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디지털통신(1판)

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상품요약정보 : 서적
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도서명 디지털통신(1판)
저자 신요안/김광순
출판사 복두출판사
판수(크기) 1판
쪽수 306
판형 46배판
출판일 2011-03-02
ISBN 978-89-8000-630-4


제1부  디지털 통신 이론

제1장   디지털 통신 소개

제2장   기저대역 변조/복조 및 검출

제3장   통과대역 변조/복조

제4장   오류 정정 부호

제5장   인터리버

제6장   직교 주파수 분할 다중화 (OFDM)

제7장   OFDM : 보호 시간 및 순환 첨두

제8장   OFDM : 채널 추정 기법

제9장   OFDM 동기화

제10장  Multi Input Multi Output (MIMO)

제11장  시공간 부호화 기법과 공간 다중화 MIMO 시스템

제12장  Wi-Fi (IEEE 802.11a) 물리계층 표준

제13장  WiBro 물리계층 표준

제2부  디지털 통신 실험

실험1.  Lab Signals™ OFDM-MIMO 통신 시스템 보드를 이용한 실험

실험2.  기저대역/통과대역 변복조

실험3.  오류 정정 부호

실험4.  주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋

실험5   직교 주파수 분할 다중화 (OFDM)

실험6.  multi input Multi Output (MIMO)

연습문제


 


 

 

현재 디지털 무선통신 산업은 통신 서비스의 급격한 확산과 사용자의 멀티미디어 서비스 요구에 부응하기 위해 빠른 속도로 발전하고 있으며, 모바일 기기를 포함하는 이동통신 시스템은 현 시대에서 없어서는 안 될 중요한 부분이라고 할 수 있다.

 

한편, 이동통신 시스템의 핵심 기술 가운데 하나로서 단말기 및 기지국용 통신 모뎀 칩의 설계를 들 수 있다. 최근 새로운 규격과 성능을 갖추고 있는 모뎀 칩이 개발되고 있지만 이에 맞춰 모뎀 칩의 설계 및 활용 능력을 갖춘 전문 인력은 아직도 상당히 부족한 상황이다.

 

본 교재는 이와 같은 무선통신 산업의 발전으로 인한 고급 인력 부족 현상을 해결하고, 학부 고학년부터 대학원생들이 통신 알고리즘을 습득하여 실무 능력을 배양할 수 있도록 하기 위해 집필되었다. 또한, 본 교재에서는 무선통신 시스템의 원리를 각 기술별로 블록화 하였고 중요 내용 위주로 요약 설명 하였으며, 이론 부분에서 학습했던 통신 알고리즘을 실험 부분에서 Lab SignalsOFDM-MIMO 통신 시스템 교육용 보드를 이용하여 손쉽게 확인할 수 있도록 내용을 구성하였다.

 

본 교재의 구성은 크게 디지털 통신 이론 부분과 실험 부분으로 나누어지며, 이론 부분은 총 13, 실험 부분은 총 6장으로 구성된다. 특히 실험 부분은 기간으로 따지면 총 11주로 구성되어 1학기 분량에 적합하며, 디지털 통신 수업 강좌를 들으면서 실험적으로 따라갈 수 있도록 구성하였다. 실험 파트에서 첫 부분에서는 약 3~4주 동안 기본적인 보드 작동 방법을 습득하며, 그 이후로 전체적인 디지털 통신 시스템의 원리를 배울 수 있다. 계속해서, 본 교재는 이론 부분과 실험 부분으로 분리되어 디지털 통신 시스템의 기본 원리와 다양한 통신 기술 등을 학습하고자 하는 사람들에게도 매우 유익하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

 

우선 교재의 이론 부분을 살펴보면, 1장에서는 디지털 통신의 원리와 시스템을 소개하였으며, 2장에서는 기저대역 변복조 및 신호 검출 방법에 대해 설명하였다. 계속해서 3장에서는 통과대역 변복조 방식인 PSK (Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation)을 자세히 살펴보았고 각 변조 방식에 따른 비트오율 (Bit Error Rate; BER)의 이론적 성능을 살펴보았다. 4장에서는 오류 정정 부호 널리 쓰이는 컨벌루션 부호기에 대해서 살펴보았으며, 5장에서는 인터리버의 원리 및 무선 채널에서 가질 수 있는 장점 등을 설명하였다. 6장에서는 무선통신 채널의 특성과 직교 주파수 분할 다중화의 기본 원리 및 구조에 대하여 살펴보았다. 7장에서는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)의 보호 시간 및 순환 첨두 방식에 대해 살펴보았으며, 8장에서는 OFDM 채널 추정 방식인 LS (Least Square), MMSE (Minimum Mean Square Error), PSAM (Pilot Symbol Aided Modulation) 채널 추정 방식에 대해 살펴보았다. 9장에서는 OFDM 심벌 타이밍 및 반송파 주파수 옵셋의 영향을 분석하였고, OFDM의 동기화 방식으로 널리 쓰이는 van de Beek 방식, Schmidl 방식 등을 살펴보았다. 10장에서는 MIMO (Multiple Input Multiple Output)의 원리 및 채널 용량에 대해 살펴보았으며, 11장에서는 MIMO의 코딩 기술로 널리 사용되는 STBC (Space Time Block Code) 기술을 살펴보았다. 12장에서는 Wi-Fi 무선랜 물리계층의 표준 규격을 살펴보았고, 마지막 13장에서는 WiBro (Wireless Broadband Internet) 물리계층 표준에 대해 설명하였다.

