밀리미터파 응용 시스템 설계를 위한 RF 소신호 주파수 특성 시뮬레이션

손명식,Son, Myung-Sik 한국융합신호처리학회 2011 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.12 No.3

GaAs 나 InP 기반의 HEMT(High Electron Mobility Transistor)들은 우수한 마이크로파 및 밀리미터파 주파수 특성 및 이에 따른 우수한 저잡음 특성을 가지고 있다. GaAs 기반 MHEMT(Metamorphic HEMT)는 InP 기반의 HEMT에 비해 비용 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 마이크로파 및 밀리미터파 응용 시스템에 필수적인 MHEMT의 RF 특성을 예측 평가하기 위하여 MHEMT의 RF 소신호 특성 회로를 시뮬레이션하고 분석하였다. 본 논문에서의 시뮬레이션을 통한 RF 소신호 주파수 분석은 MHEMT를 이용한 밀리미터파 응용 시스템 설계에 도움을 제공할 수 있을 것으로 기대된다. GaAs-based and InP-based HEMTs(High Electron Mobility Transistors) have good microwave and millimeter-wave frequency performance with lower minimum noise figure. GaAs-based MHEMTs(Metamorphic HEMTs) have some advantages, especially for cost, compared with InP-based ones. In this paper, the RF small-signal circuits of MHEMTs are simulated and analyzed for the design of millimeter-wave application systems. The simulation analysis for RF small-signal frequency can help and give some insights about the MHEMTs for the design of millimeter-wave application and communication systems.

밀리미터웨이브 대역에서 열차 간 직접통신 성능 측정

김영주,고경준,박성수,정락교 한국통신학회 2022 韓國通信學會論文誌 Vol.47 No.12

Recently, research on train virtual coupling and direct communication between trains is being conducted to further improve track capacity based on autonomous train driving. In this paper, we consider the IEEE 802.11ad standard using millimeter-wave bands (60 GHz) as a direct communication between trains. By constructing a train driving environment test bed to which direct communication between trains based on IEEE 802.11ad is applied, the direct communication throughput, received signal strength index, packet loss rate, and latency are measured and the results are discussed. Based on the measured results, the applicability and limitations of the millimeter-wave band wireless communication technology to the railway environment are considered. 최근 열차 자율주행을 기반으로 선로 용량을 더욱 향상 시키기 위해 열차 가상 연결 기술과 이를 위한 열차간 직접통신 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 열차 간 직접통신 기술로서 밀리미터 웨이브 대역(60 GHz)을 사용하는 IEEE 802.11ad 표준을 고려한다. IEEE 802.11ad 기반의 열차 간 직접통신 장치를 적용한열차 주행환경 테스트베드를 구축하여 직접통신의 처리율, 수신 신호 강도 지표, 패킷 손실률, 지연시간을 측정하고 결과에 대해 논의한다. 측정된 결과를 바탕으로 밀리미터 웨이브 대역 무선 통신 기술의 철도 환경 적용 가능성 및 한계점에 대해 고찰한다.

5세대 이동통신 단말기 탑재 저비용 단일 빔 밀리미터파 안테나의 설계

이창형(ChangHyeong Lee),한다정(Dajung Han),강승택(Sungtek Kahng) 융복합지식학회 2016 융복합지식학회논문지 Vol.4 No.2

