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신호 및 시스템 (장영범)
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신호 및 시스템 (장영범)

  • 장영범
  • |
  • 생능
  • |
  • 2010-08-15 출간
  • |
  • 459페이지
  • |
  • 188 X 254 X 30 mm
  • |
  • ISBN 9788970506739
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




디지털 신호처리 이론은 아날로그 신호처리 이론에 뿌리를 두고 있으므로, 두 신호의 관계와 두 시스템의 관계를 명확히 알 필요가 있다. 또한 아날로그 시스템과 디지털 시스템은 많은 부분이 매우 비슷하지만 각각 정확히 이해할 필요도 있다. 따라서 1장부터 4장까지의 아날로그 신호 및 시스템을 이해하면 5장부터 8장까지의 디지털 신호 및 시스템 부분은 아마도 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 그러나 연속으로 공부하다보면 따분할지도 모른다. 예를 들면 2장에서 배운 선형시스템을 5장에서 디지털 버전으로 다시 반복해서 배우기 때문이다.

요즈음 신호처리를 이용한 많은 알고리즘이 개발되고 있으며, 그런 알고리즘들은 반도체의 발전으로 인하여 쉽게 제품화되고 있다. 우리가 쉽게 대할 수 있는 신호처리 제품으로는 휴대용 전화기(핸드폰), 스마트폰, MP3, CD 플레이어 등의 음성 및 오디오 제품과 DVD 플레이어, 3D HDTV, 동영상 전화기, 디지털 카메라, DSLR 등의 영상 응용제품들이 있다. 우리 주변의 많은 아날로그 전자제품들이 이미 대부분 디지털 전자제품으로 변환되었으며, 이제는 스마트 폰과 같은 신개념의 디지털 신호처리 제품이 탄생하고 있다. 따라서 현대 산업사회는 신호처리 이론 및 응용 알고리즘을 다루고 구현할 수 있는 창의적인 엔지니어를 많이 필요로 하고 있다.

이 책에서는 신호처리의 핵심 이론들을 쉽게 이해할 수 있도록 구성하였다. 즉 어려운 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 우리 주위에서 볼 수 있는 현상의 삽화나 사진 등을 이용하였다. 또한 이와 같은 신호처리 이론이 실무에서 어떻게 사용되고 있는지를 연결하여 구성하였다.
이 책을 통하여 아날로그 및 디지털 시스템의 기본을 습득하는 것이 이 책의 목적이다. 이 책을 배운 후에“디지털 신호처리”과목을 통하여 디지털 신호 및 시스템의 이해를 확장시키면 더욱 효과적일 것이다. 이 책은 신호처리 이론을 처음 대하는 전기/전자/정보통신/제어공학 전공자들에게 초점을 맞추어서 구성하였으며, “회로이론”을 이수한 학생들이면 쉽게 접근할 수 있도록 구성하였다.

이 책의 구성은 다음과 같다. 1장부터 4장까지는 아날로그 신호 및 시스템을 다룬다. 1장에서는 다양한 아날로그 신호를 이해할 수 있도록 구성하였다.
2장에서는 아날로그 시스템을 시간영역에서 다루는 방법을 소개하였으며, 3장에서는 주파수영역에서 아날로그 시스템을 해석하는 방법을 소개하였다. 4장에서는 라플라스 변환을 사용하여 아날로그 시스템을 해석하고 분석하는 방법을 소개하였다.
5장부터 8장까지는 디지털 신호 및 시스템을 다룬다. 5장에서는 아날로그 신호의 샘플링을 통해 만들어지는 디지털 신호에 대하여 배운다. 6장에서는 디지털 신호처리 이론을 시간영역에서 해석하는 방법을 소개하였으며 7장에서는 주파수영역에서 디지털 신호처리 이론을 해석하는 방법인 DTFT와 DFT를 다룬다. 8장에서는 주파수영역 해석을 일반화시킨 z 변환에 대하여 다루며 특히 z 변환이 실무에서 어떻게 유용하게 사용되는지를 배운다. 또한 다양한 디지털 필터구조를 제작하는 방법을 소개한다.


