MIMO-OFDM 국제 표준 기술…차세대 이동통신 견인

1세대 이동통신은 1984년부터 시작한 아날로그 휴대전화로서 이때는 단말기의 크기가 매우 크고 전화통화만 가능할 뿐 데이터 통신은 불가능했다.
2세대 이동통신은 1996년부터 시작한 것으로 우리나라에서는 미국식의 CDMA 방식을 채택하여 널리 사용되었다. 이는 1세대와 다르게 전송방식이 디지털 방식이고 문자 메시지와 e-mail이 가능하며, 단말기의 크기가 소형화되어 휴대가 용이하다. CDMA 방식은 TDMA 방식에 비해서는 높은 용량을 갖고 소프트 핸드오버가 가능하다는 장점이 있지만, 고속 이동통신 서비스를 제공하기 어렵고 유럽의 TDMA 방식인 GSM과는 호환이 되지 않는 단점이 있다.
3세대 이동통신은 영상을 보면서 통화할 수 있는 영상 커뮤니케이션이 가능하며 빠른 속도의 모바일 인터넷이 가능하다. 3세대에서는 WCDMA 방식을 대부분의 나라에서 채택하여 국내에서 사용하는 휴대폰을 다른 나라에서도 그대로 사용할 수 있는 해외 로밍 서비스가 가능하다는 장점이 있다. 그러나 고속의 데이터 전송에는 아직 한계가 있으며 많은 데이터 사용시 요금이 비싸다는 단점이 있다.
4세대 이동통신에서는 인터넷 프로토콜(IP) 기반의 무선 네트워크에서 OFDM 전송 방식과 MIMO 다중 안테나 방식을 사용하여 영상통신, 인터넷통신 등을 저렴하면서도 초고속으로 송·수신할 수 있는 MIMO-OFDM 전송방식이 채택될 예정이다.

   
▲ 차세대 이동통신을 위한 모뎀 및 트랜시버 핵심 기술 사업팀에서는 와이브로 기술 및 4세대 이동통신 전송 기술, 그리고 이의 구현을 위한 모뎀 및 트랜시버 핵심 기술을 연구하고 있다. 현재 중앙대학교 전자전기공학부 5명의 교수와 20명의 대학원생으로 구성된 디지털통신연구실은 산학연공동사업팀으로 구성되어 있다.

