Design of Wireless Communication System Lecture #1 Introduction to Wireless Communication System Design March, 2016 Department of Information and Communication Engineering, CNU Professor Chang Soon Kang (http://mobicom.changwon.ac.kr)

Configuration of Wireless Communication System

Definition of Radio Wave ★ What is the definition of Radio Wave defined in the International telecommunication Union(ITU) ?  The Radio Wave is electromagnetic waves ranging from 3KHz to 3000GHz(=3THz)

Frequency Allocations for Wireless Communications

Cellular Mobile Communication System Design of Wireless Communication System Cellular Mobile Communication System Configuration of Cellular mobile Communication System

Cellular Mobile Communication Systems Design of Wireless Communication System Cellular Mobile Communication Systems 5G

Characteristics of 3G & 4G Systems 항목 CDMA20001x (음성) WCDMA CDMA20001x-EVDO HSDPA/HSUPA (HSPA) Mobile WiMAX (IEEE 802.16e) LTE (3GPP Rel.8&9) WiMAX- Evolution LTE- Advanced (3GPP Rel.10) 다중 접속방식 CDMA OFDMA/DL OFDMA/UL SC-FDMA/UL 이중화 FDD TDD FDD/TDD/ H-FDD FDD/TDD/ H-FDD 시스템 대역폭 1.25 MHz 3.84 MHz 5/7/8.5/10 3/5/10/15/20 5/10/15/ 20/40 Up to 100 최대 전송속도 384 kbps 4.9 Mbps/DL 14.4 Mbps/DL 46 Mbps/DL 100 Mbps 100Mbps – 1Gbps 1.8 Mbps/UL 5.8 Mbps/UL 14 Mbps/UL 50 Mbps 단말 이동성 250 km/h 20 km/h 내외 (보행자) 120 km/h 내외 커버리지 (셀반경) 3 km 2 km 1 km * DL: Downlink(하향링크), UL: Uplink (상향링크) ** Mobile Wimax  WiBro

WiFi and ISM Band IEEE802.11 (WLAN) WiFi (Wireless Fidelity)로 불리는 무선랜(WLAN) 기술은 1997년경에IEEE802.11규격명으로 표준이 제정되었으며, 이후 IEEE802.11a/b/g 등의 표준규격이 상용화 됨 ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band : 2.4GHz, 5GHz

Femtocell- 펨토셀 Femtocell: 1/1000조 (Femto) + Cell의 합성어. 실내 환경에서 초소형 무선 커버리지를 제공함. (비교: WiFi) FAP (Femtocell Access Point) : 펨토셀을 지원하는 AP FAP를 Plug&Play 방식, Self-Organization Network(SON) 등으로 동작 (그림출처 : http://www.femtoforum.org)

Femtocell (Features) ◆ 사용자 ▶ 통화 커버리지 확대 ▶ 통화 품질 향상(고용량 서비스 사용 & 서비스의 연속성) ▶ 통신비의 절감 예상 ▶ 다양한 유무선 융합 서비스의 이용 ◆ 사업자 ▶ 운영비용의 절감( Capex & Opex 감소) ▶ 증가된 네트워크 용량 ▶ 새로운 수익 창출의 기회 제공 ▶ 서비스 품질의 향상

WiFi and ISM Band IEEE802.11 (WLAN) WiFi (Wireless Fidelity)로 불리는 무선랜(WLAN) 기술은 1997년경에IEEE802.11규격명으로 표준이 제정되었으며, 이후 IEEE802.11a/b/g 등의 표준규격이 상용화 됨 ISM (Industrial, Scientific and Medical) Band : 2.4GHz, 5GHz

Channel(Transmission) Capacity Channel capacity of digital communication system 샤논(Shannon)의 채널용량 공식, 1948년 개발 C[bps] : AWGN채널에서 디지털 무선통신시스템의 최대 전송용량. 전송용량은 대역폭(W)과 신호대잡음비(S/N)에 정비례함. S/N에서, S : 수신 신호전력, N : 잡음전력. 로그함수의 밑수 2는 2진(디지털 : 0 또는 1) 정보를 의미함. 열잡음 이외에 간섭과 지연왜곡 등이 존재하는 일반적인 이동통신채널 환경에서는 전송 용량이 감소함.

Channel Capacity in Homogeneous cellular network 디지털 무선통신시스템의 채널 용량 Example: 무선통신시스템을 통하여 64 kbps의 데이터를 전송하고자 한다. 이를 위하여 시 스템에서 필요로 하는 수신 신호대잡음비(S/N)가 31일 경우 요구되는 대역폭(W)을 구하시오.

Heterogeneous cellular network (HetNet)-Capacity Based on the well-known Shannon theory, the total system capacity (throughput) can be approximately expressed by

Range Expansion in HetNet Best Power vs. Range Expansion

5G – 이동통신 서비스 동향 ◆ 세계 이동통신 시장 현황 및 전망 ◆ 국내 이동통신 가입자별 트래픽 현황 (4G : LTE) (이하 자료 출처:전자통신동향분석, ETRI, 2015)

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(1) ◆ ITU-R (International Telecommunications Union- Radio-communication sector)

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(2) ◆ ITU-R의 5세대 이동통신 표준화 일정 (출처:ITU-RWP5D, 2014

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(3) ◆ 5세대 이동통신-신규 서비스 & 기술 특징 신규 서비스 관련 기술 D2D(Device-to-Device), M2M (IoT), Group 재난통신   사용자 경험 향상 기술 Relay based multi-hop network 구조, small-cell, Positioning, reliability and latency 향상 기술, WLAN interworking, context-aware 기술 에너지 효율 향상 기술 전송전력 및 회로 전력 감소 기술, multi RAT(Radio Access Technology) 간 traffic balancing, traffic 변화 특성 이용 기술, DTX(Discontinuous Transmission) 네트워크 기술 advanced SON 기술, soft and green network, 대용량 트래픽 수용, SDN (Software Defined Network), 셀 간 협력 기술, cloud RAN 기술, 트래픽 부하 동적 대응 사생활/보안기술 전송속도 향상기술 높은 주파수 대역 활용 기술, 캐리어 집성 기술, MIMO 기술 등 물리계층 기술, 네트워크 고밀도화 기술

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(4) ◆ 국내 주요 연구 기관의 5G-주요 핵심성능 목표

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(5) ◆ 해외 주요 기관의 5G-주요 핵심성능 목표 METIS 2020: Mobile and wireless communications Enablers for Twenty-twenty Information Society); 5G 이동통신 관련 전 세계의 개념 및 합의 형성을 위한 FP7 프로그램의 하나로써, 2012.11-2015.04까지 진행 예정 5G 시나리오로 ‘Amazingly fast’, ‘Great service in a crowd’, ‘Best experience follows you’, ‘Super real-time and reliable connections’, ‘Ubiquitous things communicating’ 등 5가지의 비전 제시

5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(6) ◆ 해외 주요 국가별 5G-주요 핵심성능 목표