초록 ▼

최근 모바일 트래픽 증가와 데이터 전송률 증가에 따라 밀리미터파 대역을 활용하고자 하는 분위기가 조성되었다. 하지만 밀리미터파대역은 높은 전송손실 등의 문제를 가지고 있어 이동통신 서비스로 사용하기에는 많은 어려움이 있는 실정이다. 이를 해결하기 위해 다수의 안테나를 온-칩(On-Chip) 형태로 집적한 대용량 빔포밍 안테나를 적용한 제품이 개발되는 추세이다.

온-칩(On-Chip) 형태로 개발되는 제품은 분리 측정이 어렵기 때문에 제품인증 (성능검증)을 위해서는 OTA 측정 등 새로운 측정방법이 요구된다. 하지만 현재

최근 모바일 트래픽 증가와 데이터 전송률 증가에 따라 밀리미터파 대역을 활용하고자 하는 분위기가 조성되었다. 하지만 밀리미터파대역은 높은 전송손실 등의 문제를 가지고 있어 이동통신 서비스로 사용하기에는 많은 어려움이 있는 실정이다. 이를 해결하기 위해 다수의 안테나를 온-칩(On-Chip) 형태로 집적한 대용량 빔포밍 안테나를 적용한 제품이 개발되는 추세이다.

온-칩(On-Chip) 형태로 개발되는 제품은 분리 측정이 어렵기 때문에 제품인증 (성능검증)을 위해서는 OTA 측정 등 새로운 측정방법이 요구된다. 하지만 현재 시험소에서 사용하고 있는 간접 원역장 측정방식인 CATR 시스템은 5G 인증시험에 상당한 시간이 소요되며, 특히 기지국 측정에 있어서는 정확한 빔 측정결과를 도출하기 위해서는 약 200여 시간이 소요되는 문제점을 가진다. 따라서 본 보고서는 신기술 제품이 적용된 5G 방송통신기자재의 고속측정을 위한 시스템 개발 및 이를 검증하기 위해 현재 인증시험소에서 사용하고 있는 CATR 시스템 간 상호비교 측정 수행 결과를 기술하고자 한다.

1장에서는 연구배경과 3GPP 등에서 논의하고 있는 5G 방송통신기자재 검증을 위한 최신동향을 소개한다. 특히, 5G 방송통신기자재의 인증시험을 위해서 시험소에서 구축하여 사용중인 CATR챔버에 대한 세부사항 및 시험방법에 대해 서술한다. 2장에서는 2차년도 안테나 고속측정시스템 연구개발 내용을 서술한다. 좀 더 구체적으로는, 2차년도 개발 목표인 3.5 ㎓ 및 28 ㎓대역 측정을 지원할 수 있는 시스템으로, 이중(수직/수평)편파를 갖는 이중대역(1대역: 3 ㎓ ~ 18 ㎓, 2대역: 18 ㎓ ~ 40 ㎓) 2개의 아크를 갖는 1차원 배열 프로브로 구성된 시스템을 소개한다. 또한 구축한 고속측정시스템과 CATR 측정시스템에서 시험한 결과를 상호비교하기 위해 개발된 시료에 대해 소개하고 각각의 각각의 측정시스템으로 측정한 결과를 비교분석하였다. 3장에서는 3차년도 안테나 고속측정시스템 연구개발 내용을 서술한다.

3차년도 시스템은 밀리미터파대역인 28㎓ 5G 방송통신기자재 측정을 위하여 프로브 안테나와 수신기가 직접 결합된 형태로 개발되었으며, 기존의 벡터 네트워크분석기 및 신호분석기 등이 필요하지 않다. 특히 28 ㎓대역 일체형 5G 방송통신기자재의 성능 측정 등 향후 B5G, 6G 측정에 대한 연구방향 설정을 위해 개발되었으며, 밀리미터파대역의 높은 전송 손실 등 RF 케이블 손실 특성에 따른 왜곡 등 다양한 단점을 보완할 수 있는 장점을 갖는다.

개발된 3차년도 고속측정시스템과 CATR 측정시스템에서 시험한 결과를 상호 비교하기 위하여 28㎓대역 배열 혼 안테나를 각각의 측정시스템으로 측정하였으며 측정한 결과를 상호비교 분석하였다.

마지막 장에서는 본 보고서에서 설명한 2차/3차년도 추진업무에 대한 요약 및 향후 추진 계획에 대해 기술하였다. 본 5G 안테나 고속측정시스템 기술개발 및 검증을 통해 측정 검증에 많은 시간이 소요되는 5G 방송통신기 자재의 신속한 사후관리를 시험방법을 마련하고, 차세대 신기술 적용 안테나 고속측정 기술에 대한 표준화 추진, 등재 및 국내 시험기관에 관련기술 보급을 통해 초연결 기반 제4차 산업혁명 시대에 신산업 창출 여건이 마련되었으면 한다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 표목차 ... 7
• 그림목차 ... 8
• 제1장 서 론 ... 11
• 제 1절. 연구배경 ... 11
• 제2절 안테나 배열 이론 및 측정기술 조사 ... 11
• 1.2.1. 안테나 배열 이론 ... 11
• 1.2.2. 안테나 측정기술 ... 12
• 제3절 5G 기자재 측정 표준화 동향 조사 ... 16
• 1.3.1 밀리미터파 OTA 주요 측정 파라미터 ... 18
• 1.3.2 단말기 OTA 측정방법에 대한 표준화 동향 ... 22
• 1.3.3. 기지국 OTA 측정방법에 대한 표준화 동향 ... 29
• 제2장 2차년도 안테나 고속측정 시스템 개발 ... 31
• 제 1절. 신기술 적용 안테나의 2차년도 고속측정시스템 개요 ... 31
• 2.1.1. 2차년도 고속측정시스템 요구규격 ... 31
• 2.1.2. 기계부 & AUT 단 설계 형상 ... 33
• 2.1.3. 프로브 개발 ... 38
• 2.1.4. RF 채널구성 ... 42
• 2.1.5. 캘리브레이션 시험 ... 47
• 2.1.6. 2차년도 시스템 검증 ... 53
• 제2절 검증용 안테나 구성 및 모의실험 결과 ... 58
• 2.2.1. 패치 배열 안테나 ... 58
• 2.2.2. 28 ㎓ 빔포밍 안테나 설계 ... 65
• 제3장 3차년도 안테나 고속측정 시스템 개발 ... 70
• 제 1절. 신기술 적용 안테나의 3차년도 고속측정시스템 개요 ... 70
• 3.1.1. 3차년도 고속측정시스템 요구규격 ... 70
• 제 2절 3차년도 고속측정시스템 상세설계 ... 72
• 3.2.1. 시스템 설치공간 ... 72
• 3.2.2. 기계부 & AUT ... 79
• 3.2.3. 캘리브레이션 시험 ... 90
• 3.2.4. 3차년도 시스템 검증 및 타 시스템 간 상호비교 ... 93
• 제 4장. 결론 및 향후 계획 ... 95
• 참 고 문 헌 ... 96
• 끝페이지 ... 99