류소모문제점 LTE 와 CMA 는딴동네 별개로동작, 항상각각동작 LTE (data,volte) single mode 단말 LTE 와 CMA 는계보가다른기술, 순간적인 CMA 로의변환불가, LTE 에서 VoLTE 끝을보아야 VoLTE (Voice over LTE) SR-VCC (Single Radio Voice Call Continuity) CSFB (Circuit Switching Fall Back) SV-LTE(Simultaneous Voice and LTE) SI (System Information) 1.8G EVO 를포함하는 BM 단말수급이어려운 LGU+ 는적극적인 single mode, VoLTE 단말전략을추진 LTE+CMA 모뎀칩수급의어려움 => LTE single mode 18

19 LTE CSFB 절차 1) 전화받으세요 ~ 2) RRC setup (paging 신호처리 ) 3) RRC release (WCMA redirection) CSFB 4) WCMA 셀검색, SIB 검색 5) RRC setup 6) 수신 paging 신호처리 7) 통화 ~ ~ LTE WCMA 동작발신단말 착신단말 From LTE To LTE 추가소요시간 WCMA to WCMA LTE 에서의 RRC setup & release (redirection to WCMA) 약 200ms X WCMA 에서의 cell search 약 500ms X WCMA 에서의 SIB 파악 약 700ms X WCMA 에서의발신호처리 동일절차 LTE 에서 paging 수신,RRC setup & release (redirection to WCMA) 약 200ms X WCMA 에서의 cell search 약 500ms X WCMA 에서의 SIB 획득 약 700ms X WCMA에서착신호처리 동일절차 추가소요시간 약 2.8초 0초 19

20 H-voice of VoLTE 보코더 CMA GSM,WCMA,LTE 9.6kbps QCELP 14.4kbps QCELP 9.6kbps EVRC 6kbps AMR 12kbps AMR 24Kbps AMR 용량증가, 품질저하 용량감소, 품질향상 WCMA 약 3 배 12.2k 12.2k 약1.5배 23.4k LTE(VoLTE) 20

21 Mobile H-voice for 2G,3G,4G 21

22 LTE 휴대폰동작 SKT/KT SKT/KT SKT/KT LGU+ VoLTE 모델 LTE 수신대기 3G sleep LTE sleep 3G 동작 LTE 동작 3G sleep LTE 동작 CMA 동작 LTE 동작 주머니속의스마트폰음성 / 화상통화데이터서비스 네트웍또는휴대폰에서 VoLTE 를지원하지않는경우 음성, 데이터 음성, 데이터 네트웍과휴대폰에서 VoLTE 를지원하는경우 22

23 OFM 기술의이해 23

24 무선데이터고속화에따른반사파문제점 심볼의폭 심볼의폭 저속데이터 고속데이터 직접파 반사파 접심볼간간섭 통 직접파 반사파 매우심각!! 앞뒤심볼이완전히겹쳐뭐가뭔지도체모르겠네 이동통신의핵심기술은고속데이터를위사파처리기술 이동통신전파의 99% 는사파 데이터가고속화될수록사파의여접비트 ( 심볼 ) 간간섭의급격가 => 고속화의기술장벽 사파를제으로처리는 CMA 기술의계 새로운이동통신기술의필 => 사파강 OFM 기술의탄생 => CMA 기술의종말 (HSPA/HSUPA) CMA : 사파각각대개별처리 ( 제개수의사파대여만처리가능 ) OFM : 고속의데이터를저속의데이터로병렬전, 병렬전되는저속데이터들대여도일시간내서의모든사파대여는일괄처리 ( 무시 ) 24

25 OFM 기술의기본원리 FT,FT,FFT 저속, 반사파강함 time IFT,IFT,IFFT frequency IFFT FFT 고속, 반사파취약 f0 f0 고속데이터의복원 Serial to Parall el f1 Parall el to Serial RF RF Parall el to Serial f1 Serial to Parall el fk 신 고속의데이터는사파매우취약 고속의데이터를사파강저속으로변환여병렬전 수신 수신 fk 저속의병렬데이터를합치여고속의데이터를복원 f k = f 0 + k / T Orthogonal 의근간 OFM f0 f1 f2 f4 접 subcarrier 최대값과최소값이서로교차 25

26 OFM 에서의 ISI 와 ICI 문제점 ISI 발생 f o f 1 f 2 f 3 ICI 가 f k 저가의오실레이터 UL OFMA 주파수 ICI 발생가능성 ICI 발생가능성 아무리저속으로병렬전더라도약간의사파문제존재 => ISI (Inter Symbol Interference) 접 subcarrier 는상호간섭이없지만사파상황서는간섭이발생 => ICI (Inter Carrier Interference) - clock source 가각기른단말의상향링크서일현상 26

27 delay spread 대응하는 GI & CP 수신세기 시간 셀내를무작위로돌아녀야지 ~ 10usec 무작위로돌아다니면서유효반사파가최대느만큼늦게착하는지를조사하였더니... 40us (25ksps) 불확실성구간 사용하지말자 GI(Guard Interval) 10usec CP 정의어떤곳에선반사파가 10us 넘어 ISI 증가하면?? 40us (25ksps) 불확실성구간 사용하지말자 CP(Cyclic Prefix) 20usec CP 정의 여유롭게심볼 50% 를 CP 로정의하면... 심볼에너지는남는게없네?? CP 크기는 OFM 하드웨어규격을결정하는민감한요소 27

28 심볼내 Guard Interval 의비율결정 Guard Interval 1) 절대값 : 셀반경에비례 2) 상대값 ( 심볼내차지하는비율 ) : 경제성, 부반송파수, 성능등에비례 성능민감코스트증가부반송파수증가, 피크파워증가스펙트럼마스크우수 성능둔감코스트감소부반송파수감소, 피크파워감소스펙트럼마스크불량주파수퍼짐... 6%(-0.25dB) LTE 11%(-0.5dB) 와이브로 20%(-1dB) 와이파이 심볼에서의 CP 비율 symbol CP 28

29 Cyclic Prefix RF BW 100Kbps 심볼폭의역수 10usec 10Mbps 100Khz 간격 F0(100.0Mhz) BPSK 기준 Serial to Parallel F1(100.1Mhz) Parallel to Serial RF 10Mhz BW 2usec 100Kbps 유효심볼폭의역수 8usec F99(109.9Mhz) 10Mbps 125Khz 간격 FFT 구성의예 (Guard Time 제외 ) Serial to Parallel Parallel to Serial RF 12.5Mhz BW FFT 구성의예 (20% Guard Interval 포함 ) Guard Interval 값은 OFM 시스템대분의 RF 현상지대영향을미침 - RF BW, ACLR, PAPR, subcarrier tone 수, subcarrier 간격, 전류소모 충분히큰 GI 값은사파많은내성을여지만 RF BW, PAPR, 모뎀복잡도, 전류소모등의가를필으로유발시킴 너무작은 GI 값은 RF BW, PAPR, 모뎀복잡도, 전류소모등의가를방지할수있지만사파대내성이감소함 29

30 LTE Cyclic Prefix lengths (LTE-F Type1) subframe 1msec 1slot 0.5msec frame 10msec T Type 2 p 개 /20M 1200 개 /20M 2400 개 /20M 15kHz MBMS 15kHz 7.5kHz normal extended MBMS 71.9u 71.4u 5.2u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 1/66.7us 66.7u 83.4u Tcp Tcp symbol FFT inteval 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 1/66.7us 166.6u 33.3u 133.3u 33.3u 133.3u 33.3u 133.3u 1/133.3us OFM 더큰셀반경 => 1) 주파수퍼짐 or 2) 속도저하 or 3) 복잡도증가 셀반경에따른 CP 값의정의, 초기동기시 SSC 에서알려줌 Normal 첫번째심볼의 Tcp 값이다른것은특별한의미가없음 (slot 시간에일치 ) Tcp 복잡도그대로, 속도저하 (1/7 저하 ) 속도그대로, 복잡도증가 30

31 중계기에의한셀간간섭제어 MHU delay delay delay 고속전철 / 지하철... 구간 Maximum Round Trip delay RACH 최대허용 RT Format 0 : 100us, 셀반경 15km 이하 Format 1 : 520us, 셀반경 72km 이하 Format 2 : 200us, 셀반경 22km 이하 A ROU B ROU C ROU 수신세기 PCI 256 PCI 256 PCI 256 시간차 <4.7usec(normal CP) A B B C 시간 또는 Joint Transmission 일반적인 delay spread signal 의수신세기는약하게도달, but 광중계기접경의경우 공중전파전파는 3usec/km, 광케이블은 5usec/km & 꼬불꼬불 If B,C 시간차 >CP(4.7usec) 심각한 ISI 발생 가장먼광중계기를기준으로광중계기간인위적시간지연설정, 양쪽중계기로부터도착하는신호의시간차가 CP 값이내가되도록 Normal CP 4.7usec 광케이블 940m, 공중전파전파 1.4km 에해당, 양쪽신호의시간차가이값이상이면 Extended mode CP 또는광중계기간인위적시간지연 (time advance) 설정필요 단말입장에서는인위적시간지연에의하여기지국과매우먼 ~ 거리로인식 RACH format 재설정필요 Ex) 모든 ROU 시간지연동일한 50usec( 광케이블 10km) 설정 전파전파약 15km 효과 PRACH format 1 or 2 31

32 와이파이부반송파구조의예 g 의예 52 subcarrier (48 traffic + 4 pilot), 심볼주기 4usec, GI 0.8usec subcarrier 간격 = 1/(4us-0.8us) = 312.5kHz 대역폭 = khz x 52 subchannel = MHz modulation symbol rate = 1/4usec = 250 ksps for max throughput, 64QAM modulation, 3/4 convolutional coding 최대전송속도 = 250Ksps x 6bit/symbol x 3/4ChannnelCoding x 48개 _data_sc = 54Mbps GI 800ns 4us 250ksps(1125kbps) 유효심볼폭의역수 54Mbps 312.5khz 간격 3.2us F0 F1 48 개 subcarrier / 16.25Mhz 32

33 와이파이부반송파의확장 (channel bonding) [54M] 20MHz 11g) 48 data_sc + 4 Pilot_SC [65M] [150M] 20MHz,40MHz 11n) 52 data_sc+4 Pilot_SC, 108data_SC+6 Pilot_SC [433M] 80MHz 11ac) 234 data SC + 8 Pilot SC 33

34 와이파이최고전송속도 안테나개수 MCS 변조방식 코딩비율 20 MHz 채널 40 MHz 채널 80 MHz 채널 800 ns GI 400 ns GI 800 ns GI 400 ns GI 800 ns GI 400 ns GI 0 BPSK 1/ QPSK 1/ QPSK 3/ QAM 1/ QAM 3/ QAM 2/ QAM 3/ QAM 5/ QAM 3/ QAM 5/6 N/A N/A QAM 5/6 N/A N/A QAM 5/ MCS 9 256QAM 변조는 ac 에서만지원됨, MCS 0~7 은 n, ac 동시지원 1.3Gbps = 250ksps/SC x 8bit/symbol x 234SC(80MHz) x 5/6CC x 3x3MIMO 34

35 스마트폰 / 스마트패드종류별와이파이현황 (13 년말기준 ) Freq 규격 BW 안테나 ata Rate 삼성 (Galaxy) LG Apple 펜텍 2.4 GHz n 20 MHz 65M S1 5GHz n 20MHz 65M S2 노트1 탭10.1 SISO (1x1) 40MHz 150M S3 노트2 노트10.1 옵티머스 G, G Pro 아이패드 1,2 아이패드 3,4 아이폰 4S 아이폰 ac 80 MHz 433M S4 노트 3 노트 G2 베가아이언 (A870L) 433Mbps = 250ksps/SC x 8bit/symbol x 234SC(80MHz) x 5/6CC 출시된모든스마트폰, 패드와아파이에대하여 MIMO 지원하지않음 (13 년말기준 ) 2.4GHz 에서는 Carrier Bonding 지원하지않음 35

36 다중안테나기술의이해 36

37 Antenna diversity 수신세기 20watt 20% 시간 SISO 4% 10watt SNR 3dB 저하 20% MRC Rx diversity 10watt Open loop Tx diversity 10watt SNR 저하보상 10watt 3GPP2 : OT 3GPP : STT(STBC) => SFBC Wimax : STC closed loop Tx diversity ( MRC Tx diversity ) 37

38 High speed data transmission CMA 복조기1 for 사파1 throughput,performance 4G required level (100M~1Gbps) 4G 복조기 2 for 사파 2 복조기 3 for 사파 3 rake receiver LTE How to?? Evolution is not enough. We need 역발상!! 저속, 반사파강함 ~20Mbps Shannon s limit no fading enviroment limit 고속, 반사파취약 Seri al to Par alle l f0 f1 fk Par alle l to Ser ial RF OFM CMA,WCMA HSPA.WiBro time, technology MRC fading 극복기술 rake receiver OFM MRC, STC fading 활용기술 MIMO!! We love fadings We hate fadings...4,3,2,1...4,3,2,1...1,2,3,4 STC 38

39 MIMO 의기본개념 h11 x1 h21 y1 h12 h22 n1 x2 y2 n2 y H x n y1 h11 h12 x1 n1 y h h x n 충분한반사파 and high SNR 수신단에서각각의전파경로역추정가능 송신 A,B 에각기다른데이터송신 데이터속도선형적증가 직접파 or low SNR 각각의전파경로동일특성 각각의전파경로추정불가 송신 A,B 분리수신불가 MIMO 동작불가 MIMO 대 = Min( 신, 수신안테나개수 ) 39

40 precoding STC & SM-MIMO -4 *,3,-2 *,1 송신 A 10Mbps 수신 A STC 성능, 커버리지개선 3 *,4,1 *,2 각각른심볼위치서의파이롯신 송신 B 전송속도 10Mbps 10Mbps 수신 B 7,5,3,1 송신 A 10Mbps 수신 A SM-MIMO 8,6,4,2 송신 B 10Mbps 반사파 수신 B 용량개선 전송속도 20Mbps CQI, PMI, RI SV(Singular Value ecomposition) => SV-MIMO 수신단서신신호분리를도와주기위최의 precoding matrix 추출기법사전의 code book 의 Precoding 최소화 => PMI CQI (Channel Quality Indicator) : AMC 를위단말의전파상태 PMI (Precoding Matrix Index) : 전파경로의분리도움이되기위여신단서처리를희망는 precoding 덱스전체대역폭대여개의 PMI 로또는대역폭을쪼개어여러개의 PMI 로구성될수도있음 RI (Rank Index) : 사파의전파경로의분리도 40

41 Rank Index H = RI = 1 H = (2x3-6x1) 역행렬 가 -1 2 H = RI = 2 일차행 ( 또는열 ) 의개수 가우스소거법의산출 Rank=1 은역행렬산출이가경우 SM-MIMO 동작의조건을나타내는 지표 H = RI = 2 41

42 LTE MIMO Ref Signal 전송구조 RB,slot,0.5ms RB pair,subframe,tti 2 Tx normal mode RS 심볼비율 => 4.76% = 8sym/(12scx7sym) 2 Tx Extended mode RS 심볼비율 => 5.56% = 8sym/(12scx6sym) R0 R1 R0 R1 4 Tx normal mode RS 심볼비율 => 14.29% = 12sym/(12scx7sym) 4 Tx Extended mode RS 심볼비율 => 15.87% = 12sym/(12scx6sym) R1 R0 R0 R1 R1 R0 R0 R1 Tx0 Tx1 2x2 MIMO Tx port 별 RS(pilot) 심볼의겹침이없도록배열 Tx port 별 data 심볼은겹쳐전송하여전송률증대 ( 흰색 심볼 ) R1 R0 normal mode R0 R3 R1 R1 R0 R2 R0 R1 4x4 MIMO Tx0 3 rd,4 th Tx RS symbol density 가낮음에유의 ( 근거리위주 ) R1 R2 R0 R1 R3 R0 Tx1 Tx2 Tx0 RS 커버리지 Tx1 RS Tx2 RS Tx3 RS subcarrier R0 R1 R3 R2 R1 R0 symbol R0 R1 R2 R3 R1 R0 R1 Tx3 Tx1 으로만전송되는 RS(Pilot) 모든 Tx 경로로중첩되어전송되는데이터심볼 42

43 다중반사파에대한이동통신기술의진화 SM MIMO STC Beam Forming 합무선환경사파환경, 좋은수신전파상태기지국근처 무선망계도심, 건물내환경, 최의환경 => 무선랜 무선망진화른 따 나쁜수신전파상태셀끝분 도심, 비도심 사파가은환경않좋은수신전파상태 시골, 비도심환경 SM MIMO, STC, BF 의선택동작이구됨, Adaptive MIMO Switching Mobile Wimax 서필수사항 안테나 3 안테나 1 안테나 2...d,f,g,s 2x2 MIMO 유무선공유기 3x3 MIMO 유무선공유기 MIMO 노트북 BF 43

44 AMS (Adaptive MIMO Switching)..8,7,6,5,4,3,2,1 STC SM-MIMO Tx_A Tx_B..-4*,3,-2*,1..7,5,3,1..3*,4,1*,2..8,6,4,2 MIMO preffered area STC preffered area CQI (Channel Quality Index) PMI (Precoding Mapping Index) RI (Rank Index) 통화자개별적인전파상태의조건에따라 MIMO 또는송신안테나다이 버시티기술로동작 => 일초에수백번변화 성능가 AMS MIMO-SM STC 대체로기지국근처는속도를올리기위한 MIMO 기술로동작, 기지국 끝자락은성능을보완하기위한송신다이버시티기술로동작 MIMO SNR STC 44

45 AMS 효율성 성능증가 64QAM 성능증가 64QAM 16QAM MIMO 16QAM MIMO QPSK 64QAM 16QAM STC QPSK QPSK STC SNR SNR 45

46 PSCH 채널 AMS 실측의예 RI=2 가피드백되어 TCH/CCH 가 MIMO 로전송되는경우 SM-MIMO STC 시간 1) RI=1 이피드백된경우 2) RI=2 이지만 SINR 이안좋은경우 3) RI=2 이지만 BCCH, PCCH, RACH 응답등이전송되는경우 46

