뉴스 제목: 교토대 연구팀, 5G 기반 초고속 무선통신 기술 개발
교토대학교 대학원 정보학연구과의 하라다 히로시 교수와 고다 유스케 조교수 연구팀은 2025년 8월, 3GGP 규격의 5G 물리 전송 신호 포맷에 맞추면서도 최대 채널 대역폭을 2배 이상 확장하여 서브 테라헤르츠 파대에서 전송할 수 있는 시험 장치를 개발했다고 발표했다. 이 장치를 통해 차량용 광대역 이동통신 시스템의 기초 전송에 성공했다.
5G 시스템은 '고속·대용량', '저지연', '다중 접속' 등의 특징을 가지고 있으며, 단순한 휴대전화 통신을 넘어 사회 기반을 지탱하는 중요한 통신 인프라로 기대되고 있다. 5G는 주파수 대역으로 서브 6GHz 및 28GHz 대역을 사용하고 있으며, 새로운 주파수 자원으로 100G~300GHz의 서브 테라헤르츠 파대가 주목받고 있다.
그러나 서브 테라헤르츠 파는 직진성이 높아 시야가 좋지 않은 곳에서는 수신 신호가 감소해 통신 품질이 크게 저하되는 문제가 있었다. 이러한 문제 속에서도 서브 테라헤르츠 파대를 활용하여 교통 환경에 안전을 더할 수 있는 초고속 무선통신 인프라로의 응용이 주목받고 있다.
연구팀은 이번에 소프트웨어 무선 기술을 활용해 광대역 이동 전송 시험 장치를 개발했다. 이 장치는 5G에서 사용하는 직교 주파수 다중 접속 방식(OFDMA)에 맞춰 서브 테라헤르츠 파대(105GHz)에서 신호를 전송할 수 있다. 또한, OFDMA의 최소 주파수 대역폭을 기존 120kHz에서 960kHz로 확장하여 최대 대역폭을 400MHz에서 920MHz로 2배 이상 넓히고, 1.7Gbit/s의 전송 속도를 구현했다.
연구팀은 개발한 장치를 사용해 교차로를 포함한 야외 도로 환경에서 전송 시험을 진행했다. 먼저 교차로와 도로를 볼 수 있는 건물 내 약 6m 높이에 송신기를 설치하고, 송신 빔을 교차로 중심에 조준했다. 그 후, 수신기를 이동 대차에 실어 교차로 중심에서 약 100m 범위로 이동시키며 전송 특성을 수집했다. 수신 안테나의 높이는 1.6m로 설정했다.
다음으로 송신기 위치를 고정한 채 송신 빔을 교차로 중심에서 약 100m 떨어진 곳에 조준했다. 수신기는 교차로 중심에서 약 200m 범위로 이동시키며 전송 특성을 수집했다.
이 실험에서는 이득이 25dBi인 표준 혼 안테나를 송수신 안테나로 사용했다. 수신 안테나는 항상 수평을 유지하며 교차로 방향으로 조준했다. 송신 빔도 일정한 방향으로 유지했다.
실험 결과, 교차로 중심에 송신 빔을 조준했을 때, 약 50m 범위 내에서 블록 오류율(BLER)이 0.01을 하회해 해당 범위 내에서 통신이 가능함을 확인했다. 반면, 교차로에서 100m 지점에 송신 빔을 조준했을 때는 교차로 중앙을 제외하고 약 200m 범위 내에서 전송이 가능함을 확인했다.
이번 실험 결과로 송신 빔 조준을 '교차로 중심'과 '원거리' 두 패턴으로 활용하면 송신 빔을 이동체에 정확히 조준하지 않더라도 넓은 도로 범위를 커버할 수 있음을 입증했다.
