신호처리분야 30년 미해결 난제(가간섭신호문제) 해결

[산업일보]
배열신호처리 분야에서 30년간 풀지 못한 문제(서로 간섭하는 신호의 정확한 검출)를 국내 연구진이 해결했다.


예종철 교수(41세, 카이스트)가 주도하고 김종민 연구교수(제1저자), 이옥균 박사과정생(제2저자) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행됐고, 연구결과는 신호처리 및 정보이론 분야의 권위 있는 학술지인 ‘IEEE Transaction of Information Theory’지 1월호(1월 12일자)에 장문의 논문(24쪽)으로 게재됐다. (논문명 : Compressive MUSIC : Revisiting the link between compressive sensing and array signal processing)

예 교수 연구팀은 최근 신호처리 분야에서 새로운 신호획득 기술로 주목 받고 있는 압축센싱기술을 이용해 기존의 배열신호처리 기법과 결합된 새로운 신호검출 알고리즘 개발에 성공했다.


현대의 무선, 의료 및 군용 레이더·센서는 여러 개의 소형 안테나(혹은 센서)를 배열해서 사용하는 경우가 많은데, 이렇게 하면 하나의 큰 안테나와 같은 성능을 얻을 수 있다. 그러나 이때 안테나로 추적하고자 하는 여러 개의 신호원이 동일한 파형이면 서로 간섭을 일으켜 신호원의 위치를 추적할 수 없게 되는데, 이것을 가간섭신호 문제(coherent source problem)라고 한다.

이 문제는 지난 30여 년간 근본적으로 해결되지 못해, 특히 의료 영상분야의 경우 뇌자도(MEG)와 심자도(MCG) 등을 이용한 간질·심장질환 분석에서도 병변으로부터 나오는 신호가 간섭을 일으키면 정밀한 진단이 불가능하다.

예 교수팀은 압축센싱 기술을 이용해 기존의 배열신호처리방법으로 실패한 영역에서 성공할 수 있도록 배열신호처리와 압축센싱을 최적으로 결합할 수 있는 수학적인 조건(Compressive MUSIC algorithm)을 찾아냈다. 그 결과 기존의 배열신호처리 이론과 압축센싱 이론의 장점을 결합해 지금까지 알고리즘의 한계를 극복할 수 있는 새로운 신호검출 알고리즘을 만들어냈다.

예종철 교수는 “이번 연구결과는 무선통신, 군용레이더 및 의료영상분야 등 센서를 사용하는 모든 분야에 사용되는 원천연구로서 파급효과가 상당히 크다. 특히 국내 바이오공학 분야 연구진들이 IT분야의 난제를 해결했다는 점에서 IT·BT 분야를 아우르는 융합연구의 쾌거라고 할 수 있다”고 연구의의를 밝혔다.