[논문 리뷰] Spectrally-Precoded OFDM for 5G Wideband Operation in Fragmented sub-6GHz Spectrum

Renaud-Alexandre Pitaval, Branislav M. Popović외 3명|arXiv (Cornell University)|2016. 06. 02.

PAPR reduction in OFDM참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 분할된 5G sub-6GHz 대역 스펙트럼 환경에서 광대역 전송을 위한 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM를 제안한다. 데이터 기호를 OFDM 변조 이전에 정밀 코딩하여 외부 대역 방출을 극도로 낮추고 스펙트럼의 급격한 감쇠를 달성한다. 이 기법은 높은 스펙트럼 효율성과 영리한 스펙트럼 사용을 가능하게 하며, 특히 밀도가 높고 분할된 스펙트럼 대역에서 광대역, 단기 전송에 매우 효과적이다.

ABSTRACT

We consider spectrally-precoded OFDM waveforms for 5G wideband transmission in sub-6GHz band. In this densely packed spectrum, a low out-of-band (OOB) waveform is a critical 5G component to achieve the promised high spectral efficiency. By precoding data symbols before OFDM modulation, it is possible to achieve extremely low out-of-band emission with very sharp spectrum transition enabling an efficient and flexible usage of frequency resources. Spectrally-precoded OFDM shows promising results for reaching 5G targets in high-data rate enhanced mobile broadband and ultra-reliable low-latency communications use cases. Spectral precoding is particularly efficient for wideband transmission enabling short-time transmission, which will often require flexible fragmented spectrum usage.

연구 동기 및 목표

• 분할된 sub-6GHz 대역에서의 5G 광대역 전송에서의 스펙트럼 효율성 문제를 해결하기 위해.
• 밀도가 높은 스펙트럼 환경에서 외부 대역(Out-of-Band, OOB) 방출을 줄여 5G 스펙트럼 효율 목표를 달성하기 위해.
• 광대역, 단기 전송에서 영리하고 동적 스펙트럼 사용을 가능하게 하기 위해.
• 분할된 스펙트럼 환경에서 고도로 발전된 모바일 브로드밴드 및 초고신뢰성 저지연 통신(URRLC) 사용 사례를 지원하는 웨이브폼을 개발하기 위해.

제안 방법

• OFDM 변조 이전에 데이터 기호를 정밀 코딩하여 스펙트럼을 형상화하고 외부 대역 방출을 억제하기 위해.
• 외부 대역 방출을 최소화하면서도 급격한 스펙트럼 감쇠를 가능하게 하는 정밀 코딩 필터 설계를 위해.
• OFDM 구조를 수정하지 않고도 주파수 도메인 스펙트럼 형상을 제어할 수 있도록 시간 도메인 정밀 코딩 접근법을 사용하기 위해.
• 직교성을 유지하면서도 스펙트럼 재성장 최소화를 위한 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM 웨이브폼 적용을 위해.
• 주어진 스펙트럼 마스크 조건에서 외부 대역 전력 최소화를 달성하기 위해 정밀 코딩 필터 계수 최적화를 위해.
• 분할된 스펙트럼 조건 하에서 스펙트럼 효율성과 OOB 방출 성능 평가를 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분할된 sub-6GHz 대역에서 광대역 5G 전송에서 외부 대역 방출을 어떻게 최소화할 수 있는가?
• RQ2 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM는 직교성을 유지하면서도 급격한 스펙트럼 감쇠를 달성할 수 있는가?
• RQ3 분할된 스펙트럼 환경에서 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM의 구현 가능한 스펙트럼 효율성과 OOB 감쇄 성능은 어떠한가?
• RQ4 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM는 광대역 5G 시스템에서 영리하고 동적 스펙트럼 접근을 어떻게 지원하는가?
• RQ5 정밀 코딩은 고도로 발전된 모바일 브로드밴드 및 URLLC 사용 사례에서 시스템 지연과 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 스펙트럼 정밀 코딩 OFDM는 극도로 낮은 외부 대역 방출을 달성하여 밀도가 높은 sub-6GHz 대역에서 효율적인 스펙트럼 공유를 가능하게 한다.
• 웨이브폼은 급격한 스펙트럼 감쇠를 가능하게 하여 높은 스펙트럼 효율성과 인접 채널 간 간섭 최소화를 달성한다.
• 이 기법은 5G 사용 사례에서 흔한 광대역, 단기 전송에 특히 효과적이다.
• 정밀 코딩은 직교성을 유지하면서도 스펙트럼 재성장을 크게 감소시킨다.
• 이 방법은 분할된 sub-6GHz 대역에서 영리하고 동적 스펙트럼 사용을 지원하여 5G의 고도로 발전된 모바일 브로드밴드 및 URLLC 요구사항을 충족시킨다.
• 이 접근법은 낮은 피크 대 평균 전력 비율을 유지하여 실용적 시스템에서 에너지 효율적인 전송을 지원한다.