47 다양한 MIMO 기법 SM-MIMO : 향링크, real MIMO CSM MIMO : 상향링크, 두개단말이 개의단말처럼동작는가상의 MIMO, Cooperative 파 심볼 A 파 심볼 B 시간 ranging, timing advance... 심볼 AB 시간 단말 A 단말 A no MIMO 단말 B CSM-MIMO 가상의개단말 with MIMO 단말 B 단말 A 파 단말 B 단말 A 단말 B OFM 기술의최대단점을전류소모가매우높음 => 상향링크 MIMO 를위여휴대폰내두개의 OFM 신앰프내장은현실가능 => 가상의 MIMO 구현의필 ( 표준이아닌구현의이슈 ) CSM-MIMO 는단말의상향속도를가시키지못며기지국의수신 total throughput 을가시킴 UL multiuser MIMO, virtual MIMO, SMA(Spatial ivision Multiple Access) 양명칭 47

48 MIMO 도입의현실성 1) 철탑안테나구조의변화 MIMO 를위여더많은안테나의구는민원강의무선망계의어려움발생 2) 중계기구조의변화 통화는전파의 60% 이상은계기를거친전파 기존의계기는어떻게할것가? 3) 휴대폰안테나구조의변화 작은휴대폰내여러개안테나내장의어려움 휴대폰을잡고있는손의내장안테나간의간섭가 48

49 MIMO 도입의현실성 ( 기지국안테나 ) 2X2 MIMO 4X4 MIMO 아무리 MIMO 가좋은기술이라도안테나철탑의개조는민원발생의어려움 기존안테나철탑구조서 2X2 또는 4X4 MIMO 지원문제가없음을명 (dualpole 안테나기준 ) 이외이동통신커버리지의 50% 이상을차지는계기도 MIMO 의걸림돌 => 계기산업의사향 49

50 MIMO 도입의현실성 (MIMO 중계기 ) 기지국 EOC EOC 광계기 2X2 MIMO 기지국 Tx_A EOC Tx_A 2 Tx 광계기 : 완전 MIMO 지원, 가격상승 2 Tx RF 계기 : 매우분 MIMO 지원 Tx_B MIMO 기능지원여와상관없이계기는통화 Tx_B EOC 2X2 MIMO 광계기 대효과는없고커버리지확대만가능 => 도심구간서의급격퇴조 기지국 RF 계기 2X2 MIMO 기지국 Tx_A Tx_A+B Tx_A+B Tx_B 2X2 MIMO RF 계기?? 50

51 MIMO 도입의현실성 ( 휴대단말의 MIMO 안테나 ) RxB 파장이상 (6~7cm 2.1Ghz) RxA / Tx 휴대단말주변의복잡사체 의 Angular spread 효과 의여안테나간의이격거리가기지국 비 여매우짧아도됨을 명, 기지국서는주변사체가없기 두개안테나간거리 1~2meter 이격필 휴대단말을손쥐었을때의두개안테나간의상관관계가문제점해결이매우 => 앞으로의 숙제 4X4 MIMO 지원을위 4개안테나내장은휴대단말서는오랬동안비현실예상 향링크는진짜, 상향링크는가짜 MIMO => 2개의 Rx, 1개의 Tx 안테나내장 51

52 LTE 무선기술개요 52

53 LTE 기술의개요 (PHY 기준 ) 향링크 : OFMA 상향링크 : SC-FMA (Single Carrier-FMA) for less PAPR ( 배터리,PA 고려 ) 또는 FTS-OFM Scalable BW up to 20Mhz : 1.4M, 3M, 5M, 10M, 15M, 20M F와 T의동시지원 - F 방식이대세, T 방식은국의 T-SCMA 서 LTE 로의진화를의 상향링크 / 향링크변조방식 : QPSK, 16QAM, 64QAM 10ms PHY frame, 1ms TTI MBSFN (Multicast/Broadcast over a Single Frequency Network) - MBMS 서비스, 복수개의셀로터시간으로동기화공통의신호전 접속망의노드수최소화 - HSPA 의 RNC 제거, 단순화 E-UTRAN 구조, NB와 agw의 2 노드망구조 - Evolved 패킷코어망, 써킷망제거, voice VoIP only 양안테나기술 - 2x2, 4x4 MIMO SM MIMO for L, CSM-MIMO for UL - 빔포밍 (Beamforming) - 안테나이버시티 (STC, Rx iversity) 셀간간섭제거를위노력 => FFR, ICIC, CoMP 53

54 OFMA OFMA (OFM-FMA/TMA) OFM-TMA (WiFi..) 54

55 LTE 전송방식 OFM L UL SC-FMA data Subcarrier mapping IFT Add CP AC /RF high PAPR 주파수 OFMA data FT Subcarrier mapping IFT Add CP AC /RF less PAPR Spread ~ 주파수 SC-FMA (FTS-OFM) FTS-OFM (iscrete Fourier Transform Spread OFM) 신 IFFT 전단서 FFT 를미리여줌으로서복 IFFT 의피크파워발생을최소화시킴 => SC-FMA 55

56 OFM 의높은 PAPR OFM 기본구조의필높은피크파워발생 T (symbol duration) f1 PAPR (Peak to Average Power Ratio) 더높은출력의앰프필 => 전류소모가 => PAPR 만큼의업링크커버리지축소 Serial to Parallel f2 Parallel to Serial f3 f4 f1 f2 f3 f4 f1+f2+f3+f4 f1+f2-f3-f4 LTE 의선택 => SC-FMA (not OFM) 낮은전류소모, 넓은커버리지 OFM L UL SC-FMA 56

57 OFMA & SC-FMA (2) 1-351,5-185 OFMA 주파수 Subframe/Slot duration SC-FMA 물리계층파라미터 1msec / 0.5msec SC- FMA ( FTS- OFM) Subcarrier spacing 15kHz SC-FMA symbol duration 66.67usec CP duration No of symbol per slot 5.2usec(normal first symbol) 4.69usec(normal other symbol) 16.67usec(extended) 7(normal), 6(extended) Spread ~ 주파수 RF BW RB(180kHz) 의배수, 최대 20Mhz 위의그림은 subcarrier 가속되어할당되는 localized mode 를기준으로명고있으나표준서는 subcarrier 가분산되어할당되는 distributed mode 도의고있음 57

58 Flexible BW of LTE FA 대역폭 1.4Mhz 3Mhz 5Mhz 10Mhz 15Mhz 20Mhz 부반송파수 RB(12개 SC) 수 전송대역폭 1.08Mhz 2.7Mhz 4.5Mhz 9Mhz 13.5Mhz 18Mhz 1.4MHz 72 개 SC PSS,SSS,PBCH 3MHz 180 개 5MHz 300 개 10MHz 600 개 20MHz 1200 개!! 20Mhz/ 1200tone 초기동기와핸드오버필수제어신호 Cell I, CP, BW,MIMO,SFN 5Mhz/ 300tone 초기동기와핸드오버필필수 58

59 LTE 기지국용량증설 WCMA 5Mhz freq 주파수드어필 LTE 5Mhz 300개파 freq 10Mhz 600 개파 1200 개파 20Mhz 드어 필 LTE-Advanced 20Mhz 20Mhz 동 주파수 1st 2nd 5th 59

60 ICIC (Inter Cell Interference Coordination) RNTP for L, HII & OI fo UL X2 터이스, 가사하는반파서사하지, 는로만사하 반파 로, 서사하 출력레 기지국간셀경계에서상호간섭이최소화되도록상하향링크오버로드정보를교환 ( 동작은구현의이슈 ) RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) : PRB ( 또는 subband) 단위의 tx power overload 정보, 1초에수회이내 HII (High Interference Indicator) : PRB ( 또는 subband) 단위의 rx overload 정보 OI(Overload Indicator) : rx interference high/medium/low 정보 FFR 은 static ICIC, hard freq reuse, ICIC 는 semi-static ICIC, soft freq reuse 60

61 셀경계에서의 Multi Cell MIMO (CoMP) 8,7,6,5,4,3,2,1 data 두개신경로를갖는가상개기지국 8,6,4,2 10Mbps X2 interface 1,3,5, Mbps 4,3,2,1 data 20Mbps 4,3,2,1 RNC 1,2,3,4 Soft Handover 61

62 LTE 네트웍구조와설계 62

63 3G to LTE 네트웍의기본구성 타이동통신망전화망터넷망 타이동통신망 전화망 터넷망 써킷망 HLR MSC server 패킷망 SGSN GGSN MME EPC P-GW S-GW MGW 3G to LTE 음성호화상호 무선데이터 RNC : 기지국제어국 Node-B : 기지국 UE : 단말기 VoIP 무선데이터 RNC X2 USIM UE Node-B UTRAN USIM e-nb UE E-UTRAN EPS = E-UTRAN + EPC 써킷망과패킷망으로이원화되어있는 WCMA/HSPA 네트웍을명 LTE 는소프트핸드오버와 multicell diversity 를지원지않기 RNC 와같은구조없이구성이가능함 63

64 무선데이터폭증에대응하는기지국형상의변화 sector sector sector sector sector sector 4 FA sector sector sector sector sector sector 6 FA sector sector sector 5 FA sector sector sector 4 FA 1 FA omni 1FA/omni sector sector sector 1 FA 1FA/3Sector 3 FA sector sector sector 2 FA 1 FA 4FA/3Sector 3 FA sector sector sector 2 FA 1 FA 6FA/3Sector cell split 1/2/3/4 FA 1/2/3/4 FA 1/2/3/4 FA 1/2/3/4 FA 1/2/3/4 FA 64

65 셀분할을위한기지국집중화 (CCC,SCAN) 기존기지국은 too heavy => 부동산확보의어려움 => 셀분활의어려움 => 기지국의 RF 와디지털부를분리하여 RF 만전진배치 => CCC, SCAN U RU U RU U 집화의 Cell split igita l RF U U U U U 광케이블 RU RU RU RU CMA 에서는셀경계에서양쪽기지국신호를취하는소프트핸드오버기술로서셀간간섭제거 => 용량저하 => LTE 에서는허용불가 => 셀간간섭증가 LTE 기술의최대난제인셀간간섭문제점증가.. RU U 광케이블 RU RU Warp,A-SCAN (CS, JT) U : igital Unit RU : RF Unit 효율적셀간간섭문제점해결 RU RU RU LTE 셀간간섭해결의궁극적방식은 CoMP (LTE-A), 너무먼훗날?? 유사품?? 유사기술?? => Warp, A-SCAN 65

66 JT(Joint Transmission) 에의한셀간간섭제어 U pool RU RU 셀간간섭 RU RU RU PCI 256 PCI 48 PCI 184 PCI 450 PCI 120 U pool JT(Joint Transmission) 셀간간섭제어셀경계에서의동일한정보전송, 인접셀간동일 PCI 할당, 독립적셀용량 RU RU RU RU RU PCI 256 PCI 256 PCI 184 PCI 184 PCI 120 고속으로진행하는 KTX, 지하철구간등에서과도한핸드오버및셀간간섭최소화를위하여적용 Joint Transmission, Copy mode, Combined mode... 구현의이슈 중계기에의한셀간간섭제어 66

67 CS (Coordinated Scheduling) /ICIC (Inter Cell Interference Coordination) RNTP for L, HII & OI fo UL X2 터이스, 가사하는반파서사하지, 는로만사하 반파 로, 서사하 출력레 기지국간셀경계에서상호간섭이최소화되도록상하향링크오버로드정보를교환 ( 동작은구현의이슈 ) RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) : PRB ( 또는 subband) 단위의 tx power overload 정보, 1초에수회이내 HII (High Interference Indicator) : PRB ( 또는 subband) 단위의 rx overload 정보 OI(Overload Indicator) : rx interference high/medium/low 정보 FFR 은 static ICIC, hard freq reuse, ICIC 는 semi-static ICIC, soft freq reuse 67

68 LTE 성능의이해 68

69 데이터전송속도의진화 HSPA LTE LTE-A 주파수대역폭 5MHz x4 최대 20MHz x5 최대 100MHz 이론 변조기법 16QAM x1.5 64QAM MIMO 적용 없음 x4 4x4 MIMO x2 8x8 MIMO 최고속도 14.4M x24 345Mbps ( 약 300Mbps) 현실 주파수대역폭 변조기법 MIMO 적용 5MHz 16QAM 없음 x2 x1.5 x2 최대 10MHz 64QAM 2x2 MIMO 대역폭확대에의한속도의증가가통화용량증가를의미?? 5Mhz 채널두개를사용하는시스템과 10Mhz 채널한개를사용하는시시스템의통화용량은동일!! 최고속도 14.4M x6 86.4Mbps ( 약 75Mbps) 고객체감품질, 사업자데이터매출, 주파수효율성관점서는주파수대역폭가의속도가는무의미함을고려 최고속도가기지국의데이터통화, 고객의데이터체감품질과직접계되지않음유의 => 음쪽참조 69

70 최고속도와통화용량의의미 확 향화전속도 no AMC sytem (cdma2000,gprs,wcma) AMC sytem (EVO,EGE,HSPA,Wibro,LTE...) 데이터속도 최고속도기지국바로앞일일새벽상징의미 속도 busy hour 고객체감품질사업자매출 데이터속도 기술의진화 데이터최고속도는귀걸이코걸이식의논쟁에불과 A 시스템의최고속도 ( 5% 의확 ) B 시스템의최고속도 ( 1% 의확 ) 고객의체감품질저하는최고속도의문제가아니라통화용량의문제 C 시스템의최고속도 ( 0.1% 의확 ) 고객은끊어진통화만기억, 고객이기억하는통화품질은퇴근시간의강남역에서의통화품질 LTE 에서 LTE-A 에서의최고속도는 10 배이상증가, 통화용량은약 1.3 배증가예상 최고속도의증가가통화용량의증가를의미하지않을수도있음에유의 70

71 LTE Mobile Category 20Mhz 대역폭기준 MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 하향링크최고속도 (Mbps) Mbps 300 상향링크최고속도 (Mbps) Mbps 75 Max bits received / TTI ( L / UL ) / / / /51024 수신안테나개수 /75376 하향링크 MIMO 1x1 2x2 2x2 2x2 4x4 하향링크변조기법 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 상향링크변조기법 16QAM 16QAM 16QAM 16QAM 64QAM 요구되는메모리공간 ( 상대값 ) FA 대역폭 MIMO 하향링크최고속도 20MHz 4 x 4 MIMO 약 300Mbps 10MHz 4 x 4 MIMO 약 150Mbps 20MHz 2 x 2 MIMO 약 150Mbps 10Mhz 2 x 2 MIMO 약 75Mbps 5Mhz 2 x 2 MIMO 약 37Mbps 71

72 CMA OFM 비교 72

73 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전송속도???? 다음쪽 셀간간섭 Rake receive 의셀간간섭제거 ( 상대으로저속이기가능 ) 상호간섭 ( 무선망계의어려움 ) 전류소모통높은전류소모 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 MIMO 동작리유리 반사파에서의초고속데이터전송 매우복잡 유리 다음쪽 73

74 CMA OFM 전송속도 속도 S/N thermal noise other cell interference Inner cell interference 최고속도기준시무시 최고속도시험시나혼자통화 no innner cell int?? P-SCH S-SCH CPICH PCCPCH SCCPCH CH WCMA 오버헤드채널은무통화시에도기본적인 inner cell interference Idle time 기지국바로근처 S/N<18dB 한개의주파수대역을묶음으로여러명이직교코드로구분하여사용 이론적으로완벽한직교성, 현실에서는대부분직교성상실 OFM PSS, SSS, RS, PBCH.. 오버헤드채널은다른부반송파, 다른주파수, 다른 time slot => no inner cell interference Idle time 기지국바로근처에서 S/N < 25dB 한개의주파수대역을짤게쪼개어여러명이나누어사용 이론적으로, 현실적으로완벽한직교성유지 A 74

75 높은변조지수에의한속도증가 90 o 90 o 90 o 90 o 90 o 0 o 0 o 0 o 0 o 0 o BPSK QPSK 8PSK 16QAM 64QAM 잡음과반사파에민감, 높은전송속도 변조방식 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 64QAM Required SNR >15dB >20dB Bit/symbol 1bit 2bit 3bit 4bit 6bit Required SNR 은수신등화기조건에따라다소다를수있음 16QAM ( 전송속도 ) 64QAM CMA Inner cell interference OFM 취약 Other cell interference 취약 QPSK QPSK 기지국로터의리 OFM 방식이 CMA 방식에비하여근거리에서더높은 SNR 과 1.5 배더높은전송속도를나타낼수있는근거를설명 OFM 에서 L 직교성우수에의한높은변조도의의미를설명 WCMA 통화품질 Ec/Io RSRQ 기지국통화용량자원할당 / 명실질동작 10명동시통화직교성상실 ~7 10명동시통화직교성유지 OFM OFM 통화자간의간섭없음 64QAM 64QAM 64QAM 64QAM 16QAM WCMA 통화자간의간섭증가 QPSK No other cell interference 기준 통화량 75

76 다중반사파의대처방법 저속서는바로접사파는개의사파로처리여도 OK!! 사파 2 사파 1 저속데이터 사파 3 CMA 복조기 1 for 사파 1 복조기 2 for 사파 2 rake receiver 수신 고속데이터 기지국 기지국 사파 2 사파 2 사파민감고속서는바로접사파도별개의사파로처리여야함!! 사파.. 사파.. 사파 3 사파 5 사파.. 사파 5 사파 1 사파4 데이터가고속화 => 사파개수급 현상 => rake receiver 개수급 => 구현의비현실성 사파 6 복조기 3 for 사파 3 사파들을개별수신처리 CMA 복조기1 복조기 2 복조기 3 수신 수십, 수백개의사파들을개별처리??? 사파1 사파.. 사파.. 사파.. 사파 6 사파 3 사파 4 OFM 복조기 수신 기지국 일시간내 (Guard Interval) 도착는사파는일괄무시 76

77 OFM 과 CMA 방식병렬부반송파갯수최고속도 와이브로 (PUSC) 840 개 ~ 30Mbps 무선랜 56 개 ~ 54Mbps 유럽형디지털 TV 1075 ~ 6817 개 ~ 32Mbps 지상파 MB 192 ~ 1536 개 ~ 1.8Mbps ASL 256개 ~ 8Mbps VSL 2783개 ~ 52Mbps LTE (20Mhz 기준 ) 1200개 100Mbps ~ 복잡도 CMA 기술 OFM 기술 OFM 을기법을사용하는시스템방식별특징 데이터속도 데이터속도증가에따른복잡도의변화 77

78 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전속도???? 셀간간섭 Rake receive 에의한셀간간섭제거 ( 상대적으로저속이기에가능 ) 상호간섭 ( 무선망설계의어려움 ) 다음쪽 전류소모통높은전류소모 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 MIMO 동작리유리 사파서의초고속데이터전 매우복잡 유리 78

