NI, 세계 최초 Massive MIMO 애플리케이션 프레임워크 발표

5G 프로토타입의 혁신을 가속화하다

엔지니어와 과학자들이 세계에서 가장 까다로운 엔지니어링 문제를 해결할 수 있도록 플랫폼 기반 솔루션을 제공하는 내쇼날인스트루먼트가 세계 최초의 MIMO 애플리케이션 프레임워크를 발표했다. 이 소프트웨어 설계 프레임워크를 NI 소프트웨어 정의 라디오 하드웨어와 결합하면, 기존 MIMO와 Massive MIMO 프로토타입을 모두 설계할 수 있게 해주는 물리층(physical layer)을 구성할 수 있다. 이 물리층은 LabVIEW 소스 코드로 작성되어 가독성이 높고 재구성이 가능하며 파라미터 기반으로 작동한다. 

MIMO 애플리케이션 프레임워크는 무선 개발자들이 알고리즘을 개발하고 사용자 정의 IP를 평가하여 실제 멀티유저 MIMO 구축과 관련된 다양하고 실질적인 문제들을 해결하도록 지원한다. MIMO 애플리케이션 프레임워크는 안테나를 4개부터 128개까지 적용할 수 있으며, NI USRP RIO 및 NI PXI 하드웨어 플랫폼과 함께 사용하면 크고 작은 안테나 시스템 구축 시 시스템 통합 및 설계 작업을 최소화할 수 있다. 연구자들은 별도의 설정 없이 시스템을 사용하여 Massive MIMO 실험을 진행하고 다른 방식에 비해 훨씬 짧은 시간 안에 자신만의 신호 처리 알고리즘을 원활하게 통합할 수 있기 때문에, 5G를 향한 무선 업계의 경쟁 속에서 설계 시간을 대폭 단축할 수 있다.

MIMO의 활용사례
NI의 RF/통신 Lead User 프로그램에 참여하고 있는 영국의 브리스톨 대학교(Bristol University) 연구진은 5G 연구에서 NI의 유연한 프로토타입 플랫폼을 사용해 왔으며, 최근에는 스웨덴의 룬드 대학교(Lund University)와 공동 연구를 진행하여 오늘날의 4G 네트워크 대비 스펙트럼 효율성을 22배 향상시키는 놀라운 성과를 발표한 바 있다.
브리스톨 대학교의 CSN 그룹 수장 겸 공과대학 학장인 앤드류 닉스(Andrew Nix)는 “NI의 MIMO 플랫폼은 Massive MIMO 연구에 필수불가결한 툴이었다. 연구진들은 NI에서 제공한 MIMO 애플리케이션 프레임워크로 고도의 연구를 바로 진행할 수 있었고, 소프트웨어와 하드웨어의 원활한 통합을 통해 이론을 기반으로 신속하게 프로토타입을 제작할 수 있었다. 그 결과 스펙트럼 효율성에서 기록적인 성과를 수립하여 Massive MIMO의 5G 기술로서의 가능성을 증명해 보였다.”고 말했다.

앞으로 더욱 주목받을 MIMO
미래의 5G 네트워크를 구현하려면 현재 4G 솔루션으로는 실현 불가능할 정도로 막대한 용량 증대가 필요하다. 따라서 Massive MIMO와 같은 MIMO 기술을 적용하면 상당한 용량 증대 효과를 얻을 수 있으며 다수의 안테나 사용을 통한 스펙트럼 효율성도 보장된다.

MIMO의 특징 및 장점
•연구를 위한 모듈형 플랫폼
MIMO 프로토타이핑 플랫폼은 모듈형으로 설계되어 있으며, 완전히 재설정 가능한 RF 채널을 4개에서 128개까지 확장할 수 있다. 모든 채널은 동기화되고 위상 응집형으로 구성되어 있으며, 광범위한 멀티채널 애플리케이션을 테스트할 수 있도록 지원한다.

•리얼타임 통신 링크
무선 연구원들은 MIMO 프로토타이핑 플랫폼의 강력한 멀티 FPGA 아키텍처를 활용하여 128개의 RF 채널 전반에 걸쳐 20 MHz의 대역폭에 대한 리얼타임 스트리밍 및 처리를 수행할 수 있다.

•개방형 소프트웨어 참조 설계
MIMO 애플리케이션 프레임워크는 리얼타임 FPGA IP가 포함된 개방형 소프트웨어 참조를 통해 신속하게 연구를 시작할 수 있도록 지원한다. 또한 복잡한 Massive MIMO 시스템의 프로토타입 제작을 바로 시작하여, 보다 빨리 결과를 확인할 수 있다.

•MIMO 프로토타이핑 플랫폼에 구현되는 Massive MIMO
멀티채널 위상 응집 및 동기화, MIMO 처리 알고리즘, 신호 프레임 구조 등과 관련된 주제를 비롯하여 플랫폼 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처에 대한 설명이 제공된다.

•MIMO 프로토타이핑 플랫폼
MIMO 프로토타이핑 플랫폼은 다양한 종류의 안테나 설정을 지원하는 PXI 하드웨어 및 USRP RIO 소프트웨어 정의 라디오를 기반으로 구축된 모듈형 시스템이다. 멀티 FPGA 아키텍처는 확장 가능한 컴퓨팅 리소스도 제공하므로 리얼타임 애플리케이션의 요건을 충족할 수 있다.

자료제공 | 한국내쇼날인스트루먼트(www.ni.com)