디지털-디지털 부호화
0과 1의 표현을 어떻게 할것인가.
부호화(Encoding) - 복호화(Decoding)
단극형(Unipolar)
하나의 전압 레벨만 사용
단순하고 구현 비용이 저렴
0의 전압 : 0의 전압, idle(유휴) 상태
1의 전압 : +,- 둘중 하나 사용
문제점
직류성분(DC Component) 문제 , 동기화 문제
극형(Polar)
극형 부호화는 (＋) 와 (－) 전압 두 개의 레벨 사용
NRZ (Non-Return to Zero)
NRZ-I (Not-Return to Zero Invert)
RZ (Return to Zero)
NRZ => 동기화문제때문에 RZ이라는 방식이 나옴
동기화 문제를 해결하지만 상대적으로 많은 대역폭 사용
0 일 경우 (－)전압으로 시작해서 중간에 0 레벨로 복귀
1 일 경우 (＋)전압으로 시작해서 중간에 0 레벨로 복귀
Biphase(Manchester)
동기화 문제 해결
Biphase(Differential Manchester)
0 인 경우 이전 패턴 유지
1 인 경우 패턴이 반대로 바뀜
양극형(Bipolar)
Bipolar AMI (Bipolar Alternate Mark Inversion)
0 전압은 0을 나타내고 (＋), (－) 전압은 1을 표현
연속적인 0이 오면 동기화 문제 발생
동기화 문제를 해결하기 위해 B8ZS와 HDB3 사용
B8ZS(Bipolar 8-zero Substituion)
연속해서 0이 8개가 나올 경우0대신 비트패턴 삽입
이런 패턴들이 나온다라는거만 알면될듯
HDB3(High-Density Bipolar 3)
연속적인 0이 3개 이상 발생하지 않도록 하는 것
4비트씩 끊어서 읽는다.
mBnB형태 블록 코드형
M비트 길이의 데이터를 n비트 길이의 코드로 변환하는 방식
주로 비트 동기화 문제 해결하기 위해 사용
4B/5B
4비트 길이의 그룹단위를 5비트 길이의 코드 비트로 변환하는 방식
‘0’ 또는 ‘1’이 연속되어 전송되지 않도록 코드화
====> NRZ-I과 같이 사용
8B/10B
8비트 단위를 10비트의 코드로 변환시키는 블록 코드
0’과 ‘1’의 발생비율을 평균적으로 같게 함으로써 DC Balance 문제 해결
===> USB 3.0에서 활용
Multilevel형
3개 이상의 전압레벨을 사용하는 방식
2B1Q(2 Binary 1 Quartenary)
2진 데이터 4개(00, 01, 11, 10)를 1개의 4진 심볼(-3, -1, +1, +3)로 변환하는 방식
신호 변환기(Signal Consersion Device)
단거리용 변환기, 장거리용 변환기가 있음
이 2개는 장거리용 변환기
DSU(Digital Service Unit)
고속, 양질의 데이터를 전송하는 디지털 전송방식
전송 : 직렬 Unipolar(극형) 신호를 변형된 Bipolar(양극형) 로 바꿔서 전송
수신 : 변형된 Bipolar(양극형) 신호를 직렬 Unipolar(극형) 로 바꿔서 수신
CSU (Channel Service Unit)
T1 또는 E1 트렁크를 수용할 수 있는 장비(트렁크 속도에 맞게 분할해서 전송하는 장비)
멀티플렉서가 채널들을 모아서 전송하는 트렁크 방식으로 전송
디지털-아날로그 부호화
변조(Modulation) - 복조(Demodulation)
반송파(Carrier wave)를 이용하여 전송(정현파의 일종)
즉, 반송파에 데이터를 싣는 것 ===> 변조
정현파의 일종이기때문에 정현파의 구성요소인 진족, 주파수, 위상 등으로 분류하여 볼 수 있다
비트율(Bit rate)과 보오(Baud rate)율
비트율(bps) : 초당 전송되는 비트수
보오율(baud) : 매초당 몇개의 신호변화가 있었는지, 매초당 몇 개의 다른 상태의 변화가 있었는지 나타내는 신호속도
하나의 신호단위당 두 개의 비트가 전송되면 비트율 = 보오율의 2배
하나의 신호단위당 새 개의 비트가 전송되면 비트율 = 보오율의 3배
ex) 110bps -> 1초동안 110개의 비트전송, 두 개의 비트가 하나의 신호단위를 이루면 55baud
약자 기억하기
진폭편이변조(ASK : Amplitude Shift Keying)
주파수변이변조(FSK : Frequency Shift Keying)
위상편이변조(PSK : Phase Shift Keying)
직교진폭변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation)
진폭편이변조(ASK : Amplitude Shift Keying)
진폭의 변화로만 0과 1을 표현
1보오 당 1비트의 신호 전송
장점 : 회로 구성이 간단하고 가격이 저렴
단점 : 잡음이나 신호의 변화에 약함
주파수변이변조(FSK : Frequency Shift Keying)
주파수의 변화로만 0과 1을 표현 ===> 진폭, 위상 변화 x
1보오 당 1비트의 신호 전송
진폭편이변조 방식보다 잡음에 강하고 회로도 간단하여 데이터 전송에 많이 사용
위상편이변조(PSK : Phase Shift Keying)
위상의 변화로만 0 과 1을 표현 ===> 진폭, 주파수 변화 x
잡음에 의한 신호 지연이 자주 발생
2위상 - 1비트. 4위상 - 2비트, 8위상 - 3비트
직교진폭변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation)
위상편이변조와 진폭편이변조의 복합형태
왼쪽은 1 * 4 = 4(2bit), 오른쪽은 2 * 4 = 8(3bit)
8-QAM 신호의 시간영역을 보면 3비트마다 위상, 진폭에 따라 전송한다는 것만 기억
신호변환기
변조 기능 : 디지털 신호를 아날로그화
복조 기능 : 아날로그 신호를 디지털화
모뎀 : 변조 기능 과 복조 기능을 가지고 있는 기기
모뎀은 전송률, 대역폭, 속도 이외의 방법으로도 모뎀을 분류하는데
벨 모뎀, ITU-T모뎀(V시리즈 : V32bis, V34 ... ==> QAM 방식으로 사용)의 종류가 있다.