79 써킷전송 & 패킷전송 system SIB Broadcasting channel 제어신호,SMS... 단방향패킷전 (FACH) thin pipe voice dedicated channel circuit switch fat pipe data shared channel packet switch WCMA/HSPA LTE 진화의본질은 not 속도, 품질 but 용량증대 fat pipe SIB, 제어신호, voice, data... shared channel packet switch LTE 79

80 OFM 무선망셀경계에서의품질저하문제점 WCMA 음성 음성 j k l 셀경계서의품질유지 음성음성 HSPA 제어신호고속데이터 j 제어신호고속데이터 k 제어신호 제어신호 l 제어신호고속데이터 m 제어신호고속데이터 LTE, shared j k 효율성대셀경계서의품질열화 LTE 는모든종류의신호를굵은파이프해당는 shared 을통여전 => 소프트핸드오버비효율 => 항상 쪽기지국신호만수신는드핸드오버만지원 => 셀경계서의품질저의문제점 80

81 CMA OFM 무선망최적화 파 20dB(1/100), 서? 파서 상 WCMA WCMA 최화 WCMA WCMA WCMA 최하 WCMA => 가유 유지, 특수건물내품질을위여필셀의과도첩이구됨 => 셀첩지역의품질저는소프트핸드오버의여만회가능, 과도핸드오버의효율성저 => 추가투자유발 서 하 OFM OFM 최화최화 OFM OFM OFM 지서하 OFM 셀첩지역서품질저의문제점 => 셀첩최소화 => 특수건물내품질의문제점 => CMA 대비복잡현장최화필 81

82 와이브로의획기적인셀간간섭제거 FRP3(Frequency Reuse Planning 3) => 서비스초기의여유주파수을이여섹터및셀간각기른주파수 => 셀간간섭없음 => 와이브로의획기성능향상 (2010년 10월 ) 여러개의주파수을사는 FRP3 무선망계는가입자가은서비스초기의임시방편 여유주파수없는 LTE 서의가 => 셀간간섭문제해결은숙제!! => 무선망최화의최대이슈 F1 F1 F1 F1 간상호간섭 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 F1 기본적인 OFM 이동통신주파수구조 10MHz F1 F2 F3 840tone 840tone 840tone 2.33GHz 와이브로 ( FRP3 ) 유파 2.36GHz F1 840 tone F2 840 tone F3 840 tone F1 840 tone F3 840 tone F1 840 tone F3 840 tone F2 840 tone F2 840 tone F1 840 tone F3 840 tone F1 840 tone F2 840 tone F2 840 tone F3 840 tone 10Mhz/600tone 20Mhz/1200tone 와이브로 FRP3 FFR, ICIC, CoMP 주파수여유이없는 LTE 서는? => Warp, ICIC, CoMP... 82

83 ICIC (Inter Cell Interference Coordination) RNTP for L, HII & OI fo UL X2 터이스, 가사하는반파서사하지, 는로만사하 반파 로, 서사하 출력레 기지국간셀경계에서상호간섭이최소화되도록상하향링크오버로드정보를교환 ( 동작은구현의이슈 ) RNTP(Relative Narrowband Transmit Power) : PRB ( 또는 subband) 단위의 tx power overload 정보, 1초에수회이내 HII (High Interference Indicator) : PRB ( 또는 subband) 단위의 rx overload 정보 OI(Overload Indicator) : rx interference high/medium/low 정보 FFR 은 static ICIC, hard freq reuse, ICIC 는 semi-static ICIC, soft freq reuse 83

84 셀경계에서의 Multi Cell MIMO (CoMP) 8,7,6,5,4,3,2,1 data 두개신경로를갖는가상개기지국 8,6,4,2 100Mbps X2 interface 1,3,5, Mbps 200Mbps 4,3,2,1 data RNC OFM 의단점은셀간간섭의문제점 => 셀경계위치단말이양쪽기지국을짝짓기여마치개의 MIMO 기지국처럼동작시킴으로서셀경계서오히려데이터속도를대시키는기술, LTE 무선망최화의최대이슈, 구현의어려움예상 4,3,2,1 1,2,3,4 LTE CoMP Soft Handover 84

85 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전속도???? 셀간간섭 Rake receive 의셀간간섭제거 ( 상대으로저속이기가능 ) 상호간섭 ( 무선망계의어려움 ) 전류소모보통높은전류소모 다음쪽 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 MIMO 동작리유리 사파서의초고속데이터전 매우복잡 유리 85

86 OFM 의높은 PAPR OFM 기본구조의필높은피크파워발생 T (symbol duration) f1 PAPR (Peak to Average Power Ratio) 더높은출력의앰프필 => 전류소모가 => PAPR 만큼의업링크커버리지축소 Serial to Parallel f2 Parallel to Serial f3 f4 f1 f2 f3 f4 f1+f2+f3+f4 f1+f2-f3-f4 LTE 의선택 => SC-FMA (not OFM) OFM L UL SC-FMA 86

87 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전속도???? 셀간간섭 Rake receive 의셀간간섭제거 ( 상대으로저속이기가능 ) 상호간섭 ( 무선망계의어려움 ) 전류소모통높은전류소모 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 다음쪽 MIMO 동작리유리 사파서의초고속데이터전 매우복잡 유리 87

88 통화자신호간의직교성 HSUPA HSPA CMA CMA L 속도감소요인 1) 통화자간자원나누기 2) 통화자간간섭 무작위로신는업링크신호들대여기지국서강제로각통화자들의신타이밍을제어여기지국도착시는일치시간으로도착 => 완벽직교성확 => OFM 의대표장점 OFM L 속도감소요인 1) 통화자간자원나누기 OFM 직교성은통화자간의상호간섭이없음을의미, 운링크서 OFM 의우수성, 업링크서 HSUPA 의계성, OFM 의우수성을명 88

89 CMA OFM 하향링크직교성비교 walsh code 1 walsh code 2 직교성상실 직교성, 상호간섭없음 상호간섭 상호간섭없음 walsh code 128 WCMA OFM 통화자들이동일주파수대역서각기른왈쉬코드를사는 CMA 방식은이론으로는상호간섭이없으나 (orthogonal, 직교성 ) 사파의현실서는상호간섭으로 (nonorthogonal, 비직교성 ) 작 통화자들이각기른파주파수대역을사는 OFMA 방식서는이론, 현실으로상호간섭이없음 => 더높은데이터속도, 데이터이가능함을의미 89

90 상향링크통화자신호간의간섭제거 Nonorthogonal!! 간상호간섭 수신세기 수신레 차이 => ICI, subcarrier 간간섭가 m2 5usec 수신세기 심볼 m1 m2 m3 m1 m2 m3 m3 m2 m1 m2 m3 subcarrier freq offset => ICI, subcarrier 간간섭가 m3 8usec m1 3usec 수신세기 Ranging/Timing Advance 3usec delay 추가 Ranging/Timing Advance 수신심볼간시간일치!! Orthogonal!! 간간섭 m1 m2 m3 m1 m2 m3 m1 m3 m2 m1 m2 m3 subcarrier m3 8usec m2 8usec 수신세기 8usec 심볼 무작위분포는단말들로터의신호들이기지국도착할때일치시간도착도록단말의신타이밍을일일이제어 업링크통화자간상호간섭이발생는 CMA 대비상호간섭이없는 OFM 의대표장점 전원을켤때, 주기으로, 핸드오버시 수시로시행는 OFM 방식서매우 ~ 매우 ~ m1 5usec delay 추가 절차 Ranging 제어 ( 송신타이밍, 주파수, 출력 ) 90

91 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전속도???? 셀간간섭 Rake receive 의셀간간섭제거 ( 상대으로저속이기가능 ) 상호간섭 ( 무선망계의어려움 ) 전류소모통높은전류소모 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 MIMO 동작불리유리 다음쪽 사파서의초고속데이터전 매우복잡 유리 91

92 MIMO 의동작조건 MIMO 의조건 충분한반사파 높은수신신호품질 ( 직교성 ) 구현의현실성 상향링크 virtual MIMO 구현 ( Timing Advance ) 비교 OFM = CMA OFM > CMA OFM > CMA OFM > CMA 92

93 CMA OFM 기술의비교 항목 CMA OFM 전송속도???? 셀간간섭 Rake receive 의셀간간섭제거 ( 상대으로저속이기가능 ) 상호간섭 ( 무선망계의어려움 ) 전류소모통높은전류소모 상향링크상호간섭통화자간상호간섭통화자간간섭없음 MIMO 동작리유리 반사파에서의초고속데이터전송 매우복잡 유리 93

94 Interference averaging / avoidance CMA signal interference spread signal interference signal signal despread OFM interference local mode 주파수 L L/UL 주파수 UL 주파수 distributed mode (L only) 12SC 1RBpair 1TTI 1msec VRB freq PRB 주파수 freq hopping cdma 와 ofdm 의 interference 에대처하는방식을설명 VRB/PRB time 94

95 LTE 프로토콜 / 채널의구성과특징 95

96 LTE protocol 기본용어 (1/2) Bearer : 신호의운반자 RAB ( Radio Access Bearer ) : 단말과기지국간제어신호의운반자 RB ( Radio Bearer) : 단말과기지국간신호의운반자 SRB ( Signalling Radio Bearer ) : 단말과기지국간의제어신호운반자 RB ( efault Radio Bearer ) : 단말과기지국간의사용자신호운반자 Layer : 계층구조 Layer 3 : RRC 제어 Layer 2 : MAC, RLC, Layer 1 : RF, 변복조, 채널코딩, HARQ Plane : 신호경로의모음 Control Plane : 제어신호가다니는경로 User Plane : 사용자데이터가다니는경로 Stratum : 신호가다니는지층구조 AS (Access Stratum) : 단말과기지국무선구간의제어신호, 코어망의 MME, SGW 는무관 NAS (NonAccess Stratum) : 단말과 MME 간의제어신호, 기지국은단순통과역할만수행 EMM ( EPS Mobility Management ) EMM registered ( Attach, TAU ) EMM deregistered ( etech ) ECM ( EPS Connection Management ) ECM idle ( RRC & S1 idle ) ECM connected ( RRC & S1 connected) 96

97 LTE protocol 기본용어 (2/2) NAS RAB SRB UE RB AS enb MME WCMA RRC request RRC setup RB setup measurement report measurement control Active Set Update irect Transfer : LTE RRC request RRC setup RRC reconfig Measurement report 97

98 3GPP architecture evolution control plane user plane WCMA 코어망 SAE EPS EPC - packet 망 only - wcdma,wimax, wifi 동포함 GGSN SGSN MME PGW SGW WCMA UTRAN LTE E-UTRAN RNC Node-B enode-b Release 6 Release 8 EPS & LTE 장치특징기존 wcdma 와의기능비교 MME 위치등록및호처리 SGSN 의 control plane 기능 S-GW IP 유저트래픽의전달 SGSN 의 user plane 기능 P-GW 외 IP 망과의동 GGSN 와이맥스및와이파이동 GGSN : Gateway GPRS Support Node SGSN : Serving GPRS Support Node MME : Mobility Management Entity S-GW : Serving Gateway GERAN : GSM EGE Radio Access Network PCRF : Policy and Charging Resource Function EPC : Evolved Packet Core Network (P-GW, S-GW, HSS, MME, PCRF) E-UTRAN : Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network P-GW : Packet ata Network Gateway, PN-GW 5-p24,28,412 98

99 Bearer 의종류 EPS E-UTRAN EPC Internet UE enb MME, SGW End to End Bearer PGW Peer Entity EPS Bearer Ext Bearer E-RAB S5,S8 Bearer SRB S1 Bearer RB Uu S1 S5,S8 RAB : Radio Access Bearer SRB : Signalling Radio Bearer RB : efault Radio Bearer 99

100 LTE-WCMA 네트웍의연동 external network Uu SGSN Iu Iur RNC Iub S4 S3 S11 MME RNC S1-MME S-GW S1-U X2 S5,S8 P-GW LTE-Uu : TS X2 CP : TS X2 UP : TS S1-MME : TS S1-U : TS S1-11 : TS S5/S8 : TS29.274,TS LTE-Uu UE Node-B Node-B enode-b enode-b UE 5-p41,

101 E-UTRAN 프로토콜계층구조 L3 L2 L1 control-plane CN RRC ( 시스템, 호출, 셀선, 전력제어, 각종베어러및제어,measurement ) signalling radio bearer PCP (IP header 압축 ) 패킷데이터 MBMS Logical Channel SU MAC ( 매핑,mux/demux, 전순위, 공통의 UE지 (RNTI),Ciphering ) PU Transport Channel PHY ( 변조, 코딩,HARQ,mux/demux ) Physical Channel IF/RF user-plane RLC ( 패킷핸들링, 재전, 착신패킷순서재배열 ), (Tr mode,um mode, AM mode) U-plane radio bearer 의종류따른구분 전특징과방법따른분류 무선자원 (RB, RF출력 ) 의효율성과점의구분 RRC 로터의모든계층대제어경로는간략화를위여생략였음 LTE 무선프로토콜은수으로기능별계층구조와수직으로신호경로별플레으로구성 101

102 전송의신뢰성절차 q HSPA 전송의신뢰성절차 App layer TCP IP 1) FEC PCP RLC MAC Phy layer 3) ARQ 2) HARQ Error!! q LTE 전송의신뢰성절차 4) TCP retransmission MAC Phy layer IP PCP RLC App layer TCP IP UE 데이터전송 NodeB RNC Remote Node App layer TCP IP 1) FEC PCP RLC MAC Phy layer 3) ARQ 2) HARQ Error!! Fast(10ms 이내 ) slow(1000ms 이내 ) 4) TCP retransmission IP PCP RLC MAC Phy layer App layer TCP IP UE 데이터전송 NodeB RNC Remote Node 102

103 써킷전송 & 패킷전송 SIB system Broadcasting channel 제어신호,SMS... 단방향패킷전 (FACH) thin pipe voice dedicated channel circuit switch fat pipe data shared channel packet switch WCMA/HSPA 진화의본질은용량증대 >> 성능개선 fat pipe SIB, 제어신호, voice, data... shared channel packet switch LTE 103

104 계층구조별채널매핑 [L 기준 ] Logical Ch WCMA/HSPA BCCH PCCH CCCH CCH MCCH MSCH MIB,SIB Control Plane User Plane CTCH TCH MTCH Transport Ch BCH (L) PCH (L) FACH (L) HS-SCH CH Physical Ch P-CCPCH S-CCPCH HS-PSCH PCH SCH,CPICH,AICH,PICH, PCCH, HS- SCCH,EAGCH,ERGCH,EHICH,MICH... Logical Ch (RLC) BCCH PCCH CCCH CCH MCCH CTCH TCH MTCH LTE MIB SIB MBMS MBSFN Transport Ch (MAC) BCH (L) PCH (L) L-SCH MCH Physical Ch (L1) PBCH PSCH PMCH RS, PSS,SSS,PCFICH, PCCH, PHICH edicated Ch 의삭제및오버헤드채널의단순화 PCFICH : Physical Control Format Indicator Channel PCCH : Pyhsical ownlink Control Channel PHICH : Physical Hybride ARQ Indicator Channel 104

105 계층구조별채널매핑 [UL 기준 ] Logical Ch Control Plane CCCH CCH User Plane TCH WCMA/HSPA Transport Ch RACH E-CH CH Preamble, 메시지 데이터 제어신호, 음성 Physical Ch PRACH E-PCH PCH PCCH, E-PCCH Logical Ch Control Plane CCCH CCH User Plane TCH LTE Transport Ch UL-SCH RACH PUSCH : Physical Uplink Control Channel PUCCH : Pyhsical Uplink Control Channel PRACH : Physical Random Access Channel RS : emodulation Reference Signal SRS : Sounding Reference Signal RACH 메시지제어신호데이터 Preamble Physical Ch PUSCH PRACH PUCCH RS,SRS 105

106 채널의종류와역할 링크전송채널물리채널 full name 역할 L RS Reference Signal 기지국 physical cell I, 504 개로구성 PSS Primary Synch Signal Half frame 경계, 168개 cell I 그룹추출 SSS Secondary Synch Signal 10msec RF Frame 경계, CP, cell I 추출 PCFICH PCCH 의심볼수를알려줌 PCCH Physical Control Format Indication Channel Physical ownlink Control Channel BCH PBCH Physical Broadcasting Channel PSCH L-SCH PCH PHICH Physical ownlink Shared Channel Physical Hybrid ARQ Indication Channel MCH PMCH Physical Multicast Channel 방송신호전송 UL UL-SCH PUSCH Physical Uplink Shared Channel RACH PRACH Physical Random Access Channel PSCH, PUSCH 에서의신호 (SIB 제어신호, 사용자신호 ) 의 RB 구조와위치정보를알려줌, L-SCH 의 HARQ 정보, 상향링크스케줄링정보 (UL Scheduling grant) 를알려줌, 호출여부를알려줌, 전달하고자하는정보의양과종류에따라다양한 CI format 으로구성됨 MIB 정보전송 (BW, SFN, 다중안테나, PCCH 수신을위한 HARQ 정보 ) SIB 제어신호, 호출신호, 사용자신호의전송, UL PUSCH 에대한 HARQ 응답신호 제어신호, 사용자신호의전송 Random Access preamble 신호전송 PUCCH Physical UL Control Channel L PSCH 에대한 HARQ ACK/NACK, scheduling request, CQI, RI, PMI 정보전송 RS emodulation Reference PUSCH, PUCCH 에대한시간동기와채널추정용 Reference Signal Signal SRS Sounding Reference Signal PUSCH,PUCCH 전송이없을때 UL 채널추정을위하여기지국에서전송을요청하는 Reference Signal 106

