정보전송공학
★ 정보통신 system 구성도
Data 전송계(데이터를 목적지까지 전달)
데이터처리계
DTE →
DCE
전송로
DCE →
CCU →
Host
Computer
Data Terminal
Equipment
데이터단말장치
입출력기능
Data Communication
데이터통신장치
신호변환장치
회선종단장치
Communicatio
Control Unit
통신제어장치
회선Level 변동감시
에러,오류 검출
직/병렬 변환장치
문자분해/조합
제 1 장 신호변환
1. 통신모형(샤논)
- 변조(Modulation) : 보내고자 하는 정보신호를(원신호) 반송파의 진폭, 주파수, 위상 등에 실어 보내는 과정(원신호를 전송로에 적합한 신호로 변환)
- 변조의 목적 : ① 원거리전송 ② 송수신 Ant의 길이를 해결하기 위함
③ 주파수 분할 다중화(FDM) ④ 잡음과 간섭에 강하다, S/N비 강
⑤ 회로 소자가 단순화되어 소형화
정보원
송신기
전송매체
수신기
수신자
변조
복조
신호파
반송파
Anglog
변조
연속변조
Analog
A
F
P
AM
FM
PM
아날로그변조
Digital
A
F
P
AP
ASK
FSK
PSK
APSK
진폭변이변조
주파수변이변조
위상변이변조
=>QAM
Analog
Digital
피변조파
Analog
Analog
Analog
Digital
신호파
반송파
Pulse
변조
펄스변조
Analog
Pulse의 A
W
P
F
PAM
PWM
PPM
PFM
펄스진폭변조
펄스폭변조
펄스위치변조
펄스주파수변조
Digital
Pulse의 N
Code
PNM
PCM
pulse의
Digital변조
2. 신호의 3요소
- 진폭, 주파수(시간당 진동수 Hz), 위상
- 주기 T 1 cycle
- 주파수 f = 주기/초 f = T =
- 음성신호 S(t) : A cos(2πft × θ) A : 진폭, f : 주파수, θ : 위상
- 파장() : 1cycle의 길이
※ = ( )
λ
파장
t
f
3. PCM(Pulse Code Modulation)
TDX(교환기)
1회선 -> 64000/chX32
64Kb/s=2,48Mbps => E1
[ PCM 계통도 ]
Analog
Digital
Analog
PAM
PCM
PAM
A/D 변환
전송채널
D/A 변환
analog
LPF
표본화
압축
양자화
부호화
중계기
복호화
신장
LPF
analog
신호
신호
선로
o 사전 Aliasing
차단 필터
(Pre Alasing
filter)
o 때는
대역 제한(차단)
o 아날로그 신호로
부터 대푯값 추출
o (샤논)
o
= 샘플링주기
o
= 표본화주기
o 표본화오차
Alianing
절단오차
반올림오차
개구효과
압축특성
<A - Law>
CEPT
A = 87.6
<- Law>
NAS
A = 255
A = =1
비압축
S/N비개선
o 진폭을 이산화한 정수값
o 양자와 계단수
o 양자회 비트수
o 양자화방법
1.선형양자화
2.비선형양자화
3.적응형양자화
→ADPCM/APM
o 6dB 법칙
n→1비트증가하면
- 6dB증가
S/N=
o 양자화잡음
→Step수 증가
→압신법
o 과부하 잡음
o 비트조합으로
변환
o Gray Code
o Line Coding
o ISI(인접부호
간 간섭)
o Jitter 누적
o 3R
1 Reshaping
2 Regeneration
3 Retiming
→왜곡없는 재생
o PAM 신호로
복원
※ PCM의 장점(디지털 방식0
- 각종 잡음에 강하다
- 누화에 강하다
- 잡음이 누적되지 않는다
- 저질의 전송로에 적합
- 고가의 여파기 불필요
※ 단점
- 점유주파수 대역이 넓다
- Jitter가 누적
- 고속 +전자스위치 필요
※Nuquist 샘플링 주파수 f = 2 fm = 2 * 3,400 = 6,800 Hz
잡음 : Aliasing, folder over,
Spectrum folding, Spectrum overlap
Shanon 생플링 주파수 f ≧ 2 fm = 2 * (3,400 + α) = 8,000 Hz
샘플링 주기 -> T ≦ = = 125 s
- Shanon의 표본화 정리 : 원신호의 최고 주파수의 2배이상
(1) LPF(Low Pass Filter) : 저역여파기
- 사전 Aliasing 차단 필터(Pre Aliasing filter)
- f < 2fm 이면 대역 제한(차단)
(2) 표본화(Sampling)
- 연속적인 아날로그 신호로부터 대푯값 추출
- 1초당 8,000개의 샘플을 추출, 8,000 X 125μs = 1초
- 음성의 표본화 주파수는 8[kHz], 표본화 주기는 125[μs]
- f ≧ 2m
- T ≦
- 표본화 오차
① Aliasing
② 절단오차 : 아날로그 신호를 디지탈화할 때 디지탈화된 값이 허용되는 최 대값보다 큰 경우의 오차.
