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5 장 아날로그 전송

5 장 아날로그 전송. 5.1 디지털 신호의 변조 5.2 전화 모뎀 5.3 아날로그 신호 변조 5.4 요약. 5.1 디지털 신호의 변조. 변조 (modulation) 2 진 데이터 또는 낮은 대역 통과 아날로그 신호를 띠 대역 통과 신호로 전환하는 것 디지털 대 아날로그 변조. 디지털 신호의 변조 ( 계속 ). 디지털 - 대 - 아날로그 부호화 유형 ASK(Amplitude Shift Keying) FSK(Frequency Shift Keying) PSK(Phase Shift Keying)

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5 장 아날로그 전송

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Presentation Transcript

  1. 5 장 아날로그 전송 5.1 디지털 신호의 변조 5.2 전화 모뎀 5.3 아날로그 신호 변조 5.4 요약

  2. 5.1 디지털 신호의 변조 • 변조(modulation) • 2진 데이터 또는 낮은 대역 통과 아날로그 신호를 띠 대역 통과 신호로 전환하는 것 • 디지털 대 아날로그 변조

  3. 디지털 신호의 변조(계속) • 디지털-대-아날로그 부호화 유형 • ASK(Amplitude Shift Keying) • FSK(Frequency Shift Keying) • PSK(Phase Shift Keying) • QAM(Quadrature Amplitude Modulation)

  4. 디지털 신호의 변조(계속) • 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

  5. 디지털 신호의 변조(계속) 비트율은 초당 비트수이다. 보오율은 초당 신호 단위의 수이다. 보오율은 비트율과 같거나 적다.

  6. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 1 • 아날로그 신호가 각 신호 요소에 4 비트를 전달한다. 초당 1,000개의 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 3,000이다. 각 신호의 요소가 6비트를 전달한다면 보오율은? • 풀이 • 보오율 = 비트율/신호요소당 비트의 수 = 3,000/6 = 500 bauds per second

  7. 디지털 신호의 변조(계속) • 반송파 신호 • 반송파 신호 : • 아날로그 전송에서 정보 신호의 기반이 되는 고주파 신호 • 반송파 신호의 특성 • 진폭 • 주파수 • 위상 • 변조 • 반송파 신호의 특성 중 한가지 이상을 변화시키는 방식

  8. 디지털 신호의 변조(계속) • 진폭편이 변조(ASK:Amplitude Shift Keying) • 진폭이 변하지만 주파수와 위상은 변하지 않는다

  9. 디지털 신호의 변조(계속) • 보오율과 ASK 대역폭의 관계 • ASK에 요구되는 대역폭 • BW = (1+d) * Nbaud • BW:대역폭, Nbaud:보오율, d:회선의 상태와 관련된 계수 fc: 반송파

  10. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 3 • 2,000bps로 전송되는 ASK신호의 최소 대역폭은? 전송은 반이중 방식 • 풀이 • ASK는 보오율과 비트율이 같다. 따라서 보오율 2,000, 대역폭 2,000Hz • 예제 4 • 5,000Hz의 대역폭을 갖는 ASK신호의 보오율과 비트율은? • 풀이 • ASK에서 보오율은 대역폭과 같다. • 보오율: 5,000 , 비트율: 5,000 bps

  11. 디지털 신호의 변조(계속) • 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 ASK는 BW = 10,000/2 = 5,000Hz 반송주파수는 각 대역의 중간지점 fc(forward) = 1,000 + 5,000/2 = 3,500Hz fc(backward) = 11,000 – 5,000/2 = 8,500Hz

  12. 디지털 신호의 변조(계속) • 주파수 편이 변조 (FSK:Frequency Shift Keying) • 신호의 주파수가 2진 1 또는 0에 따라 변경

  13. 디지털 신호의 변조(계속) • FSK의 보오율과 대역폭의 관계

  14. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 6 • 2,000bps로 전송되는 FSK신호의 대역폭을 구하라. 전송은 반이중이고, 반송파는 3,000Hz만큼 분리되어야 한다. • 풀이 • fc1과 fc0가 반송주파수라면 BW = 보오율 + (fc1 – fc0) BW = 비트율 + (fc1 – fc0) = 2,000 + 3,000 = 5,000Hz

  15. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 7 • 매체의 대역폭이 12,000Hz이고, 두 반송파 사이의 간격이 최소 2,000Hz가 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

  16. 디지털 신호의 변조(계속) • 위상편이 변조 (PSK:Phase Shift Keying) • 위상이 2진 1 또는 0에 따라 변경

  17. 디지털 신호의 변조(계속) • PSK성운 (Constellation)

  18. 디지털 신호의 변조(계속) • 4-PSK

  19. 디지털 신호의 변조(계속) • 4-PSK의 특성

  20. 디지털 신호의 변조(계속) • 8-PSK의 특성

  21. 디지털 신호의 변조(계속) • PSK에서 요구되는 대역폭

  22. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 8 • 2,000bps의 속도로 전송하는 4-PSK신호 전송에 요구되는 대역폭은? 전송은 반이중 방식이다. • 풀이 • 4-PSK에서 보오율은 비트율의 반이므로 1,000이다. • PSK 신호는 보오율과 같은 대역폭을 필요하므로 1,000Hz • 예제 9 • 8-PSK신호에 5,000Hz의 대역폭이 주어졌을 때, 보오율과 비트율은? • 풀이 • PSK에서 보오율은 대역폭과 같으므로 5,0008-PSK에서 비트율은 보오율의 3배이므로 15,000bps

  23. 디지털 신호의 변조(계속) 구상진폭변조(QAM)는 각각의 비트, 이중비트, 삼중비트 등의 사이에 최대한의 대비를 갖도록 ASK와 PSK를 조합한 것을 의미한다.

