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5G 밀리미터파 무선용으로 RF 기술의 진화

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글/Thomas Cameron, Ph.D., Analog Devices, Inc. CTO

무선 업계가 5G 개발을 시작할 당시에 2020년은 멀게만 느껴졌다. 그런데 이제 우리는 2020년에 바짝 다가와 있으며, 바야흐로 5G 시대로 접어들고 있다. 언론에서는 연일 새로운 시험 가동과 조만간 시작될 5G 상용화에 대해서 보도하고 있다. 무선 업계에 지금은 매우 흥미로운 전환점이다. 현재 5G의 초점은 모바일 광대역을 향상시키는 것에 맞춰져 있으며, 이를 위해서 중간 대역 및 고대역 스펙트럼으로 빔형성 기법을 사용해서 계속해서 네트워크 용량과 쓰루풋을 높이고 있다. 산업 자동화 같은 애플리케이션으로 5G 네트워크의 저지연 특성을 활용한 사례들이 등장하고 있다.
몇 년 전만 하더라도 업계에서는 모바일 통신 용으로 밀리미터파 스펙트럼을 사용하는 것이 현실적으로 가능한지 또 무선 디자이너들에게 일이 얼마나 까다로워지는지에 대해서 논란을 이어갔다[1]. 그런데 비교적 짧은 기간에 많은 의구심들이 걷히고 초기 프로토타입 단계에서 현장 시험 단계로 성공적으로 진입하고 있으며, 최초의 5G 밀리미터파 상용화를 눈앞에 두고 있다. 초기에는 주로 고정형 또는 노마딕 애플리케이션이 많이 사용되다가, 멀지 않은 미래에 밀리미터파 주파수로 진정한 모바일 커넥티비티가 가능해질 것이다. 표준은 이미 개발되어 있고, 기술은 빠르게 진보하고 있으며, 밀리미터파 시스템과 관련해서 많은 학습이 이루어지고 있다. 지금까지 상당한 진전을 이룬 것은 맞지만, 무선 디자이너들에게는 여전히 해결해야 할 과제들이 많이 놓여 있다. 이 글에서는 RF 디자이너들에게 이러한 해결 과제들이 어떤 것들인지 살펴본다.
이 글은 세 부분으로 이루어졌다. 첫 번째 부분에서는, 밀리미터파 통신의 활용 사례들에 대해서 설명한다. 두 번째 및 세 번째 부분에서는, 밀리미터파 기지국 시스템으로 아키텍처와 기술을 설명한다. 빔형성 기술에 대해서 설명하고, 송신 전력에 따라서 시스템 프론트 엔드로 어떤 기술이 적합한지 설명한다. 주로 사람들이 관심을 가지는 부분은 빔형성 기술인데, 무선 시스템에서 비트에서 밀리미터파 주파수로 변환을 수행하는 부분도 마찬가지로 중요하다. 시스템의 이 부분으로 신호 체인 예를 살펴보고, 무선 디자이너들을 위한 Analog Devices의 앞선 제품들을 소개한다.

다양한 구현에 따른 고려사항
기술을 개발할 때는 그 기술이 현장에서 어떻게 사용될지 이해해야 한다. 어떤 엔지니어링이든 특정한 절충을 해야 하며, 통찰력을 높임으로써 창의적인 혁신을 할 수 있다. 그림 1은 오늘날 28GHz 및 39GHz 스펙트럼으로 검토되고 있는 대표적인 두 가지 시나리오를 보여준다.