③ 반올림오차
④ 개구오차
※ 절단오차, 반올림오차, 개구오차 - 이론적인 오차로 개선 불가
(3) 압축(Compressor) : 1/2 압신기(companding)
- 입력 PAM 작으면 크게
입력 PAM 크면 압축
- 비선형 양자화 효과
- S/N 비 개선
- 압신기
선형 양자화기를 비선형 양자화 효과
입력 PAM 작으면 크게, 입력 PAM 크면 압축
μ - Law
A - Law
● 북미식(NAS)
● 유럽식(CEPT)
● = 255 / 1(압축비)
● A = 87.6 /1
● 15 절선
● 13 절선
● 입력신호에 관계없이 대수곡선
● 낮은 입력에 대해서 선형
높은 입력에 대해서 대수곡선
(4) 양자화(Quandization)
- 표본값을 설정된(PAM, 순시값) 이산값으로 대응시키는 과정
- 양자화 계단수 M = 2 n : 양자화 비트수
1증가하면 계단은 2배씩 증가. 양자화 잡음 감소
M 4 2 ΔS = = 2 V (최대 8 V일때 양자화잡음)
M 8 3 ΔS = = 1 V
M 16 4 ΔS = = 0.5 V
※ 신호대 잡음비 : S/N = 6n + 2.0 [㏈](과부하 잡음이 없는 조건)
= 6n - 7.0 [㏈](과부하 잡음이 최소인 조건)
ex) n = 3 = 20[dB] / 11[dB]
n = 4 = 26[dB] / 17[dB]
n = 5 = 32[dB] / 23[dB]
※ 전화음성 : 7 bit, M = 128 step -------> 북미식 : PCM-24
8,000 X 7 bit/초 = 56,000 bps = 56 Kbps
8 bit, M = 256 step -------> 유럽식 : PCM-32
8,000 X 8 bit/초 = 64 Kbps
- 양자화 비트수 n = log M
- 양자화 잡음 대책
① 양자화 스텝 수 증가 : 2 bit = 2 = 4, 3 bit = 2 = 8
② 비선형 양자화 + 압축기 : 압신기
③ 음성비트를 7비트에서 8비트로 한다
- 과부하 잡음(peak clipping, limitting)
- 양자화 잡음
(1) slope over load noise(과부하 잡음)
- PAM 신호가 설정해 놓은 전체 양자화폭을 넘어서게 되어 PAM 신호의 일부가 잘려나가 오차가 발생되는 peak clipping 및 PAM신호 변화의 크기가 너무 커서 이산적인 신호로의 변화가 이를 따라가지 못함으로해서 발생되는 오차를 말함
- 과부하 잡음으로 아날로그 파형이 급격히 변할 때 그변화를 추적할 수 없을 때 경사 과부하 잡음으로 나타나는 잡음
(2) Quantizion noise(양자화 잡음)
- 표본화 과정에서 PAM 신호를 0과 1의 이산적인 신호로 바꾸는 과정에서 발생되는 오차를 말하는 것으로 계단의 크기가 S라 할 때 양자화 잡음은 이 된다.
