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통신연구소

WiBro Evolution for IMT-AdvancedWiBro Evolution

for IMT-Advanced

2007. 6. 29.2007. 6. 29.

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목차목차

WiBro/Mobile WiMAX 현황

WiBro Evolution/IMT-Advanced 표준 동향

WiBro Evolution/IMT-Advanced 기술 동향

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WiBro/Mobile WiMAX 현황WiBro/Mobile WiMAX 현황

추진 배경– 2000년대 이후 이동 무선 인터넷 요구 발생

• 2000년대 ADSL 등 Internet의 급격한 보급

• 2000년대 이후 휴대전화의 급격한 보급

추진 과정– 2002년 10월 휴대인터넷 주파수 할당 (2.3GHz)

– 2004년 06월 휴대인터넷 표준 완료 (TTA PG302)

– 2005년 12월 IEEE 802.16e 규격 승인 (IEEE 802.16e)

– 2005년 휴대인터넷 표준/IEEE 802.16e 표준간 Harmonization

– 2006년 06월 세계 최초 WiBro 상용화 (KT)

– 2008년 Mobile WiMAX 미주 상용화 (Sprint)

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목차목차

WiBro/Mobile WiMAX 현황

WiBro Evolution/IMT-Advanced 표준 동향

WiBro Evolution/IMT-Advanced 기술 동향

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WiBro EvolutionWiBro Evolution

WiBro Evolution의 목표– 4세대 이동통신 시스템으로의 진화

• 사용자 다양한 요구 반영

• 서비스 제공자에게 4세대 시스템으로의 진화 기회 제공

– 2010년 이후 상용화 예정

• WiBro/Mobile WiMAX의 안정적인 상용화 이후

표준화 추진 방안– IEEE 802.16m을 통하여 국제 표준으로 추진

• IEEE 802.16 WG에서 802.16e 표준을 제정

• IEEE 802.16 WG에서 차세대 표준 제정을 위해 802.16m TG 결정

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IEEE 802.16m 표준의 목표IEEE 802.16m 표준의 목표

WiBro시스템의 IMT-Advanced 시스템으로의 진화

PAR (Project Authorization Request)를 통해 정의

– IMT-Advanced의 요구사항을 만족

– 기존 WiBro와의 호환성 유지

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ITU 역할ITU 역할

• Vision 개발/공유

• 신규 주파수 파악

• 표준 원칙/일정 개발

• 표준 기술 관리

•• Vision Vision 개발개발//공유공유

•• 신규신규 주파수주파수 파악파악

•• 표준표준 원칙원칙//일정일정 개발개발

•• 표준표준 기술기술 관리관리

ITU-R WP 8F*

주파수/표준화 관리

ITU-R WP8F는 IMT 주파수 및 표준 기술 관리

- 기술 표준 단체 (e.g., IEEE/3GPP/3GPP2 등)에서 기술 개발

WRC -07**

신규 주파수확보

• 주파수 활용 및

규제 방안 개발

•• 주파수주파수 활용활용 및및

규제규제 방안방안 개발개발

기술표준단체

신규 표준 개발 및 제안

• ITU Vision에

부합하는 표준 기술

개발 및 평가

• ITU 기술 제안

•• ITU VisionITU Vision에에

부합하는부합하는 표준표준 기술기술

개발개발 및및 평가평가

•• ITU ITU 기술기술 제안제안

기술 제안

신규 주파수제안

신규 주파수분배

* ITU-R WP 8F: ITU 내 IMT-2000 및 IMT-Advanced 주파수/표준 담당 연구 조직** WRC-07: World Radiocommunication Conference 2007 (전세계 주파수 사용 정책 결정 회의)

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ITU 내 IMT-Advanced 표준화 일정ITU 내 IMT-Advanced 표준화 일정

