최근 들어, 스마트 기기의 수요가 급증하면서 기존의 3G 표준에 비해 향상된 품질을 제공하는 long-term evolution (LTE) 서비스가 전 세계적으로 활발히 보급되고 있다. 2010년에 발표된 릴리즈 10은 흔히 LTE-Advanced (LTE-A)로 불리는데, LTE-A의 여러 특징 중 다중사용자 MIMO (MU-MIMO) 기술은 정보 처리량을 향상시키기 위한 LTE-A의 핵심기술로 근래 많은 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 LTE 및 LTE-A 시스템에서 도입된 MU-MIMO 기술의 이론적 배경 및 표준의 주요 특징을 소개한다.
3GPP는 WCDMA의 3세대 이동통신 표준화 이후 HSDPA, MBMS, HSUPA 등의 기술을 지속적으로 추가하여 3세대 이동통신 시스템을 개량해 왔다. 또한 2005년부터는 OFDMA/SC-FDMA 전송방식을 기반으로 하는 LTE 표준화를 진행해 왔다. 현재는 ITU-R의 IMT-Advanced 표준을 위해 LTE를 개선한 LTE-Advanced를 준비하고 있다. LTE-Advanced는 IMT-Advanced 표준의 유력한 후보 중 하나로 사업자들의 폭넓은 지지를 받고 있다. 이에 본 고에서는 3GPP에서 추진하고 있는 LTE 표준 기술과 LTE-Advanced 표준화 동향을 살펴보고자 한다.
본 고에서는 현재 3GPP 무선 접속 표준화에 대한 기술 논의의 중심에 서 있는 LTE-Advanced 기술에 대한 주요 표준화 동향에 대하여 살펴본다. LTE-Advanced 표준 기술은 3GPP에서 LTE 표준 기술의 후속 기술로 개발 중인 표준 기술이며, 차세대 이동통신 시스템의 국제 표준인 IMT-Advanced 표준 가운데 하나가 될 것이 확실한 표준 기술이다. ITU-R에서는 IMT-Advanced 표준 제정을 위한 일정 및 표준 요구 사항 등을 정의하였으며, 3GPP에서는 이러한 ITU-R의 표준 일정에 맞추면서 IMT-Advanced 표준을 위한 요구 사항을 충족시키기 위한 기술 논의를 진행하고 있다. 본 고에서는 IMT-Advanced 표준에 대한 표준 일정 및 요구 사항에 대하여 알아보고, 이에 대응하여 3GPP에서 진행 중인 LTE-Advanced 표준화 진행 동향에 대하여 살펴본다.
LTE-Advanced 표준 기술은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서 LTE 표준 기술의 후속 기술로 2008년 초부터 개발해오고 있는 기술이며, 차세대 이동통신 시스템의 국제 표준인 IMT-Advanced 표준 가운데 하나로 인준된 표준 기술이다. 현재, 최종 표준 완성을 목전에 두고 있는 상황이며, 완성된 표준에 대한 최종 ITU-R 표준 제출 과정이 진행 중에 있다. 본 고에서는 ITU-R의 IMT-Advanced 표준 발간 일정에 맞추어서 3GPP에서 진행해 온 논의 사항들에 대해 정리하고 또한 REL-10 LTE-Advanced 표준을 구성하고 있는 주요 요소 기술들에 대해 알아본다. 마지막으로 LTE-Advanced 기술에 대한 향후 표준화 방향 등에 대하여 알아본다.
3GPP의 LTE/LTE-Advanced 시스템은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술적용으로 주파수 할당에 의한 간섭분석 및 주파수 공유평가가 중요하다. 이에 본 논문에서는 LTE 두 사업자/시스템간의 인접채널 간섭 분석에 의한 주파수 공유연구를 수행하였다. 업링크 및 다운링크에서의 시스템 용량 및 스루풋(throughput) 손실에 대한 시뮬레이션 분석이 이루어져 5% 손실율의 주파수 공유기준으로 요구되는 ACIR(Adjacent Channel Interference Ratio) 값을 정의하였다. 유저(user)의 위치, 간섭 대역폭, 시스템 분리 옵셋(separation offset) 등의 파라미터들에 의해 주파수 공유를 위해 요구되는 ACIR 값에 미치는 영향이 분석되었으며, 이러한 결과 데이터 및 간섭분석 방법들은 향후 LTE RF 표준 및 주파수 유효이용에 참고자료로 활용될 것이다.
