[HAM] 대중을 위한 소프트웨어 정의 라디오(SDR), 1부 (2/8)

[HAM] 대중을 위한 소프트웨어 정의 라디오(SDR), 1부 (2/8)

A Software-Defined Radio for the Masses, Part 1 - ARRL [Link]
By Gerald Youngblood, AC5OG

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주) 아래 번역 중 [] 안의 내용은 제가 부연설명 삼아 추가한 것입니다. 틀릴 수 있으니 미리 양해를 구합니다. 오류나 미진한 부분이 있다면 기탄없는 지적 바랍니다. -역자-
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<이전>

Approach the Theory

이론을 어느 수준에서 다룰 것인가

In this article series, I have chosen to focus on practical implementation rather than on detailed theory. There are basic facts that must be understood to build a software radio. However, much like working with integrated circuits, you don’t have to know how to create the IC in order to use it in a design. The convention I have chosen is to describe practical applications followed by references where appropriate for more detailed study. One of the easier to comprehend references I have found is The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing by Steven W. Smith. It is free for download over the Internet at www.DSPGuide.com. I consider it required reading for those who want to dig deeper into implementation as well as theory. I will refer to it as the “DSP Guide” many times in this article series for further study.

이번 연재기사에서는 이론을 자세히 다루기보다 실제로 꾸며보는 데 촛점을 맞추기로 했다. 소프트웨어 라디오를 만들려면 몇가지 기초 이론을 알고 있어야 한다. 하지만 반도체 부품을 사용 한다고 해서 IC를 어떻게 설계하는지 까지 알 필요는 없다. 이번 실용적인 내용을 담는기사를 작성하면서 정한 기준은 자세히 알아보고 싶은 내용에 대해서는 [기사에 언급하기 보다는] 참조 문헌을 달아놓겠다는 것이다. 참고할 만한 책을 찾았는데 스티븐 W 스미스(Steven W. Smith)의 저서 "과학자와 공학도를 위한 디지털 신호처리 지침서(The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing)"를 알게됐다. 이 책은 인터넷  www.DSPGuide.com 을 통해 무료로 내려받을 수 있다. 좀더 이론과 구현에 깊이 파고들 생각이 있는 독자라면 이 책을 읽어보길 바란다. 앞으로 이 기사에서는 이 책을 "DSP 가이드(DSP Guide)"라고 언급 하겠다.

So get out your four-function calculator (okay, maybe you need six or seven functions) and let’s get started. But first, let’s set forth the objectives of the complete SDR design:

• Keep the math simple
• Use a sound-card equipped PC to provide all signal-processing functions
• Program the user interface and all signal-processing algorithms in Visual Basic for easy development and maintenance
• Utilize the Intel Signal Processing Library for core DSP routines to minimize the technical knowledge requirement and development time, and to maximize performance
• Integrate a direct conversion (D-C) receiver for hardware design simplicity and wide dynamic range
• Incorporate direct digital synthesis (DDS) to allow flexible frequency control
• Include transmit capabilities using similar techniques as those used in the D-C receiver.

자, 이제 사칙연산정도 할수 있는 계산기(계산기능이 여섯개나 일곱개 정도 더 있으면 좋고)를 쥐고 시작해 보자. 먼저 SDR의 구성을 제대로 이해하기까지 알아야 할 몇가지 목표를 정해놓자.

- 수학은 간단히 다룬다.
- 모든 신호처리의 수행 오직 PC에 장착된 사운드 카드만 사용한다. [별도의 ADC, DAC 칩 없이 사운드 카드의 마이크 입력과 스피커 출력을 활용 한다. 따라서 베이스 밴드 대역폭은 44Khz가 될 것이다.]
- 신호처리 알고리즘의 프로그램은 비쥬얼 베이직(Visual Basic) 환경에서 작성한다. [이 기사는 아주 실용적으로 회로 설명 뿐만 아니라 소프트웨어 작성 실험도 겸하고 있다.]
- SDR의 개발중 전문적인 지식이 필요한 핵심 DSP 프로그램은 인텔(Intel)에서 제공하는 '신호처리 라이브러리(Signal Processing Library)'를 활용하여 개발 효율성을 높이겠다. [FFT 스펙트럼 분석, FIR 디지털 필터링 등 핵심 프로그램은 직접 작성하지 않고 인텔사에서 제공하는 라이브러리를 활용한다.]
- 가변 고주파 클럭 생성을 위해 디지털 주파수 합성기(DDS, Direct Digital Synthesizer)를 사용하겠다. [DDS는 클럭 신호를 생성해주는 반도체 부품이다. 1Hz에서 50Mhz까지 가변하며 안정성도 매우 높은 고주파 발생기를 몇천원이면 구할 수 있다. 불과 몇십년전만 해도 LC 발진기를 가지고 안정성을 유지하기 위해 기구적 정밀성을 요구했었다. 콜린스 사 특허의 PTO가 그 예인데 가변 주파수 폭은 겨우 수백 킬로 헬쯔에 불과했다. 반도체 기술 만세!]
- 송신부분은 직접변환 수신기에 준하는 기술을 적용한다. [한번의 고주파 섞기로 송신기를 만들겠다. 미약한 신호를 충실히 복원해 주는 수신기 만들기가 어렵다. 송신기는 수신기에 비하면 수월하다.]

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<계속>