5과목 데이터통신 요점정리 - 신호 변환 방식

 

 최근 기출에서 디지털 변조 방식의 종류를 구분하는 문제가 약 1~2문제 출제되고 있습니다. 변조방식의 개념을 이해하고 아날로그변조와 디지털 변조의 종류를 구분하며 암기하여야 합니다.

 

 1. 디지털 변조 Keying

 - 모뎀을 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변조하는 것

  1) 진폭 편이 변조 ASK, Amplitude Shift Keying 

  - 2진수 0과 1을 서로 다른 진폭의 신호로 변조

  - 모뎀의 구조 간단하고 가격이 저렴함

  - 신호 변동과 잡음에 약해 데이터 전송용으로 거의 사용되지 않음

  2) 주파수 편이 변조 FSK, Frequency Shift Keying

  - 2진수 0과 1을 서로 다른 주파수로 변조

  - 대역폭을 넓게 차지, 1200bps 이하의 저속도 비동기식 모뎀에 사용

  - 모뎀 구조 간단, 신호 변동과 잡음에도 강함

  3) 위상 편이 변조 PSK, Phase Shift Keying

   - 2진수 0과 1을 서로다른 위상을 갖는 신호로 변조

   - 파형의 시작 위치를 다르게 신호 전송

   - 중,고속의 동기식 모뎀에 많이 사용

   - 한 위상에 1Bit(2위상 : DPSK), 2Bit(4위상 : QPSK, QDPSK), 3Bit(8위상 : ODPSK)를 대응시켜 전송하므로 속도를 증가 시킬 수 있음

   4) 직교 진폭 변조 QAM, Quadrature Amplitude Modulation

   - 위상 편이 변조의 한 방식 으로 진폭 위상 변조, 직교 위상 변조라고 함

   - 진폭과 위상을 상호 변환하고 신호를 얻음

   - ITU-T에서 9600bps 모뎀의 표준방식으로 권고

   - ex) 4위상 2진폭 : 4위상은 2^2 = 2Bit , 2진폭은 2^1 = 1Bit 이므로 한번에 2+1 = 3Bit씩 전송 가능

2. 펄스 코드 변조 PCM, Pluse code modulation

 - 펄스파의 진폭, 폭, 위상등을 변화

 - 화상, 음성, 가상현실 등 연속적인 시간과 진폭을 가진 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변조

 - CODEC 코덱 이용 ( 아날로그 → 디지털 )          ※MODEM ( 디지털 → 아날로그 )

  

  1) 펄스 코드 변조 순서

   - 송신측 (표본화 → 양자화 → 부호화) → 수신측 (복호화 → 여파화)

  2) 표본화 Sampling

   - 음성, 영상 등 연속적 신호파형을 일정 시간 간격으로 검출하는 단계

   - 표본화로 검출된 신호를 PAM 신호라고 하며 아날로그 형태임

   - Shanon 샤논의 표본화 이론 :  표본화(샘플링) 횟수 = 최고주파수 * 2배, 표본화 간격 = 1/표본화 횟수

   

  3) 양자화 Quantizing

   - 표본화된 PAM 신호의 진폭을 이산값으로 변환시키는 과정 (PAM신호를 반올림하여 정수를 만듬)

   - 양자화 잡음 : 표본 측정값과 양자화 파형과의 오차, 주로 PCM 단국장치에서 발생

   - 양자화 레벨(양자화 스텝) = 2^표본당 전송 비트수  

   - 양자화 레벨을 세밀하게 하면 양자화 잡음을 줄일 수 있으나 데이터 양이 많아져 전송효율 낮아짐

   

  4) 부호화 Encoding

   - 양자화된 PCM 펄스의 진폭크기를 2진수로 표시

 

  5) 복호화 Decoding

   - PCM신호를 PAM신호로 되돌리는 과정

  6) 여과화 Filtering

   - PAM 신호를 원래 입력신호인 아날로그 데이터로 복원하는 과정

3. 베이스밴드 Base band

 - 디지털 데이터를 그대로 변조 없이 직류펄스 형태로 전송하는 방식, 기저대역 전송

 - 신호만 전송되어 품질이 좋음

 - 직류를 사용하므로 감쇠문제가 있어 장거리 전송에 부적합, LAN등 비교적 가까운 거리에 사용

  1) NRZ-L (Level)

   - 0은 양, 1은 음 전압으로 표현

   - 가장 대표적인 디지털 파형

  

  2) 복류 NRZ-M (Mark)

   - 0은 신호 변화 없이 전상태 유지, 1은 신호 변화 발생

   - 비트간격의 시작점에 항상 전이 발생

   - 차등 부호 Differential Encoding 이라고도 함

  3) NRZ-S (space)

    - NRZ-M과 신호의 보수 형태로 적용

   4) 바이폴라 Bipolar

    - 0은 신호 변화 없이 0V, 1은 +V와 -V를교대로 표현

    - AMI 교호 부호 반전

    - 고속 디지털망에서 사용

   5) 맨체스터 Manchester

    - 매 비트 구간에서 전이가 발생함

    - 1이면 1/2 시간동안 양의 전압으로, 0이면 1/2 시간동안 음의 전압으로 표현

[정보처리기사 2018년 3월 기출문제] Q. 진폭과 위상을 변화시켜 정보를 전달하는 디지털 변조 방식은?     ① FM ② QAM     ③ PSK ④ ASK A. ② QAM : PSK의 한 방식으로 진폭과 위상을 상호변화하여 정보를 전달하며, 직교진폭변조라고 한다.

[정보처리기사 2017년 3월 기출문제] Q. 아날로그 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 변조방식이 아닌 것은?     ① AM ② TM     ③ FM ④ PM A. ② TM

[정보처리기사 2017년 3월 기출문제] Q.  QPSK 변조방식의 대역폭 효율은 몇 [bps/Hz]인가?     ① 1 ② 2     ③ 4 ④ 8 A. ② 2

[정보처리기사 2017년 8월 기출문제] Q. 아날로그-디지털 부호화 방식인 송신측 PCM (Pulse Code Modulation)과정을 순서대로 옳게 나열한 것은?     ① 표본화 → 양자화 → 부호화     ② 양자화 → 부호화 → 표본화     ③ 부호화 → 양자화 → 표본화     ④ 표본화 → 부호화 → 양자화 A. ① 표본화 → 양자화 → 부호화

[정보처리기사 2015년 3월 기출문제] Q. 다음이 설명하고 있는 디지털 전송 신호 부호화 방식은?      - CSMA/CD LAN에서의 전송부호로 사용된다. - 신호 준위 천이가 매 비트 구간의 가운데서 비트 1에 대해서는 고 준위에서 저 준위로 천이하며, 비트 0은 전 준위에서 고 준위로 천이한다.     ① Alternating Mark Inversion 코드     ② Manchester 코드     ③ Bipolar 코드     ④ Non Return to Zero 코드 A. ② Manchester 코드