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통신이론
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통신이론

  • 윤남일
  • |
  • 생능
  • |
  • 2011-08-22 출간
  • |
  • 456페이지
  • |
  • 188 X 254 X 30 mm
  • |
  • ISBN 9788970507071
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평

“빠르게 변화하고 있는 통신의 세상”

우리나라에서는 요즘 4세대 이동통신의 열풍이 불고 있다. 2011년 7월 마침내 이동통신 업체들이 4세대 이동통신으로 선정하고 전략적으로 육성하고 있는 LTE(롱텀에볼루션) 서비스가 시작되었다. LTE는 기존 3세대 이동통신으로 14.4Mbps 수준에 그쳤던 데이터 전송속도를 75Mbps까지 끌어올려 획기적인 속도의 인터넷을 경험하게 해줄 것으로 기대를 모으는 차세대 4G 이동통신 서비스이다. 그래서 그런지 텔레비전을 보더라도 4G(4th Generation)라는 말이 쉴 새 없이 광고를 통해 우리들에게 전달되고 있다.
이제 4G의 보급은 우리의 삶을 또다시 크게 변화시킬 것이다. 자동차를 타고 이동하면서 지금의 유선 초고속인터넷의 전송속도와 맞먹는 데이터를 주고받을 수 있다는 것은 휴대전화에 보이지 않는 랜선을 연결한 것과 마찬가지이다. 이제 비로소 언제 어디서나 다양하고 자신만의 콘텐츠를 접할 수 있는 인터넷 세상인 유비쿼터스 세상이 열리는 것이다. 이처럼 통신은 끝없이 발전하는 첨단기술 분야로, 통신기술은 지금도 매우 폭넓고 다양하게 빠른 속도로 발전하고 있다.
이러한 세상에서 통신이론을 배우는 것은 매우 의미 있는 일이다. 어느 날 새로운 시스템이나 개념들이 나타났다가 어느새 시장에서 사라진다. 어느 분야든 새롭게 등장하는 다양하고 복잡한 개념들을 쉽게 이해하고 추세에 적응하려면 대학에서 충실히 기초를 다지는 일이 매우 중요하다. 이 책의 목표 또한 통신이론이나 디지털통신을 공부하는 학생들 스스로 통신 분야에 대한 안목을 높일 수 있도록 도와주는 것이다.

“이 책은 MATLAB 실습예제들을 담고 있다”

수학과 과학이 기반이 되는 공학은 배우는 데 쉽지 않다. 서양에서 학문이 건너와 외래 용어도 많아 의미 전달이 잘 되지도 않는다. 이 책에도 약간의 수식이 있다. 하지만 더 깊은 수식보다 각 단원별로 학생들이 개념을 잘 이해하도록 내용을 정리하였고, 가능한 기본 용어들을 좀 더 쉽게 설명하려고 하였다.
또한 이 책은 아날로그와 디지털 통신이론에서 필요한 대부분의 기본 개념들을 담고 있다. 책에 수록된 MATLAB 예제들은 본문의 내용에 대한 일종의 보너스이다. MATLAB을 수업에 활용하지 않더라도 통신이론 교재로서 모자람이 없도록 각별히 구성했다. 각 장의 연습문제들은 난이도가 높지 않고 실용적이고 간단한 문제들을 골라 풀이와 함께 해답을 실었다. MATLAB 예제들을 자세히 다루는 경우가 아니면 주당 3~4시간의 한 학기용 교재로도 충분하리라 생각된다.

