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SDR 리시버 애플리케이션에서 ADC에 대한 기회와 도전 과제 ①

디지털 라이프 시대에 소프트웨어정의라디오(Software-Defined Radio, SDR) 기술은 중요한 역할을 담당한다. SDR을 적용할 경우, 구성 가능한 트랜스시버는 소프트웨어 정의(software-defined) 캐리어 주파수와 함께 유연하게 동작하며 이를 통해 RF 설계 작업이 상당히 용이해진다. 

멀티 캐리어(Multi-Carrier)/멀티 스탠바이(Multi-Standby) 지원 스마트폰부터 혁신적인 멀티 모드 모바일 인터넷 전자 제품에 이르기까지 시장의 수요도 매우 높다. 솔루션 개발자는 수많은 개별 부품들을 소형 제품으로 설계해야 하는 도전과제를 해결해야 한다. 

전자제품 개발자에게 고집적 고속 고해상도를 가진 아날로그-디지털컨버터(Analog-to-Digital Converter)가 필요하다는 사실에는 의심의 여지가 없다. 통합 디지털다운컨버터(Digital Down-Convertor)와 데시메이션(Decimation) 기능은 ADC 에 많은 부가가치를 더해 준다. 

이들 기능을 통합시킴으로써 SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 개선될 뿐 아니라 기판의 크기를 축소하여 시스템 설계를 단순화할 수 있다. 이 글에서는 설계에 소요되는 노력을 줄이고 보다 세련된 기능을 구현하는 데 주력하고자, SDR을 적용한 ADC를 어떻게 활용할 수 있는지에 대해 이야기하고자 한다.

SDR과 SDR ADC
무선 통신 표준의 진화는 오랜 기간 대규모의 하드웨어 업그레이드를 동반해왔다. 그러나 앞으로는 다양한 무선 표준이 공존하고 표준 간 통신도 흔해질 것으로 예상되므로, 이러한 고비용 솔루션 세트의 대안을 찾는 것이 합리적일 것이다. 

SDR 개념이 탄생하게 된 기본적인 계기는 이러한 비용 문제의 해결에 있다. SDR에 적용된 주요 기법은 광대역 ADC와 DAC(Digital-to-Analog Converter)를 RF(Radio Frequency) 디바이스에 가능한 가까이 옮기고, 하드웨어를 기본 무선 통신 플랫폼으로 정의하며, 전통적으로 RF와 IF(Intermediate Frequency) 아날로그 도메인에서만 동작했던 기능들을 사용할 수 있도록 소프트웨어 옵션을 최대로 활용하는 것이다. 

그림 1. 이상적인 SDR 리시버 아키텍처

동작 주파수 대역, 변조 방식 등과 같은 여타 내용은 디지털 도메인에서 소프트웨어를 통해 구성한다. 이들 작업의 목적은 적은 비용으로 시스템의 유연성을 높이기 위해서이다. 그림 1은 이상적인 SDR 리시버의 블록 다이어그램을 나타낸다.

SDR은 하드웨어를 재사용하고 다른 소프트웨어를 로딩함으로써 하드웨어 플랫폼에 멀티 표준/멀티 프로토콜 소프트웨어와의 호환성을 부여한다. 또한 스마트폰에서 센서 네트워크에 이르기까지 인텔리전트 네트워크의 다양한 시나리오를 커버할 수 있다. 

한편 시장의 주된 동향은 무선 광대역 신호의 빠르고 정확한 프로세싱을 위해 고속, 고정밀 ADC 기술의 꾸준한 발전을 주도하고 있으며, 이는 SDR의 발전을 막는 주요 장애물 중 하나였다.

리시버 설계는 SDR에 있어서 최우선 과제이다. SDR 리시버 구현을 위한 특별한 요건은 무엇일까? 

답은 프론트엔드에 있다. 전체 SDR 시스템의 구현에 따라 ADC및 그 외 주요 부품의 사양을 어떻게 분할할지 그 방법이 좌우된다. ADC에 있어 빠른 속도와 큰 다이내믹 레인지(Dynamic Range), 그리고 풍부함이 소프트웨어 구성에 필수적이다.

 

글 : 라이언 리우(Ryan Liu) / 애플리케이션 엔지니어 / 마이크로칩테크놀로지

 

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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