이진 신호의 유형

마지막 업데이트: 2022년 7월 9일 | 0개 댓글
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데이터통신 (chapter3.2)

전송(transmission) : 신호 전파와 처리를 통한 데이터의 통신이다.

아날로그 및 디지털 데이터

아날로그 데이터(analog data) : 어떤 구간에서 연속적인 값을 갖는다. ex) 음성과 영상 -> 세기가 연속적으로 변화하는 모양을 가짐. 센서에 의해 감지되는 대부분의 데이터, 즉 온도, 압력 등은 연속적인 값

디지털 데이터(digital data): 이산적인 값을 가짐. 텍스트나 정수가 그 예

  • 음성 데이터 -> 인간에 의해 직접 감지될 수 있는 음파의 형태.
  • 비디오 -> TV 카메라에 의해 기록되는 원래의 장면(발신자)이 아닌 TV화면(목적지)으로 비디오 데이터의 특성을 살펴보는 것이 쉽다. 화면상의 영상을 만들기 위해서 전자빔이 화면의 표면을 왼쪽에서 오른쪽으로, 또 위에서 아래로 이진 신호의 유형 지난다. 빔이 지나감에 따라 이 아날로그 값은 변화. 그러므로 비디오 영상은 시간에 따라 변화하는 아날로그 신호로 볼 수 있다.
  • 문자열 -> 텍스트 데이터가 인간에게는 매우 편리한 반면, 데이터 처리 및 전송 시스템에서는 문자 단위로 쉽게 저장되고 전송되지 않는다. 그러한 시스템은 이진 데이터에 적합하게 설계되어 있다. 문자를 비트열로 나타내는 다양한 코드들 고안. 가장 초기 모스코드, 최근 IRA(International Reference Alphabet)

아날로그 신호와 디지털 신호

통신 시스템에서 데이터는 전자기 신호에 의해 한 지점에서 다른 지점으로 전파된다.

아날로그 신호 -> 다양한 스펙트럼의 전송 매체를 통해 전파될 수 있는 연속적인 전자기파

디지털 신호 -> 유선 매체를 통해 전송될 수 있는 전압 펄스의 열로 구성 ex) 일정한 크기의 양의 전압은 0을, 음의 전압은 1로 나타냄

ex) 음성 입력의 아날로그 신호로의 변환

음성 -> 주파수 범위가 20HZ ~ 20kHZ 이러한 형태의 정보 -> 전송을 위한 전자기파로 쉽게 변환.

음성 데이터의 경우, 데이터는 원래의 음성과 동일한 스펙트럼을 갖는 전자기 신호로 직접 표현될 수 있다. 그러나 기적으로 전송되는 소리의 음질과 대역폭이 증가할수록 비싼 전송 비용 사이에는 어떤 절충이 필요.

비디오 신호 -> TV 수상기와 비슷한 역할을 하는 TV 카메라가 사용.

이진 데이터의 경우 -> 단말기, 컴퓨터 및 기타 데이터 처리장치들에 의해 생성되어 전송을 위한 디지털 전압펄스로 변환된다.

데이터와 신호

아날로그 데이터 -> 시간의 함수, 제한된 주파수 스펙트럼 영역을 갖음. 그러한 데이터는 동일한 스펙트럼 영역을 갖는 전자기 신호로 표현 가능. 디지털 데이터는 2개의 이진수 값을 나타내기 위해 2개의 다른 전압을 갖는 디지털 신호로 표현 가능 그러나

디지털 데이터는 모뎀을 이용해 아날로그 신호로 표현될 수도 있다.

image

모뎀은 디지털 데이터를 반송 주파수(carrier frequency)로 인코딩함으로써 일련의 이진 전압 펄스를 아날로그 신호로 변환하는 기능을 갖는다. 그 결과 생성되는 신호는 반송파를 중심으로 하는 스펙트럼을 갖게 되어, 그 반송파(carrier)에 적합한 전송 매체를 통해 전파될 수 있다. 가장 흔한 모뎀은 디지털 데이터를 음성 스펙트럼 내에서 표현하여, 이 데이터가 보통의 음성급 전화 회선을 통해 전파될 수 있게 해준다. 회선의 다른 끝에도 모뎀이 있어, 이 신호를 원래의 데이터로 복원시킨다.

