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THE SHIN LAB @ KOREA UNIV

고려대학교 차세대통신학과

신원재 교수

Antenna Design for MIMO

LEO Satellite Communications

Rate Splitting Multiple Access

THE SHIN LAB @ KOREA UNIV

차세대통신학과 신원재

THE SHIN LAB은 고려대학교 전기전자공학부 소속으로, 차세대 무선통신 시스템(Beyond 5G, 6G)과 인공지능 기반 통신 시스템 연구를 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 정보/통신 이론, 신호처리, 머신러닝을 융합하여, 미래 지능형 네트워크의 핵심 원천기술을 개발하고 있습니다. 특히, 저궤도(LEO) 군집 위성망을 기반으로 한 차세대 위성통신 시스템, 위성-지상 통합 네트워크, 도플러 효과 보상, 위성 기반 위치 측위, 다중 빔 빔포밍, 위성 간 간섭 관리 등 위성통신 분야의 다양한 이슈를 심도 있게 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 글로벌 커버리지, 초저지연, 초고신뢰성, 대규모 연결성 등 6G 시대의 요구를 충족시키기 위한 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 또한, 비직교 다중접속(NOMA, RSMA) 및 간섭제어 기술을 통해 대규모 사용자 연결, 스펙트럼 효율 극대화, 사용자 공정성, 에너지 효율성 등 다양한 네트워크 요구를 동시에 만족시키는 혁신적 다중접속 프레임워크를 개발하고 있습니다. RSMA는 기존 SDMA, NOMA, OMA를 아우르는 범용적 접근법으로, 불완전 채널 정보 환경, 과부하 네트워크, 대규모 MIMO, 위성-지상 통합망 등 다양한 시나리오에서 우수성을 입증하고 있습니다. 아울러, 인공지능 및 딥러닝 기반의 무선통신 시스템 설계, 실내외 위치 측위, 자원 최적화, 네트워크 지능화, Wi-Fi 기반 다중 인원 상호작용 인식 등 AI/ML 기술을 통신 시스템에 접목하여, 미래 지능형 네트워크 실현을 위한 실질적 성과를 창출하고 있습니다. 실제 데이터셋 구축, 실험 기반 검증, 산업체 협력 등 실용적 연구도 활발히 진행 중입니다. THE SHIN LAB은 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단, 정보통신기획평가원 등 다양한 국가 및 산업체 프로젝트와 연계하여, 국내외 유수 학술지 및 국제 표준화(3GPP 등) 활동에도 적극적으로 기여하고 있습니다. 앞으로도 THE SHIN LAB은 6G 및 그 이후의 글로벌 커넥티비티 실현을 위한 무선통신 및 인공지능 융합 연구의 중심에서, 혁신적이고 실용적인 연구를 지속해 나갈 것입니다.