본 논문은 5세대 이동통신 단말기 상에 탑재되기 위한 밀리미터파 대역 안테나 장치를 제시한다. LTE-A로 이어져 온 이동통신 기술에서 증명된 안테나의 역할은 수년전부터 관심을 끌어 온 5세대 이동통신에서도 여전히 중요하게 인식된다. Gbps의 데이터 전송향을 추구하는 5세대 무선장치를 위해 밀리미터파와 준밀리미터파 대역에서 동작하는 소형 안테나 설계기술이 필요하다는 공감대는 이미 형성되어 우리나라는 물론 선진국의 연구기관은 연구를 시작하였다. 그런데 대부분 반도체 공정과 과도하게 높은 주파수 대역의 동작에 기반하여 비용이 매우 높고 수율이 낮은 것이 단점이다. 따라서 본 논문에서는, 확보가 용이한 기판재료와 수율이 높은 공정에 기반한 저비용의 준밀리미터파 소형 안테나 장치를 설계하는 방법을 제안하고, 28GHz에서의 입력 임피던스 정합과 고지향성 고정각 빔의 특성을 관찰하여 의미있는 성능이 얻어짐을 확인한다. This paper presents a millimeter-wave(or mm-wave) antenna aparatus to be mounted on the 5th-generation (5G) mobile handset phone. The role of antennas proven by the evolving mobile technology up to the LTE-A is recognized as something crucial in the 5G which has drawn attention from every walk of life over last couple of years. It is commonly and publically admitted that small-sized antennas working for mm-wave and near-mm-wave bands will be required by the 5G communication systems pursuing the Gbps-data transmission and reception, and not only Korean but also developed countries" communication institutes have been conducting R&D activities in this regard. Their prototypes that are based on semi-conductor manufacturing and utmost segment of the mm-wave band are criticized for high cost and relatively low yield. Therefore, this paper proposes a method to design a compact near-mm-wave and low-cost antenna device based on the easy-to-get substrate material and higher-yield, and the input impedance matching at 28 GHz and high-directivity fixed beam performances of the designed antenna are achieved through observation.

밀리미터파 대역에서 전파경로손실 예측 모델

김송민,Kim, Song-Min 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌 IE (Industry electronics) Vol.42 No.2

This study was to suggest the propagation path loss and predictive model of propagation path analysis in order to apply the frequency in the millimeter-wave band to the real time inter-vehicle communication system. This study was to suppose the case of inter-vehicle communication on the one-way two-lanes road in the big cites with a lot of traffic jams in order to analyze the effect by the reflected wave of multipath. As a simulation of suggested model, it found out that the propagation path by the reflected wave was about 0.1[m]$\sim$5.1[m] longer than the one by the direct wave during the transmission of 100[m] wave direct path. Also, as a result of comparing the propagation path loss, the loss would be about -0.8[dB]$\sim$-4.2[dB] larger in case of wall reflection and -0.8[dB]$\sim$-1[dB] vehicle reflection. From the result above, this researcher found out that the path loss of reflected wave produced by the walls was about -3.2[dB] larger than the path loss produced by the adjacent vehicles. 본 논문에서는 밀리미터파 대역의 주파수를 실시간으로 이루어지는 차량간 통신시스템에 적용하기 위해 전파경로 분석과 전파경로손실 예측 모델을 제안하였다. 다중경로에 의한 반사파의 영향을 분석하기 위해 차량정체가 많은 대도시 지역 편도 2차선의 도로에서 차량과 차량 사이에 통신이 이루어지는 경우를 가정하였다. 제안모델의 시뮬레이션 결과, 전파직선경로 100[m]를 진행하는 동안 반사파에 의한 전파경로는 직접파에 비해 0.1[m]$\sim$5.1[m]정도 더 길었다. 또한 전파경로 손실을 비교한 결과 벽면에 의한 반사의 경우 -0.8[dB]$\sim$-4.2[dB], 차량에 의한 반사의 경우 -0.8[dB]$\sim$-1[dB] 정도 더 손실이 커짐을 알 수 있었다. 이상의 결과 벽면에 의해 발생한 반사파의 경로손실이 인접 차량에 의해 발생한 경로 손실 보다 -3.2[dB] 정도 더 큼을 알 수 있었다.

