2030년까지 6G 이동 통신은 인공 지능, 가상 현실 및 사물 인터넷과 같은 혁신적인 애플리케이션을 위한 길을 열 것으로 예상됩니다.이를 위해서는 새로운 하드웨어 솔루션을 사용하는 현재 5G 모바일 표준보다 더 높은 성능이 필요합니다.이와 같이 EuMW 2022에서 Fraunhofer IAF는 70GHz 이상의 해당 6G 주파수 범위를 위해 Fraunhofer HHI와 공동으로 개발한 에너지 효율적인 GaN 송신기 모듈을 선보일 예정입니다.이 모듈의 고성능은 Fraunhofer HHI에서 확인되었습니다.
자율 주행 차량, 원격 의료, 자동화 공장 - 운송, 의료 및 산업 분야의 이러한 모든 미래 애플리케이션은 현재 5세대(5G) 이동 통신 표준의 기능을 능가하는 정보 통신 기술에 의존합니다.2030년에 예상되는 6G 모바일 통신의 출시는 미래에 필요한 데이터 볼륨에 필요한 고속 네트워크를 제공할 것이며, 데이터 속도는 1Tbps를 초과하고 대기 시간은 최대 100µs입니다.
KONFEKT 프로젝트("6G 통신 구성 요소")로 2019년부터.
연구원들은 처음으로 약 80GHz(E-대역) 및 140GHz(D-대역)의 주파수 범위를 사용할 수 있는 질화갈륨(GaN) 전력 반도체 기반 전송 모듈을 개발했습니다.Fraunhofer HHI가 고성능을 성공적으로 테스트한 혁신적인 E-밴드 송신기 모듈은 2022년 9월 25일부터 30일까지 이탈리아 밀라노에서 열리는 European Microwave Week(EuMW)에서 대중에게 선보일 예정입니다.
KONFEKT 프로젝트를 조정하고 있는 Fraunhofer IAF의 Michael Mikulla 박사는 "성능과 효율성에 대한 높은 요구로 인해 6G에는 새로운 유형의 장비가 필요합니다."라고 설명합니다.“오늘날의 최첨단 구성 요소는 한계에 도달하고 있습니다.이는 특히 기본 반도체 기술과 어셈블리 및 안테나 기술에 적용됩니다.출력 전력, 대역폭 및 전력 효율성 측면에서 최상의 결과를 얻기 위해 우리 모듈의 GaN 기반 모놀리식 통합 MMIC(Microwave Microwave Circuits)를 사용하여 현재 사용되는 실리콘 회로를 대체합니다. 와이드 밴드갭 반도체인 GaN은 더 높은 전압에서 작동할 수 있습니다. , 훨씬 더 낮은 손실과 더 작은 구성 요소를 제공합니다. 또한 우리는 도파관 및 내장형 병렬 회로가 있는 저손실 빔 형성 아키텍처를 개발하기 위해 표면 실장 및 평면 설계 패키지에서 벗어나고 있습니다.”
Fraunhofer HHI는 3D 인쇄 도파관 평가에도 적극적으로 참여하고 있습니다.전력 스플리터, 안테나 및 안테나 피드를 포함하여 선택적 레이저 용융(SLM) 공정을 사용하여 여러 구성 요소가 설계, 제조 및 특성화되었습니다.또한 이 프로세스를 통해 기존 방법으로는 제조할 수 없는 구성 요소를 신속하고 비용 효율적으로 생산할 수 있어 6G 기술 개발을 위한 길을 닦을 수 있습니다.
"이러한 기술 혁신을 통해 Fraunhofer Institutes IAF 및 HHI는 독일과 유럽이 모바일 통신의 미래를 향한 중요한 발걸음을 내딛는 동시에 국가 기술 주권에 중요한 기여를 할 수 있도록 합니다."라고 Mikula는 말했습니다.
E-대역 모듈은 4개의 개별 모듈의 전송 전력을 초저손실 도파관 어셈블리와 결합하여 81GHz ~ 86GHz의 1W 선형 출력 전력을 제공합니다.이는 미래 6G 아키텍처의 핵심 기능인 광대역 점대점 데이터 링크에 적합합니다.
Fraunhofer HHI의 다양한 전송 실험을 통해 공동 개발된 구성 요소의 성능이 입증되었습니다. 다양한 실외 시나리오에서 신호는 현재 5G 개발 사양(3GPP GSM 표준의 5G-NR 릴리스 16)을 준수합니다.85GHz에서 대역폭은 400MHz입니다.
가시선을 통해 데이터는 64-심볼 직교 진폭 변조(64-QAM)에서 최대 600미터까지 성공적으로 전송되어 6bps/Hz의 높은 대역폭 효율성을 제공합니다.수신 신호의 EVM(Error Vector Magnitude)은 -24.43dB로 3GPP 제한인 -20.92dB보다 훨씬 낮습니다.가시선이 나무와 주차된 차량에 의해 차단되기 때문에 16QAM 변조 데이터는 최대 150미터까지 성공적으로 전송할 수 있습니다.직교 변조 데이터(직교 위상 편이 변조, QPSK)는 송신기와 수신기 사이의 가시선이 완전히 차단된 경우에도 여전히 2bps/Hz의 효율로 성공적으로 전송 및 수신될 수 있습니다.모든 시나리오에서 특히 주파수 범위를 고려할 때 때로는 20dB를 초과하는 높은 신호 대 잡음비가 필수적이며 구성 요소의 성능을 높여야 달성할 수 있습니다.
두 번째 접근 방식에서는 100mW 이상의 출력 전력과 최대 대역폭 20GHz를 결합하여 약 140GHz의 주파수 범위에 대해 송신기 모듈을 개발했습니다.이 모듈의 테스트는 아직 진행 중입니다.두 송신기 모듈 모두 테라헤르츠 주파수 범위에서 미래의 6G 시스템을 개발하고 테스트하는 데 이상적인 구성 요소입니다.
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게시 시간: 2022년 10월 18일