2010년 1Q 기술 선정 완료, 2010년 4Q 표준문서 배포

기술 제안기술기술 제안제안

기술 평가기술기술 평가평가

CONSENSUS BUILDINGCONSENSUS BUILDINGCONSENSUS BUILDING

20082008 20092009

#1Q #2Q #4Q #1Q #2Q #4Q

IMT-Advanced 요구사항 개발IMTIMT--Advanced Advanced 요구사항요구사항 개발개발

20072007

#1Q #2Q

평가 기준 및 방법 개발평가평가 기준기준 및및 방법방법 개발개발

#1Q #2Q #4Q

20201010

표준화 준비표준화 준비 표준 기술 평가표준 기술 평가 표준 문서개발

표준 문서개발

1차 표준문서 배포

표준기술 선정

완료

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IMT-Advanced VisionIMT-Advanced Vision

IMT-Advanced Framework (ITU-R M.1645)

•전송속도:

•1 link 당 이동 시 100Mbps, 정지

시 1Gbps 최고 속도 기대

•기술 유연성:

•다양한 환경, 다양한 서비스 지원

•Functional fusion:

•이종 망 간 interworking 및

interoperability 보장

1 10 100 1 000

Enhancement

Mobility

High

Low

Newmobileaccess

New nomadic/localarea wireless access

EnhancedIMT-2000

IMT-2000

New Capabilities

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IEEE 802.16m 호환성IEEE 802.16m 호환성

IEEE C802.16m-07/111r1

– 802.16m 기지국은 802.16e 단말을 기존 802.16e 기지국에서와동일한 성능 수준으로 지원

– 802.16m 기지국은 동일한 주파수 대역에서 802.16e 단말과802.16m 단말 동시 지원

– 802.16m 단말은 802.16e 기지국에서 802.16e 단말과 동일한 성능 수준으로 동작

– 802.16m 시스템과 802.16e 시스템간 seamless handover 지원

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IEEE 802.16m의 주요 구성 문서IEEE 802.16m의 주요 구성 문서

시스템 요구사항 문서– System Requirements Document

시스템 및 개별 기술의 성능 평가 방법론 문서– Evaluation Methodology Document

시스템 기술 문서– System Description Documents

IEEE 802.16m 표준 규격– P802.16m amendment

IEEE 802.16m 기반의 IMT-Advanced 시스템 표준 제안서– IEEE 802.16 IMT-Advanced Proposal

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IEEE 802.16m 표준 개발 일정 (예상)IEEE 802.16m 표준 개발 일정 (예상)

802.16m

ITUIMT-Adv.

2007

1Q 2Q 3Q 4Q

2008

1Q 2Q 3Q 4Q

2009

1Q 2Q 3Q 4Q

2010

요구사항문서Circular Letter

평가방법론제안서 접수, 제안서평가

요구사항문서

평가방법론문서

802.16m 초안802.16

Letter ballot802.16

Sponsor ballot

시스템기술문서

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목차목차

WiBro/WiMAX 현황

WiBro Evolution/IMT-advanced 표준 동향

WiBro Evolution/IMT-advanced 기술 동향

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기본 전송 기술기본 전송 기술

WiBro 기술에 기반할 것으로 예상– WiBro와의 호환성 유지 필요

– WiBro/WiBro Evolution간의 commonality 유지 필요

Channel coding– Convolutional code

– Duo-binary convolutional Turbo code

– LDPC 추가 고려

Modulation– QPSK/16QAM/64QAM

Multiples Access– DL/UL OFDMA

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MIMO 기술MIMO 기술

WiBro에 다양한 MIMO기술이 기 구현되어 있음– STC (Space Time Coding)

– SM (Spatial Multiplexing)

– 빔포밍 (beamforming)

– UL CSM (Collaborative SM)

WiBro Evolution에도 적용 필요– 동일 주파수 자원에 대한 매우 유효한 용량 증대 기법임

다중 사용자 MIMO기술이 추가적으로 고려되어야 함– 다중 사용자 diversity를 이용한 추가 용량 증가

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STC (Space Time Coding)STC (Space Time Coding)