MIMO-OFDM 기술로 차세대 이동통신 분야 주도
와이브로 기술은 2007년 10월 ITU(국제전기통신연합)에서 3세대(IMT-2000) 이동통신 국제표준(IEEE 802.16e)으로 채택되어 전 세계로 수출이 가능하게 되었다. 현재 국내에서는 와이브로, 국외에서는 Mobile WiMAX 라는 이름으로 서비스가 실시되고 있으며, 차세대 이동통신 전송방식인 MIMO-OFDM 방식을 사용한다. 
지난 1월 와이브로 표준 규격을 완성한 공로로 대통령상을 수상하였으며 2003년부터 약 4년 반 동안 TTA 와이브로 무선접속실무반 의장직을 수행하면서 산업체와 연구계와 함께 ‘와이브로 표준 규격’을 완성한 조용수 교수(공대 전자전기공학부)를 팀장으로 하는 BK21(Brain Korea 21) “차세대 이동통신을 위한 모뎀 및 트랜시버 핵심 기술 사업팀” (
http://bkcomm.cau.ac.kr/이하 사업팀)에서는 와이브로 기술 및 4세대 이동통신 전송 기술, 그리고 이의 구현을 위한 모뎀 및 트랜시버 핵심 기술을 연구하고 있다.
현재 중앙대학교 전자전기공학부 5명의 교수와 20명의 대학원생으로 구성된 디지털통신연구실은 산학연공동사업팀으로 구성되어 있으며, 삼성전자(주), 넥스원퓨쳐(주), (주)엠티아이, 단암전자통신(주), (주)휴텍21, 반도전자통신(주) 등 차세대 이동통신 모뎀 및 트랜시버 사업화에 기업의 역량을 집중시키고 있는 6개 무선통신 관련 기업과 한국전자통신연구원, 전자부품연구원이 산학연 컨소시엄을 구성하고 있다.
사업팀에서 조용수 교수는 4세대 MIMO-OFDM 모뎀의 전송방식 개발 및 FPGA 구현을 삼성전자 정보통신총괄, 한국전자통신연구원 등과 함께 진행, 2008년에는 MIMO-OFDM 수신기술에 대한 연구로서 MIMO 검출기와 무선 릴레이 전송기술이 삼성 우수산학협력 과제로 선정되기도 했다. 조용수교수는 그 사이에 통신관련 산업체 산학과제로 무선 랜 표준인 IEEE 802.11a/n 모뎀의 FPGA 구현, 방송용 수신기인 DMB, DVB-T 모뎀 개발, ADSL, VDSL 모뎀의 FPGA 구현, UWB용 MB-OFDM 모뎀 개발, 와이브로 모뎀의 FPGA 구현, 3GPP-LTE 전송 방식을 개발하였으며, 최근 그 사이의 연구 결과들을 정리하여 “MIMO-OFDM 무선 통신과 MATLAB” 저서를 출간하였다. 트랜시버란 송·수신을 위한 휴대폰 단말기 부품으로서 이 사업팀에서 모뎀 설계 기술 이외에 안테나, 통신회로, 통신부품 및 소자 등을 개발하는 연구도 함께 진행하고 있다.
조용수 교수는 “지금까지 우리나라의 이동통신 분야는 세계적 수준의 경쟁력을 갖고 있음에도 불구하고 원천 기술력의 부족으로 로열티를 외국에 주어야 했습니다. 그러나 이제는 우리나라에서 주도한 MIMO-OFDM 기반의 와이브로 기술이 국제 표준으로 되었고, 4세대에는 MIMO-OFDM 기술이 채택될 것으로 예상됩니다”라며 “와이브로 기술은 4세대 이동통신 전송방식인 MIMO-OFDM 방식으로 설계되어 차세대 이동통신 분야를 우리나라가 주도할 수 있는 기초 마련은 물론, 수출 가능성이 높아지게 되었습니다”라고 설명했다.
또한 BK21 산학 컨소시엄에 속해 있는 (주)엠티아이와는 와이브로 모뎀 FPGA 구현 기술과 안테나 개발을 공동으로 수행, 2007년에는 본 사업팀의 김정필 교수와 (주)엠티아이가 공동으로 수행한 휴대인터넷용 소형중계기의 송수신 분리도 및 안테나 격리도 개선 알고리듬이 중소기업청의 우수 산학과제로 선정되기도 했다. 뿐만 아니라 최영완 교수는 RF-front-end 기술을 삼성전자 정보통신총괄과 산학으로 개발 중이며, 김창일 교수는 (주)하이닉스반도체와 페이저 쉬프트 안테나의 식각 공정 기술을 개발 중에 있다. 

   
▲ 조용수 교수는 지난 1월 와이브로 표준 규격을 완성한 공로로 대통령상을 수상하였으며 2003년부터 약 4년 반 동안 TTA 와이브로 무선접속실무반 의장직을 수행하면서 산업체와 연구계와 함께 ‘와이브로 표준 규격’을 완성했다.

차세대 이동통신 분야의 우수 인력을 발굴하는 데 주력
차세대 이동통신 기술은 미래 정보통신 분야의 핵심기술로 미국, 유럽, 일본 등의 선진국과 치열한 기술 경쟁을 해야 할 분야인 만큼 기술력을 갖춘 많은 인재 양성이 필요하다. 이에 사업팀은 차세대 이동통신 분야에서 필요로 하는 우수 인력을 발굴하는 데 주력하고 있다.
이에 조용수 교수는 “공학분야는 실용화할 수 있는 기술력을 개발하는 것이 중요합니다. 때문에 우수 인력은 창의성을 바탕으로 실무능력을 갖추고 있어야 하며, 이러한 우수 연구·개발 인력을 양성하기 위해서는 ‘연구개발을 통한 교육’의 기회를 산학연의 유기적인 협력 체제를 통하여 제공해야 합니다”라고 피력한다.
한편, 매년 산학실적, 논문실적, 연구과제실적 등을 평가하는 BK21 사업팀 평가에서 올해 전기전기컴퓨터 분야 전국 18팀 중에서 1위로 평가받은 사업팀은 앞으로 4세대 이동통신에 이어 현재 5세대에 필요한 기술을 사전에 연구하여 원천기술을 개발할 예정이라고 한다. 또한 미래에는 IT+자동차와 같은 융합 기술이 요구되기 때문에 자동차·버스·기차 등에서의 고속의 무선 인터넷 통신 기술 또는 이동 릴레이 분야의 연구도 진행하고 있다.

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