TV는 벽 너머를 볼 수 있다

• TV 방송 신호를 수신하는 간단한 무선 수신기로 이웃 방의 움직임을 감지하고 이동 속도까지 추정하는 실험을 수행함
• 직접 도달한 신호가 강한 반사파에 상쇄되는 선택적 페이딩 상태에서는 주변의 작은 움직임에도 수신 신호가 매우 민감하게 변함
• 사람이 이동하며 만드는 반사파가 잔여 신호를 상쇄하면 스펙트로그램에 줄무늬 사이의 빈틈이 생기며, 그 반복 간격으로 이동 속도를 계산할 수 있음
• 실험에서는 490 MHz 신호와 줄무늬 간격을 이용해 보행 속도를 약 1.3 m/s, 시속 4.6 km로 추정함
• WiFi나 LTE 같은 광대역 무선 신호에도 같은 방식을 적용할 수 있지만, 신호 표시가 복잡해 같은 데이터를 추출하려면 추가 작업이 필요함

선택적 페이딩으로 이웃 방의 움직임 감지

• Ettus USRP B200으로 지역 방송국의 ATSC 디지털 TV 신호를 기록함
  • 수신기와 방송국 사이의 신호 경로를 걸어서 가로질렀을 때는 작은 교란만 나타남
  • 안테나를 몇 센티미터 옮기자 강한 반사파가 직접 신호를 상쇄하는 선택적 페이딩이 발생함
• 반사파의 위상은 주파수에 따라 달라지므로 상쇄 효과가 신호 대역 전체에 균일하게 나타나지는 않음
  • TV 시청에는 방해가 되지만, 이 상태에서는 수신 신호가 주변 움직임에 극도로 민감해짐
  • 의자에서 일어날 때뿐 아니라 이웃 방을 걸어 다닐 때도 수신 신호에 변화가 나타남

줄무늬로 보행 속도 계산

• 줄무늬 사이의 빈틈은 사람에게서 반사된 신호가 잔여 신호를 완전히 상쇄할 때 생기며, 반사 경로 길이가 한 파장만큼 달라질 때마다 반복됨
• 줄무늬 간격 약 70픽셀과 워터폴 표시 갱신율 150 Hz로 반복 주기를 계산함
  • 70픽셀 ÷ 초당 150픽셀 = 약 0.47초, 반복 빈도는 약 2.1 Hz임
  • 광속 ÷ 490 MHz × 2.1 Hz = 약 1.3 m/s, 즉 시속 약 4.6 km임
  • 실험에서는 직접 신호 경로에 수직으로 걸었으므로 기하학적 보정 없이 이 값을 사용함
• 간단한 무선 수신기로 움직임 감지와 속도 추정이 가능하며, TV 외에 WiFi나 LTE 같은 광대역 신호도 비슷하게 활용할 수 있음
  • WiFi와 LTE는 워터폴 표시가 복잡해 시연에는 덜 적합하지만, 추가 작업을 거치면 채널 상태 정보(Channel State Information)에서 같은 데이터를 추출할 수 있음