  24. 디지털 신호의 변조(계속) • 구상 진폭변조(QAM:Quadrature Amplitude Modulation) • ASK와 PSK의 조합 • 4-QAM과 8-QAM 성운

  25. 디지털 신호의 변조(계속) • 8-QAM 신호의 시간 영역

  26. 디지털 신호의 변조(계속) • 16-QAM 성운

  27. 디지털 신호의 변조(계속) • 비트와 보오

  28. 디지털 신호의 변조(계속) • 비트율과 보오율 비교

  29. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제 11 • 성운다이어그램이 하나의 원 위에 같은 간격으로 위치한 8개의 점으로 구성되어 있다. 비트율이 4,800bps이면 보오율은? • 풀이 • 성운으로 부터 45도씩 떨어진 점으로 구성된 8-PSK변조 이므로 23=8, 3비트가 1개의 신호요소에 의해 전송 된다. • 보오율 = 4,800/3 = 1,600 baud

  30. 디지털 신호의 변조(계속) • 예제12 • 1,000보오, 16-QAM 신호의 비트율은? • 풀이 • 24 = 16이므로 한 신호당 4비트가 전송되므로 (1,000) * (4) = 4,000bps • 예제13 • 72,000bps, 64-QAM 신호의 보오율은? • 풀이 • 26 = 64 이므로, 한 신호당 6비트가 전송되므로72,000 / 6 = 12,000 baud

  31. 5.2 전화모뎀 • 모뎀 • 변복조 장치 • 변조기 : 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 • 복조기 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 전화선은 데이터통신을 위해 2,400Hz의 대역폭을 사용한다.

  32. 전화모뎀(계속) • 전송률(transmission rate) • 초당 송수신되는 비트량 • 대역폭(bandwidth) • 각 회선은 전송되는 신호 주파수의 상한선과 하한선을 갖는다. 이 제한된 범위를 대역폭이라 한다

  33. 전화모뎀(계속) • 전화선 대역폭

  34. 전화모뎀(계속) 모뎀은 변조기와 복조기를 말한다.

  35. 전화모뎀(계속) • 변조와 복조

  36. 전화모뎀(계속) • V.32 • 2400 보오율로 32-QAM 전송

  37. 전화모뎀(계속) • V.32bis • 14,400bps를 지원하는 최초의 ITU-T 표준 • 2,400 보오율로 64-QAM 전송

  38. 전화모뎀(계속) • V.90

  39. 전화모뎀(계속) • 56K 모뎀

  40. 전화모뎀(계속) • 왜 56Kbps 모뎀인가? • 전화회사가 음성을 디지털화하는 방법 • 교환국에서 PCM과 역PCM 사용 • 128개의 레벨(표본당 7비트)로 초당 8000 표본 채집 • 56Kbps = 8000 X 7 = 56,000

  41. 5.3 아날로그 신호 변조 • Amplitude Modulation (AM) • Frequency Modulation (FM) • Phase Modulation (PM)

  42. 아날로그 신호 변조(계속) • 아날로그 정보를 아날로그 신호로 표현

  43. 아날로그 신호 변조(계속) • 아날로그-대-아날로그 부호화 유형

  44. 아날로그 신호 변조(계속) • 진폭변조(AM:Amplitude Modulation) • 위상과 주파수는 변하지 않고 진폭만 정보에 따라 변화한다

  45. 아날로그 신호 변조(계속) • AM 신호의 대역폭 • 변조되는 신호의 2배

  46. 아날로그 신호 변조(계속) • 오디오 신호(음성과 음악) 대역폭 : 5 KHz • 최소 대역폭 : 10 KHz • AM 방송국은 530 ~ 1700 Khz의 반송 주파수를 허용

  47. 아날로그 신호 변조(계속) AM에 요구되는 총 대역폭은 음성신호의 대역폭으로부터 BWt = 2 ☓ BWm 의 수식을 사용하여 구할 수 있다.

  48. 아날로그 신호 변조(계속) • AM 대역폭 할당

  49. 아날로그 신호 변조(계속) • 예제 13 • 4KHz의 대역폭을 갖는 오디오 신호가 있다. AM을 사용하여 부호화 할 때 필요한 대역폭은? • 풀이 • BW = 2 * 4KHz = 8KHz

  50. 아날로그 신호 변조(계속) • 주파수 변조(FM: Frequency Modulation) • 정보 신호의 진폭이 변경되면, 반송 주파수도 같은 비율로 변경

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