DSP 수신기

Digital Signal Processor가 내장된 라디오 수신기.

1 개요

아날로그 재래식 슈퍼헤테로다인 수신 회로 대신에 DSP 수신 회로를 사용하는 라디오로, 기존의 재래식 수신기와 다르게 RF 신호 처리 과정을 디지털 연산으로 해결한다.

중간주파수(IF) 없이 직접 변환하므로 선택도가 향상되고 이미지 현상이 감소되는 이점이 있다. IF가 없다는 점 때문에 Zero-IF 수신기라는 이칭도 있다. 그러나 시중에 판매되는 DSP 라디오 수신기들은 IF가 아예 없지는 않고, 다만 재래식 수신기의 IF에 비해 IF가 엄청 낮다. 그래서 Low-IF 수신기라는 이칭이 있다.

2 응용 분야

라디오 수신기의 경우 DSP 수신기가 본격 상용화된 것은 중국의 일부 단파수신기 메이커인 TECSUN과 DEGEN이 미국 Silicon Lab 사(공식 홈페이지)의 DSP 수신 칩을 내장한 단파수신기 및 일반 라디오를 2009년에 출시하면서 부터다. 2014년 현재는 TECSUN의 DSP 수신기로 잘 알려진 기종으로 PL-380, PL-310ET, PL-606 등이 있다.

2009년 이전에는 DSP 회로를 채용한 중, 단파 수신기는 고가의 일부 통신형 트랜시버 뿐이었다.

단파 라디오 및 일반 순수 라디오 수신기보다 더 일찍 DSP 수신 회로가 응용되기 시작한 분야는 카오디오 및 MP3 플레이어에 내장된 FM 튜너. 이들 기기, 특히 MP3P의 경우 제품의 최소화 문제가 가장 중요하기 때문에 일찍부터 DSP 수신 칩이 적용된 것으로 보인다. MP3 플레이어 등에 들어가는 DSP 수신 칩은 Silicon Labs뿐만 아니라 필립스 등의 여러 업체들도 만들고 있다.

넓은 의미의 DSP 수신기(혹은 송수신기)는 디지털 방식의 휴대폰(스마트폰 포함), 무선랜 장비 등이 포함된다.

이 문서에서는 DSP 수신 칩을 장착한 휴대용 라디오 수신기를 위주로 설명한다.

3 장단점

3.1 장점

DSP 수신기의 가장 큰 장점은 높은 선택도와 우수한 이미지 신호 (잡신호) 대처 능력이다. 검파 및 변환 과정에서 아날로그 세라믹 필터 대신에 디지털 연산을 사용하다 보니 비교적 저렴한 가격으로 높은 선택도를 구사할 수 있다. 특히 50만원 이상의 최고급 수신기가 아니면 엄두도 안 났던 단파 수신 필터 대역폭 다단계 설정 기능 (6, 4, 3, 2, 1kHz)[1]을 비교적 저렴한 중저가형 DSP 단파수신기에서도 구현이 가능하게 되었다. 그리고 엄청나게 낮은 중간 주파수(FM의 경우 약 168kHz)로 변환하다 보니 기존의 슈퍼헤테로다인 수신기의 고질적인 문제점이었던 이미지 신호 현상이 많이 줄어들었다.

DSP 수신기의 높은 선택도가 진가를 발휘하는 때는 중파, 단파 대역대에서 밤 시간대의 BBC World Service 9740kHz와 같이 인접 방송의 간섭을 많이 받는 주파수를 수신하는 경우다.[2] 기존의 재래식 수신기에서는 인접한 간섭 신호에 가려졌다 나갔다 하는 현상이 없이 비교적 안정적으로 잡히게 된다는 것이다.

