[전산기초] 신호 변환 방식

1. 주파수와 대역폭

주파수 (Frequency)

주파수는 단위 시간(주로 1초) 내에 신호 파형이 반복되는 횟수를 의미하는 것으로, 단위는 Hz이다.

- 고주파: 파형의 가로폭이 좁은 것으로, 고속 전송에 사용하고 전송 거리가 짧음

- 저주파: 파형의 가로폭이 넓은 것으로, 저속 전송에 사용하고 전송 거리가 길다.

 

데이터	주파수
음성	300 ~ 3,400   Hz
HF (High Frequence)	3~300 MHz
VHF (Very High Frequence)	30 ~ 300 MHz
UHF (Ultra High Frequence)	300 ~ 3,000 MHz
SHF (Super High Frequence)	3,000 ~ 30,000 MHz

 

대역폭 (Bandwidth)

주파수의 변화 범위, 즉 상한 주파수와 하한 주파수의 차이를 의미

 

 

 

2. 디지털 변조 방식

디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 것을 의미하며, 모뎀을 이용.

 

* 진폭: 신호의 높낮이

* 주파수: 신호의 주기

* 위상: 신호의 시작 위치

 

진폭 변이 변조 (ASK; Amplitude Shift Keying)	- 진폭편이변조는 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조하는 방식 - 진폭 편이 변조 방식을 사용하는 모뎀은 구조가 간단하고, 가격이 저렴 - 신호 변동과 잡음에 약하여 데이터 전송용으로는 거의 사용되지 않음
주파수 편이 변조 (FSK; Frequency Shift Keying)	- 주파수 편이 변조는 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조하는 방식 - 1,2000 bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에서 사용 - 주파수 편이 변조 방식을 사용하는 모뎀은 구조가 간단하고, 신호 변동과 잡음에도 강함 - 대역폭을 넓게 차지
위상 편이 변조 (PSK; Phase Shift Keying)	- 위상 편이 변조는 2진수 0과 1을 서로 다른 위상을 갖는 신호로 변조하는 방식 - 일정한 진폭 또는 주파수를 갖는 정현파*의 위상을 180'/90'/45' 단위로 2등분/4등분/8등분 했을 때의 각 위치에 신호를 할당하여 전송 - 중고속 동기식 모뎀에 많이 사용
직교 진폭 변조, 진폭 위상 변조 (QAM; Quadrature Amplitude Modulation)	- 진폭과 위상을 상호 변환하여 신호를 얻는 변조 방식 - 제한된 전송 대역 내에서 고속 전송이 가능(9,600bps)

 

 

3. 펄스 코드 변조

펄스 코드 변조의 특징

- 펄스 코드 변조(PCM; Pulse Code Modulation)는 화상, 음성, 동영상 비디오, 가상 현실 등과 같이 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 것으로, 코덱(CODEC)을 이용

- 누화의 영향을 거의 받지 않음

- 레벨 변동이 거의 없다

- 점유 주파수 대역폭이 크다

 

 

펄스 코드 변조 순서

표본화(Sampling)	음성, 영상 등의 연속적인 신호 파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계로, 샤논의 표본화 이론*을 바탕으로 함 * 샤논(Nyquist Shannon)의 표본화 이론: 어떤 신호 f(t)가 의미를 지니는 최고의 주파수보다 2배 이상의 속도로 균일한 시간 간격 동안 채집된다면, 이 채집된 데이터는 원래의 신호가 가진 모든 정보를 포함함
양자화(Quamtizing)	표본화된 PAM 신호를 유한 개의 부호에 대한 대표값으로 조정하는 과정
부호화(Encoding)	양자화된 PCM 펄스의 진폭 크기를 2진수(1과 0)로 표시하는 과정
복호화(Decoding)	수신된 디지털 신호, 즉 PCM 신호를 PAM 신호로 되돌리는 단계
여파화(Filtering)	PAM 신호를 원래의 입력 신호인 아날로그 신호로 복원하는 과정

<---------- 송신 측 ---------->    <------ 수신 측 ------>

표본화--> 양자화--> 부호화   /// --> 복호화 --> 여파화

 

 

펄스 변조

- 펄스 진폭 변조