디지털 신호 처리

Chapter 01 디지털 신호 처리의 개요
1.1｜서론 · 18
1.2｜신호와 시스템 · 19
1.2.1 신호 · 19
1.2.2 아날로그와 디지털 신호 · 20
1.2.3 시스템 · 21
1.2.4 신호 처리 · 22
1.3｜디지털 신호 처리 · 24
1.3.1 디지털 신호 처리 시스템의 구성 · 24
1.3.2 디지털 신호 처리의 장단점 · 26
1.3.3 디지털 신호 처리의 목적 · 27
1.3.4 디지털 신호 처리의 응용 · 29
1.4｜신호와 관련한 기초 개념 · 33
1.4.1 정현파와 진폭, 위상, 주기, 주파수 · 33
1.4.2 신호의 에너지와 전력 · 35
:: 핵심요약 · 37
:: 연습문제 · 38
:: MATLAB 실습 · 39

Chapter 02 이산 신호와 시스템
2.1｜이산 신호 · 48
2.1.1 이산 신호의 정의 · 48
2.1.2 이산 신호의 분류 · 49
2.2｜기본 이산 신호 · 52
2.2.1 단위 임펄스 신호 · 52
2.2.2 단위 계단 신호 · 53
2.2.3 지수 신호 · 55
2.2.4 정현파 신호 · 56
2.3｜이산 신호에 대한 기본 연산 · 58
2.4｜이산 시스템 · 62
2.5｜이산 시스템의 분류 · 65
2.5.1 선형 시스템과 비선형 시스템 · 65
2.5.2 시불변 시스템과 시변 시스템 · 67
2.5.3 인과 시스템과 비인과 시스템 · 68
2.5.4 안정 시스템과 불안정 시스템 · 68
2.5.5 동적(기억) 시스템과 순시적(무기억) 시스템 · 69
:: 핵심요약 · 71
:: 연습문제 · 72
:: MATLAB 실습 · 76

Chapter 03 이산 시스템의 시간 영역 해석
3.1｜시스템의 임펄스 응답 · 86
3.2｜이산 LTI 시스템의 컨벌루션 표현 · 89
3.3｜컨벌루션 합의 계산과 성질 · 92
3.3.1 컨벌루션 합의 계산 · 92
3.3.2 컨벌루션 합의 성질 · 95
3.4｜차분 방정식에 의한 이산 LTI 시스템의 해석 · 99
3.4.1 차분 방정식의 풀이－반복 대입법 · 100
3.4.2 차분 방정식의 풀이－고전적 해법 · 102
3.5｜임펄스 응답과 시스템의 특성 · 109
3.5.1 임펄스 응답의 물리적 의미 · 109
3.5.2 임펄스 응답과 시스템의 특성 · 110
:: 핵심요약 · 112
:: 연습문제 · 113
:: MATLAB 실습 · 119

Chapter 04 연속 신호의 디지털 처리
4.1｜연속 신호의 디지털 처리 시스템 · 130
4.2｜샘플링 · 134
4.2.1 정현파 신호의 샘플링 · 134
4.2.2 임펄스 샘플링 모델과 샘플링 정리 · 137
4.3｜주파수중첩 · 140
4.4｜신호 복원 · 144
4.4.1 이상적인 신호 복원(대역 제한 보간) · 145
4.4.2 영차 홀드를 이용한 신호 복원 · 146
4.4.3 선형 보간(일차 홀드)을 이용한 신호 복원 · 147
4.5｜A/D 변환과 D/A 변환 · 150
4.5.1 A / D 변환기의 개요 · 150
4.5.2 양자화/부호화 · 151
4.5.3 양자화 오차 · 153
4.5.4 D/A 변환 · 156
:: 핵심요약 · 158
:: 연습문제 · 159
:: MATLAB 실습 · 163

Chapter 05 주파수 영역 해석의 기초
5.1｜신호의 표현과 주파수 · 174
5.2｜푸리에 급수 · 177
5.2.1 주기 신호와 푸리에 급수 · 177
5.2.2 푸리에 급수의 세 가지 표현 · 178
5.2.3 푸리에 급수와 스펙트럼 · 182
5.2.4 푸리에 급수의 주요 성질 · 188
5.3｜푸리에 변환 · 190
5.3.1 푸리에 변환의 개요 · 190
5.3.2 주기 신호의 푸리에 변환 · 195
5.3.3 푸리에 변환의 성질 · 196
:: 핵심요약 · 201
:: 연습문제 · 202
:: MATLAB 실습 · 209