그리고 동조 자체도 PLL 재래식 수신기와 비슷하게 돌아가기 때문에 폴리바리콘을 이용한 아날로그 재래식 수신기에 비해서 상당히 튜닝 안정도가 높으며, 특히 PLL 재래식 수신기보다도 저렴하게 생산 가능하기 때문에 저렴하면서도 튜닝 안정도가 매우 우수한 수신기(특히 단파 라디오)가 만들어질 수 있다. 특히 DSP 단파 수신기와 비슷한 가격대인 싱글 컨버전 재래식 단파 수신기는 튜닝 안정도가 그닥이기에 이 둘의 차이는 확연히 비교 가능하다.

또한 DSP 수신기가 절대적인 우위를 발휘하는 분야가 FM방송. 특히 서울특별시(특히 청계천 주변)와 같이 FM 주파수가 포화되어 신호가 번잡한 강전계 지역은 잡신호에 대단히 취약한 곳인데[3][4], DSP 수신기의 이미지 억제 능력 덕택에 기존의 재래식 수신기에 비해 실질적인 수신 성능이 많이 향상된다. 감도가 좋다면 포터블 라디오로도 카오디오에 대적할만한 FM 수신 성능 구현이 가능하다. 이를테면 DSP 수신기인 TECSUN PL-606로 대전 계룡산에서 송출되는 KBS 1라디오 94.7MHz를 미약하게 나마 서울 여의도에서도 수신이 가능한 것. 이는 일반적인 포터블 라디오 수준에서 재래식 수신기로는 상상하기조차 힘든 것이었다.[5] 따라서 서울과 같은 도심지에서는 FM DX 활동에는 무조건 DSP 수신기가 유리하다. 그리고 DSP 수신기의 경우 재래식 수신기와 다르게 수신기 내부에서 음 일그러짐 등 아날로그 RF로 인한 왜곡 현상이 없기 때문에 일부 오디오필들은 아날로그 FM 튜너 대신에 포터블 DSP 수신기에 고급 오디오를 연결해서 FM 방송을 청취할 정도라고 한다.

DSP의 우수한 선택도 및 이미지 대처 능력 때문에 DSP 방식의 단파 수신기들은 재래식 기종과 다르게 신호 감쇄 기능(보통 ATT 기능이라고 한다)[6]이 없는 것이 일반적이다.

그리고 기기 내부 잡음 측면에서는 어느 정도 손해 보는 측면은 있어도 제대로 설계된 제품이라면 외부 잡음에 대한 저항력이 재래식 기종(특히 저가형)보다 나은 편이다. 디지털 필터 때문인지 몰라도 중파, 단파방송의 경우 고주파 잡음이 필터링 되어 실질적으로 재래식보다 잡음이 적게 들리며, 음성도 보다 더 또렷하게 들린다. 따라서 전파 방해가 심한 대북방송을 위주로 청취할 목적이거나 전기 잡음이 많은 지역에 거주하고 있다면 TECSUN의 DSP 수신기를 택하는 것을 추천한다.이런거 써도 되나 북한방송(대남방송)도 아니고 대북방송 청취는 법적으로 아무런 문제 없으니 괜찮을 듯

FM 방송의 경우는 19kHz 음성 대역에 걸쳐있는 스테레오 방송용 파일럿 신호가 필터링되며, 멀티패스에 대한 대응 알고리즘이 수신칩에 내장되어 있는 경우가 일반적이다.

게다가 DSP 기술을 통해 회로의 간략화가 가능해져 부품 수요도 그만큼 줄어들어 라디오 제작 비용이 줄어든다는 장점도 있으며, 소량화가 더더욱 쉽다. TECSUN의 비슷한 크기의 소형 PLL 단파 라디오 중에서 재래식 수신기인 PL-210은 부품들이 복잡하게 배열되어 있지만, DSP 수신기인 PL-606은 부품 배열이 비교적 단순화되어 있다. 게다가 중파 수신용 페라이트 바 안테나를 제외하고는 어떠한 코일이나 트리머와 같은 부품이 필요 없기에 해당 부품의 노후화로 인한 변형이나 공장에서 기기 출하 시에 별도의 조정이 필요 없다. 다시 말해, 제조 공정에서 손이 덜 가기 때문에 그만큼 생산 원가가 절감될 수 있다는 얘기.

