Development of Core Technology for THz Short Distance Transmission based on Photonics

2019년 12월

[1차년도 연구보고서]

19ZH1700-01-2220P i

연구개발결과 보고서

포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술

개발

Development of Core Technology for THz short distance transmission based

on Photonics

2019년 12월

[1차년도 연구보고서]

19ZH1700-01-2220P ii

포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술

개발

2019. 12.

１

인 사 말 씀

4차 산업혁명 시대의 도래로 인해 기존의 연결기반 정보통신 사회에서 지식기 반 지능정보사회로 진화됨에 따라 모든 사람-사물-환경간의 원활한 지식(지능) 흐 름을 위해 초연결·초저지연·초절감의 특성을 갖는 혁신적인 차세대 통신을 위한 공공인프라의 고도화가 절실히 요구되고 있습니다. 또한 빠르고, 안전하며, 끊김 없는 연결성을 제공하는 초고속⋅고품질의 신뢰형 통신 기술에 대한 요구 사항이 대 두되고 있는 실정입니다. 상술한 요구사항을 충족하면서 수백 기가급 모바일 서비스 제공이 가능하고, 수백 마이크로초 수준의 전송 지연 특성의 제공이 가능한 차세대 통신 인프라 실 현을 위해서 수백기가급 근거리 무선 전송 기술에 대한 관심이 전세계적으로 증가 하고 있는 추세입니다. 또한 이동통신 시스템의 세대별 진화 및 다양한 무선통신 응용분야의 출현에 따라 가용 주파수 자원의 부족으로 인해 미래 신규 서비스 도 입을 위한 범정부 차원의 신규 전파 자원의 발굴이 필요한 상황입니다. 기존에 사 용중인 주파수 자원과 비교해 상대적으로 가용 주파수 대역이 넓으며 경제적인 활 용이 가능한 신규 전파 자원 확보가 절실한 상태입니다. 최근 들어 초광대역폭 활용이 용이하며, 광대역 무선 서비스를 제공할 수 있는 최적의 주파수 대역으로 대기 흡수가 비교적 적은 200 ~ 300GHz 주파수 대역 을 활용한 100기가급 무선 전송 기술에 대한 관심이 증대되고 있습니다. 2019년 국내에서 상용화된 5G 이동통신 시스템이 지원하는 모바일 트래픽 은 셀당 최대 20Gb/s로, 향후 10 ~ 15년 뒤 도래할 것으로 예상되는 6G 이동통신 시스템에서는 셀당 최소 100Gbp/s급의 트래픽 수용이 가능해야 할 것으로 예상됩니 다. 100기가급 모바일 데이터 서비스 제공이 가능한 차세대 근거리 통신 시스템 구 현을 위해서는 초광대역폭 활용이 가능한 THz 기반의 무선 전송 기술 소요가 예상 되고 있습니다. 본 연구에서는 이러한 미래기술로 다가가기 위한 필수 길목 기술로서, 차세대 통신 인프라 구축에 기여할 수 있는 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 관련 핵심 기 술에 개발 사업을 수행하였습니다. 본 보고서는 상기 사업의 기술 개발 1년차에 해당하는 연구 결과를 기술한 것 으로, 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 기술에 대한 관계자의 이해를 증진시키고, 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 기술을 위한 핵심자료로 활용이 기대됩니다. 끝으로 그 동안 연구 개발에 몰두하여온 연구원들의 노고에 감사를 드립니다.

2019년 12월

한국전자통신연구원장 김 명 준

２

제 출 문

본 연구보고서는 주요사업인 “포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술

개발”의 결과로서, 본과제에 참여한 아래의 연구팀이 작성한 것입니다.

2019년 12월 31일

연구책임자(대과제) : 책임연구원 방승찬(통신미디어연구소)

(중과제) : 책임연구원 조승현(광네트워크연구실)

３ 사업책임자 책임연구원 조승현(광네트워크연구실) 2019.01.01 부터 2019.12.31 까지 과제책임자 책임연구원 박경현(테라헤르츠연구실) 2019.01.01 부터 2019.12.31 까지 참여연구원 책임연구원 강헌식(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.08.31까지 책임연구원 박 혁 (광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이승우(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이종현(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이준기(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이현재(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 장순혁(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 황인기(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 김준영(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 문상록(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 성민규(광네트워크연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 권동승(초연결기술기획실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이 현(초연결기술기획실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 최길영(기술지원협력실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 안동현(IoT 연구본부) 2019.02.01부터 2019.03.31까지 책임연구원 정형석(IoT 연구본부) 2019.02.01부터 2019.03.31까지 책임연구원 이순석(네트워크연구본부) 2019.07.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 박정우(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.01.31까지 책임연구원 김현수(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 이일민(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 문기원(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 이의수(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 박동우(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 연 구 원 김무건(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 기술실무원 최경선(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 선임연구원 신준환(테라헤르츠연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 김동영(RF 전력부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 장우진(RF 전력부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지

４ 책임연구원 권오균(광통신부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 임영안(광융합부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 김성일(RF 전력부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 고상춘(반도체부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 이동훈(반도체부품연구실) 2019.01.01부터 2019.12.31까지 책임연구원 김동규(뇌휴먼인터연구실) 2019.09.01부터 2019.11.30까지 책임연구원 윤장우(뇌휴먼인터연구실) 2019.09.01부터 2019.12.31까지 박사연구원 주경일(테라헤르츠연구실) 2019.11.01부터 2019.12.31까지 위촉연구원 윤장우(광융합부품연구실) 2019.02.01부터 2019.12.31까지

５

요 약 문

I. 제목

포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술 개발

II. 연구개발의 목적 및 중요성

가. 연구개발의 목적 4차 산업혁명 시대의 도래로 인해 기존의 연결기반 정보통신 사회에서 지 식기반 지능정보사회로 진화됨에 따라 모든 사람-사물-환경간의 원활한 지식(지능) 흐름을 위한 초연결·초저지연·초절감의 특성을 갖는 혁신적인 차세대 통신 기술 이 요구되고 있다. 상술한 요구사항을 충족하는 수백 기가급 모바일 서비스 제공이 가능하고, 수백 마이크로초 수준의 무선 구간 전송 지연 특성 제공이 가능한 차세 대 통신 인프라 구현에 요구되는 대용량 근거리 무선 전송 기술 개발이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 이러한 미래의 통신 환경 변화에 대응하고, 광대 역 근거리 무선 통신 서비스 제공을 위해 위해 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복 원 기술, 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 기술, THz 근거리 PoC 플랫폼 기 술, THz 발생/수신용 부품 기술 개발을 추진하였으며, 이를 통해 얻어진 결과를 기 반으로 2023년까지 초고속 (~100Gb/s) 무선 데이터 서비스 제공이 가능한 포토닉스 기반 THz 근거리 (전송 거리 최대 10m) 전송 핵심 기술을 개발하고자 한다. 나. 연구개발의 중요성 이동통신시스템의 세대별 진화 및 다양한 무선통신 응용분야의 출현에 따 라 가용 주파수 자원의 부족으로 인해 미래 신규 서비스 도입을 위한 범정부 차원 의 신규 전파 자원의 발굴이 필요하다. 또한 기존에 사용중인 주파수 자원과 비교 해 가용 주파수 대역이 넓으며, 경제적인 활용이 가능한 신규 주파수 자원 개발이 요구된다. 최근들어 초광대역폭 활용이 용이하며, 광대역 무선 서비스를 제공할 수 있는 최적의 주파수 대역으로 대기 흡수가 비교적 적은 200 ~ 300GHz 주파수 대역 을 활용한 100기가급 무선 전송 기술에 대한 관심이 증대되고 있다. 2019년 국내에서 상용화된 5G 이동통신시스템이 지원하는 모바일 트래픽은

６ 셀당 최대 20Gb/s로, 향후 10 ~ 15년 뒤 도래할 것으로 예상되는 6G 이동통신 시스 템에서는 셀당 최소 100Gbp/s급의 트래픽 수용이 가능해야 할 것으로 예상된다. 100기가급 모바일 데이터 서비스 제공이 가능한 차세대 근거리 통신 시스템 구현을 위해서는 초광대역폭 활용이 가능한 THz 기반의 근거리 무선 전송 기술 개발이 반 드시 필요하다.

