이동통신공학(개정4판)

책 소개

머리말 “세상을 바꿀 수 있다고 미친 생각을 하는 사람이 바로 세상을 바꾸는 사람이다.” 얼마 전, 전 세계를 새로운 통신기기인 iPhone으로 열광시켰던 스티브 잡스(Steve Jobs)가 한 말이다. 이처럼 한 사람의 생각이 세상을 바꿀 수 있는 힘을 가지게 된 배경에는 무수히 많은 이유들이 있겠지만, 급속하게 변화하는 정보통신이라는 학문적 장르와 이동의 제약을 받지 않도록 통신을 지원하는 이동통신 기술이 원천적인 변화의 원동력이다. 즉, 이동통신과 정보통신이 톱니바퀴처럼 맞물려 모든 사물 및 전자기기들과 유기적으로 결합되면서 새로운 패러다임을 만들고 있는 것이다. 개인이 사회가 되고 사회가 한 목소리를 낼 수 있는 소셜네트워크의 파장과 언제 어디서나 원하는 정보를 손쉽게 얻을 수 있는 스마트폰의 대중화는 우리가 상상하는 것 이상으로 세상을 빠르게 변화시키고 있어, 무척이나 혼란스럽게 느끼는 독자들도 있을 것이다. 이러한 독자들을 위해 이제 학문이 아닌 하나의 문화와 트렌드로 자리 잡은 이동통신 분야를 좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 이 책의 개정판을 집필하게 되었다. 급변하는 통신 응용분야를 따라 잡기란 참으로 어렵고 대단한 노력이 필요하다. 저자도 스마트폰을 사용하는 데 며칠을 독학하여야 했으며, 원하는 응용프로그램을 다운로드받기 위해 숱한 시행착오를 거치면서 한 달이 지나서야 겨우 스마트폰이 손안에 있는 것처럼 자연스럽게 느껴졌다. 이러한 응용시스템 부분은 시시각각 변화하면서 독자들과 숨바꼭질을 하지만, 그 응용시스템을 구동하는 원천 기술은 영원토록 변하지 않는다. 수학이 어려워졌다고 구구단이나 덧셈, 뺄셈이 변하지 않는 것과 같은 원리이다. 처음 구구단을 접하면 어렵고 이해도 잘 안 되지만, 완전하게 습득하고 나면 수학을 즐길 수 있는 밑거름이 되기 때문이다. 이 책이 모든 독자에게 이동통신을 이해하는 데 기초수학과 같은 존재가 되기를 바란다. 개정판을 집필하면서 초판보다 설명을 쉽고 자세하게 정리하도록 노력하였으며, 차세대 이동통신에서 꼭 다루어야 하는 다수의 응용시스템을 추가하였다. 1장은 전반적인 통신의 개념과 역사에 대해 설명하였다. 가장 기본적이고 원시적인 통신 수단에서부터 시작하여 통신을 이루는 기본 단위인 신호와 정보의 표현과 전송에 대하여 이야기하였다. 이를 바탕으로 아날로그, 디지털 신호의 개념과 통신방법을 개괄적으로 서술하였다. 2장에서는 이동통신공학에 입문하는 독자에게 가장 유용한 이론인 전파의 원리와 전파가 전파되는 기본 원리에 대해 서술하였다. 또한 무선의 공간에서 전파를 이용한 통신을 사용하는 무선통신시스템에 대해 설명하였다. 3장에서는 이동통신이 이루어지는 통신 채널환경의 특성과 전파환경에 대해서 자세히 이해할 수 있도록 비교적 깊이 있게 다루었다. 이동통신을 처음 접하는 저학년 학부 학생이나 통신 분야의 입문자에게 다소 어렵게 느껴질 수 있으나 디지털통신에서 이동통신시스템으로 나아가는 기본이 되는 부분이므로 간과할 수 없다. 인구수보다 더 많은 휴대전화단말기가 존재하는 국내에서는 어디에서나 통화하는 사람들을 쉽게 볼 수 있다. 그리고 한번쯤은 이러한 사람들을 보면서 통화가 도대체 어떠한 과정과 시스템을 거쳐서 이루어지는지 궁금해 한 적이 있을 것이다. 4장에서는 이러한 궁금증을 해결해 줄 수 있는 통화 과정에 대한 시스템적인 내용에 대해 설명하였다. 5장에서는 셀룰러시스템에 대한 전문적인 지식을 다루었다. 