(3) Granular noise(입상 잡음)
- 경사 과부하 잡음의 반대로 완만하게 변하는 경우 나타나는 잡음
- 양자화 잡음 경감 대책
● 양자화 간격을 줄인다.(양자화 레벨을 증가시킨다. 또는 부호화 비트를 증가시킨다. 이 경우 대역폭이 확대되는 단점이 있다)
● 비선형 양자화(부호화 비트수를 증가시키지 않으면서도 신호 레벨이 증가할수록 양자화 간격을 증가시켜 신호 레벨이 낮은 부분에서 양자화 잡음의 영향이 크게 작용하는 단점을 보안한 양자화 방법)
● 압신기(Compander)의 사용 : 압축기(송신측 : 표본화 레벨이 큰 진폭은 억누르고 작은 진폭은 확대) + 신장기(수신측)을 사용함으로써 선형 양자화를 하면서도 비선형 양자화의 효과를 얻을 수 있다.
- 양자화기 종류
① 선형 양자화 : 양자화 잡음, 과부하 잡음. 일정한 간격 유지 양자화
구성 간단, S/N 감소
입력신호의 레벨(전압의 크기)작을수록(경사 완만) S/N 감소
② 비선형 양자화 : 선형의 개선, 입력신호 레벨에 따라 스텝의 간격 불규칙
PAM 신호크기가 작은 영역 양자화 스텝수 증가 스텝의 크기 감소
PAM 신호크기가 큰 영역 양자화 스텝수 감소 스텝의 크기 증가
구정 복잡, S/N 증가
- PCM - 24 채널의 스텝 크기
= 입력 신호 전압의 최대치/양자화 레벨수() =
- PCM - 32 채널의 스텝 크기
= 입력 신호 전압의 최대치/양자화 레벨수() =
③ 적응형 양자화 : 순간압신 --> 매 표본마다 스텝크기 설정
음절압신 --> 5ms 간격 스텝크기 설정
ADM(적응형 델타변조), ADPCM(적응형 차분 펄스 부호변조)
S/N비가 좋다. 시스템 구성 어렵다
- 예측기 사용여부에 따른 분류
① 예측 양자화 : 전압의 순시치의 차이점만을 양자화, DPCM,DM
② 비예측 양자화 : 입력되는 순시치 진폭, 그 자체만을 양자화
- 적응형 예측기
- 적응형 예측기 구성방법으로는 매 표본시간마다 필터의 예측계수를 변화시키는 순차적응방식과 일정시간마다 필터의 예측계수를 변화시키는 블록적응방식이 있음.
● 순차적응방식은 매 표본시간마다 업데이트 시키므로 예측오차 최소화에는 문제가 있으나, 필터계수를 따로 송신할 필요가 없어 시스템 구성이 간단함.
● 블럭적응방식은 예측오차를 최소화하는데는 효과적이지만, 예측기의 필터계 수를 수신단으로 송신하기 위해서는 양자화된 오차신호와 같이 다중화 되어 야 하므로 시스템이 복잡함.
(5) 부호화 : 양자화된 신호로부터 0과 1의 조합으로 변환
pulse 유
pulse 무
극성 +
극정 -
High Logic(정논리)
1
0
1
0
Low Logic(부논리)
0
1
0
1
- Gray Code(A/D 변환기의 일종)
부호기의 종류
① 직렬 부호기(Serial Coder) - 구성이 쉽고 경제적이며 변환속도 느리다, 8개 의 PCM 워드를 구성하는 각 bit를 순차적으로 1개씩 만든다
② 병렬 부호기(Parallel Coder) - 구성이 매우 복잡하고 비경제적이며 변환속 도 빠르다. 8개의 PCM 워드를 동시에 만든다
- Source Coding(원천부호과) : A → D(압축)
- Channel Coding(오류 검출 및 정정)
parity (검출). CRC, Hamming, Convolution, BCH, Turbo
(6) 중계기 : 전송채널, 중계, 증폭, 재생
- Repeter : 재생중계기
- ISI 경감
- Jitter 누적
- 3 R 기능(재생중계기의 기능)
①Reshaping(파형재생,등화증폭)
-일그러저 수신된 파형 복원
● (변형된 펄스를 식별이 용이하도록)
②Regeneration(식별재생)
-데이터 판별후 오류 정정
(펄스유무를 판별하여 펄스재생)
③Retiming(위상재생)
-클록성분 검출후 이를 기반으로
새로운 클록 발생시킴
(타이밍파 추춮하여 펄스를 정위치에 배열)
==> 왜곡없는 신호재생
펄스
입력
등화기
증폭기
판멸회로
펄스발생기
전송로
타이밍파추출
타이밍파발생
등화증폭(정형)
식별재생
타이밍재생
※ ISI(Inter Symbol Interference) : 인접부호간 간섭, 고속전송에 치명적
- PCM 통신채널에서 수신된 펄스파형이 일그러져서 각 비트에 할당된 타임슬롯을 벗어나 인접 슬롯으로 들어가게 되면 이를 검파할때 간섭을 주는 현상임
- 대부분 전송로 잡음에 의해 일어나지만 잡음이 없는 상황에서도 불안전한 필터 작용과 시스템 대역의 제한으로 심벌간의 간섭이 일어날 수 있음.
