5G 이동통신 분야 표준문서 검색 가이드

소형셀 향상을 위한 솔루션으로 이중연결성과 RRC 다이버시티가 제안되었다. 이중연결성은 하나의 이동단말이 비이상적인 백홀로 연결된 2개 이상의 서로 다른 네트워크 접속점에서 제공하는 무선자원을 이용하여 서비스를 제공받는 동작을 의미한다. 이중연결성을 지원하는 시나리오 2에서 사용자의 전송용량 향상을 위한 기술로 노드 간 무선자원 집성 (Inter-node radio resource aggregation) 기술이 제안되었다. 이는 사용자 데이터 전송을 위해 하나 이상의 eNB에서 제공하는 무선자원을 집성하는 것으로, 이때 코어망(Core Netrwork)에 대한 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 매크로 셀을 Mobility anchor로 설정하는 것이 하나의 실현방안이 될 수 있다. 5G 네트워크에서는 매크로셀 커버리지 내에 매우 많은 수의 소형셀이 배치 될 것이므로 이중연결성 지원 등을 위해 매크로 셀과 소형셀 사이의 백홀망이 필요하고, 특히 보다 효과적인 간섭 관리와 정보 교환 등을 위해 소형셀 상호 간의 직접 연결이 필요할 수 있다. 이와 같이 5G 네트워크에서는 보다 많은 백홀 링크를 구축해야 하며, 설치의 용이성 및 유연성, 유선 링크 임대 비용 절감 등의 이유 때문에 무선 백홀망이 적극적으로 이용될 것이다. 무선 백홀망을 위한 가장 효과적이고 유력한 기술은 massive MIMO 기술이 될 것이며, NLOS(Non Line-Of-Sight) 백홀망의 경우에는 6GHz 이하 대역을 위한 기술이, LOS 백홀망의 경우에는 6GHz 이상의 massive MIMO 기술이 이용될 수 있을 것이다. 고정 소형셀 외에도 자동차 등에 소형셀을 탑재한 무빙셀(moving cell)이 5G 네트워크에 도입될 것으로 예상되며, 이의 도입을 위해 이동체를 위한 효과적인 무선 백홀 기술과 무빙셀 간 간섭 문제 해결 기술 등이 필요하게 될 것이다. massive MIMO는 기지국에 현재보다 매우 많은, 수십 개 이상의 안테나를 장착하여 높은 전송 속도와 더불어 높은 에너지 효율을 얻고자 하는 다중안테나 기술이다. TDD 시스템에서의 massive MIMO에 대한 최초의 연구 결과, 즉 상향/하향링크의 채널 상관 관계를 이용하여 완벽한 채널벡터를 얻을 수 있다면 안테나 수가 많아질수록 서로 다른 사용자의 채널간 간섭이 상쇄되어 단순한 송수신 필터의 사용으로 여러 사용자를 동시에 서비스할 수 있다는 결과 발표 이후 massive MIMO에 대한 연구가 활발히 진행되어 현재는 가장 뜨거운 관심 분야 중 하나가 되었다. 3GPP는 2013년 초 기지국 안테나 수를 현재보다 더 늘리고, 기존의 수평 방향 2D MIMO/빔포밍을 수직 방향 빔포밍 및 FDMIMO(Full Dimensional MIMO)(또는 3D MIMO/빔포밍)으로 확장하여 LTE-Advanced 시스템의 성능을 개선하자는 제안을 승인하였다. 이에 따라 수직 빔포밍과 FD-MIMO 기술을 평가하기 위한 3D 채널 모델과 평가 방법을 정의하는 SI를 먼저 진행하고 있으며, 이 작업이 완료된 후 수직 빔포밍과 FDMIMO 기술에 대한 표준화가 진행될 예정이다. 5G 요구사항 중 하나인 단대 단 latency의 감소를 위한 가장 효과적인 방법은 TTI(Transmission Time Interval)를 줄이고 프레임 구조를 변경하는 것이다. 예를 들어, LTE에서 1ms인 TTI를 1/10로 줄인다면 사용자평면의 단대 단 latency도 그에 비례하여 감소할 것이며, 감소된 TTI는 제어평면의 latency 감소에도 기여할 수 있을 것이다. 