1. 신호
1) 신호의 개요
- 전자기적인 신호의 형태로의 변환이 필요
* 정보의 전송
송신자 -> 전기적인 신호 ( 아날로그 또는 디지털 / 전송매체 ) -> 수신자
2) 신호의 종류
* 아날로그 신호
- 주파수에 따라 다양한 매체를 통해 전송되는 연속적으로 변하는 전자기파
- 연속적인 값
ex) 마이크로폰에 포착된 사람의 목소리
* 디지털 신호
- 도파 매체를 통해 전송되는 일련의 전압펄스
- 이산적인 값
ex) 0과1의 형태로 컴퓨터의 기억장치에 저장되는 데이터
3) 신호의 형태
* 주기적 신호
- 주기라고 불리는 패턴이 계속되는 신호
ex) 마이크로폰에 포착된 사람의 목소리
* 비주기적 신호
- 시간이 지나는 동안 동일하게 반복되는 사이클
- 패턴 없이 불규칙하게 계속 변하는 신호
4) 아날로그 신호
* 단순 아날로그 신호
- 반복적인 정현파
* 복합 아날로그 신호
- 여러개의 정현파가 합쳐진 복합적인 신호
* 정현파
- 주기 아날로그 신호의 가장 근본적인 형태
- 한 사이클을 진행하는 동안의 변화는 부드럽고 일정
- 연속적으로 흘러가는 듯한 흐름
- 진폭과 주기 또는 주파수, 위상의 특징으로 완벽하게 기술
* 진폭
- 신호의 높이
- 임의의 점에서의 신호가 지니는 값으로 표현
- 단위 : 신호의 종류에 따라 볼트, 암페어, 와트로 측정
* 주기
- 신호가 한 사이클을 이루는데 걸리는 시간
ex) Modem, DSU, CSU 등의 장치가 있음.
- 주기 T는 주파수 f와 T=1/f의 관계가 있음.
* 위상
- 진동 또는 파동과 같이 주기적으로 반복되는 현상에 대해 어떤 시각 또는 어떤 지점에서의 변화의 상태를 의미
ex) B의 파형은 A로부터 90도 이동된 것으로 해석됨. -> A는 0도 위상, B는 90도 위상.
5) 디지털 신호
- 도파 매체를 통해 전송되는 일련의 전압 펄스
- 진폭, 위상, 주기를 가지고 있음.
- 비트간격
- 하나의 단일 비트를 전송하는데 걸리는 시간을 의미.
- 비트율
- 1초 동안 전송된 비트 수를 의미하고 일반적으로 bps(Bits per second)로 표현.
6) 디지털 신호의 분해
* 조파 (Hamonic)
- 디지털 신호는 서로 다른 진폭, 주파수, 위상을 갖는 무한 개의 단순 정현파로 분해되는 특성.
7) 디지털 신호의 종류
* 무한 스펙트럼
- 전 영역에 걸친 모든 주파수 구성 요소
- 디지털 신호는 잡음 등에 의해 왜곡발생
* 주요 스펙트럼
- 무한 스펙트럼 중에서 어느 정도의 왜곡까지는 완전히 재생할 수 있는 영역.
* 채널 용량
- 정보가 에러 없이 그 채널을 통해 보낼 수 있는 최대율
- 채널의 대역폭에 비례
* 데시벨
- 데시벨 = 10log10(P1/P2) (P1,P2 : 신호 전력)
- 두 신호의 세기 비를 대수적으롤 나타내는 상대적인 단위.
- 전송 과정에서 이득과 감쇠를 나타내는데 매우 유효.
2. 부호화
1) 부호화의 개요
* 부호화 방식
- 디지털 -> 디지털
- 디지털 -> 아날로그
- 아날로그 -> 디지털
- 아날로그 -> 아날로그
2) 디지털 -> 디지털 부호화
- 0과 1로 디지털 정보를 디지털 신호로 표현하는 방식
- 0,1의 디지털 정보 -> 디지털 부호화 -> 디지털 신호
* 단극형
- 하나의 전압 레벨만 사용
- 단순하고 구현 비용이 매우 저렴
- 신호의 평균 진폭이 0이 아니기 때문에 직류 성분 발생
- 직류 성분을 다룰 수 없는 매체는 통과가 불가능한 문제가 발생
- 신호가 연속된 0이나 1이 나오는 경우에 신호의 변화가 없음.