[그림 1] 5G 밀리미터파 구현 시나리오

그림 1a는 고정형 무선 액세스(FWA) 활용 사례로서, 교외 지역에서 가정들로 고대역폭 데이터를 제공하기 위한 것이다. 이 경우에는 기지국을 전신주나 타워에 설치하고 넓은 지역을 커버해야 한다. 초기에 이 커버리지는 옥외 대 옥외가 될 것이다. 다시 말해서, 고객 댁내 장비(CPE)를 옥외에 설치하고 무선 접속이 잘 되도록 링크를 구축할 수 있다. 안테나가 아래를 향하고 사용자가 고정적이기 때문에 수직 스티어링 범위를 넓게 필요로 하지는 않으나, 커버리지를 극대화하고 기존 인프라를 활용하기 위해서 송신 전력이 65dBm EIRP 이상으로 높을 수 있다.
그림 1b는 혼잡한 도심지의 경우로서, 기지국을 건물 옥상이나 건물 전면부에 지상을 향하도록 설치한다. 시간이 지나면서 가로등이나 여타 구조물에 설치할 수도 있을 것이다. 이 사례로는 기지국으로 수직적 스캐닝 능력이 중요할 것이다. 모든 빌딩 층으로뿐만 아니라 지상의 모바일 또는 노마딕 사용자들(보행자와 자동차)에게로 신호를 제공해야 하기 때문이다. 송신 전력은 교외 지역의 경우처럼 높을 필요는 없으나, E가 낮은 유리가 옥외 대 옥내 침투를 위해서 문제가 될 수 있는 것으로 드러나고 있다. 그림에서 보듯이, 빔 스캐닝 범위에 있어서 수평 축과 수직 축 모두로 좀더 높은 유연성이 필요할 것이다. 모든 경우에 다 적합한 “만능적인” 솔루션은 있을 수 없으므로, 각각의 구현 시나리오마다 적합한 빔형성 아키텍처와 RF 기술을 선택해야 할 것이다.

[표 1] 5G 기지국 구현 사례

그러면 실제 사례로서 표 1과 같이 요약된 밀리미터파 기지국 용으로 송신 전력이 얼마나 필요할지 간단한 링크 예산을 보자. 밀리미터파 주파수로는 셀룰러 주파수와 비교해서 추가적인 경로 손실이 극복해야 할 문제이며, 장애물(건물, 나무, 사람 등)이 또 다른 고려사항이다. 최근 몇 년 사이에 밀리미터파 주파수로 전달에 관한 논문이 다수 나오고 있다. “5세대(5G) 무선 네트워크 용으로 밀리미터파 통신 개요 ? 전달 모델에 관하여”에서는 이 문제에 대해서 훌륭하게 다루고 있다[2]. 다수의 모델을 비교 및 논의하고, 환경이 경로 손실에 미치는 영향을 살펴보고 LOS(line of sight) 시나리오와 NLOS(non-line of sight) 시나리오를 비교하고 있다. 이에 대해서는 깊게 들어가지 않겠다. 다만 한 가지만 말한다면, 고정형 무선 구축을 위해서는 요구되는 거리와 지형을 고려해서 NLOS 시나리오가 더 적합할 수 있다는 것이다. 이 사례는 교외 지역에서 200미터 거리의 기지국이다. 경로 손실은 NLOS 옥외 대 옥외 링크로 135dB이다. 옥외 대 옥내로 침투하기 위해서는 경로 손실이 이보다 30dB는 더 높아질 것이다. 반면에, LOS 모델이라면 경로 손실이 110dB 정도일 것이다.
이 사례는 기지국으로 256개 안테나 소자와 CPE로 64개 안테나 소자를 사용한다. 둘 다 실리콘 구현을 사용해서 출력 전력을 충족할 수 있다. 링크는 비동기이므로, 업링크 예산을 여유 있게 할 수 있다. 이 사례는 평균적 링크 품질이 다운링크로 64 QAM 동작이 가능하고 업링크로 16 QAM이 가능해야 한다. 필요하다면 CPE의 송신 전력을 정해진 규정의 한계까지 높여서 업링크를 향상시킬 수 있다. 링크 거리를 500미터로 늘리려면 경로 손실이 약 150dB로 높아질 것이다. 이렇게 할 수도 있는데, 이렇게 하면 업링크 및 다운링크 모두로 무선이 복잡해지고 전력 소모가 크게 증가할 것이다.