5G New Radio Access Technology를 위한 Radio over Fiber 시스템의 수용가능성 연구

김성만(Sung Man Kim) 한국전자통신학회 2016 한국전자통신학회 논문지 Vol.11 No.9

현재 이동통신망에서 요구되는 많은 통신량을 수용하기 위해서 새로운 주파수 대역을 사용하는 5G New RAT(: Radio Access Technology) 에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 이러한 새로운 New RAT 기술이 이동통신에 적용되었을 때에 이를 유선 이동통신망에서 수용할 수 있을지에 대해서는 제대로 연구된 바가 없다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 New RAT 기술을 RoF(: Radio over Fiber) 기술로 이동통신망의 Fronthaul 에서 수용이 가능한지에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 New RAT 의 기술로 밀리미터파 통신기술, 테라헤르츠파 통신기술, 무선 광통신 기술 등을 고려하고, 이들 각각에 대한 RoF 기술의 응용 가능성을 연구하였다. 연구의 결론을 요약하면, 10 년 이내의 범위에서 세 가지 New RAT 기술 중에 밀리미터파 통신기술에 대해서만 RoF 수용성을 고려하면 되는 것으로 판단되며, 빔포밍을 사용하는 경우에는 밀리미터파 통신기술의 요구전송 대역폭이 너무 많아 Fronthaul 에서 RoF 기술로도 수용이 쉽지 않은 것으로 결론이 내려졌다. 5G New Radio Access Technology(: RAT) is studied by many researchers because the current radio frequency is insufficient to accommodate the increased mobile communication data traffic. However, there are few researches to study on the issue whether the wired mobile network can accommodate the new RAT. Therefore, in the paper, the study on the issue whether the Radio over Fiber(: RoF) system can accommodate the new RATs such as millimeter wave communication, terahertz communication, and optical wireless communication. As a result of the study, only millimeter wave communication deserve to be considered in ten years and even RoF system may not support the increased bandwidth of the millimeter wave communication when beamforming is used.

Hybrid Digital and Analogue Beamforming Design for Millimeter Wave Relaying Systems

Jeng Shin Sheu 한국통신학회 2017 Journal of communications and networks Vol.19 No.5

Millimeter-wave (mm-wave) communication has beenconsidered as a potential technology for next-generation mobile cellularnetworks because of the vast amount of underutilised spectrumin these frequency bands. The very short wavelength enablesthe use of a massive number of antenna arrays to obtain sufficientbeamforming gains and received power. In practice, mm-wavecommunications adopt a hybrid radio frequency (RF) and baseband(BB) beamforming design to avoid allocating a dedicated RFchain for each antenna. In this paper, we propose hybrid beamformingschemes for multiuser mm-wave relaying systems. In particular,the RF and BB beamforming designs are separated to avoidthe intractable searching problem in a joint optimization. Simulationresults show that the proposed hybrid beamforming can usea small number of RF chains to approach the performance of conventionaldigital beamforming, in which each antenna is assigned toan individual RF chain. Results also demonstrate that the proposeddesign outperforms the conventional joint RF/BB design. Finally,the proposed hybrid beamforming method is further validated byintroducing channel estimation error, to which it is shown to berobust.

무선 및 유비쿼터스 통신을 위한 광 기술 응용의 직접 광/RF 변환

박기환(Ki-Hwan Park) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.12

본 연구는 미래의 무선 및 유비쿼터스 통신을 위한 광/밀리미터파 신호의 직접 변환(생성) 실험을 50-60 ㎓ 범위에서 광 기술을 응용하여 성공적으로 수행하였다. 이 실험에서 22.5㎽의 광신호가 광 도파로 내에 입사되었고, 밀리미터파 도파관 내부로 방사된 밀리미터파 신호는 밀리미터파 검출기에 의해 검출되었다. 밀리미터파 신호의 스펙트럼 선폭은 1 ㎑이하를 나타냈다. 또, 50-60㎓ 범위에서, 밀리미터파 신호의Power 피크치 변위가 1.2㏈m 이하인 이득특성을 나타냈다. A 50-60㎓ continuous-wave(cw) millimeter-wave(MMW) was converted(generated) by applying optical technology for future wireless and ubiquitous communications. The optical power of 22.5㎽ was injected into optical waveguide in this experiment. The generated MMW signals were radiated in a millimeter waveguide and detected through a millimeter detector on the inside of a millimeter waveguide in this experiment.The spectral linewidth of the MMW signals was less than 1 ㎑. The power fluctuation of the MMW was less than 1.2 ㏈m over 50-60 ㎓ range.