모뎀의 동작과 매우 유사하게 아날로그 데이터는 디지털 신호로 표현될 수 있다. 음성 데이터에 대해 이러한 기능을 수행하는 장치가 코덱이다.

image

기본적으로 코덱은 음성 데이터를 나타내는 아날로그 신호를 입력으로 받아 신호를 비트열로 근사시킨다. 수신측에서는 이 비트열이 아날로그 데이터를 재생하는데 사용된다.

아날로그 및 디지털 전송

아날로그 전송 : 내용물과는 무관하게 아날로그 신호를 전송하는 것.

신호는 아날로그 데이터를 나타낼 수도 있고, 디지털 데이터를 나타낼 수도 있다. 어느 경우라도 아날로그 신호는 어떤 거리를 지나면 그 세기가 감쇄하게 된다. 장거리의 전송을 아날로그 전송시스템은 신호의 세기를 키워주는 증폭기를 가져야 한다. 그러나 **증폭기 **-> 잡음 성분까지도 증폭한다.

반대로 디지털 전송 -> 신호의 내용물에 관심을 둔다.

디지털 신호는 감쇄, 잡음, 기타 손상 요인이 데이터의 무결성을 위협하지 않을 정도의 거리에서만 전송이 가능 보다 장거리의 전송을 위해서는 리피터가 사용 리피터는 디지털 신호를 수신하여 이들로부터 0과 1을 복원한 다음, 새로운 신호를 만들어 전송한다. 이로써 감쇄 현상을 극복 가능

어떤 전송법을 선택할 것인가? 자연스러운 의문 제시. 통신 사업자나 그 고객들이 제시하는 해답 -> 디지털. 가능한한 디지털 전송으로 전환되는 추세

(디지털 : 가격 지속적 낮아짐, 데이터 무결성(증폭기 대신 리피터 사용, 잡음과 같은 신호 손상에 영향 누적 x, 전송 용량의 활용- 광대역 전송 링크 구축이 경제적, 보안과 프라이버시- 암호화 기법 쉽게 적용 가능, 통합: 아날로그와 디지털 데이터 모두 취급)

3.3 전송 손상

  • 감쇄(attenuation) 및 감쇄 왜곡(attenuation distortion)
  • 지연 왜곡(delay distortion)
  • 잡음(noise)

신호의 세기는 전송 매체를 통과하는 거리에 따라 점점 약해진다.

감쇄 현상에 대한 3가지 고려 사항

  1. 수신 신호는 수신기의 전자 회로가 신호를 인지하고 해독하기에 충분한 세기를 가져야 한다
  2. 오류 없이 수신이 가능할 정도로 잡음에 비해 충분히 큰 강도를 유지해야 한다
  3. 감쇄는 주파수에 따라 변한다

지연 왜곡은 주로 유도 전송 매체에서 신호 전파 속도가 주파수에 따라 다르기 때문에 발생한다.

어떤 데이터의 전송의 경우에나 수신 신호는 전송 시스템에 의해 이진 신호의 유형 왜곡이 포함되고 수신측과 송신측 사이의 전송 과정에서 불필요한 신호가 추가된다. 후자의 불필요한 신호를 잡음이라고 한다.

열잡음 : 전자의 열 교란으로 인한 것. 열잡음은 모든 전자 장치와 전송 매체에서 발생하며 온도의 함수이다. 통신 시스템이 사용하는 전체 이진 신호의 유형 주파수 대역에 걸쳐서 고르게 분포되므로, 흔히 백색 잡음이라고도 한다.

상호 변조 잡음 : 서로 다른 주파수의 신호들이 동일한 전송매체를 공유할 때 상호 변조 잡음이 발생할 수 있다. 상호 변조 잡음은 수신측이나 송신측, 혹은 전송 매체 시스템에 있는 비선형성에 의하여 발생한다. 이상적인 경우 전송 시스템의 구성 요소들은 선형 시스템을 이루어야 한다. 즉, 시스템의 출력은 입력의 상수배가 되어야 한다.

누화(crosstalk) : 전화를 사용할 때 다른 사람의 대화를 자기가 듣는 상태와 유사하다. 이것은 신호의 경로가 비정상적으로 결합된 경우에 발생한다.