밀리미터파 빔형성
이번에는 빔형성 기법에 대해서 살펴보자. 그림 2에서 보듯이, 빔형성 기법에는 아날로그, 디지털, 하이브리드 기법이 있을 수 있다. 아날로그 빔형성에 대해서는 최근에 많은 논문들에서 인기 있는 주제이기 때문에 다들 잘 알 것이다. 이 기법은 데이터 컨버터를 사용해서 디지털 신호를 광대역 기저대 또는 IF 신호로 또는 거꾸로 변환하고, 상향변환 또는 하향변환을 처리하는 무선 트랜시버로 연결된다. RF(28GHz 등)를 사용할 때는 단일 RF 경로를 다수의 경로로 분할하고 빔형성을 한다. 각기 경로의 위상을 제어해서 의도하는 사용자를 향해서 빔이 형성되도록 한다. 이렇게 해서 데이터 경로마다 하나의 빔을 내보낼 수 있다. 그러므로 이론적으로 이 아키텍처를 사용해서 한 번에 한 사용자를 지원할 수 있다.
디지털 빔형성은 말 그대로이다. 위상 편이를 전적으로 디지털 회로로 구현하고 일련의 트랜시버를 거쳐서 안테나 어레이로 전달한다. 단순하게 말해서 각각의 무선 트랜시버를 단일의 안테나 소자로 연결한다. 하지만 실제로는 원하는 섹터 형태에 따라서 한 무선당 다수의 안테나 소자를 사용할 수 있다. 디지털 기법은 가장 높은 용량과 유연성을 가능하게 하며, 중간 대역 시스템과 마찬가지로 밀리미터파 주파수로 다중 사용자 MIMO로 나아가는 로드맵을 가능하게 한다. 복잡도가 꽤 높고, 현재 기술을 사용했을 때 RF 및 디지털 회로 모두로 상당한 양의 dc 전력을 소모할 것이다. 하지만 앞으로 기술이 진보함에 따라서 밀리미터파 무선 용으로 디지털 빔형성이 많이 사용될 것이다.
단기적으로 가장 실제적이고 효과적인 빔형성 기법은 하이브리드 디지털-아날로그 빔형성이다. 이 기법은 디지털 프리코딩과 아날로그 빔형성을 결합해서 공간적으로 동시적으로 다수의 빔을 형성할 수 있다(공간적 다중화). 좁은 빔을 사용해서 의도하는 사용자에게로 향하게 함으로써,  동일한 스펙트럼을 재사용해서 특정 시점에 동시적으로 하나 이상의 사용자를 지원할 수 있다. 하이브리드 빔형성에 대해서 여러 문헌들에서 몇 가지 접근법들을 제안하고 있는데, 이 글에서 소개하고 있는 서브어레이 기법이 현실적으로 가장 유용하다. 이것은 기본적으로 아날로그 빔형성에 가까운 것이다. 현재 보고되는 시스템들은 실제적으로 2개에서 8개까지 디지털 스트림을 지원한다. 이것을 사용해서 개별 사용자들을 동시적으로 지원하거나 또 다르게는 사용자들 수는 줄이면서 2개 혹은 그 이상 층으로 이루어진 MIMO를 제공할 수 있다.
그러면 좀더 깊게 들어가 보자. 그림 3은 하이브리드 빔형성을 구성하기 위한 빌딩 블록으로서 아날로그 빔형성 시스템을 보여준다. 여기서는 아날로그 빔형성 시스템을 세 블록으로 나누고 있다. 디지털, 비트-대-밀리미터파, 빔형성이다. 실제 시스템들은 이렇게 파티셔닝하지 않을 것이다. 손실을 완화하기 위해서 모든 밀리미터파 부품들을 가깝게 배치할 것이기 때문이다. 왜 이렇게 나누었는지는 뒤에서 알게 될 것이다.

