양고네 연구노트

간단하게 LTE 속도 계산을 해보자! 

1개의 RBP(Resource Block Pair)에는 14(시간축) × 12(주파수축) symbols(또는 Resource Element)가 존재한다.

RBP는 1ms 단위이며 14개로 나뉘어지므로 1 Symbol 당 1/14 ms.

LTE OFDM subcarrier는 15kHz 단위로 구성.

따라서 1 Symbol 당 1/14ms · 15kHz 필요 또는 1/14ms · 15kHz / Symbol.

64QAM 즉 6 bits/Symbol 사용.

10MHz의 대역폭 중 10%의 guard band 제외하고 9MHz를 사용.

전송률 = 6bits/S / 1/14ms·15kHz/S · 1000(ms) · 9MHz = 50,400,000 bits/s = 50 Mbps

이 부분이 좀 복잡한 것 같으면 이렇게 생각하자.

시간축으로 14 Symbols/ms * 1000ms = 14,000 Symbols (초당)

주파수축으로 9MHz / 15kHz = 600 (subcarriers = Symbols)

즉 9MHz 사용시 1초당 심볼 수는 14,000 * 600 = 8,400,000 Symbols.

6 bits/S * 8,400,000 S = 50,400,000 bits (초당)

최종 정리

6bits / 0.001s * 14 * 9000000/15000 = 50.4Mbps

2×2 MIMO 사용시 2배인 100 Mbps. 실제로는 오버헤드 제외하고 75 Mbps.

LTE-A Carrier Aggregation으로 20+10+10=40MHz 대역폭을 사용할 경우 75Mbps*40MHz/10MHz = 300Mbps 제공.

개요

• 3G는 Wibro와 WCDMA가 시장을 양분하고 있었으나, WCDMA의 경우 GSM으로 전세계 대부분의 나라에서 서비스되고 있음.
• 4G의 경우 Wibro-evolution과 LTE-Advanced가 표준으로 최종 확정되었으나, 전세계 이동통신을 LTE-Advanced가 장악할 전망.
• 국내 서비스의 경우 LTE와 Wibro가 공존하고 있으나, LTE가 시장을 주도적으로 이끌어가고 Wibro는 보완재로서의 역할에 머무를 전망.

LTE 주요 기술

• LTE는 WCDMA(3G)기술이 진화하면서 등장한 기술로 CDMA방식에서 OFDMA 방식이 적용된 기술로 3.9G 기술로 평가됨.
• 기존 방식과 호환성이 불가능하여 망투자비가 증대함.

LTE-Advanced 주요 기술

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

기술 비교

5G 개발 동향

• 현재 5G 기술은 표준화 논의를 시작한 단계로 개념적 정의만 확정된 상태.
• 5G는 국내의 경우 ETRI, 삼성전자, LG전자 등이 적극적으로 논의하고 표준화 준비.
• 5G 주요 개발 이슈
  1. 용량 증대: BW 확대, Interference 완화, 협력 전송, 다중안테나 기술, Sharp beam forming
  2. security: 유비쿼터스 네트워크 보안, 양자 통신, 스팸 메일 관리, 개인정보 보호
  3. 고이동성: 이동 사용자 지원, V2V/V2I 통신, 진보된 핸드오버 기술
  4. 저전력: Self-organizing, self-gealing 안테나, 분산처리 기술, 그린통신기술

결론

• 우리나라는 이동통신의 디지털화로 인한 2G의 출현을 기반으로 이동통신 후진국에서 선진국으로 올라섬.
• LTE와 LTE-A의 경우 표준화를 통해 적극적인 IPR을 발굴하여 세계 최구수준의 IPR 확보를 통한 이동통신 리더십 확보.
• 향후 5G 이후에도 지속적인 표준화 참여와 국내 기업 간 협업을 통한 기술 개발이 필요함.
• 5G 이후 획기적인 통신방식이 발굴되지 않는 한 5G 시스템의 활성화는 어려울 것으로 보임에 따라 국내기업간 협업을 통한 혁신적인 통신방식의 발굴이 필요할 것으로 사료됨.