지금까지 언급한 잡음들은 합리적으로 예측 가능하며 상대적으로 일정한 크기를 가지므로, 이를 극복할 수 있는 전송 시스템의 설계가 가능하다. 그러나 충격잡음(impulse noise)은 비연속적이고 불규칙적인 진폭을 가지며, 짧은 순간 동안 큰 세기로 발생하는 잡음이다. 원인은 매우 다양한데, 번개와 같은 외부적인 전자기적 충격이나 통신 시스템에서의 결함 등이 그 원인이 될 수 있다.

이진 신호의 유형

대부분의 전자회로는 입력과 출력 관계로 설명되는데, 이는 입력 신호가 전자회로에 인가되었을 때 이에 따른 출력 신호가 나오도록 회로가 설계된다는 것을 의미한다. 여기서의 신호는 시스템의 동작을 일으키는 물리량을 말하며, 전압이나 전류가 전기적인 신호의 대표적인 예라 할 수 있겠다. 통신의 관점에서의 신호의 종류에 대해서는 다음 글을 참고하도록 한다.

위에 링크한 글을 읽었다면 알 수 있겠지만, 아날로그(analog) 신호는 연속적인 물리량을 나타내는 데에 사용된다. 자연에서 얻는 신호들이 대개 아날로그 신호이며, 전압이나 전류 역시도 연속적으로 변화하는 물리량이므로 아날로그 신호에 포함된다.

아날로그 신호는 정보의 관점과 신호의 관점에서 구분하여 표현할 수 있는데, 정보의 관점에서는 음성이나 영상 신호와 같이 실생활에서 다루는 대부분의 정보 신호의 표현을 말하고, 신호의 관점에서는 위에서 링크한 글과 같이 시간에 따라 크기와 패턴이 이진 신호의 유형 계속해서 바뀌는 전자기파나 정현파와 같이 신호에 대한 표현을 의미한다.

디지털 신호는 아날로그 신호와는 대비되는 개념으로, 이산적인(discrete) 물리량을 나타내는 데에 사용된다. 임의의 시간값을 최소값의 정수배로 표현하고, 그 이외의 값은 취하지 않음으로써 디지털 신호를 나타낸다. 오늘날 사용하는 대부분의 컴퓨터는 디지털 신호를 다루며, 이는 0과 1을 기본 단위로 하는 이산적인 물리량이다. 신호의 관점에서는 양자화(quantization)된 신호라 표현하기도 한다.

디지털 신호 역시 정보의 관점과 신호의 관점에서 구분하여 표현할 수 있다. 정보의 측면에서는 문자나 정수, on/off, 0/1 과 같은 표현이 있으며, 신호의 관점에서는 불연속적인 신호 변화나 이진 펄스(binary pulse) 정보 등과 같은 표현이 사용된다.

아날로그-디지털 변환기: 작업, 유형, 7 응용 프로그램

아날로그 신호는 시간 연속 및 연속 진폭 신호로 정의됩니다. 동시에 디지털 신호는 이산 시간 및 이산 진폭 신호로 정의됩니다. 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환기를 통해 디지털 신호로 변환됩니다. 그만큼 변환에는 여러 단계가 있습니다., 샘플링, 양자화 등과 같은 것입니다. 프로세스는 연속적이지 않습니다. 대신 주기적이며 입력 신호의 허용 대역폭을 제한합니다.

Nyquist-Shannon을 기반으로 작동하는 아날로그-디지털 변환기 샘플링 정리. 샘플링 속도가 입력 신호에 존재하는 가장 높은 주파수 성분보다 두 배 크거나 같으면 입력 신호가 샘플링된 출력에서 ​​복구될 수 있다고 명시되어 있습니다.

아날로그-디지털 변환기의 성능을 측정하기위한 몇 가지 매개 변수가 있습니다. 출력 신호의 대역폭, 신호 대 잡음비는 일부 매개 변수입니다.

ADC의 전기 기호

아래 기호는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)를 나타냅니다.

아날로그-디지털 변환기의 유형

입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것은 다양한 프로세스를 통해 달성할 수 있습니다. 몇 가지 논의해 보자. 자세한 유형 -

A. 플래시 ADC

플래시 ADC는 직접 변환 유형의 아날로그-디지털 변환기로 알려져 있습니다. 가장 빠른 유형의 아날로그-디지털 변환기 중 하나입니다. 전압 분배기 래더에 연결된 반전 단자와 아날로그 입력 신호에 연결된 비 반전 단자가있는 일련의 비교기로 구성됩니다.