[그림 2] 다양한 빔형성 기법

빔형성 기능은 세그먼트 형태와 거리, 전력 레벨, 경로 손실, 열 제약 같은 여러 요인의 영향을 받으며, 밀리미터파 시스템에서 기술이 성숙함에 따라서 변화할 수 있게 다소의 유연성을 필요로 하는 부분이기도 하다. 기술이 성숙한다고 하더라도 스몰 셀부터 매크로 셀에 이르는 다양한 구현 시나리오를 충족하기 위해서는 계속해서 다양한 송신 전력 레벨이 필요할 것이다. 한편으로, 기지국으로 비트 대 밀리미터파 무선은 유연성을 훨씬 덜 필요로 하며 대부분을 현재의 릴리즈 15 규격으로부터 가져올 수 있다[3]. 그러므로 디자이너가 동일한 무선을 다양한 빔형성 구성으로 재사용할 수 있다. 이것은 현행 셀룰러 무선 시스템이 소신호 섹션은 플랫폼들에 걸쳐서 공통적이고 프론트 엔드는 활용 사례에 따라서 좀더 맞춤화되어 있는 것과 다르지 않다.
신호 체인 용으로 기술들이 어떻게 진보했는지 추이를 살펴보았다. 이로부터 확인할 수 있는 것은, 디지털과 혼성신호는 미세 라인 벌크 CMOS 프로세스로 제조된다는 것이다. 필요로 하는 기지국에 따라서, 전체적인 신호 체인을 CMOS로 개발할 수도 있고, 좀더 현실적으로는 최상의 성능을 제공하기 위해서 혼합적인 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어서 흔하게 사용되는 방법이, CMOS 데이터 컨버터에 고성능 SiGe BiCMOS IF-대-밀리미터파 변환을 사용하는 것이다. 빔형성은 시스템 요구에 따라서 다양한 기술을 사용해서 구현할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 더 논의하겠다. 안테나 크기와 송신 전력 요구량에 따라서, 집적도 높은 실리콘 기법을 사용하거나 또는 실리콘 빔형성에 디스크리트 PA와 LNA를 사용할 수도 있다.
트랜스미터 전력과 선택한 기술에 따른 영향에 대해서는 필자의 이전 글에서 다루고 있으므로[4][5] 여기서는 다루지 않겠다. 다만 이들 분석을 요약하면 그림 4의 그래프로 나타낼 수 있다. 전력 증폭기 기술을 선택하는 것은 트랜스미터 전력, 안테나 이득(안테나 소자 수), 해당 기술의 RF 전력 발생 능력 같은 것들을 고려해서 할 수 있다. 그래프에서 보듯이, 프론트 엔드로 II-V 기술을 사용하면(집적도가 낮은 기법) 더 적은 수의 안테나 소자를 사용해서 원하는 EIRP를 달성할 수 있으며, 또는 실리콘 기반 고집적 기법을 사용할 수도 있다. 각각의 기법이 장단점을 가지고 있으므로, 실제 구현을 위해서는 크기, 무게, dc 전력 소모, 비용 같은 여러 요인들을 고려해서 선택해야 할 것이다. 표 1의 사례로 60dBm의 EIRP를 달성하기 위해서는, “5G 밀리미터파 무선 용의 아키텍처 및 기술”[5]에서 설명한 분석에 따라서, 최적의 안테나 크기는 128개에서 256개 사이의 소자를 사용하는 것이다. GaAs 전력 증폭기를 사용하면 이 수를 줄일 수 있으며, 완전 실리콘 빔형성 RF IC 기반 기술을 사용하면 더 큰 안테나를 달성할 수 있다.
그러면 또 다른 관점에서 문제를 살펴보자. 60dBm EIRP는 FWA 용으로 흔히 사용되는 EIRP이나, 기지국으로 원하는 거리와 주변 환경에 따라서 이 수치는 이보다 높을 수도 있고 낮을 수도 있다. 나무가 우거진 지역이나, 고층건물이 즐비한 지역이나, 탁 트인 지역처럼 구현 시나리오의 형태가 다양할 수 있으므로, 각각의 경우마다 경로 손실이 다를 수 있다. 예를 들어서 밀집한 도심 지역에서 LOS를 사용할 때는 EIRP 목표가 50dBm으로 낮을 수 있다.

