진화형 HSPA
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1. 개요
진화형 HSPA(HSPA+)는 기존 HSDPA 기술을 개선하여 데이터 전송 속도를 향상시킨 기술이다. 다운링크에서는 HSPA+는 릴리스 7과 8에서 각각 최대 28Mbps 및 42Mbps의 속도를 지원하며, 듀얼 캐리어 HSDPA(DC-HSDPA)를 통해 최대 42.2Mbps의 속도를 제공한다. 업링크에서는 듀얼 캐리어 HSUPA(DC-HSUPA)가 릴리스 9에 정의되어 속도를 향상시켰다. 3GPP 릴리스 11에서는 다중 반송파 HSPA(MC-HSPA)가 도입되어 최대 672 Mbit/s의 속도를 지원하며, HSPA+는 All-IP 아키텍처를 통해 구축 및 운영 비용을 절감하고 지연 시간을 줄일 수 있다.
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| 진화형 HSPA | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 고속 패킷 접속 (HSPA)의 진화된 형태 |
| 기술 표준 | 3GPP Release 7, 8, 9 |
| 통신 세대 | 3.75G |
| 최고 다운로드 속도 | 21 Mbit/s, 28 Mbit/s, 42 Mbit/s |
| 최고 업로드 속도 | 5.76 Mbit/s, 11.5 Mbit/s |
| 기술적 특징 | |
| 변조 방식 | QAM |
| 다중 안테나 기술 | MIMO (선택적) |
| 주파수 대역 | 다양한 대역 지원 |
| 장점 | |
| 속도 향상 | 기존 HSPA 대비 향상된 데이터 전송 속도 제공 |
| 효율성 증대 | 무선 자원 활용 효율성 증대 |
| 사용자 경험 향상 | 고품질 멀티미디어 서비스 제공 가능 |
| 단점 | |
| 복잡성 증가 | 기술 복잡성 증가로 인한 구현 및 유지보수 어려움 |
| 단말기 지원 필요 | 진화형 HSPA 지원 단말기 필요 |
| 발전 | |
| 3GPP Release 7 | DL-MIMO 도입, 최고 다운로드 속도 21 Mbit/s |
| 3GPP Release 8 | UL-MIMO 도입, 최고 업로드 속도 11.5 Mbit/s |
| 3GPP Release 9 | DC-HSPA+ 도입, 최고 다운로드 속도 42 Mbit/s |
| 관련 기술 | |
| 고속 하향 패킷 접속 (HSDPA) | 하향 링크 데이터 전송 속도 향상 기술 |
| 고속 상향 패킷 접속 (HSUPA) | 상향 링크 데이터 전송 속도 향상 기술 |
| 다중 입출력 장치 (MIMO) | 다중 안테나를 이용한 데이터 전송 용량 증대 기술 |
| 직교 진폭 변조 (QAM) | 변조 효율을 높여 데이터 전송 속도를 향상시키는 기술 |
| 참고 자료 | |
| GSMA | HSPA - GSMA |
| Ericsson | Ericsson Review #1 2009 - Continued HSPA Evolution of mobile broadband |
2. 다운링크
2. 1. 진화형 HSDPA (HSPA+)
진화형 HSDPA(HSPA+)는 기존 HSDPA 기술을 개선하여 더 높은 속도를 제공한다. Rel7 (16QAM을 사용한 MIMO) 및 Rel8 (64-QAM + MIMO)의 경우 단일 5MHz 반송파에서 이론적으로 최대 28Mbps 및 42Mbps를 지원할 수 있다.[3] 전송 안테나 간의 상관 관계가 낮은 양호한 채널 조건에서 실제 속도는 이보다 낮다. 사용될 셀 수를 두 배로 늘려 처리량을 늘리는 것 외에도, 일부 다이버시티 및 공동 스케줄링 이점도 얻을 수 있다.[3]QoS (Quality of Service, 서비스 품질)는 열악한 무선 신호 품질로 인해 다른 WCDMA 용량 개선(MIMO 및 고차 변조)의 혜택을 받을 수 없는 열악한 무선 수신 환경의 최종 사용자에게 특히 개선될 수 있다.[3] 3GPP에서는 2008년 6월에 관련 연구 항목이 완료되었으며, 그 결과는 기술 보고서 25.825에서 확인할 수 있다.[4] 데이터 속도를 두 배로 늘리는 대안적인 방법은 DC-HSDPA를 사용하여 대역폭을 10MHz(즉, 2×5MHz)로 늘리는 것이다.
