Physical Layer - (1)

1. Signal

• Signal : A, B 가 있을 때, A, B 사이를 연결하는 네트워크의 물리 계층에서 송수신되는 정보/데이터

  ex) Electric pulse (전기), Optical pulse (빛), Acoustic signal (전파), Electromagnetic signal (전자기파)

• Analog signal : information which is continuous

  • Analog signal has infinitely many levels of values.
    

• Digital signal : information which is discrete

  • Digital signal has limited number of defined values.
    • Defined values are 0 and 1.
      

• Periodic signal : has pattern within a period and repeat over and over.

  • Simple periodic analog signal : a sine wave which cannot be decomposed
  • Composite periodic analog signal : consist of multiple sine waves

• Non-periodic signal : changes without pattern or cycle.

  • Both analog signal and digital signal can be periodic or non-periodic.

---

2. Factors of signal

• Amplitude : sine wave 에서의 진폭을 의미한다.
  

• Frequency : 주어진 단위시간에서 몇 개의 cycle로 구성되어 있는가를 의미

• Period : 하나의 cycle 이 동작하는데 걸리는 시간을 의미
  

  • 1초에 12개의 사이클 -> Frequency : 12Hz
  • 1 cycle 동작 시간 -> Period : 1/12s
  • Frequency and period have reciprocal relation

• Phase : 위상, the position of waveform relative to time zero
  

  • 각 0도, 90, 180도의 위상을 갖고있다.

• S(t) = A sin(2πFt + Ø)

  • A : Amplitude
  • F : Frequency
  • Ø : Phase

• Wavelength(λ) : 하나의 cycle이 trasmission medium 을 통해 주어진 시간에 있어 얼마나 멀리 가는지 정도

  • λf = C -> λ = C(빛의 속도, 상수) * T(시간)
    • λ, f 는 반비례 관계이므로 높은 주파수 -> 짧은 거리, 낮은 주파수 -> 긴 거리

---

3. Domain

• Sine wave can be represented by amplitude, frequency, and phase.

• Time domain
  

• Frequency domain
  

  • Frequency domain is more compact and useful when there are more than one sine wave.

---

4. Simple signals VS Composite signals

• Simple signal : have many applications such as sending alarm; however, there is a limit to represent or transmit data.
• Composite signal : comprised of multiple sine waves
  -> Composite signal 로부터 sine 성분을 뽑아낼 수 있다.

1. 각 항은 각각의 sine wave를 의미하며 무한대에 가까울수록 진폭은 작아지고 주파수는 커진다.
2. Fundamental frequency : 진폭이 가장 큰 파장
3. Harmonic : 진폭이 낮고 주파수가 높은 파장들
-> Harmonic 수가 증가할수록 digital signal에 가까워진다.
4. Digital signal, Composite signal은 진폭, 주파수가 모두 다른 수많은 주파수성분들로 구성되어있다.

• Fourier series
  • Time domain : periodic -> Frequency domain : discrete
• Fourier transform
  • Time domain : non-periodic -> Frequency domain : continuous

---

5. Bandwidth

• 주파수 대역폭을 의미한다.
• Composite signal 에서 진폭, 주파수, 위상 등 다양한 특성을 가진 sine waves가 존재하는데 이 때, 최대 주파수와 최소 주파수의 차를 Bandwidth 라고 한다.

  • B = f(max) - f(min)
    
    -> B = 5000 - 1000