[그림 3] 아날로그 빔형성 시스템 블록 다이어그램

FCC에서는 장비 클래스 별로 관련 규격과 송신 전력 한계를 정의하고 있으며[3][6], 이 글에서는 기지국에 대해서 3GPP의 용어를 따른다[3]. 그림 5에서 보듯이, 장비 클래스에 따라서 전력 증폭기 용으로 기술 선택이 어느 정도 결정된다. 꼭 정확하다고 할 수는 없으나 대체로 모바일 사용자 장비(단말기)에는 CMOS 기술이 적합하고 비교적 적은 수의 안테나를 사용해서 요구되는 트랜스미터 전력을 달성할 수 있다. 이 무선은 휴대기기의 필요를 충족하기 위해서 고도로 통합적이고 전력 효율이 우수해야 한다. 근거리 기지국(스몰 셀)과 고객 댁내 장비는 요구사항이 비슷하며, 트랜스미터 전력 요구가 낮은 경우에 CMOS부터 높은 경우에 SiGe BiCMOS에 이르기까지 다양한 기술을 사용할 수 있다. 중간 거리 기지국은 SiGe BiCMOS 기술을 사용해서 컴팩트한 폼팩터를 달성할 수 있다. 광역 기지국은 다양한 기술을 사용할 수 있으며, 안테나 크기와 기술 비용 같은 요인들을 고려해서 선택할 수 있다. SiGe BiCMOS는 60dBm 대의 EIRP에 사용하기에 적합하며, GaAs나 GaN 전력 증폭기는 좀더 높은 전력에 사용하기에 적합하다.

[그림 4] EIRP 60dBm인 안테나로 트랜스미터 전력, 안테나 크기, 반도체 기술 간의 상관관계[5]

그림 5는 현재의 기술을 보여주는데, 지금 이 시간에도 기술은 계속해서 향상되고 있다. “5G 밀리미터파 무선 용으로 아키텍처와 기술”[5]에서 언급했듯이, 디자이너에게 중요한 과제 중의 하나는 밀리미터파 전력 증폭기로 dc 전력 효율을 향상시키는 것이다.
새로운 기술과 새로운 PA 아키텍처가 등장함에 따라서 이 그래프는 변화할 것이며, 고전력 기지국 용으로 좀더 통합적인 구조를 사용할 수 있게 될 것이다. “최신의 고도로 효율적인 센티미터파 5G 선형 전력 증폭기 디자인에 관한 조사”[7]에서는 PA 기술이 어떻게 진보하고 있는지 살펴볼 수 있다.
빔형성 부분에 대해서 한 마디로 요약하자면 다음과 같다. 현재로서는 모든 경우에 다 적합한 “만능적인” 솔루션은 없으며, 스몰 셀부터 매크로 셀에 이르기까지 각각의 활용 사례에 적합하게 프론트 엔드 디자인을 다양하게 설계해야 한다는 것이다.

밀리미터파 무선: 비트에서 밀리미터파로
이번에는 비트-대-밀리미터파 부분과 이 부분의 해결 과제에 대해서 살펴보자. 64 QAM이나 향후에 256 QAM 같은 고도의 변조 기법을 지원하기 위해서는 비트에서 밀리미터파로 및 그 반대로 높은 충실도로 변환을 해야 한다. 그러기 위해서 가장 중요한 문제는 대역폭이다. 5G 밀리미터파 무선은 스펙트럼을 실제로 어떻게 할당하느냐에 따라서 1GHz 대역폭이나 또는 더 높은 대역폭을 처리할 수 있어야 한다. 28GHz로 1GHz 대역폭은 상대적 대역폭이 낮지만(3.5%), 가령 3GHz의 IF로 이 동일한 대역폭은 설계하기가 훨씬 더 까다로우며 고성능 디자인을 달성하기 위해서 진보된 기술을 필요로 한다.
그림 6은 Analog Devices의 다양한 RF 및 혼성신호 제품을 사용한 고성능 비트-대-밀리미터파 무선 시스템 블록 다이어그램을 보여준다. 이 신호 체인은 28GHz로 탁월한 오류 벡터 크기(EVM) 성능으로 인접한 8개 100MHz NR 반송파를 지원할 수 있는 것으로 확인되었다. Analog Devices의 “5G 밀리미터파 기지국” 비디오에서는 이 신호 체인에 대해서 자세히 설명하고 있다[8].

