[무근본 네트워크 공부] 아날로그 전송에 대해 알아보자

아날로그 전송

 

1. 디지털 대 아날로그 전환

 

- 디지털 대 아날로그 전환은 디지털 정보에 기반하여 아날로그 신호의 특성을 바꾸는 과 정이다.

- 아날로그 신호가 가지고 있는 특성중에 하나를 변경해서 보내는 것

- 진폭, 주파수, 위상 중 하나로.

(변경하면 0인지 1인지 표시할 수 있으므로)

- 원천 소스 자체가 Digital인 것을 Bandpass analog signal로 변환하는 것

(특정대역으로 전송할 수 있는 것)

 

* Carrier signal, Carrier frequency

- 데이터를 주고 받을 때 기준이 되는 신호

- 이러한 기준이 되는 신호를 수신자와 송신자는 계속 가지고 있는다.

- 디지털 신호(Information Signal, Modulating Signal)는 Carrier signal의 특성(진폭, 위상, 진동수) 중 한 가지 이상을 변화시키는 방식으로 변조된다.

 

 

 

❒진폭변이변조(ASK : Amplitude Shift Keying)

: 아날로그신호의 진폭, 주파수, 위상 중 진폭에만 변화를 주어 디지털 신호를 표현한다.

 

*문제점 : 노이즈에 가장 취약 ==> 대책 : OOK(On-Off Keying)이라는 방법 사용

장점 : 차지하는 대역폭이 Baud rate만큼(속도만큼)만 딱 필요(차지)

(Carrier Frequency를 기준으로 !)

-> 1초에 몇 개의 신호가 간다는 건 진동수와 관련이 있는 것이므로

 

 

❒주파수변이변조(FSK : Frequency Shift Keying)

: 아날로그신호의 진폭, 주파수, 위상 중 주파수에만 변화를 주어 디지털 신호를 표현한다.

 

* 장점 : 노이즈에 내성이 있다. 0과 1의 구분이 쉬워진다.

-> 노이즈는 거의 진폭에만 영향을 주므로.

* 단점 : 차지하는 대역폭이 크다.

-> 두 개의 주파수를 shift하며 사용하므로 캐리어 프리퀀시가 두 개 필요하다. 거기에다 두 개의 캐리어 프리퀀시를 기준으로 속도 만큼의 대역폭이 각각 더 필요하므로 요구되는 대역폭이 크다.

 

 

❒위상변이변조(PSK : Phase Shift Keying)

: 아날로그신호의 진폭, 주파수, 위상 중 위상에만 변화를 주어 디지털 신호를 표현한다.

 

* 장점 : 노이즈에 덜 민감하다.

한 개의 캐리어 시그널만 쓰므로 대역폭을 필요 속도만큼만 사용한다.

-> ASK와의 공통점.. QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이 ASK와 PSK 를 혼합하는 이유-> FSK 섞어쓰면 대역폭 왕창 늘어나니까.

 

 

 

❒ 구상진폭변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation)

: 아날로그신호의 진폭, 주파수, 위상 중 진폭과 위상 모두에 변화를 주어 디지털 신호를 표현한다.

 

*장점 : 한 신호로 여러개의 비트를 보낼 수 있다.(여러개의 조합이 생기므로)

QAM 전송에 요구되는 최소 대역폭은 ASK와 PSK 전송에 요구되는 것과 같다. ASK에 비해 우수한 PSK의 장점을 QAM도 그대로 가지고 있다.

 

*Constellation Diagram(성운도)

x축: in-phase carrier => 한 위상 내에서 amplitude만 바꾸는 것

y축: quadrature carrier => 각도 바꾸는 것

 

 

2. 아날로그 대 아날로그 전환(아날로그 신호 변조)

 

- 라디오에서 주로 쓰인다.

- 라디오 방송국에 앉아있는 사람들 : Lowpass signal 사용(300~3300Hz)

==> 그것을 공기 중으로 107.7MHz, 89.1MHz(Bandpass signal)등으로 쏨

- 역시 진폭, 주파수, 위상 값 중 하나를 바꿔서..

==> 바꾸는 이유 : 공기라는 매체가 Bandpass적 특성을 가지고 있으므로!

 

❒ 진폭변조(AM : Amplitude Modulation)

- 캐리어 시그널을 Modulating 신호에 맞춰서 Amplitude를 바꾸는 것.

--> modulated signal의 윗부분만 따서 그려내면 사람이 말한 걸 들을 수 있게 됌

- Modulating Signal의 두 배의 주파수가 필요

--> 라디오에서는 사람이 말할 수 있는 최대 주파수를 5KHz 로 본다. 따라서 10KHz의 대역폭을 필요로 한다.

--> 이렇게 5KHz로 잡기 때문에 음질이 좋을 수가 없다. => 전화랑 비슷하단 얘기이므로

- AM 대역 할당시 Guard Band를 이용한다.

* Guard Band : 사용되지 않는 주파수 구간이다. 두 방송국이 너무 인접하면 간섭이 발 생할 수 있으므로 사이에 여유분을 둔다.

 

❒ 주파수변조(FM : Frequency Modulation)

- 캐리어 시그널을 Modulating 신호에 맞춰서 Frequency를 바꾸는 것.

- 아날로그 시그널의 진폭이 커지면 FM Signal의 진동수도 커지고,

아날로그 시그널의 진폭이 작아지면 FM Signal의 진동수도 작아진다.

: 보통 10배의 대역폭 필요

스테레오 오디오 신호의 대역폭은 일반적으로 15KHz이다. 그러므로 FM 방송국은 적 어로 150KHz의 대역폭을 필요로 한다.

--> 보통 한 방송국 당 200KHz로 끊는다.

 

❒ 위상변조(PM : Phase Modulation)

- 캐리어 시그널을 Modulating 신호에 맞춰서 Phase를 바꾸는 것.

- 위상을 빠르게 바꾸는 것은 FM이랑 비슷하게 보이게 한다.

- Modulating 시그널의 진폭이 상승하면 위상이 급격하게 변화하고

하강할 경우 그 반대이다.

- 요구 대역폭은 Modulating signal의 8배이다.(일반 AM보다 많이 필요)