Design of Wireless Communication System

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1 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 (

2 Configuration of Wireless Communication System

3 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)

4 Frequency Allocations for Wireless Communications

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

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

7 Characteristics of 3G & 4G Systems
항목 CDMA20001x (음성) WCDMA CDMA20001x-EVDO HSDPA/HSUPA (HSPA) Mobile WiMAX (IEEE e) 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

8 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

9 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 :

10 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

11 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

12 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.

13 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.

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

15 Range Expansion in HetNet
Best Power vs. Range Expansion

16 5G – 이동통신 서비스 동향 ◆ 세계 이동통신 시장 현황 및 전망 ◆ 국내 이동통신 가입자별 트래픽 현황 (4G : LTE)
(이하 자료 출처:전자통신동향분석, ETRI, 2015)

17 5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(1) ◆ ITU-R (International Telecommunications Union- Radio-communication sector)

18 5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(2) ◆ ITU-R의 5세대 이동통신 표준화 일정 (출처:ITU-RWP5D, 2014

19 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

20 5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(4) ◆ 국내 주요 연구 기관의 5G-주요 핵심성능 목표

21 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, 까지 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

22 5G – 통신 요구사항 및 기술 동향(6) ◆ 해외 주요 국가별 5G-주요 핵심성능 목표