CoMP

CoMP

 

목차 소개

CHAPTER 01 이동통신 진화의 배경
CHAPTER 02 스펙트럼 규제 및 3G에서 5G까지의 표준화
CHAPTER 03 무선 접속: 개요
CHAPTER 04 무선 인터페이스 구조
CHAPTER 05 물리 계층 전송 자원
CHAPTER 06 하향링크 물리 계층 절차
CHAPTER 07 상향링크 물리 계층 절차
CHAPTER 08 재전송 프로토콜
CHAPTER 09 스케줄링 및 전송 속도 적응 (rate adaptation)
CHAPTER 10 채널 상태 정보 (CSI) 및 Full-Dimension MIMO (FD-MIMO)
CHAPTER 11 엑세스 절차
CHAPTER 12 반송파 결합 (Carrier Aggregation)
CHAPTER 13 CoMP (다중 지점 조정/송신)
CHAPTER 14 Heterogeneous 구축
CHAPTER 15 스몰 셀 개선 및 동적 TDD
CHAPTER 16 DUAL CONNECTIVITY
CHAPTER 17 비면허 주파수 및 LAA (License-Assisted Access)
CHAPTER 18 Relay
CHAPTER 19 MBMS (MULTIMEDIA 19 BROADCAST/MULTICASTSERVICES)
CHAPTER 20 MASSIVE-MTC 어플리케이션을 위한 LTE
CHAPTER 21 D2D 연결
CHAPTER 22 스펙트럼 및 RF 특성
CHAPTER 23 5G 무선 접속
CHAPTER 24 새로운 5G

 

 

CoMP

이동통신의 발전으로 수용할수있는 단말기기들도 질적, 양적으로 발전하였다. 많은 단말기기를 연결하는 것이 이동통신사의 수익과도 연결되게 되었다.

많은 단말을 안정적으로 효율적으로 수용하기 위해 LTE-A의 셀간 협력 기술인 CoMP의 기술이 발달하였다.

LTE/LTE-A 초기 단계에서는 최고 속도가 얼마인가가 사업자에게 중요한 marketing point가 되지만, LTE 가입자와 트래픽이 증가함에 따라 최고 속도보다는 실제로 사용자가 느끼는 Quality of Experience (QoE)를 만족시키는 것이 중요해졌다. 이는 곧 이동통신의 품질 및 수익에 중요한 이유가 되었다,

 

이를 위해서 무선망 용량 증대는 주파수 효율 (spectral efficiency)을 향상시킴으로써 이뤄집니다.

이동통신 주파수 효율 (bit/sec/Hz)이란 단위 주파수 (Hz) 당 전송율 (bps)로, 주파수 효율이 높으면 같은 대역폭으로 더 많은 data를 전송할 수 있으며, 안정성과 성능성에서도 중요하다.

4세대 이동통신인 LTE에서는 기본적으로 2x2 MIMO 안테나를 사용함으로써 주파수 효율을 높여 광대역 무선 링크를 제공합니다.

5G 이동통신의 경우 4X4, 8X8, 3D MIMO 안테나 기술의 향상시키고 있다. 이와 같이 기지국내 안테나 수를 늘리면 셀 중심에서는 주파수 효율이 더 높아져서 단말 throughput이 더 증가하지만 셀 경계에서는 간섭과 페이딩 등 전파 성능에 있어 그 효과가 떨어진다  

 

정의  

• 이동통신 기술의 발달로 인해 셀 경계에 위치한 단말의 throughput을 높이기 위하여 새로운 형태의 셀 간 협력 기술인 Coordinated Multi-Point (CoMP) 가 나타났다.
• Coordinated Multi-Point (CoMP)는 이웃한 셀들이 협력하여서 무선데이타를 Serving 셀뿐만 아니라 주변 다른 셀들도 같은 이동통신 단말과 통신할 수 있도록 함으로써 셀 간 간섭을 줄이고 셀 경계에서 단말의 throughput을 높이는 기술이다. 
• 기존 방식에서는 단말은 이동통신 구간 내에서 하나의 셀 (serving 셀)에 접속하여 통신하였다.
• CoMP가 지원되는 단말은 서로 다른 지점에 위치한 여러 셀들과 통신을 할 수 있는데, 이 셀들을 한 그룹으로 묶으면 가상의 MIMO 시스템으로 동작한다. 즉 2X2, 4X4 MIMO의 효과를 낸다. 
• CoMP는 이동통신 셀 간 간섭을 줄여 단말의 셀 경계 throughput 을 높이기 위한 목적으로, 하나 이상의 전송 셀들이 단말과 통신할 수 있는 셀 간 협력 기술입니다. CoMP Cooperating Set에 속한 셀 (이하 CoMP 협력 셀)들은 단말의 채널 정보를 공유하여 전송 셀(들)을 결정합니다.  
• Coordinated Multi-Point (CoMP) 의 셀간의 대등한 관계로 서비스하는 경우도 있으며, 종속적인 셀간의 서비스 경우도 있을 수 있다.
• Coordinated Multi-Point (CoMP) 은 eICIC 등의 기술과 같이 이동통신의 안정성과 성능성을 높이기 위한 협력통신기술의 하나이다.

