CIR, CSI, 그리고 채널의 완전한 표현

CIR CSI PDP OFDM 채널모델 5G 무선통신
2026년 3월 2일 3분

들어가며

PDP와 Ray Tracing 글에서 전파가 건물에 반사되는 경로를 계산하고, 그 결과를 PDP로 표현하는 흐름을 살펴봤습니다.

이번 글에서는 그 흐름을 한 단계 더 들어갑니다.
CIR(Channel Impulse Response) 과 CSI(Channel State Information) — PDP보다 더 많은 정보를 담고 있는 표현들입니다.

개념 간 관계

graph TD A["Ray Tracing (경로 계산)"] --> B["CIR (시간 영역: 언제, 얼마나, 어떤 위상으로)"] B --> C["PDP (CIR에서 위상 정보 제거 → 전력만)"] B --> D["CSI (주파수 영역으로 변환 → AI가 예측하려는 것)"]

Ray Tracing이 경로를 계산하면, 그 결과는 CIR로 표현됩니다. PDP는 CIR의 요약본이고, CSI는 CIR을 주파수 영역으로 변환한 것입니다.

CIR: 채널의 완전한 시간 영역 표현

“임펄스(순간적인 점 신호)를 보냈을 때 수신기에서 받는 응답”

항목내용
포함 정보지연 시간 + 전력 + 위상(phase)
수학적 표현복소수 (크기 + 각도)
용도채널의 완전한 특성 파악

각 경로마다 신호가 언제(지연), 얼마나 세게(전력), 어떤 각도로(위상) 도달하는지를 모두 담고 있습니다.

시간 (ns)복소수 값 (크기, 위상)경로
00.8 ∠ 0°직접 경로
500.3 ∠ 45°반사 1
1200.15 ∠ −30°반사 2

위상 정보가 있기 때문에, 두 경로의 신호가 만날 때 보강 간섭이 일어날지 상쇄 간섭이 일어날지도 예측할 수 있습니다.

CIR vs PDP

CIRPDP
정보복소수 (크기 + 위상)실수 (전력만)
수식h(τ) = 복소수P(τ) = |h(τ)|²
용도신호 복원, 빔포밍채널 특성 분석, 시각화
정보량완전함 (크기 + 위상)요약 (전력만)
관계원본CIR에서 위상 버린 것

PDP는 CIR의 요약본입니다.
위상 정보를 버리고 전력만 남긴 것이 PDP이기 때문에, 시각화나 지연 확산 분석에는 PDP로 충분하지만,
신호 복원이나 빔포밍에는 반드시 CIR(위상 포함)이 필요합니다.

개념도

CIR과 PDP의 관계 개념도

CIR → PDP: 위상 정보를 제거하면 PDP가 됩니다

CSI: 주파수 영역에서 본 채널 상태

“주파수 영역에서 본 채널 상태”

CIR을 푸리에 변환(FFT)하면 CSI가 됩니다.

항목내용
도메인주파수 영역
표현각 주파수(서브캐리어)별 복소수 값
용도AI 예측 대상, 빔포밍, 이퀄라이저
graph LR A["h(τ) — 시간 영역 (CIR)
\"언제 도착?\""] --FFT--> B["H(f) — 주파수 영역 (CSI)
\"어떤 주파수가 강해?\""]

왜 CSI가 중요한가?

5G/LTE는 OFDM(여러 주파수를 동시에 사용)을 쓰기 때문에, 주파수별로 채널이 어떤지 아는 것이 핵심입니다.

CSI 주파수 응답

CSI가 있으면 각 서브캐리어의 상태에 맞게 전력 배분(워터필링)이나 변조 방식 선택(Adaptive Modulation)을 최적화할 수 있습니다.

시뮬레이션

아래 시뮬레이션에서 Ray Tracing → CIR → PDP → CSI 변환 흐름을 직접 확인할 수 있습니다.
UE 위치를 바꾸면 경로가 바뀌고, 그에 따라 CIR과 CSI도 실시간으로 업데이트됩니다.

AI-MIMO 프로젝트 맥락

Calc Pool의 역할:

  1. Ray Tracing → 경로들 계산
  2. CIR 생성 → 각 경로의 지연 / 전력 / 위상
  3. PDP 추출 → 시각화, 분석용
  4. CSI 변환 → AI 학습 데이터로 사용

AI-MIMO 프로젝트에서 “AI가 예측하려는 것"이 바로 CSI입니다.
UE가 이동할 때 CSI가 어떻게 변할지를 AI로 예측하면, 더 빠른 빔포밍이나 핸드오버가 가능해집니다.

CIR은 그 학습 데이터를 만들기 위한 시뮬레이션의 핵심 출력이고,
PDP는 그 과정을 눈으로 확인하기 위한 시각화 도구입니다.

정리

CIR, PDP, CSI 관계 개념도

Ray Tracing → CIR → PDP / CSI 변환 흐름

개념도메인정보CS 관점 비유
CIR시간지연 + 전력 + 위상네트워크 패킷의 도착 시간 + 크기 + 체크섬
PDP시간지연 + 전력 (위상 제거)패킷 도착 히스토그램
CSI주파수주파수별 채널 상태각 포트별 대역폭 / 레이턴시 상태
  • CIR: 채널의 완전한 시간 영역 표현 (위상 포함)
  • PDP: CIR에서 위상을 버린 전력 스펙트럼 → 분석·시각화용
  • CSI: CIR의 FFT 변환 → AI 예측 대상, OFDM 시스템의 핵심