[디지털통신] 디지털 통신 개요

1. Definition

Bit: Binary Digit으로 0과 1로 표현한다.

Symbol: 디지털 메시지를 의미하며 M-ary으로 표현하고 k=log2M으로 표현되며 한번에 kbits을 전송함.

Baseband(기저대역)에서는 Pulse를 활용하며, Bandpass 를 위해서는 Sinusoid를 활용한다.

Data Rate: bits/s으로 나타내는 전송률 

Bit Rate: $\frac{1}{T} [symbol/sec]$

Symbol Rate: $\frac{1}{T}*log_2M [bps]$

Signal은 Analog 신호와  Digital로 구성되어 있음.

Analog 신호는 uncountably infinite alphabet으로 구성되어 있고, Digital 신호는 binary digit (0,1)으로 구성되어 있다.

 

2. 디지털 통신의 장단점

1)디지털 통신의 장점 

●Resistant to distortion and interference

- 0,1 binary digit으로 신호를 송수신하므로 왜곡과 간섭에 강하다. 

● Easily Reproducible design

- sinusoid 와 같이 쉽게 재생산 가능한 신호 디자인/ reduce cost

- "Threshold Effect": Threshold(임계값) 까지는 구별할 수 있어 noise등에 의해 깨져도 구별이 가능하다

- Digital Communication measurement: Bit Error Rate (BER) 몇 비트까지 깨지나?를 나타냄

-Analog Communication measurement: Signal to Noise ration (SNR), Percent distortion

● High reliability through error detection and correction

- Even Parrity bit(이진수의 1이 짝수개가 되도록 한 비트를 추가로 더해줌)를 사용해 에러탐지 및 수정이 용이하다.

-- Channel Coding (Aritificially insert redundancy)이라고도 한다. 

●Easy to process different types of signals such as speech video, etc.. 

● Better encrpytion and privacy

● Facilitate data compression

-Source Coding으로 데이터 압축 JPEG,MPEG, ZIP 등을 이용하여 redundancy를 제거한다

-RunLengthCoding(RLC)을 사용하여 데이터를 추가로 압축한다 (.. 영상압축 참고)

 

2)디지털 통신의 단점

● Require wide Bandwidth

-Bandwidth: 신호의 주파수 대역

-모든 정보를 이진수에 담아서 전송해야하므로 비트를 많이 써야한다.

- 속도가 동일할 때 주파수가 크면 파장이 짧으므로 넓은 주파수 대역을 필요로 한다.

● Require Synchronization

-디지털 신호는 제대로 짤라야만 해석을 제대로 할 수 있다.

- 비트 동기, 캐릭터 동기, 문장 동기를 모두 고려해야 한다.

- 채널 변경시 delay를 "Zapping"이라고 한다.

 

3. Key Functions of Digital Communication System

◎Formatting- 정보를 이진수 디지털 신호로 포맷을 맞춰주는 것

 

◎Modulation

- 신호와 sinusoidal waveform을 합쳐 전송할 신호를 생성하는 과정 

-Baseband: 주파수가 낮은 변조되지 않은  orignial information

-Bandpass: Carrier를 위한 큰 주파수로 변조된 정보를 담고 있음

※ 아날로그 Modulation  

①Amplitude Modulation(AM) : 진폭에 아날로그 메시지를 실어 전송

②Frequency Modulation (FM): 주파수에 정보를 실어 전송

③Phase Modulation (PM): 위상변화에 정보를 실어 전송 

※ 디지털 Modulation 

①Amplitude Shift Keying (ASK)

②Frequency Shift Keying (FSK)

③Phase Shift Keying (PSK)

 

◎Synchronization

 

◎Demodulation

 

◎Detection 

 

4. Supplementary Functions for Digital Communication System

*Source Coding

-remove redundant information in source

*Channel Coding

-add redundancy to imporve transmission efficiency

-Repetition coding: 반복하면 Time은 길어지지만 사용 밴드폭이 적어 효율이 증가한다.

*Multiplexing

-Locally combines signal from different sources 

*Multiple Access

-remotely combined signal to share communication resource (FDMA,TDMA, CDMA, OFDMA)