SDR공부 1부

[HL2IR]

지난 9월28일 1,2지역 정기모임자리에서 HL1RR님과 SDR에 관한 대화를 하는데 나이탓인지 그간 공부했던 내용이 잘 생각이 않나 후일에 참고가되도록 올타넷 데이터베이스에 요약을 정리하여 남기고자 합니다.

아나로그신호 를 디지털신호로 바꾸고(A/D) 디지털신호를 아나로그신호로 바꾸는 것(D/A)은 CD(디지털음반)가 나오면서 또한 PC에서 음성처리가되고 음악이 나오면서(SOUND CARD) 널리 알려졌습니다. SDR을 알려면 우선 CD를 만드는 SAMPLING을 알아야하겠기에 정리를 해봅니다. 디지털화 과정에 있어 제일먼저 해야하는 것은 시간의 경과를 잘게 분활하는 작업인데 이것을 SAMPLING(표본화)이라고 합니다. 가청주파수를 20Khz로 잡는다면 표본화 주파수는 2배가 되어야 하므로 44.1Khz(재생가능주파수22.05Khz의2배)로 정한것입니다. 다음에 할 일은 각 시간단위 마다의 강도를 알아내는 일인데 이과정을 QUANTIZATION(양자화)라 합니다.

이렇게 소리를 잘게 잘라서(포본화)각 단위마다의 강도를 수치화(양자화)하면 한 신호를 송신 또는 기록한 것을 수신 또는 재생하여 동일한 포본화 주파수로 다시 연결하면 아날로그형 파형으로 복원이 가능해 집니다.

양자화는 16비트를 사용하여 약한소리와 강한소리의 차이를 10진법으로 환산하여 65,536(2의 16승)단계로 나누어 양자화 합니다.(CD의 경우)

컴퓨터 사운드카드의 발전:

Sample Rate and Resolution:

Analog Playback Sample Rate and Resolution: 44.1K/ 48K/ 88.2K/ 96K/ 176.4K/ 192KHz @ 16/24bit

Analog Recording Sample Rate and Resolution: 44.1K/ 48K/ 88.2K/ 96KHz @ 16/24bit

DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR)란?

아날로그 신호를 A/D(아날로그/디지털)변환하여 얻어진 디지털 데이터에 대수적인 연산을 해 필터링이나 스펙트럼분석 등의 신호처리를 하는 것을 말한다. 기본적으로 아날로그 신호의 실시간 디지털 처리를 목적으로 한다. DSP는 디지털신호를 수학적으로 빨리 계산할 수 있는 수학 연산 전문반도체로 마이크로프로세서도 이러한 기능을 수행하지만 수학연산만 전문으로 하는 DSP에 비해 속도가 느리다. DSP는 범용마이크로프로세서의 하드웨어 아키텍처를 대폭적으로 개량, 고속 연산성과 컴팩트화를 추구한 전용 프로세서이다.

SDR(SOFTWARE DEFINED RADIO)?

SDR 기술은 첨단 디지털 신호처리 기술과 시스템 소프트웨어 기술 및 고성능 DSP 소자를 기반으로 하드웨어 수정 없이 모듈화된 소프트웨어 변경만으로 단일의 송수신 시스템을 통해 다수의 무선 통신 규격을 통합·수용하기 위한 무선 접속 기반 기술이다.

SDR 역사:

안테나 후단의 RF 부분을 A/D 변환기를 통해 디지털 신호로 변환한 후

프로그램으로 제어가 가능한 유연한 프로세서인 DSP, FPGA, ASIC등을 사

용하여 프로그램의 변경만으로 다양한 통신방식을 수행하고자 하는 시도는

보다 유연한 통신장비를 구성하기 위한 것이며, 이러한 노력은 많은 통신장

비와 통신방식을 사용하고 국가마다 사용 주파수가 다른 문제점을 가진 군

통신 부분에서 먼저 추진되었다.

FPGA?

Field Programmable Gate Array의 약자인데, 한마디로 정의 하면 사용자가 원하는 digital logic을 programming(혹은 configuration)통해 구현할 수 있는 chip입니다. Gate Array 설계 방법론이 metal layer를 설계하여 FAB에서 비교적 싼 chip을 생산하는 방법인 반면, FPGA 설계 방법은 그냥 FPGA 회사에서 나오는 FPGA chip을 board에 실장해 놓고 programming을 하여 사용하는 방법입니다. FPGA의 응용으로 디지털 신호 프로세서 (DSP), 소프트웨어로 정의된 라디오(SDR), 우주과학과 방어 시스템, 주문형 반도체 (ASIC) 초기버전, 의료 영상, 컴퓨터 비전, 음성 인식, 암호학, 생물정보학, 컴퓨터 하드웨어 에뮬레이터와 성장하는 다른영역에 사용된다

이상적인 SOFTWARE라디오 수신기와 실현가능한 SDR수신기:

일부의 정의에서는 SR(Software Radio)과 SDR(Software Defined Radio)

를 나누기도 한다. SR은 안테나를 제외한 RF단까지 디지털화 된 완전한 형

태의 이상적인 SDR을 의미한다. 이 경우에는 안테나 바로 후단에

A/D 변환기가 위치하며 이후의 모든 처리를 소프트웨어로 제어되는 디지털

프로세서가 담당하게 된다. SDR의 경우에는 현재의 기술로는 RF 단의 신호

를 디지털 신호로 처리하기에는 A/D 변환기나 프로세서의 성능이 아직 미치

지 못하므로 IF단 이후의 단을 디지털화하여 처리하는 것이다.

