키사이트, 테라헤르츠 주파수를 활용해 1Tbps 처리량 달성 지원

Paper presented at Asia-Pacific Microwave Conference with CNRS, Lille University, and Osaka University details accomplishment.  

셀룰러 데이터와 더 높은 데이터 처리량에 대한 수요는 끝이 없습니다. 6G의 목표는 5G보다 10배 빠른 데이터 처리 속도를 달성하여 최종적으로 초당 최대 1테라비트(Tbps)의 처리량을 달성하는 것입니다. 이러한 속도는 오늘날의 데이터 속도로는 불가능한 홀로그래픽 통신 및 확장 현실(XR) 경험과 같은 사용 사례를 가능하게 할 것입니다. 

1 Tbps 속도에 도달하려면 수십 또는 수백 기가헤르츠의 대역폭이 필요하며, 이로 인해 서브 테라헤르츠(sub-THz)와 같은 고주파수가 매력적인 대안이 됩니다. 현재 초기 서브 테라헤르츠 통신 시스템 구축을 위한 광범위한 연구가 진행되고 있지만, 이러한 주파수를 위한 부품은 여전히 개발 중이며 매우 부족한 상황입니다.

12월, 키사이트와 프랑스 국립과학연구센터(CNRS), 릴 대학(Lille University), 오사카 대학의 연구원들은 1Tbps 장벽을 돌파했다고 발표했습니다. 아시아태평양 마이크로웨이브 컨퍼런스(Asia-Pacific Microwave Conference)에서 발표된 논문에서, 기욤 두쿠르노(Guillaume Ducournau) 교수와 나가츠마 타다오 교수는 테라헤르츠 포토다이오드와 500~724 GHz 대역을 커버하는 전자 기반 수신기를 결합하여 구축한 시스템을 사용한 이 성과를 상세히 설명했습니다. 이 주파수 대역에서 그들은 14개의 캐리어와 16~64 직교 진폭 변조(QAM) 범위를 사용하는 채널 집성을 활용하여 총 1.04 Tbps의 데이터 처리량을 달성했습니다.  

최첨단 시스템의 성능을 측정하기 위해 연구팀은 벡터 신호 분석(VSA) 소프트웨어가 결합된 4채널 키사이트 인피니움 UXR 시리즈 오실로스코프를 사용했습니다. 그림 1은 총 14개의 캐리어와 함께 500~724 GHz 사이의 노란색으로 표시된 반송파 집성(carrier aggregated) 시스템의 측정된 성능을 보여줍니다. 632 GHz에서의 단일 캐리어 측정 성능은 아래 그림 2에 나와 있습니다. UXR의 고성능 덕분에 이러한 측정이 가능했습니다. 4개의 70 GHz 채널과 넓은 지원 전압 범위를 통해 신호의 전체 대역폭을 수신할 수 있었습니다. 또한 VSA에서 지원하는 방대한 파형 라이브러리 덕분에 연구원들은 신호를 쉽게 복조하여 시스템 처리량을 성공적으로 측정할 수 있었습니다.

두쿠르노 교수(Prof. Ducournau)는 "광대역 테라헤르츠 포토다이오드, 수신기 그리고 키사이트 UXR의 독보적인 성능이 결합되어 이번 실험을 성공적으로 수행할 수 있었습니다."라며, "키사이트의 첨단 기기들이 테라헤르츠 연구를 진정으로 발전시키고 있습니다."라고 말했습니다. 

그림 2: 다양한 변조 방식을 사용한 632 GHz에서의 단일 캐리어 신호 측정 처리량. 32-QAM / 40 GBaud(0.2 Tbps, 왼쪽) 및 16-QAM / 40 GBaud(160 Gbps, 오른쪽). 

포토닉스는 서브 테라헤르츠(sub-THz) 대역에서 통신을 가능하게 하기 위해 연구되고 있는 새로운 기술 중 하나입니다. 향후 포토닉스가 널리 채택될지 여부는 지켜봐야겠지만, 키사이트는 차세대 무선 통신 기기를 구축하는 데 연구원들이 필요로 하는 도구를 제공하기 위해 계속해서 최선을 다하고 있습니다.