정보통신개론3 [ 정보 전송 방식과 기술 _정보전송기술 ]

1.     정보 전송 부호화의 정의

: 서로 떨어진 송신자와 수신자가 정보 전송 시스템을 이용해 데이터 전송 시

정보나 신호를 전송이 가능한 다른 정보나 신호로 변환하는 것

           : 전송하려는 정보는 대부분 문자, 숫자, 기호

           : 1byte의 2진수로 표현 할 수 있어 말 그대로 부호 [Code]라고 하며, 집합을 부호체계

 

1.1  부호체계의 종류

-      미국 표준 코드 ASCII [ American Standard Code for Information Interchange ]

: 7비트 구성, 128가지 문자 표현

-      IBM 표준 EBCDIC [ Extended Binary Coded Decimal Interchange Code ]

: 8비트 구성, 256가지 문자 표현

※ EBCDIC(엡시딕) : 확장 2진화 10진코드

-      BCD ( 2진화 10진 코드 ) [ Binary Coded Decimal Code ]

: 숫자, 영문자, 특수문자를 코드화 한 것

 

2.     정보 전송의 변조 방식

2.1  디지털 전송 방식

: 아날로그나 디지털 정보를 부호기를 이용해 디지털 전송 신호로 변환 해 전송 후

복호기를 이용해 다시 원래 정보로 변환

: 직류 전송 방식

-      Analog(Digital) → 부호기 → 복호기 → Digital(Analog)

 

2.2  아날로그 전송방식

※  디지털 전송 방식과 동일

 

2.3  정보를 전송하는 네 가지 변조 방식

(1). 디지털 전송

     - 디지털 정보 → 디지털 정보 : 베이스밴드

      - 아날로그 정보 → 디지털 정보 : 펄스 부호 변조 [ PCM ]

(2) 아날로그 전송

      - 디지털 정보 → 아날로그 신호 : 브로드밴드 대역 전송

      - 아날로그 정보 → 아날로그 신호 : 아날로그 변조

 

2.4  디저털정보 → 디지털 신호 : 베이스밴드

-      Base Band 방식

: 디지털 형태인 0과 1로 출력되는 직류 신호를 변조하지 않은 채 그대로 전송

l  2진수 0과 1비트를 전압 값에 대응하는 방법

: 단극성, 극성, 양극성 방식

n  단극성 방식 [ Unipolar ]

: 신호를 동일한 부호의 전압(양이나 음)으로 부호화하여 표현

: 2진수의 0비트 → 영 전압, 1비트 → 양이나 음의 전압

n  극성 방식 [ Ploar ]

: 0비트를 – 전압 값에, 1비트를 +전압 값에 대응하는 것으로 복류방식

n  양극성 방식 [ Bipolar ]

: 신호를 부호화할 때 양과 음의 전압을 모두 사용

: 1비트 전송할 때만 극성을 교대로 바꾸어 출력,

: 0비트 전송할 때는 영 전압으로 나타낸다.

: 베이스밴드에서 주로 사용, RZ형태, AMI [Alternate Mark Inversion]방식

 

※ RZ 와 NRZ 방식

            - RZ 방식 [ Return to Zero ] 방식

              : 1비트를 전송할 때 비트 시간 길이의 약 1/2은 양이나 음의 전압을 유지

              : 그 나머지 시간은 0 상태로 되돌아오는 방식

-      NRZ [ None Return to Zero ] 방식

: 0과 1비트의 값을 전압으로 표시한 후 다시 0V로 되돌아오지 않는 방식

 

-      2단계 [ Biphase ] 방식

: 0비트는 전압이 낮은 곳에서 높은 곳으로 상태가 변할 때, 1비트는 전압이

 높은 곳에서 낮은 곳으로 상태가 변할 때 표시하는 방식

: 2단계란 위상이 2개 있다는 뜻, RZ와 NRZ방식의 단점 보완

→ 맨체스터 방식 [Manchester] 방식

 

2.5  아날로그 정보 → 디지털 신호 : 펄스 부호 변조 [ PCM ]

-      펄스 부호 변조[PCM, Pulse Code Modulation ]