III. 연구개발의 내용 및 범위

□ 1차년도(2019.01.01. ~ 2019.12.31.) 연구 내용 및 범위 ○ 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원 기술  THz 전송 기술에 대한 링크 버짓 분석  포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 선행 기술 분석  포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 요구사항 정의 및 구조 설계 ○ 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 기술  포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 선행 기술 분석  THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 및 구조 설계  THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항 정의 ○ THz 근거리 PoC 플랫폼 기술  신호처리 기능 선행 기술 분석  신호처리 기능 요구사항 정의 및 구조 설계  전송성능 열화보상 기능 선행 기술 분석  전송성능 열화보상 기능 요구사항 정의 및 구조 설계  THz PoC 플랫폼 선행 기술 분석  THz PoC 플랫폼 요구사항 정의 ○ THz 발생/수신용 부품 기술  THz 발생 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 제작 (출력파워 50uW 급)  반도체 콤 레이저 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 제작 (채널 출력 –5dBm급, 선폭 500kHz 이하)  파면제어 기술 개념 정의

７  THz 생체 스트레스 평가

IV. 1차년도 연구 결과

□ 1차년도(2019.01.01. ~ 2019.12.31.) 연구 내용 및 범위 ○ 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원 기술  THz 전송 기술에 대한 링크 버짓 분석 및 설계 THz 무선 링크 구현을 위해 물리계층 및 요소 부품 성능 요구사항을 도출하 고, 링크 버짓 및 SNR을 확보할 수 있는 방안을 제시  포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 선행 기술 분석 - 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기에 대한 선행 기술을 분석하고 정 리  포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 요구사항 정의 및 구조 설계 - 과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복 원기의 요구사항을 정리하고 이를 달성하기 위한 구조 설계  실리콘 포토닉스 기반 THz 신호 생성 기 구조 설계 - 포토닉스 기반 THz 발생기의 상용화를 위해서는 성능안정화/저가화/소형화 가 가능한 집적화가 필수적으로 요구되므로 THz 생성기 및 광수신기 집적 화 관련 기술 동향 분석 후 실리콘 포토닉스 기반 THz 생성기에 대한 구조 설계 수행 ○ 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 기술  포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 선행 기술 분석 - 과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔 드 요구사항을 정립하고, 프론트엔드 요소 기술 구현을 위한 공정 기술을 분석하여 프론트엔드 제작을 위한 공정 기술 선정  THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 및 구조 설계 - THz 송수신 프론트엔드 기술 구현을 위한 요구사항을 정의하였고, 수행 과 제 요구사항을 만족하기 위해, 정합 손실 (transition loss)을 최소화하는 THz 송신단 프론트엔드 구조 및 수신 성능을 개선하기 위한 THz 프론트엔 드 수신단 구조 제안  THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항 정의

８ - THz 프론트엔드 모듈 정합 과정에서 야기될 손실을 최소화하기 위해 THz 대역 정합 장치의 선행기술 분석을 수행하였으며, 도출된 결과를 통해 기 술 구현에 적합한 THz 정합 기술 제시  THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항 - THz 링크 버짓을 개선하기 위한, THz 대역 수신용 증폭기 선행 기술 분석 및 요구사항을 정의하였으며, 이를 기반으로 한 기초회로 설계 및 레이아 웃 도출 ○ THz 근거리 PoC 플랫폼 기술  신호처리 기능 선행 기술 분석 - PoC 플랫폼의 주요 기능인 신호처리 기능의 선행 기술을 분석하여 시스템 요구사항에 적합한 기술을 개발하고, 정량적 목표를 달성하기 위한 신호처 리 기능 구조를 설계  신호처리 기능 요구사항 정의 및 구조 설계 - 사용자 기능 요구사항에서 THz 전송 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위한 기능 제공

- LDPC (Low Density Parity Check) 코드 기반의 오류 정정 기능 구조 설계  전송성능 열화보상 기능 선행 기술 분석

- THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능열화 요인을 분석하고, 이 를 보상하기 위한 DSP (Digital Signal Processing) 선행 기술에 대한 분 석 결과를 제시  전송성능 열화보상 기능 요구사항 정의 및 구조 설계 - THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능 열화 요소에 대한 예측 방 법과 이를 보상할 수 있는 보상 기능의 요구사항을 정의하고, 요구사항에 부합하는 각 기능의 구조와 전체 구조의 설계 방법을 제시  THz PoC 플랫폼 선행 기술 분석 - THz 대역 PoC 플랫폼 구축을 위해 선행 기술을 조사하고, 이를 플랫폼 분 류 및 개발 로드맵 구성에 활용  THz PoC 플랫폼 요구사항 정의 - THz 대역 PoC 플랫폼 설계를 위한 요구사항을 정의 ○ THz 발생/수신용 부품 기술

９  THz 발생 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 프로토타입 제작 (출 력파워 50uW급) - 고출력 UTC-PD 칩 개발을 위하여 설계 및 공정 기술을 분석하고, 칩/공정 기술, 모듈 개발, THz 무선 링크 전송거리 증대 등을 위한 주요 핵심 요소 기술들을 도출 - 300 GHz 대역 THz 무선통신에서 많이 사용되고 있는 planar antenna (bowtie, ring slot) 및 Si lens에 따른 안테나 이득을 3D EM simulator을 이용하여 설계

- 300 GHz 대역 THz 무선통신에서 많이 사용되고 있는 planar antenna (bowtie, ring slot) 및 Si lens에 따른 안테나 이득을 3D EM simulator을 이용하여 설계  반도체 콤 레이저 칩/모듈 기술 분석, 요구사항정의, 설계 및 제작 (채널 출력 –5dBm급, 선폭 500kHz 이하) - 다채널 THz 통신을 위한 4 채널 이상을 지원하는 콤 광원 구성 방안 제시  THz 수신 칩/모듈 선행 기술 분석, 요구사항 정의 및 구조 설계 - SBD 기반 THz 대역 서브하모닉 믹서 (SHM, Sub-Harmonic Mixer)의 선행 기 술을 조사하고, 동향 분석을 통하여 믹서를 구성하는 각 요소 부품들의 현 황과 개발 방향을 제시 - Mixer를 구성하는 주요 RF부품 (LO 필터, IF 필터, WR-3.4 도파관과 선로 의 트랜지션, WR-6도파관과 선로의 트랜지션)을 HFSS를 활용하여 설계 - THz 수신용 Mixer 개발을 위한 Mixer의 블록별 구조 및 회로 시뮬레이션에 대한 것으로, 상용 모듈의 구조를 분석하고 수동소자에 대한 시뮬레이션을 바탕으로 Anti-paralleled Schottky Barrier Diode를 포함한 Sub-harmonic Mixer 시뮬레이션을 수행하고 설계 개선 방안을 제시

- GaAs 기반 THz mixer의 물성확인 및 HFSS와 ADS에 사용되는 파라미터 추출 을 위한 박막구조와 소자구조 설계 및 제작

 고이득 신호 전송 모듈(40dBi급) 선행 기술 분석 및 요구사항 정의 - 근거리 테라헤르츠 무선통신을 위한 고이득 안테나 선행기술 분석  파면제어 기술 개념 정의

１０ 기술의 개발 필요성 제시 - 테라헤르츠 파면제어 기술의 개발 방향 도출  THz 생체 스트레스 평가 - 포토닉스 기반 THz파의 생체 스트레스 검증 기술을 개발하고 평가함 - THz 전자기파가 생체 세포의 유전자와 단백질에 미치는 열적 스트레스 평 가 기술 개발 및 포토닉스 기반 THz 파의 열적 스트레스 평가를 수행

V. 연구결과의 활용도 및 파급효과

○ 인도어 환경내의 근거리 무선 전송 분야 및 무압축 초고해상도 이미징 전송 시스템, 3D 디스플레이 데이터 통신, HPC (high performance computing), 근 거리 암호 통신, 데이터 센터 서버와 랙(rack) 탑 간 통신 시스템 구성시 활용

○ 차세대 통신 기술 선도

１１

SUMMARY

With the advent of the 4th Industrial Revolution era, the existing connection-based

information and communication society has evolved into a knowledge-based intelligent

information society, and the advancement of public infrastructure for innovative next

generation communication with characteristics of hyper-connection, ultra-low latency,

ultra-saving is urgently required for a smooth flow of knowledge (intelligence) between

all people, things and environments., In addition, requirements for speed,

high-quality, reliable communication technology that provides fast, safe, and seamless

connectivity are emerging.

In order to realize the next generation communication infrastructure that can provide

hundreds of gigabytes mobile services and provide hundreds of microseconds of

transmission delay characteristics while meeting the above requirements, interest in

hundreds of gigabytes short-range wireless transmission technology is growing

worldwide., Also, due to the evolution of mobile communication systems by generation

and the emergence of various wireless communication applications, it is necessary to find

out new radio resources at the government-wide for the introduction of new services in

the near future due to the lack of available frequency resources. Compared to the existing

frequency resources, the available frequency band is relatively wide and it is urgent to

secure new radio resources that can be used economically.

Recently, the interest in 100 gigabytes wireless transmission technology using 200 ~

300GHz frequency band which is easy to use ultra wide bandwidth and is an optimal

frequency band to provide broadband wireless service is increasing.

The mobile traffic supported by 5G mobile communication system, which was

commercialized in Korea in 2019, is expected to be up to 20Gb/s per cell, and it is

expected that at least 100Gbp/s per cell should be available in 6G mobile communication

system expected to come in 10 to 15 years. In order to implement the next generation

short-range communication system capable of providing 100 gigabyte mobile data service,

THz-based wireless transmission technology that can utilize ultra wide bandwidth is

expected to be required.