2. 2. 듀얼 캐리어 HSDPA (DC-HSDPA)
3GPP 릴리스 8 사양의 일부인 듀얼 캐리어 HSDPA (DC-HSDPA)는 다운링크에서 캐리어 집성을 사용한다.[5] UMTS 라이선스는 5, 10 또는 20 MHz의 쌍을 이루는 스펙트럼 할당으로 발급되는데, 멀티 캐리어 기능은 다운링크 캐리어 전반에 걸쳐 공동 자원 할당 및 부하 분산을 통해 자원 활용 및 스펙트럼 효율성을 높이는 것이 핵심 아이디어이다.[5]DC-HSDPA는 두 개의 5MHz 반송파를 묶어 최대 42.2Mbps의 속도를 지원하며, MIMO 전송에 의존할 필요가 없다. DC-HSDPA와 MIMO의 조합을 지원하면 릴리스 7 MIMO를 배포하는 통신 사업자가 릴리스 8에 정의된 DC-HSDPA 기능을 활용할 수 있다.[6][7]
릴리스 9부터는 서로 다른 두 주파수 대역에서 작동하는 셀 페어링도 허용되며, 이후 최대 4개의 반송파를 동시에 사용할 수 있다. 또한, 두 캐리어 모두에서 MIMO를 사용하면서 DC-HSDPA를 사용 가능하며, 최대 84.4Mbps의 이론적 속도를 제공할 수 있다.[6][7]
2. 3. 사용자 장비 (UE) 범주
3GPP TS 25.306 릴리스 11의 표 5.1a는 다양한 진화형 HSPA 사용자 장비(UE) 범주에 따른 최대 데이터 속도와 지원 기능을 보여준다. 셀당 스트림당 데이터 속도는 'HS-DSCH TTI 내에서 수신된 HS-DSCH 전송 블록의 최대 비트 수'와 '최소 인터-TTI 간격'에 의해 제한되며, TTI는 2ms이다. 예를 들어, 카테고리 10은 27,952 비트/2ms = 13.976Mbit/s를 디코딩할 수 있다.[9] 카테고리 1-4 및 11은 2 또는 3의 인터-TTI 간격을 가지며, 이는 최대 데이터 속도를 해당 인수로 줄인다. 듀얼 셀 및 MIMO 2x2는 각각 여러 개의 독립적인 전송 블록이 서로 다른 반송파 또는 공간 스트림을 통해 전송되기 때문에 최대 데이터 속도를 2배로 곱한다.[10][11]| 진화형 HSDPA 사용자 장비(UE) 카테고리 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 카테고리 | 릴리스 | 최대 개수 HS-DSCH 코드(셀당) | 변조 [9] | MIMO, 멀티 셀 | 코드 속도 최대 데이터 속도 [10] | 최대 다운링크 속도 (Mbit/s) [11] |
| 13 | 7 | 15 | 64-QAM | .82 | 17.6 | |
| 14 | 7 | 15 | 64-QAM | .98 | 21.1 | |
| 15 | 7 | 15 | 16-QAM | MIMO 2x2 | .81 | 23.4 |
| 16 | 7 | 15 | 16-QAM | MIMO 2x2 | .97 | 28.0 |
| 17 | 7 | 15 | 64-QAM | .82 | 17.6 | |
| 15 | 16-QAM | MIMO 2x2 | .81 | 23.4 | ||
| 18 | 7 | 15 | 64-QAM | .98 | 21.1 | |
| 15 | 16-QAM | MIMO 2x2 | .97 | 28.0 | ||
| 19 | 8 [12] | 15 | 64-QAM | MIMO 2x2 | .82 | 35.3 |
| 20 | 8 [13] | 15 | 64-QAM | MIMO 2x2 | .98 | 42.2 |
| 21 | 8 | 15 | 16-QAM | 듀얼 셀 | .81 | 23.4 |
| 22 | 8 | 15 | 16-QAM | 듀얼 셀 | .97 | 28.0 |