회로에서 알 수 있듯이 잘 정합 된 저항의 래더는 기준 또는 임계 전압으로 이진 신호의 유형 연결됩니다. 저항기 래더의 각 탭에는 비교기가 사용됩니다. 그런 다음 증폭 단계가 있으며 그 후 코드는 이진 값 (0 및 1)으로 생성됩니다. 증폭기도 사용됩니다. 증폭기는 비교기의 전압 차이를 증폭하고 비교기 오프셋을 억제합니다.

측정 된 전압이 임계 전압보다 높으면 이진 출력은 0이되고 측정 된 전압이 이진 작업보다 작 으면 XNUMX이됩니다.

최근 개선 된 ADC는 디지털 오류 수정 시스템, 오프셋 교정으로 수정되며 크기도 더 작습니다. ADC는 이제 집적 회로 (IC)로 제공됩니다.

이러한 유형의 아날로그-디지털 변환기는 샘플링 속도가 높습니다. 따라서 고주파 장치에 적용됩니다. 레이더, 광대역 라디오, 다양한 테스트 장비를 사용한 탐지가 그중 일부입니다. NAND 플래시 메모리는 또한 플래시 유형의 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 셀에 최대 3 비트를 저장합니다.

플래시 유형 ADC는 작동 속도가 가장 빠르고 회로가 간단하며 변환이 순차적이 아니라 일치합니다. 그러나 이러한 경우에는 다른 유형의 ADC보다 상당한 수의 비교가 필요합니다.


플래시 유형 ADC
이미지 크레딧 : Jon Guerber, 플래시 ADC, 3.0 BY CC

B. 연속 근사 형 ADC

연속 근사 유형 ADC는 디지털 도메인으로 변환하기 전에 양자화 레벨을 통한 이진 검색을 사용하는 또 다른 유형의 아날로그-디지털 변환기입니다.

전체 프로세스는 다른 하위 프로세스로 나뉩니다. 아날로그 입력 Vin을 취하는 충분한 홀드 회로가 있습니다. 그럼 있다 입력 아날로그 전압을 비교하는 비교기 내부 디지털-아날로그 변환기. 입력을 클록 펄스 및 비교기 데이터로 사용하는 연속 근사 레지스터(SAR)도 있습니다.

SAR은 기본적으로 MSB (최상위 비트)를 로직 하이 또는 1로 만들기 위해 초기화됩니다.이 코드는 샘플링 된 아날로그 입력 신호와 비교하여 비교기 회로와 동등한 아날로그를 제공하는 디지털-아날로그 변환기에 제공됩니다. . 전압이 입력 전압보다 크면 비교기가 비트를 재설정합니다. 그렇지 않으면 비트가 그대로 남아 있습니다. 그 후, 다음 비트는 디지털 비트로 설정되고 연속 근사 레지스터의 모든 비트가 테스트 될 때까지 전체 프로세스가 다시 수행됩니다. 최종 출력은 아날로그 입력 신호의 디지털 버전입니다.

두 가지 유형의 연속 근사 형 아날로그-디지털 변환기를 사용할 수 있습니다. 카운터 유형과 서보 추적 유형입니다.

이러한 유형의 ADC는 다른 유형의 ADC보다 가장 정확한 결과를 제공합니다.

연속 근사 형 ADC
이미지 크레디트 : White Flye, SA ADC 블록 다이어그램, CC BY-SA 2.5

C. 통합형 ADC

이름에서 알 수 있듯이 이러한 유형의 ADC는 연속 시간 및 연속 진폭 입력 아날로그 신호를 적분기(적분기)를 사용하여 디지털 신호로 변환하여 적용합니다. 연산 증폭기 그것은 일반적인 입력 신호를 취하고 시간 적분 출력 신호를 제공합니다).

식별되지 않은 아날로그 입력 전압이 입력 단자에 적용되고 런업 기간으로 알려진 특정 기간 동안 램프가 허용됩니다. 그런 다음 반대 극성의 미리 결정된 기준 전압이 적분기 회로에 적용됩니다. 또한 적분기가 출력을 XNUMX으로 제공하지 않는 한 램프가 허용됩니다. 이 시간을 런 다운 기간이라고합니다.