[그림 5] 다양한 밀리미터파 무선 폼팩터와 트랜스미터 전력에 따라서 적합한 기술[5]

먼저 데이터 컨버터를 보자. 그림 6에서는 높은 IF 트랜스미터와 높은 IF 리시버 샘플링을 사용하고 있으며, 데이터 컨버터를 중간 주파수로 송신 및 수신한다. RF로 거추장스러운 이미지 필터링을 피하기 위해서는 IF를 되도록 높게 해야 하기 때문에 IF 주파수가 3GHz 이상에까지 이를 수 있다. 다행히 이러한 주파수로 동작할 수 있는 최신 데이터 컨버터들이 나와 있다. AD9172는 고성능 듀얼 16비트 DAC로서, 최대 12.6GSPS의 샘플 속도를 지원할 수 있다. 8레인 15Gbps JESD204B 데이터 입력 포트, 고성능 온칩 DAC 클록 곱셈기, 디지털 신호 프로세싱 기능을 제공하므로, 최대 6GHz에 이르기까지 광대역 및 다중대역 직접 RF 신호 생성을 할 수 있다. 리시버 측에는 AD9208 듀얼 14비트 3GSPS ADC를 사용하고 있다. 이 디바이스는 온칩으로 버퍼와 샘플-앤-홀드 회로를 포함하며 낮은 전력과 작은 크기로 사용하기 편리하게 설계되었다. 이 제품은 통신 애플리케이션에 사용하기에 적합하며, 최대 5GHz까지 고대역폭 아날로그 신호를 직접 샘플링할 수 있다.
송신과 수신 IF 스테이지에는 밸런의 사용을 피하기 위해서 싱글 신호에서 밸런스드 신호로 및 그 반대로 변환할 수 있는 디지털 이득 증폭기를 사용하는 것이 좋다. 여기서는 고성능 광대역 증폭기로서 송신 체인에 ADL5335와 수신 체인에 ADL5569를 사용하고 있다.
또한 ADI는 IF와 밀리미터파 간에 상향변환 및 하향변환 용으로 최근에 실리콘 기반 광대역 업컨버터로서 ADMV1013과 다운컨버터로서 ADMV1014를 출시했다. 이들 광대역 주파수 변환 디바이스는 24.5GHz~43.5GHz로 동작한다. 이러한 넓은 주파수 커버리지를 지원하므로 디자이너가 단일의 무선 디자인을 사용해서 현재 사용되는 모든 5G 밀리미터파 스펙트럼 대역을 지원할 수 있다(3GPP 대역 n257, n258, n260, n261). 두 디바이스 모두 최대 6GHz의 IF 인터페이스와 두 가지 주파수 변환 모드를 지원한다. 그림 6에서 보듯이, 두 디바이스 모두 온칩으로 4개 로컬 오실레이터(LO) 곱셈기를 포함하며, LO 입력은 5.4GHz부터 11.75GHz까지다. ADMV1013은 기저대 I/Q에서 RF로 직접 변환과 IF로부터 단일 측대역 상향변환을 할 수 있다. 24dBm의 높은 출력 IP3으로 14dB의 변환 이득을 제공한다. 그림 6에서 보는 것처럼 단일 측대역 변환으로 구현했을 때 이 디바이스는 25dB의 측대역 억제를 달성한다. ADMV1014는 RF에서 기저대 I/Q로 직접 변환과 IF로 이미지 제거 하향변환을 할 수 있다. 3.5dB의 잡음 지수와 -4dBm의 입력 IP3으로 20dB의 변환 이득을 제공한다. 이미지 제거 모드로 측대역 억제는 28dB이다.
이 RF 체인에서 마지막 제품은 ADRF5020 광대역 실리콘 SPDT 스위치이다. ADRF5020은 30GHz로 삽입 손실이 2dB로 낮고 절연은 60dB로 높다.
끝으로, 주파수 소스를 보자. 로컬 오실레이터가 EVM에 있어서 상당한 비중을 차지할 수 있으므로, 밀리미터파 LO 발생 용으로는 위상 잡음이 매우 낮은 소스를 사용하는 것이 중요하다.
ADF4372는 광대역 마이크로파 합성기로서, 진화된 PLL과 위상 잡음이 극히 낮은 VCO를 포함하며 62.5MHz부터 16GHz까지 출력이 가능하다. 이 디바이스와 함께 외부적 루프 필터와 외부적 레퍼런스 주파수를 사용해서 분수-N 또는 정수-N PLL 주파수 합성기를 구현할 수 있다. 8GHz로 VCO 위상 잡음이 100kHz 오프셋으로 -111dBc/Hz 및 1MHz 오프셋으로 -134dBc/Hz로서 놀랄 만큼 뛰어나다.
그림 6의 블록 다이어그램은 28GHz 및 39GHz 대역으로 밀리미터파 디자인을 설계하고자 하는 디자이너들에게 좋은 출발점이 될 수 있으며, 고성능 광대역 무선을 필요로 하는 다양한 빔형성 프론트 엔드에 사용할 수 있다. ADI의 “RF, 마이크로파, 밀리미터파 제품 선택 가이드”에서는 그 외에도 다른 신호 체인 아키텍처나 고주파수 애플리케이션 용으로 다양한 제품들을 볼 수 있다.

