6G를 위한 무대 준비: 서브를 위한 빠르고 컴팩트한 트랜시버

2023년 6월 9일

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도쿄공과대학 제공

Tokyo Tech의 과학자들이 보고한 바와 같이 100GHz 이상의 주파수와 112Gb/s 데이터 속도에서 전송 및 수신이 모두 가능한 새로운 트랜시버 설계는 6G 기술로의 길을 열 수 있습니다. 제안된 아키텍처는 수신기로 누출되는 전송 신호로 인해 발생하는 자기 간섭을 효과적으로 억제함으로써 놀랍도록 컴팩트한 크기를 유지하면서 전례 없는 데이터 속도에 도달합니다.

통신 분야의 과학자와 엔지니어들은 이미 6세대(6G) 네트워크에 사용될 기술을 연구하고 있습니다. 이상적으로 6G는 초당 100기가비트(Gb/s) 이상의 데이터 전송률을 제공하고 자율주행 자동차 및 가상 현실과 같은 애플리케이션에 대해 매우 낮은 지연 시간을 지원해야 합니다. 전송 및 수신에 대한 이러한 대규모 요구 사항을 충족하는 한 가지 방법은 88~136GHz의 THz 미만 주파수에서 작동하는 전이중(FD) 아키텍처를 채택하는 것입니다.

FD 아키텍처의 가장 큰 장점은 단일 시스템에서 신호를 전송하고 수신하여 처리량을 효과적으로 두 배로 늘릴 수 있다는 것입니다. 이 아키텍처를 구현하는 한 가지 방법은 전송 및 수신 모듈이 단일 안테나를 공유하도록 만드는 것입니다. 이를 통해 회로 크기를 줄이고 두 부품 모두 사용 가능한 주파수 스펙트럼을 최대한 활용할 수 있습니다.

그러나 단일 안테나 FD 아키텍처는 전송된 신호가 수신기 측으로 누출되는 현상인 자기 간섭(SI)으로 인해 큰 어려움을 겪습니다. 이러한 시스템에는 반대 극성의 동일한 신호를 주입하여 생성된 SI를 취소하려고 시도하는 SI 취소용 회로가 포함되어야 합니다. THz 미만 대역에서 효과적인 SI 제거를 구현하는 것은 더 낮은 주파수에서보다 훨씬 더 어려우며, 이는 단일 안테나 FD 설계의 장애물로 남아 있습니다.

이러한 배경에서 일본의 Tokyo Institute of Technology(Tokyo Tech) 연구진은 최근 SI가 제기하는 장애물을 해결하는 새로운 FD 통신 시스템을 개발했습니다. Kenichi Okada 교수 연구팀은 일본 교토에서 6월 11일부터 16일까지 개최된 2023년 VLSI 기술 및 회로 심포지엄에서 자신의 설계를 발표했습니다.

시스템의 주요 특징 중 하나는 이중 편파 패치 안테나를 구현하는 것입니다. 이는 전송 및 수신을 위한 양극 및 음극 공급 포트의 조합인 차동 신호에 의해 구동됩니다. 이러한 포트의 회로 경로를 고도로 대칭적으로 만듦으로써 차동 수신기의 포트로 누출되는 전송 신호의 불일치가 최소화되어 SI를 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다. Okada 교수는 “우리의 설계는 비대칭 안테나 구조와 비대칭 차동 신호 포트를 갖춘 장치에서 흔히 발생하는 대규모 전송 누출을 방지합니다.”라고 설명합니다.