107 하향링크물리채널의구조와동작 107

108 L 채널의종류와역할 링크전송채널물리채널 full name 역할 L RS Reference Signal 기지국 physical cell I, 504 개로구성 PSS Primary Synch Signal Half frame 경계, 168개 cell I 그룹추출 SSS Secondary Synch Signal 10msec RF Frame 경계, CP, cell I 추출 PCFICH PCCH 의 RE 구조 (CFI) 를알려줌 PCCH Physical Control Format Indication Channel Physical ownlink Control Channel BCH PBCH Physical Broadcasting Channel PSCH L-SCH PCH PHICH Physical ownlink Shared Channel Physical Hybrid ARQ Indication Channel MCH PMCH Physical Multicast Channel 방송신호전송 UL UL-SCH PUSCH Physical Uplink Shared Channel RACH PRACH Physical Random Access Channel PSCH, PUSCH 에서의신호 (SIB 제어신호, 사용자신호 ) 의 RB 구조와위치정보를알려줌, L-SCH 의 HARQ 정보, 상향링크스캐줄링정보 (UL Scheduling grant) 를알려줌, 호출여부를알려줌, 전달하고자하는정보의양과종류에따라다양한 CI format 으로구성됨 MIB 정보전송 (BW, SFN, 다중안테나, PCCH 수신을위한 HARQ 정보 ) SIB 제어신호, 호출신호, 사용자신호의전송, 상향링크신호에대한 HARQ 응답신호 제어신호, 사용자신호의전송 Random Access preamble 신호전송 PUCCH Physical UL Control Channel HARQ ACK/NACK, scheduling request, CQI, RI, PMI 정보전송 RS emodulation Reference PUSCH, PUCCH 에대한시간동기와채널추정용 Reference Signal Signal SRS Sounding Reference Signal PUSCH,PUCCH 전송이없을때 UL 채널추정을위하여기지국에서전송을요청하는 Reference Signal 108

109 LTE Resource Block 할당구조 Shared channel 의 RB 구조, 용도, 전송특성 ( 변조, 코딩 ) 정보를알려줌 RBpair,subframe,1ms, 14sym or 12sym PCCH 가몇개의심볼에걸쳐있는지알려줌 PCFICH PCC H 최대 3 심볼 Frequency,Subcarrier, 몇번째심볼부터몇개의심볼구간동안 PSCH / PUSCH 유저데이터, 제어신호, RACH 응답신호... Resource Grid 파 몇번째 RB 부터몇개의 RB 를이용하여 600SC, 50RB (10Mhz 기준 ) 12SC 180kHz RB RB RB 0.5ms, 1slot 7sym (normal) 6sym (Extended) time, symbol 1msec, subframe, RBpair, TTI, TB 정보전송의최소단위 (12SCx14sym) 14 심볼 (Normal mode) or 12 심볼 (Extended mode) 1RB, 12SC 1slot = 1Resource Block = 0.5msec (RF 전송의최소단위 ) 1TTI = 1subframe = 1msec = 2RB => RB pair (12sc x 14or12sym, 정보전송의최소단위 ) 109

110 Mobile WiMAX 물리채널의구조 ( 참조 ) ( Burst 구조, MCS, power boosting 정보 ) 2 심볼 (MAP 구조 ) 2SC 840tone ( 120 pilot +720 data) 30SC α pre β pre FCH L burst 1 MAP IE1 MAP IE2 MAP IE3 MAP IE3 MAP IE1 MAP IE2 MAP IE3 MAP IE3 L burst 2 L burst 3 CMA ranging ACK UL burst 1 UL burst 2 α pre β pre 24tone/SC σ pre L MAP UL MAP CQICH UL burst 3 σ pre (8.75Mhz/10Mhz) 27/29 심볼 TTG (87.2u/ u)) 15/18 심볼 RTG (74.4u/60u) 1심볼 8심볼 ( 가변 ) 15심볼 3심볼 12심볼 BPSK QPSK QPSK,8PSK,16QAM,64QAM QPSK QPSK,8PSK,16QAM WiMAX LTE 제어의위치 FCH 를통여 MAP 위치를알려줌 PCFICH 를통여 PCCH 크기를알려줌 데이터전 방법 MAP 의 여 burst 구조를알려줌 PCCH를통 여 PSCH와 PUSCH의 RB 구조를알려줌 LTE PCFICH, PCCH, PSCH 의역할과특징을비교하기위한그림입니다 110

111 PSCH 역할 유저데이터를전송 Paging 정보를전송 BCH SIB 메시지를브로드캐스팅전송 상향링크 RACH 신호에대한회신 상향링크 PUSCH 에대한 Power Control 정보를전송 111

112 PSCH 를통한 paiging 신호수신절차의예 10MHz,50RB,500SC 1ms,subframe 14 심볼 (normal) P C C H PSCH wakeup wakeup wakeup sleep sleep 72~250us (1~3 심볼 ) Idle mode RX cyle RRC setup PCCH 가몇개의심볼에걸쳐있는지알려줌 PCFICH 내 RB 관련정보를알려줌 1) RB 위치와크기 2) RB 도 ( 통화, 제어신호 ) 3) RB 성질 ( 변조, 코딩, 재전,MIMO ) my CI PC CH 최대 3 심볼 Frequency,Subcarrier (my RB) PSCH 데이터, 제어신호.. Resource Grid 600SC, 50RB (10Mhz 기준 ) my CI RRC setup!! PCC H PSCH ata 신호수신절차 주기적으로깨어나 PCFICH 로부터 PCCH 가몇개의심볼로구성되어있는지확인 PCCH 내의내 RB 정보존재여부파악, 존재시 RB 정보확인 PSCH 내의내 RB 신호를수신하여복조 ( 데이터, 제어신호...) time, symbol 1msec, subframe, RBpair, TTI, 14 심볼 (Normal mode) RB : Resource Block, SC : Subcarrier, Symbol : 1~6 비트에해당 PCCH : Physical ownlink Control Ch PSCH : Physical ownlink Shared Ch 112

113 초기동기절차 단말기 power on 단말기 power on 가장신호가강 PSCH 감지 가장신호가강 PSS 감지 측 PSCH 의슬롯동기추출 PSS 로 터 half frame 경계및 504 개의 cell I 서 168 개의 cell I 추출 SSCH 로 터 PNcode 그룹추출 SSS 로 터 frame 경계및 cell I, CP 값, F/T 추출 해당되는코드그룹의 8 개 PN 코드모두검색여 CPICH 동기획득 cell I 의 cell specific RS 동기 PCCPCH 로 터시스템관련추출 40msec BCH 전주기, PBCH(BCH) CRC로터안테나구조및 MIB (BW,SFN..) 취득 SCCPCH 를모니터링면서수신대기상태 비동기식 wcdma 의초기동기절차 LTE 초기동기 ( 인접셀로의핸드오버 ) 를위하여는기지 국에사용되고있는 PN 코드의종류와시작점, RF BW, 안테나구조, GI 구조, SFN 등의최소정보가요구됨, 그다음으로 SIB 메시지정보가필요 PFICH,PCCH 로 터 PSCH 서의 SIB 위치를 파악 PSCH 서시스템관련 (SIB) 추출 PSCH 를통여전달되는 PCH 수신을위여 PCCH를모니터링면서수신대기상태 LTE 의초기동기절차 위치등록 113

114 Synch Signal 에의한초기동기절차 1st slot 1st subframe 11th slot 6th subframe frame 10msec(10 개 subframe,20 slot) 6 RB,72 SC,10.8Mhz 10th frame 62 SC 1.4MHz 72tone SCH,PBCH 10th frame 5.2u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 4.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u 16.7u 66.7u SSS PSS Normal CP Extended CP PSS (Primary Synch Signal) 로부터 half frame 경계및 504 개의 cell I 에서 3 개의 cell I 추출, 섹터 I 개념 SSS (Secondary Synch Signal) 로부터 168 개의 cell I 그룹추출, frame 경계및 cell I, CP 값, F/T 여 부추출, 기지국 I 개념 114

115 BCH/PSCH SIB 시스템정보전송 SIB 내용 SIB1 Cell access 관련 (PLMN identity, tracking area code,cell identity..), cell selection 관련, SIB2 이상의스케쥴링, T-LTE 프레임구조, 80msec 단위복전 SIB2 무선자원구성 (RACH, BCCH, PCCH, PRACH, PSCH, PUSCH, PUCCH, SRS, 상향링크전력제어구성 ), SIB3 Intra, inter frequency 및이기종시스템과의 idle handover 관련 SIB4 LTE 망내서의 intra-frequency 핸드오버를위접셀 SIB5 LTE 망내서의 Inter-frequency 핸드오버를위접셀 SIB6 SIB7 SIB8 SIB9 UTRAN(WCMA) 으로의핸드오버관련 GERAN(GSM,EGE) 으로의핸드오버관련 Cdma2000 으로의핸드오버관련 Home enodeb identifier (femto cell) SIB10,11 ETWS 지진, 쓰나미재난경 ( 일본, 유럽 ) SIB12 CMAS 재난경 ( 미국 ) SIB13 embms BCH/PBCH 에서는 MIB 에의하여 BW,SFN 관련정보만전송, 모든 SIB 는 L-SCH/PSCH 를통하여전송 SIB 내용변경발생에대한 indication 은 PCH/PCCH 을통하여이루어짐 WCMA 에서는 BCH/PCCPCH 를통하여 MIB, SIB 모두브로드캐스팅하였음 PCCH 해당 CI 를통하여 PSCH 에서의 SIB 전송위치를알려줌 본자료에서의채널표기는 논리채널 / 전송채널 / 물리채널 방식으로표기되었음 115

116 L 물리채널의전송구조와초기동기동작순서 (1) 단말기 power on RS 가장신호가강 PSS 감지 PSS, SSS PSS 로 SSS 로 터 half frame 경계및 504 개의 cell I 서 168 개의 cell I 추출 터 frame 경계및 cell I, CP 값, F/T 추출 cell I 의 cell specific RS 동기 40msec BCH 전주기, PBCH(BCH) CRC로터안테나구조및 MIB (BW,SFN..) 취득 PBCH PCCH PCFICH PHICH PSCH 50RB,600SC/10MHz 100RB,1200SC/20Mhz 1.08MHz, 72SC PFICH,PCCH 로 터 PSCH 서의 SIB 위치를 파악 PSCH 서시스템관련 (SIB) 추출 PSCH 를통여전달되는 PCH 수신을위여 PCCH를모니터링면서수신대기상태 10ms, Radio Frame 1ms,TTI,RBpair, subframe 전부반송파에걸쳐주기적인 (1msec) PCCH, PCFICH, PHICH 를전송 전부반송파에걸쳐주기적인 reference signal 전송 중심의 1.08MHz 대역으로 1ms subframe 주기로 PSS, SSS, PBCH 전송 위의그림에서빈공간은모두 PSCH 전송구간 동기순서 ) PSS,SSS -> RS -> PBCH -> PFICH -> PCCH -> PSCH 초기동기순서 PSS : Primary Synch Signal SSS : Secondary Synch Signal RS : Reference Signal PBCH : Physical Broadcasting Channel PFICH : Physical Format Indication Channel PCCH : Physical ownlink Control Channel PSCH : Physical ownlink Shared Channel PHICH : Physical Hybrid ARQ Indication Channel 116

117 Reference Signal 의종류 (1/4) cell specific reference signal UE specific reference signal MBSFN reference signal demodulation reference signal sounding reference signal enodeb UE cell specific RS : 기지국의공통파이롯신호 기지국간신호구분을위하여 504개로구성되며매 subframe, 전송대역폭전체에걸쳐전송 Cell I = 3 x (168개 cell I 그룹 ) +(1개 cell I 그룹내의 3개중하나 ) 모든하향링크신호에대한 coherent 복조에사용 ( 빔포밍제외 ) 다중안테나의경우안테나포트별로각각다른 Ref Signal 사용 인접한셀간에 Ref Signal 간의간섭을최소화하기위하여 6단계의부반송파주파수이격을설정 UE specific RS : 빔포밍등을위한특정단말대상파이롯신호 빔포밍에서하향링크 L-SCH coherent 복조에사용 빔포밍을이용하여전송되는 S-SCH 구간에서만사용 MBSFN RS : MBSFN 서비스를위한파이롯신호 emodulation RS(RS) : 상향링크위상기준파이롯신호 Sounding RS(SRS) => next page 117

118 2 Tx LTE Resource 할당구조 - normal mode (2/4) 12sym, 180kHz C C C C R0 C C R1 C C R0 C C R1 C C C C REG(4X1) CCE (12X3) C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C R R R R R R R R RB pair (12x14 or 12x12) RB (12X7-normal mode) (12x6-extended mode) R R R R RB,7or6sym,0.5ms RBpair,2RB,1ms,TTI, subframe 1 개의 TB 전송구간, PSCH 구간 PFICH,PHICH, PCCH 구간최대 3symbol RE (Resource Element) : 1 개의부반송파의 1 개심볼구간 RB (Resource Block) : RF 전송이이루어지는최소단위 RB pair : 1 개의 Transport Block 이전송되는구간, 2RB, Transmission Time Interval REG (Resource Element Group) : 제어채널전송비트의최소묶음단위 (4 Tx Ant 고려 ) CCE (Control Channel Element) : 제어채널전송을위한구간 1 TB 최대크기 : 1920bits/TB = 152sym(12SCx14sym-8RS) x 6bits/sym(64QAM) x 2path(2x2MIMO) RE R R R R Tx0 Tx1 C R ,1,2,3 모든 Tx path 로공통으로전송되는제어채널심볼 Tx1 으로만전송되는 RS 심볼 Tx0,Tx1 경로로각각전송되는데이터심볼 Tx0,1,2,3 경로로각각전송되는데이터심볼 118

119 4Tx LTE Resource 할당구조 - normal mode (3/4) subcarrier C C R0 C C R1 C C R0 C C R1 Tx0 RS C C R3 C C R2 C C R3 C C R2 C C C C C C C C C C C C 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3 RB pair (12x14 or 12x12) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3,2,3 0,1 0,1 0,1 0,1,2,3 R1,2,3,2,3 R0 R2 0,1,2,3,2,3 R1 0,1,2,3 0,1 0,1 0,1 0,1,2,3,2,3,2,3,2,3 0,1 0,1 0,1 0,1,2,3,2,3,2,3,2,3 0,1 0,1,2,3,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1 R0 0,1,2,3 0,1,2,3 R1 symbol,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 R0 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 R0 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 R1 0,1,2,3 R1 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1 R3 0,1,2,3 0,1,2,3 R2,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 R3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 R1 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 Tx0 RS 커버리지 Tx1 RS Tx2 RS Tx3 RS R0 0,1,2,3 R0 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 0,1,2,3 Tx0 Tx1 Tx2 Tx3 C R ,1,2,3 모든 Tx path 로공통으로전송되는제어채널심볼 Tx1 으로만전송되는 RS 심볼 Tx0,Tx1 경로로각각전송되는데이터심볼 Tx0,1,2,3 경로로중첩되어전송되는데이터심볼 1 TB 최대크기 : 3456bits/TB = 152sym(12symx14SC-24RS) x 6bits/sym(64QAM) x 4path(4x4MIMO) 3 rd,4 th RS 빈도가절반임에유의 => 2X2 MIMO 에비하여짧은커버리지용도 119

120 PCCH 역할 매 subframe 의앞부분 1or 2or 3 개의심볼에서다양한종류의 CI 를전송 CI 역할 ( CI 가지칭하는... ) PSCH/PUSCH RB 가어떤 (BCCH, PCCH, TCH...) 역할을하는지, 어떻게 (MIMO,STC,MCS ) 전송되고있는지 (L) 어떻게전송되여야하는지 (UL) 를알려줌 어떻게전송되고있는지 => L Assignment (L 전송구조를설명 ) 해당되는 TCH/CCH RB 의할당구조, SFN, TBS, MCS, RSN 을지정 주기적으로전송되는 PCCH, BCCH RB 의할당구조, SFN, TBS, MCS. 을지정 단말로부터의 RACH 에대한응답 RB 의할당구조, SFN, TBS, MCS. 을지정 상향링크전력제어정보를전송 어떻게전송되어야하는지 => UL Grant (UL 전송구조를지정 ) UL PUSCH 전송 RB 의할당구조, TBS, MCS, Hoppping 여부, MRS cyclic shit 값, 전력제어값등을전송 비주기적인 CQI 보고요구 RB PCCH CI1 CI2 CI3 RB2 RB1 RB3 CI PSCH/PUSCH symbol 120

121 PCFICH 역할 전대역에걸쳐 4개의주파수대역으로분산하여전송 (frequency diversity) 인접셀간주파수영역에서 shift 시켜배치 ( 섹터간, 셀간 PCFICH 간섭최소화 ) PCCH 가몇개의심볼구간에서전송되는지를알려줌 PCCH 는최대 3심볼이내에서만전송되도록제한 for PSCH 공간확보 PCCH 의심볼수를알려줌 PCFICH CI1 RB1 RB (50RB/10Mhz) CI2 CI3 RB2 RB3 CI PCCH 1/2/3 심볼 PSCH/PUSCH 14 심볼 (Normal mode) or 12 심볼 (Ext mode) 1msec, TTI, Rbpair, subframe, TB 121

122 L PSCH RB 할당구조 (1/6) 6/6 쪽까지관련내용 local mode RB 50RB/10Mhz, 100RB/20Mhz OFMA distributed mode RB PCCH CI format 이해를위하여는 PSCH, PUSCH RB 할당구조에대한이해가요구됨 L 주파수대역별채널추정이가능할경우 => local mode => frequency selective gain, RB 할당구조를설명하는 PCCH 오버헤드부하율감소 L 주파수대역별채널추정이충분치못할경우 => distributed mode => frequency diversity gain, RB 할당구조를설명하는 PCCH 오버헤드부하율증가 distributed mode 에서 PCCH 오버헤드부하율증가해소방안 => RB 여러개 ( 최대 4개 ) 단위의묶음으로 distribute 시킴 (PCCH는 3심볼이내로매우제한적공간만허용됨 ) L RB 할당구조는 PCCH CI format 1,2 를통하여알려줌 122

123 UL PUSCH RB 할당구조 (2/6) distributed mode RB 50RB/10Mhz, 100RB/20Mhz local mode Spread ~ RB SC-FMA (FTS-OFM) UL 채널추정이명확치않을경우특정주파수간섭에취약 by UL SRS Frequency Hopping Spread ~ RB PCCH CI format 이해를위하여는 PSCH, PUSCH RB 할당구조에대한이해가요구됨 UL 은 SC-FMA, Spread 효과때문에 distributed mode 불가 => local mode only UL 주파수대역별채널추정이가능할경우 => 좋은주파수대역선정 => non Hopping mode => frequency selective gain UL 주파수대역별채널추정이충분치못할경우 => Hopping mode => frequency diversity gain UL 주파수전대역에대한채널추정은 SRS(Sounding Reference Signal) 에의하여가능 Hopping 명령은 PCCH CI format 0 UL grant Hopping flag 에서지정 123

