라즈베리 파이 5 기반 QuadRF, 벽 너머 와이파이와 하늘의 드론까지 잡아냄

• QuadRF는 라즈베리 파이 5와 FPGA 보드를 중심으로 만든 휴대용 위상 배열 RF 장비임

  • 핵심 기능은 고급 신호 처리와 빔포밍이고, 4.9~6GHz 대역의 무선 환경을 눈에 보이게 만들어줌
  • 벽 너머 5GHz 와이파이도 보이고, 하늘에 떠 있는 드론도 추적할 수 있음

• 제프 기얼링이 테스트한 프로토타입은 아직 UI가 거칠지만, 동작 자체는 꽤 인상적이었다고 함

  • 전원을 켜면 라즈베리 파이가 부팅되고 자체 와이파이 핫스팟을 띄움
  • 접속 후 브라우저에서 VNC 세션을 열어 GNU Radio, SDR 앱, 자체 증강현실 RF 시각화 도구를 실행하는 방식임
  • 기본 키트는 크라우드서플라이에서 499달러에 예약 판매 중이고, 테스트한 버전은 3D 프린트 케이스를 쓴 양산 전 장비임

• 제일 눈에 띄는 건 증강현실 RF 시각화 기능임

  • 카메라와 위상 배열 정렬값, 수신 게인을 맞추면 4.9~6GHz 신호를 색깔 있는 덩어리처럼 화면에 보여줌
  • 스튜디오에서 돌려보니 채널 100 근처, 대략 5.5GHz에서 동작하던 5GHz 와이파이가 연한 파란색으로 나타났고, 이웃 와이파이들은 빨강이나 초록으로 보였다고 함
  • 아직 초기 버전이라 화면에 정확한 스케일 표시는 없고, 실전용 SDR 분석 도구라기보다는 “RF가 여기 있네?”를 직관적으로 보여주는 데 가깝다

• 실제 드론 테스트에서도 결과가 꽤 선명했음

  • 제프와 그의 아버지가 DJI Mini Pro 4를 스튜디오 뒤쪽에서 날렸고, QuadRF는 하늘의 드론을 어렵지 않게 잡아냈음
  • 드론이 멀어질수록 게인을 올려야 했는데, 현재 UI에서는 이 조작이 좀 불편했다고 함
  • 자동 게인 제어, 즉 AGC가 들어가거나 게인 조절 UX가 좋아지면 현장 사용성이 훨씬 나아질 여지가 있음

• 이 프로젝트의 뿌리는 더 큰 스케일의 달 반사 통신 실험 쪽에 있음

  • 개발자 마틴 매코믹은 QuadRF를 더 큰 안테나 배열 프로젝트의 일부로 만들고 있음
  • 목표는 지구-달-지구 통신 실험, 즉 EME와 전파천문학에 쓸 수 있는 달 규모 안테나 배열임
  • 여러 QuadRF 모듈을 체인으로 묶으면 최대 1.15MW EIRP 수준의 방향성 안테나 이득을 노릴 수 있다고 함
  • 다만 손바닥 크기의 QuadRF 하나가 달까지 신호를 쏘는 건 아니고, 로컬 SDR 실험과 RF 환경 시각화에 더 맞는 장비임

• 라즈베리 파이 5의 MIPI 레인을 SDR 데이터 통로로 쓴 점이 기술적으로 제일 재밌음

  • QuadRF는 라즈베리 파이의 카메라와 디스플레이 FFC MIPI 커넥터를 통해 I/Q 데이터를 스트리밍함
  • 문서에 따르면 MIPI는 RP1 칩을 거쳐 초당 5Gbps 이상, 저지연, 전이중 데이터 전송을 처리할 수 있음
  • 수백 MSPS 규모의 I/Q 데이터를 샘플 손실 없이 유지할 수 있고, RF 보드 쪽 하드웨어 비용도 거의 늘리지 않는다고 함
  • USB보다 단순하고 안정적이라는 주장도 있는데, 카메라와 디스플레이가 원래 고대역폭 신호 스트리밍 장치라는 걸 생각하면 꽤 납득되는 선택임

• 구현 과정에서는 라즈베리 파이 5의 MIPI 프로토콜을 사실상 역공학한 것으로 보임

  • Pi 5에서는 MIPI 경로가 RP1 칩을 통과하기 때문에 일반적인 문서만 보고 바로 쓰기 어려웠던 듯함
  • 구조상 각 QuadRF 모듈이 자기 위상 변이를 계산하면서 여러 모듈을 데이지체인으로 묶을 수 있게 설계돼 있음
  • PCIe도 대안이 될 수 있지만, MIPI를 쓰면 PCIe 슬롯을 고속 스토리지나 더 빠른 네트워킹용으로 남길 수 있음

• 결론적으로 QuadRF는 아직 완성품이라기보다 가능성을 보여주는 프로토타입에 가까움
  • UI는 투박하고, 크라우드펀딩 제품답게 배송과 양산 리스크도 감안해야 함
  • 그래도 라즈베리 파이 5 기반 휴대용 장비가 와이파이와 드론을 실시간으로 잡아내는 장면은 꽤 강렬함
  • 오픈소스 하드웨어와 SDR 쪽을 좋아하는 개발자라면 “이걸로 뭘 더 볼 수 있지?”라는 생각이 바로 들 만함

---

기술 맥락

• QuadRF의 선택은 전용 RF 장비를 크게 만드는 대신, 라즈베리 파이 5와 FPGA를 붙여 휴대 가능한 SDR 장비로 낮춘 데 있어요. 그래서 연구실 장비 느낌이 아니라, 배터리팩과 폰 마운트를 달고 들고 다니며 4.9~6GHz 대역을 보는 형태가 가능해진 거예요.

• MIPI를 I/Q 스트리밍 통로로 쓴 것도 꽤 중요한 판단이에요. USB는 범용성이 좋지만 지연이나 샘플 손실 관리가 까다로울 수 있고, PCIe를 쓰면 확장 슬롯을 바로 먹어버리거든요. QuadRF는 카메라와 디스플레이용 고속 경로를 RF 데이터에 재활용해서 초당 5Gbps 이상 대역폭을 노린 셈이에요.

• 위상 배열 구조는 단순히 신호 세기를 재는 것보다 한 단계 더 나아가요. 여러 안테나의 위상을 맞추면 특정 방향에서 오는 신호를 더 잘 볼 수 있고, 그래서 와이파이나 드론 같은 대상이 공간상 어디쯤 있는지 시각화할 수 있어요.

• 아직 UI가 거칠다는 얘기는 제품 완성도 문제이기도 하지만, SDR 도구의 고질적인 진입 장벽이기도 해요. 게인 조절, 주파수 해석, 시각화 스케일 같은 부분이 직관적이지 않으면 장비 성능이 좋아도 현장에서 쓰기 어렵거든요.