3세대 이후의 이동통신시스템에서는 고속 및 대용량 전송을 통해 동영상, 영화, 방송 등 은 종류의 멀티미디어 서비스들이 제공될 것으로 전망된다. 본 논문에서는 이러한 서비스들의 제공이 가능한 3세대 이후 시스템으로 개발되고 있는 High-Speed Mobile Multimedia (HMm) 시스템을 매체접근제어 (MAC) 프로토콜을 중심으로 소개한다. HMm MAC 프로토콜은 광대역 무선 환경 하에서 고속의 그리고 효과적인 멀티미디어 전송을 목표로 설계되었다. 이러한 HMm MAC 프로토콜은 기지국 MAC과 단말 MAC의 두 서브시스템으로 나뉘며, 각 서브시스템은 상태관리, 전송제어, 버퍼관리, 임의 접근제어, 패킷 스케줄링 등의 기능을 수행한다.
이동체통신시스템은 디지털방식에의 전환이 진전되어 음성통신에서 멀티미디어 통신으로의 기대가 높아지고 있다. 또 공중이동체통신에서는 앞으로도 큰 수요가 예상되고 있는데 이를 배경으로 생활공간의 확대, 경제활동의 다양화에 따라 이동체통신의 즉시성$\cdot$간편성 등이 평가를 받아 여러 세대층에서 이용이 확대되는 등, 정보통신의 역할과 중요성이 증대된 것을 들 수 있다. 1996년말 현재 1억 3630만명이 100개국 이상의 국가에서 휴대전화를 이용하고 있다. 한편 일본의 PHS를 포함하는 휴대전화 가입자수는 ''97년 6월에 3000만을 초과, 보급률로는 구미각국의 수준에 근접하고 있다. 현재 실용화 되고있는 CDMA 등의 휴대전화방식에 비하여 가입자 수의 증가에 대처할 수 있도록 G율적이면서 대용량의 통신을 할 수 있는 방식에 대한 검토$\cdot$연구가 각국에서 행해지고 있다. 그 중 하나가 INT-2000(FPLMTS)방식의 차세대통신시스템으로, 2000년의 실용화를 목표로 일본, 구주, 미국이 각각 차차세대의 고속무선액세스시스템, 차세대 LEO를 이용한 이동체위성통신시스템 등과 함께 상호의 연대를 포함한 검토$\cdot$연구가 추진되고 있다. 이 차세대 통신시스템에서는 세계 각국의 통신방식을 통일하여 하나의 휴대단말을 공통으로 사용할 수 있고 아울러 멀티미디어통시네의 적용이 가능한 방식이 되도록 검토하고 있다. 한편 일본에서는 업무용 이동체통신시스템에서도 디지털화가 진전되어 음석중심의 서비스에서 멀티미디어통신으로 옮겨가고 있다.
본 논문에서는 이동 멀티미디어 통신을 위해 송신 다이버시티 STTD(Space Time Transmit Diversity)기법을 적용하였을 경우 발생하는 송신 안테나 상호간의 간섭을 제거 하기 위해 새로운 수신기를 제안하고 이를 적용한 DS-CDMA/QPSK STTD 시스템의 성능을 모의실험으로 확인하였다. 모의실험 결과 제안된 수신기를 적용한 시스템의 성능이 0.5∼2 dB 정도의 성능 개선이 있음을 알수 있었다.
3G LTE 이동통신 시스템은 패킷 데이터 전송에 기반을 둔 다양한 서비스 지원을 목표로 하는 기술로서 최대 20MHz 대역폭 기준 하향링크 최대 전송속도 100Mbps, 상향 링크 50Mbps의 전송속도를 지원한다. 그리고 데이터 전송 효율 향상, 효율적인 주파수 자원 이용, 이동성, 낮은 latency, 패킷 데이터 전송에 최적화된 기술과 서비스 품질보장 등을 제공한다. 3G LTE 시스템은 기존 시스템에 비해 주파수 및 고속의 멀티미디어 서비스를 효율적으로 사용하는 IP 네트워크로 진화되는 이동통신 시스템이다. 3G LTE 이동통신 단말은 대역폭 20MHz 기준으로 이동속도 120km/h에서 하향링크 30 Mbps, 상향링크 15Mbps의 데이터 전송속도를 지원한다. 또한, 고품질 및 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하는 단말로서 3.5세대인 HSDPA에 반해 모바일 영상 서비스가 본격적으로 제공되는 3G LTE 이동통신 시스템의 단말이다. 본 고에서는 3G LTE 이동통신 시스템 단말 플랫폼 기술 동향과 전망에 대하여 논의한다. II장에서는 3G LTE 표준 규격을 기반으로 구현하는 3G LTE 이동통신 시스템 및 단말 플랫폼을 서술하며, III장에서는 국ㆍ내외 단말 플랫폼 기술 동향에 관한 내용을 기술한다. IV장에서는 향후 발전 전망에 대해 살펴보고, 마지막으로 결론을 맺고자 한다.
