라인코딩 통신 기술

디지털로 만들때 비트를 어떻게 만들까?

ㄴ 1비트 모양 만들기

• 라인 코딩(line coding) : NRZ, Manchester, 2B/1Q 등

신호 레벨은 전압으로 구분된다.

예시로 5V, 0V 는 신호로 1 or 0으로 구분된다.

신호 레벨이 많으면, 비트 전송률이 향상된다.

Q. 9개의 레벨로 표현할 수 있는 데이터 신호가 있다. 1개 신호는 몇 비트를 나타내는가?

Hint ) 비트 수 = log_2(신호 레벨 수)

answer = log_2(9)
log_2(9)  ~= 3.17 ~= (올림수) 4

answer = 4 비트

텍스트 보내는 비트 전송률 계산하기

Q. 1분당 100페이지 텍스트 문서를 다운로드 받는다. 이 통신에서 비트 전송률은?

(가정)
텍스트 문서 1페이지 = 24줄 * 80 문자 (1개 문자 = 8비트)
-> 100 페이지 * 24 줄 * 80 문자 * 8비트 = 1,636,000bps = 1.636Mpbs

디지털 음성 비트전송률 계산하기

Q. 4kHz 대역폭의 음성신호를 디지털화하여 전송한다. 최고 주파수의 2배만큼 샘플링한다. 1개의 샘플은 8비트로 표현한다. 이때 디지털화된 음성 비트전송률은?

2배 * 4,000 * 8비트 = 64,000 bps = 64kbps

디지털 TV 비트전송률 계산하기

Q. HDTV 스크린은 16:9 비율로 1920*1080 해상도를 가진다. 초당 30개 프레임을 전송하고, 1개의 컬러 픽셀은 24비트로 표현한다. 비트 전송률은?

1920*1080*30*24  = 1,492,992,000 = ~= 1.5Gbps

노이즈 없는 채널에서 전송 : Nyquist formula

Bit rate = 2 Bandwidth (대역폭) log_2(L)

L : 신호 레벨

Bit rate == bps

ex) 3000Hz 대역폭 노이즈 없는 채널에서 2개의 신호 레벨로 전송한다 .최대 비트 전송률은?

2 3000 log_2(2) = 6,000 bps

노이즈 있는 채널 : Shannon Capacity

Capacity = Bandwidth * log_2 (1+ SNR)

SNR : 신호대 잡음비 (데시벨)

ex) SNR비가 3162인 경우, 3000Hz 대역폭에서 전송할 경우 최대 비트 전송률은?

C = 3000log_2(1+3162) = 3000log_2(3163) = 3000*11.62 = 34,860 bps

SNR이 데시벨로 주어질 수 있음 (dB)

SNR dB = 10 log_10 (SNR)

Q. 1MHz 대역폭이 주어질 때, SNR이 63이다. 적절한 비트전송률과 신호 레벨수는?

C = B log_2 (1 + SNR) = 1M log_2(1+63) = 1M log_2(64) = 6Mbps

6Mbps를 상한값으로 가정하고, 실제(노이즈 때문에)는 4Mbps정도로 가정하면, Nyquist theorem에 의해서

• 4 Mbps = 2 x 1MHz x log_2(L)
• L = 4

라인코딩

• 디지털 비트 전송 방법
  

Unipolor NRZ

Non - Return - Zero

• 전기 신호가 있으면 1, 없으면 0

Polar NRZ-L and NRZ- I

NRZ - L (evel) : level 유지

NRZ - I : 뒤집음, 신호가 1인경우 변환

Polor RZ Scheme : 0을 중간에 한번 거친 후 변경

Manchester and Differentail Manchester :

• 한 신호안에 0을 한번씩 거침
• → Trigger : 송수신 컴퓨터 동기화 과정으로 data와 clock 신호를 동시에 보내서 데이터 통신에 효과적

Multi Level 2B1Q Scheme:

블록 코딩

• 0 또는 1이 길게 연속되지 않도록 변환
• 전송방식
  • 송신자 → m 비트 그룹 → n 비트 그룹 변환 → 라인코딩 (NRZ-I) → n 비트 그룹 디코딩 → m 비트 그룹 → 수진자

데이터 전송 모드

병령 vs 직렬

직렬

• 비동기 데이터 + 클럭
  • 문자 위주 전송
  • 속도가 낮음
• 동기 데이터 + 별도 클럭 신호
  • 전송효율과 전송속도가 높음
  • 블럭단위 전송
  • 전화, 인터넷
• 등시성
  • 일정한 시간 간격을 유지하는 성질
  • 멀티미디어 데이터 전송 분야