초록 ▼

□ 연구개요
최근 대두되는 확장 현실(eXtended Reality, XR) 위한 개인 장치는 사용자의 편이성을 극대화하는 방향으로 진화하고 있으며, 궁극적으로는 일반 안경 또는 콘택트렌즈 형태로 진화할 것으로 예상한다. 이는 실물 객체 영상 및 주변 환경 정보를 XR 안경 혹은 렌즈로부터 개인장치로, 고화질의 영상을 개인 장치에서 XR 장치로 무선 송수신하는 초고속/저 지연 무선 통신 기술이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 60-GHz의 Radar와 고속 무선 통신 송수신기를 통합한 새로운 감지-통신 Radio를 개발한다.

□ 연구개요
최근 대두되는 확장 현실(eXtended Reality, XR) 위한 개인 장치는 사용자의 편이성을 극대화하는 방향으로 진화하고 있으며, 궁극적으로는 일반 안경 또는 콘택트렌즈 형태로 진화할 것으로 예상한다. 이는 실물 객체 영상 및 주변 환경 정보를 XR 안경 혹은 렌즈로부터 개인장치로, 고화질의 영상을 개인 장치에서 XR 장치로 무선 송수신하는 초고속/저 지연 무선 통신 기술이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 60-GHz의 Radar와 고속 무선 통신 송수신기를 통합한 새로운 감지-통신 Radio를 개발한다. Radar와 고속 통신 RF 송수신기 및 배열 안테나를 통합한다면 복잡도와 전력 소모 및 크기를 모두 줄일 수 있으므로, XR 장치의 소형화 및 경량화가 가능해질 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 비압축 4K 영상 (20 Gbps 급) 고속 무선 통신 RF 구현
- 4채널 위상 배열 송신기 집적회로 및 Antenna-in-package 구현
(전력 소모 = 371mW, 최대 EIRP = 30.8dBm 달성)
- Dual-polarized 4채널 위상 배열 수신기 집적회로 구현
(전력 소모 = 334mW, 7dB Noise figure 달성)
- 송수신기 모듈의 QPSK/16-QAM 무선 통신 검증
(SISO 기준 최대 1m 거리에서 8Gbps 전송률, 이중 편파 MIMO 시 최대 16Gbps)

2) 이중 편파 감지-통신 분리 기반 단일 패키지 mmW Radio 구현
- 이중 편파 송수신기 및 Antenna-in-package 구현
- 수신기의 이중 편파 누설 신호 상쇄를 위한 편파 정렬 기법 구현
(22.5도 편파 비 정합 제어도, 최대 30dB 이상의 Cross polarization isolation 달성)

3) Hybrid형 광대역 Array beamformer 구현
- 57-71GHz 주파수 대역을 커버하는 광대역 Squint-free beamformer 구현
(1도 이하 해상도와 2.5도의 빔 방향 오차로 최대±25도의 Squint-free 빔 스캐닝 구현)

4) cm-range resolution, 1-degree angular resolution의 RF sensing을 위한 Beamformer 연구
- 초미세 RF sensing을 위한 >7GHz 대역폭 및 <3도 위상 천이 해상도를 갖는 빔포머 구현
(cm 수준의 range resolution 및 1도 이하의 Angular resolution 달성)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
[연구개발성과 기대효과]
본 과제의 결과물을 무선 MR/XR HMD 상용화 분야에 효과적으로 활용할 수 있으며, 시스템은 넓은 대역폭과 세밀한 위상 제어 기능을 갖추고 있으므로, 고속 무선 영상 송수신이 가능할 뿐만 아니라 미세한 거리 및 각도 해상도로 RF 감지가 가능하다. 또한, 이중 편파 기반 통신-감지 분리 Radio에서 핵심이 되는 편파 누설 신호 제거 기법을 구현하였으므로 이는 감지-통신 통합 시스템 기술에서 매우 선도적인 연구 결과이다. 또한, 본 연구의 핵심 기술인 정밀한 위상 제어 및 이중 편파 MIMO 기술은 커버리지 향상을 위해 다수의 안테나를 사용하는 MIMO 기술이 적용될 B5G/6G에서도 핵심 기술이 될 것으로 예측된다.

[연구개발성과 활용계획]
최종 연구 결과인 60-GHz CMOS 감지-통신 Radio와 그 핵심 회로 연구 결과를 기술이전 및 후속연구에 활용할 계획이며, 향후 다중 사용자 환경에서의 무선 통신, NLoS 환경에서의 통신등 다양한 통신 시나리오에 적용할 수 있는 RF 시스템 보완 연구와 후속개발을 통해 차세대 6G의 핵심 응용 분야인 Extended Reality (XR) 시장을 겨냥하여 관련 수요 기업으로의 기술이전 후, “초고속/초저지연 HMD 무선화 기술“을 앞세워 차세대 RF 핵심 Core 기술을 선도하는 것을 목표로 한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 비압축 4K 영상(20Gbps 급) 고속 무선 통신 RF 구현 ... 4
• 2) 이중 편파 감지-통신 분리 기반 mmW Radio 구현 ... 4
• 3) Hybrid형 광대역 Array beamformer 구현 ... 4
• 4) cm-range, 1-degree angular resolution의 RF sensing을 위한 Beamformer 연구 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 5
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 5
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 14
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 가. 기술적 기대효과 ... 15
• 나. 경제적/사회적 기대효과 ... 16
• 6. 자체점검표 ... 16
• 7. 참고문헌 ... 17
• 끝페이지 ... 31