 

교재의 실험 부분을 계속해서 살펴보면, 1장에서는 본 교재의 실험 장비인 Lab SignalsOFDM-MIMO 통신 시스템 교육용 보드의 장비 구성 그리고 본 장비와 PC와의 연결 과정 및 사용 방법 등을 설명하였고, 2장에서는 다양한 기저대역/통과대역 변복조 방식의 신호 파형, 전력 스펙트럼 그리고 BER 성능 등을 확인할 수 있도록 구성하였다. 계속해서 3장에서는 Convolutional 코드의 부호율 변화에 따른 입력 신호와 출력 신호를 확인할 수 있고, 각 부호율에 따른 BER 성능을 비교할 수 있도록 구성하였다. 4장에서는 주파수 오프셋 및 타이밍 오프셋에 따른 신호 성상도를 확인 할 수 있도록 하였으며, 각 오프셋을 보정하였을 때 신호가 얼마만큼 복원 되는지 실험으로 확인이 가능하도록 구성하였다. 5장에서는 OFDM의 변복조 방식인 FFT (Fast Fourier Transform), IFFT (Inverse FFT) 방식에 따른 신호 파형 및 전력 스펙트럼을 살펴보고 채널 추정에 따른 BER 성능을 확인할 수 있도록 구성하였다. 마지막 6장에서는 MIMO의 신호 복원 방법인 ZF-OSIC (Zero Forcing-Ordered Successive Interference Cancellation), MMSE-OSIC를 통해 신호가 복원되는 정도를 신호 성상도 및 BER 결과 값을 통해 확인할 수 있도록 실험을 구성하였다.

 

한편, 본 교재 및 여기서 실험에 사용된 Lab SignalsOFDM-MIMO 통신 시스템 교육용 보드는 다음과 같은 특장점을 갖추고 있다. 첫째, 본 교재에 포함된 통신 시스템 교육용 실험 장비는 오실로스코프와 같은 별도의 외부장비 없이 모니터상의 GUI (Graphic User Interface)를 통하여 실시간으로 신호 파형이나 결과를 확인할 수 있다. 둘째, 디지털 통신 시스템 개발과 관련하여 사용자가 알고리즘을 쉽게 구현할 수 있도록 구성하였으며 전체적인 디지털 통신 알고리즘 개발 환경 구축이 가능하다. 셋째, 프로그램 실습을 통한 처리 결과 그래프는 실시간으로 확인이 가능하며 PC (Personal Computer)에 직접 저장이 가능하도록 구성되어 있다. 넷째, 본 교재는 기본적인 디지털 통신 변복조부터 차세대 무선 통신 기술로 널리 쓰이는 OFDM, MIMO 통신 이론, WiBro 프로토콜 설계 등을 다루고 있으며, 이 내용은 본 교재의 실험장비 플랫폼 상에 효율적인 학습이 가능하도록 내용이 구성되어 있다. 다섯째, 본 교재는 IT 관련 학부 및 대학원 학과 수업, 공학교육인증 설계 등에 매우 적합할 뿐만 아니라 각종 인력 양성 사업, 관련 기업의 신진 인력 양성용 교육 자료에 효과적으로 활용될 수 있다.

 

본 교재에서는 각 장의 실험에 앞서 기본적인 통신 알고리즘의 이론을 상세히 설명하여 실험은 이론적인 부분의 결과를 확인하는 과정으로 구성하였다. 예를 들어, 디지털 통신 이론 부분의 2, 3장에서 기저대역/통과대역 변복조 방식을 학습하였다면, 실험 부분 2장에서는 앞서 배운 이론 내용의 결과 성능 지표인 BER 성능 등을 확인 하는 방식으로 진행된다. 또한, 실험 부분에는 연습문제가 있어 독자들이 이론적인 부분을 제대로 학습하였는지 확인하고 정리할 수 있다.

 

저자들은 본 교재가 디지털 통신 과목을 수강하는 대학생 및 대학원생뿐만 아니라 디지털 통신에 관심 있는 일반인들에게까지도 널리 이용되길 바라며, 이 책을 통해 많은 사람들이 디지털 통신의 원리를 쉽게 이해할 수 있기를 진심으로 기원한다.

 

마지막으로, 본 교재의 집필을 위해 많은 도움을 준 숭실대학교 통신 및 정보처리연구실과 연세대학교 디지털통신연구실 대학원 학생들에게 감사의 뜻을 전합니다.

 

201010

신요안 / 김광순

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