디지털 데이터의 디지털 신호로의 변환 (2005-07-18)

 

▶디지털 데이터의 디지털 신호로의 변환


[기저대역 전송( Baseband Transmission)]

디지틀 파형을 특별히 변조시키지 않고 디지털 형태로 전송하는 펄스파형..

디지털 데이터를 전송하는데 있어서는 변조를 수행하여 아날로그 신호 형태로 변환하여 전송할 수
도 있으나..

변조를 수행하지 않고 원래의 디지털 데이터를 디지털 신호형태 그대로 전송할 수도 있는데 이와
같이 원래의 디지털 데이터를 그대로 보내거나 또는 형태만 다른 디지털 데이터로 바꾸어 디지털 
신호형태로 전송하는 것을 기저대역 전송이라 한다.

기저대역 전송에서는 전송하고자 하는 디지털 데이터 "0" 또는 "1"에 어떤 펄스파형을 대응시켜 전
송하게 되는데 이를 전송부호라 한다.



[전송부호가 가져야 하는 조건]

o 타이밍 정보가 충분히 포함될것..
    일반적인 기저대역 전송에서는 송신되는 정보내에 별도의 클럭 정보가 들어있지 않기 때문에,
   수신측에서의 비트 및 심볼 동기에 필요한 타이밍 정보를 수신되는 정보로부터 얻어내는 자기
   타이밍 방식이 사용된다.

    따라서 전송 부호를 구성하는데 있어서는 수신측에서 쉽게 타이밍 정보를 얻을 수 있도록 동일
    레벨의 신호가 연속되지 않도록 해야 한다.

o 전송대역폭 압축
   전송부호가 소요하는 대역폭이 너무 크지 않도록 전송부호를 구성해야 한다.

o 전송로상에서 발생한 에러의 검출 및 교정이 가능할것
   전송부호는 전송도중에 발생하는 에러의 검출과 교정이 가능하도록 구성해야 한다.

o 기타 조건
   전송부호에는 DC(직류) 성분이 포함되지 않아야 하며, 아주 낮은 주파수 성분과 아주 높은 주파
    수 성분이 제한되어야 한다.
    또한 전송부호의 코딩효율이 양호해야 하며 전송부호 형태에 제약을 받지 않아야 할 뿐 아니라, 
    누화, ISI, 왜곡 등과 같은 각종 장애에 강한 전송특성을 가지도록 구성해야 한다.




[기저대역 전송의 종류]


① 2원 전송 방식 : 변조되기 이전의 컴퓨터나 단말기의 디지털 신호 파형(0 또는 1)을 2진 펄스 
                              모양 그대로 전송하는 방식

바이폴라의 경우 전송하고자 하는 디지털 데이터에 0 이 연속되면 계속 0 레벨을 유지하기 때문에
타이밍 추출에 어려움이 있게 되며 이러한 단점을 보완하기 위해 일정 길이의 0을 특수한 패턴
으로 변환시키는 방법 사용된다.

이러한 전송부호를 고밀도 바이폴라(High-density bipolar)라 하며 대표적인 부호로 B3ZS,
B6ZS, B8ZS, HDB3가 있다.


■ BNZS 부호
N개의 연속된 0 부호를, 바이폴라 반대측의 펄스(V로 표시)를 의도적으로 포함시킨 특별한 N개의
부호로 치환하는 방법으로 V와V 사이에는 직류 offset을 제거하기 위해 B(bipolar) 펄스의 수가 
홀수로 들어가며, V와 다음 V 극성은 반대로 한다.

BNZS의 N은 3,6,8 등의 숫자를 나타내며 "0"이 3,6,8개 연속이라는 의미이다. 이제 아래와 같이
"0" 이 6개인 B6ZS의 예를 들어 보았다.


(예)B6ZS의 경우
6개의 연속된 0이 들어올 경우 이 "000000"을 "B0VB0V" 패턴으로 치환해주는 방식을 말한다.

                              

■ HDBN 부호
bipolar code에 "0" 연속을 특수한 패턴으로 치환시키는 방법으로 (N+1)개의 "0" 연속부호의 최종 
bit위치에, bipolar 반측을 표함한 계열로 치환하는 것을 말한다.

V와 다음 V pulse 사이에는 직류 offset을 제거하기 위해 홀수개의 B pulse를 넣으며 V pulse와 
V pulse의 극성은 반대로 한다.

아래에서 HDB3의 경우를 들어 보였으며 통상적으로 HDB3가 가장 많이 쓰이는 방법이다.

(예)HDB3인 경우
(N+1)개 (여기서 N은 3) 즉 4개의 0 연속 부호의 마지막에 V를 넣음. 따라서 000V이 되고 다음
에 또 4개의 0 연속 부호가 나오면 000V가 되는데 이때 첫번째 자리의 0에 B pulse를 넣어 B00V가 되게 함

                                

                    


■ 4B3T, 2BIQ
그밖에 4B3T(4 Binary 3 Ternary), 2B1Q(2Binary 1 Quarternary) 등은 주로 압축용 code로 사용
된다.



② 다원전송 : 전송로 특성에 맞게 2진 부호를 변형시킨 펄스파형으로 전송하는 것으로 다수의 비
                      트를 이용, 한 개의 신호를 표시하는 방식이다.
     - 목적 : 주파수대역의 효율적 이용
     - 특징 : 전송 용량 높임, 고속 정보전송에 사용
     - 정보의 전송속도
         ; Rb = 2B log2M (Rb:전송속도, M:다원레벨 수, B:대역폭)
           ☞ 다원레벨 수 높을수록 전송속도 증가


2원 전송과 다원 전송의 예를 아래에 그려보았다.

2원 전송시 (0,1)	☞전송속도는 Rb = 12 log22 = 12 bps(대역폭을 6이라 했을경우)
다원 전송시  (000~111)	☞같은속도로 전송시 2원 전송의 1/3 대역폭 필요       전송속도는 Rb = 12 log28 = 36bps(2원 전송의 3배:대역폭이 6일경우)