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Chapter 5

아날로그 전송

(Analog Transmission)

5 장 아날로그 전송

5.1 디지털-대-아날로그 변환

5.2 아날로그-대-아날로그 변환

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5.1 디지털-대-아날로그 변환

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디지털-대-아날로그 변환 유형

ASK (Amplitude Shift Keying)

FSK (Frequency Shift Keying)

PSK (Phase Shift Keying)

QAM (Quadrature Amplitude Modulation)

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디지털-대-아날로그 변환의 여러 측면

비트율(Bit rate) : 초당 전송되는 비트의 수

보오율(Baud rate) : 초당 신호단위의 수

S = N × baud,

N : 데이터율(bps),

r : 하나의 신호요소에 전달되는 데이터 요소의 수

반송파 신호(Carrier Signal)

정보 신호를 위한 기본 신호, 반송 주파수(carrier frequency)

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r

1

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Example

아날로그신호가각신호요소에 4비트를전달한다. 초당1000개의신호요소가보내진다면보오율과비트율은각각얼마인가?

Solution

이경우에는 r = 4, S = 1000

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Example

어떤 아날로그 신호의 비트율이 8,000이고 , 보오율이1,000 보오이다. 각 신호 요소에는 몇 개의 데이터 요소가전송되는가? 또한몇개의신호요소가필요한가?

Solution

S = 1000, N = 8000

r과 L은미지수

디지털-대-아날로그 변환의 여러 측면 (계속)

반송파 신호반송파 신호

아날로그 전송에서 정보 신호의 기반이 되는 신호

반송파 신호의 특성

진폭

주파수

위상

변조

반송파 신호의 특성 중 한가지 이상을 변화시키는 방식

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진폭이 변하지만 주파수와 위상은 변하지 않는다

잡음에 민감하다

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진폭 편이 변조

ASK의 대역폭

BW = Nbaud

BW:대역폭, Nbaud:보오율

ASK의 보오율과 비트율은 같다

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진폭 편이 변조 (계속)

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Example

예제 2,000bps로 전송되는 ASK신호의 최소 대역폭은?

전송은 반이중 방식

풀이 ASK는 보오율과 비트율이 같다.

따라서 보오율 2,000, 대역폭 2,000Hz

예제 5,000Hz의 대역폭을 갖는 ASK신호의 보오율과 비트율은?

풀이 ASK에서 보오율은 대역폭과 같다.

보오율: 5,000 , 비트율: 5,000 bps

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Example

예제

10,000Hz(1,000~11,000Hz)의 대역폭에 대해 시스템의 전이중

ASK 다이어그램을 그리시오. 각 방향의 반송파와 대역폭을 구하라.

풀이

각 방향의 전이중 ASK의 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

주파수 편이 변조

신호의주파수가 1 또는 0에따라변경

2진주파수편이변조

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FSK의대역폭

FSK의 보오율과 비트율은 같다

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주파수 편이 변조 (계속)

예제

2,000bps로 전송되는 FSK신호의 대역폭을 구하라. 전송은 반이중이고, 반

송파는 3,000Hz만큼 분리되어야 한다.

풀이

fc1과 fc0가 반송주파수라면

BW = 보오율 + (fc1 – fc0)

BW = 비트율 + (fc1 – fc0)

= 2,000 + 3,000 = 5,000Hz

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Example

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Example

예제

매체의 대역폭이 12,000Hz이고, 두 반송파 사이의 간격이 최소

2,000Hz가 되어야 할 때, FSK 신호의 최대 비트율은?

전송은 전이중이다.

풀이

전이중 방식의 전송이므로 각 방향에 6,000Hz씩 할당

BW = 보오율 + (fc1 – fc0)

보오율 = BW – (fc1 – fc0) = 6,000 – 2,000 = 4,000Hz

보오율은 비트율과 같으므로 4,000bps

위상이 1 또는 0에따라변경

BPSK(Binary PSK)

2진 위상 편이 변조(하나는 위상 00, 다른 하나는 1800 신호 요소만 사용)

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위상 편이 변조

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위상 편이 변조 (계속)

PSK의 대역폭

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위상 편이 변조 (계속)

QPSK (Quadrature PSK)

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Example

예제 2,000bps의 속도로 전송하는 QPSK 신호 전송에 요구되는 대역폭

은? 전송은 반이중 방식이다.

풀이 QPSK에서 보오율은 비트율의 반이므로 1,000이다.

PSK 신호는 보오율과 같은 대역폭을 필요하므로 1,000Hz

성운그림(Constellation diagram)

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ASK, BPSK 그리고 QPSK 신호의성운그림을그려라.

Solution

ASK와 PSK의 조합

QAM의 성운도

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구상 진폭 변조

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구상 진폭 변조 (계속)

16-QAM 성운

5.2 아날로그-대-아날로그 변환

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진폭 변조

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진폭변조(AM)

■ 신호의 진폭에 따라 반송파의 진폭이 변화한다.

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진폭 변조 (계속)

AM 신호의 대역폭

변조 신호 대역폭의 2배

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AM 라디오의표준대역할당

■ 오디오 신호(음성과 음악)의 대역폭은 5kHz

■ 각 방송국은 10kHz씩 할당

■ AM 대역 할당

진폭 변조 (계속)

주파수 변조(FM)

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주파수변조(FM)

■ 변조신호의 전압 준위 변화에 따라 반송 주파수가 변화한다.

주파수 변조 (계속)

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FM 대역폭

변조 신호 대역폭의 10배와 같다

주파수 변조 (계속)

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FM 라디오의표준대역할당

■ 스테레오로 방송되는 오디오 신호 대역폭 15kHz

■ 각 FM 방송국은 최소 150kHz 대역폭 필요

■ 각 방송국에 200kHz(0.2MHz) 할당

■ FM 대역 할당

위상 변조

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위상변조(PM)

■ 정보 신호의 진폭에 따라 반송파의 위상이 비례하여 변화한다.