: 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하는 것

: 표본화, 양자화, 부호화하는 과정을 거쳐 디지털 신호로 변환하여 전송

l  표본화

: 연속적인 아날로그 정보에서 일정 시간마다 신호 값을 추출하는 과정

l  양자화

: 표본화된 신호 값을 정해 둔 불연속한 유한 개의 값으로 표시하는 과정

※ M = 2 ^ n       ,    M : 양자화 계단 수, n : 양자화 비트 수 

l  부호화

: 양자화 과정에서 얻은 결과 정수 값을 2진수로 변환하는 것

 

2.6  디지털 정보 → 아날로그 신호 : 대역 전송 [ 브로드 밴드 ]

-      대역 전송 [ Broad Band ]

: 디지털 정보를 아날로그 신호로 변환하는 것, 디지털 변조 방식

: 직류가 전송되지 않아, 송신 측에서는 직류 신호를 교류 신호로 변환하여 데이터를

 전송하고, 수신 측에서는 교류 신호를 직류 신호로 변환하여 전송

: 베이스밴드의 주파수 스펙트럼을 별도의 음성대역으로 전환하는 것

: 이때 사용하는 대역 내의 주파수를 반송파[Carrier]라고 한다.

※ v(t) = A(t)sin+(wt+q)

- A(t) : 반송파의 진폭

- w : 반송파의 각 주파수

- q : 반송파의 위상

 

디지털 변조 방식 [ 진폭 편이 변조, 주파수 편이 변조,  위상 편이 변조 ]

-      변조는 진폭, 주파수, 위상 등 변수를 변환하여 정보를 전송하는 것

 

l  진폭 편이 변조 [ ASK, Amplitude Shift Keying ]

: 반송파의 진폭을 2개나 4개로 정해 놓고, 데이터가 1또는 0으로 변하면

 미리 약속된 진폭의 반송파를 수신 측으로 전송하는 방식

→ 반송파의 진폭인 A(t)는 베이스 밴드 신호의 진폭을 변환

→ 다른 변조 방식보다 오류 ↑ , 전송 효율 ↓, 거의 사용 x

 

l  주파수 편이 변조 [ FSK, Frequency shift Keying ]

: 반송파의 주파수를 높은 주파수와 낮은 주파수로 미리 정해 놓은 후

 데이터가 0이면 낮은 주파수를, 1이면 높은 주파수를 전송하는 방식

→ 잡음 ↓, 회로가 단순, 전이중 방식, 속도가 낮은 비동기 모뎀에서 사용

 

l  위상 편이 변조 [ PSK, Phase Shift Keying ]

: 송신 측에서의 반송파의 위상을 2등분, 4등분, 8등분 등으로 나누어 각각

 다른 위상에 0또는 1을 할당하거나, 2나 3비트로 한꺼번에 할당하여 수신 측에

 전송한다.

→ 4위상(90도)편이방식, 8위상(45도)편이방식으로 분류

 

l  진폭 위상 편이 변조

: 진폭 편이 변조 방식 + 위상 편이 변조 방식

: 고속으로 데이터 전송 가능, 변조회로가 복잡하다는 단점

: LSI 기술이 발달하면서 실현된 방식

 

l  직교 위상 편이 변조 [ QPSK, Quadrature Phase Shift Keying ]

: 위상 편이 변조의 하나

: QPSK = 4PSK

: BPSK = 2PSK

 

l  직교 진폭 변조 방식 [ QAM , Quadrature Amplitude Modulation ]

: 다치 변조 방식의 하나

: 피변조의 진폭과 위상 둘 다를 조합하여 이용

 

2.7 아날로그 정보 → 아날로그 신호 : 아날로그 변조

l  진폭 변조 [ AM, Amplitude Modulation ]

: 반송파를 0과 1로 on, off 하는 방식

: 설계 간단, 레벨 변동에 영향 받음

: 왜곡 발생

 

l  주파수 변조 [ FM , Frequency Modulation ]

: 2진 부호이면 FSK방식으로 0과 1에 해당하는 각 주파수를 전송하는 방식

 

l  위상 변조 [ PM, Phase Modulation ]

: 0과 1에 따라 반송파의 위상을 각각 0,180,90,45 로 변환하는 방식