12. 변조

12. 변조

 

1. 변조 방식

- 변조(Modulation) :  아날로그 혹은 디지털로 부호화 된 신호를 전송 매체에 전송할 수 있도록 주파수 및 대역폭을 갖는 신호를 생성하는 일련의 과정

- 부호화(Encoding) : 신호를 현재 정보나 신호가 아닌 다른 형태로 변환하는 것

- 변조 방식

  - 디지털 데이터

    - 아날로그 부호화

    - 디지털 부후화

  - 아날로그 데이터

    - 아날로그 부호화

    - 디지털 부호화

- 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하는 방식

  - 진폭 편이 변조

  - 주파수 편이 변조

  - 위상 편이 변조 

 

2. 아날로그 변조

- 아날로그를 아날로그 신호로 변조하는 것

- 진폭 변조(AM: Amplitude Modulation), 주파수 변조(FM: Frequency Modulation), 위상 변조(PM: Phase Modulation) 등의 방법이 있음.

 

아날로그 변조	설명
주파수 변조 (FM: Frequency Modulation)	- 반송파의 기준 주파수를 중심으로 하여 정보 신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것 - 변조된 신호의 주파수 대역은 넓어지지만, 잡음에 강함. - FM 방송, 저속 데이터 전송용 모뎀 등에 사용
위상 변조 (PM: Phase Modulation)	- 반송파의 위상을 정보 신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것 - 디지털 전송용 모뎀, 디지털 무전 전송 등에 사용

 

3. 디지털 변조

- 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하는 것

- 진폭 편이 변조(ASK: Amplitude Shift Keying), 주파수 편이 변조(FSK: Frequency Shift Keying), 위상 편이 변조(PSK: Phase Shift Keying) 등이 있음.

 

(1) 진폭 편이 변조(ASK: Amplitude Shift Keying)

- 2진수 0과 1에 서로 다른 진폭을 적용하여 신호를 변조하는 방법

- 광섬유로 디지털 데이터를 전송하는 데 사용됨.

- 장점

  - 회로가 간단함.

  - 가격이 저렴함.

- 단점

  - 잡음이나 신호의 변동에 약함.

  - 비효율적인 방법이라 데이터 전송용으로 거의 사용하지 않음.

 

 

(2) 주파수 편이 변조(FSK: Frequency Shift Keying)

- 0과 1에 서로 다른 주파수를 사용하여 변조하는 것

- 주로 저속의 비동기 전송에서 많이 사용함.

- ASK보다 에러에 강하고 비교적 회로가 간단함.

 

 

(3) 위상 편이 변조(PSK: Phase Shift Keying)

- 0과 1에 서로 다른 위상을 적용하여 변조하는 것

- 중속, 고속 동기 전송에서 많이 사용되는 변조 방식

- 주로 모뎀에서 사용됨.

- 장점 : 위상을 달리함으로써 복잡도가 높은 데이터 전송률이 높아짐.

 

(4) 직교 진폭 변조(QAM: Quadrature Amplitude Modulation)

- 같은 주파수로 위상이 90도 다른 2개의 파를 사용하고, 각각을 진폭 변조하여 조합한 것

- 진폭 변조(AM)와 위상 변조(PM) 방법을 조합한 것

- 고속 디지털 신호를 가능한 한 좁은 주파수 대역으로 전송하는 데 적합함.

- 고속 모뎀, 고속 디지털 무선 전송 등에 사용함.

 

4. 베이스밴드(Baseband)와 브로드밴드(Broadband)

(1) 베이스밴드(Baseband)

- 디지털 신호를 변조하지 않고 그대로 전송하는 방식

- 데이터 전송 품질이 우수함.

- 변조를 하지 않기 때문에 별도의 모뎀이 필요하지 않음.

- 근거리 전송에 많이 사용됨.

- 장점

  - 네트워크 운영 비용이 아주 저렴

  - 전이중 방식인 양방향 전송이 가능함.

  - 네트워크 구성이 간단해져 근거리 통신에 많이 사용됨.

- 단점

  - 장거리 전송을 하려면 추가적으로 리피터라는 장치가 필요하기 때문에 장거리 전송에 부적합함.

  - 통신 잡음에 쉽게 변형되어서 손실이 큼.

 

(2) 브로드밴드(Broadband)

- 디지털 신호를 여러 개의 신호로 변조해서 다른 주파수 대역으로 동시에 전송하는 방식

- 동시에 전송하기 때문에 하나의 통신 선로에 여러 개의 채널을 사용해서 동시에 전송함.

- 장거리 전송에 사용됨.

- 장점

  - 장거리 전송에 효율적

  - 비용이 저렴

  - 잡음에 의한 신호 감소가 적음

  - 다중 채널을 사용해서 음성, 영상 등을 전송함.

- 단점

  - 회로가 매우 복잡하기 때문에 설치 및 관리가 어려움.

  - 베이스밴드보다 속도가 느림

  - 단방향 전송

 

(3) 베이스밴드와 브로드밴드의 차이점

 

구분	베이스밴드(Baseband)	브로드밴드(Broadband)
종류	디지털	아날로그
거리	근거리	장거리
채널	단일 채널	다중 채널
방식	양방향	단방향
용도	데이터 전송	음성, 영상, 데이터
변복조	없음	필요함
다중화	시분할 다중화	주파수 분할 다중화

 

5. PCM(Pulse Code Modulation)

(1) PCM 변조의 개요

- 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조하는 것

- 아날로그 신호를 펄스로 변환하여 전송하고, 수신 측에서 이를 다시 아날로그 신호로 환원하는 방법

- 고품질의 정보와 다양한 형태의 서비스가 가능함.

 

출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=dilector&logNo=220833408701&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F

 

(2) PCM 변조 과정

 

PCM 변조	설명
표본화(Sampling)	아날로그 파형을 연속적인 시간 폭으로 나누어 작은 간격의 직사각형으로 시분할하여 신호를 만듦.
양자화(Quantization)	표본화된 신호의 진폭은 일정한 값이 아니라서 수량화를 수행하는 단계
부호화(Encoding)	양자화된 진폭 값을 2진법으로 나타낼 수 있어서 아날로그 신호를 디지털 신호롤 변환함.
복호화(Decoding)	디지털 신호를 펄스 신호로 변환함.
여과(Filtering)	본래의 아날로그 신호로 변환함.

 

- PCM 방식은 전송 레벨의 변동이 없고, 잡음에 강하여 펄스 코드를 이용한 변조 방식과 다중화가 용이한 장점이 있음.

- 하지만, 점유 주파수 대역폭이 크다는 단점이 있음.

 

 

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내용 출처 : 이기적 네트워크관리사 1·2급 필기 (임호진, 황성하 공저, 영진닷컴)