| 초록 |
1.분석자 서문 5G 이동통신 시스템은 대용량의 멀티미디어 트래픽 및 다중사용자 지원 등 많은 과제에 직면하고 있다. 이에 따라 새로운 변조 및 다중액세스(MA: Multiple Access) 방식이 개발되고 있다. 이 연구에서는 5G 네트워크를 위한 OMA 변조 방식(펄스의 시간과 주파수 폭을 동시에 줄일 수 없는 펄스 셰이핑 기반 변조 방식(FBMC, GFDM, SP-OFDM/OTFS/GI DFT-s-OFDM 등)에 대해 설명한다. 특히 대역폭이 15.36MHz인 경우 PSD(Power Spectral Density) 변조 특성과, OFDM 방식에서 다중 경로에 의한 BER:SNR 특성 등 변조 방식의 성능 비교 결과를 제시한다. 아울러 다중사용자 지원을 위해 MA(Multiple Access) 기능을 강화한 OMA(직교 다중액세스) 및 NOMA(Non-OMA) 구조에서 전력-도메인과 코드-도메인의 문제점에 대한 해결 방법을 제시한다. 2. 목차 1. 서론 2. OMA 변조 방식 2.1. 펄스 셰이핑 기반 변조 방식 2.1.1. FBMC 2.1.2. GFDM 2.2. 기타 변조 방식 2.3. 변조 방식의 성능 비교 2.3.1. PSD 2.3.2. BER 3. NOMA 3.1. NOMA 구조에서 전력-도메인 3.2. NOMA 구조에서 코드-도메인 4. 5G 시스템 발전 요인 4.1. 모바일 서비스 동향 4.1.1. 스마트폰 대중화 4.1.2. 모바일 클라우드 및 실감미디어의 대중화 4.2. 이동통신 환경 변화 4.2.1. 저비용 무선네트워크 구축 확대 4.2.2. 에너지효율성 향상 이슈 5. 결론 6. 전문가 제언 국내 5G 시스템 구현 정책은 유무선네트워크 인프라를 기가급(Giga: 10-9) 이상으로 향상시키고, CPND(콘텐츠/플랫폼/네트워크/디바이스) 기술을 획기적으로 향상시켜 서비스 실증을 통해 대응해나가고 있다. 이를 위해 기가 코리아(Giga KOREA) 구축 사업이 2013년부터 시작되어 5G 이동통신 상용 서비스 목표 시점인 2020년까지 추진되고 있다. 이는 실감형 3D/4D/홀로그램 콘텐츠를 실시간 양방향으로 전송할 수 있는 Gbps급 유무선 통합 인터넷 개발을 핵심으로 하고 있다. 기가 코리아 구축 사업을 통해 사용자 맞춤형 실감서비스를 제공함으로써 라이프스타일의 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대하고 있다. 이 사업을 통해 새로운 비즈니스 모델을 창출하기 위해서는 민간 및 산업계의 의견 수렴을 통해 사업 기간 동안(2013~2020년) 수시로 전체 시스템 사양을 점검해나갈 필요가 있다. 5G 이동통신 시스템은 매크로 셀, 마이크로 셀, 스몰 셀 및 릴레이 등 다양한 형태의 셀과 통신 방식들이 이용될 수 있을 것으로 예상된다. 아울러 매우 다양한 융합기술들과 접목될 수 있어 주파수가 혼재되어 매우 복잡한 상황이 전개될 수도 있을 것이다. 이러한 환경에서 대용량 MIMO 시스템 및 이동 펨토 셀 등은 주파수를 효율적으로 활용할 수 있는 매우 좋은 방법이 될 수 있을 것이다. 아울러 이러한 주파수 효율성 문제는 모바일 통신에서 가장 중요한 자원이기 때문에 5G 시스템뿐만 아니라 3G 및 4G-LTE(A) 셀룰러 네트워크에서도 범용의 고속 데이터 전송 기술에 적용할 수 있어 지속적인 기술(성능) 개선을 위한 연구가 필요하다. 5G 이동통신 시스템 개발과 관련된 기술로는 전후방 요소기술(셀룰러 기술/핸드오프 및 디지털 기술/GSM 기술/CDMA 기술/캐리어 묶음 기술 등), 5G 이동통신 시스템 개발에 필수적인 후보기술(스몰 셀 기술/밀리미터파 기술/다중안테나 기술/㎜Wave를 이용한 빔 형성 기술 등), 5G 이동통신 시스템과 접목될 수 있는 여러 융합기술(M2M 및 실물지능통신 기술/사물인터넷 기술/웨어러블 디바이스 기술/ NFC 기술/빅데이터 기술/클라우드컴퓨팅 기술/서버 가상화 기술/SNS 기술/IPv6 기술/HTML5 기술 등) 등 매우 다양한 첨단기술들이 포지셔닝되어 있다. 특히 5G 이동통신 시스템과 접목될 수 있는 다양한 융합기술 중에는 4G-LTE A 기술이 태동하던 2013년 ICT 분야 10대 메가트랜드로 주목받았던 3개 기술(빅데이터를 통한 가치 창출, 클라우드서비스 발전, SNS의 급성장)이 포진되어 있다. 