Ansys RF Channel Modeler(RFCM)를 알아보겠습니다.
1. 차세대 RF 시스템을 위한 고충실도 채널 모델링 및 시뮬레이션 솔루션
5G/6G, 위성통신, 레이더, 자율주행, 국방 전자 시스템은 점점 더 높은 주파수와 복잡한 운용환경을 요구하고 있습니다. 이러한 시스템에서는 단순히 송신출력과 안테나 이득, 거리만으로 통신 성능을 평가하기 어렵습니다. 이와 같은 실제 환경에서는 건물과 지형에 의한 반사 및 산란, 이동 플랫폼의 위치와 자세 변화, 안테나 빔 조향, 다중경로 등 다양한 요소가 RF 성능에 동시에 영향을 미치기 때문입니다.
Ansys RF Channel Modeler(RFCM)는 이러한 복잡한 환경을 가상 공간에서 구현하고, 실제 운용 조건에 가까운 RF 채널을 모델링할 수 있도록 지원하는 고충실도 RF 시뮬레이션 솔루션입니다.
2. 실제 운용환경을 반영한 RF 시스템 모델링
RFCM은 단순한 전파 커버리지 분석을 넘어 실제 운용환경에 존재하는 다양한 요소를 하나의 시뮬레이션 환경에서 고려할 수 있습니다. 지형, 도시, 건물과 같은 고해상도 환경 데이터뿐만 아니라 차량, 항공기, 위성, UAV 등의 플랫폼과 안테나 시스템을 함께 모델링할 수 있습니다. 특히 다음과 같은 요소를 고려한 분석이 가능합니다.
- 고해상도 지리 공간 데이터 세트(지형, 도시)
- 건물 및 구조물의 형상
- 구조물별 물질 특성
- 이동 플랫폼의 위치 및 자세
- 안테나 및 Array Pattern
- Beam Pointing 및 Nulling
- 다중 반사 및 산란
- 시간에 따라 변화하는 RF Channel
3. 가상 동적 운영 환경에서의 고충실도 전자시스템 모델링
RFCM의 중요한 특징은 Ansys STK와 Ansys Electronics 기술을 하나의 Workflow로 연계한다는 점입니다.
STK는 위성, 항공기, 차량, 선박, UAV 등 다양한 플랫폼의 위치와 이동경로, 자세 및 속도를 시간에 따라 모델링하고, Electronics 기반 RF/안테나 및 Array Pattern 해석을 반영하여 실제 도시 환경에서 통신 채널과 시스템 성능을 평가할 수 있습니다.
4. RF Channel Modeler의 주요 기능
RFCM의 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 확장 가능한 GPU 가속 연산
- 고해상도 지형 및 구조물 모델링
- 다양한 RF 안테나 패턴 활용
- 5G/6G Network Modeling
- 고급 Synthetic Radar System Simulation
- 산란 및 커플링 데이터 결과 분석
- 다중경로 및 회절 효과 고려
- Array 설계 및 Beamforming 지원
- 인프라 및 자산 배치 최적화
- 시간 동적 물리 엔진
5. RFCM은 어떻게 동작할까?
RFCM의 전체 구조는 크게 STK – RF Channel Modeler – GPU 기반 Ray Tracing Engine으로 구성됩니다.
– STK
STK에서는 분석에 필요한 실제 운용환경과 플랫폼 정보를 정의합니다.
- Terrain
- Building
- Static Object
- Material
- 3D Tiles
- 플랫폼 위치 및 이동
- 플랫폼 방향 및 속도
- 주파수
- 대역폭
- 분석 시간
- HFSS 안테나 및 Array
– RF Channel Modeler
RFCM은 STK에서 정의한 환경 및 플랫폼 정보를 RF 해석에 연결하는 역할을 합니다. 분석영역, 플랫폼 조건, 안테나 정보, 주파수 및 시간 설정 등을 관리하며, 해석된 Channel Result를 다시 시각화 할 수 있습니다.
– GPU기반 Ray Tracing Engine
실제 전파 해석은 GPU기반 Ray Tracing 기술을 이용합니다. 환경은 삼각형 Mesh 및 Material Property 형태로 전달되고, 플랫폼은 시간에 따른 위치·방향·속도 정보로 전달됩니다. 안테나 역시 Pattern과 위치, 방향 정보를 포함하여 계산됩니다. 이러한 정보를 기반으로 실제 RF Channel을 계산합니다.
6. RF Channel Modeler 활용 분야
– 5G/6G 네트워크 모델링
RFCM은 차세대 5G/6G Network Modeling에도 활용할 수 있습니다. 도심 환경에서는 수많은 기지국과 단말이 동시에 존재하고, 건물과 구조물에 의해 복잡한 Multipath가 발생합니다. 또한 기지국에는 Phased Array 및 Beamforming 기술이 적용되기 때문에 단순 Coverage 분석만으로 실제 네트워크 성능을 평가하기 어렵습니다. RFCM은 이러한 환경에서 다음과 같은 분석을 지원합니다.