- ISI측정
가. 오실로스코프를 이용하여 상호부호간 간섭(ISI)을 측정할 수 있음.
나. 일명 눈패턴(eye pattern)이 오실로스코프상에 생김.
다. 눈을 많이 뜰수록 잡음이 없는 것이고 눈이 완전히 감기면 ISI간섭이 매우 심한 경우임.
라. 수신신호를 오실로스코프의 수직편향판에 가하고 전송된 심벌률(R=1/T)과 동일한 주기를 갖는 톱날파를 수평편향판에 가하면 눈패턴이 생김.
- ISI 방지대책
- 부호간 간섭이 '0' 이 되도록하는 펄스 성형필터를 사용함.
- 진폭과 위상왜곡과 같은 전송로의 왜곡 보상을 위한 등화기를 사용함.
- 등화기 : 전송로 또는 장치등이 신호가 통과할 때 생기는 주파수 특성 등의 열화를 보상하기 위한 장치, 변복조기(모뎀)의 수신부에 위치한다.
(7) 복호화 - PAM 신호로 복원
(8) 신장(Expending) : 2배
(9) LPF
(10) PCM의 장단점
장점
(디지털방식)
- 각종잡음에 강하다. - 누화에 강함
- 잡음이 누적되지 않음 - 저질의 전송로 사용
- 고가의여파기 불필요
단점
(TDM 방식)
- 점유주파수 대역폭 증가 - Jitter가 누적
- 고속의 전자스위치 필요
(11) PCM 잡음
①표본화 잡음 : 표본화 주파수의 2/1보다 높은 주파수 성분이 송신 여파기의 억압불충분으로 남아 있을 때(Aliasing) : 저역필터(LPF)사용, 표본화 주파수을 높인다
- 대책 : LPF(저역통과필터) 설치, 고주파성분 감소
나이퀴스트 속도(표본화 주기 + 125μs)보다 작거나 같게한다
②양자화 잡음 : 반올림,버림시 원신호와의 차이로 인한 잡음, 신호가 있을 때만 발생, 신호가 낮을 때 많이 발생, 양자하 bit수(step 수)를 증가시킨다, 비선형 양자화 방법, 압신기 사용
- 대책 : 음성비트를 8비트로, 양자화 레벨수를 256단계
압축기 사용, 비선형 양자화를 행한다
③과부하 잡음 : 입력신호 진폭이 양자화 범위를 벗어났을 때,
④지터잡음 : 타이밍 편자에 의해 야기되는 잡음,
⑤여파잡음 등
4. 변조방식
4-1 변조의 종류
(1) 아날로그 변조 : 아날로그신호를 아날로그 신호로
①AM : SSB(Single Sicd Band), DSB, VSB(Vestigial Sicd Band)
● DSB-SC : 반송파가 포함되지 않는 방식
● DSB-LC(TC) : 반송파 포함, 양측파대 진폭 변조 방식
②FM : 반송파의 주파수 변화
③PM : 반송파의 위상 변화
(2) 디지털 변조 : 디지털신호를 아날로그 신호로(Modem)
ASK, FSK, PSK, QAM
(3) 펄스 변조 : 아날로그(PAM ,PPM, PUM), 디지털(PCM, Delta, DPCM, PNM)
※ 기저대역(BaseBand) : 원신호파의 고유주파수 대역
반송대역(BroadBand) : 주파수 천이
4-2 펄스 변조의 종류
(1) 아날로그 변조
① PAM(펄스 진폭변조) : 반송파의 진폭이 변화
② PWM(펄스 폭변조) : 펄스 폭이 변화
펄스폭 = 듀티사이클 = (+)반주기/(+)반주기 + (-)반주기
③ PPM(펄스 위치번조) : 펄스 열의 상대적 위치(시간)를 변화
④ PFM(펄스 주파수변조) : 펼스 열의 간격 변화
(2) 디지털 변조 : PCM(펄스부호변조)
① DM(델타변조 Delta Modulation) : PCM의 8배정도
● 입력되는 아나로그 신호의 변화되는 부분만을 일정시간마다 검출하여 한비트만을 사용하여 이 차이가 ‘+’이면 1로 부호화하고 ‘-’이면 0 으로 부호화.