１２

of THz based on Photonics, which can contribute to the construction of next generation

communication infrastructure as a necessary route technology for future wireless

transmission technology.

This report describes the results of the first year of the technology development of the

above mentioned project, which is expected to enhance the understanding of the people

concerned about the photonics-based THz short-range transmission technology and to be

used as a key data for the photonics-based THz short-range transmission technology.

１３

CONTENTS

1. Annuel performance goal achievement ··· 15

A. Performance indicator (2019 year) of technical development ··· 15

B. Performance indicator (2019 year) achievement of research productions · 15 2. Qualitative excellence of research results ··· 16

A. Achievement of research development goal ··· 16

B. Paper results ··· 110

C. Patent results ··· 112

D. Proto-type production results ··· 114

E. Technical documents (Sum 49 (TDP: 13, TM: 36)) ··· 115

3. Application and spread effect of research results ··· 120

A. Application of research results ··· 120

B. Spread effect of research results ··· 121

4. Relevance of manpower and buget use ··· 122

A. Manpower investment ··· 122

B. Used Buget ··· 124

5. Improvement performance of interim check comments ··· 125

１４ 목 차 1. 연차 성과목표 달성도 ··· 15 가. 기술개발 성과지표 (2019년도) 달성현황 ··· 15 나. 연구산출물 성과지표 (2019년도) 달성현황 ··· 15 2. 연구성과의 질적 우수성 ··· 16 가. 연구개발 목표 달성 현황 ··· 16 나. 논문실적 ··· 110 다. 특허실적 ··· 112 라. 시제품(프로토타입) 제작 실적 ··· 114 마. 기술문서(총 49건 (TDP: 13, TM: 36)) ··· 115 3. 연구결과의 활용도(가능성) 및 파급효과 ··· 120 가. 연구결과의 활용도 ··· 120 나. 파급효과 ··· 121 4. 인력 및 예산 사용의 적절성 ··· 122 가. 인력투입현황 ··· 122 나. 예산 사용 현황 ··· 124 5. 중간점검 지적사항 개선실적 ··· 125 붙임1. 약어정리 ··· 126

１５

1. 연차 성과목표 달성도

가. 기술개발 성과지표 (2019년도) 달성현황

O 상세 개발 결과는 보고서 16쪽 참고

성과지표

(주요성능

Spec)

단위 세계최고수준

기술개발

목표치

목표치

산출근거

검증방법

① 데이터 전송 속도 Gb/s 100 - - - ② 채널 수 ea 1 - - - ③ 변조 방식 - 16 QAM - - - ④ 전송 거리 m 2 - - - ⑤ 링크 전송 성능 (EVM) dB -17 - - - ⑥ THz 발생기 출력 파워 μW 100 50 세계 최고 수준 지향 자체 평가 ⑦ THz 수신기 변환 손실/대역폭 dB 8.5 - - - GHz 100 - - -

나. 연구산출물 성과지표 (2019년도) 달성현황

O 상세 달성 현황은 보고서 110쪽 참고

공통지표(필수제시)

자율지표(자율제시)

지표명

‘19년

도

목표

‘19년도

달성현

황

지표명

‘19년

도

목표

‘19년도

달성현

황

과학

적

성과

표준화된 IF 상위 20% SCI

논문(건)

-

-

국내 특허

출원

5

8

１６

기술

적

성과

특허활용률

(기술이전건수/

특허등록보유건수)

-

-

국제 특허

출원

-

-

국제표준특허(건)

-

-

국제표준승인표준기고서(

건)

-

-

연구시제

품

1

2

3극 특허(건)

-

-

경제

적

성과

연구비 대비 기술료

수입(%)

-

-

2. 연구성과의 질적 우수성

가. 연구개발 목표 달성 현황

1) 연구개발 목표

○ 물리계층, 부품 성능 요구사항 정의 및 구조 설계  “포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술 개발” 요구사항정의서 v1.0 작성 완료  포토닉스 기반 TH 신호 생성 및 복원기 구조 설계서 v1.0 외 47건 작성 완료

2) 1차년도 정량 목표

○ THz 발생기 칩/모듈 프로토 타입 출력파워: 50 uW 이상

１７ ○ THz 발생기 UTC-PD 칩/모듈 프로토 타입 제작 ○ THz 발생기 UTC-PD 파워 측정 셋업 및 측정된 파워 @ 300 GHz ○ THz 발생기 UTC-PD @ 300 GHz 광전류값에 대한 파워값: > 50 μW Tunable Laser (C-Band) DFB Source Coupler 광증폭기 EDFA DFB Source Tunable Laser Coupler EDFA UTC-PD DC -0.9 V UTC-PD VDI Power Calorimeter DC Supply 측정 파워 : 54.17μW λ1,λ2

VDI Power Calorimeter

Beating source lasers

１８ 3)

연구내용별 주요 결과

기술

분류

세부

연구

내용

달성

도

주요 결과

1.포 토닉 스 기반 THz 신호 생성 및 복원 기술 1-1. THz 전송 기술 에 대한 링크 버짓 분석 및 설계 100% ○ 개요  THz 무선 링크 구현을 위해 물리계층 및 요소 부품 성능 요구사항을 도출하고, 링크 버짓 및 SNR을 확보할 수 있 는 방안을 제시 ○ 주요 내용  THz 링크 버짓 계산 및 분석 - 본 과제에서 도입 예정인 주요 장비/부품의 사양을 대 입하여 THz 무선 링크에 대한 버짓 계산 및 SNR 분석 - 1차년도 (2019년)에 도입이 가능한 상업용 부품의 세부 사양을 대입하여 최대 전송 가능한 무선 구간 거리 도 출 <THz 무선 링크 버짓 계산 및 SNR 분석 결과>  UTC-PD의 출력은 200 uW급 (-12 dBm) 을 가정  무선 구간 FSPL (free space path loss)은 87 dB로

가정하였고, 2 개의 안테나와 렌즈를 이용해 총 72 dB의 FSPL 보상을 가정

１９  16-QAM 변조시, BER~10-3 달성을 위해 요구되는 SNR 기준은 17.5 dB로 계산  2 m 전송시 요구되는 SNR은 약 21.6 dB, 10 m 전송시 요구되는 SNR은 약 6.6 dB로 예상 - 본 과제의 최종 목표인, 270 GHz 대역에서 16-QAM, 100 Gb/s 10 m 전송 거리를 달성하기 위한 요구 스펙 도출 - 링크 버짓 계산 시 선행 연구 결과와의 비교 분석 <THz 무선 링크 버짓 계산을 이용한 요구 스펙 도출 >  UTC-PD 출력 파워: - 7 dBm  수신단 저잡음 증폭기: Gain 15 dB, NF 10 dB  수신단 Mixer: Gain –7 dB, NF 7 dB  위의 개발 목표를 달성했을 때, 약 4 dB 의 Link margin과 함께 최종년도 과제 목표 (100 Gb/s, 10 m 무선 전송) 달성이 가능함을 확인 - 선행 연구 결과와의 비교분석을 통한 Cross-check  PTL (Photonics Technology Letters) 2018, “100

Gbit/s THz Photonic Wireless Transmission in the 350 GHz Band With Extended Reach” 게재 논문과 비 교 분석

 PTL 2018 논문의 시험 셋업으로부터 본 과제에서 활 용한 링크 버짓 분석법을 적용해 시험 결과를 예측해

２０ 보았을 때 예측값과 논문 내 시험결과가 일치함을 확 인 ○ 결과물  기술문서 1 건 - “THz link budget 예측 (2220-2019-00550)” ○ 특징 및 우수성  포토닉스 기반 THz 무선 링크의 파워 버짓 및 SNR 요구 사항 등에 대한 선행 분석을 통해 실험 셋업 구축시 필요 한 소자/부품의 사양 결정 및 실험 결과에 대한 예상 수 치 제공  THz 물리계층 및 핵심 소자에 대한 시스템 차원의 기능 및 성능 요구 사항 도출  본 사업의 연차별/단계별 주요 정량 목표치 달성 가능 성에 대한 사전 예측 1-2. 포토 닉스 기반 THz 신호 생성 및 복 원기 선행 기술 분석 100% ○ 개요  포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기에 대한 선행 기 술을 분석하고 정리 ○ 주요 내용  THz 신호 생성 및 복원 선행 기술 분석 - 광 기반 THz 신호 생성 및 복원 기술을 이용하여 실제 무선 구간에서 신호 전송을 수행한 결과를 조사, 분석, 정리 - 선행 기술은 대부분 point-to-point 로 구성된 환경에 서 측정 결과를 제시 - THz 신호 전송 속도는 연차별로 차츰 증가하였으나, 2018년도 이후부터 현재까지 개발된 THz 소자 성능의 한계 때문에 100 Gb/s 수준에서 정체 - 최대 전송 거리는 2 m 수준에서 정체되어 있었으나, 최 근 10 m 전송에 성공한 결과가 보고되었음.