이는 5G 이동통신 시스템으로의 발전을 통해 ICT 분야의 3대 메가트랜드를 견인하고 있다는 것을 입증하고 있다. 이만큼 5G 이동통신 산업은 차세대 모바일 산업 분야 시장과 생태계의 구도를 재편할 수 있을 정도의 블루오션으로 다가오고 있다. 한국의 5G 이동통신 후보기술 및 융합기술 등의 글로벌 특허 경쟁력은 2013년 기준 2위(1위는 미국, 3위는 스웨덴), 기술 수준은 1위인 미국 대비 90.4 #37;를 기록하고 있다. 반면, 5G 이동통신 관련 순수 기본기술 분야에서는 한국의 특허 경쟁력이 글로벌 평균 수준을 밑도는 것으로 나타났다. 아울러 한국보다 표준 특허 건수가 적은 스웨덴과 네덜란드는 한국보다 특허의 질적 수준 지표인 피인용지수와 시장확보지수가 높게 나타났다. 이처럼 보유하고 있는 표준 특허 수와 시장지배력은 다르게 나타날 수도 있다. 한국은 5G 시스템의 상용 서비스 시점인 2020년에 전 세계 1위 도약을 목표로 글로벌 시장지향형 핵심기술(후보기술이나 융합기술 등) 개발에 주력하고 있다. 이러한 표준화 및 특허 분석 결과는 표준화의 경우 이제 막 경쟁이 시작된 단계이고, 특허의 경우 국가 간, 기업 간 보안이 강화된 가운데 진행되고 있어 2018년 기술개발 완료를 앞둔 2015~2016년 사이에 국제표준 및 표준(핵심)특허 경쟁력이 각 국가별로 차별화되어 나타날 것으로 예상된다. 이 시점이 되면 국내 5G 이동통신 기술력이 글로벌 기술시장을 주도할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 국내 5G 이동통신 시스템 관련 국제표준화의 경우 양적인 성장은 이룩하였으나 질적인 성장은 아직 미진한 편이다. ITU-T의 기고서 제출 순위는 2위(1위는 중국), 국제의장단 의석은 3위(1위는 미국, 2위는 중국), 표준 특허 보유 수는 6위(1위는 미국, 2위는 일본, 3위는 핀란드, 4위는 프랑스, 5위는 독일)를 기록하고 있다[25]. 국내 대부분의 연구소나 기업의 경우, 연구와 동시에 특허 확보에 대한 관심은 가지고 있으나 국제표준화 추진은 미흡한 편이다. 또한 ITU 같은 공식 표준화 단체는 정부주도하에 활발히 대응하고 있으나, 최근 들어서는 사실표준화 단체(특정 기술 분야의 표준화를 위해 임의로 결성된 조직체)의 중요성이 부각되고 있어 관련 기업이나 단체에서 적극 대응할 필요가 있다. 아울러 공식 표준화와 사실 표준화 간의 연계를 통해 시너지 효과를 얻기 위해서는 정부 차원에서 두 표준화 단체의 컨트롤타워 역할이 필요하다. 현재 상황은 ICT 기반의 융합 서비스와 시장이 새롭게 창출되고, 생태계가 빠르게 재편되고 있다. 이처럼 급속한 다변화 상황에서 지속적인 성장을 견인하기 위해서는 세계 최고 수준의 단말 분야와 함께 모바일 서비스 플랫폼 기반 기술 등(C-P-N-D) 분야에서도 균형적으로 발전할 수 있는 기반 마련이 필요하다. 이에 기가 코리아(Giga KOREA) 구축 사업([부록 2] 참조)을 계획대로(2013~2020년까지 8년) 진행할 필요가 있다. 아울러 5G 이동통신 산업발전 전략 및 핵심 서비스 실현계획대로 2018년 세계 최초 시범사업에서부터 2020년 이후 글로벌 생태계 주도 등 선도형 R BD 추진까지 차질 없이 수행할 수 있도록 공동 노력이 필요하다[26]. References 1. Yunlong Cai, Zhijin Qin, Fangyu Cui, Geoffrey Ye Li, and Julie A. McCann, ldquo;Modulation and Multiple Access for 5G Networks rdquo;, IEEE Communications Surveys Tutorials, 2017. 2. 3GPP TR 38.913: ldquo;Study on scenarios and requirements for next generation access technologies rdquo;. 3. Recommendation ITU-R M.2083: IMT Vision - 'Framework and overall objectives of the future |
