Analog Transmission.
전송을 Analog 식으로, Line Encoding은 Digital signal 을 만드는것이고 이젠 Analog signal 을 만든다.

Encoding 은 digital or Analog Data 를 Digital Signal 로 바꾸는 것이였다면

Modulation 은 digital or Analog Data 를 Analog Signal 로 바꾸는 것이다.

Digital to Analog Conversion

Amplitude(진폭)
Frequency(주파수)
Phase(위상)
Amplitude and Phase(진폭,위상)

을 사용하여 Conversion 을 하고

Amplitude 는 ASK
Frequency 는 FSK
Phase 는 PSK
Amplitude and Phase 는 QAM 방식을 사용한다.

Sender 와 Receiver 모두가 Modulation 그리고 Demodulation 의 역활을 수행해야 하기에 이 두개 모두를 수행하는 MODEM(Modulation + Demodulation) 을 사용한다.

ASK(Amplitude Shift Keying)

ASK(Amplitude Shift Keying)은 Carrier Signal 에 Amplitude 를 바꾸는 것이다. 하지만 Frequency 와 Phase 는 유지한다.

이 그림에서도 볼수있다시피 A1(즉 진폭) 만 바꾼다.
1 과 0 의 Amplitude 가 다른것을 확인할수있다.

원래는 0의 값을 가지는 Signal 도 진폭이 있어야하는데 그냥 진폭을 없게 해서 표현했다. 이러한 방식으 OOF(ON-OFF-Keying) 이라 한다.
이 그림에서는 Signal Rate 가 5 이고 한 Signal 당 1Bit를 표현하여서 Bit Rate 도 1 이다.

r = Data Rate / Baud Rate 로 1이다.

1 singal 이 2Hz 일때 1 signal 은 1bit 를 표현해야한다.
근데 만약 0인 N번 반복된다면 N * 2Hz 라 볼수있다.
0 이나 1이 연속해서 나타난다면 굳이 최고 주파수를 사용할 필요 없다는 것이다.

같은 값이 계속 나오게 된다면 주파수를 줄여도 되서 같은 주파수 일 필요는 없다.

S 는 Signal Rate
N 은 Data Rate
R 은 Data Rate / Signal Rate
B 는 BandWidth
D 는 Factor

S = N / R 이다.
왜냐 R 은 N / S 인걸 알기 때문에 나올수 있는 공식이다.

B = (1+d) x S 라 한다. d 의 범위는 0<= D <=1
그럼 최대 주파수는 2S 최소 주파수는 S 이다.

Implementation of binary ASK

Fc 는 Carrier 이다.

Bandwidth of full-duplex ASK

full-duplex 라는 말은 내가 보내면 상대방도 보내기 가능하다는 말이다.

주파수를 2개 사용한다는 말인데,

Fc1 가 Uplink
Fc2 가 Downlink 이다.

왜 캐리어가 중간에 있냐면 0이 연속적으로 나오는 경우에는 최대 주파수를 사용해야한다. 그러고 반복해서 나올떄는 최소주파수를 사용하면 된다.

FSK(Frequency Shift Keying)

FSK 는 Frequency Shift Keying 으로 진폭,위상값은 같지만 주파수가 달라지는 방식이다.

ASK 는 잡음이 많은 환경에서는 신호구 분이 어렵다.
이말은 AM,FM 과 같다.
AM 은 noise 가 끼면 진폭이 쉽게 변한다. 하지만 Fm 은 Noise 가 끼여도 주파수 자체를 못바꾸기에 Ask 보다 Fsk 가 에러에 더 강하다.

s1(t)=A cos(2𝝅𝒇𝟏t)
s2(t)=A cos(2𝝅𝒇𝟐t)

위 사진에서도 알수 있는 것처럼 1과 0 이 연속되서 나오는 경우에는 최대 주파수를 사용할 필요가 없다.

Implementation of BFSK

1 일떈 주파수 높이고 0 일떈 주파수를 낮춰서 각 0과 1 을 나타낼수 있게 된다.

Multiple FSK(MFSK)

주파수를 꼭 두개만 사용해야 하나?
사용가능한 주파수 수에 따라 담을수 있는 Bit 가 달라진다.

4개의 주파수를 사용하고 하나의 시그널에 2Bit 씩 담는다.

만약 8개의 주파수를 사용한다면 하나의 시그널에 3Bit 씩 담는거고
16개의 주파수를 사용한담녀 하나의 시그널에 4Bit 씩 담게된다.

Bandwidth of

Bandwidth 의 Spectrum 이 넓어야한다.

PSK(Phase Shift Keying)

실제로 가장 많이 사용하는 것으로 PSK(Phase Shift Keying)은 이름에서도 알수있는것처럼 위상을 바꿔서 값을 다르게 표현하는 것이다.

만약 2 Phase 라하면 신호는 2개밖에 없는것이다. 그럼 0도에서 시작하는 signal 과 180 도에서 시작하는 signal 두개 밖에 없는 것이고 하나의 Signal 은 1Bit 만 표현 가능 한것이다.

4 Phase 는 00 01 10 11 을 각각 0도 90도 180도 270도 에서 시작하는 signal로 나뉘어 값을 표현한다.

이렇게 4개의 Phase 를 나눈다는것얼 4-PSK라. 하고 하나의 Signal 당 2Bit를 표현가능하다.

그리고 8개의 Phase 로 나눈다는것을 8-PSK 이다.

Phase 는 많으면 많을수록 Phase 차이가 나지 않는다. 하나의 Signal 이 담고 있는 Bit 의 수는 늘어나게 된다.
4 2
8 3
16 4
이건 Log 2 N 해보면 된다.

뭐 하튼 이렇게 된다면 한 Signal 이 담고있는 Bit 가 늘어나는 장점도 있지만 신호를 구분하기 힘들어 진다.

Network 상황이 좋다면 높은 Phase 를 사용해도 되진만 상황이 좋지 않으면 Noise 도 더해져서 singal 구분이 어렵기에 낮은 Phase 를 사용하는게 좋다.

Implementation of QPSK

QAM(Quarature Amplitude Modulation)

ASK 와 PSK 를 같이 쓰고 similar to PSK,QPSk

점선 : Amplitude 라고 하고
포인트 갯수가 많을수록 더 많은 Bit를 담아 전송 할수 있다.

1 Amplitude , 4 Phase : 하나의 신호 2B 전송
2 Amplitude , 4 Phase : 하나의 신호 3B 전송

Analog to Analog Conversion

Amplitude Modulation

Modulating Signal - 보내고자 하는 signal
Carrier frequency 의 진폭을 Modulation signal 에 따라 변화
Carrier Frequency 의 변화곡선 : 보내고자 하는 Modulation signal 의미

Angle Modulation

-> s(t)=Accos[2πfct + φ(t)], φ(t)는 위상값
-> cos(2πfct) : carrier signal

PM(phase modulation)

-> The phase of the carrier wave varies in proportion to the amplitude of the signal.
-> φ(t)=npm(t)
-> 신호 값이 위상에 적용된다.
-> 위상 증가 : 주파수 증가, 위상 감소 : 주파수 감소

FM(Frequency Modulation)

-> The carrier frequency changes in accordance with the change in the voltage level of the modulated signal.
-> φ ′(t) = nfm(t)
-> 신호 값의 적분을 통해 적용된다.
-> Voltage 증가 : 주파수 증가, Voltage 감소 : 주파수 감소