데이터통신 3.3 디지털신호

데이터는 아날로그 신호 외에 디지털신호에 의해서도 표현될 수 있다. 1은 양전압으로, 0은 제로 전압으로 부호화될 수 있다. 디지털 신호는 2개보다 더 많은 준위를 가질 수 있다. 이 경우에는 각 준위로 1개보다 많은 비트를 보낼 수 있다. 2개의 준위 1,0

4개의 준위 11, 10,01,00 이렇게 신호가 L개의 준위를 가지면 각 준위는 log2L개의 비트를 보낸다. 따라서 4개의 준위를 가지면 2비트를 보낸다. 

 

3.3.1 비트율 

대부분의 디지털 신호는 비주기적이어서, 주기나 주파수를 사용할 수 없다. 주파수 대신 비트율이라는 새로운 용어가 디지털 신호를 기술하는데 사용된다. 비트율(bit rate)는 시간당 비트 간격의 개수이다. 비트율은 1초동안 전송된 비트의 수를 의미하고, 일반적으로 bps(bit per second)로 표현된다. 

 

3.3.2 비트 길이

비트 길이(bit length)이다. 비트 길이는 한 비트가 전송매체를 통해 차지하는 길이이다. 

 

3.3.3  복합 아날로그 신호로서의 디지털 신호

푸리에 해석을 기반으로 디지털 신호는 복합신호이다. 다시 말하면, 디지털 신호의 대역폭은 무한대이다. 

 

3.3.4 디지털 신호의 전송

 

디지털 신호는 무한대 대역폭을 갖는 목합 아날로그이다.

 

기저대역 전송

기저대역(baseband, 베이스밴드라고도 함.) 기저대역 전송이란 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸지 않고 있는 그대로 채널을 통해 전송하는 것을 말한다. 

기저대역 전송을 하기 위해서는 주파수 0부터 시작하는 대역폭을 갖는 저대역- 통과 채널(low pass channel)이 필요하다. 이는 오직 하나의 채널만을 위해 전용으로 사용되는 매체를 필요로 한다. 

2개의 저대역 채널을 보자면, 

경우 1. 넓은 대역폭을 갖는 저대역- 통과 채널

비주기 신호를 수직성분은 수직성분 그대로, 수평성분은 수평성분 그대로 전송하기 위해서는 전체 스팩트럼을 전부 보내야한다. 

이럴려면 무한대의 대역폭을 갖는 전용 회선이 있어야 한다. 컴퓨터 내부에선 가능하겠지만 두 장치 사이에서는 불가능하다. 

다행히 주파수의 경계 지점에서 이 진폭은 매우 작아서 무시할 수 있다. 이는 동축케이블이나 광섬유같은 매우 넓은 대역폭을 가진 매체를 사용하면 매우 높은 정밀도의 통신이 가능하다. 매우 높은 주파수에 근접했을때. 

 

경우2. 제한적인 대역폭을 갖는 저대역- 통과 채널

제한된 대역폭을 갖는 저대역-통과- 채널의 경우에서는 디지털 신호와 근사한 모양의 아날로그 신호를 사용한다. 근사정도는 가용 대역폭에 좌우된다. 

비트율이 N인 디지털 신호의 경우 이 신호와 대략 비슷하게 만든 아날로그 신호를 전송하려면 디지털 신호 변화가 최대일 때를 고려해야한다. 최악의 경우에는 신호가 01010101010101이거나 반대로 순차가 되는 경우이다. 

두 경우를 모사하기 위해서는 주파수 f =N/2의 아날로그 신호가 필요하다. 1을 양의 최대치, 0을 음의 최대치로 하자. 각 사이클마다 2비트를 전송하는 것인데 이는 아날로그 신호의 주파수는 비트율의 절반이기 때문이다.