통신에너지팀은 미래 IT 융합연구 분야를 연구하고 있으며, 현재 활발하게 연구 중인 분야는 미래 이동통신 기술과 미래 에너지 기술입니다. 미래 이동통신 분야에서는 5세대 이동통신 이후 기술 분야인 B5G(Beyond 5G) 기술과 6세대 이동통신 기술 분야를 연구하고 있습니다. 미래 에너지 분야에서는 근거리 자기공진 기반 무선전력 전송 기술과 원거리 RF 기반 무선전력 전송 기술 분야를 연구하고 있습니다. 앞으로 양자정보기술분야를 포함해서 10년후 펼쳐질 IT 융합분야 연구를 통해 불확실성이 큰 미래 4차 산업혁명 시대를 주도해 갈 수 있도록 하겠습니다.

THz 및 Sub-THz 대역에서의 이동통신에 적용 가능한 새로운 개념의 Beamforming 시스템의 RF Front-end 설계, MIMO 이론 연구 및 1 Tbps 전송 달성을 위한 Multiplexing chain을 설계한다.

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  Spherical wave 기반 MIMO 연구

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  1Tbps 달성 6G multiplexing 연구

THz 기반 빔포밍용 RF Front-end 연구

Sub-THz 대역에서의 RF Front-end에서의 핵심기술을 개발하여 저복잡도 RF 구현하였으며, 기존 채널 모델을 혁신한 spherical wave 모델 기반의 MIMO/beamforming 기술과 6G numerology 를 기반으로 1Tbps 달성이 가능한 multiplexing chain 을 연구 하였다.

새로운 spherical channel 모델 에서의 MIMO/beamforming 연구와 multiplexing chain 연구는 기존 5G 통신 용량을 크게 넘어서는 변혁을 이룰 것이며, 6G 기반의 THz 대역 RF front-end 연구와 통해 6G 현실화에 큰 기여를 할 것이다.

송수신 코일의 자기공진(MR, Magnetic resonance)을 이용한 무선전력전송 기술의 단점을 극복하기 위하여 다중 코일을 사용하여 Magnetic field beamforming을 구현하였다.

기존 MR 방식에서 수신 코일의 위치 및 방향 변화에 의한 성능 저하 현상을 극복하기 위하여 이동통신의 MIMO 개념을 적용하여, Magnetic channel을 이용하여 기존 MR 방식보다 우수한 성능을 구현하였고, 1 m 송수신 이격거리, 300 W 용량, 70% 이상의 효율을 Simulation으로 구현하였다.

IoT 및 스마트 기기에 대하여 중거리 및 다양한 위치와 방향 변화에도 강건한 무선전력전송 성능을 유지할 수 있는 송수신 시스템 구현이 가능하며, 현재의 MR 방식의 무선전력전송 대비 성능이 우수하다.

다중 사용자(multi-user)/다중 반송파(multi-carrier) 기능 지원을 위한 고용량 밀리미터파 전디지털(full-digital) massive MIMO 빔포밍 핵심기술 개발

밀리미터파 전디지털 massive MIMO 빔포밍 기술 개념도

28 GHz 대역 저복잡, 저전력소모 digital-RF 송/수신기 front-end 구조 연구를 위하여 Mixer와 DAC를 통합한 DRFC에 대한 연구와 저복잡, 저전력 소모 RF 지원 밀리미터파 전디지털 massive MIMO 핵심 기술로 Low bit ADC를 이용한 MIMO 연구 진행

Antenna array가 거대해지는 B5G 에서 더욱 강화될 MU-MIMO에 대한 필수 기술 연구로, 5세대 이동통신 기술과 6세대 이동통신 기술 연결 기대

본 연구는 동일한 주파수 자원을 사용하여 레이다 센싱와 통신 기능을 동시에 지원하는 하이브리드 빔포밍 MIMO-OFDM 기반의 고분해능 지능형 레이다 통신 융합 기술을 개발하는 것을 목표로 함

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  레이다 통신 융합 기술 개념도

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  MIMO 레이다와 딥러닝 기반의 상황인식

• 레이다 통신 융합을 위한 최적 새로운 MIMO Radar Waveform 개발 (PAPR, 간섭, ADC resolution 고려)
• 하이브리드 빔포밍 기반의 고정밀 고분해능 레이다 센싱을 위한 4D 이미징 기술 개발
• MIMO 레이다와 딥러닝 기술을 사용한 물체 탐지 및 상황 인식 기술 개발

