매스웍스(MathWorks)는 한국전자통신연구원(ETRI)이 자사의 매트랩(MATLAB)과 시뮬링크(Simulink)를 활용해 직교형 레이다 신호 송수신용 실시간 신호처리 모듈을 성공적으로 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 내셔널인스트루먼트 FPGA 기반 레이다 에뮬레이션 성능을 가속화하는 데 기여했다.

 

ETRI 전파연구본부는 소출력 레이다 시스템에서 발생하는 복잡한 신호처리 문제를 해결하기 위해 모델 기반 설계(MBD) 방식을 도입했다. 이를 통해 알고리즘을 시스템 수준에서 설계·검증한 뒤 자동 HDL 코드 생성을 거쳐 하드웨어로 구현함으로써, FPGA 기반 실시간 처리 시스템의 정확성과 개발 효율성을 동시에 끌어올렸다.

 

연구팀은 CPU 기반 방식으로는 다중 신호를 동시에 분석하고 처리해야 하는 성능 요구사항을 충족하기 어렵다는 점을 확인했다. 특히 정합 필터 뱅크와 같은 병렬 처리 알고리즘은 실시간 실행이 필요했고, 직교 신호 수신기 역시 파이프라인 구조로 구현해야 했다. 이에 따라 연구진은 NI FPGA를 도입했지만, 기존의 수동 HDL 코딩 방식은 오류 가능성이 높고 알고리즘 변경 시 반복 작업이 불가피했다.

 

이 문제를 해결하기 위해 ETRI는 시뮬링크 모델을 기반으로 HDL 코더를 활용해 HDL 코드를 자동 생성하는 워크플로우를 구축했다. 이를 통해 아키텍처, 고정소수점 데이터 타입, 구현 방식 등 다양한 FPGA 설계 옵션을 손쉽게 검토할 수 있었으며, HDL 베리파이어(Verifier)를 활용한 코시뮬레이션으로 알고리즘과 HDL 코드의 일치성을 효과적으로 검증했다.

 

ETRI 김형중 책임연구원은 “매트랩 펑션 블록을 활용하면 기존 알고리즘 코드를 별도 수정 없이 그대로 적용할 수 있어 특히 유용했다. 특히, HDL 코더 덕분에 HDL 전문 지식이 없어도 알고리즘을 손쉽게 코드로 변환할 수 있었다”고 설명했다.

 

그 결과, ETRI는 수동 코딩 방식 대비 구현 및 검증 과정에서 약 50%의 시간을 절감했다. 또한, 알고리즘 설계자와 하드웨어 엔지니어 간 워크플로우를 통합해 반복 작업을 줄이고 인적 오류를 최소화했으며, 향후 머신러닝 기반 알고리즘 프로젝트에도 동일한 자동 코드 생성 방식을 적용할 계획이다.

 

매스웍스코리아 정승혁 애플리케이션 엔지니어는 “ETRI의 직교형 레이다 신호 개발은 복잡한 신호처리 알고리즘을 FPGA 하드웨어에 효과적으로 구현한 대표 사례”라고 밝히고, “이번 성과는 모델 기반 설계가 한국 첨단 연구개발에서 혁신을 실현하는 중요한 방법론임을 보여준다. 매스웍스는 앞으로도 국내 연구기관들과 협력해 차세대 기술 개발을 적극 지원하겠다”고 덧붙였다.

 

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