일반대학원

KANGWON NATIONAL UNIVERSITY

우리대학 춘천캠퍼스(캠퍼스총장 유기억) 전자공학과 박사과정에 재학 중인 윤석주 대학원생(지도교수 권구덕)이 참여한 연구논문이 회로·시스템 분야의 국제학술지 「IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers(TCAS-I)」에 게재 승인됐다.

이번 연구는 강원대학교 전자공학과 RACAS(RF/아날로그 회로 및 시스템) 연구팀이 수행했으며, 윤석주 박사과정생과 이용환 박사(현 와이즈젯)가 공동 제1저자로, 김현준·조성준·이동구 연구원이 공저자로, 권구덕 전자공학과 교수가 교신저자로 참여했다.

논문 제목은 ‘An IIP2-Calibration-Free Receiver Front-End Employing Complementary Global N-Path BPF and Local Active-Feedback TX-Leakage Cancellation for 5G New Radio Cellular Applications’로, 별도의 보정 과정 없이 송신 누설 신호와 외부 간섭을 효과적으로 억제하는 5G 이동통신 수신기 설계 기술을 제시했다.

5G 이동통신 시스템에서는 송신기와 수신기가 동시에 작동하는 과정에서 강한 송신 신호의 일부가 수신기로 유입될 수 있으며, 이로 인해 신호 왜곡이 발생하고 수신 감도가 저하되는 문제가 있다.

기존에는 이를 해결하기 위해 별도의 디지털 보정 회로와 절차가 필요했으나, 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 서로 보완적인 두 개의 RF 피드백 경로를 결합한 새로운 수신기 구조를 개발했다.

특히, 기존 하향변환 믹서를 재사용하는 ‘Global N-path BPF’ 기술로 수신 대역 밖의 간섭 신호를 억제하고, ‘Local Active-Feedback’ 기술을 통해 송신 누설 신호를 선택적으로 제거하도록 설계했다.

이를 통해 신호가 하향변환되기 전 단계에서 간섭을 줄여 별도의 IIP2 보정 없이도 높은 수신 선형성을 확보했다.

연구팀이 65nm CMOS 공정으로 제작한 수신기 회로는 ▲잡음지수 3.76dB ▲변환이득 41.8dB ▲대역 외 IIP3 15.9dBm의 성능을 달성했으며, 송수신 주파수 간격이 80MHz로 좁은 Band 2/n2 환경에서도 별도의 보정 없이 73dBm 이상의 대역 외 IIP2 성능을 확보했다.

또한 1V 전원에서 22.2mW의 전력을 소비하고 칩 면적을 0.68mm²로 구현해, 5G 이동통신 수신기의 신호 왜곡을 줄이면서 전력 소비와 회로 면적을 고려한 설계 가능성을 제시했다.

이번 연구는 기존 수신기에서 요구되던 복잡한 보정 과정을 줄이면서 송신 누설과 외부 간섭에 대응할 수 있는 새로운 회로 구조를 제안한 것으로, 향후 고성능 5G 이동통신 수신기 설계와 송수신 신호 분리 부품의 요구 성능을 완화하는 데 기여할 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업과 교육부 및 강원특별자치도의 지원을 받는 강원앵커센터의 지원으로 수행됐다.