초저전력 통신·적은 설치비용
다양한 주파수 폭 사용할 수 있어...신호와 잡음 분리 가능
(내외방송=정지원 과학전문 기자) 사람들이 많은 공공장소에서 전자기기의 와이파이나 데이터 연결이 잠시 끊어지기만 해도 불편한데, 앞으로는 이런 걱정을 덜 수 있을 전망이다.
수천만 개의 대규모 사물인터넷(IoT) 세상에서도 연결이 끊기지 않는 차세대 통신 기술이 개발됐기 때문이다.
KAIST는 28일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "김성민 전기및전자공학부 교수 연구팀이 세계 최초로 천 개에서 수천만 개에 이르는 대규모 사물인터넷 동시 통신을 위한 '밀리미터파 후방산란 시스템'을 개발했다"고 밝혔다.
밀리미터파 후방산란 기술은 대규모 통신을 지원하기 위한 기술로 최근 주목받고 있다.
30~300GHz(기가헤르츠)의 반송파(전화나 라디오 등에 쓰임) 주파수 대역을 활용한 밀리미터파 통신을 말하며 5G나 6G 등에 도입을 준비 중인 차세대 통신 기술이다.
넓은 주파수 대역폭(주파수 범위)을 확보할 수 있다는 장점 때문이다.
또, 기기가 직접 무선 신호를 생성하지 않고 공중에 존재하는 무선 신호를 반사해 정보를 전달하는 특성 탓에 전력을 아낄 수 있어 초저전력 통신도 가능하다.
설치 비용도 저렴해 대규모 사물인터넷 기기를 광범위하게 연결할 수 있다.
연구팀은 이 기술을 통해 수천만 개의 사물인터넷 기기들이 실내에 배치된 복잡한 통신 환경에서 모든 신호가 복조되도록(변조된 반송파에서 원래 신호를 가려냄) 설계하는 데 성공했다.
주파수 변조 연속파 레이더의 코딩에서 이득을 활용했다.
코딩 이득을 그대로 유지하면서 후방 산란 신호와 주변 잡음을 분리해내는 신호 처리 방법을 개발해 기존 레이더보다 십만 배 이상 개선된 수신감도를 달성해낸 것이다.
연구팀은 물리적인 위치에 따라 복조된 신호의 주파수가 달라지는 레이더 특성을 착안해 위치에 따라 통신 채널을 할당 받는 후방산란 시스템을 설계했다.
초저전력이면서 주파수 폭을 모두 활용할 수 있는 점이 수천개의 사물인터넷 기기들이 동시에 통신할 수 있도록 만드는 것이다.
김 교수는 "밀리미터파 후방산란은 대규모로 사물인터넷 기기들을 구동할 수 있는 꿈의 기술이며 어떤 기술보다도 더욱 대규모 초저전력으로 구동할 수 있다"고 말했다.
이어 "이 기술이 앞으로 도래할 초연결 시대에 사물인터넷의 보급을 위해 적극적으로 활용되길 기대한다"고 덧붙였다.
한편, 이 연구는 삼성미래기술육성사업과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행됐다.
배강민 박사과정이 제1저자로 참여한 이 연구는 모바일 시스템 분야 국제 학술대회인 'ACM 모비시스(ACM Mobisys)'에 지난 6월 발표됐으며 최우수논문상을 수상했다(논문명: OmniScatter: extreme sensitivity mmWave backscattering using commodity FMCW radar).