[그림 6] 광대역 비트-대-밀리미터파 무선 블록 다이어그램

맺음말

밀리미터파 무선이 지난 몇 년 사이에 빠르게 진전되고 있다. 연구실에서 나와서 시험 가동을 거쳐서 상용화를 눈앞에 두고 있다. 에코시스템이 진화하고 새로운 활용 사례들이 등장함에 따라서 변화할 수 있게 빔형성 프론트 엔드로 다소간의 유연성이 필요하다. 다행히 안테나 디자인에 사용할 수 있도록 다양한 기술과 기법들이 나와 있다. 광대역 무선(비트 대 밀리미터파)을 위해서는 첨단 기술을 필요로 하는데, 실리콘 기반 기술이 혼성신호 및 소신호 영역의 요구들을 충족할 수 있도록 빠르게 진화하고 있다. 이 글에서는 현재 출시되어 있는 부품들을 사용한 고성능 무선 디자인을 소개했다.
Analog Devices는 계속해서 5G 에코시스템이 진화함에 따라서 앞선 기술력과 신호 체인 솔루션을 사용해서 고객들이 떠오르는 5G 밀리미터파 시장으로 차별화된 시스템을 개발할 수 있도록 도울 것이다.

[참고문헌]
1. Thomas Cameron. “5G Opportunities and Challenges for the Microwave Industry.” Microwave Journal, February 2016.
2.  Theodore S. Rappaport, Yunchou Xing, George R. MacCarthy, Jr., Andreas F. Molisch, Evangelos Melios, and Jianhua Zhang. “Overview of Millimeter Wave Communications for Fifth-Generation (5G) Wireless Networks-with a Focus on Propagation Models.” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Special Issue on 5G, November 2017
3.  3GPP 38.104 technical specification. Base Station (BS) Radio Transmission and Reception (Release 15).
4.  Thomas Cameron. “RF Technology for the 5G Millimeter Wave Radio.” Analog Devices, Inc., November 2016.
5.  Thomas Cameron. “Architectures and Technologies for the 5G mmWave Radio.” ISSCC 2018, Session 4, mmWave Radios for 5G and Beyond, February 2018.
6.  Fact Sheet: Spectrum Frontiers Proposal to Identify, Open up Vast Amounts of New High Band Spectrum for Next-Generation (5G) Wireless Broadband.
7.  Donald C. Lie, Jill Mayeda, and Jota Lopez. “A Short Survey on Recent Highly Efficient cm-Wave 5G Linear Power Amplifier Design.” 2017 IEEE 60th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS), Boston, MA, August 2017.
8.  5G Millimeter Wave Base Station. Analog Devices, Inc.

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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