초록 ▼

Ⅰ. 제 목 : 테라헤르츠 대역 근거리 무선 통신시스템 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
기저대역(baseband)의 협대역 주파수에서 물리계층 및 MAC 상위 계층의 개선을 통해 데이터 전송률을 높이고자 하는 방법은 현재 제공되고 있는 서비스의 포화 상태와 호환성 문제를 고려할 때 근본적인 해결책이 될 수 없다. 그리고 현재 표준화 및 연구개발이 진행되고 있는 초고속 근거리 무선 통신 기술로는 밀리미터 대역 (57~64GHz)에서 2~5Gbps의 데이터 전송이 가능한 IEEE 802.15.3c 및 WiMedi 계열의

Ⅰ. 제 목 : 테라헤르츠 대역 근거리 무선 통신시스템 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
기저대역(baseband)의 협대역 주파수에서 물리계층 및 MAC 상위 계층의 개선을 통해 데이터 전송률을 높이고자 하는 방법은 현재 제공되고 있는 서비스의 포화 상태와 호환성 문제를 고려할 때 근본적인 해결책이 될 수 없다. 그리고 현재 표준화 및 연구개발이 진행되고 있는 초고속 근거리 무선 통신 기술로는 밀리미터 대역 (57~64GHz)에서 2~5Gbps의 데이터 전송이 가능한 IEEE 802.15.3c 및 WiMedi 계열의 ECMA 표준이 있으나 그 전송속도는 향후 Ultra HD (UHD), 3D 영상 전송, 차량 간의 고속 통신, 초고속 무선랜 등의 서비스를 위한 10Gbps~40Gbps급의 무선 전송 서비스에 대한 요구에 크게 부족하다. 따라서, 10Gbps~40Gbps급의 무선 통신 시스템에 대한 연구 개발이 절실하며 이러한 연구는 새로운 주파수 대역을 이용한 연구가 근본적인 해결책으로 판단된다. 하지만 테라 헤르츠 대역 근거리 무선 통신 시스템은 현재 상용화된 기술이 없으며 국제 표준화에서도 Interest Group을 통한 타당성 여부를 논의하는 초기 단계에 머물러 있다. 따라서 본 연구에서는 표준화 초기 단계에서부터 핵심원천기술 개발에 연구 역량을 집중하여 주요 IPR을 확보하고 국제표준화를 선도함으로써 해당 기술에 대한 주도권 선점을 목적으로 한다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
Ultra HD/3D 영상 전송, 초고속 무선랜 등과 같은 고속 데이터 전송 응용 서비스를 위해 테라 헤르츠 대역의 주파수를 이용한 10Gbps~40Gbps급 Super Ultra Wideband (SUWB) 근거리 무선 통신 시스템을 개발한다. 이를 위해 국제 표준화 기구의 테라 헤르츠 통신 시스템 표준화를 선도하며 송수신 기술, 통신 프로토콜, 회로 설계 기술에 대한 원천 기술을 확보한다. 이를 위해 송수신 기법, 릴레이 네트워크, MAC 프로토콜 연구에서는 테라헤르츠 근거리 통신에 적합한 통신 프로토콜 및 송수신 기법을 제안하고 테라헤르츠 대역 시뮬레이터를 제작한다. 또한, 테라헤르츠 대역 회로 설계 기술 개발하고 이를 제작한다.
Ⅳ. 연구개발결과
테라헤르츠 송수신 기법, 릴레이 네트워크, MAC 프로토콜 연구에서는 테라헤르츠 근거리 통신에 적합한 통신 프로토콜 및 송수신 기법을 제안하고 이를 논문 및 특허의 형태로 제시하였으며 테라헤르츠 대역의 특성과 성능을 확인할 수 있는 테라헤르츠 대역 시뮬레이터를 제작하였다. 또한, 테라헤르츠 회로 설계 연구에서는 텔레다인 연구소와 MoU를 체결하여 5차년도의 과제기간 동안 총 3회에 걸쳐 InP HBT 공정을 이용한 IC 칩 형태로 회로를 제작 개발하였으며 개발 결과를 논문 및 특허의 형태로 제시하였다. 송수신 기술, 통신 네트워크, 회로 설계와 관련된 원천기술 연구/개발의 결과로 SCI급 국제 학술지 논문 24편, 국제 학술회의 논문 31편, 국내 학술지 논문 6편, 국내 학술회의 논문 24편을 발표하였다. 또한 국내특허 8건 등록, 21건 출원, 국외특허 4건을 출원하여 관련 기술의 지적재산권을 확보하였으며 네 건의 표준화 기고안을 제출하였다.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획(활용에 대한 건의포함)
고속∙대용량 및 이동 가능한 자유로운 정보통신 환경을 조성하고 단거리/저전력 통신을 가능하게 하면 모든 사물 간의 네트워크 접속이 가능한 진정한 의미의 유비쿼터스 환경이 실현 가능하게 된다. 또한, 테라 헤르츠 대역을 사용하게 되면 파장이 짧아진 만큼 모든 디바이스가 작아지는 효과가 있기 때문에 제품의 대량 생산이 가능하고 이로 인해 생산단가가 저렴해지는 효과가 나타날 수 있다. 대규모 원격탐사 및 정보보호 시장, 의료용 이미지 센싱 장비 시장, 테라 헤르츠 전자부품, 정밀계측기기, 테라 헤르츠 분광기 시장, 식품/농산물 검사기기 시장 등의 응용분야 발생할 것으로 기대된다. 또한, Body area를 포함한 Personal Area에서 개인 휴대 장치의 초고속/초정밀 이미지/데이터 통신 시스템과 의료 장비 및 무선랜 확장, WiBro와 같은 4세대 통신 시스템의 무선 백본 시스템으로 활용 가능하며, 광대역 무선 엑세스 서비스, 무선 커뮤니티 네트워킹 서비스를 위한 무선 메쉬 네트워킹 기술에 적용 가능하다.

