SDR (Software Defined Radio)는 최소한의 하드웨어만을 이용해 소프트웨어적으로 라디오를 송수신하는 기술입니다. 일반적인 무선통신 장비는 자료를 처리하기 위한 회로가 따로 들어가지만 SDR장비의 경우 하드웨어에는 신호를 받아오거나 쏴주기 위한 최소한의 기능들만 적용되어 있고 받아온 신호의 처리는 컴퓨터에 설치된 소프트웨어가 담당하게 됩니다.

이러한 방식을 쓸 경우 하드웨어의 변경 없이도 개발자가 소프트웨어적으로 통신 규격,주파수 등을 변경할 수 있다는 잇점이 있습니다. 그래서 연구 등에 많이 활용되고 있으며 앞으로는 일반인들이 사용하는 장비에도 이 기술이 적용되기 시작할 것으로 기대되고 있습니다. 하지만 아직까지는 쓸만한 장비는 가격이 비싸고 소프트웨어에 의존성이 높다 보니 전력소모의 효율이 떨어지며 좋은 CPU를 필요로 한다는 문제가 있어 일반 소비자용 기계에는 생각보다 적용이 더딘 상태입니다. 일부 특수한 경우를 빼면요.

RTL-SDR은 바로 그 일부 특수한 경우 중 하나입니다. RTL-SDR은 본디 유럽권의 휴대용 TV 신호를 수신하기 위한 USB 2.0장치로, 10-25불 내에 구할 수 있으며 송신 기능은 없으나 OSMOCOM단체에서 발견한 방법을 이용해 드라이버 조작을 통해 저가형 범용 SDR 수신기로 개조하는 것이 가능합니다. 성능이 썩 좋지는 않은 편이지만 용도에 따라서는 이 정도의 성능으로도 충분한 경우도 많고 싸게 SDR에 입문할 수 있는 길이기 떄문에 취미인들의 수요가 높으며 연구 등에도 어느정도 활용이 되고 있는 상황입니다. 현재는 심지어 고급 크리스탈과 고성능 안테나를 사용하거나 규격 주파수 이외에서도 동작할 수 있도록 개조된 제품도 나오고 있는 상황입니다.

제가 첫 구매했던 모델은 이베이 등지에서 구할 수 있는 10불짜리 버전이었습니다. 사용된 튜너는 820T라는 물건인데, 대략 25-1750Mhz대역의 주파수를 수신할 수 있습니다.

딱히 이름이 있지 않은 업체에서 나온 모델로, 내부 회로의 품질을 믿기 힘들다는 문제가 있습니다. 워낙 여러 중국 업체에서 나오다 보니 무명 제품은 회로 수준이 재멋대로이며 개중에는 수 개월을 못 견디고 고장나는 제품들도 있다고 합니다. 크리스탈의 클럭 오차도 심한 편이며 안테나 커넥터도 MCX커넥터라 SMA커넥터를 지원하는 일부 고급 제품들에 비해 안테나 호환성이 떨어진다는 단점도 있습니다. 

 하지만 처음 입문하는 입장에서는 잘 감이 안 왔으니 일단 가격이 싸다는 이유로 이걸 집게 되었었습니다.

일단 라디오 수신기인만큼, 기본으로 안테나도 따라오는데 이 안테나의 성능도 조잡하기 그지 없습니다. Gain을 많이 올려야 받아줄만한 수신률이 나고 조금만 장해물이 있어도 수신률이 심각하게 떨어집니다. 하지만 동작 자체는 하며 배치를 잘 하거나 야외에서 사용하면 그럭저럭 참아줄만한 결과가 나오기도 합니다. 밑은 자석으로 되어 있어 철판 바닥에 붙일 수 있습니다. 하지만 무게가 가볍다 보니 자석으로 붙일 수 있는 경우가 아니면 쉽게 넘어져버리는 문제도 있습니다.

그래서 불만이 쌓여서 결국 사게 된 게 25불짜리 버전입니다. 이 제품은 정확도가 높은 크리스탈이 들어가 있어 1ppm급으로 크리스탈 오류가 억제되고 있으며 껍데기도 금속에 분해가 쉬운 구조입니다. 20불과 25불 버전이 따로 있는데 25불 버전은 쓸만한 안테나가 두개나 따라옵니다. 이것도 튜너는 위의 모델과 같습니다. 다른 튜너를 사용한 제품 중 더 넓은 주파수를 수신할 수 있는 물건도 있는데 해당 튜너 제조사가 파산한 관계로 제품이 귀하며 넓은 주파수를 지원한다는 점을 빼면 신호 품질은 오히려 더 떨어지는 편입니다.

SMA커넥터가 사용자를 반겨줍니다. 이 덕에 아무 안테나나 주워다 끼기 쉽습니다. 정작 제가 가진 안테나는 대부분 RPSMA라 엄청나게 도움이 되지는 않았었습니다만.. 그래도 상대적으로는 구하기 유리합니다.