２１ <선행 기술 분석 결과 > ○ 결과물  기술문서 1 건 - “THz 근거리 신호 생성 및 복원 기술 분석 (2210-2019-00905)” ○ 특징 및 우수성  포토닉스 기반 THz 신기반 THz 신호 생성 및 복원 관련 선행 기술을 정리, 분석하여 ETRI 기술 수준 평가 및 사 업 장단기 목표 설정시 참고자료로 활용



세계 최고 수준의 THz 근거리 전송 기술 확보를 위해 선 행 기관에서 사용된 실험 셋업 및 실험 조건 등을 활용하 여 본 과제의 연구 추진 전략/전술 수립

1-3. 포토 닉스 기반 THz 신호 생성 100% ○ 개요  과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기의 요구사항을 정리하고 이를 달성하 기 위한 구조 설계 ○ 주요 내용  THz 신호 생성 및 복원 기술 요구사항 정의 - 수행 계획서의 연구 목표 및 주요 개발 내용을 기본으

２２ 및 복 원기 요구 사항 정의 및 구 조 설 계 로 하여, 선행 기술 분석 결과를 반영. - 관련 사용자 기능 요구사항 및 비기능 요구사항을 도출 - 주요 성능 요구 사항  THz 신호 생성 및 복원 기술의 데이터 전송 속도는 100 Gb/s 이상을 제공  THz 신호 생성 및 복원을 위한 변복조 방식으로 16-QAM 제공  THz 신호 생성 및 복원 기술의 신호 전송 거리는 10 m 이상을 제공  THz 링크 전송 성능 (EVM)은 -17 dB 이하를 제공  THz 신호 생성 및 복원 기술 구조 설계 <포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 구조 설계> - 선행 기술 및 자체 분석을 참고하여, 요구사항을 수용 하기 위한 THz 근거리 전송 시스템의 물리계층 구조를 도출  Point-to-point 구조

 Optical comb 및 free-running laser source를 광원 으로 사용하는 각각의 경우에 대응할 수 있는 구조

２３

도출

 향후 다양한 signal format에 대응할 수 있는 구성  THz 신호 생성기 (UTC-PD) 성능 평가 (추가 성과)

- ETRI가 원천 기술을 보유하고 있는 sensing 용 UTC-PD 기술을 활용하여 제작한 통신용 UTC-PD와 현 세계 최고 수준인 NEL 사의 UTC-PD의 출력 파워, 최대 인가 전류 및 최대 입력 광파워 등의 성능을 비교

- ASE를 이용한 ETRI/NEL UTC-PD 주파수 응답 특성 비교

시험 수행

- 현재 세계 최고 수준인 NEL UTC-PD 와 ETRI 자체개발

UTC-PD의 주파수 응답 특성을 비교한 결과, 상대적으로 주파수 응답의 평탄도가 부족함을 확인하여 향후 성능 개선 방향 제시

２４ <ETRI/NEL UTC-PD 주파수 응답 특성 비교를 위한 실험 셋업> <ETRI/NEL UTC-PD 주파수 응답 특성>  THz 신호 송수신 테스트 베드 구축 (추가 성과) - 두 개의 free-running laser를 이용한 테스트 베드 구 축 - CMA 및 decision-directed LMS 알고리즘을 채용한 디지 털 신호 처리 기술 적용 - Optical rail및 소형 렌즈를 이용하여 최대 1 m 전송

２５ 거리 확보 (50 Gb/s QPSK 신호에 대해 10-3 이하 BER 확보) - 중심 주파수 275 GHz, 50 Gb/s, QPSK 에서 신호 송수신 성능 평가 <THz 대역 신호 송수신 테스트 베드 구성> <THz 대역 신호 1 m 전송 시험 구성>

２６

<50 Gb/s QPSK 1 m 신호 전송 결과>

 Optical comb 구성 및 THz 신호 전송 시험 (추가 성과) - 위상잡음이 낮고 다파장 광원으로 활용이 가능한

optical comb generator를 구성

 사용 대역 (300 GHz = 2.4 nm) 3 dB 이하의 flatness 확보

 파장 간격 25 GHz, 파장당 +10 dBm 수준의 광파워 확 보

２７

<Optical comb generator의 출력 좌: 전체 스펙트럼, 우 : 사용 대역 확대> - Optical comb 적용 후 THz 신호 전송 시험  위상잡음 상쇄를 위해 변조광과 기준광이 지나는 광 거리를 일치시키도록 구성  50 Gb/s QPSK 1 m 테스트베드에 적용  Free-running 과 비슷한 수준의 성능 확인 <변조광 및 기준광의 광거리를 일치시킨 구성> <Optical comb 를 적용한 50 Gb/s QPSK 1 m 전송 결과>

２８

<Optical comb를 적용한 50 Gb/s QPSK 1 m 전송 결과>

○ 결과물

 해외 학회 논문 1 건

- MTSA 2019 “50 Gb/s QPSK Signal Transmission using photonic-based THz signal emitter with silicon lens”  기술문서 4 건 - “THz 대역 50 Gbs QPSK BTB (~2 cm) 신호 전송 (2220-2019-00299)” - “ETRI’s UTC-PD 주파수별 성능 측정 시험 (2220-2019-00300)” - “Optical comb 를 이용한 THz 밴드 신호 전송 시험 (1 차) (2220-2019-00301)” - “50 Gb/s QPSK 1 m 전송 시험 (2220-2019-01660)” ○ 특징 및 우수성  과제 목표를 달성하기 위한 사용자/시스템 요구사항 도 출로 과제 개발 목표 구체화

 세계 최고 수준의 NEL UTC-PD 와 ETRI 자체 제작 UTC-PD 의 성능을 비교하여, 유사한 수준의 전송 성능을 얻을 수

２９ 있음을 확인하고 ETRI 제작 UTC-PD 소자의 성능 개선 방 향을 제시  50 Gb/s QPSK 1 m 전송을 지원하는 THz 대역 test-bed 구축 완료  향후 저위상 잡음 다파장 광원으로 활용 할 수 있는 optical comb generator 를 구성 및 링크 적용 검증 완료

1-4. 실리 콘 포 토닉 스 기 반 THz 신호 생성 기 구 조 설 계 100% ○ 개요  포토닉스 기반 THz 발생기의 상용화를 위해서는 성능안 정화/저가화/소형화가 가능한 집적화가 필수적으로 요구 되므로 THz 생성기 및 광수신기 집적화 관련 기술 동향 분석 후 실리콘 포토닉스 기반 THz 생성기에 대한 구조 설계 수행 ○ 주요 내용  포토닉스 기반 THz 신호 생성기 집적화 관련 기술 분석 <집적화 기술 현황 요약>

３０ - 실리콘 포토닉스 기술을 사용하여 THz 신호 생성기 및 광수신기 등 단위소자를 개발하는 수준의 연구가 진행 중 - 광원과 변조기가 집적된 THz 신호 생성기에서 신호 발 생 후 전송성능 측정 결과까지는 아직 보고되지 않음  실리콘 소자 설계/측정 환경 구축 - 시뮬레이션 및 레이아웃 SW툴 (Lumerical, Ledit, K-Layout, IPKISS 등)을 이용한 설계 환경 구축

- Ultra-precision (nm-scale) linear/rotation stage 및 Labview 기반 자동화를 통한 실리콘 소자 측정 환경 구 축

<실리콘 칩 설계환경 및 측정환경(오른쪽) 구축 결과>

 실리콘 기반 THz 신호 생성기 구조 설계

- 실리콘 기반 수동소자 (Waveguide, Grating coupler, Power splitter/combiner, Mach-Zehnder

Interferometer) 설계 및 제작

- IQ 변조기와 광결합기를 집적하는 구조의 THz 생성기 구조 설계 완료

Silicon Chip Simulation

Silicon Chip Layout

Process Design Kit

HP Z8

Motion Controller

Camera system

Chip holder nm-precision station

３１ <실리콘 기반 THz 신호 생성기 집적화 개념도> <표 실리콘 기반 수동소자 제작 결과>

소자

손실 측정값

기타성능

Waveguide

Rib: 1.8 dB/cm, Channel: 3.4 dB/cm Bending Loss: 0.04 dB 이내

Grating coupler

3.2 dB @ 1550nm < 4 dB @ 1528 -1563 nm

Power splitter

0.3 dB (추가손실) Split-ratio: 50/50

집적화 영역

３２

Ring-resonator

2.2 dB Q-factor: 11,000, FSR: 4.9 nm Mach-Zehnder Interferometer 2-mm: 10.3 dB 3-mm: 12 dB (*GC 제외) FSR: 12 nm  실리콘 기반 광변조기 제작을 위한 phase-arm 및 IQ 광변조기 설계 (변조 속도, 광손실, Vπ 등의 영향 분석)  대역폭: > 18 GHz (시뮬레이션 결과)  동작전압: < 1.25 Vpp (시뮬레이션 결과)  Phase-arm 손실: < 3.3 dB/mm <THz 신호생성기 집적화를 위한 실리콘기반 IQ변조기>  향후 MUX/DEMUX와의 결합을 위한 ring-resonator 기 반 필터 설계  FSR 300 GHz, 3 dB 대역폭 10 GHz, 25 GHz 간격 comb 신호 채널간섭 –30 dB 이하 RF pads RF pads DC pads Optical In LD1 (fR) Optical In LD2 (f1) Optical out Optical combiner MMI