케이블 모뎀
장점
빠른 접속 속도
단점
데이터를 PC에 보내기만 하는 단방향 통신
이론적인 속도보다 실제속도가 낮음
같은 라인에 연결된 사람이 많으면 속도 저하
DSL(Digital Subscriber LIne) 모뎀
라인이 아닌 모뎀을 의미
전송거리, 상향과 하향 전송속도, 비율, 응용서비스 등의 기준으로 구분
DMT(Discrete Multi Tone)
톤(Tone) : 사용 주파수 대역을 4Khz로 균등 분할한 영역
각 톤마다 QAM을 사용하여 데이터 변조
CAP(Carrierless Amplitude and phase)
전송 데이터를 2개의 기저대역으로 분할
In-phase 와 Quadrature-phase로 변조 후 두 신호를 합하여 전송
주파수가 적절히 배치되었을 경우 선로에서 임펄스 및 잡음에 유리 => 주파수가 적절히 배치되지 않으면 데이터손실 큼
ADSL, VDSL 최대전송속도, 변조방식
아날로그 - 디지털 부호화
펄스코드변조(PCM : Pulse Code Modulation)
이 방식이 많이 사용된다
표본화
아날로그 신호를 일정간격으로 나누는 과정 == 샘플링
이과정으로 PAM(Pulse Amplitude Modulation)을 얻는다
나이퀴스트의 샘플링 정리
최고의 주파수를 fc 라고 하면 적어도 1/2fc 의 주기 펄스로 정보 추출
양자화 == 근사화방식
표본화 단계로부터 추출된 PAM 펄스를 정량화 하는 단계
정량화한 결과값 == PCM 신호
양자화 잡음 : 원래 파형과 양자화 파형과의 오차 ===> PCM의 근본적인 문제
부호화
PCM신호를 가지고 디지털화 한것
재생
펄스 유무만을 판단하여 유효 펄스만 재생되어 복호기로 전달
복호
부호화의 반대 개념
재구성
표본화의 반대과정
신호변환기
코덱 : 코더와 디코더의 합성어
코더 : 음성 또는 영상의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
디코더 : 디지털 신호를 음성 또는 영상으로 변환
코덱의 종류
음성(PSTN) - G.711, G.726
음성(VOIP) - G.711, G723.1
영상(통신) - ITU-I의 H.261, H.262, H.263
영상(엔터테이먼트) - JPEG
아날로그 - 아날로그 부호화
아날로그 데이터를 원래 대역과 다른 고주파수 대역으로 전송하기 위해서는 해당 고주파수 대역의 반송파를 택해
진폭, 주파수, 위상에 따라 변화시켜 전송한다.
효율적인 전송을 위해 보다 높은 반송 주파수가 필요
진폭변조(AM : Amplitude Modulation)
AM에 필요한 대역폭은 변조되는 신호 대역폭의 2배
B.am = 2 * B
반송주파수를 받으면 블록 한 부분을 1채널이라고 하고
채널당 연속적으로 할당하지 x ===> 잡음방지
주파수변조(FM : Frequency Modulation)
B.fm = 2 * (1+k) * B / 보통 k=4라고 함
한 채널씩 건너서 할당함 ==>주파수간섭이나 방해의 영향을 받을까봐
위상변조(PM : Phase Modulation)
B.pm = 2 * (1+k) * B / 협대역, k=1, 광대역 k=3
신호변환기
전화기와 방송장비
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