Chapter 06 이산 시간 푸리에 급수 및 변환
6.1｜이산 정현파 신호의 주기성 · 226
6.2｜이산 시간 푸리에 급수(DTFS) · 229
6.2.1 이산 시간 푸리에 급수의 개요 · 229
6.2.2 이산 시간 푸리에 급수의 성질 · 235
6.3｜이산 시간 푸리에 변환(DTFT) · 236
6.3.1 이산 시간 푸리에 변환의 개요 · 236
6.3.2 주요 신호의 DTFT쌍 ? 238
6.3.3 이산 시간 푸리에 변환의 성질 · 244
6.4｜DTFT에 의한 이산 시스템의 해석 · 255
6.4.1 이산 시스템의 주파수 응답 · 255
6.4.2 차분 방정식과 주파수 응답 · 257
6.5｜푸리에 표현의 상호 관계 · 262
6.5.1 푸리에 표현의 관계 요약 · 262
6.5.2 시간－주파수 이원성 · 264
6.5.3 푸리에 해석의 주요 사항 요약 · 265
:: 핵심요약 · 266
:: 연습문제 · 267
:: MATLAB 실습 · 275

Chapter 07 이산 및 고속 푸리에 변환
7.1｜이산 푸리에 변환(DFT) · 290
7.1.1 이산 푸리에 변환의 정의 · 290
7.1.2 회전 인자 · 293
7.1.3 DFT를 이용한 신호 처리 · 294
7.2｜이산 푸리에 변환의 특성 · 296
7.2.1 DFT의 기본 성질 · 296
7.2.2 동일 구조에 의한 IDFT의 계산 · 297
7.2.3 DFT의 해상도와 영 채우기 · 300
7.2.4 DFT의 길이 N의 선정 · 302
7.3｜원형 컨벌루션 · 304
7.3.1 원형 컨벌루션의 개념과 정의 · 304
7.3.2 원형 컨벌루션에 의한 선형 컨벌루션 계산 · 308
7.3.3 원형 컨벌루션을 이용한 긴 데이터의 컨벌루션 · 312
7.4｜고속 푸리에 변환(FFT) · 317
7.4.1 밑수 2 시분할 FFT 알고리즘 · 318
7.4.2 FFT 버터플라이 · 322
7.4.3 역 비트순 · 323
7.4.4 밑수 2 주파수 분할 FFT · 325
7.4.5 역 FFT · 329
:: 핵심요약 · 331
:: 연습문제 · 332
:: MATLAB 실습 · 337

Chapter 08 z 변환
8.1｜ z 변환의 개념과 정의 · 350
8.1.1 z 변환의 정의 · 350
8.1.2 z 변환의 수렴 영역 · 352
8.2｜주요 신호의 z 변환 · 355
8.3｜역 z 변환 · 358
8.3.1 멱급수 전개에 의한 역 z 변환 · 358
8.3.2 부분분수 전개법에 의한 역 z 변환 · 360
8.4｜ z 변환의 성질 · 364
8.5｜ z 변환에 의한 차분 방정식 해석 · 371
8.5.1 z 변환을 이용한 차분 방정식의 풀이 · 371
8.5.2 초깃값 정리와 최종값 정리 · 374
8.6｜전달 함수 · 377
8.6.1 전달 함수의 정의 · 377
8.6.2 시스템(전달 함수)의 극과 영점 · 381
8.6.3 전달 함수와 시스템의 특성 · 385
8.7｜전달 함수와 주파수 응답의 관계 · 388
8.7.1 극과 영점에 대한 주파수 응답의 의존성 · 388
8.7.2 극과 영점에 따른 주파수 선택 특성 · 390
8.8｜ z 변환과 라플라스 변환의 관계 · 394
:: 핵심요약 · 396
:: 연습문제 · 397
:: MATLAB 실습 · 402