이 책의 내용

1장 ‘통신의 개요’에서는 송신기와 수신기, 전송채널로 구성된 통신시스템, 전파의 성질 및 전달, 파장 등의 전파의 특징에 대해 배우고, 주파수 대역과 채널, 통신 신호를 해석하는 방법 등에 대해 배운다. 2장 ‘주파수 해석’에서는 시간 영역과 주파수 영역에 대한 해석, 주파수 영역에서의 통신 신호를 해석하는 데에 많이 쓰이는 푸리에, 특이함수, 푸리에 변환 쌍에 대해 배우고, 푸리에 변환과 관련된 정리들에 대해 배운다. 3장 ‘신호와 여파기’에서는 rms 값으로 나타내는 교류 신호의 크기인 실효치, 신호의 데시벨, 통신 시스템의 효율을 저하시키는 잡음에 대해 배우고, 출력에서의 시간 영역과 주파수 영역의 응답을 구할 수 있는 임펄스 응답과 전달함수, 라플라스 변환과 전달함수, 회로 시스템에서 원하는 신호만을 골라내는 여파기와 주파수 응답에 대해 배운다.
4장 ‘진폭 변조’에서는 아날로그 레벨의 정보신호로 반송파의 진폭, 주파수, 위상을 변조하여 전송하는 아날로그 변조 방식과 AM 송수신기, 동기검파의 왜곡, 잔류측대파 변조 방식 등에 대해 배운다. 5장 ‘각 변조’에서는 FM 신호의 주파수 해석, FM 신호의 전력, FM 송수신기, 스테레오 방송 등에 대해 배운다. 6장 ‘디지털 통신의 기초’에서는 디지털 통신의 특징과 디지털 통신 시스템의 구성을 알아보고, 왜곡 없이 원래의 신호를 완전하게 복원하는 표본화 정리, 채널로 전송되는 펄스 신호를 유효 전송 대역폭으로 제한하기 위해 적합한 펄스 파형으로 바꿔주는 기술인 펄스 형성 기술, 펄스 변조, 양자화 등에 대해 배운다. 7장 ‘부호화’에서는 정보신호를 전송하기에 적합하도록 효율적으로 부호화하는 데 목적이 있는 원천 부호화(source coding)와 원천 부호화된 원래의 정보에 에러 검출 및 정정을 위한 비트들을 추가하여 전송하는 채널 부호화(channel coding)에 대해 배운다.
8장 ‘디지털 변조’에서는 디지털 변조의 원리, 디지털 변조 방식의 종류, 디지털 통신에서의 비트 에러가 발생했을 때의 복구 방법 등에 대해 배운다. 9장 ‘다중화와 다중접속’에서는 통신 자원의 할당 방법과 다중화 방법에서의 FDM, TDM, CDM에 대해 배우고, 다중접속 방법에서의 FDMA 방식, TDMA 방식, CDMA 방식에 대해 배운다. 또한 특정 대역폭에서 발생한 신호를 주파수 영역에서 고의로 확산시켜 본래 신호보다 넓은 주파수 대역폭을 차지하게 하는 방법인 대역확산(spread spectrum)에 대해 배운다. 10장 ‘이동통신’에서는 이동통신의 발달 과정과 이동통신의 주파수 대역에 대해 배우고, 4세대 이동통신에 근접한 LTE와 WiMAX와 위성 이동통신, 위치정보 서비스 등에 대해 배운다. 11장에서는 이 책의 큰 특징인 MATLAB의 사용법에 대해 배운다.