송신 다이버시티가 발생되도록 동일한 데이터를 코딩

송신 다이버시티에 의해 수신 SNR 향상

STC

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SM (Spatial Multiplexing)SM (Spatial Multiplexing)

서로 다른 데이터를 복수 개의 안테나로 각각 송신

수신 시 복수개의 데이터열을 분리 수신

동일한 시간/주파수 자원이 안테나 수만큼 재사용

SM

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UL CSM (Collaborative SM)UL CSM (Collaborative SM)

단일 안테나를 갖는 복수 개의 단말을 이용하는 SM 기술– 단말 특성 상 복수개의 송신 안테나는 적용 어려움

동일한 시간/주파수 자원이 송신안테나 수만큼 재사용

UL CSM

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MU (multi-user) MIMO MU (multi-user) MIMO

각 안테나 자원을 다른 사용자에게 할당

스케줄러는 안테나 별로 Rate이 큰 사용자 선택

시스템 용량 증가

Data-1

User-1

User-2

User-3

Sum-rate 2.5 Mbps

Ant-1 2.0 Mbps

Ant-2 0.5 Mbps

Sum-rate 2.0 Mbps

Ant-1 0.5 Mbps

Ant-2 1.5 Mbps

Sum-rate 1.8 Mbps

Ant-1 0.8 Mbps

Ant-2 1.0 Mbps

CH-1

CH-2

CH-3

Data-2

Data-3

Scheduler

Served rate = 3.5 Mbps

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Flexible Frequency Reuse (FFR)Flexible Frequency Reuse (FFR)

주파수 재사용율이 1인 시스템이 일반적임– 시스템 용량 측면에서 유리

– 재사용율 N인 시스템의 SINR 개선보다

– 재사용율 N으로 인한 자원의 손실이 더 큼

셀 경계지역에 대한 QoS 보장이 상대적으로 어려움

셀 경계지역 QoS 보상 필요– 신호 품질의 개선 방안: 빔포밍

– 간섭 완화 기법: 간섭 제거, 간섭 제어

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Flexible Frequency Reuse (FFR)Flexible Frequency Reuse (FFR)

간섭이 적은 지역: reuse factor = 1

간섭이 많은 지역: reuse factor > 1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1

F1F1

FRF = 1

freq.

FRF = 3

F2 F2

F2

F2F1

F4

F3F3

F3

F4

F4

F3 F4

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Vertical HandoverVertical Handover

IMT-Advanced 시스템은 계층적 시스템– 하나의 Access 시스템이 모든 서비스를 제공하기 어려움

– 다수의 Access 시스템이 최적의 서비스 제공

– 사용자에게 transparent 해야 함

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Self Configuration 기지국Self Configuration 기지국

WiBro Evolution 시스템에서 기지국 수의 증가는 필연적– 더 많은 수의 기지국으로 높은 시스템 용량 달성

– 계층적 기지국 구성에 대한 요구 높음

• Home-cell, enterprise network

Large cells Multiple small cellsLarge cells Multiple small cells

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Self configuration 기지국Self configuration 기지국

기지국 수의 증가는 설치 및 운용 비용 증가 야기

다음의 기능이 기지국에 요구됨– Self planning

– Self configuration

– Self optimization

– 핸드오버

– 망 동기

Equipment Costs

Time

Configuration and Deployment Costs

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ConclusionsConclusions

WiBro Evolution– WiBro 시스템의 IMT-Advanced 시스템으로의 진화

• WiBro와의 호환성 유지

• IMT-Advanced 요구사항 만족

– IEEE 802.16m에서 국제 표준화 추진

– WiBro/Mobile WiMAX의 안정적 상용화 이후 적용

WiBro Evolution 주요 기술– WiBro와의 commonality 유지

– MU-MIMO 기술

– FFR 기술

– Vertical HO 기술

– Self configuration 기술