초연결 사회를 위한 6G 통신을 위해 upper-mid band (7 ~ 24 GHz) 주파수 대역이 검토되고 있습니다. 이 주파수 대역은 5G 통신의 밀리미터파 대역처럼 직진성 높고 경로손실이 커서 많은 기지국 있어야 음영 지역 없이 넓은 커버리지의 통신이 가능합니다. 6G 통신은 핫스팟(hot spot) LoS(line of sight) 통신이 아닌 적은 수의 기지국으로도 음영 지역 없이 NLoS(non-LoS) 사용자에게 초고속/초저지연 통신을 제공할 수 있어야 합니다. 이를 위해 일상 공간의 벽이나 천장에 많은 안테나 소자를 배열하여 통신 신호를 반사하여 음영지역으로 중계하는 기능을 하는 지능형 반사 표면(RIS, reconfigurable intelligent surface) 기술이 제안되었습니다. 본과제에서는 이러한 지능형 반사 표면에 신호 증폭 능력을 추가하여 작은 크기의 반사 표면으로도 높은 신호 중계 성능을 확보하는 연구를 합니다.

그림 1. (a) 낮은 반사 이득의 기존 RIS와 (b) 고이득을 갖는 확장 가능한 MIMO ARIS

지능형 반사 표면은 전파의 경로 손실을 보상하기 위해 배열 안테나 빔형성(beamforming) 기술을 활용하고 이를 위해 손실이 높은 위상 천이기(phase shifter)를 필요로 했습니다. 본과제에서 제안하는 증폭기 기반의 지능형 반사 표면은 손실 없이 오히려 높은 반사 이득을 가지고 있으며, 이를 통해 지능형 반사 표면의 크기를 작게하고, 더 많은 사용자를 위한 MIMO 통신 채널을 확보할 수 있게 합니다. 일반적으로 반사형 증폭기는 발진의 문제가 있으며, 증폭형 중계기는 자기간섭 신호 문제가 있습니다. 본 과제에서는 고성능 서큘레이터 (circulator) 를 포함한 고성능 반도체 IC와 고격리도 배열 안테나를 개발하여, 발진과 자기간섭 신호 문제로 부터 자유로운 증폭기 기반 지능형 반사 표면을 연구 개발합니다. 증폭기 기반 지능형 반사 표면을 통해 6G 통신이 성공적으로 초고속/저지연 통신을 제공하고 초연결 사회로 발전할 수 있기를 기대해 봅니다.