Abstract ▼

Ⅰ. Title : Wireless Local Area Communication Systems on Tera Hertz Band
Ⅱ. Objectives and necessities of the research
Considering current situation of saturation of services and compatibility issues, a method of increasing transmission rate by enhancing physical layer and upper MAC layer in na

Ⅰ. Title : Wireless Local Area Communication Systems on Tera Hertz Band
Ⅱ. Objectives and necessities of the research
Considering current situation of saturation of services and compatibility issues, a method of increasing transmission rate by enhancing physical layer and upper MAC layer in narrow band of baseband is not able to become a fundamental solution.
Although, there are high-speed short-distance wireless communication technologies under standardization and research such as IEEE 802.15.3c and ECMA standard one of the lines of WiMedi which both technologies can be possible to transmit data by 2~5Gbps through millimeter band(57~64GHz). However, in the next 5years, demands of wireless transmission service of 10Gbps~40Gbps will be on rise due to urgency of making services such as Ultra HD (UHD), 3D Imagery transmission, intervehicular high-speed communication, high-speed wireless Local Area Network. Therefore, there are many demands for wireless transmission service of 10Gbps~40Gbps and most of them will be based on new frequency bands. In this respect, it is of importance to develope Super Ultra Wideband (SUWB) short-distance wireless communication system of 10Gbps~40Gbps using terahertz bands due to its future marketability. However, there is currently no short-distance wireless communication system using terahertz bands under commercialization and with respect to international standardization, it’s in initial stage discussing its validity through Interest Group. Therefore, in this research, preemption of the technology will be on top-priority by focusing research capabilities on from initial standardization to developing core technologies and securing major IPRs.
Ⅲ. Contents and scopes of the research
This research will develop Super Ultra Wideband (SUWB) short-distance wireless communication system of 10Gbps~40Gbps using terahertz bands for application high-speed data transmission services such as Ultra HD/3D imaginary transmission, high-speed wireless LAN, etc. To this end, there are needs to lead standardization of terahertz-wide communication system and secure core technologies in transmission and reception, communication protocol and circuit design technology. In transmission and reception technique, relay network, and MAC protocol researches, communication protocol and technique of transmission and reception adequate to terahertz-wide short-distance communication will be suggested and simulator of terahertz-wide will be made. Also, terahertz-wide circuit design technology will be developed and made.
Ⅳ. Results
In terahertz transmission and reception technique, relay network, MAC protocol researches, communication protocol and techniques of transmission and reception adequate to terahertz short-distance communication are suggested and these results are published in the forms of paper and patent and terahertz-wide band simulator which can identify characteristics and performances of terahertz-wide band are made. Also, in terahertz circuit design research, there were three times of fabrication of circuit in the form of IC chip using InP HBT process in last 5years of research period and results are suggested as papers and patents. As results of developing core technologies in transmission and reception technology, communication network, circuit design, 24 of SCI-level international papers, 31 of international conferences, 6 of domestic papers and 24 of domestic conference are published. Also, through patenting domestic 8 cases, applications of domestic 21 cases and patenting international 4 cases, related technologies’ IPR are secured and presents four contributions for standardizations.