3.2 단점

세상사에 공짜는 없듯이 DSP 수신기에도 단점이 존재한다.

DSP 신호 처리 과정에서 아날로그 RF 신호가 모조리 디지털로 변환된다. 이는 아날로그 마이크로 유입된 음파 신호가 디지털 녹음기 회로 내에서 디지털 PCM 신호로 모조리 샘플링 되는 것과 다름 없다. FM 방송의 경우는 디지털 음색이 잘 티 안 나지만[7], 중파방송/단파방송의 경우[8] 디지털 전환을 거치다보니 유선전화의 그것과 비슷한 특유의 사각사각거리는 음색이 나타날 수 있다. 소니의 ICF-SW7600GR은 DSP가 아닌 재래식인데도 그런 음색이 있다(...) 기존의 아날로그 재래식 수신기에서 구현되던 그 생생한 음색이 아니라는 것이다. 이것은 중파, 단파 방송 애호가들 사이에서 DSP 수신기에 대한 호불호가 갈리는 이유이기도 하다.

또한 DSP 튜너 안에 Soft Muting 기능이 들어 있는데 일정 신호 강도 이하이면 음소거가 되거나 음량이 뚝 떨어지는 기능으로, 특히 중파, 단파 방송 수신 시에는 이게 좀 귀에 거슬릴 수 있다. 재래식 수신기였다면 갑자기 음량이 줄어드는 등 드롭현상이 나타나지 않고 그냥 부드럽게 넘어간다. 이것도 중파, 단파방송 애호인 사이에서 호불호가 갈리는 이유이다. 따라서 선택도나 이미지 대처 능력 및 FM성능이 그렇게 중요한 것이 아니라면 차라리 소니 ICF-SW7600GR이나 텍선 PL-660과 같이 검증된 재래식 수신기를 택하라는 충고를 하는 동호인들이 아직도 많다. 그런데 웃긴 것은 Silicon Labs 사이트에 있는 스펙 세부 내역 및 내부 펌웨어 세팅 문서에 따르면 Soft Muting 기능 적용 여부는 수신기 제조사 재량이라는 것(...).

DSP 수신 회로 자체가 복잡한 디지털 연산을 하다 보니 그 과정에서 내부 잡음이 많이 생긴다. 따라서 기존의 아날로그 PLL 수신기에 비해서도 내부 잡음이 좀 더 있는 편. 이는 미약한 신호를 DX할 때 살짝 불리한 점. 그리고 디지털 연산을 하다 보니 건전지 소모가 더 많아져 아날로그 다이얼 라디오보다 전력 소모가 더 많다는 단점도 있다. 다만 전력 소모의 최적 효율화가 이루어진 일부 DSP 라디오(TECSUN PL-380, PL-606 등)는 재래식 PLL 수신기보다 전력 소모량이 낮은 경우가 있다. 사실 TECSUN의 DSP 수신기는 전력 효율성이 우수한 편이고 DEGEN의 DSP 수신기는 전력 효율성이 별로이다.[9]

3.3 결론

재래식 수신기와 DSP 수신기는 서로 장단점이 있기에 자신의 사용 목적에 맞추어 선택하면 된다.

3.3.1 반드시 DSP 수신기로 가야 하는 경우

  • FM 방송의 경우 혼변조가 심한 강전계 지역이라 잡신호 때문에 FM 방송 수신에 애를 먹었던 경우
  • 난청 지역에서 FM 방송을 주로 들으려는 경우
  • FM DX를 하는 경우
  • 다양한 필터 대역폭 설정이 있는 포터블 단파 수신기가 필요한 경우
  • 동조(튜닝) 안정도가 뛰어나면서도 비교적 저렴한 단파 수신기가 필요한 경우
  • 대도시 유흥가 등 인공적인 전기 잡음이 심한 지역의 경우
  • 전파 방해를 받는 대북방송 등을 주로 듣는 경우