그러나 이와 같이 TTI를 10배 감소시키면 수신을 위한 단위 시간당 처리용량도 비례하여 증가해야 하며, 처리 대역폭이 증가하는 경우에는 다시 그 배수만큼 처리용량이 증가해야 한다. 즉 TTI이 10배 감소, 대역폭이 10배 증가(6GHz 이상 대역, 특히 mm파 대역의 경우에는 가능한 시나리오이다)하면 수신기의 복잡도는 100배 증가하여야 한다. 따라서 단대 단 latency를 감소하기 위해서는 프레임 구조의 적절한 설계와 함께 구현의 복잡도 문제도 반드시 해결되어야 할 것이다. 상기의 모든 무선전송 및 접속 기술은 5G로의 변혁적 시나리오에는 물론이고, 진화적 시나리오에도 적용이 가능하다. NAICS(Network Assisted Interference Cancellation and Suppression)는 네트워크의 지원 하에 셀 간 및 단말 간 간섭을 수신단에서 억압하거나 제거하는 기술이다. 현재까지 셀 간 및 단말 간 간섭을 완화하고자 하는 노력은 주로 제한된 채널 상태 피드백 정보를 기반으로 한 송신단에서의 협력 전송에 집중되었다. 그러나 이와 달리 간섭에 대한 정보를 수신기가 알고 있다면 수신기는 이 정보를 이용해 간섭을 억압하거나 제거할 수 있다. 이 경우 간섭 정보를 수신기에 전달하기 위한 시그널링 오버헤드는 증가하지만 채널 상태 피드백의 부담이 줄어 들고, 제한된 피드백 정보에 따른 성능 저하도 막을 수 있다. 간섭의 영향을 완화할 수 있는 고성능 수신기는 크게 간섭 억제 수신기와 간섭 제거 수신기로 분류할 수 있다. 전자의 경우 간섭 신호가 고려된 MMSE(Minimum Mean Square Error) 기법이 사용된다. 이러한 간섭 억제 수신기를 IRC (Interference Rejection Combining) 수신기라 부른다. 현재의 WLAN과의 연동은 코어망 수준으로 이루어 지고 있으며(예, ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function) 이용)., 이에 따라 셀룰러와 WLAN에 대한 단말별 링크 품질, 백홀의 품질, 로드 상태와 같은 정보를 이용할 수 없다. 또한 무선자원관리도 셀룰러와 WLAN에 대해 개별적으로 이루어졌다. WLAN/3GPP 무선 연동은 무선접속망 수준에서 WLAN과 3GPP 망을 연동/통합하는 기술로, 셀룰러와 WLAN에 대한 단말별 링크 품질, 백홀의 품질, 로드 상태와 같은 정보를 이용하여 사용자 경험을 향상시키고, 사업자의 접속망 활용도를 개선하며, OPEX를 감소시키고자 하는 것이 목적이다. 이를 위한 3개의 솔루션이 제안되었으며, 현재 이들에 대한 기술적 구체화 작업을 진행 중이다. 스펙트럼 이용과 관련하여 향후 변화가 예상되는 것은 주파수 자원에 대한 면허권 허여 방식이다. 현재까지는 주로 하나의 사업자에게 특정 주파수 자원에 대한 배타적 이용권을 주는 방식이 적용되어 왔다. 그러나 주파수 자원을 보다 효율적으로 이용하기 위해 지금까지와는 다른 주파수 공유 방식들이 논의되고 일부는 이미 도입되어 적용되고 있다. 새로운 주파수 공유 방식으로는, 제한된 수의 면허권자들이 주파수 자원 pool을 이용해, 상호 합의한 규칙에 따라 시간, 장소, 공간에 따라 서로 필요한 만큼의 자원을 이용하는 Co-primary Shared Access, Light-licensing 방식, 제 1 면허권자가 특정한 서비스 환경 하에서 하나 이상의 다른 사용자에게 자신이 소유한 주파수 자원을 이용할 수 있는 권리를 허여하는 LSA(Licensed Shared Access) (ASA(Authorized Shared Access)와 동일 의미) 방식 등이 있다. 이러한 주파수 공유 방식은 주파수 자원이 부족하게 되어 감에 따라 그 필요성이 점차 증대될 것이다.