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Wi-Fi 6용 실내중계기 MIMO 안테나 설계

  • 유준형
  • 국립인천대학교
  • 작품구분일반형
  • 공개여부비공개
  • 카테고리정보, 전자
  • 등록일2021-11-26
  • 팀원(공동개발자)유준형,박재권, 음영현, 황주환, 김동현
  • 출품 경진대회2021년-2학기 산학 캡스톤디자인 경진대회(학생팀 & 멘토 모집)

상세설명

1. 수행배경

Wi-Fi 6의 다른 표준명은 IEEE 802.11ax 로 다중 접속 환경에 최적화되어 공공 와이파이 환경에서 도 최상의 인터넷 품질을 제공하는 것을 목표로 IEEE에서 고안한 Wi-Fi 규격이다.

이전 Wi-Fi 대비 넓은 커버리지 및 낮은 레이턴시를 구현할 수 있으며 최대 10Gbps의 속도를 지 원한다. Wi-Fi 6 표준은 2016년부터 연구가 시작되었으며 2018년 평창 동계올림픽 시즌에 맞춰 시험 서비 스를 진행한 적이 있다. Wi-Fi 6에서는 늘어나는 트래픽에 대한 처리율을 향상시키는 여러 기술들과 다중 기기의 접속 상 황에서도 안정적인 접속을 보장할 수 있는 기술을 접목시켰다. 특히 포화되는 이전 무선 주파수 대 역을 사용하지 않고 비면허 주파수 대역 6GHz를 사용하는 점에서 간섭에 대한 영향을 해소할 수 있다.

 

기지국과 단말기가 무선으로 통신하는 경우 안테나를 이용해 주파수를 통해서 정보를 주고받게되는데, 만약 하나의 안테나만 사용하는 경우 주파수의 폭과 전력이 제한되어 하나의 기지국에서 여러 사용자와 연결하게 되면 채널손실이나 사용자끼리의 간섭 등 여러 문제가 생길 수 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로 MIMO(Multi Input Multi Output)를 이용한 안테나 설계기술이 발전하게 되면서 연구가 활발히 진행되고 있다. MIMO는 다중입출력을 의미하는데 기지국과 단말기가 여러 안테나를 사용해 안테나 수가 늘어남에 따라 통신 용량을 늘릴 수 있다. 따라서 채널손실과 사용자간의 간섭을 최소화 할 수 있는 기술이다.

 

중계기란 전파가 잘 도달하지 않는 건물 안, 지하, 터널 등의 음영지역에 기지국과 유선 또는 무선으로 연결되어, 기지국의 신호를 음영지역으로 증폭하고 재전송하여 커버리지 확장과 음영지역 해소 기능을 수행하는 장비이다. 쉽게 말하자면 기지국에서 발생시키는 신호의 범위를 확장시켜주는 장치라고 할 수 있는데 이러한 중계기중 WIFI6 대역에서 작동되는 중계기를 이번 과제의 목표로 삼는다. 여기서 WIFI6 대역은 6GHz 이다.

중계기에 장착된 패치안테나들을 MIMO 기술로 구현할 것이다. 그렇게 되면 중계기는 위에서 말한 기술의 장점들을 가질 수 있게 되며 이를 이용해 더욱 원활한 통신을 할 수 있게 될 것이다.

2. 수행기간

2021.10.1 ~ 2021.11.19

3. 개발작품 설명

  • 스택형 구조의 WIFI6 2.4GHz, 6GHz 이중대역 패치안테나 제작. 이와같은 구조의 장점은 패치안테나의 단점인 대역폭을 늘려주고, 옆이 아닌 위로 쌓으면서 안테나의 크기를 줄일수 있다.
  • 위 안테나를 1 by 4 배열안테나로 제작하여 추가적인 기능 강화
  • 2.4 GHz와 6 GHz에서 -15dB 이상의 반사계수를 가지며 이득은 각각 9.007 dBi, 14.02 dBi 를 가져 우수한 성능을 보인다.

4. 활용방안

  • 이전 무선망의 커버리지의 한계가 다다르고 있으며 이에 최신 경향에 맞는 규격을 적용한 안테나 를 개발하여 새로운 규격에 대한 무선 와이파이망 구축 시장에서 경쟁력을 가질 수 있다.
  • WI-FI 6에 대한 분석 및 안테나 설계를 통한 성능분석을 기반으로 IOT 관련 학회에 참석하여 여러 분야에 있는 전문가들의 피드백을 받을 수 있다.

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