Ⅴ. Plans to utilize the results of the research
The real ubiquitous environment which all objects are connected to each other will be possible because high-speed and large capacity and freely movable environment of information and communication system will be created and short-distance and low-power communication will be made. Also, using terahertz frequency with short wavelength will make all related devices small and it will make mass-production possible and lower the unit cost of production as such. In addition, there will be new application areas such as large scale remote sensing, information protection, medical image sensing machines, terahertz chips, machines for precise measurement, terahertz spectroscope, and food inspection equipment etc. Also, in personal area including body area, results will be applicable to wireless backbone system in 4G communication systems such as portable image/date communication systems with high speed/ultraprecision, medical devices, wireless LAN, WiBro and to wireless mesh networking technology for broadband wireless access service and wireless community networking service.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 국문 요약문 ... 26
• SUMMAYR ... 28
• 목차 ... 31
• 표 목차 ... 33
• 그림목차 ... 34
• CONTENTS ... 37
• 제 1 장 서론 ... 39
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 39
• 1. 개발 대상 기술.제품의 개요 ... 39
• 가. 근거리 무선 통신 개발 현황 ... 39
• 나. 기술적 제약 요인 ... 40
• 다. 산업, 인프라, 정책적 제약 요인 ... 40
• 라. 연구 추진 체계적 제약 요인 ... 41
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 41
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 41
• 가. 초고속 근거리 무선 통신 국내 서비스 동향 ... 41
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 42
• 가. 초고속 근거리 무선 통신 세계 서비스 동향 ... 42
• 나. 밀리미터파 대역을 이용한 2~10Gbps 통신 시스템 기술 개발 ... 42
• 다. 테라 헤르츠 대역을 이용한 10Gbps 이상 통신 시스템 기술 개발 ... 42
• 라. 테라 헤르츠 대역 통신을 위한 초고속 반도체 회로 기술 개발 ... 42
• 3. 국내.외 경쟁기관 현황 ... 42
• 가. 본 기술/제품과 직접적 경쟁관계에 있는 국내.외 기관.기업 현황 ... 42
• 4. 국내.외 지식재산권 현황 ... 43
• 가. 관련 기술/제품의 국내 지식재산권(특허 등) 현황 ... 43
• 나. 관련 기술/제품의 국외 지식재산권(특허 등) 현황 ... 44
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 45
• 1. 개발 대상 기술·제품의 중요성과 파급효과 ... 45
• 가. 기술적 중요성 및 파급효과 ... 45
• 나. 경제적 중요성 및 파급 효과 ... 45
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 47
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 47
• 1. 최종 목표 ... 47
• 2. 개발 기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 47
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 48
• 1. 1차년도 단계 목표 및 평가 방법 ... 48
• 2. 2차년도 단계 목표 및 평가 방법 ... 48
• 3. 3차년도 단계 목표 및 평가 방법 ... 49
• 4. 4차년도 단계 목표 및 평가 방법 ... 49
• 5. 5차년도 단계 목표 및 평가 방법 ... 50
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발범위 ... 51
• 1. 1차년도 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 51
• 2. 2차년도 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 53
• 3. 3차년도 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 55
• 4. 4차년도 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 58
• 5. 5차년도 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 60
• 제 3 장 결과 및 향후계획 ... 63
• 제 1 절 연구개발 결과 ... 63
• 1. 연차 연구개발 추진 일정 ... 63
• 2. 연차 연구개발 추진 실적 ... 64
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 65
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 112
• 1. 연구개발 추진방법.전략 ... 112
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 114
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 116
• 1. 국내.외 시장 현황 ... 116
• 2. 국내.외 주요 수요처 현황 ... 116
• 제 4 절 사업비 사용현황 ... 117
• 1. 비목별 총괄표 ... 117
• 2. 참여연구원 ... 118
• 3. 위탁 및 용역과제 ... 120
• 별첨 2. 자체보안관리진단표 ... 121