C-V2X 계열의 NR Sidelink를 다루는 논문이다.
정리하는 이유는 5G V2X의 NR Sidelink는 어떤 채널로 구성되어 있고, 어떤 Mode로 동작하는지, Resource allocation 매커니즘을 공부하기 위함이다.
Physical layer structure of NR Sidelink Transmissions
A. NUMEROLOGY
1. NR Sidelink의 물리 계층 구조를 설명한다.
2. IMT-2020에서는 20Gbps 만큼의 peak data rate 기술이 충족되어야 한다함.
3. 따라서 large bandwidth 가 필요함.
4. 하지만 여러 국가의 기존 대역폭 할당 정책으로 인해 7GHz 미만에서 충분한 대역폭을 가진 사용 가능한 bandwidth를 사용하는 것은 전 세계적으로 어려운 과제임.
5. 여기서 7GHz 미만의 대역폭을 frequency range1, FR1 이라 부름.
6. 이 문제를 해결하기 위해 7GHz 이상의 대역폭을 추가로 사용함. 이는 frequency range2, FR2 이라 부름.
7. 그결과 상이한 캐리어 주파수 상의 신호 전파는 상이한 레벨의 multi path fading을 겪음.
8. 2개의 다른 캐리어 주파수를 사용하기 때문에 수신기 측에서 수행되는 퍼포먼스를 동기화 하기 위해,
낮은 캐리어 주파수(7GHz 미만, FR1)은 더 작은 SCS(sub carrier slicing)으로 구성하여 OFDM으로 배치함. -> Channel capacity 공식으로 계산하면 결국 적은 Throughput이 나오게 됨.
9. 높은 캐리어 주파수(7GHz 이상, FR2)는 더 넓은 SCS으로 구성함.
10. 따라서 NR은 서로 다른 SCS values를 지원함.
11. 다른 방면에서 multi-path fading에 의해 야기되는 Inter-symbol interference(ISI)에 대응하기 위해 서로다른 SCS 는 cyclic prefix(CP)와 연관도 생긴다.
12. 이를 위해 CP 값이 symbolduration ratio에 따라 길이가 다르다. NR은 2가지 타입의 CP를 다룬다.
- Normal CP(NCP)
- Expended CP(EC)
13. 다음은 NR sidelink의 FR 종류에 따르는 scs, cp 비율이다.
FR1 : 15kHz, 30kHz, 60kHz 는 NCP, 60kHz는 추가로 ECP 지원
FR2 : 60kHz, 120kHz 는 NCP, 60kHZ는 추가로 ECP 지원
B. WAVEFORM
1. LTA-A에서 downlink, uplink, sidelink에 적용되는 파형은 각 CP-OFDM, discrete-time Fourier transfer spread OFDM, DFT-s-OFDM 이다.
2. NR에서는 downlink에 CP-OFDM이 적용되고 uplink에는 CP-OFDM, DFT-s-OFDM 모두 적용됨. 추가로 sidelink에는 CP-OFDM만 적용됨.
C. RESOURCE STRUCTURE IN THE TIME DOMAIN
1. NR에서는 time domain에서 resource는 아래와 같다.
- Frame : 1 frame의 길이는 10ms 이고, 10개의 subframe으로 구성되어 있다.
- Subframe : 1 subframe의 길이는 1ms 고정.
- Slot : NCP인 경우 14개의 OFDM 심볼로 구성됨. ECP인 경우 12개의 OFDM 심볼로 구성됨.
따라서 Slot의 길이는 채택된 SCS값에 따라 달라짐.
15kHz SCS -> 1ms(1 subframe과 동일).
30kHz SCS -> 0.5ms
60kHz SCS -> 0.25ms
120kHz SCS -> 0.125ms
- Mini-slot : uplink, downlink의 latency를 단축시키기 위해 NR은 mino-slot을 추가함.
mini-slot은 실제 구성에 따라 2, 4또는 7 OFDM 심볼로 구성됨.
D. RESOURCE STRUCTURE IN THE FREQEUNCY DOMAIN
1. NR에서는 frequency domain에서 resource는 아래와 같다.
- Resource element(RE) : 1개의 OFDM symbol로 구성됨
- Resource block(RB) : 12개의 consecutive subcarrier로 구성됨. 즉 RB의 대역폭은 SCS값에 의존함.
- Resource grid : 동일한 SCS를 갖는 다수의 RB로 구성됨.
- Bandwidth part(BWP) : 최대 bandwidth는 400MHz임. 이는 275개의 RB로 구성됨.
하지만 대부분의 모바일 서비스에서 UE는 275개의 RB를 완전히 활용 하지않음. RB의 일부만이 에너지 절약을 위해 UE RF 동작 bandwidth를 제한하는데 사용될 수 있음.
이런 상황 대처를 위해 BWP는 연속 적인 RB들의 집합으로 구성함.
UE의 경우 최대 4개의 BWP가 carrier를 통해 구성될 수 있음. 최대 1개의 BWP가 언제든지 활성화될 수 있음.
BWP의 개념은 2개 타입의 RB로 구성될 수 있음.
- common RB(CRB) : 동일한 numerology로 구성된 RB 집합으로 가장 낮은 주파수에서 인덱싱 가능함.
- physical RB(PRB) : NR sidelink의 경우 carrier에 최대 하나의 sidelink BWP 설정 가능하며, frequency domain에서 resource scheduling을 위한 최소 단위는 10, 15, 20, 25, 50, 75, 100로 구성된 subchannel이다.