런 다운 시간은 일반적으로 ADC 클록 단위로 측정됩니다. 따라서 통합 시간이 길수록 해상도가 높아집니다. 이러한 유형의 컨버터의 속도는 솔루션을 손상시킴으로써 향상 될 수 있습니다.

속도와 해상도가 반비례하기 때문에 이러한 유형의 변환기는 디지털 신호 처리 또는 오디오 처리 애플리케이션을 찾지 못합니다. 바람직하게는 디지털 측정 미터 (전류계, 전압계 등) 및 높은 정확도가 중요한 기타 기기에 사용됩니다.

이 유형의 ADC에는 아날로그-디지털 변환기와 듀얼 슬로프 ADC의 두 가지 종류가 있습니다.

ADC 통합, 이미지 크레딧 : 스코트9 영어 위키 피 디아, 향상된 런업 이중 경사, 위키 미디어 공용

D. 윌킨슨 ADC

– DH Wilkinson은 1950 년에 이러한 유형의 아날로그-디지털 변환기를 처음으로 설계했습니다.

처음에는 커패시터가 충전됩니다. 비교기는이 조건을 확인합니다. 지정된 레벨에 도달하면 이제 커패시터가 선형으로 방전을 시작하여 램프 신호를 생성합니다. 그 동안 게이트 펄스도 시작됩니다. 게이트 이진 신호의 유형 펄스는 커패시터가 방전되는 동안 나머지 시간 동안 켜져 있습니다. 이 게이트 펄스는 고주파의 발진기 클록으로부터 입력을 더 수신하는 선형 게이트를 추가로 작동시킵니다. 이제 게이트 펄스가 ON 일 때 여러 클럭 펄스가 주소 레지스터에 의해 계산됩니다.

E. 시간 확장 아날로그-디지털 변환기 (TS – ADC) :

이러한 유형의 아날로그-디지털 변환기는 전자 및 기타 기술의 결합 된 기술에서 작동합니다.

일반 ADC로는 수행 할 수없는 매우 높은 대역폭 신호를 디지털화 할 수 있습니다. 이를 종종 "Photonic Time Stretch Digitizer"라고합니다.

아날로그-디지털뿐만 아니라 이미징 및 분광기와 같은 고 처리량 실시간 장비에도 사용됩니다.

  • 델타 인코딩 ADC
  • 파이프 라인 ADC,
  • 시그마-델타 ADC,
  • 시간 인터리브 ADC 등

ADC의 응용

아날로그-디지털 변환기는이 현대 시대에서 가장 중요한 전자 장치 중 하나입니다. 지금은 디지털화의 시대이지만 우리 세상은 실시간으로 아날로그입니다. 디지털 도메인에서 아날로그 데이터를 변환하는 것이이 시간의 필요입니다. 그것이 그들이 그렇게 중요한 이유입니다. ADC의 중요한 애플리케이션 중 일부는 다음과 같습니다.

A. 디지털 신호 처리

– 아날로그-디지털 변환기는 아날로그 필드에서 디지털 영역으로 데이터를 편집, 수정, 처리, 저장 및 전송하는 데 필수적입니다. 마이크로컨트롤러, 디지털 오실로스코프 및 중요 소프트웨어는 이 영역에서 응용 프로그램을 찾습니다. 다음과 같은 장치 디지털 오실로스코프 아날로그 오실로스코프는 저장할 수 없는 반면 나중에 사용하기 위해 파형을 저장할 수 있습니다.

B. 마이크로 컨트롤러

– 마이크로 컨트롤러는 장치를 스마트하게 만듭니다. 현재 거의 모든 마이크로 컨트롤러에는 내부에 아날로그-디지털 변환기가 있습니다. 가장 일반적인 예는 Arduino 일 수 있습니다. (ATMega328p 마이크로 컨트롤러에 구축) 아두 이노는 아날로그 입력 신호를 받아 ADC에서 생성 한 디지털 데이터를 반환하는 'analogRead ()'의 유용한 기능을 제공합니다.

C. 과학 기기

- ADC는 필요한 다양한 전자 기기 및 시스템을 만드는 데 유용합니다. 픽셀, 레이더 기술 및 많은 원격 감지 시스템의 디지털화를위한 디지털 이미징이 그 예입니다. 센서와 같은 장치는 온도, 광도, 빛 감도, 공기 습도, 기압, 용액의 pH 등을 측정하기위한 아날로그 신호를 생성합니다. 이러한 모든 아날로그 입력은 ADC에 의해 변환되어 비례적인 디지털 출력을 생성합니다.