124 L 물리채널에서의 PSCH 최고속도산출 14symbol/subframe = R0 R3 R1 R0 R2 R1 12SC R1 R0 R2 R3 R0 R1 R1 R0 R3 R2 R0 R1 PCCH - ata symbol - Tx port 별겹쳐전송 - 64QAM max - ECR max 24 RS sym/subframe (4x4 MIMO) 72SC PSS,SSS,PBCH 1200SC R1 R2 R0 R1 R3 R0 PCCH RB pair, Subframe, 1msec 1~3sym 14sym/subframe/1ms PSS) 2sym/subframe/1msec SSS) 2sym/subframe/1msec PBCH) 4sym/Radio_Frame/10msec 20MHz(100RB), 1초 (1000RB) 동안에는 100,000개의 RPB 존재 1개 RBpair 내에 normal mode 기준 136개 data 심볼존재 (normal mode, 4x4 MIMO RS 제외, PCCH 1심볼기준 ) 1개심볼은최고 6bit/sym (64QAM 기준 ), 최고코딩율 0.926(Effective Coding Rate), 1초내최고전송비트수는 = 100,000RB x 136sym/RB x 6bit/sym x 4배 (4x4MIMO)x0.926 = 302.2Mbps 1.04MHz 대역내에서가끔씩전송되는 (1% 이하점유 ) PSS,SSS,PBCH 를제외하면물리계층단기준최고 300Mbps Extended mode 기준으로는 136심볼이아닌

125 L 물리채널의전송구조 F (type1) 3-181,1-192,3-183,2-198,3-143, ms subframe 14 or 12 심볼 10msec RF frame PSS,SSS PBCH PCFICH,PCCH,PHICH PSCH 6RB, 72SC, 1.08Mhz slot (7 or 6 심볼 ) 1st subframe 2nd subframe 5th subframe 6th subframe 9th subframe 10th subframe 1st subframe 1.4MHz / 3MHz / 5MHz / 10MHz / 20MHz ( RS ) 전송대역폭전체에걸쳐드문드문전송 ( PSCH ) 사용자데이터와제어신호의전송 ( PBCH ) 제어신호가전송되는 1.08Mhz 대역내의 10msc frame 의첫번째 subframe 의중간부분에서 4 심볼전송 ( PSS, SSS ) 제어신호가전송되는 1.08Mhz 대역내의 1 번째,6 번째 subframe 의중간부분에서각각 1 심볼씩전송 ( PCFICH, PCCH, PHICH ) 전송대역폭전체에걸쳐매 subframe 의앞부분 1~3 심볼에걸쳐전송 125

126 초기동기에서수신대기상태까지의절차 - 정리 PSS 로 SSS 로 단말기 power on 가장신호가강 PSS 감지 터 half frame 경계및 504 개의 cell I 서 168 개의 cell I 추출 터 frame 경계및 cell I, CP 값, F/T 추출 cell I 의 cell specific RS 동기 40msec BCH 전주기, PBCH(BCH) CRC로터안테나구조및 MIB (BW,SFN..) 취득 PFICH,PCCH 로 터 PSCH 서의 SIB 위치를 파악 PSCH 서시스템관련 (SIB) 추출 PSCH 를통여전달되는 PCH 수신을위여 PCCH를모니터링면서수신대기상태 LTE 의초기동기절차 1) 단말전원 on 2) 가장강한 PSS 신호로부터주파수동기, 하프프레임동기, 3 개의 (3 섹터 ) cell I 추출 3) PSS 앞부분에위치하는 SSS 신호로부터 168 개의 cell I 추출, 프레임동기수신된 PSS 신호와 SSS 신호의시간차를이용하여셀에사용된 CP 종류 (normal, ext, MBSFN) 파악 4) 파악된 Cell I 를이용하여 cell specific RS 에동기 5) PBCH 의 40ms 프레임동기, PBCH 에마스킹된 CRC 종류로부터송신안테나개수파악, PBCH 로전송되는 MIB 정보로부터 RF 대역폭 (5,10,20Mhz..), SFN 을파악 6) 고정된위치의 PCFICH 에서 PCCH 에몇개의심볼이할당되었는지파악 7) 미리알고있는 SI-RNTI (CRC 로부터파악 ) 에일치하는 PCCH CI 에서알려주는 PSCH RB 내의 SIB1 시스템정보로부터현재의시스템에 camp on 할지를파악 8) SIB1 에서알려주는 SIB2,3,4 스케쥴링정보를이용하여 SIB2 에서 PRACH 등의 RB 위치를파악 9) SIB2 에서지정한 RB 위치에서 PRACH 프리앰블을전송 (attach) 10) RA-RNTI (CRC 로부터파악 ) 에해당하는 PCCH REG 에서알려주는 PSCH RB 위치에서 PRACH 응답을수신 11) PCCH 에서 PSCH 로전송되는 PCH 전송여부를주기적으로검색 ( 수신대기 ) 126

127 LTE-T 구조와동작 127

128 LTE-F / LTE-T (1) 1200 개 /20M 15kHz 1ms, 정보전송의최소단위 10ms, 메시지전송의최소단위 Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx 10/20Mhz 보호대역 Tx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx Rx 10/20Mhz LTE-F Tx Rx Rx Tx off Rx Rx Rx Tx off Rx Rx Rx Tx off 10/20Mhz T config 0 Tx Rx Tx Tx off Rx Rx Tx Tx off Rx Rx Tx Tx off T config 1 Tx Tx Tx Tx off Rx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx Tx LTE-T T config 5 T config : 송수신절체 100회 or 200회 / 초, 송수신비대칭구조, 6단계로정의 off 128

129 LTE T L/UL configurations (T-LTE Type2) (15-455) L subframe wpts GP UpPTSUL subframe UL subframe PUCCH PUCCH subcarrier PCFICH, PCCH, HICH RS, BCH, PSCH SSS PCFICH, PCCH, HICH PSS L data GP S-RACH, SRS RS, PUSCH, RACH PUCCH SRS RS, PUSCH, RACH PUCCH wpts GP UpPTS LTE-F slot 과완전하게동일한내부구조 1msec subframe Special Subframe Special subframe T config 10msec radio frame 5msec swithing (200 회 /sec) 0 ( 2:3 ) 1 ( 3:2 ) 2 ( 4:1 ) 6 ( 5:5 ) L UL L UL L UL L UL L UL L UL L UL L UL L L L F Type1 프레임구조 10msec swithing (100 회 /sec) 3 ( 7:3 ) 4 ( 8:2 ) 5 ( 9:1 ) L UL L L L UL UL GP : Guard Period, Guard Time (for T) L L wpts, UpPTS 를 L, UL 에포함시키면비대칭비율다소변경됨에유의 5ms or 10ms GI : Guard Interval (for OFM symbol) L Tx L Tx T-LTE 용어는 T-SCMA 로부터시작되었기에기존의 3GPP 용어와표현방법이다소다름에유의 UL Tx UL Tx L,UL subframe 간의세부동작절차는 PCCH CI 설명페이지를참조 GP 129

130 T Special Subframe format - coverage Normal mode Extended mode format wpts GP UpPTS wpts GP UpPTS 0 3sym 10sym(714us) 3sym 8sym 1 9sym 4sym(285us) 8sym 3sym 1sym 2 10sym 3sym(214us) 1sym 9sym 2sym 3 11sym 2sym(143us) 10sym 1sym 4 12sym 1sym(71us) 3sym 7sym 5 3sym 9sym(643us) 8sym 2sym 2sym 6 9sym 3sym(214us) 2sym 9sym 1sym 7 10sym 2 sym(143us) 8 11sym 1sym(71us) subframe 14symbol/1msec 12symbol/1msec - normal mode 71.4usec/sym - extended mode 83.4usec/sym T Tx 기준 Rx 기준 3.3usec/km Tx,Rx 시간차 GP format max coverage(km) / normal mode 기준 Tx 시간기준 Rx 시간기준 Special Subframe L GP Tx 시간기준 Rx 시간기준 Special Subframe L GP UL UL 130

131 LTE T Special Subframe 구조 Wibro T wpts(ownlink Pilot Time Slot) : L 제어신호와 L 데이터전송 (PSS, RS, control, data) - control : PCFICH, PCCH, HICH UpPTS(Uplink Pilot Time Slot) : UL sounding reference signal 전송, 짧은셀 (up to 1.4km) 에서의랜덤엑세스시도 (S-RACH) GP (Guard Period) : 지연되어도착하는송신신호에의한수신신호의손상을방지하기위한보호대역 파라미터 wpts GP UpPTS UL Tx 설정범위 (format) 3 ~ 12 심볼 (213 ~ 852usec) 1 ~ 10 개심볼 (71~710usec), 최대셀반경 100km 지원 1 ~ 2 개심볼 (71~142usec) 5ms or 10ms L Tx UL Tx L Tx T-LTE config format 커버리지... CP mode Normal Extended 커버리지 GP 상하향비율상하향절체속도 131

132 T-LTE versus LTE-F 비교항목 프레임구조 CP mode LTE-F 대비 T-LTE 의 Phy,MAC 특징 T configuration 에따른 6 종류의프레임구조 Normal, Extended mode F 와동일 coverage 100% 시간점유인 F 에비하여 Tx 시간점유비율만큼커러리지축소, 특히 UL 에서 Random Access 매우작은셀에서효율적인 S-RACH 추가 (preamble format 4) S-RACH Ack/Nack HARQ 4 프레임뒤고정된위치에서피드백되는 F 에비하여 4~7 피드백프레임위치가변 - 8 번째프레임에서재전송되는 F 와달리 10~16 번째뒤의프레임에서재전송 - F 8 개동시 HARQ 프로세스, T config 에따라프로세스개수가변 수신 주파수 주파수 송신수신송신수신송신 guard band 송신 Full uplex F 시간 guard time T 시간 132

133 LTE-T (2) 1) 6개의설정모드 (cofig) 에의한절체속도 (100 or 200회 / 초 ) 및상하향비율결정 2) F 대비커버리지축소 특히상향링크, 음성, 평균 5dB, 약 35% 축소 항상송신하는 F 대비송수신절체에따른평균출력감소 F 와동일한기지국에설치시 (cosite) 의문제점, (if not, no problem) F 와동일한커버리지용도보다는 capacity offload 용도선호 3) 와이파이와비슷한인빌딩에서의간단접속기능추가 (S-RACH) 4) 송수신실시간응답의어려움으로 F 대비약간의성능저하 (HARQ 성능저하 ) 5) 모든기지국송수신동기필수, 전파전달시간지연에민감 ( 특히광케이블 ) 공중전파는직진 3.3us/km, 광케이블은꼬불꼬불 5us/km 6) LTE-F, 와이브로와의셀간간섭민감 국내와이브로 L:UL = 29:18 7) 보호대역불필요, 송수신비대칭설정에의한주파수효율성증대 133

134 LTE-T coverage 200mw 출력 200mw 70mw 출력 -4.7dB 평균출력 LTE-F 시간 시간 LTE-T (L:UL=2:1 기준 ) RF frame Tx Rx Tx Rx Tx 2 1 Normal TTI UL TTI bundling T UL coverage -4.7dB F UL coverage T UL coverage -2dB F UL coverage -4.7 = 10log(1/3) 낮은 rate 전송에서유효 (VoLTE ) 134

135 LTE-T 셀구성의예 LTE-T LTE-F <14년1월기준 > F 사업자 : 235개 T only 사업자 : 15개 F+T 사업자 : 13개 LTE-F 기지국에 cosite 망구성 backhaul LTE-F LTE-F 망의 backhaul 용도 LTE-T LTE-T LTE-F 망의 offload 용도 ( 차이나보마일홍콩 ) 더촘촘한셀간간격으로 LTE-T 혼자만으로무선망구성 ( 중국차이나모바일, 인도바르티 ) 135

136 LTE-T HARQ 절차 8parallel HARQ HARQ0 HARQ1 TB TB TB TB TB TB TB TB TB TB TB 4msec 후 ACK/NACK 응답 TB HARQ7 LTE-F 4~7parallel HARQ HARQ0 TB TB TB TB TB TB HARQ1 HARQN TB TB TB TB TB TB 4~13msec 후 ACK/NACK 응답 T config 에따른가변 LTE-T Longer latency than F HARQ 성능저하 136

137 T Config 별 L,UL,Spec Subframe 의연동 T config Tx/Rx 스위칭 Subframe 순서 회 L 4 Sp 6 UL 4 UL 7 UL 6 L 4 Sp 6 UL 4 UL 7 UL 6 /sec 1 L 7 Sp 6 UL 4 UL 6 L 4 L 7 Sp 6 UL 4 UL 6 L 4 2 L 7 Sp 6 UL 6 L 4 L 8 L 7 Sp 6 UL 6 L 4 L 8 6 L 4 Sp 7 UL 4 UL 6 UL 6 L 7 Sp 7 UL 4 UL 7 L 회 L 12 Sp 11 UL 6 UL 6 UL 6 L 7 L 6 L 6 L 5 L 5 /sec 4 L 12 Sp 11 UL 6 UL 6 L 8 L 7 L 7 L 6 L 5 L 4 5 L 7 Sp 11 UL 6 L 9 L 8 L 7 L 6 L 5 L 4 L 13 UL 6 : UL subframe 이며이에대한응답는 6 번째뒤 L subframe 또는 specical frame 의 wpts 에서이루어짐 L 4 : L subframe 이며이에대한응답과 CI0 에대한 UL RB 지정이 4 번째뒤 UL subframe 에서이루어짐, Sp 6 : Special subframe 의 wpts 에서 L data 송신이이루어지고이에대한응답과 CI0 에대한 UL RB 지정이 6 번째뒤 UL subframe 에서이루어짐 L subframe wpts GP UpPTSUL subframe UL subframe subcarrier PCFICH, PCCH, HICH RS, BCH, PSCH SSS PCFICH, PCCH, HICH PSS L data GP S-RACH, SRS PUCCH RS, PUSCH, RACH PUCCH SRS PUCCH RS, PUSCH, RACH PUCCH Special subframe 137

138 LTE-F, LTE-T 셀간간섭 UL F 간섭 2570M L / UL T 간섭 2620M L F freq +40dBm 간섭 1-30dBm -90dBm 간섭 1 간섭 2 T/Tx F +20dBm F/Rx F/UL T F/L -100dBm -40dBm +40dBm 간섭 2 F -80dBm +20dBm F T/Rx 138

139 LTE-T 셀간간섭 Cell-A Cell-B L UL L UL 간섭 간섭 L UL L UL 셀간비대칭비율일치필수 eimta(r12) +40dBm -30dBm -90dBm T-A T T-B Cell-A Cell-B L UL L UL 간섭 간섭 L UL L UL T 기지국간시간동기필수 GPS, IEEE

140 LTE-T 주파수대역 Ban LTE-T Band d 번호 1~32 LTE-F Band ~ 1902MHz ~ 2025MHz ~ 1910MHz ~ 1990MHz 비고 ~ 1930MHz US PCS-F GB ~ 2620MHz 2.6G LTE-F GB 제 4 이동통신사예상 차이나모바일 ~ 1920MHz 차이나모바일 ~ 2400MHz 국내와이브로, 차이나모바일 ~ 2690MHz 미국클리어와이어 ~ 3600MHz ~ 3800MHz ~ 803MHz 아나로그 TV 유휴대 역 140 LTE-F 대비 LTE-T 산업의경쟁력?? UL F 2570M 2575M L / UL T 2615M 2620M L F 국내 2.6G 대역 LTE-F, LTE-T 공존 2.3G, 2.6G 에몰려있는 T 사업자 주파수경매비용저렴, T 사업자넓은주파수대역확보 LTE-T CA 활성화예상 북유럽의경우경매제도에기인하여 T 주파수가 F 대비더높았던경우도있음 freq

141 F/T 주파수대역 UL T L T UL T L T 대역의탄생 Guard Band for F 30MHz Guard Band for F 60MHz UL T L UL T L 700MHz 대역 2GHz 대역더높은주파수대역에서의 T 대역의탄생 A 사업자 20MHz B 사업자 20MHz C 사업자 20MHz 사업자 60MHz A 사업자 20MHz B 사업자 20MHz C 사업자 20MHz UL UL UL T L L L 경매비용 2000 억원?? 경매비용 9000 억원?? F / T 주파수경매의예 141

142 상향링크물리채널의구조와동작 142

143 UL 채널의종류와역할 링크전송채널물리채널 full name 역할 L RS Reference Signal 기지국 physical cell I, 504 개로구성 PSS Primary Synch Signal Half frame 경계, 168개 cell I 그룹추출 SSS Secondary Synch Signal 10msec RF Frame 경계, CP, cell I 추출 PCFICH PCCH 의 RE 구조 (CFI) 를알려줌 PCCH Physical Control Format Indication Channel Physical ownlink Control Channel BCH PBCH Physical Broadcasting Channel PSCH L-SCH PCH PHICH Physical ownlink Shared Channel Physical Hybrid ARQ Indication Channel MCH PMCH Physical Multicast Channel 방송신호전송 UL UL-SCH PUSCH Physical Uplink Shared Channel RACH PRACH Physical Random Access Channel PSCH, PUSCH 에서의신호 (SIB 제어신호, 사용자신호 ) 의 RB 구조와위치정보를알려줌, L-SCH 의 HARQ 정보, 상향링크스캐줄링정보 (UL Scheduling grant) 를알려줌, 호출여부를알려줌, 전달하고자하는정보의양과종류에따라다양한 CI format 으로구성됨 MIB 정보전송 (BW, SFN, 다중안테나, PCCH 수신을위한 HARQ 정보 ) SIB 제어신호, 호출신호, 사용자신호의전송, 상향링크신호에대한 HARQ 응답신호 Random Access 의메시지, 제어신호, 사용자신호의전송, 가끔 PUCCH 의 HARQ, SR, CQI, RI, PMI 전송 Random Access preamble 신호전송 PUCCH Physical UL Control Channel HARQ ACK/NACK, scheduling request, CQI, RI, PMI 정보전송 RS emodulation Reference PUSCH, PUCCH 에대한시간동기와채널추정용 Reference Signal Signal SRS Sounding Reference Signal PUSCH,PUCCH 전송이없을때 UL 채널추정을위하여기지국에서전송을요청하는 Reference Signal 143