목차

Chapter 01 통신의 개요
1.1 통신의 개요
1.1.1 전자통신과 정보통신
1.1.2 통신시스템의 구성
1.2 전파의 특성
1.2.1 전파의 정체
1.2.2 전파의 성질
1.2.3 전파의 전달
1.2.4 파장
1.3 변조의 목적
1.3.1 변조와 복조
1.3.2 안테나 길이를 소형화
1.3.3 잡음이나 간섭의 영향을 감소
1.3.4 주파수 분할의 다중통신
1.4 주파수 대역과 채널
1.4.1 전자기 스펙트럼
1.4.2 전파 관리
1.4.3 주파수 대역폭
1.4.4 전송속도와 비트율
1.4.5 채널 용량
1.5 통신 신호의 해석
1.5.1 위상과 주파수
1.5.2 신호의 표현
1.5.3 아날로그와 디지털 정보
1.6 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 02 주파수 해석
2.1 시간 영역과 주파수 영역
2.2 푸리에 해석
2.2.1 주기함수와 푸리에 급수
2.2.2 일반 함수와 푸리에 변환
2.3 푸리에 급수
2.3.1 푸리에 급수 표현
2.3.2 푸리에 계수 구하기
2.3.3 복소 지수 형식의 푸리에 급수
2.4 푸리에 변환
2.4.1 푸리에 변환식
2.4.2 푸리에 변환의 주파수 특성
2.4.3 DFT와 FFT
2.5 특이함수 모델
2.5.1 특이함수
2.5.2 단위 임펄스 함수
2.6 푸리에 변환 쌍
2.6.1 대표적인 푸리에 변환 쌍
2.6.2 F(~)와 F(f)
2.7 푸리에 변환과 관련된 정리들
2.7.1 중첩의 원리
2.7.2 파시발의 정리
2.8 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 03 신호와 여파기
3.1 신호의 rms 값
3.1.1 이산 신호에 대한 rms 값
3.1.2 주기 신호에 대한 rms 값
3.1.3 여러 가지 파형이 섞인 rms 값
3.2 신호의 데시벨 크기
3.2.1 상대 레벨의 표시 dB
3.2.2 이득과 손실
3.2.3 다단 시스템의 이득
3.2.4 신호의 절대 레벨 표시
3.3 잡음의 영향
3.3.1 잡음의 발생 위치에 따른 분류
3.3.2 스펙트럼 형태와 통계적 속성에 따른 분류
3.3.3 잡음 측정
3.4 임펄스 응답과 전달함수
3.4.1 선형 시불변 시스템
3.4.2 컨벌루션 연산
3.4.3 임펄스 응답 함수
3.4.4 전달함수와 주파수 응답
3.5 라플라스 변환과 전달함수
3.5.1 라플라스 변환
3.5.2 전달함수로 시간 응답 구하기
3.6 여파기와 대역 제어
3.6.1 대역제한과 전력제한
3.6.2 이상적인 여파기
3.6.3 실제의 여파기
3.7 여파기와 주파수 응답
3.7.1 저역 통과 여파기(LPF)
3.7.2 고역 통과 여파기(HPF)
3.7.3 대역 통과 여파기(BPF)
3.7.4 대역 저지 여파기(BSF)
3.8 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 04 진폭 변조
4.1 아날로그 변조 방식
4.1.1 디지털 통신과 아날로그 통신
4.1.2 아날로그 변조 방식의 종류
4.1.3 아날로그 변조 신호의 정의
4.2 진폭 변조(AM)
4.2.1 AM 신호의 발생
4.2.2 AM 신호의 변조지수
4.2.3 AM 신호의 전력
4.3 AM 송수신기
4.3.1 AM 송신기
4.3.2 AM 수신기
4.3.3 슈퍼헤테로다인 AM 수신기
4.3.4 이미지주파수 간섭
4.4 반송파억압 양측대파 변조(DSB)
4.4.1 DSB-SC 신호의 변조
4.4.2 직접 변환 수신기
4.4.3 DSB-SC 신호의 복조
4.5 단측대파 변조(SSB)
4.5.1 DSB와 SSB
4.5.2 SSB 신호의 변조
4.5.3 SSB 신호의 복조
4.6 동기검파의 왜곡
4.6.1 수신 측에서의 왜곡
4.6.2 왜곡을 피하려면
4.7 잔류측대파 변조(VSB)
4.8 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 05 각 변조
5.1 FM과 PM의 관계
5.1.1 FM과 PM 신호의 정의
5.1.2 FM과 PM 신호의 파형
5.2 주파수 변조(FM)
5.3 FM 신호의 주파수 해석
5.3.1 베셀함수와 FM 스펙트럼
5.3.2 협대역 FM과 광대역 FM
5.3.3 FM 신호의 주파수 대역폭
5.4 FM 신호의 전력
5.4.1 FM의 평균 전력은 일정
5.4.2 FM과 AM의 S/N비