coupler 2mm (or 3mm) SPP phase shifter

RF pads

2mm (or 3mm) phase shifter MMI coupler

３３ <Comb기반 THz 신호 역다중을 위한 ring 기반 필터>  Interleaver 기반 광필터 설계 및 레이아웃 (.gds 파 일) 제작  Asymmetric MZI 기반 다양한 FSR을 이용  주파수 간격: 25 GHz (Tunable) <Comb기반 THz 신호 생성기 제작을 위한 실리콘 기반 Interleaver> ○ 결과물  기술문서 4 건 - “포토닉스 기반 THz 신호 생성기 집적화 기술 분석 결 과서 (2210-2019-01253)” - “테라헤르츠 신호생성기 집적화 구조 설계 (2220-2019-01664)”, [GDS 형식 테라헤르츠 신호생성기 설계 파일 포함] - “1차 ring filter의 전달함수 분석 (2210-2019-00593)” - “Ring filter 설계 (210-2019-00626)”

３４

○ 특징 및 우수성

 성숙된 실리콘 기술을 이용해 포토닉스 기반 THz 신호 생성 장치의 집적화/소형화 가능성 확인 (상용화 가능성 제고)

 기본 단위 소자 (Waveguide, Grating coupler, Power splitter/combiner, Mach-Zehnder Interferometer 등)의 설계 최적화를 통한 광 커플링 효율 극대화 (최대 삽입손 실 20 dB 이내)  주파수 효율성 제고를 위한 IQ 광변조기 (e.g. QPSK) 적 용 (주파수 효율 2 bits/Hz 이상 목표)  18 GHz 이상의 넓은 EO변조 대역폭 확보를 통한 대용량 신호 무선 전송 가능 (e.g. 25 Gbaud 이상)  Ring-resonator 및 Interleaver 기반 광필터 설계 최적 화를 통한 높은 side-mode suppression ratio 확보 (e.g. > 20 dB) 2.포 토닉 스 기반 THz 송수 신 프론 트엔 드 기술 2-1. 포토 닉스 기반 THz 송수 신 프 론트 엔드 선행 기술 분석 100% ○ 개요  과제의 정량적 목표를 달성하기 위한 포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항을 정립하고, 프론트엔드 요 소 기술 구현을 위한 공정 기술을 분석하여 프론트엔드 제작을 위한 공정 기술 선정 ○ 주요 내용  포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 선행기술 분석 - THz 프론트엔드 구성을 위한 Silicon 기반 CMOS 및

III-V 화합물 (GaAs, InP)기반 HEMT/HBT 소자 선행 기 술 분석 완료

 Silicon (IV족)을 기반으로 하는 전자소자는 동작 주 파수의 한계로 THz 프론트엔드 구현에 있어 한계를 가짐

３５  III-V족을 활용한 전자소자는 낮은 잡음, 고 선형성, 고출력, 고주파수 구현이 유리하기에 THz 프론트엔드 구현을 위한 전자소자로 적합 <THz 송수신 프론트엔드 소자 및 디바이스 분류 체계> - 국내 THz 송수신 프론트엔드 선행 기술 분석 완료  IV족 (CMOS)를 활용하여 THz 송수신 모듈 구현 관련 동국대 및 KAIST등에서 연구가 수행됨  III-V족 (HBT, HEMT)를 활용한 THz 송수신 모듈 구현 을 위해 고려대, 성균관대, 포항공대 등에서 연구 수 행 중  고려대 및 성균관대의 경우 Teledyne사의 HBT 공정 활용  포항공대의 경우 NTT사의 InP HEMT 공정 활용 <국내 THz 송수신 프론트엔드 연구진 및 선행 기술 분석 결과>

３６ - 국외 THz 송수신 프론트엔드 선행 기술 분석 완료  300 GHz 대역 송수신 프론트엔드 구현을 위해서는 fmax/2 주파수 특성을 고려하였을 때 fmax가 600 GHz 이상의 주파수 대역에 있어야 하고, ft는 300 GHz 이 상의 주파수 대역에 존재해야 함.  선행 기술 분석 자료 등을 활용하여 THz 수신단 프론 트엔드 제작 공정은 InP 계열로 선정

- THz monolithic integrated circuits (TMIC) 선행 기술 분석 완료

 200 GHz 이상 대역 Transmitter TMIC 주요 개발 기술 비교

 300 GHz 대역 통신을 위한 Transmitter TMIC로 2015 년 0.25 um InP DHBT (double hetero-junction bipolar transistor) 기반 RF amplifier, Mixer, LO integrated IC 기술 발표 (고려대: 전상균, 이재성 교수)

<200 GHz 이상 대역 TMIC Transmitter 비교>

 LO Freq: 298.1 GHz, conversion gain: 25 dB, EIRP: -2.3 dBm 결과를 보고

 200 GHz 이상 대역 Receiver TMIC 주요 개발 기술 비 교

 240 GHz 대역 통신을 위한 Receiver TMIC로 2012년 35 nm GaAs mHEMT 기반 LNA, Mixier가 포함된 TMIC 구

３７

현 및 40 m 링크 전송 시험 성공 (KIT, Nature Photonics)

 LO Freq: 120 GHz with 2 multiplication factor, EIRP: +1 dBm 결과를 보고 <200 GHz 이상 대역 TMIC Receiver 비교> - Electronics 기반 THz transceiver 선행 기술 분석  Electronics 기반 THz transceiver의 경우 낮은 출력 파워로 인해 전송 거리 확보에 한계를 보임  2017년 CMOS 기반 300 GHz Transceiver 구현 및 56 Gb/s, 0.05 m 전송 (Hiroshima Univ., Minoru Fujishima)

３８ ○ 결과물  기술문서 1 건 - “[THz-FNT]선행기술 분석 정리 (2210-2019-01204)” ○ 특징 및 우수성  300 GHz 대역 THz 프론트엔드 및 Transceiver의 국내외 선행 기술 분석을 통해, 송수신 프론트엔드의 목표를 설 정: 수신단 정합 손실 (< 20 dB), 수신용 증폭기 잡음 지 수 (~10 dB) 및 증폭기 이득 (~30 dB) 등  최첨단 화합물 전자소자의 공정 선행 기술 분석을 통해, THz 송수신 프론트엔드 구현에 적합한 fmax, ft , 그리고 공정 일정 및 비용 등을 검토하여 THz 송수신 프론트엔드 제작을 위한 공정 기술 및 업체 선정 (InP HEMT) 2-2.THz 송수 신 프 론트 엔드 선행 요구 사항 정의 및 구 조 설 계 100% ○ 개요  THz 송수신 프론트엔드 기술 구현을 위한 요구사항을 정 의하였고, 수행 과제 요구사항을 만족하기 위해, 정합 손 실 (transition loss)을 최소화하는 THz 송신단 프론트엔 드 구조 및 수신 성능을 개선하기 위한 THz 프론트엔드 수신단 구조 제안 ○ 주요내용  포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 - 기능 요구사항 정의  THz 프론트엔드의 수신단은 IF 방식의 주파수 천이 방식을 제공  THz 프론트엔드는 THz 신호 수신을 위해 저잡음 증폭 기능을 제공  THz 프론트엔드 구성 요소 간 신호 부정합으로 인한 손실을 막기 위해 고주파 신호 정합 기능을 제공  THz 프론트엔드 전체 구성의 복잡도 또는 상면적을

３９ 낮추기 위해 구성 요소 일부 또는 전체가 집적화된 부품을 제공  THz 프론트엔드는 THz 신호 송신을 위해 신호 증폭 기능을 제공  포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 구조 설계 - THz 송신단 프론트엔드 구조 설계

 UTC-PD & Power amplifier & Antenna 단을 최소한의 연결 손실로 정합하기 위한 송신단 프론트엔드 구조 설계 진행  300 GHz 대역에서 0.5 dB/cm 정도의 낮은 전송 손실 을 갖는 Hollow waveguide 기반의 THz 정합장치를 포함 하는 THz 송신단 프론트엔드 구조 제안 <Hollow waveguide 기반 송신단 프론트엔드 구조>

 UTC-PD & Power amplifier & Antenna 단의 임피던스 미스매칭이 없으며, Waveguide 정합에 의한 연결 손실 을 최소화하는 방안으로 근거리 Wireless 송수신기를 활용하여 정합하는 Near-field 정합장치 기반 프론트엔 드 구조 제안 <Near-field 정합장치 기반 송신단 프론트엔드 구조> - THz 수신단 프론트엔드 구조 설계