개요

• 1997년 11월 우리나라 지상파 디지털 TV 방송 방식을 미국 ATSC 표준 전송방식으로 선정.
• DTV 전송방식은 ATSC의 8-VSB, 비디오는 MPEG-2 MP@HL, 오디오는 Dolby AC-3, 시스템은 MPEG-2 시스템 규격을 채택함.
• ATSC 방식은 6MHz 채널에 19.39Mbps(유효속도 19.28Mbps)로 데이터를 전송할 수 있음.

DTV 주요 파라미터

ATSC 방식의 에러 제어 기법

1. Data Randomizer
   • data randomizer는 입력 데이터를 랜덤하게 처리하여 랜덤 잡음과 같이 만들어 주파수 스펙트럼을 평탄하게 만들어 주는 역할. 데이터가 랜덤하지 않으면 반복성에 의해 패턴이 발생하고 RF 스펙트럼의 특정 부분에 에너지가 집중되는 현상이 발생함.
   • 할당된 주파수 대역의 주파수 응답이 평탄하지 않으면:
   • 6MHz 채널 내 어떤 부분은 과도하게, 다른 부분은 과소하게 사용되어 최대 주파수 효율을 달성할 수 없음
   • 스펙트럼의 일정부분에 집중된 RF 에너지가 NTSC 수신기에서 비트패턴(beat pattern)을 일으키게 됨(DTV-to-NTSC  간섭).
     
     
2. Reed Solomon Encoder
   • 짧은 burst error에 대해 정정 능력을 가지는 효율적인 블록 부호.
   • RS 부호기는 바이트 단위로 동작하므로 한 바이트 내에서 몇 개의 에러가 발생하여도 이들 에러들은 에러 정정 능력에 영향을 주지 않음.
   • 오류 정정 byte 수 t = (n-k) / 2
   • DTV에서 사용되는 RS부호의 데이터 블록 크기는 187bytes이고 에러 정정을 위한 20개의 RS parity bytes가 segment 후단에 더해지는 t=10, (207,187) 부호를 사용함.
   • 따라서 데이터 세그먼트 당 전체 207바이트의 RS 블록이 송신됨.
   • t=10, (207,187) RS 부호는 20개의 parity bytes를 가지며 블록당 10bytes 까지의 오류를 정정할 수 있음.
   • 만약 10bytes를 초과하는 에러가 발생할 경우 에러 검출은 가능하지만 정정이 불가능하므로 이 데이터 프레임을 폐기하고 재전송을 요구하게 됨.
     
     
3. Data Interleaving
   • RS 부호가 버스트 에러에 강하기는 하지만 확실한 보호를 위해 데이터를 인터리빙.
   • Trellis decoding 실수에 의해서 생긴 하나의 에러가 누적되어 생겨날 수 있으므로 상대적으로 긴 Trellis decoder는 긴 burst error를 생성할 확률이 많아짐.
   • 52 data segment convolutional byte interleaver.
   • 인터리빙은 데이터 필드의 약 1/6의 깊이(4ms)로 놓인다. 필드와 세그먼트 동기 바이트들은 나중에 부가되므로 인터리버 처리과정에 포함시키지 않고 데이터 바이트만 인터리빙함.
     
     
4. Trellis Encoder
   • DTV 송신기에서는 R=2/3 트렐리스 부호를 사용.
   • 하나의 입력 비트를 부호화율이 1/2인 convolution code를 사용하여 2개의 출력 비트로 부호화함.
   • 트렐리스 부호를 사용하여 변조된 신호는 8-레벨(3비트) 1차원 신호공간을 가지며 송신되는 신호는 8VSB임.
   • 인터리버와 트렐리스 복호기 하드웨어의 복잡성 및 에러전송을 최소화하기 위하여 상대적으로 간단한 4상태 트렐리스 부호화기가 사용.