이제까지 OFDM을 배우고 이를 확장시켜 OFDM을 이용한 신호 송수신 방법, OFDMA, SC-FDMA 등을 배웠다. 기반이 되는 OFDM에서 중요한 점은 orthogonal하게 신호를 담는 sub-carrier들을 배열하는 것인데, 오늘은 SCS, Sub-carrier space에 대해서 알아보겠다.
⚡️Smaller SCS
- long symbol length
- more tolerable to multipath delay spread(ISI)
- longer CP : latency는 큰 SCS보다 상대적으로 길다
- ⚡️낮은 주파수 대역에서 사용하는 것이 더 이득일듯?
⚡️Larger SCS
- short symbol length
- shorter CP : short latency(URLLC에 이용)
- more tolerable to phase noise
- ⚡️supported in high frequency bands : 넓은 SCS는 높은 주파수 대역에서 사용된다는 것 같은데, 그 이유를 생각해보자면 넓은 SCS를 가지면 symbol length가 짧고, CP의 길이도 짧아진다. 그러면 ISI가 발생하는 것이 염려가 되는데, 높은 주파수 대역을 사용하면 delay spread가 줄어들기 때문에 CP가 길 필요가 없어진다. 그래서 넓은 SCS는 높은 주파수 대역에서 사용된다.
디지털 변조
- QPSK : data rate은 낮지만, error rate도 낮다. 그래서 원격운전 등의 기술에 활용(위 사진 좌측 상단)
- 16QAM : QPSK, 64QAM 중간 느낌(위 사진 좌측 하단)
- 64QAM : data rate은 높지만, error rate도 높다. 그래서 eMBB 등에 사용(위 사진 우측)
Phase Noise
oscillator가 baseband 신호에서 RF(radio frequency) 신호로 바꿀때 위상이 변하는데, 이를 phase noise라고 한다. phase noise는 높은 주파수를 사용할 때 더 문제가 되는데, OFDM symbol duration이 길어질 수록 phase가 더 빠르게 변하기 때문에 phase noise를 잡는 것이 더욱 어려워 진다.(위 그림 참고) 따라서 SCS가 넓을수록(symbol length가 짧을수록) phase noise를 잡는게 더 쉬워진다.
-> Phase tracking Reference Signal(PT-RS): phase noise를 잡는 기술
용어 정리
5G 2개 의미
- 5th generation mobile communication
- brand name of 3GPP 5th technology(4th technology brand name은 LTE임)
ITU-R
- International Telecommunication Union Radiocommunication sector
3G, 4G, 5G ITU-R 지정 이름
- 3G : IMT-2000
- 4G : IMT-Advanced
- 5G : IMT-2020
LTE, 5G 기지국-단말 간 사용 protocol
- LTE : E-UTRA
- 5G : NR(New Radio)
SCS in NR
이전에 배운 것처럼 낮은 주파수 대역에서는 좁은 SCS를 사용하고, 높은 주파수 대역에서는 넓은 SCS를 사용한다. NR에서 낮은 주파수 대역을 FR1, 높은 대역을 FR2로 나누었는데, 이전에는 6GHz를 기준으로 나누고 중간 주파수 대역은 사용하지 않았다.(아래 그림 참고)
그런데 원래 사용하지 않는 이 대역을 unlicensed band로 함으로 전 구간을 다 사용하게 되었다고 한다.
- licensed band : 통신사 사용 band
- unlicensed band : WiFi, ISM band(industrial, scientific, medical) 무료 사용 band
PHY Resource Blocks in LTE & NR
LTE는 사용하는 SCS가 15kHz 하나이기 때문에 RB를 할당할 때 T domain만 고려한다. (1RB - 7 OFDM symbols) 반면에 5G는 사용하는 SCS가 여러가지이기 때문에 T domain을 고려하지 않고 Sub-carrier만 12개가 되도록 RB를 할당한다. 5G가 여러 SCS를 사용한다고 하지만, 사실상 30kHz SCS만 사용중이라고 한다.