● 현재신호와 예측신호를 비교하여 1bit로 표현
● DPCM(차분 PCM)의 가장 간단한 형태
● 경사과부하 잡음
● 그래뉴어(입자형,입상)잡음
② ADM(적응 델타변조 Adaptive Modulationb)
● 계단의 크기를 신호의 상태에 따라 가변시킨다
● 기울기 잡음,입상잡음등을 줄이기 위해 신호의 기울기에 따라 step조절
● 진폭이 천천히 변화하는 신호에 대해 계단의 크기를 감소시켜 입력신호의 레벨에 적음시킨다
③ DPCM(차분 PCM Differential Pulse Code Modulation)→ADPCM
● PCM보다 양자화하는데 필요한 레벨수가 감소한다.
● 현재신호와 예측치의 차이로 PCM 변조
● 정보 전송량이 감소한다.
● 4bit 변조, 효율 2배 증가
● 압축기의 기능이 뛰어나고 하드웨어가 복잡해진다.
④ ADPCM(적응차분 PCM Adaptive Differential PCM)
● 적응 양자화기에 의해 수행된다, 적응형 예측기
● 과거의 표본값에 의해 양자화의 계단을 바꾸어 적응시킨다.
■ 적응형 양자화기
가) 순간압신 방식 : 매표본시마다 신호의 크기에 따라 계단의 크기 변화
나) 음절 압신 방식 : 약 5[ms]마다 진폭에 따라 양자호 계단의 크기 변화
■ 적응형 예측기
가) 순간 적응 방식 : 예측기의 filter 계수를 변화시키는 방법
나) 블록 적응 방식 : 약 10 ~ 40[ms]마다 filter 게수를 변화시키는 방법
※ 부호화방식의 비교
PCM ────➡
A/D
(소스코딩: 압축)
DPCM ─────➡
fs = 8 KHz
양자화비트수 4~5bit
전송량 : 32~40 kbps
ADPCM 적응형 에측기
fs = 8 KHz
양자화비트수 3~4bit
전송량 : 24~32 kbit
DM
fs = 16KHz
양자화비트수 1bit
전송량 : 16 kbps
ADM
fs = 16 KHz
양자화비트수 1bit
전송량 : 16 kbps
비교기 + 예측기
적응형 양자회기
PCM
DPCM
DM
정보전송량
8 bit
4 ~ 5 bit
1 bit
전송대역폭
>
>
>
오치
<
<
<
S/N
>
>
>
※ PCM 24채널과 32채널의 비교
PCM-24/TDM
NAS ➡ T1
1.544Mbps = 1,544kbps
양자화비트수 7bit 프레임당 채널수 : 24 음성채널 : 24
fs = 8 kHz 압신특성 : = 255, 15절선식
채널당 전송속도 : (7bit + 1bit) × 8000 = 64kbps = 정보전송량
프레임당 비트수 : 8bit × 24ch + 1bit= 193bit
전송속도 : 1프레임비트수 × 8000 = 1.544Mbps = 펄스 전송 속도
PCM-32(30)/TDM
CEPT ➡ E1
2.048Mbps
양자화비트수 8bit 프레임당 채널수 : 32 음성채널 : 30
fs = 8 kHz 압신특성 : A = 87.6, 13절선
채널당 전송속도 : 8bit × 8000 = 64kbps
프레임당 비트수 : 8bit × 32ch = 256bit
전송속도 : 1프레임비트수 × 8000 = 2.048Mbps
※디지털계위 PDH(유사돋기식 다중화 계위)====> SDH(동기식 디지털 다중화 계위)
T1
T2
T3
T4
☏
DS0
DS1
DS2
DS3
DS4
1.544
6.312
44.736
274.176
.