| 23 | 8 | 15 | 64-QAM | 듀얼 셀 | .82 | 35.3 |
| 24 | 8 | 15 | 64-QAM | 듀얼 셀 | .98 | 42.2 |
| 25 | 9 | 15 | 16-QAM | 듀얼 셀 + MIMO 2x2 | .81 | 46.7 |
| 26 | 9 | 15 | 16-QAM | 듀얼 셀 + MIMO 2x2 | .97 | 55.9 |
| 27 | 9 | 15 | 64-QAM | 듀얼 셀 + MIMO 2x2 | .82 | 70.6 |
| 28 | 9 | 15 | 64-QAM | 듀얼 셀 + MIMO 2x2 | .98 | 84.4 |
| 29 | 10 | 15 | 64-QAM | 트리플 셀 | .98 | 63.3 |
| 30 | 10 | 15 | 64-QAM | 트리플 셀 + MIMO 2x2 | .98 | 126.6 |
| 31 | 10 | 15 | 64-QAM | 쿼드 셀 | .98 | 84.4 |
| 32 | 10 | 15 | 64-QAM | 쿼드 셀 + MIMO 2x2 | .98 | 168.8 |
| 33 | 11 | 15 | 64-QAM | 헥사 셀 | .98 | 126.6 |
| 34 | 11 | 15 | 64-QAM | 헥사 셀 + MIMO 2x2 | .98 | 253.2 |
| 35 | 11 | 15 | 64-QAM | 옥타 셀 | .98 | 168.8 |
| 36 | 11 | 15 | 64-QAM | 옥타 셀 + MIMO 2x2 | .98 | 337.5 |
| 37 | 11 | 15 | 64-QAM | 듀얼 셀 + MIMO 4x4 | .98 | 168.8 |
| 38 | 11 | 15 | 64-QAM | 쿼드 셀 + MIMO 4x4 | .98 | 337.5 |
3. 업링크
3. 1. 듀얼 캐리어 HSUPA (DC-HSUPA)
'''듀얼 캐리어 HSUPA'''는, '듀얼 셀 HSUPA'라고도 하며, 3GPP UMTS 릴리스 9에 정의된 HSPA 기반의 무선 광대역 표준이다.[14] 듀얼 셀(DC-)HSUPA는 업링크에서 캐리어 집성을 통해 HSPA를 자연스럽게 진화시킨 것이다. UMTS 라이선스는 종종 10 또는 15 MHz의 페어 스펙트럼 할당으로 발급된다. 멀티 캐리어 기능의 기본적인 아이디어는 업링크 캐리어 간의 공동 자원 할당 및 부하 분산을 통해 더 나은 자원 활용과 스펙트럼 효율성을 달성하는 것이다.
3GPP 릴리스 8의 다운링크에서 듀얼 셀 HSDPA로 도입된 것과 유사한 향상 기능이 3GPP 릴리스 9에서 업링크에 대해 표준화되었으며, 이를 듀얼 셀 HSUPA라고 한다. 릴리스 9의 표준화는 2009년 12월에 완료되었다.[15][16][17]
3. 2. 사용자 장비 (UE) 범주
범주릴리스 최대
업링크
속도
(Mbit/s)변조 7 7 11.5 QPSK & 16QAM 8 9 11.5 2ms, 듀얼 셀 E-DCH 작동, QPSK만;
(3GPP 릴 11 TS 25.306 표 5.1g 참조)9 9 22.9 2ms, 듀얼 셀 E-DCH 작동, QPSK 및 16QAM;
(3GPP 릴 11 TS 25.306 표 5.1g 참조)10 11 17.25 2ms, QPSK, 16QAM, 및 64QAM;
(3GPP 릴 11 TS 25.306 표 5.1g 참조)11 11 22.9 2ms, 업링크 MIMO, QPSK 및 16QAM;
(3GPP 릴 11 TS 25.306 표 5.1g 참조)12 11 34.5 2ms, 업링크 MIMO, QPSK, 16QAM, 및 64QAM;
(3GPP 릴 11 TS 25.306 표 5.1g 참조)