Download - 5 장 아날로그 전송
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5 5 장 아날로그 전송장 아날로그 전송
5.1 디지털 신호의 변조
5.2 전화 모뎀
5.3 아날로그 신호 변조
5.4 요약
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5.1 5.1 디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조
변조 (modulation) 2 진 데이터 또는 낮은 대역 통과 아날로그 신호를 띠 대역 통과
신호로 전환하는 것 디지털 대 아날로그 변조
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
디지털 - 대 - 아날로그 부호화 유형 ASK(Amplitude Shift Keying)
FSK(Frequency Shift Keying)
PSK(Phase Shift Keying)
QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
비트율 (Bit rate) : 초당 전송되는 비트의 수
보오율 (Baud rate) : 초당 신호단위의 수 비트율은 각 신호단위에 표현되는 비트 수와 보오율의
곱이므로 보오율은 비트율보다 적거나 같다 .
반송파신호 (Carrier Signal) 정보신호를 위한 기본 신호
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
비트율은 초당 비트수이다 . 보오율은 초당 신호 단위의 수이다 .
보오율은 비트율과 같거나 적다 .
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 1 아날로그 신호가 각 신호 요소에 4 비트를 전달한다 . 초당 1,0
00 개의 신호요소가 보내진다면 보오율과 비트율은 ? 풀이
보오율 = 신호요소의 수 = 1,000 bauds per second 비트율 = 보오율 * 신호요소당 비트 수 = 1,000 * 4 = 4,000 bps
예제 2 신호의 비트율이 3,000 이다 . 각 신호의 요소가 6 비트를
전달한다면 보오율은 ? 풀이
보오율 = 비트율 / 신호요소당 비트의 수 = 3,000/6 = 500 bauds per second
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
반송파 신호반송파 신호 :
아날로그 전송에서 정보 신호의 기반이 되는 고주파 신호
반송파 신호의 특성 진폭 주파수 위상
변조 반송파 신호의 특성 중 한가지 이상을 변화시키는 방식
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
진폭편이 변조 (ASK:Amplitude Shift Keying) 진폭이 변하지만 주파수와 위상은 변하지 않는다
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 )) 보오율과 ASK 대역폭의 관계
ASK 에 요구되는 대역폭 BW = (1+d) * Nbaud
BW: 대역폭 , Nbaud: 보오율 , d: 회선의 상태와 관련된 계수
fc: 반송파
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 3 2,000bps 로 전송되는 ASK 신호의 최소 대역폭은 ?
전송은 반이중 방식 풀이
ASK 는 보오율과 비트율이 같다 . 따라서 보오율 2,000, 대역폭 2,000Hz
예제 4 5,000Hz 의 대역폭을 갖는 ASK 신호의 보오율과 비트율은 ?
풀이 ASK 에서 보오율은 대역폭과 같다 . 보오율 : 5,000 , 비트율 : 5,000 bps
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 5 10,000Hz(1,000~11,000Hz) 의 대역폭에 대해 시스템의 전이중 ASK
다이어그램을 그리시오 . 각 방향의 반송파와 대역폭을 구하라 .
풀이 각 방향의 전이중 ASK 는 BW = 10,000/2 = 5,000Hz
반송주파수는 각 대역의 중간지점fc(forward) = 1,000 + 5,000/2 = 3,500Hz
fc(backward) = 11,000 – 5,000/2 = 8,500Hz
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
주파수 편이 변조 (FSK:Frequency Shift Keying) 신호의 주파수가 2 진 1 또는 0 에 따라 변경
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
FSK 의 보오율과 대역폭의 관계
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 6 2,000bps 로 전송되는 FSK 신호의 대역폭을 구하라 . 전송은
반이중이고 , 반송파는 3,000Hz 만큼 분리되어야 한다 .
풀이 fc1 과 fc0 가 반송주파수라면
BW = 보오율 + (fc1 – fc0)
BW = 비트율 + (fc1 – fc0)
= 2,000 + 3,000 = 5,000Hz
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 7 매체의 대역폭이 12,000Hz 이고 , 두 반송파 사이의 간격이
최소 2,000Hz 가 되어야 할 때 , FSK 신호의 최대 비트율은 ? 전송은 전이중이다 .
풀이 BW = 보오율 + (fc1 – fc0)
보오율 = BW – (fc1 – fc0) = 6,000 – 2,000 = 4,000Hz
보오율은 비트율과 같으므로 4,000bps
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
위상편이 변조 (PSK:Phase Shift Keying) 위상이 2 진 1 또는 0 에 따라 변경
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
PSK 성운 (Constellation)
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
4-PSK
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
4-PSK 의 특성
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
8-PSK 의 특성
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
PSK 에서 요구되는 대역폭
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 8 2,000bps 의 속도로 전송하는 4-PSK 신호 전송에 요구되는
대역폭은 ? 전송은 반이중 방식이다 . 풀이
4-PSK 에서 보오율은 비트율의 반이므로 1,000 이다 . PSK 신호는 보오율과 같은 대역폭을 필요하므로 1,000Hz
예제 9 8-PSK 신호에 5,000Hz 의 대역폭이 주어졌을 때 , 보오율과
비트율은 ? 풀이
PSK 에서 보오율은 대역폭과 같으므로 5,0008-PSK 에서 비트율은 보오율의 3 배이므로 15,000bps
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
구상진폭변조 (QAM) 는 각각의 비트 , 이중비트 , 삼중비트 등의 사이에
최대한의 대비를 갖도록 ASK 와 PSK를 조합한 것을 의미한다 .