.
☏
×4
→
×7
→
×6
→
NAS
∥∥∥∥,∥∥∥∥,
∥∥∥∥,∥∥∥∥,
ch1, ch2 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ch24
125μs
ch1, ch2‥‥‥‥‥‥‥‥‥
1.544MHz
× 4 × 7 × 6
24ch 96ch 672ch 4032ch
T1 T2 T3 T4
CEPT
2.048MHz
E1 E2 E3 E4
E1
E2
E3
E4
E5
☏
DS0
DS1
DS2
DS3
DS4
DS5
.
.
☏
2.048
8.448
32.064
139.264
564.992
×4
→
×4
→
×4
→
×4
→
※ 북미식과 유럽식 비교(디지털 다중화계위)
NAS
CEPT
한국식
DS0
DS1
DS2
DS3
DS4
DS5
1ch 56kbps(64kbps) T0
24ch 1.544Mbps T1
× 4 96ch 6.312Mbps T2
× 7 672ch 44.736Mbps T3
× 6 4032ch 274.176Mbps T4
1ch 64kbps E0
32(30)ch 2.048Mbps E1
× 4 120ch 8.448Mbps E2
× 4 480ch 32.064Mbps E3
× 4 1920ch 139.264Mbps E4
× 4 7680ch 564.992Mbps E5
E1
T2 × 3
T3 × 7
E4 × 3
E5 × 4
※ Pulse Stuffing : 낮은 계위와 높은 계위사이에서 통화 채널 수는 정배수가 성립하지만 전송속도는 정수배가 성립되지 않는다. 이는 비동기 전송방식으로 운용되기 때문이다. 이 오차를 보상하기 위해 Stuffed Bit를 포함시킨다.
※ Bit stuffing : 동기를 맞추기 위해서, 다섯 개의 연속된 1이 나타나면 그 다음에 0을 강제로 삽입하여 플래그와 혼동을 방지
※ 아날로그 다중화 계위 - 아날로그 하이어러키(FDM 하이어러키(Hierarchy))
군
약호
ch수
주파수 대역폭
스펙트럼
통화로
ch
1
4KHz
1번
전군
PG
3
12~24KHz
3번
기초군
BG
12
60~108KHz
4번
기초초군
SG
60
312~552KHz
5번
통화로
채널
300Hz ~ 3,400Hz
대역폭(3,1kHz)
1전화회선
전군
PG(Pre Group)
12kHz ~ 24kHz
대역폭(12kHz)
3전화회선
기초군
BG
60kHz ~ 108kHz
대역폭(48kHz)
12전화회선(기초군)
초군
SG(Super Group)
312kHz ~ 552kHz
대역폭(240kHz)
60전화회선(기초 초군)
주군
MG(Master Group)
812kHz ~ 2,044kHz
대역폭(1,232kHz)
300전화회선(기초 주군)
초주군
SMG(Super Master Group)
8,516kHz ~ 12,388kHz
대역폭(3,872kHz)
900전화회선(기초 초주군)
거군
JG(Jumbo Group)
42,612kHz ~ 59,684kHz
대역폭(17,072kHz)
3,600전화회선(기초 거군)
표준
신호레벨
선로부호방식
회선수
속도[Mbps]
북미방식
DS1
DS1C
DS2
DS3
DS3C
AMIor B8ZS
AMIor B8ZS
B6ZS
B3ZS
B3ZS
24
48
96
672
1344
1.544
3.152
6.312
44.736
90.764
유럽방식
E1
E2
E3
E4
HDB 3
HDB 3
HDB 3
CMI
30
120480
1920
2.048
8.448
34.368
139.264
※기초군의 선정조건