3.3.2 재래식 수신기가 더 나을 수 있는 경우

  • 중파 방송 DX를 하는 경우
  • 중파, 단파 대역에서 미약한 신호를 DX하는 경우
  • 아날로그 특유의 감칠맛을 원하는 경우
  • 자신이 주로 듣는 중파, 단파 방송이 평상시에 페이딩이 심한 경우
  • 중파, 단파 방송 청취 시 DSP 특유의 음색이 거슬렸던 경험이 있는 경우

4 추세

2000년대 MP3 플레이어 내장 튜너용으로 DSP 수신 칩이 적용된 이래에 2010년대인 현재는 최근의 순정 카오디오 등지에도 적용되고 있으며, 2009년 이후로 TECSUN, DEGEN을 중심으로 DSP 수신 칩이 적용된 단파수신기들이 활발히 보급되고 있다.

장기적인 관점에서는 재래식 수신기가 DSP 수신기와 경쟁에서 패배하여 역사의 뒤안길로 사라질 것이라고 보는 사람도 있다. 아무튼 폴리바리콘의 생산이 줄어들어 폴리바리콘이 비싼 부품이 되거나 폴리바리콘 자체가 역사의 뒤안길로 사라진다면 재래식 수신기(특히 다이얼 방식의 수신기)도 역사의 뒤안길로 사라질 것이라고 전망하는 이들도 있다. 어쨌거나 재래식 수신기의 중요 부품인 가변코일이나 폴리바리콘의 생산 단가가 큰 폭으로 높아진다면 이는 재래식 수신기의 존립에 위협이 될 수 있다. 반면에 DSP 수신기의 경우 재래식 수신기보다 소요되는 부품 수가 적어서 수신기 생산 단가가 싸지기 때문에 라디오 생산 업체들이 생산 단가 저하를 위해 본격적으로 저가형 라디오들을 죄다 DSP 방식으로 바꾸어버리는 여지가 있다.

FM 수신기 분야 한정으로, 2015년 현재는 DSP 칩이 적용된 카오디오와 MP3P 내장형 튜너, 효도용 라디오 등이 많이 보급되어 저가형 재래식 라디오를 제외하고는 DSP화가 많이 된 상태이다. 하지만 중파, 단파 방송의 경우 특정 중국 회사를 중심으로 상용화가 많이 되었지만 아직도 재래식 수신기는 건재하다.

5 FM 난청 지역용 추천 기종

같은 수신 감도라는 조건이라면 DSP 수신기는 FM 수신 문제에서 재래식 수신기에 비해 절대 우위를 지니며, 신호가 번잡한 지역이나 난청 지역에서는 이것이 매우 유리한 특징이라 할 수 있다. 하지만 모든 DSP 수신기가 감도가 뛰어난 것은 아니며, 어떤 회사에서 만든 DSP 수신기는 잘 만들어진 재래식 수신기보다 FM 성능이 못하는 경우도 있으며[10], 어떤 DSP 수신기는 FM 성능이 그저 평범한 경우도 있다.

아래에 나온 수신기의 FM 감도는 모두 3uV이며, FM 선택도는 PL-118은 55dB, PL-606/PL-380은 60dB이다.[11]

5.1 일반 라디오

DSP 기반의 FM 전용 휴대용 라디오. 작지만 매운 고추. 담배갑보다 살짝 큰 정도로 조그마한 라디오 주제에 소니 라디오의 싸다구를 여러 번 날릴 정도의 최강의 FM 수신 성능을 자랑한다. 스피커 음량도 크기에 비해서 빵빵한 편. 해외 배송료를 포함하여 이베이에서 2만5천원(18달러) 정도면 해외직구할 수 있다. 다만 PL-380, PL-606 등 단파 수신밴드까지 있는 기종에 비해서는 FM 감도나 선택도가 살짝 떨어지기는 하다. 이 제품의 특이한 점은 이어폰 꽂으면 음량이 08로 자동 변경되고 스피커 모드로 들어가면 음량이 15로 자동 변경된다는 점이다. 조그 다이얼이 하나 밖에 없어서 볼륨을 조절하려면 VOL 버튼을 누르고 볼륨을 조정해야 하는 등 좀 번거로운 구석이 있다. 재래식 프리셋 방식은 지원하지 않으나 ETM 방식을 지원한다. 알람 기능과 슬립 타이머 기능이 있다.

