펄스 변조 (2005-07-18)

 

▶ 펄스변조 (Pulse Modulation)
   [도입배경]
   [펄스 변조의 정의]
   [표본화 주기T]
   [펄스 (Pulse)]


▶ 펄스변조의 종류
   [펄스 진폭변조(PAM)]
   [펄스 위치변조(PPM)]
   [펄스 폭 변조(PWM)]
   [펄스 수 변조(PNM)]
   [펄스 부호 변조(PCM)]
   [델타 변조(ΔM)]

▶ 펄스변조 (Pulse Modulation)

    [도입배경]
       1910년경 경제적인통신을하기위하여주파수분할방식에의한 다중통신이개발되었다. 
        이 방식은주어진주파수대역내에서많은채널의신호를 전송하는방식이므로 차단특성이
        좋은대역필터가필요하였다.

        당시의 FDM 방식에서는 대역필터를만드는데많은노력과자금을들였다.
        1930년 대에비로소고가인필터를사용하지않는통신방식으로연구를 시작하여오늘날과  
        같은펄스변조방식을이룩하게된것이다.

    [펄스 변조의 정의]
       최대 주파수가fm(Hz)인 정보신호를전송하고자할때표본화정리에 의하면 최소 1/2 fm(초)
       간격으로 뽑아낸신호의순시값으로도그신호가갖는정보를완전히전송할수있다. 
       따라서 표본화에의한표본치에 비례하는크기로펄스열의 파라메타(진폭, 폭, 위치, 위상등)
       를 변화 시키는변조형태를말한다.

     [표본화 주기 T]
         신호의 레벨을양자화할때신호에포함된최고주파수 f max(Hz)인 신호파를T ≤ 1/2 f m  
         의 시간에서진폭을양자화한신호는수신단에서완전히복조가가능하다

        시간T를표본화주기라하고표본화주기간격으로표본치를만드는 조작을표본화라 한다.

    [펄스 (Pulse)]
       - 펄스의 형태
                        

 

        펄스란 일반적으로짧은시간만지속되는전압, 전류또는전파의반복적인 집합이다.
        펄스의 형태를특정짓는 정수로는 위의 그림에서 보듯이
         - 진폭 (A)
         - 펄스폭 (t0)
         - 반복주기 (T)
         - 충격계수 (d : Dute Cycle) 등이 있다
               (d = t0/T : 펄스의 특성을표시하는 정수)



▶ 펄스변조의 종류

    o 연속 펄스변조 : 파라메타를 연속적인아나로그양으로변조하는 방식
       - 펄스 진폭변조 (PAM : Pulse Amplitude Modulation)
       - 펄스 폭변조 (PWM : Pulse Width Modulation)
       - 펄스 위상변조 (PPM : Pulse Phase Modulation)

    o 불연속 펄스 변조 : 신호를 불연속적인양으로양자화하고그양자화된 신호로 펄스를 변조
                                       하거나, 펄스를 부호화 하는 방식
       - 펄스 수변조 (PNM : Pulse Number Modulation)
       - 펄스 부호변조 (PCM : Pulse Code Modulation)
       - 델타변조 (ΔM : Delta Modulation)


[펄스 진폭변조( PAM)]


        

 

표본화한 값을신호의진폭에따라비례하는펄스로바꾸어전송하는 형태로각 표본 펄스의 높이
가 원 신호의 진폭과같다

PAM 방식은 잡음이혼입될때이잡음이그대로복조출력으로 나타나므로S/N비가떨어지며, 
페이딩의 영향도잘받는단점이있다. 

따라서 그 자체는사용되지 않고PSK, QAM 및PCM을위한중간단계변조방식으로사용된다.

[펄스 위치변조(PPM)]

        

 

펄스의 시간적 위치를신호파의진폭에 비례하여 변화시키는변조방식 이다

또한 시간적인위치변화는위상의변화이므로펄스위상변조(Pulse Phase Mod)라고도하며, 
펄스 시변조(Pulse Time Mod)라고도 한다.

펄스 위치변조는펄스의시간폭과진폭이일정하므로비직선성을받지 않고PAM보다S/N비가  
좋으며, 리미터를 이용하여페이딩의영향을감소시킬 수있다.

[펄스 폭 변조(PWM)]

   

             

표본화 펄스의진폭이전송하고자하는신호에비례하는경우가 PAM이다.

그러나 표본화펄스의진폭은 일정하고그펄스 폭이전송하고자하는 신호에따라 변화시키는
변조방식을 PWM방식이라 한다

PWM 변조는 진폭 제한기의 사용으로레벨변동을제거할수있고또 펄스의상승과 하강을급격
하게하여S/N비의개선이가능함으로비교적많이사용된다.

[펄스 수 변조(PNM)]

PWM 방식에서는 전송하고자하는정보를펄스폭에실리므로폭이 큰펄스는 큰전력을포함하고
있지만그러나필요한것은정보이지폭이 아니다

펄스 폭과등가인정보는펄스의끝이되는위치라할수있다. 그 시간적 위치는PWM의 펄스파형
을미분하여얻어낼수있고, 그 펄스 위치만을 전송하는방식이다.

[펄스 부호 변조(PCM)]

      

아날로그 신호를 8Bit로 부호화하기위해서는신호파를표본화하여PAM 형태로 만든후양자화,
부호화단계를거쳐2진부호형태로전송하는 변조방식으로서 시분할다중통신방식에사용되는
변조 방식이다.



[델타 변조(ΔM)] 


     

 

현재의 표본값에서이전표본값을뺀차동신호가(+)이면 1로 부호화하고(-)이면 0으로 부호
화 하는것으로, 한 개의 bit 단위로 부호화하므로전송 채널상의 비트에러에강한특성을갖으
므로시스템구성이간단하고신뢰도가 높아서 군용및특수통신용으로사용되고있다.

아날로그 파형이급격히 변할 경우그변화를추적할수없을때경사과부하잡음(Slope Over
Load Noise)이 발생하고반대로완만히 변할 때그래뉴러 잡음(Granular Noise)이 발생한다.