D. 오디오 처리 :

-ADC는 오디오 처리 분야에서 중요한 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 음악의 디지털화는 음악 품질을 향상시킵니다. 아날로그 음성은 마이크를 통해 녹음됩니다. 그런 다음 ADC를 사용하여 디지털 플랫폼에 저장됩니다. 많은 음악 녹음 스튜디오에서 녹음 PCM 또는 DSD 형식으로 변환한 다음 디지털 오디오 제작을 위해 다운샘플링합니다. 그들은 텔레비전과 라디오 방송에 사용됩니다.

아날로그-디지털 변환기 테스트

아날로그-디지털 변환기를 테스트하려면 먼저 신호를 전송 및 제어하고 디지털 출력 데이터를 수신하기위한 아날로그 입력 전압 소스와 전자 장비가 필요합니다. 일부 ADC에는 기준 신호 소스도 필요합니다. ADC를 테스트하기위한 몇 가지 매개 변수가 있습니다.

ADC 이진 신호의 유형 IC

ADC는 시장에서 IC로 상업적으로 이용 가능합니다. 일반적으로 사용되는 ADC IC 중 일부는 다음과 같습니다. ADC0808, ADC0804, MPC3008, 등. 그들은 Rasberry pi 및 기타 프로세서와 같은 장치에서 응용 프로그램을 찾거나 디지털 전자 ADC가 필요한 회로.

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저는 전자 애호가이며 현재 전자 및 통신 분야에 전념하고 있습니다. 저는 AI 및 기계 학습과 같은 현대 기술을 탐구하는 데 큰 관심이 있습니다. 내 글은 모든 학습자에게 정확하고 업데이트 된 데이터를 제공하는 데 전념합니다. 누군가가 지식을 얻도록 돕는 것은 저에게 큰 기쁨을줍니다. LinkedIn을 통해 연결합시다-https://www.linkedin.com/in/sr-sudipta/

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This study aimed at analyzing on the Effect of the Change of Biomechanics Variables on Impact Force based on the 이진 신호의 유형 Types of Shoutingwhile Performing a in Front Kick in Taekwondo. Toward this end, the study verified quantitatively the effect of shouting on athletic performance by conducting various types of analyses, including the three-dimensional visual analysis, ground reaction forces (GRF) analysis, motor nerve efficiency (H-reflex) analysis and impact force analysis of the front kick movement in Taekwondo. It is expected that the result of this study will offer research data that can be applicable to many sports that use shouting. Based on such a result, the following conclusion could be made: The impact force increased every time the players performed the front kick with shouting regardless of its types. Particularly, the impact force was larger the front kick was performed after shouting, showing that shouting played a positive effect on impact force. #Taekwondo #impact force #shouting #ground 이진 신호의 유형 reaction forces #H-reflex

이진 신호의 유형

전기 통신 , 과학 및 전자기 수단으로 정보를 전송하는 실습. 현대 통신은 소음 및 간섭으로 인한 손실없이 장거리에 걸쳐 많은 양의 정보를 전송하는 것과 관련된 문제를 해결합니다. 현대 디지털 통신 시스템의 기본 구성 요소는 음성, 데이터, 라디오 및 텔레비전 신호를 전송할 수 있어야합니다. 높은 신뢰성을 달성하고 디지털 스위칭 시스템의 비용이 아날로그 시스템 의 비용보다 훨씬 낮기 때문에 디지털 전송 이 사용 됩니다. 그러나 디지털 전송을 사용하려면 대부분의 음성, 라디오 및 TV 통신 을 구성하는 아날로그 신호를 아날로그에서 디지털로 변환해야합니다. ( 데이터 전송 에서이 단계는 신호가 이미 디지털 형식이기 때문에 생략됩니다. 그러나 대부분의 텔레비전, 라디오 및 음성 통신은 이진 신호의 유형 아날로그 시스템을 사용하며 디지털화되어야합니다.) 대부분의 경우 디지털화 된 신호는 소스를 통해 전달됩니다. 중복 을 줄이기 위해 여러 공식을 사용하는 인코더 이진 정보. 소스 인코딩 후 디지털화 된 신호는 채널 인코더에서 처리되어 오류를 감지하고 수정할 수있는 중복 정보를 제공합니다. 인코딩 된 신호는 변조 에 의해 반송파 로의 전송에 적합 하게 만들어지며 다음과 같은 프로세스에서 더 큰 신호의 일부가 될 수 있습니다. 멀티플렉싱 . 그런 다음 다중화 된 신호는 다중 액세스 전송 채널로 전송됩니다. 전송 후 수신단에서 위의 과정을 반대로하고 정보를 추출한다.

