[Network Basic] 신호변환, PCM

1. BPS(Bit Per Second) 

•  - 회로를 통해 전달할 수 있는 정보의 속도 단위 
•  - 1초 동안에 전송할 수 있는 비트(bit)의 수    
  • 1 Kbps = 1,000 bps 
  • 1 Mbps = 1,000 Kbps 
  • 1 Mbps = 1,000,000 bps 

 

2. 보오(Baud) 

•  초당 발생한 이산 조건(Discreate Condition) 혹은 신호 이벤트(Signal Event)의 수 
•  초당 신호의 상태 변화 속도의 단위 
•  변조율이라 불리며, 한 비트가 한 신호 단위로 사용될 경우 baud 속도와 bps가 같으며 그렇지 않은 경우 다음 식을 따름 

 

※ baud와 bps의 관계식 

bps = baud * 단위 신호 당 bit 수 
ex) 데이터 회로가 2400 baud의 전송 속도를 가질 때 3 bit 사용 시 bps를 구해보면 2400 *  3 = 7200 bps가 된다 
ex) baud는 항상 bps 숫자보다 작거나 같다. 

 

3. 신호 변환의 개요 

• 부호화(Encoding) : 정보를 전기적인 신호로 변환하는 과정(즉, 데이터를 다른 신호로 변환시키는 것) 
• 변조(Modulation) : 부호화된 신호를 반송파(Carrier Signal)에 탑재하는 것 
• 변조(Modulation) : 즉, 특정 데이터가 부호화를 거쳐 신호가 되고, 다시 변조를 하면 전송 신호가 되는 것이다. 
• 이 변조된 전송 신호가 통신로를 통해 목적지에 도달하면 반대로 복조(Demodulation)와 복호화(Decoding)를 거쳐 원래의 데이터가 됨 

 

부호화 방법

정보(Data)	신호(Signal)	부호화(Edcoding) 방식
아날로그	아날로그	AM, FM, PM
아날로그	디지털	PCM, DPCM, DM, ADM, ADPCM
디지털	아날로그	ASK, FSK, PSK, APSK(QAM)
디지털	디지털	NRZ, RZ, 양극성 바이폴라, 맨체스터 등

 

(1) 아날로그 데이터 -> 아날로그 신호 

• 전송하는 데이터를 보내고자 하는 기준 반송파에 탑재하는 변조를 거쳐 아날로그 회선을 통해 전송 
• 전송 신호는 단지 주파수 대역만 바뀌고 내용은 보존됨 
• 아날로그 데이터를 아날로그 신호로 전송하는 방식을 아날로그 변조라고 함 

  

① 진폭 변조(AM : Amplitude Modulation) 

• 가장 단순한 형태의 변조, 전송하는 신호에 따라 반송파의 순간 진폭(Amplitude)을 변환시키는 방법 
• 전송하려는 신호와 반송파를 곱하여 전송 신호의 진폭을 결정 
• AM은 반송파의 진폭을 정보 신호의 변화와 같은 형태로 변화시킨 것 
• 라디오 방송, 다중 전송에서의 주파수 분할 다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing) 등에 사용 
•  음성신호 + 반송파 = AM 신호 
• 5KHz * 2 (530- 1700 KHz) = AM 방송 주파수 

  

② 주파수 변조(FM : Frequency Modulation) 

• 전송하려는 신호에 따라 반송파의 순간 주파수(Frequency)를 변환시키는 방법 
• 즉, 반송파의 기준 주파수를 중심으로 하여 정보 신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것 
• 변조된 신호의 주파수 대역은 넓어지지만 잡음에 강하여 FM방송, 저속 데이터 전송용 모뎀 등에 사용 
•  스테레오 음악 + 반송파 = FM 신호 
• 15KHz * 10 + (88 - 108 KHz) = FM 방송 주파수 
•  FM은 최소 150KHz 대역폭이 필요하므로 보통 0.2MHz 만큼씩 할당한다. 

  

③ 위상 변조(PM : Phase Modulation) 

• 전송하려는 신호에 따라 반송파의 순간 위상(Phase)을 변환시키는 방법 
• 즉, 반송파의 위상(전기 신호파가 통하는 시각)을 정보 신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것 
• 디지털 전송용 모뎀, 디지털 무선 전송 등에 사용 

  

(2) 아날로그 데이터 -> 디지털 신호 (디지털화) 

• 음성, 영상, 화상 등의 멀티미디어 데이터를 컴퓨터로 처리할 수 있는 디지털 형태의 신호로 변환해야 할 때 사용 
• PCM(Pulse Code Modulation) 방식을 가장 많이 사용 
• PCM방식은 표본화, 양자화, 부호화, 재생중계, 복호화 및 여파기의 각 부분으로 되어있다. 

 

1.  음성신호는 표본화된 다음에 시분할 다중화 된다. 
2.  PCM파형은 압축되어 양자화 및 부호화 되며 dial 신호용 pulse와 동기신호가 합성되어 전송로에 배출된다. 
3.  PCM펄스는 약 2km 간격으로 삽입된 재생중계기를 거쳐 수신측에 도달되어 동기신호화 신호펄스가 된다. 
4.  음성 신호화된 펄스는 복호화 및 신장이 된 다음에 각 통화로의 분배 gate pulse에 의하여 각 통화로에 분배되어 여파기를 통하고 증폭  
5.  증폭된 다음에 전송로에 들어온 잡음이 제거되고, 근소한 양자화 잡음이 존재하는 음성신호가 재생된다.