5.4.3 프리엠퍼시스와 디엠퍼시스
5.5 FM 송수신기
5.5.1 FM 송신기
5.5.2 PLL의 원리
5.5.3 PLL을 이용한 FM 수신기
5.5.4 슈퍼헤테로다인 FM 수신기
5.6 스테레오 방송
5.7 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 06 디지털 통신의 기초
6.1 디지털 통신시스템
6.1.1 디지털 통신의 특징
6.1.2 디지털 통신시스템의 구성
6.1.3 디지털화 과정
6.2 표본화
6.2.1 표본화 정리
6.2.2 나이키스트 주파수
6.2.3 표본화 정리의 증명
6.2.4 에일리어싱
6.2.5 인접심벌간 간섭(ISI)
6.3 펄스 형성 기술
6.3.1 싱크 필터
6.3.2 인과 필터
6.3.3 상승코사인 필터
6.4 펄스 변조
6.4.1 펄스 변조의 종류
6.4.2 펄스 진폭 변조(PAM)
6.4.3 등화 기법
6.4.4 펄스 부호 변조(PCM)
6.5 양자화
6.5.1 균일 양자화와 비균일 양자화
6.5.2 스캐너와 비균일 양자화
6.5.3 8비트 PCM 음성전화
6.5.4 양자화 레벨과 양자화 잡음
6.6 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 07 부호화
7.1 원천 부호화와 채널 부호화
7.2 원천 부호화
7.2.1 델타 변조
7.2.2 펄스 부호 변조
7.2.3 허프만 코딩
7.2.4 팩시밀리와 MH 코딩
7.3 채널 부호화
7.3.1 단방향과 양방향 통신
7.3.2 블록 코드
7.3.3 CRC 코드
7.3.4 컨벌루셔널 코드
7.3.5 터보 코드와 인터리빙
7.4 기저대역 전송
7.4.1 기저대역과 통과대역
7.4.2 라인 코딩과 기저대역 전송
7.4.3 라인 코드 형식
7.4.4 라인 코드의 장단점
7.4.5 셀프 클럭킹 코드
7.5 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 08 디지털 변조
8.1 디지털 변조의 원리
8.1.1 심벌 신호 만들기
8.1.2 심벌의 전송속도
8.2 디지털 변조방식의 종류
8.2.1 ASK 변조
8.2.2 PSK 변조
8.2.3 FSK 변조
8.3 QPSK와 DPSK
8.3.1 QPSK 변조
8.3.2 직교 위상 편이 변조기
8.3.3 OQPSK와 π/4-QPSK
8.3.4 DPSK 변조
8.4 QAM 변조
8.5 M진 변조방식
8.5.1 전력 효율과 대역폭 효율
8.5.2 직교 변조기
8.5.3 성상도
8.6 비트 에러 확률
8.6.1 BER-SNR 그래프
8.6.2 에러 함수
8.6.3 AWGN 채널 환경
8.6.4 그레이 코드 방법
8.7 BER-SNR 성능
8.7.1 M-ASK의 BER-SNR
8.7.2 M-PSK의 BER-SNR
8.7.3 M-QAM의 BER-SNR
8.7.4 M-FSK의 BER-SNR
8.7.5 디지털 변조방식의 비교
8.8 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 09 다중화와 다중접속
9.1 통신 자원의 할당
9.1.1 다중화와 다중접속
9.1.2 신호의 직교성
9.1.3 통신 링크의 방향
9.2 다중화 방법
9.2.1 전송로와 다중화
9.2.2 FDM, TDM, CDM 비교
9.2.3 시분할 다중화 기술
9.2.4 파장분할 다중화
9.2.5 공간분할 다중화
9.2.6 PSTN 가입자선과 다중화
9.2.7 VoIP 가입자선과 다중화
9.2.8 교환 방식과 시그널링
9.3 다중접속 방법
9.3.1 FDMA 방식
9.3.2 TDMA 방식
9.3.3 CDMA 방식
9.4 대역확산
9.4.1 대역확산 변조
9.4.2 직접 확산 방법
9.4.3 주파수 도약 방법
9.5 채널 환경
9.5.1 다중경로 채널
9.5.2 주파수 선택적 페이딩
9.5.3 도플러 확산
9.6 OFDM
9.6.1 다중 반송파 변조
9.6.2 OFDM의 스펙트럼
9.6.3 보호구간
9.6.4 부반송파 매핑
9.6.5 OFDMA
9.6.6 OFDM 변조
9.6.7 무선 변조
9.6.8 PAPR
9.6.9 OFDM의 장단점
9.6.10 OFDM의 채널 부호화
9.6.11 SC-FDMA
9.7 MIMO
9.7.1 스마트 안테나
9.7.2 MIMO 시스템
9.7.3 MIMO 채널 용량
9.7.4 MIMO 기술 구성
9.7.5 다이버시티
9.8 MATLAB 예제
■연습문제