2019/11/20 - [책이야기/경제경영] - 5G - 3 D2D 연결

5G - 3 D2D 연결

2019/11/19 - [분류 전체보기] - 5G-2 FWA (fixed wireless access)

5G-2 FWA (fixed wireless access)

2019/11/13 - [IT이야기] - 5G -1편 - LAA (License-Assisted Access)

5G -1편 - LAA (License-Assisted Access)

 

CoMP 사용 이유? 

• ICIC (Release 8 표준)는 셀 경계 단말들에게 서로 다른 주파수 자원을 할당함으로써 셀 간 간섭을 줄이고, eICIC (Release 10 표준)는 시간 영역에서의 ICIC로 HetNet 환경에서 macro 셀과 small 셀이 협력하여( 즉 종속적인 셀간의 협력관계) 셀 경계 단말들에게 서로 다른 시간 자원을 할당함으로써 셀 간 간섭을 줄인다.
• ICIC와 eICIC의 경우, 셀 간 간섭을 줄일 수 있지만, 셀 경계에서 단말이 통신할 수 있도록 해주지만 throughput을 높여주지는 못한다.
• 주파수 영역 (ICIC)과 시간 영역 (eICIC)에서 무선 자원의 사용을 제한함으로써 간섭을 줄일 수 있다.
• 이웃 셀들 간에 간섭 정보가 long-term으로 갱신되므로 단말이 로밍을 할결우, 빠르게 변하는 단말의 채널 상태는 셀 간 협력에 반영되지 않고 따라서 동적으로 자원을 할당하기에는 한계가 있다.  

Release 11에서 표준화되기 시작하여 Release 12에서 계속 진행 중인 CoMP는 주파수 효율을 높이기 위해 주파수/시간 영역 외에 공간 영역 자원을 사용한다.

안테나를 이용해서 beamforming을 하거나 가상의 MIMO 시스템으로 동작할 수 있다.

CoMP는 협력 셀들이 단말의 채널 정보를 매 scheduling마다 공유하므로 단말의 순간적인 채널 상태를 반영하여 joint scheduling을 수행할 수 있습니다.

 

CoMP 종류 (CoMP Category)

CoMP 기술은 협력통신의 개념으로 다양하게 분류할 수 있다.

Backhaul 여부, eNB 간 CoMP 서비스 지원 여부, MIMO 안테나가 얼마나 많은 user를 지원하는가? 그리고 DL/ UL 기술인가로 분류할 수 있다.

 

CoMP의 목적은 셀 간 간섭을 줄이고 셀 경계 단말의 throughput을 높이기 위한 것으로, 셀(들)이 단말에게 data를 전송할 때 적용할 수 있는 DL CoMP 기술 종류는 Cell 들간 coordination 정도와 traffic load에 따라 아래와 같이 구분됩니다. 

 

CS/CB (Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming)  
CS와 CB는 셀 경계 단말들의 간섭신호가 최소가 되도록 협력 셀 중에서 하나의 전송 셀을 선택하여 단말에게 전송하는 방법입니다.   

 

1. CS (Coordinated Scheduling)

CS CoMP는 개념적으로는 ICIC처럼 셀 경계 단말들에게 서로 다른 주파수 자원  (RBs or subcarriers)을 할당하여 셀 간 간섭을 줄이는 기술이지만, 기술적으로는 ICIC보다 훨씬 빠른 동작 주기, 복잡한 신호처리 및 정교한 알고리즘이 필요한 앞선 기술입니다. ICIC는 셀 단위로 간섭 정보가 전달되고 CS CoMP는 사용자 단위로 채널 정보가 전달됩니다.

• 첫째, 셀 간 협력 주기가 짧습니다. CS CoMP 주기는 1 msec로 매 scheduling마다 CS Coordination 값이 적용됩니다. 따라서 순간적인 단말의 채널 변화에도 동적으로 자원을 할당할 수 있습니다.    
• 둘째, 셀 간 공유하는 정보가 정교하고 정보량이 많습니다. CS CoMP에서는 단말들과 협력 셀들 간 채널 정보 (CQI, PMI, RI, SINR 등)가 공유됩니다.   

2. CB (Coordinated Beamforming)

CB는 smart antenna 기술을 이용하여 셀 경계 단말들에게 서로 다른 공간 자원 (beam pattern)을 할당합니다.  자기 단말에게는 main beam을 할당하고 인접 셀 단말에게는 null beam을 할당하여 간섭을 피합니다.   

 

 

3. JT (Joint Transmission)

 

• 두 개의 기지국이 동시에 단말에 전송할 데이터를 공유하며, 전송하는 방법
• 동일 주파수를 사용하여 단말에 지원하는 서비스 의 안정성과 성능을 높여준다
• 단말의 경우, 잦은 로밍 가능성이 생겨 이에 대한 주의가 필요하다. 

 

4. DPS (Dynamic Point Selection)

 

• 두 개의 기지국중 하나의 기지국만 단말에 전송할 데이터를 공유하며, 전송하는 방법
• 잦은 로밍이 발생하지 않아서 단말에 지원하는 서비스의 안정성이 높다