초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
< 연구개발 최종 목표 >
① 밀리미터파 digital-RF transceiver 기술 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모(150 mW) digital-RF 송신기 칩 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모(250 mW) digital-RF 수신기 구조 개발
② 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 전송 기술 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모 RF 지원 massive MIMO 빔포밍 전송 기술 개발
③ 밀리미터파 전디

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
< 연구개발 최종 목표 >
① 밀리미터파 digital-RF transceiver 기술 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모(150 mW) digital-RF 송신기 칩 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모(250 mW) digital-RF 수신기 구조 개발
② 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 전송 기술 개발
- 밀리미터파 저복잡도, 저전력 소모 RF 지원 massive MIMO 빔포밍 전송 기술 개발
③ 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 검증시스템 개발
- 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 송수신 통합 모듈 보드 개발
- 밀리미터파 고전송율(20/10 bps/Hz downlink/uplink 주파수 효율) 전디지털 massive MIMO 빔포밍 통합 검증시스템 개발

◼ 전체 내용
o 주요 연구 내용
① 밀리미터파 digital-RF transceiver 기술
가) 밀리미터파 다중 digital-RF 송신 구조 개발
- 저복잡, 저전력소모 Digital RF 송신기의 회로는 여러 회로들이 cascade되어 있기에 협대역 특성을 가짐 (그림 1)
- 이를 극복하고자 각 matching의 공진 주파수 대역을 다르게 설정한 후 중심 주파수를 기준으로 광대역의 이득 특성 설계
- 개선된 기술을 바탕으로 digital-RF 송신기 칩 제작 (그림 2)
나) 밀리미터파 다중 digital-RF 수신 핵심기술 개발
- 수신 단의 전력 소모량을 최소화하기 위해 기존의 RF LNA + Mixer + Baseband amplifier로 이루어진 수신 단을 Mixer first receiver의 저복잡, 저전력 수신단 제안 및 구현 (그림 3, 4)
② 밀리미터파 전디지털 massive 빔포밍 전송 기술
가) Low bit ADC/DAC 기반 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 시스템 전송 핵심기술 개발
- 전디지털 빔포밍 시스템의 복잡도를 줄이기 위해 low bit ADC 기반 수신 시스템 구성 (그림 5)
- 다수의 안테나를 지원하기 위한 low complexity RF system
- 전디지털 빔포밍 시스템 지원을 위한 low bit 기반 flexible ADC network 그리고 이를 제어 및 MIMO 처리를 위한 baseband 부분으로 구성
- 수신 SNR을 측정하여, ADC bit resolution 최적값을 결정하고 적용하여 최대 throughput을 얻음. (그림 6)
③ 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 검증시스템
- Low bit ADC 검증을 위해, 28 GHz 대역에서 Tx 는 최대 4 RF chain, 수신을 최대 6 RF chain까지 구성 (그림 7)
- 2 user 2 x 2 MIMO 상황에서 정량적 목표치를 달성
- 1 Tx RF chain, 4 Rx chain 상황에서 low bit ADC 검증

□ 연구개발성과
(1) 기술 개발 성과 목표 대비 실적 (모든 평가 항목 만족)
(2) 정량적 실적

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(1) 연구개발 성과 활용계획
ㅇ 국내외 주요 수요처
- 통신장비 업체 : 화웨이, 에릭슨, 노키아, 삼성전자, ZTE 등
- 국내 중소, 중견 네트워크 장비업체 및 부품업체 : 케이엠더블유, RFHIC 등
(2) 기대 효과
ㅇ 기술적 측면
- 밀리미터파 대역의 LO pulse의 모양을 단순히 수동소자 하나의 추가를 통해 개선하였으며, 28GHz, 60GHz, 그리고 6G 통신의 D-band에서도 활용도 높음
- Massive MIMO의 HW complexity를 줄이면서 용량의 극대화하는 시스템 설계로, massive MIMO 구현 가능성을 높였으며, 5G/6G에 적용 가능한 기술
ㅇ 경제적, 산업적 측면
- 제안된 수신기 기술은, 동일 회로 면적 내에서 더 높은 성능을 낼 수 있는 수신 단을 구현해, 저전력과 높은 성능의 칩셋을 요구하는 밀리미터파 대역 단말기 시장에서 경쟁력 있는 기술이라고 볼 수 있음
- 앞으로 massive MIMO를 기반으로 한 시스템은 B5G/6G의 기준이 될 가능성이 크며, 이를 선점 개발하면 높은 시장 점유율 확보 가능
ㅇ 사회적 측면
- 본 연구에서 제안된 massive MIMO 기술과 RFIC 기술이 집적된 5G/B5G/6G 단말기, IOT 송수신기 장치들이 미래 통신 시스템 시장 활성화에 기여

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 가) 필요성 ... 10
• 나) 과제 범위 개요 ... 10
• 다) 과제 세부 내용 개요 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• 2.1 밀리미터파 digital-RF transceiver 기술 ... 17
• 2.2 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 전송 기술 ... 24
• 2.3 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 검증시스템 기술 ... 45
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 59
• 1) 연구수행 결과 ... 59
• 2) 목표 달성 수준 ... 110
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 118
• 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 118
• 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 118
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 118
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 118
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 119
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 120
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 120
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 121
• 4) 기타 ... 121
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 122
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 123
• 1) 연구개발비 사용명세서 ... 123
• 2) 발생이자 사용명세서 ... 123
• 3) 반납액 명세서 ... 123
• 끝페이지 ... 124