특허 개요
본 특허는 여러 겹의 원형 안테나를 이용해 복수의 데이터를 서로 다른 공간 경로로 동시에 전송하는 멀티 균일 원형 안테나 기반 LG 빔 통신 시스템입니다. 송신측에서는 LG 파동방정식과 송수신 특성값을 반영한 디지털 프리코딩 후, 안테나별 양자화 아날로그 빔포밍과 수평·수직 편광을 적용해 복수의 LG 빔을 생성합니다. 수신측은 대응하는 부배열 수신 빔포밍과 디지털 포스트코딩으로 수신 빔을 복원하며, 동심 원형 안테나의 각도·지름 인덱스를 함께 활용해 공간 다중모드를 확장합니다.
- 핵심 기능
디지털 빔포머가 송수신 안테나 특성값과 LG 파동방정식에 따라 기저대역 신호를 프리코딩하고, 복수의 양자화 아날로그 빔포머가 부배열 빔포밍 및 편광을 적용해 LG 빔을 송신합니다. 수신측에서는 대응하는 아날로그 수신 빔포밍으로 편광과 부배열 신호를 처리한 뒤, 디지털 수신 빔포머가 포스트코딩으로 복수 스트림을 복원합니다.
- 차별 강점
기존 OAM 방식은 특정 안테나 규격에서 안테나 수를 늘려도 모드 이득이 증가하지 않는 한계가 있었고, HG 방식은 모드 증가에 따라 필요한 위상값이 많아 안테나 제작 복잡도가 커질 수 있습니다. 본 특허는 멀티 균일 원형 안테나의 각도·지름 인덱스, 부배열 구조 및 편광을 결합해 LG 모드를 확장하고, 양자화 아날로그 빔포밍으로 하드웨어 구현 복잡도와 모드 성능을 함께 고려합니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 6G sub-THz 무선통신, 공간 다중모드 전송, massive MIMO 빔포밍, 고주파 채널 추정 분야에 활용 가능하며, 고용량 다중 스트림 전송 구조 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 Tbps급 무선 백홀·프런트홀, 고정형 초고속 접속, 이동 환경 고용량 통신 및 차세대 무선 인프라 장비로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
멀티 균일 원형 안테나 기반 LG 모드 통신 시스템을 대상으로, 전해상도 LG 방식 및 기존 OAM 모드와 비교하는 성능 분석을 수행했습니다. 4비트 양자화에서 원하는 모드 복원과 모드 간 직교성 유지 경향, LG 모드 기반 통신용량 증대 가능성을 확인했으며, 실제 sub-THz RF 하드웨어와 이동 환경에서의 실증은 아직 필요합니다.
- 통신 구조: 멀티 균일 원형 안테나 기반 LG 모드 송수신 시스템
- 비교 방식: 전해상도 LG 방식 및 기존 OAM 모드
- 분석 조건: 150GHz, UCA 2개, 반지름 0.50m·0.25m, UCA당 400개·총 800개 안테나, 2비트·4비트 양자화
현재 성과
LG 모드 통신용량이 기존 OAM 모드 통신용량보다 높은 것으로 분석됐습니다. 양자화 레벨이 증가할수록 전해상도 방식 수준의 통신용량 달성 가능성이 제시됐으며, 편광 적용을 통해 추가 모드 활용 가능성도 확인했습니다.
150GHz 환경에서 반지름 0.50m 및 0.25m의 UCA 2개와 총 800개 안테나를 가정해 성능을 분석했습니다. 4비트 양자화 조건에서 원하는 모드를 복원하면서 다른 모드 간 직교성이 유지되는 경향을 전해상도 LG 방식 및 기존 OAM 모드와 비교했습니다.
기존 OAM 방식의 모드 이득 한계와 HG 방식의 위상값 증가에 따른 구현 복잡도 문제에 대응합니다. 멀티 균일 원형 안테나별 부배열 빔포밍과 수평·수직 편광, LG 파동방정식 기반 디지털 빔포밍을 결합해 공간 모드와 다중 스트림을 확장하는 점이 차별성입니다.
상용화까지 남은 부분
실제 sub-THz RF 하드웨어에서 양자화 아날로그 빔포머와 멀티 균일 원형 안테나를 구현하고 송수신 성능을 실증할 필요
송수신 안테나 간 거리 측정 기반 채널 추정의 정확도와 디지털 프리코딩·포스트코딩 연동 성능을 검증할 필요
이동 환경 및 대면적 배열 조건에서 모드 직교성, 재현성, 통신용량을 검증할 필요
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
멀티 균일 원형 안테나를 활용하는 통신
10-2023-0190676 (2023.12.26)
1020250099819 (2025.07.03)
미등록 (심사 중)
강준혁, 유성훈, 박상욱
한국과학기술원