소프트웨어 정의 라디오(SDR)로 할 수 있는 것들 (2024)

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소프트웨어 정의 라디오(SDR)는 컴퓨터가 대부분의 신호 처리를 담당하는 디지털 라디오 형태임
SDR을 활용해 FM 라디오 청취, 항공기/선박 및 날씨 정보 수신, 사물인터넷(센서) 신호 디코딩 등 매우 다양한 실험이 가능함
저렴한 USB 동글과 안테나 키트만 있으면 SDR의 활용 가능성을 쉽게 체험할 수 있음
다양한 주파수와 변조 방식, 오픈소스 소프트웨어를 조합하며, 사용자는 아날로그–디지털 신호 세계를 폭넓게 탐험할 수 있음
실생활과 연결된 통신 신호를 관측하며, 무선통신의 원리와 커뮤니케이션 기술의 현주소를 직접 체험 가능함

서론 및 SDR 기초

소프트웨어 정의 라디오(SDR) 는 아날로그 하드웨어 대신 컴퓨터 소프트웨어로 신호 처리를 수행하는 디지털 라디오 기술임
기존 아날로그 라디오보다 훨씬 넓은 주파수 범위를 감지할 수 있어 다채로운 실험 환경 제공함
인기 있는 기기로는 약 $30의 RTL-SDR Blog V4 USB 동글이 있으며, 안테나 키트와 함께 구매 시 다양한 실험에 사용할 수 있음
SDR 사용 시 SDR++ 등 다양한 소프트웨어를 활용하여 주파수 스펙트럼 탐색 및 신호 디코딩이 가능함
인터넷에서 원격으로 접근할 수 있는 공개 SDR 맵도 제공되어 별도 하드웨어 구매 없이도 실험 가능함

SDR 실습 환경 구성

하드웨어 준비

주로 Dipole 및 텔레스코픽 안테나를 활용해 다양한 주파수 설정 실험 진행함
각 주파수 대역에 맞는 안테나 길이는 대략적으로 “72 ÷ (MHz)” 공식을 이용해 측정 및 적용함
위성·항공기 수신 등 특정 상황에서는 별도 안테나 구성이 필요함

소프트웨어 활용법

SDR++ : 주파수 스펙트럼을 부드럽게 탐험할 수 있고, 현대적인 사용자 인터페이스 포함함
SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi 등 오픈소스 소프트웨어로 다양한 무선 신호 및 디지털 신호를 디코딩/분석함

다양한 SDR 실험 사례 (일별 주요 예시)

월요일

FM 라디오(87.5-108 MHz): 강력한 신호로 다양한 지역 라디오 청취 실험 진행함
Freenet(149.01-149.11 MHz) : 자유롭게 사용할 수 있는 독일의 오픈 채널에서 근거리 통신 신호 수신 경험
공항 ATIS(주파수 상이, AM) : 자동 기상 방송 수신으로 실제 기상 데이터 확인
ADS-B(1090 MHz) : 직접 제작한 안테나로 항공기 감시 신호를 수신·분석하여 실시간 항공기 위치 확인
FM 스테레오 구조 분석: FM 라디오의 스테레오 신호 형식(파일럿 톤, L+R/L−R 정보) 시각적으로 탐구
RDS & 교통정보: 파일럿 톤 3배 주파수의 디지털 데이터(Radio Data System)로 도로상황 정보 디코딩
아마추어무선(144-146 MHz, FM) : 중계기와의 원격 통신 사례 관찰, 취미 무선 통신의 다양한 대화 확인
디지털 라디오(DAB) : 잡음 없는 디지털 방송, 추가 커버 이미지 등도 수신함
PMR446(446.0-446.2 MHz) : 도심 내 단거리 프라이빗 트랜시버 신호 청취 및 디지털 신호 존재 확인

화요일

433 MHz 대역 센서 감지: 온도·습도 센서, 공공교통의 비콘 신호 등 산업·의료용 ISM 대역의 다양한 신호 수신
AIS 선박 위치 확인: 항만의 다수 선박 신분/상태 수집, 실시간 선박지도 생성
GSM(876-959 MHz) : 휴대폰 통화 시의 신호 변화 및 소리 크기에 따른 신호 '가시화'

수요일

위성신호(137 MHz) : NOAA 등 위성에서 직접 신호 수신, 도플러 효과로 인한 주파수 이동 관찰
TETRA(디지털 무전 시스템) : 암호화된 경찰·공공기관 통신 신호의 스펙트럼 구조 관찰
택시 무전 및 미확인 신호: 익명/비공개 통신 신호 탐지, 일부 신호의 정체 추리
기상관측 풍선 트래킹: 실제 기상관측 라디오존드 신호 수집, 실시간 위치·기온 데이터 디코딩
풍선 헌팅 경험: 실제 추적-탐색 과정에서 SDR 공동체 교류 및 지식 습득
아마추어 패킷 라디오(Automatic Packet Reporting System) : 패킷 신호 지도 자동 생성, 실시간 통신망 관측

