5G의 첫 번째 단계: New Radio 디바이스의 다양한 설계 과제 해결 - Part 1 | 키사이트 Keysight

파트 1: 5G NR 표준

5G는 빠르게 진화하였고, 4G를 뛰어넘는 다음 세대의 기술을 제안합니다. 5G NR(New Radio) 초기 '릴리즈 15'가 2017년 12월에 선보이면서, 물리 계층 사양이 점차 향상되고 있습니다. 릴리즈 15 사양은 eMBB(모바일 대역폭) 및 URLLE(초고 신뢰도 및 초저 대기 시간 통신)의 향상에 집중하여 매우 빠른 데이터 속도를 달성하고 무선 통신의 대기 시간을 줄입니다.

이러한 새로운 사양으로 인해 디바이스와 구성요소 설계자들은 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 새로운 표준에 맞춘 설계 외에도, 다양한 테스트 사례에 맞는 프로토콜을 어떻게 검증할 것이며, RF 성능을 어떻게 확인하여 서비스 품질 기대치를 충족할 수 있을까요? 이제 측정하는 일은 더욱 어려워졌습니다. Massive MIMO와 Beam Steering은 빔 관리에 따른 측정 과제와 mmWave(밀리미터웨이브) 주파수의 활용에 따라 신호 품질에 새로운 측정 과제를 직면하게 되었습니다. 기존에 케이블을 사용하던 테스트는 이제 OTA를 활용함으로써 더욱 검증이 어려워졌습니다. 네 파트로 나뉜 이 백서 시리즈는 커뮤니케이션 스택의 하위 계층 및 5G 디바이스 설계 및 테스트에 주어진 새로운 과제를 해결하기 위한 고려사항을 설명합니다.

5G 시대를 맞이하며

클라우드 컴퓨팅, AI(인공지능), 머신 러닝, 증강 현실 및 가상 현실, IoT(사물 인터넷), 수억 개의 커넥티드 디바이스를 포용함에 따라 무선 통신 시스템의 영역이 전례 없이 확장되고 있습니다. 어떻게, 어디에 5G NR이 필요할까요? 5G 기술은 빠르고, 신뢰할 수 있으며 근거리에 준하는 연결을 제공함으로써 전 세계 사람들을 연결시켜 줄 것입니다. 5G를 통해 라이브 이벤트와 게임을 실시간으로 경험할 수 있으며, 음성 및 영상 통화를 더욱 친숙하게 접하고, 스마트 디바이스를 인공지능과 페어링하여 개개인을 위한 맞춤형 환경을 조성할 수 있습니다.

5G NR은 4G와 함께 작동할 것이며, 심지어 비단독형 모드(NSA)의 데이터 및 제어 영역을 위해 4G 코어 네트워크를 활용할 것으로 예상됩니다. 또한 5G와 4G, Wi-Fi는 동일한 반송파 내에서 공존하여 비면허 대역을 활용해 6GHz 미만의 용량을 증가시켜 줄 것으로 기대합니다. 5G NR 릴리즈 15는 5G 통신의 향후 릴리즈를 적용할 수 있는 유연성을 제공하도록 기초를 확립합니다. 물리계층은 5G NR 도입의 첫 단계로, 무선 신호를 구성하고 무선 인터페이스(Air interface)를 통해 신호가 통신되는 방법을 결정하는 중요한 파트입니다.

새로운 과제

물리 계층의 디바이스 설계 관련 과제는 다음과 같습니다.

• 유동적인 시간 및 주파수 간격으로 대기 시간은 줄어들지만 채널 코딩이 복잡해지며 신호 품질 확보가 어려워지고 다양한 테스트 사례가 생겨납니다.
  
• 스펙트럼은 대역폭 파트를 통할 경우 효율적으로 활용할 수 있지만 새로운 공존 문제(coexitence)가 야기됩니다.
• Massive MIMO 및 mmWave beam steering으로 스루풋과 용량 게인은 높아지지만, 그와 동시에 빔 스티어링 부분에 새로운 과제가 대두됩니다.
• mmWave 주파수의 사용으로 채널 대역폭은 더욱 확장되지만, 신호 품질 확보에 어려움이 발생하면 OTA 테스트에 대한 필요성이 생겨납니다.

본 시리즈의 파트 1에서는 5G NR 사양을 소개하고 5G 영역에서 향상을 도모할 것으로 예상되는 새로운 기능을 설명합니다. 새로운 설치 항목으로 인해 5G NR 사양을 이행하는 일은 더욱 어려워질 것입니다.

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