5불 추가시 껴주는 안테나는 확실히 돈값을 하는 구성입니다. 베이스 하나를 두고 그 위에 안테나 막대기를 교체하는 식인데 짧은 것은 20cm가량이고 긴 것은 연장하면 1.5m가량으로 키가 작은 사람 한명치 길이가 나옵니다. 20cm짜리만 써도 수신률이 훨씬 낫습니다. 

둘 다 기능 자체는 크게 차이가 안 나지만 만져본 결과 수 개월 이상 쓰실 거라면 (=단기간 사용 후 업그레이드 하실 게 아니라면) 조금 제대로 된 물건을 사시는 것을 권하고 싶다는 생각이 들었습니다. 싸구려는 수명이 얼마나 갈지도 모르거니와 안테나와 크리스탈만 해도 가격 차이만큼의 가치는 한다는 게 개인적인 느낌입니다. 저 회사 모델 말고도 NooElectric등에서 나온 모델은 품질이 괜찮다고 합니다. 

그럼 이걸로 뭘 할 수 있을까요? 

할 수 있는 것은 많습니다. 대표적으로는 다음과 같은 용도로 사용할 수 있습니다:

-비행기 위치 추적

-위성 수신 (NOAA 등. 아쉽게도 NOAA 위성은 한국에서는 수신하기 조금 어려울 수 있습니다.)

-주파수 탐색 (spectrum analyzer)

-그 외의 25Mhz-1750Mhz내의 암호화되지 않은  통신 분석. (...분석해도 잡혀갈 위험이 그다지 없는 신호만 건드리시는 것을 추천합니다.)

등등...

그 외의 다양한 용도들은 다음 사이트들에서 보실 수 있습니다.

http://www.rtl-sdr.com/about-rtl-sdr/

https://www.reddit.com/r/RTLSDR/

다음은 제가 시도해 본 몇 가지 기능들입니다.

1.wide band scanner (여러 번 주파수를 바꿔가면서 psd를 측정한 후 합쳐서 하나의 이미지를 만드는 식입니다.) 다른 사람이 만들어 둔 파이썬 스크립트를 이용했습니다.

실제 존재하지 않는 신호도 표시되는 등 약간 오류가 있지만 이건 어떤 SDR이건 존재하는 문제이며 대부분의 라디오 스테이션의 위치는 정확히 잡아내고 있습니다.

2.조금 제약적인 bandwidth지만 waterfall plot. 대략 2.4-3.2MSPS까지 가능하고 I-Q데이타를 주기 때문에 대충 3.2MHz까지 한번에 측정할 수 있습니다.

이것은 GNU Radio라는 프로그램을 이용해 만들었습니다. GNU Radio는 SDR기반 프로그램을 개발할 때 사용하는 프로그램으로 일단 개발툴이라 다른 SDR계열 프로그램에 비해 난이도가 조금 더 있지만 그렇게 어렵지는 않고 자유도가 높으며 성능도 좋아 많은 분들이 사용하십니다.

3. SDR의 "HELLO WORLD" 격인 FM 수신기. 마찬가지로 GNU Radio로 만들었습니다. 대충 만들어서 그런가 노이즈가 조금 있는 편이지만 아무튼 수신은 잘 됩니다.

이 외에도 제가 만들어본 것은 아니지만 다양한 사용자들이 많든 코드들이 인터넷에 있습니다. NOAA 수신기, ACARS 수신기 등..

전부 고급 장비에 비해서는 미묘하게 떨어지는 품질이지만 동글의 가격을 생각하면 놀라운 품질의 결과물이 나옵니다.

이 동글이 꼭 필요한 사람은 많지 않겠으나 무선통신등에 취미를 가지신 분이라면 한번쯤 만져보시는 것을 추천하고 싶습니다.

송신기능이 필요하신 경우 가장 저렴한 것은 HackRF(300$, 8비트 반이중), 조금 쓸만한 것은 BladeRF(450$, 12비트 전이중) 등이 있습니다. 고급 제품인 USRP나 BladeRF같은 경우 GSM기지국 제작에 사용된 사례도 있습니다. 이러한 제품들은 가격이 열 배 이상 비싸서 부담이 꽤 가지만 대체로 송신 기능 외에도 수신 성능도 뛰어나고 샘플링 속도도 RTL-SDR에 비해 수 배 이상 빠릅니다. 단, 송신 기능을 사용할 시  법적인 문제를 피하기 위해서는 무선통신 자격 등이 필요할 수 있으며 법률에 맞춰 허가된 주파수에서 허가된 방식으로만 신호를 송신해야 할 필요가 있습니다. 미국은 비교적 규제가 적으나 한국은 신경 쓸 부분이 많으니 주의하셔야 합니다.