Digital Transmission

정보 전달을 위해서 신호는 digital 신호로 변환되기도 한다.

Digital Transmission에는 아래와 같이 2가지 변환이 있을 수 있다

• digital-to-digital conversion
• analog-to-digital conversion

Digital-to-Digital Conversion

digital 신호를 digital 신호로 변환

대표적인 변환 기술
1. line coding
2. block coding
3. scrambling

line coding은 항상 필요하고 block coding과 scrambling은 필요 할 수도 있고 안할 수도 있다

Line Coding

digital bit sequence를 전기신호로 변환하는 것을 생각하면 된다

사진과 같이 0이면 위로, 1이면 아래로

Block Coding

데이터 블록을 다른 형식의 데이터 블록으로 변환하는 방법

synchronization, error control을 위하여 redundancy가 필요한데 이런 경우에 block coding을 사용하여 m bit block을 n bit block으로 바꿀 수 있다
(mB/nB encoding이라고도 부름)

block coding의 순서

1. division: 연속적인 bit들은 m bit 블록으로 나누어진다
2. substitution: m bit 블록을 n bit 블록으로 바꾼다
3. combination: n bit 블록들은 합쳐서 보낸다

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Analog-to-Digital Conversion

Analog 신호를 Digital 신호로 변환

대표적인 2가지 기술

• pulse code modulation
• delta modulation

Pulse-Code modulation (PCM)

sampling, quantizing, encoding 과정을 통해 analog 신호를 digital 신호로 바꿈

1. sampling

   연속된 analog 신호가 T개의 sample들로 나눔

2. quantizing (양자화)

   연속된 값을 나타내는 sample들을 level로 나누어 digital 숫자로 바꿈

3. encoding

   양자화된 디지털 숫자 값을 전송 가능한 이진 코드로 변환함

그러면 몇개를 샘플링 해야할까?

Nyquist-Shannon Sampling Theorem

모든 신호는 그 신호에 포함되 가장 높은 주파수의 2배에 해당하는 빈도로 일정한 간격으로 샘플링 하면 원래 신호를 완벽하게 기록할 수 있다.

문제

Nyquist-Shannon sampling theorem에 따라서 최대 4000Hz 까지 주파수를 가지는 인간의 목소리는 이의 2배인 8000개/second 로 샘플링하면 완벽하게 기록할 수 있다

그리고 한 샘플 당 8bit라고 했으니 총 bit rate는 64Kbps 가 요구된다

Delta Modulation (DM)

delta(변화량)을 통해서 값을 변환하는 기술

PCM이 signal의 크기를 직접 고려했기 때문에 복잡하다는 단점이 있었다

그래서 DM은 이를 극복하기 위해 실제 값이 아닌 변화추이를 본다

위와 같은 신호가 있으면 sample 단위로 level의 변화 추위를 보고 digital 신호로 변환함