４０  중간주파수 변환 및 IQ 신호 검출 방식의 수신단 프 론트엔드 구조 설계  서브하모닉 믹서를 활용하여 중간주파수 변환 후 수 신하는 구조 제안  수신단 수신감도를 향상시키기 위해 THz 안테나 출 력단에 THz LNA 배치 <중간주파수 변환 기반 수신단 프론트엔드 구조>  중간주파수 변환 과정 없이 기저대역 I/Q 신호를 직 접 수신하기 위한 IQ 신호 검출 기반 수신단 프론트 엔드 구조 제안  기저대역 I/Q 신호를 직접 수신함으로써, 추가적인 I/Q 검출 기능 없이 수신단 신호처리기능이 수행 가 능한 구조 제안  THz 안테나 출력단에 THz LNA를 배치함으로, 수신단 의 수신특성 개선

４１ <IQ 신호 검출 기반 수신단 프론트엔드 구조>  수신 프론트엔드용 THz 수신단 회로 기초설계 - 믹서 회로 기초설계 및 레이아웃 도출  THz 수신단 프론트엔드에서 주파수 하향변환을 위한 믹서 회로 기초 설계  InP HEMT 기반으로 설계가 되었으며, 트랜지스터 채 널의 저항량 변조를 통해 주파수 혼합을 이루는 방식 활용  시뮬레이션 결과 변환 손실은 대략 13 dB 내외이며, 최대 입력 허용 신호의 크기는 10 dBm 내외 <믹서 회로도>  설계된 믹서 회로 레이아웃 도출 (0.9 x 0.9 mm2)

４２ <믹서 레이아웃 도면> - 주파수 체배기 기초설계 및 레이아웃 도출  THz 수신 프론트엔드 내 믹서의 주파수 하향에 필요 한 동기신호를 생성하기 위해 주파수 체배기 설계  35-45 GHz 대역의 신호를 체배하여 220-280 GHz 대역 단일 주파수 신호 발생  220-280 GHz에 위치하는 6배 고조파 출력성분은 약 5 dBm의 출력 전력 확보 <주파수 체배기 설계도>  설계된 주파수 체배기 회로 레이아웃 도출

４３ <6 배 주파수 체배기 레이아웃 도면> ○ 결과물  기술문서 4 건 - “포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 서 (2220-2019-00651)” - “THz 프론트엔드 구조설계서 (2220-2019-01615)” - “믹서 회로 및 레이아웃 (2220-2019-01696)” - “ 주파수 체배기 회로도 및 레이아웃 (2220-2019-01695)” ○ 특징 및 우수성  THz 송신단 프론트엔드 단위 모듈별 정합 손실을 최소화 하기 위한 구조 제안  THz 수신단 프론트엔드 구조의 다양성 확보  13 dB 내외의 변환 손실 갖는 InP HEMT 기반 THz 프론트 엔드 수신단 믹서 설계 및 레이아웃 도출  설계된 믹서는 10 dBm 이상의 최대 입력 허용 신호 세기 확보  220-280 GHz 대역에서 +5 dBm 출력 파워를 갖는 주파수 체배기 설계 및 레이아웃 도출 2- 100% ○ 개요

４４ 3.THz 송수 신 프 론트 엔드 선행 정합 장치 선행 기술 분석 및 요 구사 항 정 의  THz 프론트엔드 모듈 정합 과정에서 야기될 손실을 최소 화하기 위해 THz 대역 정합 장치의 선행기술 분석을 수행 하였으며, 도출된 결과를 통해 기술 구현에 적합한 THz 정합 기술 제시 ○ 주요 내용  THz 송수신 프론트엔드 정합장치 선행기술 분석 - Photonic-crystal waveguide 기반 정합장치 선행기술 분석

 Photonic band-gab 특성을 활용한 Photonic crystal waveguide 구조

 “Conduction band”와 “Valence band” 사이의 band gap 특성으로 인해 Light가 특정 방향 외의 방향 으로는 방출이 일어나지 않음, 이는 반도체에서 electric current를 제어하는 방식과 유사

 Dielectric 물질에 격자구조로 Hole을 만들어 2-Dimension Photonic crystal 구조를 구현, Photonic band-gap 특징으로 인한 전송 손실을 최소화

 2-Dimension Photonic band-gab 특성을 활용하여 전 송 손실을 최소화

<Photonic band gap crystal 특징>

４５

 Near-field 전송이 가능한 Photonic crystal 구조  THz 송수신 프론트엔드 모듈 간 정합 과정서 생성될 정합 손실을 최소화

 THz 송수신 프론트엔드 모듈 간 임피더스 미스매칭 으로 인한 반사 및 손실 최소화

 320 GHz 대역에서 Photonic crystal waveguide의 경 우 0.04 dB/cm로, Metallic waveguide (~40 dB/cm) 및 Hollow waveguide (~0.5 dB/cm)와 비교하여 우수한 전 송 손실 특징을 가짐

 Photonic crystal waveguide의 경우 실리콘 기반으로 대량생산이 가능하기에 사이즈 및 비용 측면에서 강점 을 지님  THz 송수신 프론트엔드 정합장치 요구사항 정의 - THz 프론트엔드 구성 요소 간 신호 부정합으로 인한 손 실을 막기 위해 고주파 신호 정합 기능을 제공  THz 프론트엔드 수신단의 정합기능은 20 dB 이하의 반사 손실 성능을 제공 ○ 결과물  기술문서 2 건 - “THz 정합장치 선행기술 분석 (2220-2019-00750)” - “포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항 정의 서 (2220-2019-00651)” ○ 특징 및 우수성  300 GHz 대역에서 THz 프론트엔드의 전송선로 구간 내 전송 손실을 최소화 할 수 있는 photonic crystal waveguide 기반 정합장치에 대한 원리, 장단점 및 응용 예 분석,  Photonic crystal 기반 정합장치의 포토닉스 기반 THz 근거리 통신용 송수신 프론트엔드 차용 가능성 검토  Photonic crystal 구조가 THz 대역에서 낮은 전송 손실 특징을 갖고, 단위 모듈별 사이즈 및 제작 비용은 타 구

４６ 조에 비해 우수하지만, THz 송수신 모듈과의 Package를 고려하였을 때는 Hollow waveguide가 적합하다고 판단 2-4.THz 수신 용 증 폭기 선행 기술 분석 및 요 구사 항 정 의 100% ○ 개요  THz 링크 버짓을 개선하기 위한, THz 대역 수신용 증폭 기 선행 기술 분석 및 요구사항을 정의하였으며, 이를 기 반으로 한 기초회로 설계 및 레이아웃 도출 ○ 주요내용  THz 수신용 증폭기 선행 기술 분석

- Teledyne, NGAS (Northrop Grumman Aerospace Systems), IAF (Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics등의 기관에서 선도적인 연구결과 발표 - III-V족을 활용한 전자소자는 낮은 잡음, 고선형성, 고 출력, 고주파수 구현이 실리콘기반 전자소자에 비해 유 리하기에, InP 기반 HBT 및 HEMT 전자소자 기반 수신단 증폭기가 대다수 - 증폭기의 이득은 대체로 <20 dB 수준이며, Package 된 결과로 잡음 지수의 경우 6 dB 수준 - 단위 트랜지스터 당 이득이 제한적이므로, 주로 다단구 조 (Multi-stage)를 채용

４７

<THz 대역 수신용 증폭기 선행 기술 비교>

 THz 수신용 증폭기 기초 설계

- 300 GHz 7-stage CS (common source) 구조 저잡음 증폭 기 설계  Common source 기본형 증폭기 구조 차용  단순화된 임피던스 매칭 회로 설계 적용  280-314 GHz 주파수 대역에서 작동하며 34 GHz 증폭 대역폭 확보  7단 연결을 통한 23 dB 증폭 이득 제공  수신 증폭기 포화에 의한 성능 저하를 방지하기 위 해, 5 dBm 이상의 최대 출력을 제공 <300 GHz 수신단 증폭기 기본 회로도>

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<7-stage CS 증폭기 전체 구성도>

<7-stage CS 증폭기 주파수 응답 특성 시뮬레이션 결과>

４９ <7-stage CS 증폭기 주파수 레이아웃>  THz 수신용 증폭기 요구사항 정의  THz 프론트엔드 수신용 증폭기의 동작 주파수 대역은 240 ~ 330 GHz 을 제공  THz 프론트엔드 수신용 증폭기의 잡음 지수는 10 dB 이하를 제공  THz 프론트엔드의 수신용 증폭기 이득은 30 dB 이상 을 제공 ○ 결과물  기술문서 3 건 - “THz 수신용 증폭기 기술 분석 (2220-2019-00618)” - “포토닉스 기반 THz 송수신 프론트엔드 요구사항정의 서 (2220-2019-00651)”

- “7-stage common source수신용 증폭기 회로도 및 레이 아웃 (2220-2019-01697)”