144 UL 물리채널구조의특징 1) SC-FMA UL distributed mode 불가, localized mode only frequency diversity 이득을위하여 PUSCH frequency hopping 효율적 PUSCH 공간확보를위하여 PUCCH 를양쪽끝 RB 에위치, 특성이열악한 BW edge 에위치시킨 PUCCH 특성만회를위하여 frequency & time diversity 효율적 PUSCH 공간확보를위한 RACH RB 를양쪽끝 PUCCH 옆에위치 PUCCH 와 PUSCH 동시전송불가, 겹칠경우 PCCH 의제어신호를 PUSCH 를통하여전송 2) CAZAC (Continuous Amplitude Zero Auto Correlation) PAPR 최소화를위하여 UL 채널들에 CAZAC 특성의 Zadoff-Chu Sequence 사용 3) MU-MIMO 1 개의 RF tx path 에의하여 UL SM-MIMO 구현이불가하기에여러 UE 들간의협업에의한 virtual MIMO 동작 4) 변조.. 144

145 UL 물리채널의전송구조 1.4M, 3M, 5M, 10M, 20Mhz SC-FMA 주파수 PUCCH 1 PUCCH 0 UL-SCH UL-SCH UL-SCH 1RB(72SC) PRA CH slot 내 4 심볼 또는 3 (Ext CP) R S time diversity & frequency diversity R S PUCCH 0 PUCCH 1 1slot (0.5msec) 7symbol (Normal CP) 6symbol (Extended CP) 1subframe (1msec) slot 내 4 심볼 PUCCH : Physical UL Control Channel UL-SCH : UL Shared Channel RS : emodulation Reference Signal UL-SCH RB 할당의효율성, time & frequency diversity 효과를위하여 PUCCH 를스펙트럼가장끝 RB 에할당 동일 subframe 내 slot 단위로 PUCCH 반복전송 145

146 UL PUCCH 의전송구조와특징 전송대역폭의양쪽끝 RB 을통한전송 subframe 내에서 slot 단위로양쪽끝 RB 를통한반복전송, time and frequency diversity gain 효율적 PUSCH 연속적 RB 공간확보가능 (UL 은 SC-FMA 이기에항상연속된 RB 할당만가능 ) PUSCH 와동시전송불가 적은수의 RB 를통하여전송함으로서제한된단말의출력을집중화함으로서신뢰성있는 UL 커버리지확보가능 ( 특히인빌딩 ) 끝자락 RB 에 PUCCH BPSK 변조에의한우수한 OOB(Out Of Band) 스펙트럼마스크확보가능 PUSCH 16QAM /QPSK PUCCH 1 PUCCH 0 PUCCH BPSK UE2 UE1 1RB(72SC) PUSCH PUSCH PUSCH PRA CH slot 내 4 심볼 또는 3 (Ext CP) R S time diversity & frequency diversity R S PUCCH 0 PUCCH 1 1slot (0.5msec) 1subframe (1msec) slot 내 4 심볼 146

147 UL PUCCH 전송구조와특징 (2) 동일 RB 을사용하는통화자간의 PUCCH 다중화 (Virtual MIMO ) 각기다른 RB 에의한주파수영역다중화, 각기다른슬롯에의한시간영역다중화 Format 2 : 12chip orthogonal phase rotated sequence 에의한구분 ( 동시 6 명구분 ) - CQI, RI, PMI 전송시 Format 1: 12chip orthogonal phase rotated sequence + 4 chip walsh code ( 동시 24 명구분 ) - HARQ Ack/Nack 전송시 PUCCH 에의한 UL 제어정보전송 Scheduling Request (MAC PU header 를통하여 ) L PSCH 에대한 Ack/Nack CQI(Channel Quality Indicator), RI(Randk Indicator), PMI(Precoding Matrix Indicator) no PUSCH 구성정보 ( 기지국에서 PCCH 를통하여지정한조건으로전송이되기에 ) PUSCH 를통한 UL 제어정보전송 PUCCH 와 PUSCH 는동시전송불가 ( SC-FMA ) PUSCH 가할당되었을때에는 PUCCH 를사용하지못하기에 PUSCH 를통하여 L1/L2 제어신호 전송이이루어짐 format0 PUCCH RS RS RS PUCCH format1 RS PUCCH RS 한정된 UL PUCCH 공간은다수의단말이공유하여사용하는공간임을고려 147

148 UL RS, SRS 전송구조 (2/5) PUCCH1RS RS RS PUCCH1 RS PUCCH0 RS 50RB/10MHz 100RB/20MHz sym RS for PUSCH PUSCH PUSCH PUSCH time diversity & frequency diversity RS for PUSCH SRS 1RB RS PUCCH0 RS PUCCH1RS RS RS PUCCH1 1RB(0.5msec) 1subframe (1msec) 매 subframe 이아닌 10 또는 20 개 subframe 단위로포함시킴 148

149 Sounding Reference Signal 동작의예 (3/5) UL A 4) 특성이우수한부반송파 (RB) 확인 1) Random access 시도 6) PUSCH 2) UL 채널상태확인을위하여 SRS 를전송해주세요 3) SRS 전송 ( 전대역폭또는좁은대역폭으로 hopping) 5) UL PUSCH 를전송할 RB 를지정 6) 지정된 RB로 PUSCH 를전송 1) PR ACH 3) S R S enodeb UE L L 2) SRS 전 세 5) PUSCH 전 RB 지 for UL frequency selective scheduling, link adaption, MIMO, timing measurement ZC sequence 의단말별고유한 cyclic shift 하여구분 통화상태와무관하게상향링크채널특성확인을위한파이롯신호 기지국에서 PUSCH 에할당할특성이우수한 RB 위치파악용도로사용 전체대역폭에걸쳐전송될수도있고 ( 기지국근처 ), 좁은대역폭에대하여 frequency hopping 으로 ( 셀경계지역 ) 동작할수도있음 RRC config message 에서단말별로전송주기와전송 RB 개수지정 ,2-380

150 SRS 다중화절차 (5/5) slot 0.5ms slot 0.5ms RS RS RS RS SRS subframe 1ms SRS M2 SRS SRS SRS SRS M4 Cell specific SRS 주기 M5 M1 M3 M5 UE specific SRS 전송주기 enodeb M1 M2 M3,M4 M6 (subcarrier 단위교차 ) M1 1msec subframe 의마지막심볼에서일회성또는주기적 (2,5,10 320msec) 으로전송 단말간시간영역에서전송심볼의위치를달리하여직교전송 단말간주파수영역에서부반송파를교차또는부반송파구간을달리하여직교전송 SRS 의전송대역폭, 위치, 주기등은 RRC config message 에서지정 Cell Specific SRS 전송주기 => SRS 심볼전송을위하여비워두어야하는심볼의구간 (ex 5msec) - TS UE specific SRS 전송주기 => 단말에서 SRS 를전송하는주기 (ex 20msec) - TS

151 물리계층 /MAC 계층의주요절차 151

152 UL timing advance for orthogonal UL 수신세기 Nonorthogonal!! 간상호간섭 m2 심볼 수신세기 수신레 차이 => ICI, subcarrier 간간섭가 m3 m1 timing advance m1 m2 m3 m1 m2 m3 m3 m2 m1 m2 m3 subcarrier freq offset => ICI, subcarrier 간간섭가 m2 수신세기 심볼 Orthogonal!! 간간섭 수신세기 m3 m1 Timing advance 제어 - 출력, 타이밍, 주파수 - 최대 0.67msec( 약 100km) - 수회 /sec - by L-SCH MAC control m1 m2 m3 m1 m2 m3 m1 m3 m2 m1 m2 m3 subcarrier 랜덤분포하는단말들로부터의신호들이기지국에도착할때 - 심볼단위로일치된시간으로도착하도록송신타이밍제어 - 비슷한레벨로도착하도록송신레벨제어 - 주파수편차를교정 상향링크상호간섭을갖는 CMA 대비 OFM 의대표적장점 152

153 UL timing advance 측정결과의예 2818 usec sec MAC PU control element 에서제어 (TS , TS 참조 ) Ts 의 16배수단위로, Random Access 시도시최대 (0~1282)*Ts*16, PUSCH 전송시최대 (+-32)*Ts*16 제어 Random Access 메시지는 0.52usec (=16x usec) 단위로최대 41.73usec 제어 PUSCH 전송시에는 0.52usec 단위로바로전값에비하여최대 usec 제어 Ts 는 LTE 시스템의최소단위 (Basic Time Unit usec) 위의실측예는아파트단지를돌면서 1초단위로로깅분석된결과임 153

154 UL 전력제어 (1/4) 1) CMA 는하나의넓은주파수대역을여러명이공유하여사용 Near Far Problem 해결의절대적필요성 => UL 전력제어의절대적중요성 2) OFM 은넓은주파수대역을잘게쪼갠부반송파들을통화자들이나누어사용 no Near Far Problem => 전력제어의중요성감소 수신레벨 CMA 주파수 SC- FMA 부반송파 154

155 전파품질보고 전파품질보고 L PSCH 전력제어 (4/4) 현실에서는 system 출력제어 L link adaption WCMA Power Control x ( 전송률이고정된음성통화...) 속도제어 HSPA Power Control AMC LTE Power Control AMC ( 규격 PCCH CI format 0 에서지정 ) AMC : Adaptive Modulation & Coding 출력제어 전송속도제어 Eb/No Eb/No tx_pwr time rate time time Eb/No time Eb/No L power control time L AMC time 155

156 핸드오버기본개념 WCMA 음성 음성 음성음성 핸드오버임계값대상 HSPA 제어신호고속데이터 RSSI(Received Signal Strength Indicator) RSCP(Received Signal Code Power) 제어신호고속데이터 제어신호 제어신호 제어신호고속데이터 LTE, 와이브로 shared 제어신호고속데이터 shared 핸드오버임계값대상 A RSRP(Reference Signal Received Power) = Reference Signal 심볼한개의수신세기 RSRQ(Reference Signal Received Quality) = (RSRPxRB 개수 )/RSSI SINR(Signal Interference Noise Ratio) 이동통신기술진화에있어모든핸드오버는통신자원효율성이높은하드핸드오버로진화하게됨을설명 156

157 Mobility Measurement Reporting 1) Event Reporting Event A1 A2 현재셀또는인접셀의 RSRP, RSRQ 값이 현재셀의 RSRP, RSRQ 가임계값보다좋으면 현재셀의 RSRP, RSRQ 가임계값보다나빠지면 A3 인접셀의 RSRP,RSRQ 가현재셀에비하여일정값이상더좋으면.. A4 A5 B1 B2 인접셀의 RSRP, RSRQ 가임계값보다좋으면. 현재셀의 RSRP,RSRQ 가임계값 1 보다나빠지고, 인접셀의 RSRP,RSRQ 는임계값 2 보다좋아지면 다른이동통신시스템의전파품질이임계값보다좋아지면 현재셀의 RSRP,RSRQ 가임계값 1 보다나빠지고, 이기종이동통신시스템의전파품질이임계값 2 보다좋아지면 2) Periodic Reporting RSRP) Reference Signal Received Power RSRQ) Reference Signal Received Quality 157

158 LTE 핸드오버절차 (1) SGW 13) Uplane update request 15) response MME 12) path switch request 16) path switch req ack 14) L data switching to target source 4) handover request 6) handover request ack 8) status transfer & L data forwarding 17) handover release target 1) measurement control 2) measurement report 7) handover command 9) RACH ( 비경쟁기 ) 10) UL allocation & TA 11) handover confirm 3) handover decision 5) admission control A source 기지국과 target 기지국이주체으로핸드오버를수행는절차를명 158

159 LTE 핸드오버절차 (2) external network SGW SGW SGW S11 S-GW S5,S8 P-GW X2 interface MME S1-U S1-MMU X2 LTE-Uu enode-b enode-b UE 기지국제어국이없는 LTE 서는핸드오버의주체가기지국이되며 SGW, MME 은 Anchor 역활만을수행 기지국간의 X2 터이스의여핸드오버의제어와향링크데이터전의터링이이루어짐 159

160 LTE Advanced 개요 160

161 LTE Advanced 표준화 Release12 B4G (Small Cell, F-MIMO, M2M, eca...) Release11 LTE-Advanced enhancement (CoMP...) Release10 LTE-Advanced (CA, 8x8MIMO, relay, SON, HetNet ) Release9 LTE,SAE enhancement (femto, MBMS,SON, Emergency Call.. ) Release8 LTE, SAE Release7 HSPA+ (LTE study ) Release6 - HSUPA Release5 HSPA, IMS Release4 T-SCMA, AMR-WB Release99 - WCMA 161

162 LTE Advanced 주요기술 1) CA (Carrier Aggregation) LTE-A 속도의증가 인접또는이격된주파수대역의연동에의한전송속도증가 2) CoMP (Cooperate Multi Point) 셀간간섭제거의종결기술 L JP, L CS/CB, UL multicell iversity 3) SON (Self Organized Network) Self configuration, Self Optimization, Self Healing 4) Relay Inband Backhaul, 광케이블불필요, 발진없음 독립된 PCI, Single Hop, No handover 5) HetNet (Heterogeneous Networks) Femto cell 전파간섭의효율적제어 6) MIMO L 8x8 MIMO 추가, UL 4x4 real MIMO 추가 162

163 Carrier Aggregation primary carrier secondary carrier Intra band CA primary carrier Inter band CA secondary carrier F F R10,11 T T R10,11 primary carrier secondary carrier T F R12 R8 R8 R10 일반적으로더넓은주파수대역을보유하고있는 LTE-T 사업자에서 Intra Band CA 가활성화될것으로예상됨 163

164 CA 송신및수신구조 SRB PCP RLC RB MAC sheduling/priority handling mutiplexing mutiplexing PHY MCS,HARQ primary carrier MCS,HARQ secondary carrier 기지국송신기준 primary carrier RX trigger by MAC control element PCCH+PSCH RX reception RX cycle 단말수신기준 activation 명령 deactivation 명령 secondary carrier PCCH+PSCH Tx/Rx sleep 164

165 LTE Advanced 주요기술 1) CA (Carrier Aggregation) LTE-A 속도의증가 인접또는이격된주파수대역의연동에의한전송속도증가 2) CoMP (Cooperate Multi Point) 셀간간섭제거의종결기술 L JP, L CS/CB, UL multicell iversity 3) SON (Self Organized Network) Self configuration, Self Optimization, Self Healing 4) Relay Inband Backhaul, 광케이블불필요, 발진없음 독립된 PCI, Single Hop, No handover 5) HetNet (Heterogeneous Networks) Femto cell 전파간섭의효율적제어 6) MIMO L 8x8 MIMO 추가, UL 4x4 real MIMO 추가 HSPA HSPA+ LTE LTE-A 하향링크없음 2x2 4X4 8X8 상향링크없음 없음 가상 4X4 ( 송신 x 수신안테나 ) 165

166 MBMS / MBSFN (for relay 구조설명 ) vod,pooq.. vod,pooq.. 통화서비스 vod,pooq.. 1 to 1 MBMS 1 to all VB-H MBSFN 1 to many VB-H VB-H - 동일한방송내용동시전송, - 충분히겹친 MBSFN 셀, - 소프트컴파이닝 MBMS 단방향방송서비스, 통화용량무제한 AMC, HARQ, MIMO 적용불가 동시에양방향서비스인핸드오버, 통화등은어떻게하지?? R5 R6 R7 R9.... 맨날표준화만, 상용화정말가능해?? 차라리 LTE Relay 용도로써볼까, Relay 동작의근간 166

167 LTE-A Relay 개요 (2/2) PCI 246 onor Cell 통화용량 50% Backhaul Link PCI 184 Relay Cell relay Access link F1 통화용량 50% subframe 10ms radio frame for mobile service for relay link 시골또는일시적서비스지역의기지국 / 광중계기시설의어려움 Backhaul( 광케이블 ) 확보 통화량이많지않은기지국의무선구간자원 (RB) 의일부를 Relay 의 Backhaul 로활용 광케이블불필요, 독립적인통화자원및 PCI( 셀번호 ) 할당 Relay 지원을위한기지국구조변화필수 Relay 송수신안테나간의발진방지를위하여 LTE MBMS 기능을활용 기지국도아닌것이중계기도아닌것이 LTE-A, 기지국과중계기의구분은무의미 167

168 LTE-A Heterogeneous Network 주기적으로 Tx off 할테니그때에내밑에 non CSG 유저통화서비스하세요... 기지국 수신세기 기지국펨토 펨토 CSG 펨토미등록단말 기지국 Tx 1ms 정상송신구간 Almost Blank 펨토셀 Tx 펨토셀신호가훨씬세지만나는 CSG 유저가아닌데 외부기지국신호가펨토신호에가려잡을수도없고 어떻하지?? 셀안에셀을품고있는셀 Heterogeneous Network, Het Net CSG : Closed Subscriber Group, 펨토에등록된통화자만통화가가능한그룹 CSG 설정된펨토셀밑의 non CSG user 는완전한전파차단상태 인접기지국과펨토셀간의전파간섭배제를위한시분활동작필요 eicic (Evolved Iner Cell Inerference Coordination) 168

169 LTE-A CoMP 8,7,6,5,4,3,2,1 data Cell_A 두개신경로를갖는가상개기지국 X2 interface (U+C Plane) 8,6,4,2 100Mbps 200Mbps 1,3,5, Mbps JP (Joint Processing) Cell_B LTE 최대숙제 : 전류소모 & 셀간간섭 CoMP : Cooperated Multi Point MIMO 단순정의 : 한개의장치에서두개의안테나를통하여독립적인두개의 data stream 을전송하여속도를 2 배, 4 배로, 수신측에서알아서구분하여수신 CoMP : 셀간신호가겹쳐성능이저하하는상황에서두개의기지국을순간적으로한개의기지국으로짝짓기를시켜 MIMO 처럼동작시키는기술, 기지국간신호간섭을속도로변환시키는꿈의기술, 소설같은기술, LTE-A 의종결자.... CoMP 의유사품.... X2 interface (C Plane) JS/JB (Joint Scheduling/Beamforming) 169

170 LTE RF / 신호흐름분석 상용중인기지국의 Air 환경에서측정분석된결과이기에측정결과의수치적오류가있을수있음을고려바랍니다. 측정은 Innnowireless 사의 LTE M 과 Agilent 사의 Spectrum Analyzer Zero Span mode 에서이루어지었습니다. 170

171 171 Tx0 Tx1 50RB/10MHz time C C C C R0 C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R sym, 180kHz, frequency RBpair,2RB,1ms,TTI, subframe, time 출력시간 R0 0 1 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 12sym, 180kHz, frequency RBpair,2RB,1ms,TTI, subframe, time 출력시간 idle test mode R : Reference Signal (Pilot Ch) C : Control Ch : ata RB : Resource Block, 12 개부반송파 LTE 무선자원할당에따른 RF 출력변화

