디지털-디지털 변환 (DDC)

데이터 통신

chan4 2023. 4. 21. 13:38

해당 블로그의 내용은 학교에서 배운 내용을 개인적으로 정리한 내용이므로, 잘못된 부분이 있을 수도 있습니다.

일련의 비트들을 디지털 신호로 변환
- 전송 측에서 디지털 데이터를 디지털 신호로 부호화
- 수신 측에서 디지털 신호를 복호화하여 디지털 데이터를 재생
데이터 요소
- 비트(bit): 정보를 표현할 수 있는 가장 작은 개체
- 보낼 수 있는 것
신호 요소
- 디지털 신호의 가장 짧은 단위
- 전달되는 것 (전달 매개)
데이터 전송률 (data rate)
- 1초당 전송된 데이터 요소의 개수
- 단위: bps(bit per seconds)
- 비트율
신호 전송률 (signal rate)
- 1초당 전송된 신호 요소의 개수
- 단위: baud
- 펄스율, 변조율, 보오율
데이터 통신의 목적
- 신호 전송률을 낮추면서 (= 대역폭 요구량을 줄이면서)
  데이터 전송률을 높이는 것 (= 전송 속도를 높이는 것)
데이터율(N)과 신호율(S) 사이의 관계
- $S = \frac{N}{r} $
- $S_{ave} = c \times N \times (\frac{1}{r}) baud $
  - $r$ = 매 신호 요소 당 전송되는 데이터 요소의 개수

대역폭 (bandwidth)
- 실제 디지털 신호의 대역폭은 무한이지만, 유효 대역폭은 유한하다.
- 최소 대역폭과 최대 데이터율
- 최소 대역폭 $B_{min} = c \times N \times (\frac{1}{r}) $
- 최대 데이터율 $N_{max} = (\frac{1}{c}) \times B \times r $

기준선(Baseline) 흔들림
- 수신자가 수신한 신호 세기에 대한 평균값
- 기준선과 비교하여 데이터 요소의 값 결정
- 기준선이 흔들리면(Wandering) 제대로 복호화하기 어려움
- 좋은 회선 부호화는 기준선이 흔들리지 않아야함
직류 성분 (DC component)
- 디지털 신호의 전압이 일정하게 유지되면, 스펙트럼은 매우 낮은 주파수(느림)를 만들어냄
- 0 주파수 주위에 생기는 주파수
- 저주파 성분을 통과시키지 못함
- 변압기는 사용하는 시스템에 문제를 일으킴
자기 동기화 (Self synchronization)
- 정확한 신호를 수신하기 위한 목적
- 발신자와 수신자의 비트 간격을 일치시키는 것
내장형 오류 검출
- 신호 내부에 오류 검출 기능이 있는 것
- 전송 도중의 오류를 찾아내기 좋음
잡음과 간섭 신호에 대한 내성
- 잡음/방해 신호에 대한 내성이 강해야 함
복잡도
- ex. 4개의 신호 준위를 사용하는 방법이 2개의 준위를 사용하는 방법보다 해석하기 더 어려움

NRZ - L (Level)
- 양 전압 = 비트 0
- 음 전압 = 비트 1
- 긴 스트림의 데이터를 수신했을 경우, 송신자와 클록 동기화 여부 불투명
- 연속적으로 같은 값(bit)이 들어오면 평균 신호 전력이 일그러지는 기준선의 표류 문제 발생
NRZ - I (Invert)
- 전압의 변화 유무로 비트 판별
  - 변화 있음 = 비트 1
  - 변화 없음 = 비트 0
- 비트 1을 만날 때, 신호가 변화하기 때문에 동기화 제공
- 연속적으로 비트 0이 계속 들어오면 기준선의 표류 문제 발생
위 두 방법 모두 기준선 표류와 동기화 문제를 가지고 있다.

멘체스터 부호화
- RZ + NRZ-L
- 동기화와 비트 판별을 동시에 할 수 있다.
- 각 비트 간격 중간에서 신호를 반전
  - 비트 중간의 전이가 양 >> 음 = 비트 0
  - 비트 중간의 전이가 음 >> 양 = 비트 1
차분 멘체스터 부호화
- RZ + NRZ-I
- 비트 중간의 전이는 동기화를 위해 항상 전이
- 비트 간격 점에서 전이 여부로 비트 판별
  - 전이가 있으면 = 비트 0
  - 전이가 없으면 = 비트 1