광대역 채널 상태 정보 획득을 위한 RFSoC 기반 송수신기 구현 (RFSoC-Based Transceiver Design for Wideband Channel State Information Acquisition)

서지정보

· 발행기관 : 한국통신학회
· 수록지 정보 : 한국통신학회논문지 / 50권 / 4호 / 666 ~ 675페이지
· 저자명 : 안현선, 하영훈, 이종욱, 최정식, 이순교

초록

채널 상태 정보는 본래 다중 경로 등으로 인하여 왜곡된 채널을 보상하여 송신된 메시지 신호를 복원하는 용도로 정의되었지만 해당 정보에서 송수신기 사이의 전파 채널 특성을 파악하여 주위 환경을 인지할 수 있다는 점에서 측위, 센싱 등의 응용 기술에서 활발하게 사용되고 있다. 또한 송수신 신호의 대역폭이 증가할수록 채널 특성을 정밀하게 추정할 수 있기 때문에 본 연구에서는 Wi-Fi 7으로 불리는 IEEE 802.11be 표준에서 정의된 최대320 MHz 대역폭의 OFDM (Orthogonal frequency division multiplexing) 신호를 송수신하여 채널 상태 정보를획득하는 시스템을 구현하였다. 상용 Wi-Fi 모뎀 펌웨어를 수정하여 채널 상태 정보를 획득할 수 있지만 이는Wi-Fi 모뎀에 대한 전문적인 지식이 요구되어 개발 과정이 복잡하고 일반 연구자가 수행하기 어려운 한계가 존재한다. 이를 극복하기 위해 RFSoC (Radio frequency system on chip) 보드를 활용하여 SDR (Software-defined radio) 방식으로 동작하는 하드웨어와 소프트웨어를 설계하였으며 실측 실험을 통하여 20, 40, 80, 160 및 320 MHz 대역폭의 신호를 송수신하여 각 대역폭에 해당하는 채널 상태 정보 획득이 가능함을 확인하였다. 또한 송수신기 사이에 가시경로 존재 유무에 따라 추정된 채널 상태의 특성이 달라지는 것을 확인하였으며, Wi-Fi 7의 성능을 검증하여 측위, 센싱 기술 개발에서의 활용 가능성을 입증하였다. 특히, 본 논문은 하드웨어 제작 과정을 상세히 기술하여, 향후 더 넓은 대역폭의 신호 송수신을 지원하는 Wi-Fi 표준 기반 시스템의 구축에 기여할 것으로기대된다.

영어초록

Channel state information (CSI), originally defined to compensate for distortions in the channel caused by factors such as multipath and to restore transmitted message signals, has since been widely utilized in applications like positioning and sensing due to its ability to identify propagation channel characteristics between the transmitter and receiver, thereby enabling environmental awareness. Furthermore, since channel characteristics can be estimated precisely as the bandwidth of the transmitted and received signals increases, we developed a system to acquire CSI using signals with bandwidths of up to 320 MHz, as specified by the IEEE 802.11be standard, commonly known as Wi-Fi 7. The method of modifying the commercial Wi-Fi modem firmware to obtain CSI requires expert knowledge of firmware, and the development process is complex and has limitations that make it difficult for a typical researcher to perform in practice. To overcome this limitation, we have implemented hardware and software that operate in a software-defined radio (SDR) manner using an RFSoC (radio frequency system on chip) board, and through field experiments, we confirmed that it is possible to acquire CSI corresponding to each bandwidth by transmitting and receiving signals with bandwidths of 20, 40, 80, 160, and 320 MHz. In addition, experimental measurements verified that the characteristics of the estimated channel state varies based on the presence or absence of a line-of-sight (LOS) path between the transmitter and receiver. These findings demonstrate that our system can be utilized to develop future positioning and sensing technologies using Wi-Fi 7. In particular, this paper provides a detailed description of the hardware manufacturing process, which is expected to contribute to the construction of a Wi-Fi standard-compliant system that supports the transmission and reception of signals with a wider bandwidth in the future.

참고자료

· 없음