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
구상 진폭변조 (QAM:Quadrature Amplitude Modulation) ASK 와 PSK 의 조합
4-QAM 과 8-QAM 성운
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
8-QAM 신호의 시간 영역
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
16-QAM 성운
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
비트와 보오
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
비트율과 보오율 비교
ModulationModulation UnitsUnits Bits/BaudBits/Baud Baud rateBaud rate Bit Rate
ASK, FSK, 2-PSKASK, FSK, 2-PSK Bit 1 N N
4-PSK, 4-QAM4-PSK, 4-QAM Dibit 2 N 2N
8-PSK, 8-QAM8-PSK, 8-QAM Tribit 3 N 3N
16-QAM16-QAM Quadbit 4 N 4N
32-QAM32-QAM Pentabit 5 N 5N
64-QAM64-QAM Hexabit 6 N 6N
128-QAM128-QAM Septabit 7 N 7N
256-QAM256-QAM Octabit 8 N 8N
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 11 성운다이어그램이 하나의 원 위에 같은 간격으로 위치한 8
개의 점으로 구성되어 있다 . 비트율이 4,800bps 이면 보오율은 ?
풀이 성운으로 부터 45 도씩 떨어진 점으로 구성된 8-PSK 변조
이므로 23=8, 3 비트가 1 개의 신호요소에 의해 전송 된다 . 보오율 = 4,800/3 = 1,600 baud
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디지털 신호의 변조디지털 신호의 변조 (( 계속계속 ))
예제 12 1,000 보오 , 16-QAM 신호의 비트율은 ?
풀이 24 = 16 이므로 한 신호당 4 비트가 전송되므로
(1,000) * (4) = 4,000bps
예제 13 72,000bps, 64-QAM 신호의 보오율은 ?
풀이 26 = 64 이므로 , 한 신호당 6 비트가 전송되므로
72,000 / 6 = 12,000 baud
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5.2 5.2 전화모뎀전화모뎀
모뎀변복조 장치
변조기 : 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 복조기 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
전화선은 데이터통신을 위해 2,400Hz의 대역폭을 사용한다 .
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
전송률 (transmission rate) 초당 송수신되는 비트량 대역폭 (bandwidth)
각 회선은 전송되는 신호 주파수의 상한선과 하한선을 갖는다 . 이 제한된 범위를 대역폭이라 한다
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
전화선 대역폭
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모뎀은 변조기와 복조기를 말한다 .
전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
변조와 복조
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
V.32 2400 보오율로 32-QAM 전송
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
V.32bis 14,400bps 를 지원하는 최초의 ITU-T 표준 2,400 보오율로 64-QAM 전송
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
V.90
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전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
56K 모뎀
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왜 56Kbps 모뎀인가 ?
전화회사가 음성을 디지털화하는 방법
교환국에서 PCM 과 역 PCM 사용
128 개의 레벨 ( 표본당 7 비트 ) 로 초당 8000 표본 채집
56Kbps = 8000 X 7 = 56,000
전화모뎀전화모뎀 (( 계속계속 ))
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5.3 5.3 아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조
Amplitude Modulation (AM)
Frequency Modulation (FM)
Phase Modulation (PM)
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아날로그 정보를 아날로그 신호로 표현
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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아날로그 - 대 - 아날로그 부호화 유형
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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진폭변조 (AM:Amplitude Modulation) 위상과 주파수는 변하지 않고 진폭만 정보에 따라 변화한다
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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AM 신호의 대역폭 변조되는 신호의 2 배
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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오디오 신호 ( 음성과 음악 ) 대역폭 : 5 KHz
최소 대역폭 : 10 KHz
AM 방송국은 530 ~ 1700 Khz 의 반송 주파수를 허용
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
AM 에 요구되는 총 대역폭은 음성신호의 대역폭으로부터 BWt = 2 ☓ BWm 의 수식을
사용하여 구할 수 있다 .
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AM 대역폭 할당
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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예제 13 4KHz 의 대역폭을 갖는 오디오 신호가 있다 . AM 을 사용하여
부호화 할 때 필요한 대역폭은 ?
풀이 BW = 2 * 4KHz = 8KHz
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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주파수 변조 (FM: Frequency Modulation) 정보 신호의 진폭이 변경되면 , 반송 주파수도 같은 비율로 변경
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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FM 대역폭 변조 신호 대역폭의 10 배와 같다
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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스테레오 방송용 오디오 신호의 대역폭 : 15 KHz
최소 대역폭 : 150 KHz
각 방송국은 일반적으로 200 KHz(0.2 MHz) 를 허가
FM 방송국은 88~108 Mhz( 각 200Khz) 반송 주파수를 허용
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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FM 에 요구되는 전체 대역폭은 오디오 신호의 대역폭으로부터
결정될 수 있다 : BWt = 10 ☓ BWm
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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스테레오 오디오 신호의 대역폭은 일반적으로 15KHz 이다 . 그러므로 FM 방송국은 적어도 150 KHz 의
대역폭을 필요로 하며 , FCC 는 최소 200KHz(0.2MHz) 의 대역폭을
요구한다 .
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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FM 대역폭 할당
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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예제 14 4MHz 대역폭을 갖는 오디오 신호가 있다 . FM 을 사용하여
신호를 부호화하기 위해 필요한 대역폭은 ?
풀이 BW = 10 * 4Mhz = 40Mhz
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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위상 변조 (PM: Phase Modulation) 반송파 신호의 위상이 변조신호의 진폭의 변화에 따라 변조 주파수 변조의 대안으로 일부 시스템에서 사용
아날로그 신호 변조아날로그 신호 변조 (( 계속계속 ))
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5.4 5.4 요약요약