5장 신호

신호

응용 프로그램에서 사용 가능한 정보의 종류
문자, 음성, 그림 등의 형태

 

신호의 종류

아날로그 신호
연속적인 값
주파수에 따라 다양한 매체를 통해 전송되는 연속적으로 변하는 전자기파

디지털 신호

이산적인 값
값이 싸고 잡음에 덜 민감, 감쇠현상에 더 많은 피해 받음
도파 매체를 통해 전송되는 일련의 전압 펄스

 

 

신호의 형태

주기적 신호

주기라고 불리는 패턴이 계속 반복되는 신호

 

비주기적 신호

주기적 신호와는 반대로 시간이 지나는 동안 동일하게 반복되는 사이클이나 패턴 없이 불규칙하게 계속 변하는 신호

 

 

 

아날로그 신호의 특징

 

진폭 (Amplitude)
신호의 높이를 나타냄
임의의 시간에서의 신호가 지니는 값
진폭의 단위는 신호의 종류에 따라 볼트, 암페어, 와트로 측정

위상 (Phase)
진동이나 파동과 같이 주기적으로 반복 되는 현상에 대해 어떤 시각 또는
어떤 지점에서의 변화의 상태
시각 0시에 대한 파형의 상대적인 위치

주기와 주파수 (Frequency) - 주기
신호가 한 사이클을 이루는 데 걸린 시간을 의미
주기 T = 1/f
주기의 단위는 초

 

주기와 주파수 (Frequency) - 주파수
초당 생성되는 사이클의 수를 의미
시간에 대한 변화율로서 초당 반복되는 패턴의 횟수
주파수 f = 1/T
주파수의 단위는 Hertz(Hz)

 

아날로그 신호의 종류

단순 아날로그 신호
반복적인 정현파

 

복합 아날로그 신호
여러 개의 정현파가 합쳐진 복합적인 신호
푸리에 분석(Fourie Analysis)을 이용하여 분해 가능

 

 

주파수 스펙트럼과 대역폭

주파수 스펙트럼 

신호를 구성하는 모든 정현파 신호의 조합

 

대역폭

통신 선로 상에서 운반되는 전송 주파수의 범위

채널의 용량(비트율)과 직접적인 관계

최고 주파수에서 최저 주파수를 뺀것

 

 

 

음성대역의 주파수 스펙트럼

높은 주파수 영역에서 넓은 대역폭이 얻어지므로 전송 용량이 큰 통신 시스템은 모두 높은 주파수를 사용

가드밴드(Guard Band)

 

무선통신영역

VLF, SHF

이동통신으로 UHF를 많이 사용함(극초단파)

 

대부분의 물리적인 현상은 특정주파수로 표현이 가능하다

 

과학기술정보통신부

디지털 신호

도파 매체를 통해 전송되는 일련의 전압 펄스

 

디지털 신호의 특징 ==> 비주기적 신호

비주기적 신호기 때문에 주파수라는 것을 사용할 수 없다.

 

진폭, 위상, 주기
비트간격 : 하나의 단일 비트를 전송 하는데 드는 시간  =(주기)
비트율 : 1초 동안 전송된 비트의 수 =(주파수, 채널용량)

 

디지털 신호의 분해

무한개의 단순 정현파로 분해되는 특성

조파(harmonic) : 디지털 신호에서 분해 된 정현파

디지털 신호는 항상 잡음에 의해 왜곡

Why?) 전 영역에 걸친 모든 주파수 구성 요소들을 온전하게 전송할 수 있는 전송 매체가 없기 때문

이것을 막기 위해 주요 스펙트럼을 준다.

주요 스펙트럼 : 무한 스펙트럼 중에서 어느 정도의 왜곡까지는 재생할 수 있는 부분

 

채널 용량

정보가 에러 없이 그 채널을 통해 보낼 수 있는 최대율

채널의 대역폭에 비례

샤논의 법칙(채널용량은 샤논의 법칙으로만 계산한다만 이해하자)

채널용량 C = Wlog2(1+S/N)

 

데시벨(Decibel)

통신에서의 신호의 세기를 나타내는 단위

데시벨 = 10log10(P1/P2) (P1, P2 : 신호전력)
두 신호의 세기 비를 대수적으로 나타내는 상대적인 단위

전송 과정에서 이득과 감쇠를 나타내는데 매우 유효