투자를 위한 [반도체, 5G 공부] 3편 : 5G Massive MIMO란?

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5세대 이동통신 구현에 핵심 기술 중 하나인 Massive MIMO(Massive Multi Input Multi Output)는 대용량의 데이터를 고속으로 전송하기 위해 다량의 안테나​를 사용하여 무선데이터 전송 속도와 링크안정성을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술입니다. 또한, 에너지 소비를 최소화 하면서, 더욱 많은 사용자를 수용할 수 있습니다.

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Massive MIMO 기술의 구현에는 32개 또는 64개 이상의 송/수신단과 연결되는 다수의 안테나가 배열 됩니다.

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많아진 송·수신 안테나로 고지향성 빔을 수직 또는 수평으로 자유롭게 생성하여 단말기별로 각각의 빔을 송·수신하여 (1) 단말 간의 간섭 감소 (2) 전송 속도 향상 (3) 무선 용량 증가 라는 장점을 가지고 있습니다.

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5G 및 6G 밀리미터웨이브(Millimeter-wave)대역은 파장이 짧아 직진성이 강하여 원하는 방향으로 신호 전송이 쉽고 안테나 소자의 크기가 작아 안테나 수를 늘릴 수 있어 Massive MIMO 구현에 유리합니다.

다수의 송·수신 안테나를 이용하여 신호를 원하는 곳에만 선택적으로 전달는 것을 '빔포밍 기술' 이라고 합니다.

해당 기술을 이용하여 서로 다른 곳에 위치한 많은 사용자들에게 동시에 데이터를 전송할 수 있고, 기지국의 전송 용량을 증가시키는 Multi-user MIMO의 효과가 있습니다.

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기존 LTE에서는 고도를 고려하지 못한 2차원 구조였던 반면 5G에 적용되는 Massive MIMO 안테나는 3차원 구조의 빔을 활용하여 고층 빌딩과 같이 여러 단말이 수직으로 위치한 경우에도 동시에 데이터를 전송할 수 있습니다. 이를 FD(Full Dimensional)-MIMO라고 합니다.

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보완할 점은 Massive MIMO의 구현을 위해서 수평 방향 뿐 아니라 수직 방향으로 확장한 3D 채널모델링, 이동하는 단말을 효과적으로 트래킹 할 수 있는 기술 등의 개선이 필요합니다.

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​참고문헌 : RFHIC 분기보고서 (2019.9), 5G 이동통신 기술 진화 및 서비스 방향 전남대학교 공학 석사학위 청구논문 - 윤대희 참고

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감사합니다.

꾸준히 분석 글 봐주셔서 감사드립니다. 좋은 하루 되세요!