Antenna Design for MIMO
LEO Satellite Communications
Rate Splitting Multiple Access
차세대 위성통신 시스템 및 LEO 군집 위성망
차세대 위성통신 시스템은 기존의 지상 기반 통신망의 한계를 극복하고, 전 세계 어디서나 안정적이고 고속의 통신 서비스를 제공하기 위해 개발되고 있습니다. 특히 저궤도(LEO) 군집 위성망은 수백에서 수만 개의 소형 위성을 지구 저궤도에 배치하여, 지구 전역에 걸쳐 끊김 없는 커버리지를 제공하는 것이 핵심입니다. 이러한 시스템은 기존의 정지궤도(GEO) 위성에 비해 지연(latency)이 낮고, 데이터 전송 속도가 빠르며, 다양한 응용 분야(예: 원격 의료, 재난 통신, 해양/항공 통신 등)에 활용될 수 있습니다. THE SHIN LAB에서는 LEO 위성망의 효율적인 운용을 위한 다중 빔 빔포밍, 위성 간 간섭 관리, 위성-지상 통합 네트워크 설계, 도플러 효과 보상, 위성 기반 위치 측위(GNSS) 등 다양한 핵심 기술을 연구하고 있습니다. 최근에는 위성 간 협력 통신, 분산 안테나 구조, 빔 호핑, 위상 배열 안테나, 주파수-종속적 빔포밍 등 차세대 위성통신의 실현을 위한 혁신적인 알고리즘과 시스템 아키텍처 개발에 집중하고 있습니다. 또한, 위성-지상 통합 네트워크에서의 자원 할당, 네트워크 보안, 프라이버시 보호 등 실질적인 운용 문제도 함께 다루고 있습니다. 이러한 연구는 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단, 정보통신기획평가원 등 다양한 국가 및 산업체 프로젝트와 연계되어 진행되고 있으며, 국내외 유수 학술지 및 국제 표준화(3GPP 등) 활동에도 적극적으로 기여하고 있습니다. 앞으로도 THE SHIN LAB은 6G 및 그 이후의 글로벌 커넥티비티 실현을 위한 위성통신 분야의 선도적 연구를 지속할 예정입니다.
비직교 다중접속(RSMA, NOMA) 및 간섭제어 기술
비직교 다중접속(NOMA, RSMA) 기술은 기존의 직교 기반 다중접속(OMA, SDMA) 방식의 한계를 극복하고, 대규모 사용자 및 기기 연결, 스펙트럼 효율 극대화, 다양한 QoS 요구를 동시에 만족시키기 위해 등장한 차세대 핵심 기술입니다. RSMA(Rate-Splitting Multiple Access)는 사용자 메시지를 송신단에서 분할하여, 일부는 여러 사용자가 공통으로 디코딩하고 나머지는 각 사용자별로 개별적으로 디코딩하는 방식으로, 간섭을 유연하게 관리하고 네트워크의 유연성과 견고성을 크게 향상시킵니다. NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)는 파워 도메인 또는 코드 도메인에서 사용자 신호를 중첩하여 동시에 전송함으로써, 스펙트럼 자원의 활용도를 높이고, 셀 엣지 사용자까지 공평한 서비스를 제공합니다. THE SHIN LAB에서는 RSMA 및 NOMA의 이론적 성능 분석, 실제 시스템 적용을 위한 물리계층(Precoder, 수신기 설계), 다중 셀/다중 안테나 환경에서의 간섭제어, 사용자 페어링 및 자원 할당, 딥러닝 기반 간섭 예측 및 최적화, 표준화(3GPP) 대응 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, RSMA의 경우 기존 SDMA, NOMA, OMA를 포괄하는 범용적 프레임워크로서, 불완전한 채널 정보(CSIT) 환경, 과부하(overloaded) 네트워크, 대규모 MIMO, 위성-지상 통합 네트워크 등 다양한 시나리오에서의 우수성을 실험 및 이론적으로 입증하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 6G 네트워크의 대규모 연결성, 초저지연, 초고신뢰성, 에너지 효율성, 사용자 공정성 등 다양한 요구사항을 동시에 만족시키는 데 필수적인 기반 기술로, 국내외 산학연 협력 및 국제 학술대회, 저널, 특허 등에서 활발히 성과를 내고 있습니다.
인공지능 및 딥러닝 기반 무선통신 시스템 설계
최근 무선통신 시스템의 복잡성이 증가함에 따라, 인공지능(AI)과 딥러닝(Deep Learning) 기술을 활용한 통신 시스템 설계가 각광받고 있습니다. THE SHIN LAB에서는 머신러닝 기반 송수신기 설계, 딥러닝 기반 실내외 위치 측위, 무선 전력 통신 네트워크(WPCN)에서의 자원 최적화, 간섭 예측 및 관리, 네트워크 지능화 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, CSI(Channel State Information) 기반 Wi-Fi 신호를 활용한 다중 인원 상호작용 인식, 강화학습 기반 빔포밍 및 자원 할당, 페더레이티드 러닝을 통한 분산 네트워크 학습 등 최신 AI 기술을 통신 시스템에 접목하고 있습니다. 이러한 연구는 실내외 환경에서의 정밀 위치 측위, 대규모 IoT/IoE/IoIT/IoST 환경에서의 지능형 연결성, 위성-지상 통합 네트워크에서의 자율 운용, 네트워크 보안 및 프라이버시 강화 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 또한, 실제 데이터셋(Wi-MIR 등) 구축 및 공개, 실험 기반 검증, 산업체 협력 프로젝트 등 실용적 연구도 활발히 진행 중입니다. AI/딥러닝 기반 통신 시스템 연구는 6G 및 그 이후의 초연결, 초지능, 초실감 네트워크 실현을 위한 핵심 동력으로, THE SHIN LAB은 이 분야에서 국내외 선도적 연구그룹으로 자리매김하고 있습니다.
1
Towards 6G Evolution: Three Enhancements, Three Innovations, and Three Major Challenges
IEEE Network Magazine, 2025
2
Rate Matching Precoder Design for RSMA-Based Multibeam LEO Satellite Communications
IEEE Transactions on Signal Processing, 2025
3
Rate-Splitting for Joint Unicast and Multicast Transmission in LEO Satellite Networks with Non-Uniform Traffic Demand
IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC Special Issue on Integrated Ground-Air-Space Wireless Networks for 6G Mobile, IF: 13.8), 2025
1
K-Starlink: 동적 재구성 가능한 지능형 위성-지상 통합 네트워크 핵심 기술연구
한국연구재단 기초연구실
2021년 06월 ~ 2024년 02월
2
전투실험 연구용역 사업
육군정보통신학교
2021년 05월 ~ 2021년 10월
3
한국통신학회 신임교원 학술연구 지원 사업
한국통신학회
2021년 05월 ~ 2023년 04월