• 카메라, LiDAR와 함께 자율주행과 ADAS 관련 산업의 핵심 컴포넌트인 차세대 레이다 통신 기술 확보
• 고분해능과 통신 기능이 인공지능과 결합하여 자율주행을 위한 상황 모니터링 및 차량 간 통신에 활용

수십m 영역에서 24GHz 대역 RF 기반 수 W 급의 전력을 무선으로 전송하여 스마트기기 및 IoT 디바이스의 충전을 위한 송수신 통합 시스템 설계 및 개발을 연구 목표로 한다.

저손실, 고효율, 고전력을 지원하는 waveguide antenna 기반으로 렌즈 배열 구조를 적용하여 에너지 집적 기술을 구현하고, 높은 효율을 갖는 정류기를 설계 및 제작한 결과, 송신부의 waveguide antenna부터 수신부의 정류기까지 20% 효율을 달성하였다.

24GHz 활용으로 기존 대비 활용가치를 극대화하였다. 고전력 전송 기술을 기반으로 고정형 CCTV 충전 수요를 확보할 수 있고, 고효율 수신 기술로 IoT 저전력 디바이스 충전에 유리하다. 따라서, 스마트빌딩, 스마트팩토리 등 산업에 적용될 수 있다.

이동환경에서 높은 통신용량을 제공하는 6세대 이동통신에 적합한 sub-THz 대역에서 용량을 증대시킬 수 있는 새로운 개념의 공간 다중 모드 기술 개발

• 고용량 공간다중모드 안테나 전송 기술 연구
• 이동성 공간다중모드 채널 측정 및 보정 기술 연구
• 저잡음 Sub-THz 대역 신호 생성 및 수신 연구

Sub-THz 대역에서 100미터 거리에서 공간다중모드를 활용하여 5개 이상의 스트림을 동시에 보낼 수 있으며, 100km/h로 이동하는 고속 이동환경에서도 30bps/Hz 이상의 주파수 효율을 가지는 시스템 구축

• 셀룰러 대역 5세대 이동통신 패턴/편파 빔포밍 기술 개발 [조동호 교수]

  • 2 GHz 대역 다중 안테나 환경에서 다중 빔포밍 가능한 기지국 실용 시제품 개발
    • 패턴/편파 집적 배열 안테나 시스템 개발
    • 하이브리드 빔포밍 시스템 개발
    • 셀룰러 대역 전디지털 빔포밍 시스템 개발
  • 2016년 국가연구개발 우수성과 100선 선정

  

  셀룰러 대역 빔포밍 시스템

• 밀리미터 대역 5세대 이동통신 패턴/편파 빔포밍 기술 개발 [조동호 교수]

  • 밀리미터 대역 패턴/편파 빔포밍 시스템 개발
    • Hub: 512개 어레이 안테나로 4개 스트림 전송
    • Terminal: 128개 어레이 안테나로 4개 스트림 전송
    • 이동성을 지원하기 위한 적응형 빔포밍 수행
  • ETRI와 함께 기가코리아 과제의 일환으로 진행

  

  150 m LoS 야외 시험

• 직접 변조 디지털 RF 소형 기지국 기술 개발 [이주용 팀장]

  • 저전력, 저복잡도, 광대역 안테나 소형 기지국 개발
    • 4개 스트림 지원 16개 고집적 안테나
    • 3ns 고속 스위칭, 10 bit resolution 직접 변조
    • 4.8 Gbps baseband 고속 신호 처리 지원
    • KT 상용망에서 2.1 GHz에서 20 MHz 대역 활용 293 Mbps 데이터 용량 달성
  • 2017년 국가연구개발 우수성과 100선 선정

  

  소형기지국 KT 상용망 연동 시험

• 자기공진 기반 무선충전 시스템 개발 [조동호 교수]

  • 무선충전 SMFIR(Shaped Magnetic Field In Resonance) 및 다중 코일 자기장 빔 형성 원천 기술 개발 6.78 MHz 5W 휴대폰, 85 kHz 22 kW 승용차, 20 kHz 100 kW 버스, 60 kHz 200kW/1MW 트램 무선충전 시스템 개발
  • 2017년 국가연구개발 우수성과 100선 선정

  

  Online Electric Vehicle