○ 특징 및 우수성

５０ 기술 확보 - 240-330 GHz 대역내, 30 GHz 대역폭 이상 확보 - 증폭기 총 이득 20 dB 확보 - Common source 기본형 증폭기 구조를 활용하여 비교적 단순한 구조 설계 - 최대 출력 + 5 dBm 수용 가능하므로, 신호 포화에 의한 비선형 열화 현상 회피 가능 3.TH z 근 거리 PoC 플랫 폼 기술 3-1. 신호 처리 기능 선행 기술 분석 100% ○ 개요  PoC 플랫폼의 주요 기능인 신호처리 기능의 선행 기술을 분석하여 시스템 요구사항에 적합한 기술을 개발하고, 정 량적 목표를 달성하기 위한 신호처리 기능 구조를 설계 ○ 주요 내용  변복조 신호처리 기술 분석 - THz 근거리 시스템에 적합한 주요 신호처리 기술 중 오 류 정정 기술 성능비교 및 분석

 경판정 (HD;Hard Decision) FEC로 BCH (Bose–

Chaudhuri-Hocquenghem), RS (Reed–Solomon) 등이 많 이 사용되지만, NCG (Net Coding Gain)이 낮음.  연판정 (SD;Soft Decision) LDPC (Low Density

Parity Check) 등은 ~3 dB 높은 NCG 값을 갖는 반면 오버헤드가 높음 - 하드웨어 구현 측면에서 최신 오류정정 기술의 비교 및 분석 완료  Turbo Code는 계산 복잡도가 커서 하드웨어 면적이 큰 단점이 있음.  LDPC는 데이터 처리 속도가 높고, 하드웨어 면적이 작은 특징을 갖음  Polar Code는 데이터 처리 속도가 높고, 하드웨어 면

５１

적이 적지만 전력 소모가 높은 단점을 가짐. - 3가지 오류정정 기술 (Turbo Code, LDPC Code, Polar

Code) 장단점 분석  Turbo Code는 좋은 성능을 갖지만, 병렬화가 어려워 구현 면적이 큰 단점을 가짐  LDPC는 Shannon limit에 근접한 용량을 갖고, 병렬화 가 가능하며, 다양한 시스템에서 검증된 장점을 가짐  Polar Code는 부호/복호 알고리즘 구현이 용이하지 만, LDPC, Turbo Code보다 오류 정정 관련 성능이 낮 음  THz 근거리 전송에서는 병렬화가 가능하여 고속 데이 터 전송이 필요하며 다양한 시스템에서 검증된 LDPC 를 적용하는 것이 유리하다고 판단됨 <주요 오류 정정 기술별 장단점 비교 결과> ○ 결과물  기술문서 1 건 - “THz 근거리 전송 시스템 변복조 신호 처리 기술 분석 서 (2210-2019-00946)” ○ 특징 및 우수성  향후 100 Gb/s 이상의 성능을 갖는 시스템에 적용 가능 한 오류 정정 기술 선택을 위해 최신 3가지 기술인 Turbo Code, LDPC Code, Polar Code의 적용 가능성 검토

５２  THz 근거리 전송시스템에서는 Shannon limit에 근접한 성능을 갖고, 고속 데이터 처리를 위한 병렬화가 가능한 LDPC code를 이용한 신호처리 기능 블록 구현 예정 3-2.신 호처 리 기능 요구 사항 정의 및 구 구 구 구 100% ○ 주요 내용  신호처리 기능 요구사항 정의 - 사용자 기능 요구사항에서 THz 전송 채널에서 발생하는 오류를 정정하기 위한 기능 제공 - 데이터 오버헤드율 25 % 이하의 오류 정정 기능 제공  신호처리 기능 구조 설계

- LDPC (Low Density Parity Check) 코드 기반의 오류 정 정 기능 구조 설계

 Code Rate = 5/6, Overhead = 20 %의 사양을 갖는 LDPC 복호/부호기의 구조 설계 - 코드 블록내에서 발생하는 버스트 에러로 인한 성능 저 하를 막기 위해 인터리버 및 디인터리버 구조 설계 - 고속 데이터의 오류정정 기능을 위한 병렬 구조 설계 <신호처리 기능 구조도> ○ 결과물  기술문서 2 건 - “THz 근거리 전송 핵심기술 개발 요구사항정의서 (2220-2019-00651)” - “THz 근거리 PoC 플랫폼 신호처리 기능 구조설계서 패러티 검사 행렬 N = 1944; K = 1620; codeRate = 0.8333; fec.ldpcdec 출력 데이터 비트 (1620bits) LDPC 파라미터 입력 LLR 값 (1944 LLRs) Host TX P2 P_ CO N V SR M _T SCR SR M _T SCR LD PC EN C LD PC EN C In ter lea ver Host RX P2 P_ CO N V SR M_ R SCR SR M_ R SCR LD PC DEC LD PC DEC D ei nter lea ver 패러티 검사 행렬 N = 1944; K = 1620; codeRate = 0.8333; fec.ldpcenc 입력 데이터 비트 (1620bits) LDPC 파라미터 출력 데이터 비트 (1944bits) Tx Rx

５３ (2220-2019-01581)” ○ 특징 및 우수성  낮은 데이터 오버헤드율 (~20 %)을 갖는 오류정정 기능 제공  버스트 에러로 인한 성능 저하를 막기 위한 인터리버와 디인터리버 기능 제공  고속 데이터의 오류 정정 기능을 구현하기 위한 병렬 구 조 설계 3-3. 전송 성능 열화 보상 기능 선행 기술 분석 100%

○

개요  THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능열화 요 인을 분석하고, 이를 보상하기 위한 DSP (Digital Signal Processing) 선행 기술에 대한 분석 결과를 제시

○

주요 내용  THz 통신에서 전송 성능 개선을 위한 DSP (Digital Signal Processing) 기술에 대한 선행 기술 분석 - THz 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능 열화 요인 분 석 <THz 무선 통신 시스템 성능 열화 요인>

５４  주파수 오프셋 및 위상 잡음 보상 기술에 대한 선행 기 술 분석 - 발생 원인  반송 주파수 오프셋: 송수신 시스템의 로컬 주파수 발생기의 발생 주파수 차이  샘플링 주파수 오프셋: 송신기 DAC 와 수신기 ADC 간 샘플링 주파수 차이  위상 잡음: 기준 주파수 근방에서 나타나는 랜덤성 요인

- Frequency Offset Estimation 알고리즘  Phase difference 알고리즘

 FFT based 알고리즘

 OSNR이 높을 때는 FFT based 알고리즘과 Phase difference 알고리즘의 성능 차이가 없지만, OSNR이 낮은 경우 Phase difference 알고리즘은 편차가 심해 지는 현상 발생

- Phase noise estimation

 Viterbi&viterbi 알고리즘: QPSK 변조된 신호는 4개 의 위상값 (0, π/2, -π, -π/2) 을 갖는데, 이 신 호를 ||4 하면, 위상이 0으로 수렴되고, 위상 잡음만 존재  V-V 알고리즘 구조도에서, QPSK 변조된 신호는 4개 의 위상값 (0, π/2, -π, -π/2)을 갖고 있으므로, 이 신호를 ||4 하면, 위상이 0으로 수렴되고, 위상 오프셋 만 잔류  ||4 _{으로 인해 위상 오프셋도 4 배가 되므로, 곱해진} angle 값의 1/4 을 취하면, 위상 오프셋 추정 값을 구

５５ 할 수 있다.  상기 과정에서 위상 오프셋의 범위는 [-π/4, π/4] 로 한정되므로, Phase Unwrap 동작을 통해 이를 보상  결과적으로 구해진 위상 오프셋을 입력 신호에 곱해 위상 오프셋에 의한 성능저하를 보상

 Feed-forward 알고리즘: Minimum distance sum을 갖 는 Phase noise 값 도출

 Feed-forward 알고리즘은 발생할 수 있는 위상 오프 셋 세트{φ1, ..., φn}를 입력신호에 곱한 값과 그 값 의 결정값(decision)과의 distance sum을 구한 뒤, 각 위상 오프셋에 의한 distance sum 중 가장 작은 값을 갖는 위상 오프셋을 구하고 (minimum distance sum) 해 당 decision 값을 등화기 출력으로 내보내는 구조를 활 용.