디지털 통신 시스템의 블록 다이어그램.

사무실, 전화, 휴대 전화에서 휴대 전화에 대 한 얘기는 행복 한 비즈니스 우먼

이 기사에서는 위에서 설명한 디지털 통신 시스템의 구성 요소에 대해 설명합니다. 통신 시스템을 사용하는 특정 응용 프로그램에 대한 자세한 내용은 전화 , 전신 , 팩스 , 이진 신호의 유형 라디오 및 텔레비전 기사를 참조하십시오 . 전선 , 전파 및 광섬유를 통한 전송 은 통신 매체 에서 논의됩니다 . 정보 전송에 사용되는 네트워크 유형에 대한 개요는 통신 네트워크를 참조하십시오 .

아날로그에서 디지털로 변환

음성 , 오디오 또는 비디오 정보를 전송할 때 대상은 고 충실도입니다. 즉, 신호로 인한 저하 없이 원본 메시지를 최상의 상태로 재현 할 수 있습니다. 왜곡 및 소음 . 상대적으로 잡음이없고 왜곡이없는 통신의 기초는 이진 신호. 메시지를 전송하는 데 사용할 수있는 모든 종류의 가장 간단한 신호 인 이진 신호는 가능한 두 값으로 만 구성됩니다. 이 값은 이진수로 표시됩니다. 비트 , 1 및 0. 전송 중에 포착 된 잡음과 왜곡이 이진 신호를 한 값에서 다른 값으로 변경할만큼 충분히 크지 않으면 수신기 가 정확한 값을 결정하여 완벽한 수신이 발생할 수 있습니다.

아날로그-디지털 변환의 기본 단계 아날로그 신호는 일정한 간격으로 샘플링됩니다. 각 간격의 진폭은 양자화되거나 값이 할당되며 값은 일련의 이진수 또는 비트로 매핑됩니다. 정보는 디지털 신호로 수신기에 전송되며, 여기서 디코딩되고 아날로그 신호가 재구성됩니다.

아날로그-디지털 변환의 기본 단계 아날로그 신호는 일정한 간격으로 샘플링됩니다. 각 간격의 진폭은 양자화되거나 값이 할당되며 값은 일련의 이진수 또는 비트로 매핑됩니다. 정보는 디지털 신호로 수신기에 전송되며, 여기서 디코딩되고 아날로그 신호가 재구성됩니다.

전송할 정보가 이미 이진 형식 (데이터 통신에서와 같이) 인 경우 신호를 디지털로 인코딩 할 필요가 없습니다. 그러나 전화를 통해 이루어지는 일반적인 음성 통신은 이진 형식이 아닙니다. 우주 탐사선에서 전송하기 위해 수집 된 정보의 대부분도 위성 링크를 통해 전송하기 위해 수집 된 텔레비전이나 라디오 신호도 아닙니다. 값의 범위에 따라 지속적으로 변하는 이러한 신호는 아날로그라고하며 디지털 통신 시스템에서 아날로그 신호는 디지털 형식으로 변환되어야합니다. 이 신호 변환 과정을 아날로그-디지털 (A / D) 변환이라고합니다.

