5G NR(New Radio)에 대해 알아두어야 할 다섯 가지

3GPP 릴리즈 15는 5G NR(New Radio) 모바일 통신 표준의 공식적인 정의를 소개하였습니다. 본 표준의 설계 및 테스트를 위한 새로운 기능과 솔루션을 확인하십시오.

1. 에어 인터페이스의 명칭인 NR(New Radio)

NR(New Radio) 또는 5G NR이 그리 창의적인 표현은 아니지만, '3GPP 릴리즈 15 (Rel-15)' 결과물을 두고 통칭하는 용어입니다. 과거 이동통신 업계가 4G기술을 두고 LTE라는 용어로 설명하고, 3G기술은 UMTS로 지칭했던 것과 비슷하게, 이제 5G기술을 NR로 일컫습니다. 릴리즈 15 규격의 초안은 2017년 12월에 승인되었고, 2019년 중반에는 완성될 예정입니다. 릴리즈 15에는 5G 이동통신 표준의 1단계에 대한 내용만 담겨 아직 시작 단계라고 할 수 있습니다. 제 2단계에 대한 내용이 담길 릴리즈 16은 2019년 12월 무렵에 완성될 것으로 예상됩니다.

2. 신규 스펙트럼을 적용한 5G

그 동안 5G 네트워크의 지원 스펙트럼이 어떻게 될 지가 뜨거운 관심사였는데, 이제 더디지만 조금씩 윤곽이 드러나고 있습니다. 5G연구 초기, 5G에 밀리미터파(mmWave) 스펙트럼이 사용되지 않겠냐고 기대하는 이가 많았던 것이 사실이고, 실제 향후 5G솔루션에서 밀리미터파 스펙트럼은 중요한 부분이 될 것입니다. 하지만 단기적으로는 6GHz 이하 스펙트럼과 mmWave 대역이 전체 방정식에서 핵심 부분이 될 것입니다. 릴리즈 15은 NR 구현을 위한 2.5GHz~40GHz 범위의 신규 스펙트럼 그룹에 대해 명확하게 설명하고 있습니다. 이 중 3.3GHz~3.8GHz 및 4.4GHz~5.0GHz의 두 대역은 모바일 부문에서 즉시 구현을 목표로 별도로 할당되었습니다. 3.3GHz~3.8GHz 스펙트럼은 빠르면 2018년 초에 5G구현에 실제 적용 가능할 것으로 보입니다. 미국, 유럽 및 여러 아시아 국가들은 5G용도로 이미 해당 스펙트럼을 개방한 바 있고, 이러한 넓은 대역폭 지원은 통신 사업자에게는 매력적인 요소가 아닐 수 없습니다. 하지만 40GHz 미만 스펙트럼은 이제 시작 단계라고 할 수 있습니다. 향후 3GPP 릴리즈는 최대 86GHz까지 스펙트럼 사용을 허용할 것으로 예상됩니다.

3. 핵심 기술로 부상한 빔포밍

모바일 장치에서 신호 강도를 최적화하기 위한 목적으로, NR은 아날로그 및 디지털 빔포밍(beamforming) 조합을 사용합니다. 사실, 빔포밍은 이동통신 업계에서는 새로운 기술은 아닙니다. 이미 LTE 네트워크에서 디지털 빔포밍이 광범위하게 사용되고 있습니다. 하지만, 5G에서는 신호 전파 장애 및 안테나 크기 축소 등의 문제를 해결하기 위해 아날로그 빔포밍 기술을 보다 넓게 적용합니다. 24GHz 이상에서 빔폭이 더 좁은 아날로그 빔포밍을 적용함으로써, 5G 기지국은 다운링크 신호를 보다 효율적으로 조종할 수 있습니다. 이러한 과정에는 빔 스캐닝이 포함되므로, 기지국은 특정 모바일 장치에 필요한 가장 효과적인 빔 위치를 식별해낼 수 있게 됩니다. 고차변조방식 등의 방식을 통해 다운링크 전송의 수신자의 수신신호의 세기는 더 강해지게 됩니다. 하지만 빔포밍 적용 시, 중요한 테스트 문제가 발생합니다. 각 빔의 특성 확인 및 테스트 외에도, 무선 성능 검증에 반드시 필요한 무선(over-the-air) 측정 역시 진행하여야 합니다.

4. 첫 5G 디바이스는 여전히 LTE망을 사용할 것으로 예상

5G NR 1단계는 결국 스탠드얼론(SA) 및 논스탠드얼론(Non-Standalone, NSA) 작동모드 모두 지원하게 될 것입니다. NSA 모드에서 모바일 장치는 4G 및 5G 네트워크를 동시에 사용하여 LTE eNB 및 5G gNB와의 연결을 유지합니다. NSA 모드의 사양은 2017년 12월에 완성되었고, SA 모드의 사양은 릴리즈 15이 마무리되는 2018 년 중반 무렵에 완료될 예정입니다. 그 동안 LTE 및 NR 트랜시버가 동시에 사용되면서, 전력 효율성 개선 및 간섭 억제에 대한 관심이 더욱 증가할 것입니다.

5. NR 1단계는 여전히 OFDM 웨이브폼에 기반

5G용으로 여러 파형(waveform)이 제안된 바 있지만, NR의 1단계는 직교주파수분할다중(OFDM)을 사용합니다. 5G NR 다운링크에 사용되는 이 OFDM은 CP(Cyclic Prefix, 주기적 전치부호)를 사용하고, LTE가 다운링크 신호용으로 채택한 파형과 동일한 파형을 갖습니다. LTE와 다른 점은, 5G NR은 업링크에서 CP-OFDM 및 DFT-S-OFDM 기반 파형을 사용하고, 또 부반송파간 간격(subcarrier spacing)의 상당한 변화를 허용합니다. LTE 부반송파가 거의 15 kHz로 구현된 반면, 5G NR은 부반송파가 15kHzx2n으로 이격된 유연한 방식을 허용합니다. 5G NR에서 허용되는 최대 부반송파 간격은 240kHz이며, 해당 간격은 400MHz 반송파 대역폭이 사용되는 경우를 대비해 유보(reserve)된 상태입니다.

기술 백서


5G New Radio : 물리 계층 소개

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  • 주요 OFDM 웨이브폼 선택
  • 유연하고 확장 가능한 수비학의 이점
  • mmWave 작동 및 다중 사용자 MIMO 지원
  • 효율적인 스펙트럼 활용을위한 대역폭 부품

5G NR(New Radio)을 통한 새로운 혁신

새로운 대역, 대역폭 및 빔포밍 기술로 인해 5G가 가져다주는 상당한 설계 및 테스트 과제를 해결하는데 NI가 도와드리겠습니다.

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