6G 네트워크를 위한 테라헤르츠급 리시버

 

(Future mobile network: Small radio cells (orange) are connected by wireless high-speed terahertz links (green). Credit: IPQ, KIT / Nature Photonics)

 현재 5G 보급단계이지만, 이미 많은 기업과 연구자들이 차세대 무선 네트워크를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 6G 네트워크로 불릴 이 차세대 무선 네트워크 규격은 5G보다 더 높은 주파수와 데이터 전송 속도를 지니게 될 것으로 예상됩니다. 독일의 카를스루에 공대 (Karlsruhe Institute of Technology (KIT))의 연구팀은 110m 떨어진 거리에서 0.3THz 주파수를 이용해 115Gbit/s의 데이터 전송속도를 달성하는데 성공했습니다. 

 현재 5G의 경우 6GHz 이하의 Frequency range 1과 25GHz 이상의 Frequency range 2 두 가지 영역으로 나뉘어 있습니다. 고속 데이터 전송을 위해서는 현재 사용되지 않은 고주파수 영역이 필요하기 때문에 28GHz나 39GHz가 사용되고 있습니다. 6G에서는 당연히 신호 간섭을 피하고 이보다 더 높은 데이터 전송을 위해 더 고주파수 대역을 사용할 것입니다. 결국 THz 파장이나 그 이하에 근접한 파장 주파수가 필요합니다. 하지만 이런 주파수는 전송 거리가 짧은 것이 문제입니다. 

 연구팀은 싱글 다이오드 리시버를 통해 110m의 거리에서 초고주파수 신호를 고속으로 처리하는데 성공했습니다. 연구팀이 사용한 것은 쇼트키 배리어 (Schottky barrier)라는 방식의 싱글 다이오드인데, 이렇게 해도 먼 거리를 온 신호가 열화되어 사실 원래 데이터로 복구하기 어렵다고 합니다. 그래서 Kramers-Kronig relation라는 기법을 사용해 데이터를 다시 확인하고 온전하게 전송하는 기법을 사용합니다. 

 현재 6G에 대한 연구는 이제 막 시작단계입니다. 실제로 우리가 6G 네트워크를 보게 되는 것은 2030년대가 될 가능성이 높습니다. 하지만 지금 기초 연구가 없다면 10년 뒤 6G나 그 이후 네트워크 역시 없을 것입니다. 과연 6G가 어떤 모습으로 언제 등장할지 궁금합니다. 

 참고 

https://phys.org/news/2020-09-terahertz-6g-wireless.html

T. Harter et al. Generalized Kramers–Kronig receiver for coherent terahertz communications, Nature Photonics (2020). DOI: 10.1038/s41566-020-0675-0