(1) 기초군은 여파수의 종류와 수를 고려하여 결정
(2) 제2고조파를 제거하기 위해 조건에 맞게
(3) 기초군은 변조없이 전송가능
(4) 기초군은 각방식이 통일
제 2 장 디지털 변환 방식(변조)
※ 변조의 원리
A
D
A
변조기
변조파
피변조파
반송파
Pulse
=> CWM
=> PM
A = AM →장거리전송 부적합,
잡음증가,대역폭 감소
F = FM →잡음에 강하다,
대역폭 증가
P = PM → 왜곡현상, 고속
A = ASK → 모르스부호
F = FSK → 홈 N/W
P = PSK → 이동/위성 통신시스템
A.P → APSK → QAM
A = PAM, PWM, PPM
PCM
PNM
※ CWM : Continous Wave Modulation
※ 변조별 비교
반송파
신호파
변조
피변조파
특징
CWN
아날로그
A
AM
협대역,잡음․페이팅에 약함,중파방송
F
FM
광대역,잡음․페이딩에 강함,초단파방송
S/N비 좋다.
P
PM
잡음․간섭의 영향 적음, 등가FM회로
동기검파 가능
디지털
A
ASK
저속
F
FSK
저․중속, 모뎀(저․중속 비동기 모뎀)
P
PSK
전송로 레벨변동에 강함, 동기식 검파만
AP
QAM
APSK,잡음․위상에 강함
PM
아날로그
PAM
잡음영향에 약함, 위성통신
PWM
잡음에 강함, 전력소비가 많다
PPM
디지털
PNM
PCM
1. 디지털 변조의 원리
기저대역(Baseband) : 원신호파의 고유주파수 대역
반송대역(Broadband) : 주파수 천이
1-1. 아날로그 전송
(1) 대역전송(브로드밴드)
- 변조 : 낮은 주파수의 전송신호를 높은 주파수로 옮기는 조작(천이)
전송로에 적합한 신호로 변환
①변조를 사용하여 전송
- 주파수 스펙트럼을 옯겨서 전송 - 장거리 전송 가능
- 무선 전송 및 반송(전화) 시스템에서 사용한다
②변조의 필요성
- 장거리전송 가능 - 잡음과 간섭 감소
- 장비 제한 극복 - 주파수 분할 다중화(FDM)이 가능
- 여러 주파수 할당 가능 - 안테나의 크기 줄일 수 있다
- 적은 전력으로 양질의 통신 가능 - 주파수를 높일 수 있다
★ 장비제한 극복(선로의 정합, 안테나 길이)
λ
파장
t
f
● 주파수가 올라가면 λ는 낮아진다
λ광속도
예) ∴ 안테나 길이
(2) 무선 전파의 종류 - 아날로그 변조
①AM(진폭변조) : 진폭변화, 각종 방해에 약함
②FM(주파수 변조) : 주파수변화, 각종 방해에 강함
③PM(위상변조) : 위상 변화, 레벨변동이 적다
(3) 변조기의 구현방법
1-2. 디지털 변복조
(1) 디지털 변복조기의 구성
①A/D 변환기 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
②원천(소스)코딩 : 압축 부호화를 수행하며 압축 코딩
③채널 코딩 : 잉여비트, 전송시 error를 찾기 위해
④디지털 변조 :
⑤디지털 복조 : 원래의 정보신호를 찾기위해 비동기, 동기 검파를 수행
⑥채널 디코딩 : 잉여비트를 이용해 착오의 검출 및 정정을 수행
⑦원천(소스)디코딩 : 신장과정을 거쳐 원래의 신호로 재생
⑧D/A 변환
※ 디지털 통신시스템
||||
||||| 잉여비트
➜
A/D변환기
➜
소스코딩
➜
채널코딩
➜
디지털변조
➜
전송
PCM
64kbps
압축(대역폭↓)
DPCM
ADPCM
DM
ADM
오류제어
Parity
Hamming
CRC
ASK
FSK
PSK
QAM
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