172 CMA/WCMA 하향링크 RF 신호 출력 최대출력 Pilot Syn Paging Traffic Traffic N walsh code 1 walsh code 2 walsh code 128 CMA 5~6dB control ch only control + traffic ch control + full traffic ch 시간 idle in service test mode 출력출력 idle 주파수 test mode 주파수 CMA/WCMA 방식에서통화량에따른 RF 출력변화를설명 172

173 LTE 하향링크 RF 신호 출력 4~5dB 최대출력 idle control ch only (SS+PBCH) in service control + traffic ch test mode 시간 control + full_traffic ch SS+BCH 출력 출력 LTE (OFM) in service 주파수 test mode 주파수 LTE 에서통화량에따른 RF 출력변화를설명 173

174 174 Traffic loading 0% RS symbol PCCH 1 st sym 5 th sym RS_pwr_level = 41dBm (18dBm+ 10log(600)+10log(1/3)) Traffic loading 100% PSCH RB,MCS 에따른편차 PSS+SSS+RS+PBCH R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1 1subframe (1ms) 1RB 50RB(600SC)/10MHz 1subframe RS symbol Spectrum Analyzer RBW,VBW 설정조건에의하여채널별 RF 레벨값은정확하지않음 (RS 심볼구간레벨이낮게보임 ) 8sym 1, 2, 3, 4, 5... L RF power 분석의예 (idle, file download)

175 UL RF power 분석의예 (file upload) PUSCH SRS PUSCH RB 개수,MCS 에따른변동 SRS PUCCH PUCCH RB 개수 다른단말에서의 SRS 전송구간 Cell specific SRS 전송주기 5ms UE specific SRS 전송주기 20ms RRC conifg messag 에서 Cell Specific SRS 전송주기 5ms, UE specific SRS 전송주기 20msec 로지정된셀에서의측정결과 Spectrum Analyzer RBW,VBW 설정조건에의하여채널별 RF 레벨값은정확하지않음 2RB PUCCH PUCCH1 PUCCH2 PUCCH 와 PUSCH 는동시전송불가 PUCCH 1slot (0.5msec) 1subframe (1msec) PUCCH 는 freq & time diversity 전송 PUCCH2 PUCCH1 최대 45 RB PUSCH PUSCH 전송없을때에만 SRS 전송 최대 45 RB 1sym S R S 175

176 LTE 단말에의한 Audible interference 출력 1.25ms 포락선검파 TX : ixcontinuous Tx CTX : Continuous Tx TX 2G(IS-95A) 시간 출력 CTX 3G(cdma2000,WCMA) 출력 Pilot... TX 1ms 시간 4G (LTE) 시간 1~2kHz audible interference 1.8GHz 176

177 UL RF power 분석의예 (RRC connected 상태 ) 주기적 SRS 전송 SRS config index 17 (20msec 주기전송 ) 주기적 PUCCH (CQI,RI) 전송 RRC connected mode 에서주고받을데이터와제어신호가없더라도 PUCCH 를통한주기적인 CQI 전송과 UE specific SRS 전송이 20msec 단위로이루어지고있음을알수있음 177

178 RSSI, RSRP, RSRQ (1) 셀 A 셀 B... 열잡음 RSSI : Receive Signal Strength Indicator RS 이존재하는심볼구간에서의수신세기 RSRP : Reference Signal Received Power RS 심볼한개의수신세기 R0 R1 R0 R1 R0 subcarrier R1 R0 RSRP R1 R0 R1 R0 R1 R0 R1 R0 R1 R0 R1 R0 R1 10MHz, 600SC, 50RB RSRQ : Reference Signal Received Quality = (RB 개수 x RSRP)/RSSI 최대값 -6dB ( =(50 개 xrsrp)/(200 개 *RSRP) ) 0% 로딩기지국 RSSI 값은모든 RSRP 심볼에너지의합 RSSI = RSRP + 10*log(200 개 ) <= 10MHz RSSI = RSRP + 10*log(400 개 ) <= 20MHz 10MHz BW 기준 RSSI 는 RSRP 대비최소 23dB 이상큼 ( 셀이겹치지않는구간에서 23~28dB 차이 ) 20MHz BW 기준 RSSI 는 RSRP 대비최소 26dB 이상큼 0% 대비 full 로딩기지국의 RSSI 값은약 5dB 증가, RSRQ 값은약 5dB 저하 SINR : ( 내 RSRP)/( 다른셀로부터의모든잡음레벨 ) 측정의기준은수신 Rx0 안테나포트 R1 R0 symbol R1 RSSI R0 RSRQ = 50xRSRP/RSSI (10M BW) = 100xRSRP/RSSI (20M BW) 178

179 LTE 수신세기와품질 (2) WCMA LTE RSSI Received Singal Strength Indicator 수신되는신호 + 잡음의세기 약 -40 ~ -110dBm, 아무때나측정 수신되는신호 + 잡음의세기 약 -40 ~ -110dBm, RS 가존재하는심볼구간에서만측정 통화량증가에따라최대 5dB 증가 셀A 셀B... 열잡음 RSCP EcIo RSRP RSRQ SINR Received Signal Code Power RSSI 신호에서 Pilot 신호의세기 RSSI 보다 1~6dB 정도낮음 전체 RSSI 에서 Pilot 신호의비율 약 0 ~ -15dB Reference Signal Received Power 전체 RSSI 신호에서 RS 심볼한개의수R0 신세기 RSSI 보다 23~28dB 낮음 (10M BW기준 ), 26~31dB 낮음 (20MBW 기준 ) R1 약 -60 ~ -135dBm Reference Signal Received Quality 전체 RSSI 신호에서 RS 심볼수신세기의 R0 비율 = (RB개수 x RSRP)/RSSI best -6dB, -6dB ~ -12dB Signal Interference Noise Ratio 다른셀로부터의잡음신호에대한내 RSRP 의수신세기비율 셀간신호의겹침정도 약 +20 ~ -5dB, 매우변동성이높음 R0 R1 R1 R1 R0 R0 R1 RSRP R1 R0 R0 R1 R0 R1 R0 R1 symbol RSSI R1 R0 R1 R0 R1 R0 10MHz, 600SC, 50RB 179

180 LTE SINR 의변동성 SINR?? Cell_A SINR=20dB Cell_A Subcarrier R0 R1 R0 R1 R0 no intefernce R0 R1 R0 R1 symbol R1 R1 R0 R0 Cell_B R0 R1?? Inteference?? Cell_B SINR=0dB Cell_A Subcarrier R0 R1 R0 R0 R1 R1 R0 R1 symbol R0 high inteference R1 R1 R0 R0 Cell_B R0 R1 셀경계에서의 my SINR 은 my RS 위치의심볼을인접셀에서사용하는지 (data 또는 RS 용도 ) 여부에따라크게변동이 (+25~-3dB) 발생할수있음 SINR 이 +20dB, 인접셀간섭이없다?? 180

181 RSSI, RSRP, RSRQ (2) dbm db 인접셀신호와겹침의정도, 셀중심 (25dB)-> 경계 (0dB) SINR RSSI L 0% loading 최소 23dB 이상 (0~100% ->23~28dB) L 100% loading full RB download 최대값 -6dB (0% 로딩 ) 기지국출력최대 5dB 증가 RSRQ RSRP 통화량에무관 Single cell 기준최대 5dB 저하 * Single cell 전파환경에서측정된결과임 -20 db 181

182 RSSI, RSRP, RSRQ (3) db/dbm SINR RSRQ 보다는 CQI 에상관 RSRQ dB 이하 RSSI RSRP 최소 23dB 이상 (0~100% ->23~28dB)

183 UE debug screen EARFCN : RF 채널번호 BAN : 1.4M ~ 20Mhz 채널대역폭 PLMN : 사업자네트워크번호 SKT 45005, KT TAC : Tracking Area Update PS/CS REJECT : PS/CS 망에서의거부된회수 RSRP, RSRQ, SINR : 앞페이지참조 SRV/REGISTRE : 서비스상태, MME 등록된상태 SUB STATUS NORMAL : Cyclic Prefix 가 normal mode SVC CS_PS : CS 와 PS 를동시에지원 TMSI : IMSI 를대치하여임시로부여된번호 ANT 4 : 상단에전파상태표시안테나바의개수

184 기본호처리절차 UE enb MME 착신대기 호시도 Paging terminating (PCCH/PCH/PSCH) ( 호출여부모니터링 ) RACH preamble ( 없음 / 없음 /PRACH) ( 무작위선정프리앰블 ) RACH preamble 응답 (CCCH/L-SCH/PSCH) (RA-RNTI, 프리앰블 index, C-RNTI, TA...) RRC connection request (CCCH/UL-SCH/PUSCH) (C-RNTI...) Contention resolution (CCCH/L-SCH/PSCH) RRC connection setup (CCCH/L-SCH/PSCH) (SRB id,rlc,ul-sch,pc,cqi,ur SR 보고구성정보, 안테나정보 ) RRC connection complete (CCH/UL-SCH/PUSCH) (NAS & PP attach request ) S1AP, initial UE message (NAS & PP attach request) RRC UE capability enquiry / inform (CCH/SCH/PSCH(PUSCH)) Security mode command / complete (CCH/L-SCH/PSCH) S1AP, Initial context setup request (NAS accept, RB setup 요청 ) S-GW P-GW RRC reconfig (CCH/L-SCH/PSCH) ( RB 설정, PSCH,PUSCH, 전력제어, 안테나... 구성정보 ) RRC reconfig complete (CCH/UL-SCH/PUSCH) S1AP, Initial context setup response, NAS 접속완료 RRC uplink information transfer (CCH/UL-SCH/PUSCH) S1AP, Uplink NAS transport Active Connection RRC reconfig & complete ( 필요시 RB 의구성정보변경내용을통보 ) ( logical/transport/physical ch ) 184

185 기본호 M 메시지분석 (1/2) L PCCH v930 LTE paging L PCCH v930 LTE paging PCCH 에서 PSCH 로전송되는 PCH 전송여부를주기적으로검색 ( 수신대기 ) UL EPSMM v820 LTE Service request UL EPSMM v820 LTE Service request NAS 메시지로서 PUSCH 를통하여아래의 rrc setup comp 메시지에포함되어전송됨 UL CCCH v930 LTE rrcconnectionrequest RACH 4G LTE MAC RACH Trigger(0xB061) RACH 4G LTE MAC RACH Attempt(0xB062) L CCCH v930 LTE rrcconnectionsetup UL CCH v930 LTE rrcconnectionsetupcomplete RRC 연결요청, 아래의세단계로진행 MSG1) SIB2 에서지정한 RB 위치에서 PRACH 프리앰블을전송 MSG2) PCCH REG 에서알려주는 PSCH RB 위치에서 RA-RNTI 를포함하는 PRACH 응답을수신 MSG3) PUSCH 를통하여 rrc connection request 정보를전송 SRB 설정및설정조건, SRB 전송을위한 PSCH, PUSCH 설정조건, 전력제어, TM L CCH v930 LTE securitymodecommand UL CCH v930 LTE securitymodecomplete L CCH v930 LTE rrcconnectionreconfiguration UL CCH v930 LTE rrcconnectionreconfigurationcomplete RRC 메시지보안설정, Ciphering : 도청방지 Integrity Protection : 메시지가변형없이수신되었음을보장 앞의 SRB 에 RB 를추가로설정, RB 전송을위한 PSCH, PUSCH 설정조건, 전력제어, TM L CCH v930 LTE rrcconnectionreconfiguration UL CCH v930 LTE rrcconnectionreconfigurationcomplete L PCCH v930 LTE paging 앞의 rrc reconfig 메시지에서지정되었던 RB 물리채널설정조건을변경하여통보 ( 여기서는 RB power level 설정조건변경 ) L PCCH v930 LTE paging rrc connected 상태에서의호출여부주기적확인 185

186 기본호 M 메시지분석 (2/2) L PCCH v930 LTE paging L PCCH v930 LTE paging L CCH v930 LTE rrcconnectionreconfiguration UL CCH v930 LTE rrcconnectionreconfigurationcomplete L PCCH v930 LTE paging 앞의 rrc reconfig 메시지에서지정되었던 RB 물리채널설정조건을변경하여통보 ( 여기서는 RB power level 설정조건변경 ) L PCCH v930 LTE paging 현재셀 (PCI 45) 과상대방셀 (PCI 107) 의 RSRP, RSRQ 를보고 UL CCH v930 LTE measurementreport L CCH PCI v930 LTE rrcconnectionreconfiguration UL CCH 45 v930 LTE rrcconnectionreconfigurationcomplete RACH PCI 4G LTE MAC RACH Trigger(0xB061) - Handover RACH 4G 7 LTE MAC RACH Attempt(0xB062) - Success BCCH:BCH 4G LTE MasterInformationBlock BCCH:SCH v930 LTE SIB1 MCC/MNC Cell access 관련정보 (PLMN identity, tracking area code,cell identity..), cell selection 관련정보, SIB2 이상의스케쥴링정보, T L PCCH v930 LTE paging LTE 프레임구조, 80msec 단위반복전송 L PCCH v930 LTE paging 건너온셀에서 rrc connected 상태에서의호출여부확인 UL CCH v930 LTE measurementreport L CCH v930 LTE rrcconnectionreconfiguration 건너편셀에서의물리채널설정조건, 주파수, BW, target cell access 를위한 RACH 프리앰블번호... 무선자원구성정보 SIB2 전송 앞의 rrc recofig 메시지알려준 RACH 프리앰블로비경쟁기반으로 target cell 에 access 하고 PSCH 통한 ack 수신확인 건너온셀의주파수,BW,SFN, 송신안테나구조 186

187 참고문헌 [1] Erik ahlman 4G LTE/LTE-Advanced for mobile broadband, 2011년, Academic Press [2] 이상근, 조봉열, 여운영 3G/4G 이동통신시스템, second edition, 2009년, 홍릉과학출판사 [3] Holma,Toskala LTE for UMTS Evolution to LTE-Advanced 2011,Wiley [4] 이상근, 조봉열 LTE/MIMO 표준기술교육, 2012년5월,TTA [5] Stefamia Sesia LTE The UMTS Long Term Evolution, 2009년, Wiley [6] Amitabha Ghosh Essentials of LTE and LTE-A, 2011년,Cambridge [7] Erik ahlman 3G Evolution HSPA and LTE for Mobile Broadband second edition,2008, Academic Press [8] moray Rumney LTE and the Evolution to 4G Wireless, 2009년, Agilent [9] 3GPP homepage 표준규격 : 자료작성에인용된비중을기준으로나열하였습니다. 187

188 Wi-Fi 무선 LAN 교육자료 MOS강서기술지원팀 0

189 Wi-Fi 무선랜교육자료 목차 1. 네트워크이론 2. 계층별기능 3. 무선랜기술 4. 무선이더넷표준 5. Wi-Fi 망구성별첨. 한국전파진흥회, 무선LAN 기술 1

190 1. 네트워크이론 2

191 네트워크의개요 1) 네트워크란? - Net + Work 의합성어로그물망처럼연결되어움직일수있는객체들의집합. - 지리적으로떨어져있는다른위치에있는장치 ( 전화기, 팩스, 컴퓨터, 단말기등 ) 간에정보를교환, 공유및상호접속을위한전기통신기기와장치, 전송로의결합. - 전기통신기기와장치에는회선다중화장치, 교환기기, 송수신기기등이포함되고전송로는동선케이블, 광섬유, 마이크로파링크, 통신위성등다양한매체로구성됨. 2) 네트워크의특징 - 장점ㅇ원격지에있는컴퓨터간의파일공유ㅇ미디어스트리빙으로사진, 음악또는비디오등의디지털미디어를재생ㅇ무선을이용한이동성보장 - 단점ㅇ바이러스나악성코드를통한컴퓨터장애ㅇ해킹을통한개인정보유출ㅇ보안에취약한서버공격 3

192 네트워크의종류 1) 구축거리에따른분류 - WAN (Wide Area Network) : 인터넷 - MAN (Metropolitan Area Network) : ATM - LAN (Local Area Network) : Ethernet, 무선 LAN - PAN (Personal Area Network) : BlueTooth - BAN (Body Area Network) : 웨어러블 2) 네트워크이용에따른분류 - 인터넷 : TCP/IP 기반의모든사용자사용, 일반공개적 - 인트라넷 : 제한적인가된사용자사용기반, 기업용 - 엑스트라넷 : 제한적으로공개, 협력사, 유통사, 대리점등 4

193 네트워크통신기술 1) 전송기술 - 전송이란정보를한지점에서다른지점으로전달하는기능 - 가입자와교환기간을이어주는가입자전송과교환국과교환국을이어주는국간전송으로구분 - 전송되는정보신호는 Analog 신호와 igital 신호의형태를가지며전송되는형태에따라아나로그전송과디지털전송으로구별 - 전송매체에따라서는동선이나동축케이블, 광선로와같은 Guided 매체와무선통신 Link 를제공하는공간과같은 Un-Guided 매체로구분 5

194 네트워크통신기술 2) 전송시스템의구성 - 송신측소스코딩, 암호화, 채널코딩, 변조 - 전송매체구리선, 동축케이블, 광섬유, 무선 - 통신기술다중화기술, 교환기술, 통신망기술, 단말기술 - 수신측복조, 채널디코딩, 암호디코딩, 소스디코딩 6

195 2. 계층별기능 7

196 OSI 7Layer 1) OSI 모델의개요 - 이기종시스템간의데이터전송 - 물리계층 : 단말과전송매체사이의전기적신호 - 데이터링크계층 : 인접노드간에러없는데이터전송 - 네트워크계층 : 최초최종송수신노드결정 - 전송계층 : End To End 연결, 비연결성관리 - 세션계층 : 프로세서간연결, 설정, 관리, 해제담당 - 표현계층 : 응용계층의다양한표현형식제공 - 응용계층 : 사용자의다양한프로그램제공 8

197 OSI 7Layer 2) OSI 모델의세부기능 9

198 물리계층 다원접속 1) 다원접속다원접속방식은주어진시간, 공간, 주파수, 코드등을여러사용자가공동으로사용하기위해사용하는전송기술임. 2) 다원접속방식의종류 <FMA> <TMA> <CMA> <OFMA> ㅇ FMA(Frequncy ivision Multiple Access) ㅇ TMA(Time ivision Multiple Access) ㅇ CMA(Code ivision Multiple Access) ㅇ OFMA(Orthognal Frequncy ivision Multiple Access) 10