연장된 E-plane 프로브를 이용한 밀리미터파 도파관 변환기

박우진,최원석,이국주,권준범,정진호,Park, Woojin,Choe, Wonseok,Lee, Kookjoo,Kwon, Junbeom,Jeong, Jinho 한국인터넷방송통신학회 2018 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.18 No.1

논문은 밀리미터파 통신 및 레이더 응용을 위한 저손실 광대역 도파관 변환기를 제안한다. 기존 E-plane 프로브 변환기는 밀리미터파 대역에서 도파관 크기를 고려하여 매우 얇고 유연한 기판을 사용한다. 하지만, 이러한 기판은 휘어지기 쉬우며 이는 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 변환기 프로브가 도파관 벽면 틈에 삽입되어 고정되는 연장된 E-plane 프로브 구조를 제안하고, 두께가 $127{\mu}m$이고 유전율 2.2인 기판을 사용하여 제작하였다. W-대역 (75-110 GHz)에서 측정된 백투백(back-to-back) 변환기의 삽입 손실은 3cm 길이 도파관을 포함하여 1.35 dB (${\pm}0.35dB$)이며, 반사 손실은 13.8 dB 이상으로 아주 우수한 특성을 보였다. 따라서, 제안된 변환기는 밀리미터파 초고속 흉신 또는 고감도 레이다에 효과적으로 활용될 수 있다. In this paper, a low-loss wideband waveguide transducer is proposed for millimeter-wave communication and radar applications. A conventional E-plane probe transducer is generally designed using thin and flexible substrate at millimeter-wave frequencies, considering the very small waveguide size. However, it results in serious performance degradation caused by the bending of the substrate. In order to alleviate this problem and provide a reliable performance, we propose an extended E-plane probe transducer where the probe substrate is extended to and fix ed in the slit area formed in the waveguide wall. It is fabricated using $127{\mu}m$-thick substrate with dielectric constant of 2.2. The measurement in the back-to-hack configuration shows the excellent insertion loss of 1.35 dB (${\pm}0.35dB$) including the loss of 3 cm-long thru waveguide and return loss better than 13.8 dB over entire W-band (75-110 GHz). Therefore, it can be effectively applied for millimeter-wave high-speed communications and high-sensitivity radars.

Situational Awareness Acquisition for 5G mmWave V2X Communications: A Brief Review

Igbafe Orikumhi,Sunwoo Kim 한국통신학회 2022 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.2

High speed wireless communications and sensing technologies are keys to enabling advanced intelligent transportation systems (ITSs). To support the high data rate requirement with high-speed communications, millimeter-wave (mmwave) which provides large spectrum resources has been of interest. This interest is especially due to the large amount of sensor data required to be shared between different nodes in the networks. Hence hence gaining situational awareness of the communication environment is crucial to fully exploit its potentials. In this paper, we review situational awareness acquisition methods and also present some of the future challenges to be addressed in mm-wave vehicle-to-everything networks.

The conversion to radio-frequency from optical signal by applying optical technology for optical and ubiquitous communications of the future

Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company 2009 MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS - Vol.51 No.1

<P>A 95-GHz continuous-wave millimeter-wave (MMW) was converted from optical signal by using optical technology for future optical and ubiquitous communications. The optical power of 22.5 mW was injected into optical waveguide in this experiment. The absolute power of the MMW signals measured after the MMW amplifier was about 13 dBm at 95 GHz. The spectral linewidth of the MMW signals was less than 1 kHz, and power fluctuation of the MMW was less than 1.3 dBm over the 75–95 GHz range. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 51: 153–155, 2009; Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI 10.1002/mop.23951</P>