목차


CHAPTER 연속시간 신호 01

1.1 연속시간 신호와 이산시간 신호
1.2 주기 신호
1.3 기본적인 연속시간 신호
1.3.1 단위 계단 함수
1.3.2 펄스 신호
1.3.3 시그넘 함수
1.3.4 램프 함수
1.3.5 샘플링 함수
1.3.6 sinc 함수
1.3.7 단위 임펄스 신호
1.3.8 지수 신호
1.4 기본적인 연속시간 신호의 연산
1.4.1 쉬프트 연산
1.4.2 반사 연산
1.4.3 반사 후 쉬프트 연산
1.4.4 시간 스케일링 연산
■ 연습문제

CHAPTER 연속시간 시스템 02

2.1 연속시간 시스템의 정의 및 분류
2.1.1 선형 시스템
2.1.2 시불변 시스템
2.1.3 인과 시스템
2.2 LTI 시스템
2.2.1 임펄스응답
2.2.2 컨볼류션
2.2.3 컨볼류션의 그래픽 해석
2.3 시스템의 연결 방식
2.3.1 직렬연결 방식
2.3.2 병렬연결 방식
2.4 안정 시스템
2.4.1 입/출력으로 나타낸 안정 시스템
2.4.2 임펄스 응답으로 나타내는 안정 시스템
2.5 미분 방정식
2.5.1 선형 상계수 미분 방정식
2.5.2 선형 상계수 미분 방정식의 해
2.5.3 미분 방정식과 임펄스 응답의 관계
2.6 LTI 시스템의 구현도
2.6.1 기본 소자
2.6.2 구현도
2.6.3 상태 방정식
■ 연습문제

CHAPTER 연속시간 신호의 스펙트럼 03

3.1 푸리에 급수(FS, Fourier Series)
3.1.1 직교함수
3.1.2 삼각 푸리에 급수
3.1.3 지수 푸리에 급수
3.1.4 주파수 응답
3.2 연속시간 푸리에 변환(CTFT, Continuous Time Fourier Transform)
; 3.2.1 CTFT의 전개
3.2.2 기본 신호의 CTFT
3.3 CTFT의 성질
3.3.1 선형성
3.3.2 대칭성
3.3.3 주파수 쉬프팅 성질
3.3.4 시간 쉬프팅 성질
3.3.5 미분 성질
3.3.6 에너지 theorem
3.3.7 Convolution 성질
3.3.8 Modulation 성질
3.3.9 Scaling 성질
3.4 CTFT의 응용
3.4.1 필터
3.4.1.1 필터의 주파수 응답
3.4.1.2 저역통과 필터
3.4.1.3 고역통과 필터
3.4.2 Amplitude Modulation
3.4.3 Amplitude Demodulation
3.4.4 Sampling Theorem
■ 연습문제

CHAPTER 라플라스 변환 04

4.1 양방향 라플라스 변환
4.2 단방향 라플라스 변환
4.3 라플라스 변환의 성질
4.3.1 선형성
4.3.2 시간 쉬프팅 성질
4.3.3 주파수 쉬프팅 성질
4.3.4 Scaling 성질
4.3.5 Covolution 성질
4.3.6 미분 성질
4.3.7 적분 성질
4.3.8 주파수 영역(s 영역)의 미분 성질
4.3.9 변조
4.4 전달한수
4.5 역 라플라스 변환
4.6 미분 방정식의 해
4.7 시스템의 구현도
4.7.1 제1 표준형
4.7.2 제2 표준형
4.7.3 직렬형
4.7.4 병렬형
■ 연습문제

CHAPTER 디지털 신호 05

5.1 생활 속의 디지털 신호처리 제품들
5.2 디지털 신호의 개념
5.2.1 비트
5.2.2 샘플링
5.2.3 양자화
5.3 디지털 신호처리의 목적
5.4 디지털 신호처리 시스템의 구현 방식
5.5 기본 디지털 신호
5.5.1 단위 임펄스 신호
5.5.2 단위 계단 신호
5.6 디지털 신호의 표현 방법
5.6.1 그림에 의한 표현 방법
5.6.2 임펄스 신호에 의한 표현 방법
5.6.3 괄호를 사용한 표현 방법
5.7 기본적인 디지털 신호의 연산
5.7.1 쉬프트 연산
5.7.2 반사 연산
5.7.3 반사 후 쉬프트 연산
■ 연습문제