199 물리계층 OFMA 1) OFMA - Orthogonal Frequency ivision Multiplexing 으로서직교주파수분할다중화하기위한기술 - 직교성 (Orthogonal) 을가지는부반송파 (Sub-Carrier) 들을병렬로전송하는기술 2) OFMA 의이해 - 고속전송시다중반사파에의한심볼간의간섭문제점 - 무수히많은부반송파로쪼개어전송, 병렬로전송하는부반송파의간섭이없음 11

200 물리계층 대역확산방식 1) 대역확산방식 (Spread Spectrum) 대역확산방식은신호전송시발생되는간섭, 잡음영향을줄이기위해대역보다훨씬넓은대역으로전송하는방식임. - 송신부 : 협대역신호 * 확산부호 광대역신호변환 - 수신부 : 광대역신호 * 확산부호 협대역신호변환 - 원신호와함께 Noise 유입 역확산과정에서 Noise 는약한신호로제거됨. 12

201 물리계층 대역확산방식 2) 대역확산방식의종류 -SSS(irect Sequence Spread Spectrum) - FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) ㅇ원신호에 PN Code 를곱해서확산시키는방식ㅇ송신기는단순, ㅇ Near Far Problem 의문제점ㅇ이동통신 : CMA, WCMA ㅇ무선 LAN ㅇ변조반송파를주파수합성기를통해주파수대역내에서랜덤하게도약하는방식ㅇ Near Far Problem 의문제점해결ㅇ에러보정이필요ㅇ Bulethooth ㅇ RFI 13

202 물리계층 대역확산방식 2) 대역확산방식의종류 - THSS(Time Hopping Spread Spectrum) - Chirp 방식 ㅇ PN 부호발생기의 On 순간출력을내보냄, Off 시에는출력내보내지않는방식ㅇ FH 보다구현이간단함ㅇ긴동작시간이단점ㅇ이동통신 : Beacon Piolt ㅇ신호를선형적으로변화시키면서주파수대역도선형적으로변화시킴. ㅇ넓은대역폭에펄쳐있는 Chirp 펄스신호를이용하는방식ㅇ낮은소비전력의원거리통신에유리ㅇ레이더시스템ㅇ위치추적 Active RFI ㅇ텔레매틱스 14

203 데이터링크계층 MAC Address 1) MAC Address 란? 동일랜에서컴퓨터간의데이터전달을위해사용하는랜카드의하드웨어주소 2) IEEE 802 규약 15

204 MAC Address 3) CSMA/C(Carrier Sense Multiple Access/Collision etection) 반송파감지다중엑세스 / 충돌검출, 유선 LAN 특히이더넷 (Ethernet) 에서각단말이신호전송을위해전송공유매체에규칙있게접근하기위한매체엑세스제어방식 CSMA/C 는데이터전송전반송파를감지하고, 통신상태를확인후, 데이터를유휴시간에전송한후충돌이감지될경우지연후재전송함. 16

205 MAC Address 4) CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid) 반송파감지다중엑세스 / 회피, 무선 LAN 에서일반적으로사용되는 MAC 알고리즘 17

206 MAC Address 4) CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid) - 전송측단말기는무선미디어의상태를확인하여사용가능하면, 목적지단말기로 RTS(Request to Send) 라는메시지를보냄 - 목적지단말기가데이터전송할준비가되면, CTS(Clear to Send) 신호를전송측으로보냄 - 이때 RTS 혹은 CTS 신호를감지한다른모든단말기들은 RTS 혹은 CTS 신호에포함된정보로부터 NAV(Network Allocation Vector) 시간을계산하고 NAV 타이머를설정하여그시간동안미디어사용을제한 - 수신측에서 CTS를받지못하면일정회수만큼 RTS를보낸다음, 그래도 CTS를받지못하면일정시간을대기한후다시 RTS를보냄. - 두 Station간에통신중일때다른 Station은 uration Time( 두 Station간 ata전송시간 ) 만큼 Channel을이용할수없음. 18

207 MAC Address 4) CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid) - IFS(Inter Frame Space) CSMA/CA 에서는 IFS 라불리는프레임간의대기시간을두어현재회선이비어있다고판단되어도데이터의전파지연시간을고려하여바로전송하지않는방식으로충돌을회피함. IFS 종류특징 SIFS PIFS IFS 가장높은우선순위와가장짧은시간을갖는다. 데이터수신에대한 ACK 나폴링에대한응답에쓰이며 SSS(irect Sequence Spread Spectrum) 에서는 10μs 을 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 에서는 28μs 을갖는다. IFS 와 SIFS 의중간정도우선순위와시간을갖는다. PCF 에서동기식전송에만사용되며 AP 가다른스테이션을폴링하는데쓰인다. PIFS 의시간은 SIFS 에한슬롯타임을더한값이된다. 가장낮은우선순위와긴시간을가지며 CF 의비동기식전송에사용된다. IFS 의시간은 SIFS 에두슬롯타임을더한값이된다. 19

208 MAC Address 5) CSMA/CA & C 비교 - 매체고유기숭중유선은 CSMA/C, 무선은 CSMA/C 방식활용됨 20

209 3. 무선랜기술 21

210 무선랜 (Wireless LAN) 1) 개요 - 무선랜이란옥내또는옥외환경에서유선케이블대신무선주파수또는적외선을사용하여, 유선 LAN 과 Hub 에해당하는 AP(Access Point) 와단말의 NIC(Network Interface Card) 를무선으로연결하여구축한네트워크환경임 < 유선 LAN> < 무선 LAN> 22

211 무선랜 (Wireless LAN) 1) 개요 - 무선랜은공기를매체로전달되기때문에설치가용이하며, 적절한 Access Point 만설치되어있다면언제어디서나인터넷을이용하여누구에게나원하는데이터를전송할수있다는장점이있으며 ISM BAN 를이용한 g 방식의무선랜이가장보편화되어있으며, 점차 n 의사용도증가되고있음. - 무선랜은와이파이 (Wi-Fi) 라고불리우는데 Wireless Fidelity 의줄인말임 2) 무선랜의분류 - 적외선방식 (IrA) ㅇ적외선방식은 TV 등의가전제품의원격제어장치에널리활용되고있는기술을사용하는방식ㅇ LoS(Line Of Sight) 에서최대 4Mbps 전송ㅇ IrA(Infrared ata Association) 는적외선통신링크에사용되는하드웨어, 소프트웨어 - 협대역마이크로웨이브방식ㅇ고주파수대역에서비교적좁은대역을한개의채널단위로할당하여사용하는방식ㅇ GHz, GHz, GHz 의주파수대역을사용 - 스펙트럼확산방식ㅇ SSS, FHSS ㅇ스펙트럼확산방식을이용하여사용할수있는주파수대역은 GHz, GHz 의 ISM Band 이용 23

212 무선랜 (Wireless LAN) 3) 전파를이용한무선랜구축방법 - Ad-Hoc 모드ㅇ노드들에의해자율적으로구성되는네트워크ㅇ AP 를사용하지않고노드들스스로연결을맺어서로통신하는네트워크ㅇ Wi-Fi irect - Infrastructure 모드ㅇ AP 라는중간매개체를기반으로구성되는네트워크ㅇ모든노드들은 AP 에접속되고 AP 를통해서데이터를전송 애드혹네트워크 인프라스트럭처네트워크 24

213 무선랜 (Wireless LAN) 3) 전파를이용한무선랜구축방법 - Roaming 모드ㅇ AP 간 H/O 를지원함. ㅇ BSS(Basic Service Set) : 하나의 AP에다수의이동노드 (STA) 들과의구성ㅇ ESS(Extended Service Set) : 여러 BSS들에의한네트워크구성및 BSS들에의해집합되어구성된형태 25

214 무선랜 (Wireless LAN) 4) ISM BAN - ISM Band 는산업, 의료, 과학등의분야에서사전허가없이공통적으로사용할수있는 주파수대역임. - ISM Band 주파수대역은 902M~928MHz, 2.4G~2.4835GHz, 5.75G~5.85GHz 임 - 900M 대역은무선전화기, 자가망 TRS - 2.4G 지그비, 블루투스, IEEE802.11b/g - 5G SRC, WAVE, IEEE802.11a/n/ac 26

215 무선랜 (Wireless LAN) 5) 무선 LAN 주파수채널과출력 27

216 무선랜 (Wireless LAN) 5) 무선 LAN 주파수채널과출력 28

217 4. 무선이더넷표준 29

218 IEEE 표준 1) IEEE 종류 30

219 IEEE 표준 1) IEEE 종류 IEEE 최초의 IEEE 무선랜표준이며 1997 년부터사용 2.4GHz 대역에서 1~2Mbps 정도의전송속도를제공 PSK( 위상편이방식 ) 변조방식을사용하고, 무선이더넷에적용규격이엄격하게정해지지않아호환성이부족및저속으로사용되지는않음. IEEE a 1999 년에표준으로채택 5GHz 대역에서최대 54Mbps 의전송속도를제공직교주파수분할다중 (OFM) 기술을채택하여주파수간섭이상대적으로적음무선비동기전송방식 (ATM) 시스템에적용데이터속도는최대 54Mbps 이나공통적으로통신시에는 6Mbps, 12Mbps, 24Mbps 가됨 31

220 IEEE 표준 1) IEEE 종류 IEEE b 1999 년에채택되어 high rate 또는 Wi-Fi 라고불림 과같은 2.4GHz 대역을사용하며 11Mbps 의전송속도 a 보다넓은 50m 의전송범위를제공변조방식으로 SSS 를 a 보다간섭의영향이심함 IEEE g a/b 의장점을골라 2003 년에채택 2.4GHz 대역에서 54Mbps 의전송속도를제공현재널리사용되고있으며변조방식으로는 SSS 와 OFM 을사용 32

221 IEEE 표준 1) IEEE 종류 IEEE n 2009 년표준화완료, 2.4GHz, 5GHz 모두사용 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술, 저밀도패리티체크코드 (LPC), 애그리에이션 (Aggregation) 등의핵심기술을활용대역폭손실을최소화하기위한 MAC 계층과물리계층의변형을통해최대 600Mbps 의속도를지원풀 HTV, 디지털비디오스트리밍등높은대역폭의동영상도처리가능 IEEE ac 5 GHz 대역에서 VHT(Very High Throughput) 전송을하는무선랜표준. 하나의 STA(station) 를사용하는경우 80 MHz 대역폭에서최소 500 Mbps 를전송다중 STA 를사용하는경우최소 1 Gbps 를전송최대전송속도 6.922Gbps ac 는 Gbps 급전송속도를지원하기때문에 Full H 동영상, 블루레이같은압축되지않은초고화질동영상서비스를실시간으로제공할수있음. 5 GHz 대역의 IEEE a 와 IEEE n 과호환성을유지함. 33

222 IEEE 표준 1) IEEE 종류 IEEE ad 60 GHz대에서 VHT(Very High Throughput) 를전송하기위하여개발한무선랜표준. IEEE ad 와 IEEE ac 는기가비트 (Gbps) 이상의데이터를전송하기위한규격 5 GHz를사용하면 IEEE ac, 60 GHz를사용하면 IEEE ad 라함전송속도측면에서는 IEEE ad 가유리하지만거리측면에서는 IEEE ac 가상대적으로유리함 10m 이내의인접한디바이스통신에활용 IEEE 802.af TV 사용주파수대역중지역에따라사용하지않는주파수대역 (TV White Space) 을이용하는무선랜 (WLAN) 표준 a/b/g 와다른점은인지무선 (CR, cognitive radio) 을기본으로한 TV White Spaces 를활용 년초시범서비스중에있음 34

223 IEEE 표준 2) IEEE 비교 35

224 IEEE 표준 2) IEEE 비교 항목 IEEE b IEEE g IEEE a IEEE n 무선접속방식 CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA 주파수 2.4 ~ GHz 2.4 ~ GHz 5.15~5.825 GHz 5GHz(2.4GHz) 전송방식 SSS OFM OFM OFM/ MIMO 등 최대전송속도 11Mbps 54Mbps 54Mbps 2X2 국내가능주파수대역사용가능채널수및채널대역폭 83.5MHz ( GHz) 13개중첩채널 (3개독립채널 ) 22MHz 기존의 11b 지원 MHz ( GHz) 13개중첩채널 (3개독립채널 ) 22MHz 11b backward compatibility 600MHz ( GHz) 19개독립채널 20MHz 11a+g/b dual band dual mode로지원 5GHz (2.4GHz) Extended BW(40MHz) 11a, g backward compatibility 실제전송속도 5Mbps 22 Mbps 22 Mbps 최소 100 Mbps 커버리지 11Mbps 11b 와동일 ( 실내 ~100m, 실외 ~300m) 11b 와동일 ( 실내 ~100m, 실외 ~300m) 실내 ~150m, 실외 ~600m 표준화상태완료, 1999 완료, 2003 완료, 1999 완료,

225 IEEE 표준 2) IEEE 비교 항목 IEEE n IEEE ac IEEE ad IEEE af IEEE ad 무선접속방식 CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA CSMA/CA 주파수 2.4 / 5 GHz 5 GHz 60 GHz 470~698 MHz 920MHz 전송방식 OFM OFM OFM OFM OFM 대역폭 20/40MHz 20/40/80MHz 20/40/80MHz???? MIMO 2*2 4*4 / 8*8 4*4 / 8*8???? 최대전송속도 600Mbps 6.933Gbps 6.7Gbps 384Mbps 346.6Mbps 실커버리지 30m 30m 10m 1Km 1Km 표준화상태 정식표준 raft 5.0 정식표준 raft 3.0 표준화중 37

226 IEEE 표준 2) IEEE af - TVWS(TV White Space) ㅇ TVWS는 TV방송대역중지역적, 시간적으로비어있는주파수대역을말함ㅇ 2012년말아나로그TV 종료후 700MHz 대역의사용을방송사, 이통사사용논의중 ㅇ 700MHz 대역은전파도달거리, 전파투과특성등이뛰어나미국 영국 일본등에서도 전파자원의효율적이용을위해 TVWS 이용중 ㅇ주요기술은 CR(cognitive radio : 무선인지기술 ), 주파수센싱기술이있음 38

227 IEEE 표준 2) IEEE af - TVWS(TV White Space) ㅇ 470~698MHz 의총 38Ch 중미사용 Ch 사용 ㅇ제주지역은 Ch14~51 38 개중 15 개 Ch 이유휴채널임 ㅇ 14 년 1 월 TVWS 대역을제주지역에서슈퍼와이파이로시범서비스중 39

228 5. Wi-Fi 망구성 40

229 Wi-Fi 망구성 1) 망구성도 41

230 Wi-Fi 망구성 1) 망구성도 가입자망접속망백본망 동 / 광 ASL 지사 / 지점 사내연동시스템 통합형 AP 동 ASL 광 ASL SLA M NA S TIMS, SMS 등 FLC-RT FLC-COT KORNE T 단독형 AP-B 형 Ntopia / IP xsl FE S IP-VSL 가입자스위치 Ntopi a GE S GS R 모뎀 통합형 AP IP-ASL xsl 집선장치 xsl 집선스위치 IP-xSL Ntopi a Switc h Metro Core Switch NS NMS WIMS HCP 사내연동시스템 42

231 Wi-Fi 망구성 2) 인증절차 43

232 Wi-Fi 망구성 3) L3 스위치 - Layer 3 스위치는네트워크상의위치를식별하는네트워크또는 IP 주소를사용. - 네트워크위치와물리적장치를식별하는물리적주소와함께네트워크주소를읽음. - 하드웨어기반라우팅을사용하는데, 이러한라우팅방식에서는모든포트로경로가지정 - 스위칭백본을통해스위치될수있음. - Layer 3 라우팅에 Layer 2 스위칭을통합하여전체이더넷라우터의이점은물론, 스위칭기술의빠른속도와저렴한비용혜택도제공. - 라우터처럼 IP 어드레스를읽어라우팅기능을함 - 서로다른네트워크에서 Class 만같으면서로간의통신이가능함 - 고성능의라우팅성능지원 - 간편한관리기능지원 - 저렴한구축비용 E0 S

233 Wi-Fi 망구성 3) L3 스위치 10/100/1000 Base-T 12Port SFP 1000Base-X 12Port Manage/ Console AC Power or C 전원부이중화 PAN Tray 45

234 Wi-Fi 망구성 4) L2 스위치 - Layer 2 스위치는물리적네트워크주소를사용하여작동. - 하드웨어또는 MAC 주소라고도하는물리적주소는개별장치를식별하며, 이번호는제조공정중에대부분의하드웨어장치에영구할당. - Layer 2 에서작동하는스위치는소프트웨어대신 ASIC(Application Specific Integrated Circuits) 를사용하여정렬되므로속도가매우빠름 - Layer 2 스위치는네트워크사이가아닌한네트워크내에서트래픽을전달할수있음 - 프레임의목적지 MAC 어드레스를분석하여프레임을필터링, 전송및브로드캐스팅함 - 브릿지기술을기반으로 CAM 이라는어드레스테이블을작성관리함 - 허브및브릿지, 리피터기능을수행함 - 충돌을감소, 연결된포트의대역폭을증가시킴 - 하드웨어기반으로스위칭처리 - 현재가장많이사용중 A MAC address table E0: c E3: c B c E0 E c C E2 E c c

235 Wi-Fi 망구성 4) L2 스위치 Power LE Console Act LE Port ( 정상시초당1회 ) Reset Button AC Power 스위치 접지선 퓨즈장착육안확인가능 47

236 Wi-Fi 망구성 5) PoE(Power Over Ethernet) - Poe는엑티브이더넷이라고불림 - 무선 AP나기타유선 LAN에사용되는네트웍장비들에전원 ( 전력 ) 을별도로공급할필요없이이더넷케이블하나에데이터와전원을동시에보낼수있는기술임 48

237 Wi-Fi 망구성 5) PoE(Power Over Ethernet) AP 로연결 +5V Out L2 Port 연결 49

238 Wi-Fi 망구성 5) AP(Access Point) 구형 AP 신형 AP ㅇ b/g/n ㅇ 2.4Ghz ㅇ b/g/n ㅇ 2.4Ghz 50

239 Wi-Fi 망구성 5) AP(Access Point) Premium AP ㅇ a/b/g/n ㅇ 2.4Ghz / 5GHz ㅇ 200 명이상접속가능 51

240 Wi-Fi 망구성 5) AP(Access Point) 기가와이파이 AP ㅇ ac ㅇ 5GHz ㅇ최고 1.3Gbps 전송속도 52

241 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 53

242 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 54

243 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 55

244 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 56

245 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 57

246 별첨 ( 자료 : 한국전파진흥회, 무선 LAN 기술 ) 58