목요일

롱와이어 안테나 제작 및 저주파 실험: 21.6m의 임시 안테나로 저주파 민감도 대폭 향상
국제 CW(모스 부호) 통신: 10.1-10.13 MHz 대역에서 유럽 각국 콜사인 직접 해독
해양 기상 방송(RTTY) : 단파 RTTY 신호 디코딩 성공, 주요 해역 일기예보 수신
FT8(디지털 교신) : 최신 아마추어 디지털 교신 프로토콜, 전세계 짧은 메시지 실시간 수신
노트북 충전기 전자파 간섭 문제: 저주파 수신 시 잡음 발생 원인 및 간단한 해결책(플러그 분리) 확인
아이오노존드·CODAR 레이더: 아이오노스피어 연구, 해안 레이더 신호 탐지 등 과학 연구 시스템 신호 경험
SSB(단측파) 음성 통신: 저주파 원거리 아마추어 교신 신호 직접 수신 및 변조 방식 체험
야간 AM 단파 방송: 저녁에 대륙간 방송 수신, 원거리 중국 방송 등 다양한 신호 수집

금요일

CB 라디오(26.965-27.405 MHz) : 트럭 운전자 등의 국제 시민대역 무선통신 체험, 높은 잡음 환경 극복
국제 비콘 프로젝트: 단파 비콘 신호로 현재 무선 전파 전파 상태 진단
시간 신호(RWM, 9996 kHz) : 러시아에서 주기적 신호 수신해 간이 시계 보정 가능성 탐험
기상팩스(WEFAX) : 송출되는 기상도 이미지를 fldigi로 실시간 해독, 실제 기상지도 획득
위성 이미지(137 MHz) : NOAA 인공위성에서 전송된 적외선 실시간 지구 이미지 해독 성공
도플러 효과 관측: 위성 신호를 통한 주파수 이동 특성, 실제 상대속도 계산 실험
숫자방송(5-30 MHz 범위) : 러시아 스파이용 암호 방송 청취, 유명 비공개 통신 채널 경험

토요일

아마추어 SSTV(슬로우 스캔 TV) : 무선으로 전송된 이미지(엽서) 실시간 복원, 방송·아마추어간 이미지 통신 체험
The Buzzer(4625 kHz) : 미스터리 신호 수신, 수초 간격의 신호로 주파수 점유 현상 감지
LoRaWAN(868 MHz) : 사물인터넷용 저전력/광역 통신 프로토콜의 전파 특성과 신호 구조 시각화
유틸리티 미터(Wireless M-Bus) : 도시 곳곳의 무선 계량기 신호 디코딩, 실시간 방/라디에이터 온도 확인
DVB-T/T2 TV 채널 스펙트럼 관찰: 전통 TV 신호의 스펙트럼 구조만 확인(영상 복원 불가)
차량·버스 IBIS 비콘 신호: 대중교통 및 차량의 타이어 공기압 등 각종 신호 실시간 감지 및 데이터 확인
배터리 잔량/온도 변화로 인한 신호 왜곡: 다양한 기기 신호의 특이현상 발생 원인 추리
위성 Morse 비콘(145.860/145.960 MHz) : 소형 위성의 Morse 코드 비콘 수신, 위성명·콜사인 직접 해독
Pagers (POCSAG 포맷) : 독일 규정상 공개되지 않은 암호화 신호 수신, 내용이 매우 간결함

일요일

NFC 신호 감지(13.56 MHz) : 스마트폰의 NFC 트랜시버 ON/OFF 감지, 잠금 해제 시 특유의 강한 신호 관측
스마트폰과 책을 이용한 무선통신: NFC와 도서로 미니 Morse 통신 실험, 실시간 신호 시각화 실습
항공용 항법 비콘(108.00-117.95 MHz) : 공항 지상국 각도 측정 신호 디코딩, 실제 각도 계산으로 위치 추정 실험
GNU Radio 등 신호 처리툴 실습 시도: 신호 분해/해석 위한 오픈소스 툴셋 실전 적용 경험(낮은 진입장벽, 높은 역량 필요)

결론 및 팁

SDR 실험은 수많은 무선 신호와 실세계 데이터 수집, 도구 및 알고리듬 학습에 최적의 플랫폼임
저렴한 장비와 공개 소프트웨어만으로 전 세계의 전파 환경, 통신 기술, 데이터 흐름을 직접 탐험 가능
다양한 경험을 통해 무선통신·신호처리·디지털 변조 및 각종 표준에 대한 실무적 감각 습득 가능
시행착오도 많으나 반복 실험과 커뮤니티 교류를 통해 새로운 지식을 계속 확장하게 됨
자신의 호기심과 창의성을 발휘해 새로운 무선 신호와 응용 가능성을 직접 발견할 수 있음

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