[정보통신입문] orthogonal

source symbol rate, R : 1초 동안 source가 생성하는 symbols 개수
(source : 동일한 확률로 m개의 unique symbols을 생성하는 source)

Data rate, Ds : 1초 동안 source에 의해 생성되는 data 량
(Definition Ds = R log2 m bps (bits per second))

Channel Capacity, C : Channel을 통해 신뢰성을 갖고 전송할 수 있는 초당 bits 수

Channel capacity에 영향을 주는 요소
Signal-to-noise-ratio (SNR) : Channel을 통해 전파하는 signal의 energy와 channel에 존재하는 잡음 수준의 비율

Bandwidth B = fH - fL : signal 전송에 활용되는 반송파의 주파수 범위
Bandwidth가 증가함에 따라 data signal의 시간 폭이 축소될 수 있어, 1초당 더 많은 data를 전송할 수 있음

C = B log2(1+SNR) bps

Source에서 생성된 모든 데이터를 channel을 통해 신뢰성 있게 전송하기 위해
"channel capacity는 source data rate보다 크거나 같아야 함!"

Capacity Loss with Transmmission Range
"the effect of the signal energy attenuation on the channel capacity"

통신에서의 signal intensity도 channel distance가 길어짐에 따라 거리의 제곱에 반비례하여 감소한다.

Maximum operating range of satisfactory service, rmax : signal energy가 min이 되는 거리
(signal energy가 min 이하기 되면, 오류 발생이 빈번하여 통신을 할 수 없음을 의미)

Need for orthogonal signals
-> signal 당 하나 이상의 data bit를 전송하거나, 다중 사용자가 각자 동시에 data를 주고 받을 수 있는 통신 서비스를 제공하기 위해 상호 간섭하지 않는 orthogonal signals이 필요하다.

동시에 signal A,B를 보낸다면, receiver A가 signal B를, receiver B가 signal A를 받을 수도 있을것이다.

Multiple transmission이 가능하기 위한 조건
User B가 signal sB1i = sBi를 전송할 때, receiver A의 output은 최소화 되어야 한다.

User A의 signal이 receiver A에 의해 검출될 때의 output(VA = +에너지)는 클수록 좋고, 반대로 User B의 signal이 검출될 때의 output은 작아야 함

orthogonality condition sAi*sBi의 모든 합은 0이 되어야 한다.
(단, 모든 signal은 같은 에너지를 가져야 함)

common approches for forming orthogonal signals

• orthogonal in time - time-division multiple access(TDMA) systems
  (interval 동안 signal sAi와 sBi는 서로 겹치지 않는 sub-interval(시간대)에서 각각 발생

• orthogonal in frequency - frequency-division multiple access(FDMA) systems
  (Tc에 걸쳐 signal sAi와 sBi는 모두 발생(존재)하지만, 각각은 다른 frequency band)

• orthogonal in code - code-division multiple access(CDMA) systems
  (signal sAi와 sBi는 이진수이며 interval Tc에 걸쳐 모두 발생. 각각은 거의 직교한 code)