- Wireless Network Planning
- Base Station 배치 분석
- Array Antenna Modeling
- Beamforming
- Multipath Channel 분석
- RF Coverage
- Wireless Device Testing
- Infrastructure Optimization
– Radar 및 Synthetic Data Simulation
RFCM은 통신 시스템뿐만 아니라 Radar Simulation에도 활용할 수 있습니다. 실제 지형과 구조물, 플랫폼 움직임을 고려한 환경에서 Radar Signal을 생성할 수 있으며, 이를 통해 다양한 Radar System 개발 및 검증에 활용할 수 있습니다. 대표적으로 다음과 같은 분야에 적용할 수 있습니다.
- SAR
- ISAR
- Radar Signature
- Range-Doppler
- Target Detection
- Synthetic Radar Data
- Radar AI Training Data
RFCM은 상용 및 국방 분야 모두에서 활용할 수 있습니다.
– Commercial
- Wireless Network Planning
- Industrial IoT Planning
- Wireless Network Operations
- Wireless Device Testing
- Autonomous Vehicle Communication
- Satellite Communication
– Military / Government
- Mission Planning
- Mission Electronics Testing
- Spectrum Sharing
- Satellite Planning
- Radar Simulation
- RF Sensor Performance Analysis
7. GPU확장 및 스트리밍 멀티프로세서
– GPU는 호스트 장비에 연결되며 최신 GPU들은 최대 수 기가바이트에 달하는 자체 메모리 보유
- GPU 하드웨어는 주로 메모리, 스트리밍 멀티프로세서(SM), 스트리밍 프로세서(SP)로 구성
- GPU는 SP와 메모리로 구성된 SM의 배열 → 각 SM은 다른 SM과 병렬로 실행 가능
- 예를 들어, NVIDIA케플러 k40에는 15개의 멀티프로세서와 2,880개의 코어가 있으며 각 코어는 SIMT(Single Instruction, Multiple Thread)로 순차 스레드를 실행
- 각 SM은 공유 메모리(L1캐시), 읽기 전용 텍스처 메모리, 레지스터, L2캐시 등과 연결
- 각 코어에는 완전 경로화 된 정수 ALU, 부동 소수점 유닛, 이동 및 비교 유닛, 분기 유닛이 존재
- 각 스레드는 레지스터와 공유 메모리에 매우 빠른 속도로 병렬로 액세스
- 공유 메모리를 온칩 메모리라고 호칭
- 레지스터는 개별 스레드에 대해 전용으로 각 스레드는 자신의 레지스터에만 액세스 가능
- 32개의 스레드는 워프 매니저에 의해 스케줄링 되는 워프로 그룹화되며, 워프 내의 스레드는 SIMT 모드에서 실행
- 더 많은 SM과 메모리 리소스로 연산 능력을 향상
8. RF Channel Modeler 제품 서비스
– RF Channel Modeler
Ansys RF Channel Modeler는 RF 시스템 엔지니어가 복잡한 도시 환경과 동적 표적의 효과와 영향을 고려하면서 대규모 동적 RF 시스템 시뮬레이션을 모델링할 수 있는 간소화된 워크플로우를 제공하고, 고해상도 지형, 건물 및 기타 지리 공간 데이터를 통합하여 네트워크 엔지니어, 레이더 시스템 설계자 및 RF 시스템 테스트 엔지니어는 RF 시스템 설계를 현실적으로 평가하고 고주파 신호의 전파 효과를 분석하여 실제 성능 예측이 가능하다.
- 무선 네트워크 기획 및 시스템 설계자를 위한 맞춤형 워크플로
- 정확하고 동적인 가상 환경에서 광대역 5G/6G 채널과 레이더 산란 모델링
- 전파 동작기반 무선 채널 모델링 수행
- 실시간 물리모델을 사용하여 symbol rate에 대한 무선 채널 시뮬레이션
- 어레이 설계 및 빔 포밍 지원
- 수백만 개의 안테나 커플링 채널 조합이 가능한 아카이브된 시뮬레이션 데이터를 통해 확장된 후처리 지원
– GPU확장(Ansys HPC)
Ansys HPC 라이선스를 통해 RF Channel Modeler의 GPU 가속지원 Ray Tracing 및 채널 시뮬레이션을 직접 확장 가능하고, 여러 GPU의 잠재력을 최대한 활용하고 업계 최고의 GPU 하드웨어를 최대한 활용하여 Ansys RF Channel Modeler의 성능 향상이 가능하다.
- Ansys HPC 옵션으로 직접 확장하기
- 대규모 시뮬레이션을 위한 고속 병렬 처리
- 추가 설정이나 구성 없이 GPU 스트리밍 멀티프로세서를 직접 활용
문의 및 기술협력
- 대표 문의: 02-420-3203
- 홈페이지: 기술 문의하기