Chapter 10 이동통신
10.1 셀룰러 이동통신
10.1.1 기지국과 셀
10.1.2 이동통신 용어정리
10.1.3 셀의 설계
10.1.4 핸드오버
10.1.5 핸드오프
10.2 이동통신 세대구분
10.2.1 이동통신의 세대별 특징
10.2.2 4G 기술
10.3 이동통신 주파수 대역
10.3.1 국내 이동통신 주파수 대역
10.3.2 FDD와 TDD
10.3.3 TV 화이트 스페이스 통신
10.4 LTE와 WiMAX
10.4.1 롱텀에볼루션(LTE)
10.4.2 모바일 와이맥스
10.5 무선 랜
10.5.1 와이파이
10.5.2 무선 랜 표준
10.5.3 블루투스
10.6 통신위성
10.6.1 위성궤도
10.6.2 위성통신 주파수 대역
10.7 위성 이동통신
10.7.1 위성의 역할
10.7.2 정지궤도 위성 이동통신
10.7.3 저궤도 위성 이동통신
10.8 위치정보 서비스
10.8.1 GPS
10.8.2 갈릴레오 프로젝트
■연습문제

Chapter 11 MATLAB 사용법
11.1 MATLAB 사용 준비
11.1.1 MATLAB 버전에 대해
11.1.2 MATLAB 명령 창
11.1.3 MATLAB 문서편집기
11.1.4 MATLAB 실행하기
11.2 기본 명령 연습
11.2.1 간단한 명령과 도움말 보기
11.2.2 변수 보기와 창 다루기
11.2.3 MATLAB 함수와 연산자
11.3 행렬과 배열 연산
11.4 기호수학 도구상자
11.5 데이터 입출력
11.6 그림 창 다루기
■연습문제
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저자소개

저자 윤남일은 연세대학교 전자공학과 졸업, 연세대학교 일반대학원 전자공학과 석사, 연세대학교 일반대학원 전자공학과 공학박사. 삼성전자 정보통신부문(과장), 미국 캘리포니아 주립대학교(CSUF) 방문교수, 명지전문대학 정보공학부 교수. 저서 \'아날로그와 디지털 통신이론(2006년도 문화관광부 우수학술도서)\', \'신경향 컴퓨터구조론\'

도서소개

명지전문대학 정보공학부 교수 윤남일의 『최신 통신이론』. 학생들에게 최신 통신이론에 대한 어려운 내용을 쉽게 전달할 방법이나 이해시킬 예제를 연구하여 저술한 것이다. 아날로그와 디지털 통신이론에서 필요한 기본 개념 대부분을 수록하고 있다. 실용적이고 간단한 연습문제도 실었다. 특히 MATLAB에 대한 예제를 각별히 구성했다.
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