QuadRF는 드론을 포착하고 벽 너머 WiFi를 볼 수 있음

• QuadRF는 Raspberry Pi 5와 피코초 수준 타이밍의 FPGA 보드를 결합한 휴대형 위상 배열 라디오로, 4.9~6GHz RF 환경을 빔포밍과 신호 처리로 시각화함
• 공중으로 이동하는 WiFi 패킷은 물리적 접속 없이도 관찰 대상이 될 수 있어, RF 스트리밍·디코딩 데이터가 더 강력한 컴퓨터의 분석 작업으로 이어질 수 있음
• 테스트에서는 5GHz WiFi 네트워크가 AR 화면의 색상 블롭으로 나타났고, DJI Mini Pro 4 드론도 하늘에서 쉽게 포착됨
• Raspberry Pi 5의 MIPI 레인은 I/Q 스트리밍에 활용되어 5Gbps 초과 저지연 전이중 전송을 처리하며, USB보다 단순하고 안정적인 방식으로 다뤄짐
• UI는 아직 거칠고 크라우드펀딩 제품은 즉시 배송을 기대하기 어렵지만, 1주일 사용 뒤 사전 주문품을 기다릴 만큼 실용성이 확인됨

QuadRF의 기본 개념과 용도

• QuadRF는 Raspberry Pi 5와 FPGA 보드를 중심으로 만든 위상 배열 라디오이며, 피코초 수준 타이밍을 활용해 고급 신호 처리와 빔포밍을 수행함
• WiFi 패킷은 공중을 통해 이동하므로 물리적 네트워크 접속 없이도 관찰될 수 있고, QuadRF는 RF를 스트리밍·디코딩하는 내장 소프트웨어를 제공함
• 더 강력한 컴퓨터로 데이터를 넘기면 WiFi 트래픽 분석 같은 작업에 활용할 수 있음
• 도구 자체를 금지하기보다 가능한 일을 이해하고 나쁜 보안 관행을 드러내는 편이 낫다는 입장임

Moon-scale 안테나 배열 프로젝트와의 관계

• QuadRF는 Martin McCormick이 더 큰 프로젝트의 일부로 작업 중인 장치이며, 그 프로젝트는 EME(Earth-Moon-Earth) 무선 실험과 전파천문학을 위한 Moon-scale 안테나 배열을 목표로 함
• Martin McCormick은 SpaceX에서 기존 Starlink 단말인 Dishy를 만든 팀에서 일한 이력이 있음
• 이 위상 배열 안테나 시스템은 독점 위성 시스템에 묶이지 않고, 면허를 가진 운영자가 여러 QuadRF 모듈을 연결해 무선 실험에 활용하는 방향을 지향함
• 여러 모듈을 연결하면 최대 1.15MW EIRP까지 가능하며, 이는 큰 방향성 안테나 이득을 뜻함
• 휴대형으로 축소된 QuadRF 자체는 달까지 신호를 보낼 만큼 강력하지 않지만, 4.9~6GHz 범위의 로컬 SDR 애플리케이션과 RF 환경 시각화에는 유용함

프로토타입 테스트와 사용 흐름

• 아버지와 함께 테스트하기 위해 Martin McCormick에게 프로토타입을 요청했고, 별도로 Crowd Supply에서 사전 주문도 해둔 상태였음
• Crowd Supply의 기본 키트 가격은 499달러임
• 전원을 켜면 Raspberry Pi가 부팅되고 WiFi 핫스팟을 생성함
  • 사용자는 해당 핫스팟에 접속한 뒤 http://quadrf/에 방문함
  • 이 페이지는 브라우저 안에서 VNC 세션을 실행함
  • GNU Radio, SDR 소프트웨어, 맞춤형 AR RF 시각화 도구를 실행할 수 있음
• 전반적인 UI는 아직 거칠지만, 모든 것이 Raspberry Pi 5에서 실행된다는 점을 고려하면 동작 성능이 인상적임

AR RF 시각화와 실제 관측 결과

• 포함된 소프트웨어 중 AR 시각화 도구가 가장 흥미로운 기능으로 꼽히지만, 실제 SDR 애플리케이션에는 덜 유용함
• 사용자는 카메라와 위상 배열 간 정렬, 수신기 게인을 조정할 수 있음
• 시각화 도구는 4.9~6GHz 주파수를 색상 블롭으로 표시함
  • 초기 버전에서는 디스플레이에 스케일이 표시되지 않음
  • 스튜디오 테스트에서 Channel 100, 약 5.5GHz로 동작하던 5GHz WiFi 네트워크는 연한 파란색으로 나타남
  • 주변 WiFi 네트워크는 빨간색이나 초록색으로 보임
• Mobile Expansion Pack은 배터리 팩과 휴대폰 마운트를 포함해, 이동하면서 C-band 일부를 실시간으로 분석할 수 있게 함
• DJI Mini Pro 4를 스튜디오 뒤에서 비행시킨 테스트에서 QuadRF는 드론을 하늘에서 쉽게 포착함
  • 드론이 멀어질수록 계속 보려면 게인을 올려야 했음
  • 장치를 들고 다닐 때 UI가 다소 불편해 AGC나 더 쉬운 게인 제어가 있으면 좋겠다는 평가가 나옴
• 크라우드펀딩 캠페인이 기대를 넘어섰고, 인클로저는 테스트에 쓰인 3D 프린트 버전에서 사출 성형 방식으로 전환될 예정임

Raspberry Pi 5 MIPI를 활용한 고대역폭 RF 스트리밍

• QuadRF에서 특히 흥미로운 부분은 Raspberry Pi의 MIPI 레인을 저지연 SDR I/Q 스트리밍에 사용한다는 점임
• QuadRF Documentation에 따르면 Pi의 카메라·디스플레이 FFC MIPI 커넥터로 I/Q를 스트리밍하는 방식은 여러 장점을 가짐
  • MIPI는 Pi의 RP1 칩을 통해 5Gbps 초과 저지연 전이중 데이터 전송을 처리할 수 있음
  • USB보다 단순하고 안정적임
  • RF 보드에 거의 추가 하드웨어 비용을 만들지 않음
  • 수백 MSPS의 I/Q를 끊김이나 샘플 손실 없이 유지할 수 있음
• 이 구현을 위해 Pi 5에서 RP1 칩을 거치는 MIPI 프로토콜을 역공학해야 했던 것으로 보임
• 구조상 여러 QuadRF 모듈을 데이지체인으로 연결할 수 있고, 각 모듈이 자체 위상 이동을 계산할 수 있음
• PCIe도 대안이 될 수 있지만, MIPI 구현은 PCIe 커넥터를 고속 저장장치나 Pi 기본 제공보다 더 빠른 네트워킹 용도로 남겨둘 수 있음

사전 생산 장비와 크라우드펀딩 제품의 제약

• 사전 생산 장비 테스트 결과이므로 모든 관찰은 신중하게 받아들여야 함
• 크라우드펀딩 캠페인 제품은 후원하더라도 바로 배송된다고 기대하기 어려움
• 처음에는 작은 휴대형 위상 배열 장치의 유용성과 재미에 회의적이었지만, 1주일 사용 후 사전 주문한 제품 배송을 기다리게 됨