오늘날 이동통신 시대를 맞이하여 사용자에게 Anywhere, Anytime, Anybody, 그리고 Anyplace(4A) 조건을 보장해 주는 3세대인 Universal Mobile Telecommunication System/International Mobile Telecommuni-cation-2000(UMTS/IMT-2000) 비동기 시스템은 기존의 여러 종류의 서비스를 제공하기 위하여 개선된 무선 접속으로 다양한 이동 환경 하에서 여러 가입자에게 다양한 서비스를 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 이와 같이 UMTS/IMT-2000 비동기 시스템에서는 저속의 음성에서 2Mbps까지의 전송속도를 가지는 데이터, 영상 등의 멀티미디어 서비스와 이동 가입자에게 전 세계 어디를 가든 통화할 수 있는 국제 로밍 서비스를 제공하여야 한다. 본 고에서는 UMTS/IMT-2000 기반인 Third Generation Project Partnership(3GPP)의 제3세대 이동통신망인 UMTS에 대하여 살펴 본 후 최대 2Mbps급의 트래픽 및 실시간 멀티미디어 응용을 위한 개선된 QoS를 지원하는 UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN)의 구조를 기술하였다. 특히, 기지국 및 핵심망과 접속되는 무선망 제어국의 구조, 특성, 그리고 기능에 대하여 논하였다.
차세대 이동통신 시스템(B3G)은 음성 트래픽 뿐만 아니라 데이터, 화상, 비디오와 같은 멀티미디어 트래픽을 지원하므로 더 많은 무선 자원을 요구한다. 특히 멀티미디어 트래픽의 전송 중에 핸드오버가 발생하면 멀티미디어 트래픽의 QoS가 지연 및 손실에 의하여 영향 받기 때문에, 정지 상태에서의 경우와 대등한 QoS를 유지하기 위해서는 효율적인 자원 예약 및 할당 방안이 필요하다. 본 논문에서는 이동 멀티미디어 망에서 이동 단말기의 이동방향 추정에 근거하여 자원을 예약하곡 이를 근거로 멀티미디어 트래픽을 전송하는 핸드오버 기법을 제안한다 이 기법은 섹터 추정과 존 추정으로 구성된 2 단계 추정에 근거하여 이동 단말기의 위치와 이동 방향을 결정하고 이를 이용하여 자원을 예약한다. 제안된 방법의 성능을 시뮬레이션에 의해 분석한다.
사용자 요구의 다양화와 그에 따른 트래픽 증가 등 현재의 IMT-2000 기반에서 수용할 수 없는 보다 복잡한 이동 멀티미디어 환경이 도래하고 있다. 이러한 이동 멀티미디어 서비스를 원활히 제공하기 위해 ITU-R을 중심으로 한 전세계 이동통신 업계는 이미 4G 시스템 규격 및 개발에 상당한 진전을 보이고 있다. 이에 따라 ETRI도 지난 2002년 1월부터 4세대 이동통신 초고속 패킷 무선전송 기술 연구 개발에 착수하였다. 이 연구 개발은 크게 전송 시스템과 네트워크 분야로 나뉘어지며, 전송 시스템은 다시 low-tier 서비스를 위한 HMI 시스템과 high-tier 서비스를 위한 HMM 시스템을 두 축으로 하여 진행되고 있다. 본 고에서는 HMM 시스템의 연구 개발 계획, 전개 방향 및 목표 등을 간략하게 소개하고자 한다.
효율적인 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing)의 동작을 위해 데이터의 시작 위치를 검출하는 프레임 동기 과정은 필수적인 요소이다. 본 논문에서는 OFDM 을 기반으로 한 이동 멀티미디어 통신 시스템에 적용가능한 새로운 프레임 동기 방법을 M-sequence 를 이용하여 설명하고 분석한다. 두 개의 반복되는 M-sequence 는 시간 영역에서 OFDM 의 프레임에 직접 더해지고, 수신단에서 M-sequence 의 자기상관 특성을 수행함으로 효과적인 프레임 동기를 얻을 수 있다. 이와 함께 주파수 옵셋 추정 알고리즘이 이루어 진다. 제안된 알고리즘은 비교적 단순하며 다중경로채널에서도 훌륭한 특성을 보여준다. 마지막으로 이 기술은 4G 이동 멀티미디어 통신 시스템에 적용할 수 있다.
멀티미디어 이동 통신 시스템은 음성 교환 및 패킷 교환의 실시간과 비실시간의 세 종류 서비스 클래스에 의해 특징지어 진다. 셀에서의 무선 채널은 이들 서로 다른 서비스 클래스의 호에 할당되어 지며 서로 다른 서비스 요구사항을 만족해야 한다. SRN은 추계적 페트리 네트의 확장형으로 모델에 적절한 reward(보상)을 부여함으로써 원하는 성능지표를 쉽게 계산할 수 있는 모델링 도구이다. 본 논문에서는 멀티미디어 이동 통신 시스템의 채널할당과 성능분석을 위한 SRN 모델을 제시한다. 본 논문의 기여도는 성능분석을 위해 필요한 마르코프 체인의 복잡한 해석적 분석대신 종류별 서비스 클래스에 대한 채널할당을 수행할 수 있는 페트리 네트 모델링 기법을 제시하고 모델에서의 보상 개념에 의한 손쉬운 성능분석 수행 방법을 제시하는데 있다.
음성 중심의 기존 2G CDMA/PCS 시스템과 달리 CDMA2000 및 1xEV-DO와 같은 차세대 이동통신 시스템에서 패킷 데이터 서비스가 부각됨에 따라 효율적인 망의 설계 및 디멘져닝을 위해서는 무엇보다도 데이터 트래픽의 주요 특성인 버스트(Burst)와 자기유사성(Self-similarity)이 반영된 모델이 요구된다. 본 논문에서는 차세대 이동통신 시스템에서 자기유사 특성을 갖는 트래픽의 큐잉 성능을 시뮬레이션 하였고, 그 결과를 해석적 모델과 비교하였다. 또한 Crossover point의 변화와 출력링크의 변화도 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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