5.2 단파 라디오

단파 라디오인 만큼 PL-118에 비해 기능이 다양하며, 크기가 좀 더 크다. PL-606과 PL-310ET는 외부 안테나 단자도 있다. 해외배송료 포함 6만원 정도면 이베이 등지에서 해외직구할 수 있다.

6 주요 기종 목록

6.1 TECSUN

  • PL-880
  • PL-380, PL-310ET, PL-606
  • PL-118

6.2 SANGEAN

  • ATS-909X
  • ATS-405
  1. ↑ 일반적인 수신 환경에서는 4kHz 설정이 가장 무난하다. 참고로 재래식 단파 수신기의 필터 대역폭은 기본적으로 4kHz로 설계되는 경우가 일반적이다.
  2. ↑ 물론 대역 필터폭을 4kHz 이하로 설정해야 한다. 6kHz 설정 시 저가형 재래식 기기와 다를 바가 없다.
  3. ↑ 재래식 수신기 중에서 FM 이미지 신호 대처 능력이 개떡인 TECSUN R-9012와 비교 수신해보자. 정말로 천당과 지옥 간의 차이를 느낄 것이다.
  4. ↑ 사실 재래식 수신기라 하더라도 FM 이미지 대처 능력이 천차만별이다. 웬만한 소니 라디오들은 중간 정도는 가는 편이다. 이 부분에서 최악의 수신기로 꼽을 수 있는 물건은 TECSUN R-9012. DEGEN DE1103은 재래식이지만 이쪽 방면에서는 나름 우수한 편이라고 한다.
  5. ↑ 재래식 포터블 라디오는 아무리 감도가 좋아도 서울에서는 남산과 관악산에서 송출 되는 방송에 의한 잡신호의 영향으로 대전 주파수의 FM DX가 힘들거나 아예 불가능하다.
  6. ↑ ICF-SW7600GR처럼 가변 저항기의 형태로 되어 있는 경우도 있고 DX/Local 모드라는 이름으로 스위치의 형태로 되어 있는 경우도 있다. 재래식 수신기에는 저가형이 아니면 이러한 기능이 달려있는 것은 DSP 수신기와 다르게 재래식 수신기는 강전계 지역에서는 오버로드(신호과다입력) 현상으로 인하여 수신 상태가 오히려 나빠지는 경우가 있기에 이 문제를 해결하기 위해 ATT 기능을 달아 놓은 것이다.
  7. ↑ 어차피 오늘날의 FM 방송은 전파만 아날로그(FM)이지 방송장비가 죄다 디지털화 된 지 10여년이 되었다. 디지털 음색이고 뭐고 따질 것이 못 된다는 의미다.
  8. ↑ 이쪽도 방송 장비는 다 디지털화 되었지만 음성 대역폭 5kHz가 아날로그 방식으로 필터링 되는 경우와 디지털로 필터링 되는 경우는 음색이 엄연히 다르게 나타난다.
  9. ↑ 똑같이 AAA 건전지를 쓰지만 TECSUN PL-118은 건전지 가용시간이 42시간이지만, DEGEN DE215는 20시간 정도 밖에 안된다(...).
  10. ↑ MP3 플레이어에 내장된 FM 튜너가 DSP 방식인 것처럼 효도용 라디오도 마찬가지인데(따라서 넓은 의미에서는 이들 라디오도 DSP 수신기이다) 효도용 라디오는 FM 수신이 형편 없거나 그저그런 경우가 많다.
  11. ↑ 재래식 수신기는 FM 선택도가 아무리 좋아도 40dB 정도 밖에 안된다.