이 책의 표지 문양이 왜 벌집 모양인지 궁금했던 독자가 있다면 이 장을 공부한 순간 그 궁금증이 해결될 것이다. 내용이 흥미가 없더라도 벌집에 대한 궁금증을 가지면서 흥미를 잃지 않고 읽어 주기를 기대해 본다. 그리고 6장과 7장에서는 세계 속의 통신강국 한국을 널리 알린 CDMA에 대한 원리와 시스템 구조 그리고 차세대 이동통신 핵심기술인 OFDM을 비롯한 다양한 4세대 이동통신 원천기술을 담았다. 6장과 7장에 서술된 무선접속기술, 코드의 역할, 채널 구조 등은 지금도 기본 기술로 여겨질 만큼 이동통신을 공부하는 사람이라면 누구나 알아야 할 중요한 내용이다. 또한 뒤이어 설명하는 3세대(3G) 역시 2000년대 전 세계 이동통신 세계에 큰 영향을 미친 중요한 기술로 이 책을 읽는 독자라면 결코 소홀히 해서는 안 되는 중요한 내용이다. 새롭게 수정된 8장에서는 4세대 이동통신의 핵심기술인 OFDM 기술과 MIMO 기술에 대해서 설명하고 있다. 다중 반송파 기술인 OFDM 기술을 바탕으로 주파수 분할 다중 접속을 결합한 OFDMA 기술을 설명하고 있다. 그리고 OFDM의 장단점을 설명하면서, LTE의 상향링크의 전송 기술인 SC-FDMA 기술의 개념도 설명한다. 그리고 다중 안테나를 사용하여 채널 용량을 늘리는 MIMO 기술을 채널 용량 관점에서 시작하여 다이버시티, 공간 다중화, 공간 분할 다중 접속 기술로 구분하여 서술한다. MIMO 기술의 이해를 위해서는 다양한 수학적 개념이 필요로 하여 최대한 쉽게 쓰려고 노력하였지만, 수식이 없이는 설명이 어려운 부분이 많다. 그래서 독자들이 읽는데 어려움이 있을 것으로 생각되나 최근 이동통신은 MIMO 없이는 속 빈 강정이나 다름없기 때문에 인내를 갖고 읽어주길 바란다. 그리고 9장에서는 4세대 이동통신 시스템인 LTE에 대해서 서술하고 있다. LTE의 주요 기술적 특정을 필두로, 프레임 구조 및 물리 채널의 종류를 설명하고, 간섭 관리 기법으로 LTE 부분을 정리하였고, LTE-A에서는 LTE에서 용량 증대를 위해서 채택한 주요 기술을 하나하나 추가하는 형태로 구성하였다. 끝으로 10장에서는 스마트폰 시대에 있어서 이동통신과 상생의 관계를 유지하고 있는 근거리 무선 통신에 대해서 언급하고 있다. 이 부분에서는 Wi-Fi로 알려져 있는 WLAN의 표준 체계 및 기본 동작 원리와 최근 발전된 WLAN 기술을 차례대로 설명하여 독자들이 WLAN에 대한 기본 동작 및 기술 흐름을 파악할 수 있게 하였다. 그리고 블루투스 및 지그비로 대표되는 WPAN 기술도 간략히 설명하고 있다. 이동통신 분야가 LTE, LTE-A 서비스 시작과 Wi-Fi와 이동통신의 상생 구도에서 계속 발전해 나가면서, 그 발전 속도가 계속 가속화되고 있다. 그리고 현재에는 4G 이후의 5G에 대한 요구 사항 및 시험 시스템들이 계속 발표되고 있는 것이 현실이다. 이렇게 발전해 나가는 이동통신 분야에서 계속 개정판을 출간하면서 그 속도에 따라가려 노력하면서 이 책이 이동통신의 새로운 기술을 이해하고 배워나가는 하나의 디딤돌 역할을 할 수 있기를 기대한다. 개정판 집필에 도움을 준 영남대 이동통신연구실 허수정 박사, 이무현, 최창환, 송진선, 정현교, 박성현 학생에게 고마운 마음을 전하며, 이 책의 완성을 위해 아낌없는 지원과 관심을 가져준 모든 분들과 생능출판사 관계자분들께 진심으로 감사드린다. 2015년 7월 저자 일동

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