견본 추출

아날로그-디지털 변환은 샘플링 또는 아날로그 진폭 측정으로 시작됩니다. 동일한 간격의 이산 순간에서 파형 . 지속적으로 변화하는 파동의 샘플을 사용하여 파동을 나타낼 수 있다는 사실은 파동이 변동률에 제약이 있다는 가정에 의존합니다. 통신 신호는 실제로 복잡한 파 (본질적으로는 모두 자체 정확한 진폭과 위상을 가진 여러 구성 요소 사인파의 합)이기 때문에 복잡한 파의 변동률은 모두의 진동 주파수로 측정 할 수 있습니다. 그 구성 요소. 신호를 구성하는 사인파의 최대 진동 속도 (또는 최고 주파수)와 최소 진동 속도 (또는 최저 주파수)의 차이는 신호의 대역폭 ( B ). 따라서 대역폭 은 신호가 차지하는 최대 주파수 범위 를 나타냅니다 . 최소 주파수가 300 헤르츠이고 최대 주파수가 3,300 헤르츠 인 음성 신호의 경우 대역폭은 3,000 헤르츠 또는 3 킬로 헤르츠입니다. 오디오 신호는 일반적으로 약 20 킬로 헤르츠의 대역폭을 차지하고 표준 비디오 신호는 약 6 백만 헤르츠 또는 6 메가 헤르츠를 차지합니다.

대역폭의 개념은 모든 통신의 중심입니다. 아날로그-디지털 변환에서는 아날로그 신호가 대역폭의 두 배 (1/2 B )에 걸쳐 1 개 이하의 간격을 둔 개별 샘플로 고유하게 표현 될 수 있다는 기본 정리가 있습니다 . 이 정리는 일반적으로 샘플링 정리 , 샘플링 간격 (1/2 B 초)은 Nyquist 간격 (스웨덴 태생의 미국 전기 엔지니어 Harry Nyquist 이후 ). Nyquist 간격의 예로서, 과거 전화 관행에서 일반적으로 3,000 헤르츠로 고정 된 대역폭은 최소 1 / 6,000 초마다 샘플링되었습니다. 현재 연습에서는 주파수 범위와 음성 표현 의 충실도 를 높이기 위해 초당 8,000 개의 샘플을 수집 합니다.

샘플링 된 신호를 디지털 형식으로 저장하거나 전송하려면 각 샘플링 된 진폭을 유한 한 수의 가능한 값 또는 레벨 중 하나로 변환해야합니다. 이진 형식으로 쉽게 변환 할 수 있도록 레벨 수는 일반적으로 필요한 정밀도의 정도에 따라 2의 거듭 제곱입니다. 즉, 8, 16, 32, 64, 128, 256 등입니다. 디지털 전송에서 음성, 256 레벨이 일반적으로 사용되는 이유는 테스트 결과 평균 전화 청취자에게 적절한 충실도를 제공하기 때문입니다.

양자화기에 대한 입력은 무한대 가있는 샘플링 된 진폭의 시퀀스입니다. 가능한 값의 수. 반면 양자화 기의 출력은 한정된 수의 레벨로 제한되어야합니다. 제한된 수의 레벨에 무한 가변 진폭을 할당하면 필연적으로 부정확성이 발생하고 부정확하면 해당하는 신호 왜곡이 발생합니다. (이러한 이유로 양자화는 종종 "손실"시스템이라고합니다.) 부정확성의 정도는 양자화 기가 사용하는 출력 레벨 수에 따라 다릅니다. 더 많은 양자화 수준은 표현의 정확도를 높이지만 필요한 저장 용량이나 전송 속도도 증가시킵니다. 출력 레벨과 진폭 임계 값 을 신중하게 배치하면 동일한 수의 출력 레벨로 더 나은 성능을 얻을 수 있습니다. 이러한 수준을 할당하는 데 필요합니다. 이 배치는 양자화되는 파형의 특성에 따라 달라집니다. 일반적으로 최적의 양자화 기는 신호가 발생할 가능성이 높은 진폭 범위에 더 많은 레벨을 배치하고 신호가 발생할 가능성이 낮은 레벨은 적습니다. 이 기술은 다음과 같이 알려져 있습니다. 비선형 양자화. 비선형 양자화는 신호의 약한 성분을 증폭 하고 강한 성분을 감쇠시키는 컴프레서 회로를 통해 신호를 전달하여 수행 할 수도 있습니다 . 이제 더 좁은 동적 범위를 차지하는 압축 된 신호 는 임계 값과 출력 레벨의 균일 한 또는 선형 간격으로 양자화 할 수 있습니다. 전화 신호의 경우 압축 된 신호는 256 레벨에서 균일하게 양자화되며 각 레벨은 8 비트 시퀀스로 표시됩니다. 수신단에서 재구성 된 신호는 원래 진폭 범위로 확장됩니다. 이 압축 및 확장 시퀀스는 companding은 13 비트에 해당하는 효과적인 동적 범위를 생성 할 수 있습니다.


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