Chapter 09 디지털 필터의 기초
9.1｜필터의 개요 · 416
9.1.1 필터의 기본 개념 · 416
9.1.2 필터의 분류 · 417
9.2｜주파수 응답/전달 함수와 필터 특성 · 420
9.2.1 주파수 응답과 필터 특성 · 420
9.2.2 필터 이득 · 422
9.2.3 선형 위상 · 424
9.2.4 최소 위상 · 426
9.2.5 극－영점 배치와 필터 특성 · 429
9.3｜간단한 실용 필터 · 431
9.3.1 이동 평균 필터 · 431
9.3.2 빗살 필터 · 433
9.3.3 디지털 공진기 · 434
9.3.4 노치 필터 · 436
9.3.5 디지털 미분기 · 438
9.3.6 힐베르트 변환기 · 439
9.3.7 전역 통과 필터 · 440
9.4｜필터 설계의 개요 · 442
9.4.1 필터의 사양 결정 · 443
9.4.2 필터 계수의 결정 · 446
9.4.3 필터 구조 선택 및 전달 함수 변형 · 447
9.4.4 유한 어장 효과 분석 · 447
9.4.5 필터의 물리적 구현 · 448
:: 핵심요약 · 449
:: 연습문제 · 450
:: MATLAB 실습 · 455

Chapter 10 FIR 필터 설계
10.1｜FIR 필터 설계의 개요 · 470
10.2｜선형 위상 FIR 필터 · 472
10.2.1 신호의 대칭성과 선형 위상 · 472
10.2.2 선형 위상 FIR 필터의 유형 · 473
10.2.3 선형 위상 FIR 필터의 영점 분포 · 479
10.3｜창 함수를 이용한 FIR 필터 설계 · 484
10.3.1 창 함수를 이용한 필터 설계의 개요 · 484
10.3.2 창 함수 · 486
10.3.3 창 함수를 이용한 설계 시 고려 사항들 · 494
10.4｜주파수 샘플링에 의한 FIR 필터 설계 · 499
10.5｜최적 등맥동 FIR 필터 설계 · 503
10.5.1 등맥동 필터 설계의 기본 개념 · 503
10.5.2 교번 정리를 이용한 최적 등맥동 필터 설계 · 505
10.6｜FIR 필터의 주파수 대역 변환 · 509
10.6.1 변조 특성을 이용한 방법 · 509
10.6.2 부필터들의 합성을 이용한 방법 · 511
:: 핵심요약 · 513
:: 연습문제 · 514
:: MATLAB 실습 · 516

Chapter 11 IIR 필터 설계
11.1｜IIR 필터 설계의 개요 · 530
11.1.1 IIR 필터의 기본 개념 · 530
11.1.2 IIR 필터 설계의 개요 · 531
11.1.3 연속계와 이산계의 관계 · 533
11.2｜극-영점 배치에 의한 IIR 필터 설계 · 534
11.3｜아날로그 필터 설계 · 537
11.3.1 아날로그 필터의 설계 사양 · 537
11.3.2 버터워스 필터 · 538
11.3.3 체비쇼프 필터 · 544
11.3.4 타원형 필터 · 550
11.3.5 베셀 필터 · 553
11.4｜아날로그-디지털 필터 변환 · 554
11.4.1 임펄스 불변 변환 · 554
11.4.2 쌍선형 변환 · 561
11.4.3 유한 차분 근사 · 569
11.4.4 정합 z 변환 · 571
11.5｜IIR 필터의 주파수 대역 변환 · 573
11.5.1 아날로그 ⇒ 아날로그(A2A) 대역 변환 · 573
11.5.2 디지털 ⇒ 디지털(D2D) 대역 변환 · 576
11.5.3 아날로그 ⇒ 디지털(A2D) 대역 변환 · 578
:: 핵심요약 · 579
:: 연습문제 · 580
:: MATLAB 실습 · 583

Chapter 12 필터 구조와 구현
12.1｜필터 구현을 위한 필터 구조 · 600
12.2｜FIR 필터 구조와 구현 · 601
12.2.1 직접형 · 601
12.2.2 종속형 · 602
12.2.3 선형 위상형 · 603
12.2.4 주파수 샘플링형 · 604
12.3｜IIR 필터 구조와 구현 · 607
12.3.1 직접형 · 607
12.3.2 종속형 · 609
12.3.3 병렬형 · 610
12.4｜격자 필터 구조 · 613
12.4.1 FIR 필터의 격자 구조 구현 · 613
12.4.2 IIR 필터의 격자 구조 구현 · 615
:: 핵심요약 · 617
:: 연습문제 · 618
:: MATLAB 실습 · 620

Appendix A｜수식표 · 627
Appendix B｜변환표 · 633
찾아보기 · 638