디지털 신호란 무엇인가 알아보기

1. 신호(signal)란?

전기통신이 발명되기 전에 신호는 보통 인간의 시청각이 도달하는 범위 내에서 사용되는 중거리 통신수단이었다. 불, 연기, 봉수, 깃발을 사용하는 것이 이에 해당된다. 장거리 통신이 가능하게 된 것은 전기라는 신호를 통신에 이용하면서부터이다. 그래서 오늘날에는 모스부호 또는 철도신호 등과 같이 전기적 수단에 의해 인간의 자연적인 가시 가청범위를 넘는 신호 통신이 가능하게 되었다. 신호의 내용은 인간의 오감과 관련이 있다. 오감 중에서 시각적 신호와 청각적 신호는 통신을 비롯한 산업현장에서 주로 이용된다. 시각적 신호는 빛, 모양, 색 등 시감을 이용한 것이고, 청각적 신호는 소리 등과 같이 청각을 이용한 것이다. 이외에도 인간의 오감에는 후각, 미각, 촉각의 신호들이 존재하지만 많이 활용되지 못하고 있다. 신호란 일상생활에서 흔히 만나게 되는 의사전달 수단으로, 교통신호등, 자동차 깜박이, 안내판, 전화벨, 비상 경보음, 얼굴표정 및 제스처 등 중요한 정보를 전달하기 위한 모든 수단을 말할 수 있다. 신호를 공학적으로 표현하면 한 개 이상의 독립변수를 수학적으로 표시한 함수로써, 시스템의 입력 데이터로 들어가는 입력신호와 시스템의 출력에서 나오는 출력신호의 유기적 결합으로 이루어진다.

1.1 신호의 분류

신호들은 다양한 형태로 분류를 할 수 있지만 큰게 다음 그림1-1로 분류하였을 때, 정의신호는 일정한형태로 정의되어 있는 신호를 말하고, 잡음신호는 정의되지 않은 즉 랜덤하게 발생하는 신호를 말한하.  이 절에서는 다양한 신호중 아날로그신호와 디지털신호를 결정하는 신호들의 특징 과 원리를 살펴보도록하자.

1.2 연속시간 신호(Continououse-time signal)

연속신호는 모든 연속적인 시간(t)에 대하여 크기의 변화로 정의된다. 이러한 연속신호는 수학에서 배우는 함수로 정의되고, 이러한 함수에 물리적인 의미를 부여하여 정의할 수 있다. 예를 들면, 연속적인 값을 갖는 독립변수 t에 대한 함수 x(t)가 있다고 했을 때 시간에 따른 센서의 입력, 시간에 따른 전파의 입력, 시간에 따른 음성의 입력, 시간에 따른 영상의 입력을 들 수 있고, 이 신호는 아날로그 신호로 대변할 수 있다.

1.3 이산시간 신호(Discrite-time signal)

앞에서 배운 연속 신호는 모든 연속적인 시간 t에 대하여 정의되는 반면, 이산 신호는 특정한 시간에서만 값을 갖는 신호로 정의된다. 이산신호는 연속신호의 입력을 샘플링 과정을 통해 샘플의진폭성분을 양자화함으로써 디지털 신호를 얻는다. 이러한 과정을 각각 샘플링 과 양자화 과정이라하고, 샘플링과 양자화 과정을 거친 신호를 디지털신호라 한다. 다음 그림 1-3은 연속시간 신호의 이산화과정 중 샘플링과정을 보여주고 있다.