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디지털 신호 인코딩 형식(데이터 통신 퀴즈 대비 요약)
전북대학교 컴퓨터 공학부 김윤섭
용어 단위 정의
데이터 요소 비트 하나의 이진수 0 or 1
데이터율 bps(bits per second) 데이터 요소의 전송 속도
신호 속도
디지털 - 일정한 진폭을 가진 전압 펄스
아날로그 - 일정한 주파수, 위상, 진폭을 가진 펄스
하나의 신호 부호값을 나타내느 최단 구간
신호율 or 변조율 초당 신호 요소의 수(band) 신호 요소의 전송속도
주요 데이터 전송용어
직류 표류?
• 통상적으로 DC표류라고 함
• - 디지털도 먼거리를 가면 점점 잡음과 신호가 약해진다 라는 것.
• - 장거리 갈때는 어떤 곳은 빠르고, 어떤 곳은 느려진다 => 정보의 왜곡
참조 : http://m.blog.daum.net/_blog/_m/articleView.do?blogid=0aREW&articleno=130
NRZ• 쉽고, 대역폭을 효율적으로 사용
• 한계
• 직류 성분의 존재와 동기 능력 부족
• 1 또는 0이 길게 나열될 경우 송수신기의 동기화 능력 떨어짐
• 종류
• NRZ-L
• NRZI
NRZ-L(Nonreturn to Zero-Level)
• 초창기에 많이 사용 (쉬운 디지털 신호)
• 계산법
• 비트가 0일때 양수, 1일때 양수를 가리킴
• 비트 구간 동안 전압 레벨이 천이되지 않음
• 0 전압 레벨로 복귀하지 않음
• 전압이 없으면 0, 일정량의 전압은 1
NRZI(Nonreturn to Zero, Invert on ones)
• 차등 인코딩 중 하나
• 계산법
• 0 : 선행 비트와 동일하게 진행
• 1 : 선행 비트와 반대로 신호 변경
• 장점
• NRZ-L에서 발생할 수 있는 신호의 극성을 잃어버리는 단점 해결. (1이 길게 나오면 극성을 잃어버리는 단점)
비교
다중레벨 이진법(Multilevel Binary)
• NRZ를 보완함
• 둘 이상의 신호 레벨 사용(아래 종류는 3개만 나온다.)
• 3개의 레벨을 구분하기 때문에 2레벨의 신호보다 3dB더 큰 신호전력이 요구.
• 종류
• 양극성 AMI (Bipolar-AMI)
• 의사 삼진법(Pseudoternary)
양극성 AMI• 계산법
• 0은 신호 표시가 없음 (0에 위치)
• 1은 번갈아가며 +, - 방향의 펄스로 표시됨
• 장점
• 연속적으로 1이 길게 나와도 동기화 문제없음
• 하지만, 연속적인 긴 0의 나열은 여전히 문제
• 1의 신호는 전압이 + -> - 로 바뀌므로 순직류 성분 없음
• 에러 감지가 수월하다.
의사 삼진법
• 기다란 0과 1의 동기화에 문제가 없음
• AMI 의 긴 0,1의 문제를 해결하기 위해 사용됨.
• 추가적인 비트를 삽입하여 강제로 천이를 일으킴,비경제적
• 계산법
• 0 : 번갈아가며 +, - 방향의 펄스로 표시됨
• 1 : 신호표시가 없도록 함
• 양극형 AMI
• 의사 삼진법
비교
이중위상(Biphase)
• 특징
• 정확한 타이밍 정보
• NRZ의 한계를 극복
• 직류성분의 억제 효과가 우수함
이중위상(Biphase)• 최대 변조율
• NRZ의 2배, 그만큼 대역폭이 큼
• 그 대신 보상을 위한 장점
• 동기화 : 비트 시간동안 전압 천이 예측, 천이에 대한 동기화 가능
• 직류 성분 비존재
• 오류 검출 : 천이가 기대되는 곳에서 발생하지 않으면 오류라고 판단 가능.단, 전후 신호가 손실된다면 검출 실패
• 종류
• 맨체스터
• 차등 맨체스터
맨체스터
• 각 비트 주기 중간에 천이가 나타남
• 계산법
• 0 : 하향 천이 -> 위에서 아래로(항상)
• 1 : 상향 천이 -> 아래서 위에로 (항상)
차등 맨체스터
• 차등 인코딩의 한 종류
• 계산 특성상 하나의 비트시간만으로 비트가 0 or 1 구분 불가
• 시작시 무조건 비트위치 변화
• 계산법
• 0 : 직전 비트형태 그대로 따라감
• 1 : 직전 비트형태와 좌우 반전형태
비교
스크럼블링(Scrambling)
• 동기화를 위한 충분한 천이 제공
• 직류 성분이 없다
• Zero레벨이 긴 순서열이 아님(0이 길어서 오류나는 일 X)
• 데이터율 감소 없음
• 고속 데이터 전송에 유리
• 오류 검출능력 보유
B8ZS(Bipolar with 8-zeros substitution)
• AMI에 근간을 둠
• AMI의 결점
• 0의 긴 문자열은 동기화를 잃는것
• 그걸 방지하기 위해 말 그대로 8비트의 0을 사용
• 북미에서 일반적으로 사용되는 방식
B8ZS(Bipolar with 8-zeros substitution)
• 계산법
• 연속적으로 8개의 0이 나오고, 바로 앞에 +펄스가 있으면, 8개의 0은 000+-0-+로 변경됨(인코딩됨)
• 연속적으로 8개의 0이 나오고, 바로 앞에 -펄스가 있으면, 8개의 0은 000-+0+-로 변경됨(인코딩됨)
B8ZS(Bipolar with 8-zeros substitution)
• 단점
• 잡음때문에 우연히 8-zero가 생길수 있음
• 수신기는 잡음 때문이라면 모두 0인 옥텟으로 해석함
HDB3(High-Density Bipolar 3-zeros)
• AMI에 근간을 둠
• 4개의 0이 1 or 2개의 펄스를 포함한 순서열로 대치된다면, 4번째 비트는 코드 위반으로 대치됨
• 직류 성분이 생기지 안도록 극성이 교대로 일어나야 하므로, 직전 위반이 양이라면, 이번 위반은 음이 되어야 한다.
• 발생 조건
• 직전 위반 이후 발생한 펄스의 수가 홀, 짝인지 알아야함.
• 4개의 0이 발생하기 전 마지막 펄스의 극성을 조사
HDB3(High-Density Bipolar 3-zeros)
• 계산법
• 참고 : 문제에 최근 대체 이후 1의 홀,짝 여부가 나오는데, 이것을 더하여 1의 갯수를 고려해야 함.
• 4번째 비트가 -/= 가 되는 것
직전 대체 이후 양극성 펄스(1)의 수
이전 펄스의 극성 홀수 짝수
- 000- +00+
+ 000+ -00-
비교
참조문헌• 데이터통신 및 컴퓨터통신 / William Stallings / 김종근,한기준 / PEARSON
• WikiPedia
• 이미지 활용
• http://maihimemira.blogspot.kr/2013/05/signal-encoding-techniques.html
• http://web.cse.ohio-state.edu/~gurari/course/cis677/cis677Se12.html
• https://marrey0824.wordpress.com/data-communications/data-comm-online-interaction/
