2017년 12월에 도입된 5G NR 릴리즈-15는 아주 빠른 통신 속도, 매우 짧은 지연 시간, 수십억 IoT 기기와의 연결성 기반을 구축했다. 이제 설계자는 스마트폰, 태블릿, 랩톱, 웨어러블과 같이 5G의 영향 아래 놓일 디바이스를 설계할 때, 설계할 디바이스가 새로운 주파수 대역에서 새로운 기술로 동작해야 한다는 것을 고려해야 한다.


5G NR(5G New Radio)이란, 5G 네트워크상에서 단말과 기지국 사이의 무선 접속 기술을 의미한다.

5G NR은 6㎓ 이하 및 mmWave 주파수에서 스펙트럼을 사용하는 새로운 방법을 제시한다.

Sub-6㎓는 저속 IoT 애플리케이션, 디지털 제어 시스템, 보안 카메라, 자율주행차량 및 맥박 조정기와 같이 대기 시간이 짧은 애플리케이션에 대한 적용 범위 확대와 지원에 중점을 둔다.

mmWave 주파수는 eMBB 사용 사례를 지원할 수 있는 더 넓은 채널 대역폭을 제공하기 때문에 초고화질 스트리밍과 같은 데이터가 많이 필요한 애플리케이션을 가능하게 한다.

5G NR은 기존 LTE 대역 중 일부를 다시 할당하고 여러 대역에서 새로이 허가 된 스펙트럼을 추가한다.
최대 52.6㎓의 mmWave 주파수에 최적화 된 설계를 하는 것은 5G NR에서 가장 어려운 부분 중 하나다.

I/Q 이득 불균형, 위상 노이즈, 선형 및 비선형 압축, 주파수 오류와 같은 신호 손상은 높은 주파수와 넓은 대역폭에서 더욱 증가한다. 이러한 손상은 변조된 신호를 왜곡하여 수신기가 신호를 정확하게 복조하는 것을 어렵게 만든다.

그래서 IQ 배열을 보고 잠재적인 파형 왜곡 오류를 식별하여 신호 변조 특성을 평가하는 것이 중요하다.

설계자는 전체적인 오류 벡터 크기(Error Vector Magnitude, EVM), 심볼 당 EVM 및 부반송파 당 EVM을 측정하여 신호 성능을 평가할 수 있다. 저하 된 EVM은 성능 저하를 나타내는 지표로, 신호 잠금 문제를 야기할 수 있다. 5G NR에서 예상되는 고밀도 변조는 3GPP 규격에서 보다 엄격한 EVM 요건에 반영된다.
256 QAM용 EVM은 설계에서 달성하기 훨씬 더 어렵다. 따라서 테스트 솔루션은 측정·검증·문제 해결에 있어 더 높은 수준의 정확도를 확보하기 위해 보다 밀집된 변조 체계를 사용해야 한다.

신호 성능의 추가 척도는 점유 대역폭(Occupied BandWidth, OBW), 인접 채널 전력비(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR), 주파수 방출 마스크(Spectrum Emissions Masks, SEM) 및 모의 방출 마스크로 측정하는 광대역 주파수 성능이 있다.
이러한 측정들은 신호 대역폭 외부의 전반적인 전력 및 신호 품질에 대한 통찰력을 제공한다.

다음 기사에서는 세 번째 과제인 mmWave 주파수에서 빔 조종 기술을 효과적으로 배치하기에 대해 알아보겠다.

▒5G NR 디바이스 설계자가 극복해야 할 5가지 과제 보러가기
<1> 가변 슬롯 지속 시간 활용하기
<2> 높은 주파수, 넓은 대역폭에서의 처리량 늘리기
<3> mmWave 주파수에서 빔 스티어링 기술 효과적으로 사용하기
<4> 5G mmWave 장치에서 OTA 테스트 하기
<5> LTE 및 기타 무선 통신과의 평화로운 공존