8. 반송 대역(Carrier Band) 전송 방식
간다.
반송 대역 전송 방식의 개요
아날로그 전송로를 이용한 디지털 데이터 코드의 전송을 위해 전송 데이터 씬
통화에 해당하는 아날로그 신호로 변조가 필요합니다.
즉, 디지털 기저대역 신호의 주파수
진폭을 갖는 반송파를 사용하여 전송로에 적합한 아날로그 신호 타입
이것을 반송 대역(carrier band) 전송 방식 또는 디지털 변조라고 한다.
음성, 이미지, 텍스트 등의 정보는 아날로그 형식의 전자기 신사입니다.
통화로 전송되지만 음성 정보를 디지털로 변환하고 전송하려면 먼저이 정보를 디지털
시그널링 후 다시 아날로그 또는 디지털 전송 신호로 변환해야 합니다.
예를 들어, 화선을 전송로로 사용하는 경우의 변조는 기저 대역 신호의 주파수 스펙트럼을 별도로
대역, 즉 음성 대역으로 전환하는 것을 의미한다.
이것은 현재 PC 통신에서 가정
PC는 집 전화 회선에 연결되어 있지만 컴퓨터 내부의 디지털 데이터 신호를 전화 회선
긴 신호로 변조 및 복조하기 때문에 모뎀(MODEM)이 사용됩니다.
반품
대역 전송 방식은 아날로그 전송로를 통한 장거리 전송에 많이 사용됩니다.
디지털 변조 방식은 아날로그 신호 변수인 진폭, 주파수, 위상 등을 하나 또는 그
이상의 조합으로 분류하고 있지만, 이들은 진폭 편이 변조(ASK:Amplitude)
Shift Keying), 주파수 편이 변조(FSK: Frequency Shift Keying), 위상 편이 변조
(PSK:Phase Shift Keying), 그리고 진폭 위상의 변화가 변조(APK 또는 APSK:
Amplitude Phase Shift Keying) 등이며, APSK는 구형 진폭 변조(QAM:
Quadrature Amplitude Modulation)이라고도 합니다.
나. ASK, FSK, PSK 변조 방식
(1) 진폭 편이 변조(ASK)
ASK는 아래 그림과 같이 데이터 전송에서 신호의 전압 변화에 따라 반송됩니다.
파를 온 오프 키잉 (on-off keying)하여 반송파의 진폭을 변화시키는 방식이다.
즉, 이진 부호 “1”이 있으면 정현파 신호가 존재하고, 부호가 “0”이면 정현파 신호
존재하지 않습니다.
따라서 진폭은 변하지만 주파수와 위상은 변하지 않습니다.
또
1보당 1비트의 신호가 송신되기 때문에, 비트 레이트와 보 레이트는 동일하다.
ASK는 회로 구성이 간단하고 가격이 저렴하고 FSK나 PSK에 비하면
역폭이 좁다.
그리고 정보가 진폭에 게재되기 때문에 노이즈에 의해 진폭이 영향을 받을 수 있습니다
그 때문에 노이즈에 매우 취약하고, 불연속 변조나 복조 방식이므로 전송로의 레벨 변화
동에 약한 비동기 신호의 송신은 가능하지만, 수신측에서 동기를 취하는 것은 어렵다.
별로 많이 사용되지 않습니다.
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(2) 주파수 편이 변조(FSK)
FSK는 데이터 전송에서 이진 디지털 코드에 대해 동일한 진폭을 갖는 두 개의 주파수
수의 1개의 주파수를 갖는 반송파를 전환하여 전송하는 방식이다.
이것은 각각
다른 주파수를 가진 두 개의 ASK 파형으로 구성되어 있다고 생각됩니다.
이렇게
이 FSK는 주파수가 바뀌어도 진폭과 위상은 일정하게 유지되며, 보우당 1비트
신호가 전송되기 때문에 ASK와 마찬가지로 비트 전송률과 전송 속도가 동일합니다.
FSK는 수신측에서 수신한 신호가 불필요한 주파수 성분이나 노이즈 등이 제거된 후
진폭의 크기가 일정하게 제한되기 때문에, 전송로의 레벨 변동에 매우 강하다.
일정한 진
폭으로 정형된 신호는 그 후 주파수가 검출되고 원래의 “1”과 “0”으로 재생됩니다.
또
어떤 FSK 방식은 ASK 방식에 비해 노이즈에 강하고, 회로도 비교적 간단하지만,
수 대역폭이 넓고, 수신측에서 복조시에 반송파가 필요하다.
저속 데이터 전송과
방송 통신이나 비동기 모뎀에서 주로 사용하고 있다.
(3) 위상 편이 변조 (PSK)
디지털 신호의 정보 내용에 따라 반송파의 위상을 변환하는 방법으로서, 바이너리
디지털 신호를 m개의 비트로 묶어서 M(=2m)개의 위상으로 분할하였다.
상간의 위상차를 2π/M으로 분할하는 위상 변조 방식을 M진 PSK(M-ary PSK)라고 부른다
말한다.