즉, SDR은 SR을 이루기 위한 과도적인 단계라는 것이다.

SDR 구분방법:

AF를 DSP로 처리하는 슈퍼헤데로다인 수신기는 SDR이 아님.

DISPLAY가 달리고 컴퓨터가 운용하는 재래식 수신기는 SDR이아님

QSD SDR(Quadrature Sampling Detector) - Elecraft KX3, Flex 1500, SDR-Cube

DDC SDR(Digital Down Conversion) - Apache Labs ANAN-100, Flex 6700, ADAT ADT-200A,

ICOM IC-7300

 SDR 사용의 이점:

하드웨어에 한정되어있던 무전기의 특성을 소프트웨어의 다운로드만으로 변경이 가능하므로 생산자 및 사용자에게 다양한 이점을 제공한다.

생산자의 입장- 1.서로다른 통신방식을 이용하는 무전기를 생산하는데 있어 소프트웨어의 변경만으로 가능하므로 개발비용이 줄어듬. 2. 복잡한 하드웨어 설계단계가 없으므로 시장에 출시하는 시간이 단축됨. 3. 향상된 기능을 소프트웨어의 변경만으로 수행 가능하므로 새로운 하드웨어 개발에 따른 부담이 줄어듬.

사용자의 입장- 1.하드웨어적 결함이 아닌 경우 인터넷또는 무선을 통한 원격으로 무전기의 수리와 업그레이드가 가능함. 2.새로운 서비스에 대해 고가의 무전기 교체 없이도 가능. 3.인터넷 또는 무선을 통해 원격으로 서비스 업그레이드 및 오류에 대한 서비스가 가능

[HL1FY]

SDR~! 아무리 쉽게 설명해 주시드래도 어렵게만 다가옵니다.
이게 세대차이라는 것인가?? 아날로그는 그런데로 이해가 다가오는 것(?) 같지만...
High_tension(강전)에서도 쉽사리 접하는 Digital이면서도 Low_tension(약전)에서는 왜? 이해 불능인지도 심히 고민해 봐야 하겠으며, SDR(IC-7300)을 소지하고 있음에도 이를 이해하지 못하고 전전긍긍하는 꼴이 자신이 생각해도 웃음이 나옵니다만, 이 기회를 통해서 SDR에 대해서 좀더 가깝게 접근해 보고자 합니다. 좋은 자료 감사합니다.

[HL2IR]

컴퓨터 칩속에서 회로가 동작하므로 그속에서 일어나느것을 알기 어렵습니다. 그런 칩 몇개가 뫃여 연결하면 무전기가 되니 그저 그런 가부다하고 쓸수밖에 없습니다. 더욱이 소프트웨어란것이 맞물려야 작동하므로 소프트웨어는 더더욱 알기힘듭니다. 공개도 하지않구요. 최신기술의 최신형리그를 선택하시여 운용하시니 행운이시라 생각합니다.

[HL5IL]

이해가 쉽지않은데 QSD SDR과 DDC SDR 과의 차이점은 뭔가요?
그리고 어느것이 더 발전된 방식인지도 궁금하군요?
어쨌거나 향후 생산될 제품들은 거의 SDR 방식의 기술을 탑제한 기기들이 대세를 이룰 것으로 충분히
예상해 볼수 있겠습니다.
주제와는 조금 다릅니다만 저도 요즘 시류를 거스를 수가 없어 디지탈 통신(D-STAR, DMR)에 입문하여
장난을 좀 하고 있습니다만 디지탈 통신 분야에서 RR om이 대가라는 사실을 미쳐 모르고 지냈는데
후배들에게 OT의 면모를 제대로 세워주신 분이 아닌가 생각하고 있습니다. hi

[HL2IR]

QSD SDR은 아날로그 H/W로 DOWN CONVERSION후 DSP 처리를하고 DDC SDR은 D/A컨버터로 DIRECT SAMPLING을 한후 FPGA내에서 DIGITAL DOWN CONVERSION 하여 DSP처리함.

[HL3ZA]

허어!
한줄을 읽고 다음 줄에 접어들면, 글쎄 앞에서 읽은 게 휘발되고 없습니다.
그래도 읽었다는 데 뜻을 두고 끝까지 다 읽었습니다.
그저 보석을 들여다 보는 눈이 깜빡거리면서 순간순간 행복했을 뿐입니다.

[HL2IR]

신기술이니까 알고갈려고 여기저기 뒤지며 공부하는데 아직 완전히 깨우치지 못했습니다. 사람 선생님한테 배울때는 모르는것을 자꾸 물어볼수 없는데 컴퓨터 선생한테 배우니 무한 반복해도 괜찬으니 나쁜 머리도 조금씩 깨어나는것 같습니다.