움직이는 환경에서도 정확한 생체 신호 탐지: 혁신적인 밀리미터파 레이더 기술

Sun Shuai 외 연구팀은 밀리미터파 레이더를 이용한 비접촉식 생체 신호 탐지 기술의 정확도를 크게 향상시키는 새로운 방법을 제시했습니다. 시간에 따라 변하는 DC 오프셋 보정 및 HADCM 복조 알고리즘을 통해 낮은 신호 대 잡음비 환경에서도 강력한 성능을 보이며, 의료 및 보안 분야 등 다양한 응용 분야에 기여할 것으로 기대됩니다.

Sun Shuai, Liang Chong-Xi, Ye Chengwei, Zhang Huanzhen, Wang Kangsheng 연구팀이 발표한 논문 "Non-contact Vital Signs Detection in Dynamic Environments"는 밀리미터파 레이더를 이용한 비접촉식 생체 신호 탐지 기술의 한계를 극복하는 획기적인 연구 결과를 제시합니다.

기존의 밀리미터파 레이더를 이용한 생체 신호 탐지는 복잡한 환경에서 시간에 따라 변하는 DC 오프셋과 위상 불균형으로 인해 정확도가 크게 저하되는 문제점을 가지고 있었습니다. 하지만 이 연구팀은 시간에 따라 변하는 DC 오프셋을 보정하는 새로운 방법과 Hilbert 및 차동 교차 곱셈(HADCM) 복조 알고리즘을 결합하여 이러한 문제를 해결했습니다.

핵심은 인접한 신호 피크와 골짜기에서 시간에 따라 변하는 DC 오프셋을 추정하고, I/Q 채널 신호의 차동 형태와 Hilbert 변환을 모두 사용하여 생체 신호 정보를 추출하는 데 있습니다. 이를 통해 낮은 신호 대 잡음비 환경에서도 강력한 성능을 유지하며, 기존의 복조 기술보다 더욱 정확한 신호 복구와 잡음 간섭 억제 효과를 보입니다. 시뮬레이션과 실험 결과는 이 방법의 우수성을 명확하게 입증했습니다.

이 연구는 의료, 보안, 인간-컴퓨터 상호 작용 등 다양한 분야에 폭넓은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 특히, 움직임이 많은 환경에서도 정확한 생체 신호 측정이 가능해짐에 따라, 보다 정확하고 편리한 건강 관리 시스템 구축에 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 하지만, 실제 다양한 환경에서의 추가적인 검증과 알고리즘의 실시간 처리 성능 향상에 대한 연구가 앞으로 필요할 것으로 보입니다.

핵심 내용 요약:

• 밀리미터파 레이더 기반 비접촉식 생체 신호 탐지 기술
• 시간에 따라 변하는 DC 오프셋 보정 방법
• Hilbert 및 차동 교차 곱셈(HADCM) 복조 알고리즘
• 낮은 신호 대 잡음비 환경에서의 강력한 성능
• 기존 기술 대비 향상된 정확도와 잡음 억제 효과