뉴머롤로지(Numerology)란 무엇인가?

뉴머몰로지(Numerology)란 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 Subcarrier간의 peak-to-peak 사이의 간격(Spacing)을 고정적이지 않고 유동적으로 사용하는 기술이다. 4G부터는 데이터의 양이 급증하여 대역폭을 더 많이 사용해야 하다보니 3G의 FDM(Frequency Division Multiplexing) 기술로는 Path loss(반사, 회절 등)의 문제를 해결하기 어려웠다. 그래서 큰 대역폭을 Subcarrier들로 쪼개서 사용하는 기술인 OFDM이 4G에서 활용되었고, 각 Subcarrier들은 Orthogonal한 성질을 가지고 있기 때문에 각 Subcarrier의 Peak에서는 나머지 Subcarrier들은 영향을 주지 않는다.

 

FDM과 OFDM의 가장 큰 차이점은 Guard Band(보호대역)의 유무이다. OFDM의 경우는 각 Carrier들 간 Orthogonal한 성질을 가지고 있기 때문에 인접 주파수간 간섭이 없어서 Subcarrier들끼리 겹쳐서 사용할 수 있다. 그렇기 때문에 같은 대역폭일지라도 더 많은 Subcarrier를 사용할 수 있기 때문에 더 많은 데이터를 전송할 수 있는것이다. 하지만, FDM은 인접 주파수간 간섭이 존재하기 때문에 이를 방지하기 위한 Guard Band가 필요하다. 

 

 

출처 : Scientific Figure on ResearchGate

4G(LTE)의 단점과 뉴머롤로지(Numerology)

4G의 OFDM의 Subcarrier끼리 간섭이 발생할 수도 있기 때문에 최소한의 간격을 두어서 활용하며, 각 Carrier들의 Peak와 Peak까지의 간격을 Subcarrier Spacing이라고 한다. 주요 킬러콘텐츠가 유튜브나 고화질의 영상서비스인 LTE에서는 Spacing을 15kHz로 고정하여 사용하고 있다. Spacing이 고정되어 있다는 의미는, 그 영역에서 벗어날 수 없다는 것을 의미하기 때문에 주파수 대역의 사용에 제한이 있다는 것이다. 따라서 5G에서는 이 부분이 문제점으로 작용한다. 5G의 Use case는 예전 글에서 언급했듯이 크게 eMBB, URLLC, mMTC로 나뉜다. 이 모든 시나리오를 커버해야 하는 5G에서는 한정된 대역폭 사용은 단점으로 작용한다. 

 

그러면 맨 첫 문장에 언급한 뉴머몰러지(Numerology)가 무엇인지 이해가 될 것이다. Numerology의 사전적인 의미는 Mystical, Divine 등 마법과 같은 의미를 갖고 있다. 4G와 달리 5G에서는 마법과 같은 기술을 통해 초고속, 초연결, 초저지연 서비스를 해낼 수 있다는 내포하고 있다고 생각한다. 다시 본론으로 돌아오면, Numerology에서 Spacing의 옵션은 15kHz, 30kHz, 60kHz, 120kHzm 240kHz가 있다.

 

만약 Spacing을 240kHz로 사용하면 frequency domain에서는 더 넓은 대역을 사용하는 것이지만, time domain에서는 시간이 더 짧아진다는 것을 의미한다. Spacing을 더 넓게 쓰면 쓸수록 delay time이 매우 짧고 신뢰성이 중요한 작업에서는 적합하지만 커버리지는 작아진다. 즉, 이런 특징을 활용해서 시나리오 마다 적합한 Spacing을 Dynamic하게 사용가능하다.