특히 위상을 세분화하여 전송함에 따라 한 번의 변조로 많은 데이터 전송이
가능하며 4상에서는 2비트(dibit), 8상에서는 3비트(tribit), 16
상인의 경우, 4비트(quadbit)의 정보를 단위 시간마다 전송할 수 있으므로,
고속화가 가능합니다.
따라서 동일한 전송대역 내의 FSK에 비해 고속 데이터 전송
송이 가능하기 때문에 중속·고속의 데이터 전송이나 동기 전송에 널리 사용되고 있습니다.
PSK 파는 일정한 진폭을 갖는 파형이므로 전송로 등에 의한 레벨 변동에 강하다.
또한, 변조 된 파는 양측 파대 신호이기 때문에 타이밍 정보와 주파수 정보
갖고 있고, 변복조 회로는 비교적 간단하고, 양호한 비트 에러율(에러 확률) 특성을 보유하고 있다.
한편, 바이너리 PSK의 양호한 비트 에러율을 이용하면서 단점을 극복하기 위해,
종이 변형 PSK 방식이 사용된다.
바이너리 PSK의 경우 단순히 위상을 반전시키는 것만
한편, 수신측에서 어느 위상이 「1」에 대응하는지를 판단하는 기준은 없다.
건을 결정해도 도중에 회선의 단선 등이 발생한 경우, 「1」을 「0」으로, 또는 「0」을
「1」이라고 잘못 판정한 경우가 발생할 가능성이 있습니다.
이를 개선하기 위해 ‘0’인 경우에만
위상을 180도 반전시켜, 「1」일 때는 위상을 변화없이 그대로 유지한다.
즉,
PSK를 수신하고 감지하는 동기화 문제를 해결하기 위해 1 구간 (T 초) 이전의 PSK 씬
호를 기준으로 검파하는 방식이다.
이러한 변조 방식을 차동 PSK (DPSK :
Differential PSK)라고 불리며, 데이터 전송에서는 실제로 이 방식이 많이 사용되고 있습니다.
있다.
특히, 전후 신호 구간의 위상차가 정보에 대응하도록 송신측에서 PSK
신호를 변조하기 전에 차동 부호화해야 하며, DPSK에서는 수신측에서
에 대한 캐리어가 필요 없기 때문에 회로가 간단합니다.
QPSK는 위상을 4등분하는 방식으로 연속적인 2비트 조합(dibit)으로 나눕니다.
그리고, 직전에 송신한 반송파의 위상을 기준으로 다음에 송신하는 2비트의 종
흐름에 의해 결정되는 각도만큼 위상을 변화시키는 방식입니다.
이것은 90도 위상차
2개의 BPSK(Binary PSK)를 합성한 것과 같습니다.
QPSK 방식은 기존의 광대역
성 PSK 특성을 사용하여 BPSK보다 두 배 더 많은 비트를 전송할 수 있습니다.
그러나 위상
4등분하여 사용하기 때문에 ’00→11′ 또는 ’01→10’에서 2비트가 동시에 변동하는 경우
위상이 180도로 급격히 변화하여 스펙트럼이 확대되는 원인이되어 측 대파
(사이드 밴드 파)를 발생시킨다.
이것을 해결하기 위해 직교하는 특성
를 갖는 2채널 주기를 1비트 주기만 상대적인 시간차를 갖도록 구성
OQPSK (Offset QPSK)가 사용됩니다.
이다.
구형 진폭 변조(QAM)
일반적인 PSK 변조 방법에서는 M=8일 때의 8진 PSK 이상을 구현하는데 있어서의 한계가
있다.
이는 위상 상태의 수가 증가함에 따라 신호 공간이 더 밀집되어 오류가 발생
확률이 그만큼 더 증가하기 때문이다.
따라서 이를 개선하기 위해 캐리어의 위상 시프트
진폭 변화를 결합하여 데이터 신호를 전달하는 방법이 도입되었지만,
진폭 위상 편이 변조(APSK) 또는 구형 진폭 변조(QAM)라고 한다.
QAM은 완전히 독립적입니다.
2개의 베이스밴드 신호 계열에 직교하는 2개의 반송파를 각각 ASK 변조한 것을 합성
동일한 전송로로 전송하는 것으로 비트 전송 속도를 2 배, 즉 스펙트럼 효율을 2
배로 향상시킬 수 있다.
이 방식은 ASK 방식이 가지는 협대역 특성과 PSK 방식이 가지는 비트 에러 특성
합계이며 완전히 독립적 인 2 개의 기저 대역 신호 (+1, -1)로 직교하는 2 개의 반송파
을 각각 ASK 변조한 것을 합성하여 전송함으로써 전송 속도를 보다 높일 수 있다.
타
그러므로 M진 QAM은 M진 PSK와 대역폭 효율은 동일하지만 오류 확률 측면에서 우수
이다.
QAM은 높은 데이터 속도, 대역폭의 효율적인 사용, 낮은 오차, 복조의 용이성 등
특징, 데이터 타이밍 신호가 필요없고 제한된 전송 대역 내에서 고속
데이터를 전송할 수 있기 때문에 현재 대부분의 데이터 통신 및 무선 통신에 사용
되었습니다.