CHAPTER 디지털 시스템 06

6.1 시스템의 정의 및 성질
6.1.1 선형 시스템
6.1.2 시불변 시스템
6.1.3 인과 시스템
6.2 디지털 컨볼류션
6.2.1 임펄스응답
6.2.2 디지털 컨볼류션 방정식
6.3 디지털 컨볼류션의 계산 방법
6.3.1 슬라이딩에 의한 디지털 컨볼류션의 계산
6.3.2 임펄스응답을 사용한 디지털 컨볼류션의 계산
6.4 시스템 구성의 기본소자와 시스템의 연결 방법
6.4.1 시스템 구성의 기본소자
6.4.2 직렬연결 방식
6.4.3 병렬연결 방식
6.5 선형 차분 방정식
6.5.1 FIR 시스템의 차분 방정식
6.5.2 IIR 시스템의 차분 방정식
6.6 안정 시스템
6.6.1 입력과 출력으로 나타내는 안정 시스템
6.6.2 임펄스응답으로 나타내는 안정 시스템
■ 연습문제

CHAPTER 디지털 신호의 스펙트럼 07

7.1 이산시간 푸리에 변환(DTFT)
7.1.1 DTFT
7.1.2 역 DTFT
7.2 주파수응답
7.3 DTFT의 성질
7.3.1 선형성
7.3.2 시간 쉬프팅
7.3.3 주파수 쉬프팅
7.3.4 모듈레이션
7.3.5 컨볼류션
7.3.6 Windowing theorem
7.3.7 Parseval"s theorem
7.4 이산 푸리에 급수 (DFS)
7.5 이산 푸리에 변환 (DFT)
7.5.1 이산 푸리에 급수로부터 이산 푸리에 변환의 정의
7.5.2 DFT와 DTFT의 관계
7.6 이산 푸리에 변환의 성질
7.6.1 선형성
7.6.2 원형 컨볼류션
7.7 원형 컨볼류션
7.7.1 원형 컨볼류션과 컨볼류션의 관계
7.7.2 Overlap-Add 방식을 사용한 컨볼류션
7.7.3 Overlap-Save 방식을 사용한 컨볼류션
7.8 고속 푸리에 변환 (FFT)
7.8.1 DIT 방식
7.8.2 DIF 방식
7.8.3 역 고속 푸리에 변환
■ 연습문제

CHAPTER z 변환 08

8.1 z 변환의 정의
8.1.1 DTFT의 일반화에 의한 정의
8.1.2 전달함수에 의한 정리
8.2 유한 길이 신호의 z 변환 해석 : 극점과 영점과 수렴영역
8.3 무한 길이 신호의 z 변환 해석 : 극점과 영점과 수렴영역
8.3.1 우측신호의 z 변환
8.3.2 좌측신호의 z 변환
8.3.3 양측신호의 z 변환
8.3.4 IIR 시스템의 안정도 판별
8.4 z 변환의 성질
8.4.1 컨볼류션
8.4.2 선형성
8.4.3 시간 쉬프트
8.4.4 지수신호의 곱
8.4.5 미분성질
8.5 역 z 변환
8.5.1 유한 길이 신호의 z 변환과 역 z 변환
8.5.2 무한 길이 신호의 z 변환과 역 z 변환
8.6 z 변환의 용도
8.6.1 필터의 안정도 판별
8.6.2 필터의 종류 판별
8.6.3 다양한 디지털 필터 구조를 만드는데 사용
8.6.4 필터 구조에서 전달함수를 찾을 때에 사용
8.6.5 전달함수로부터 차분방정식
8.6.6 필터의 출력 계산
8.7 필터 구조
8.7.1 IIR 필터 구조
8.7.2 FIR 필터 구조
8.7.3 상태 방정식을 이용한 필터의 표현
■ 연습문제
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