 FFT based 알고리즘과 Phase difference 알고리즘 성 능 비교

 OSNR이 높을 때는 두 알고리즘간 성능 차가 크게 발 생하지 않지만, OSNR 이 낮은 경우 Phase difference 알고리즘과 비교하여 FFT based 알고리즘에서 오차가 작게 발생 ○ 결과물  기술문서 1 건 - “100 Gb/s THz 통신 시스템을 위한 DSP 선행기술 분석 서 (2210-2019-01026)” ○ 특징 및 우수성  THz 근거리 통신에서 발생할 수 있는 성능 열화 요인 분 석  성능 열화 요인에 대한 예측 및 이를 보상하기 위한 DSP 기능 블록 파악  THz 성능 열화 보상 관련 선행 기술 간 성능 및 계산량 비교를 통해 과제 목표 달성을 위한 성능값 및 구조 정립

５６ 3-4. 전송 성능 열화 보상 기능 요구 사항 정의 및 구 조 설 계 100% ○ 개요  THz 근거리 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능 열화 요 소에 대한 예측 방법과 이를 보상할 수 있는 보상 기능의 요구사항을 정의하고, 요구사항에 부합하는 각 기능의 구 조와 전체 구조의 설계 방법을 제시 ○ 주요 내용  포토닉스 기반 THz 근거리 PoC 플랫폼 전송성능 열화 보 상 기능에 대한 요구사항 정의 - THz 전송 채널에서 발생하는 성능 열화 요소에 대한 추 정 및 보상기능 제공 (등화 후 uncoded BER 10-2 이하) - THz 신호의 변복조 과정에서 발생하는 주파수 및 시간 간 불일치 보정기능 제공(송수신단 간 IF 주파수의 ± 1%, 샘플링 주파수 ± 3ppm 이내)  포토닉스 기반 THz 근거리 PoC 플랫폼 전송성능 열화보 상 기능 구조 설계서 작성 - THz 통신 환경에서 발생할 수 있는 성능 열화 요인 분 석 - 성능 열화 요인에 대한 보상 구조 정립 <Thz PoC 플랫폼 송수신 시스템 구성도> - 성능 열화 예측 및 보상 기능 구조  타이밍 에러 예측 및 보상: 샘플링 주파수 오프셋 또 는 샘플링 위상 오프셋에 의해 발생되는 타이밍 에러 Receiver Impairment Compensation Transmitter

Pattern Generator Mappe

r Channel Post -emphasis IF to base band Matche d filte r

Timing Error Estimation

& Re cove ry Channe l Equalizer Frequency offse t estimation & compe nsation Frame Search & Initial phase re cove ry

Phase error estimation &

compe nsation Channe l Equalizer Demappe r

Forward Error Correction

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를 예측하여 보상하는 기능을 수행.\하였으며, 에러 예측은 non-data aided 방법인 Square Timing Recovery 방법을 이용하며, 에러 보상은 2nd order Loop filter를 이용

<타이밍 에러 예측 및 보상 구조도>

 채널 등화기: 채널에 대한 에러 예측으로 CMMA (Cascaded Multi Modulus Algorithm) 방법을 이용하였 으며, 입력된 신호는 DFE (Decision Feedback Equalizer)를 이용하여 에러를 보상하며, 보상된 신호 와 성상의 반지름 값의 차가 에러가 된다. 이를 이용 하여 DFE 계수 값을 갱신 <채널 등화기 구조도>  반송 주파수 오프셋 예측 및 보상 송신단에서 생성된 반송 주파수와 수신단에서 생성된 반송 주파수 간의 차이에 의해 발생하며, CFO (Carrier Frequency Offset)은 CRT (Chinese Remainder Theorem) 을 이용하여 추정(△f)하며, 입력 신호에 Timing Estimation r(t) oversampled : 2 STE Loop Filter _Pe Update Timing tau = tau_in + μ*error

Interpolator (*2) error = K1*Pe + K2*ΣPe r(t) DFE CMMA eq(t) eq(t) CoefUpdate error ck = ck – μ0*error*sign_err*r*_(t) dk = dk + μ1*error*sign_err*r*_(t)

５８ 를 곱하여 에러를 보상 <CFO 예측 및 보상 구조도>  위상 에러 예측 및 보상: 16-QAM의 성상도는 nπ/4 (n = 1, 3, 5, 7), 또는 mπ/8 (m = 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15)의 위상 값을 갖지며, 4-th/8-th power viterbi&viterbi 방법을 이용하면, 변조되지 않은 신 호를 얻을 수 있고, 이를 이용하여 위상의 에러 값을 얻을 수 있으며, 구해진 CPE (Carrier Phase Error) 값을 곱하여 위상 에러에 따른 성능 열화를 보상할 수 있음

<CPE 예측 및 보상 구조도>

 심볼 등화기: 성능 향상을 위해 채널 등화기와 심볼 등화기를 이중으로 사용하였으며, 심볼 등화기의 에러 보상은 DFE를 이용하고, 에러 예측은 LMS (Least Mean Square) 방법을 이용

５９ <심볼 등화기 구조도> ○ 결과물  기술문서 2 건 - “포토닉스 기반 THz 근거리 PoC 플랫폼 전송성능 열화 보상 기능 구조설계서 (2220-2019-01558)” - “포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술 개발 요구 사항정의서 (2220-2019-00651)”  특허 1 건 (출원중) - “케리어 위상 예측 구조 및 구현 방법” ○ 특징 및 우수성  THz 근거리 통신 상에서 발생할 수 있는 성능 열화 요인 을 분석  성능 열화 요인에 의해 발생할 수 있는 에러에 대한 추 정 구조 설계  추정된 에러 보상 구조 설계  오류 정정 장치의 임계값 수준의 BER을 확보할 수 있는 구조 설계 3-5.PoC 플랫 폼 선 행 기 100% ○ 개요  THz 대역 PoC 플랫폼 구축을 위해 선행 기술을 조사하 고, 이를 플랫폼 분류 및 개발 로드맵 구성에 활용 ○ 주요 내용  여러 종류의 THz PoC 플랫폼 분류 및 분석 r(t) DFE LMS eq(t) eq(t) CoefUpdate error ck = ck – μ0*error*r*_(t) dk = dk + μ1*error*d*_(t)

６０ 술 분 석 - 단일 캐리어, 단일 채널, 단일 밴드 (SC-Sλ-SB) 플랫 폼  전체적으로 구조가 단순, 구현 비용 절감 -> 추후 상 용화 고려시 채택 가능성이 있는 구조  선두기관과 차별화 모색: DSP의 차별화(알고리즘, 변 복조방식 등), OCG (Optical Comb Generator), SiPh, UTC-PD, Front-end IC 개발 등 - 단일 캐리어, 단일 채널, 멀티 밴드 (SC-Sλ-MB) 플랫 폼  다중 채널을 DSP를 통해 생성하여 다중 밴드로 접근  DSP에서 Multi-Band 지원하는 형태로 신호생성 및 복 원 - 단일 캐리어, 멀티 채널, 단일 밴드 (SC-Mλ-SB) 플렛 폼  광변조블록 (OMB) 에서 4개의 파장을 사용하여 다중 채널 구현  데이터는 단일 밴드로 접근 (즉, 다중 파장에 대해 모두 동일 데이터 생성/복원) - 단일 캐리어, 멀티 채널, 멀티 밴드 (SC-Mλ-MB)

６１ <PoC 플랫폼 구성 토폴로지 맵>  광변조블록 (OMB) 에서 4개의 파장을 사용하여 다중 채널 구현  데이터는 각 채널마다 다른 밴드로 접근 (각 채널별 별도 데이터 생성/복원): 구성복잡, 비용 증가 - THz PoC 플랫폼 구성 토폴로지 맵 작성  상용화시 채택 가능성이 높은 단일 캐리어, 멀티 채 널, 단일 밴드 (SC-Mλ-SB) 플랫폼 에 대하여 토폴로 지맵 작성  핵심 구성 요소 및 실현가능한 선택지를 포함하여 실 구현시 활용할 수 있도록 함 ○ 결과물  기술문서 1 건 - “PoC 플랫폼 기술 분석 (2220-2019-01280)” ○ 특징 및 우수성  플랫폼 분류 및 분석을 통한 단일 캐리어, 단일 채널, 단 Free-running Laser (ECL) 기반 위상변조 기반 OFC Gain Switching OFC AWG (off-line) Opticla IQ modulator WSS 모듈기반 광변조 블록(OMB-OIQ) Si-Phtonics 광변조 블록(OMB-SiPh) EDFA VOA _OBPF P C coupler LO Combining 블록(LOCB) UTC-PD (NEL) UTC-PD (ETRI) THz 송신 Front-end (TFN-T) 광변조 블록(OMB) 광 캐리어 생성블록(OCGB) THz 수신 Front-end (TFN-R) WAL (Waveguide Antenna/Lens) DSP-TX Platform (real-time) DSP Transmitter Block (DSP-TX) 중간주파수 IF (TFN-IIF) IQ Zero-IF (TFN-ZIF) SBD-IIF (TFN-SBD) Oscilloscope (off-line simulator) DSP Receive Block (DSP-RX) DSP-RX Platform (real-time) Host-RX (장비 또는 데모 SBOX 연결) Host-TX (장비 또는 데모 SBOX연결) THz Baseband IF (TBB-IF) (TBB-IF-IQ) (TBB-IF-AMP) (TBB-IF-AMP) (OCGB-ECL) (OCGB-PMOFC) (OCGB-GSOFC) Demo GUI