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소프트웨어로 시스템 사양을 변경하는 멀티모드 실현기술

무선장치의 소프트웨어 무선 적용기술
              (Software Defined Radio)

집필:
국제테크노정보연구소 기술정보실

A4/15P

15,000원


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근년, 휴대전화나 무선 LAN으로 대표되는 이동통신 시스템에서는 그 보급과 함께 다양한 규격이나 서비스가 사용되고 있다. 예를 들어, 휴대전화의 방식으로는 미국에서는 cdma One(code division multiple access One), 유럽에서는 GSM(Global System for Mobile communications), 일본에서는 PDC(Personal Digital Cellular)가 채택되고 있다. 제3세대 시스템에서는 국제 통일규격을 목표로 했지만, 일본과 유럽의 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), 미국의 cdma2000과 복수의 사양이 존재하고 있어, 이들 시스템 간에는 호환성이 없다.
또 무선 LAN 분야에서는 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers: 미국 전기전자기술자협회) 위원회 주도로 표준화가 진행되고 있어서 호환성의 점에서는 정비되고 있지만, IEEE802.11a/b/g 등 복수의 무선 시스템이 존재하는 상태로 되어 있으며, 향후도 고속화나 품질 제어기술을 중심으로 한층 신규 시스템의 규격화가 진행될 것으로 생각된다. 게다가, 이들 이동통신 시스템에 더하여 지상 디지털 방송으로 대표되는 방송 시스템에 대해서도 다종다양한 서비스가 검토되고 있으며, 더구나 통신과 방송을 융합시킨 시스템이나 서비스도 검토되고 있다.
이와 같은 상황에서, 모든 것을 이용할 수 있는 단말을 가지고 다니기는 곤란하고, 새로운 기능이나 시스템이 증가할 때마다 유저는 단말을 교환 또는 증설하게 된다. 또 인프라측도, 보다 쾌적한 환경을 제공하기 위해 새로운 시스템의 도입을 생각하면 기존의 설비를 갱신, 또는 교환하는 등의 대응이 필요하게 된다. 이와 같은 상황에서, 같은 하드웨어로 다양한 사양이나 기능의 추가, 시스템 변경이 가능한 무선기기가 요구되고 있으며, 이와 같은 무선기기를 실현하는 수단의 하나가 SDR(소프트웨어 무선: Software Defined Radio)이다.
SDR은 고주파증폭기, 주파수변환기, 신시사이저(Synthesizer), A/D(Analog to Digital), D/A(Digital to Analog) 변환기 및 디지털 신호처리부 등의 하드웨어를 시스템 공통으로 하고, 필터, 모뎀(변복조), 등화기, 동기기능 등의 무선기능을 프로그래머블(programmable)화하여 소프트웨어의 바꾸어 쓰기에 의해, 무선 파라미터인 변조방식, 송수신 주파수, 대역폭, 전송속도 등의 시스템 고유의 무선 사양을 필요에 따라 변경할 수 있는 것이 특징이다. 따라서, 이 구성에서는 소프트웨어의 갱신만으로 이와 같은 시스템 고유의 무선특성을 필요에 따라 변경할 수 있는, 복수의 이동통신 시스템에 대응 가능한 멀티모드 무선기기를 실현할 수 있다.
SDR에는 다양한 이점이 있다. 그 중에서 주목받고 있는 점이 유연성이다. SDR에서는 프로그램을 변경함으로써 무선기기의 구성을 변경할 수 있으므로, 예를 들어 통상은 휴대전화용으로 사용하는 무선기기를 재해시에 긴급 모드로 변경하여, 구조 활동에 적용하는 등, 무선기기의 새로운 이용, 전개를 기대할 수 있다.
제4세대 휴대단말 등, 이동통신 시장에서 모바일 이용의 확대에 수반하는 전파 자원의 수요 확대에 따라, 특히 전파 자원의 부족은 각국 공통의 과제이며, 그 해결안으로서 SDR 기술을 활용한 코그니티브 무선(Cognitive Radio)의 실현도 기대되고 있다. 코그니티브 무선이란, 통신환경 인지기술이라고도 부른다. 지역성, 주파수, 시간별 사용 효율을 근거로 동적으로 전파 자원을 할당하는 것이며, 누구든, 언제든지, 어떤 장소에서도, 원하는 통신속도로 정보전송을 할 수 있는 환경을 구축하고자 하는 것으로, 그 실현 수단으로서 SDR 기술의 적용이 기대되고 있다.
또 무선 네트워크의 브로드밴드화에 대한 대응으로 주파수 이용 효율이 높고, 전파거리가 넓게 취해지며, 반사가 많은 도시의 통신에 강한 OFDM 변복조나 주파수 밀도 전력을 잡음 이하로 하여, 주파수 공용의 향상을 목표로 한 UWB 기술, 복수 시스템에 동일 주파수대의 시공간 재이용의 길을 연 MIMO 기술 등의 물리층 프로토콜에 관한 최신기술이나 무선구간을 중계하여, 자동적으로 망을 구성함으로써 일시적인 이용이나 재해시 등, 배선이 곤란한 지역에서 이용을 가능하게 하는 adhoc networking 기술을, SDR로서 실장하는 기술을 확립하는 것이 필수이다.
본고에서는 SDR의 구조, 시스템을 실현하기 위한 구성과 핵심기술, 과제 및 표준화 동향에 대해 해설한다.

■ 주요내용

1. 소프트웨어 무선 시스템의 기본구성 해설
   ■ 소프트웨어 무선 시스템의 구조와 특징
   ■ 소프트웨어 무선 시스템의 구성 요소와 개요
      □ 아날로그 고주파 신호처리
      □ A/D, D/A 변환
      □ 디지털 신호처리
      □ 프로토콜 NW 제어
      □ 어플리케이션
2. 소프트웨어 무선의 지원기술과 표준화 및 과제
   ■ 소프트웨어 무선을 지원하는 테크놀로지
   ■ 소프트웨어 무선의 표준화와 기술 과제
      □ 규격화된 유연한 아키텍처
      □ 이미 실용화된 무선 규격에 대한 기능 확장
      □ 주파수 변환 기술과 광대역화 
3. 소프트웨어 무선 시스템 실현의 핵심기술과 사례 해설
   ■ 멀티밴드 무선 부분
   ■ 범용 디지털 신호처리 부분
4. 금후의 전개


 

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