통신 신호에서 스펙트럼 밀도의 정의와 도입 목적 정보통신기술사 단답형 [95회 기출문제]

1. 스펙트럼 밀도의 저의

 - 스펙트럼 밀도란 단위 스펙트럼(대역폭)당 크기를 말함.

 - 신호의 주파수 영역상에서 에너지 또는 전력의 밀도 분포를 의미함.

 

2. 스팩트럼 밀도의 도입 목적

 - 스펙트럼 밀도는 시간적인 관점이 아니라, 주파수적인 관점에서 신호를 해석하기 위해 사용함.

 - 시간적으로 긴 신호를 해석하고자 할 때, 시간적을만 해석하면 해석이 어렵지만, 이것을 주파수 축으로 옮겨 작은 주파수 단위로 나눠 해석하면 계산도 용이하고 그래프 상에 도시하여 분석도 용이하게 할 수 있음.

 - 이러한 그래프는 스펙트럼이라 불리는데, 퓨리에 변환과 같은 주파수 분석 기법을 이용하면 스펙트럼을 분석할 수 있음.

 - 스펙트럼 밀도는 에너지 스펙트럼 밀도 또는 전력 스펙트럼 밀도를 이용함.

 

3. 에너지 스펙트럼 밀도(ESD)

 - 신호에 포함된 신호에너지의 주파수 영역상에서의 밀도 분포.

 - 신호의 단위 대역폭당 에너지

 - 단위 : 단위 주파수당 에너지 (Joule / Hz)

 - 총에너지 : 주파수 영역 전체를 통해 에너지 스펙트럼 밀도를 적분하면 총 에너지가 됨.

 - 자기상관함수 : 자기상관함수를 퓨리에 변환하면 랜덤과정 X(t)의 에너지스펙트럼 밀도가 됨

 

4. 전력 스펙트럼 밀도(PSD)

 - 신호에 포함된 전력의 주파수 영역상에서의 밀도 분포

 - 단위 대역폭당 전력

 - 단위 : 단위 주파수동 전력(Watt/Hz, W/Hz)

 - 평균전력 : 주파수 전체를 통해 전력 스펙트럼 밀도를 적분하면 평균전력이 됨.

 - 자기상관함수 : 자기상관함수를 퓨리에변환하면 랜덤과정 X(t)의 전력 스펙트럼 밀도가 됨.