무선 송수신기: 비트가 전파가 되고 다시 비트가 되기까지

4장에서는 비트가 펄스가 되고 반송파에 실렸다가 다시 비트로 판정되는 신호처리의 순서를 보았다. 이 장에서는 같은 신호가 실제 부품을 하나씩 지나는 길을 따라간다. DAC, 필터, 믹서, 전력 증폭기, 안테나와 채널, 저잡음 증폭기, ADC는 각각 신호의 크기, 차지하는 대역, 지연, 섞여 드는 잡음을 바꾼다. 부품마다 신호가 어떤 모양이 되는지, 그리고 신호와 잡음의 세기가 사슬을 따라 어떻게 오르내리는지 본다.

한 줄로 본 송수신기

송신기의 비트가 수신기의 비트로 돌아오기까지, 신호는 어떤 부품을 어떤 순서로 지날까?

송신기는 디지털 부분에서 비트를 심볼과 펄스로 만들고(4장), DAC가 그 표본을 연속 파형으로 바꾼다. 재구성 필터가 DAC 출력의 군더더기 성분을 걸러 내고, 믹서가 LO의 반송파를 곱해 RF로 올리면(4장 '주파수 변환'), 전력 증폭기(PA)가 전력을 키워 안테나로 내보낸다. 전파는 채널을 지나며 크게 약해지고, 늦어지고, 잡음과 섞인다. 수신기는 안테나로 받은 약한 신호를 저잡음 증폭기(LNA)로 키우고, 믹서로 0 Hz 둘레로 내린 뒤, 필터로 받을 대역만 남기고 ADC로 표본화한다. 그다음 디지털 부분이 정합 필터와 판정으로 비트를 되찾는다(4장).

아래 그림은 이 사슬 전체를 한 줄로 늘어놓았다. ▶로 한 단계씩 넘기면 그 부품을 지난 뒤의 신호가 시간 파형, 스펙트럼, 성상도로 채워지고, 맨 아래의 레벨 도표에 신호 전력(위 선)과 잡음 전력(아래 선)이 한 칸씩 이어진다. 먼저 송신 쪽을 끝까지 넘기며 레벨이 어떻게 올라가는지 보고, 그다음 채널에서 신호가 크게 떨어지는 것과 수신기가 그것을 다시 끌어올리는 것을 본다. 두 선의 간격이 그 지점의 신호 대 잡음비(SNR)이다.

합성 신호이다. QPSK 16심볼, RRC 펄스(β = 0.35)를 썼고, 반송파는 파형이 보이도록 심볼률의 몇 배로 낮춰 그렸다. 레벨 도표의 dB 값은 이 장의 예시 값이며 특정 장치의 사양이 아니다.

이 장의 나머지 절은 이 사슬을 구간별로 다시 본다. 절마다 같은 그림을 그 구간의 단계만 보이게 넣었다.