최근의 급격한 데이터 트래픽의 증가는 새로운 LTE네트워크에 대한 상용화를 활발하게 진행하는 원동력이 되었고 전송용량의 개선을 위한 LTE-Adv로의 진화를 가속화 시키고 있다. 그동안 범세계적인 이동통신시스템의 표준화를 위해 3GPP는 WCDMA의 3세대 이동통신 표준화를 진행하였으며 이후 HSDPA, MBMS, HSUPA 등의 기술을 지속적으로 추가하여 3세대 이동통신 시스템을 개선하여 왔다. 또한 OFDMA/SC-FDMA 방식을 기반으로 하는 LTE 표준화를 진행해 왔다. 현재는 ITU-R의 IMT-Adv 표준의 유력한 후보 중 하나로 사업자들의 폭넓은 지지를 받고 있는 LTE/LTE-Advanced의 네트워크 현재의 발전상태와 향후 발전전망을 LTE네트워크와 프로토콜 구조측면에서 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 3GPP LTE-Advanced에서 지원하고 있는 Relay Node의 FDD 모드에서 무선 백홀 링크 성능 향상을 위한 방안을 제안한다. 백홀 링크에서 Carrier Aggregation을 적용하기 위한 고려 사항을 살펴보고 이를 위한 RRC (Radio Resource Control) 메시지와 Relay startup 절차를 제안한다. 또한 Type 1 Relay에서 백홀과 엑세스 링크사이의 full-duplexing 가능한 reference signal를 설계하여 자원 활용을 극대화 할 수 있는 방안을 제시한다. 마지막으로 본 논문에서는 LTE Release 10 Relay의 백홀 자원 할당 방법내에서 주기적으로 전송되는 상향 제어 정보 및 무선 채널 정보의 효율적인 전송 방법을 제안한다. 이후의 3GPP RAN(Radio Access Network) 표준화는 LTE-Advanced 요소 기술들을 개선시키는 방향으로 진행될 것으로 예상되기 때문에 본 논문에서 제안된 기술들에 대한 표준 채택 논의가 활발히 진행될 것으로 기대된다.
본 연구는 와이브로(WiBro) 가입과 3GPP LTE-Advanced 가입이 동시에 이루어지는 통신서비스 환경에서 통신서비스선택행위결정모형에 대한 분석을 목적으로 한다. 2009년 수도권 이동통신가입자 500명을 중심으로 설문 조사한 자료를 바탕으로 선택모형을 분석하였다. 분석결과는 첫째, 미래 통신서비스 사용자의 유망한 두 종류 선택상황에서 와이브로 선택과 3GPP LTE-Advanced 선택행위는 서로 높은 보완적 연관성을 보였다. 둘째, 이변량 프라빗 모형추정 결과 연령, 지출액 그리고 소득변수는 와이브로와 3GPP LTE-Advanced 선택행위에 중요한 영향을 미치는 결정변수로 나타났다. 반면 성별, 사용연수 그리고 이동통신제공 통신사에 관련된 변수는 두 통신서비스 선택의 중요한 변수로 작용하지 못했다. 이 분석 결과는 단일 프라빗 및 이변량 프라빗추정결과에서 동일하게 나타났다. 마지막으로 이변량 프라빗 추정결과를 이용하여 두 통신 서비스 가입전망을 실시한 결과, 와이브로 선택전망이 28.6% 그리고 3GPP LTE-Advanced 가입전망이 25.3%로 나타났다. 또한 두 통신서비스를 동시에 가입할 확률은 19.3%로 나타났다. 따라서 와이브로 선택확률이 3GPP LTE-Advanced 선택확률 보다 높게 나타났다. 분석결과의 시사점은 미래 통신서비스 선택은 근본적으로 경제적인 요인 즉 소득 및 통신비 지출정도에 의하여 결정될 것으로 볼 수 있다.
3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 3세대 이동통신인 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)의 초기 표준화 이후 HSPA(High Speed Packet Access), MBMS(Multimedia Broadcast/Multicast Service) 등의 기술 개발로 UMTS 시스템을 지속적으로 발전시켜 왔다. 그리고, 최근 새로운 무선 접속 기술에 기반한 LTE(Long Term Evolution)시스템에 대한 표준화를 거의 완료하고 ITU-R(International Telecommunications Union-Radio)의 IMT-Advanced 요구사항을 만족하는 LTE-Advanced 시스템에 대한 연구를 진행하고 있다. 한편 최근 다양한 무선 접속 기술간 핸드오버 기술이 중요한 이슈로 부각됨에 따라 LTE-Advanced에서도 이를 수용하기 위한 기술이 요구된다. 본 고에서는 3GPP에서 추진하고 있는 LTE-Advanced기술의 표준화 동향과 향후 이에 적용 가능한 다양한 무선 접속 기술간의 핸드오버 지원 기술을 살펴봄으로써 LTE-Advanced에서의 끊김없는 이동성(seamless mobility) 제공을 위한 근간을 제시하고자 한다.
LTE-Advanced 시스템은 하향링크에서 1Gbps 상향링크에서 500Mbps 데이터 송신율을 목표로 한다. 이는 100MHz 이상의 스펙트럼 할당과 상향링크에서의 진보한 MIMO 안테나 기법에 의해 이루어진다. 본 논문은 LTE-A에서 정의하는 SC-FDMA 시스템 모델에서 LTE 하향링크의 코드북, SVD 코드북, EGT 코드북을 포함하는 상향링크 선부호화 기법을 분석한다. 마지막으로 SC-FDMA 기법에서도 발생하는 PAPR을 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석하여, 비선형 전력 증폭기를 송신부에 고려한 채널 모델에서 동 이득 전송 기법이 다른 선 부호화 기법보다 우수함을 증명한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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