- 수신측에서 각 비트의 시작과 끝을 결정할 수 없는 문제가 발생
* 극형
- (+)와 (-) 전압 두개의 레벨을 사용
* NRZ ( Non-Return to Zero )
- 인코딩이나 디코딩을 요구하지 않으며 주로 저속 통신에 널리 사용
* NRZ-L ( Non-Return to Zero Level ) 방식
- 1을 위해 (+) 전압과 0을 위해 (-) 전압을 사용
- 1을 위해 (-) 전압과 0을 위해 (+) 전압을 사용
* NRZ-I ( Non-Return to Zero Invert ) 방식
- 0일 떄는 이전 신호레벨을 유지
- 1일 경우에는 이전 신호레벨을 반전
* RZ ( Return to Zero )
- (+), 0, (-), 3개의 전압 레벨을 사용
- 0일 경우 : (-) 전압으로 시작해서 중간에 0 레벨로 복귀시킴.
- 1일 경우 : (+) 전압으로 시작해서 중간에 0 레벨로 복귀시킴.
-> 동기화 문제를 해결 , 상대적으로 많은 대역폭을 사용.
* Biphase
- 전압 레벨이 중간에 다른 전압 레벨로 전환되며 동기화 문제 해결 가능
* 맨체스터 ( Manchester )
- " _ "의 형태는 0으로 " - " 형태는 1로 표현
* 차분 맨체스터 ( Differential Manchester )
- 0인 경우에는 이전의 패턴을 유지
- 1인 경우에는 패턴이 반대로 바뀜.
* 양극형
- 양극형은 (+), 0, (-), 3개의 전압을 사용
* 양극형 AMI ( Bipolar Altemate Mark Inversion )
- 0 전압은 0을 나타내고 (+),(-) 전압은 1을 표현
- 연속적인 0이 오면 동기화 문제 발생
- 동기화 문제를 해결하기 위해 B8ZS 방법과 HDB3 방법을 사용
3) 디지털 -> 아날로그 부호화
- 디지털 정보 -> 아날로그 부호화 -> 아날로그 신호
* 진폭편이변조 (ASK)
- 진폭의 변화로만 0과 1을 표현
- 장점 : 회로 구성이 간단하고 가격이 저렴.
- 단점 : 잡음이나 신호의 변화에 약함.
* 주파수편이변조 ( FSK )
- 진폭편이변조 방식보다 잡음에 강함.
- 간단한 회로도
- 데이터 전송에 많이 사용
* 위상편이변조 ( PSK )
- 위상의 변로만 0과 1을 표현
- 위상의 변화를 다양하게 해서 한 위상의 여러 비트로 표현 가능
- 위상을 계속 늘리면 위상차가 작아져서 잡음에 의한 신호 지연이 자주 발생
- 0은 0도, 1은 180도로 위상을 표현하는 2-PSK, 90도 간격으로 위상을 2비트로 표현하는 4-PSK, 45도 간격으로 위상을 3비트로 표현하는 8-PSK방식 등이 있음.
* 구상진폭변조 ( QSK )
- 진폭과 위상을 데이터 비트에 따라 변화시키는 진폭편이변조 ( ASK )와 위상편이변조 ( PSK ) 방식을 혼합한 것.
4) 디지털 -> 아날로그 부호화의 신호 변환기
* 변조기능
- 디지털 신호를 아날로그화함.
* 모뎀
- 변조기능과 복조기능을 가지고 있는 기기.
* 복조기능
- 아날로그 신호를 디지털화함.
5) 아날로그 -> 디지털 부호화
- 아날로그 -> 디지털 부호화 -> 디지털 신호
* 펄스진폭변조 ( PAM )
- 아날로그 정보를 가지고 표본 채집
- 결과에 근거하여 일련의 펄스 형성
* 펄스코드변조 ( PCM )
- 아날로그 정보를 디지털화하는 방식으로 가장 널리 사용
- 아날로그 신호 -> 표본화 -> PAM 펄스 -> 양자화 -> 양자화 신호 -> 부호화 -> 디지털 신호
6) 아날로그 -> 디지털 부호화의 신호 변환기
* 신호 변환기
- 코덱 = 코더 + 디코더
* 코더
- 음성 또는 영상의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
* 디코더
- 디지털 신호를 음성 또는 영상으로 변환
* PCM
- 코덱 장비의 직접회로나 칩에서 사용
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