담쟁이

정부는 공공입찰 제도 개편을 추진한다. 기존의 최저가 낙찰제와 적격심사제의 문제점을 보완하기 위해 종합심사제를 고려하고 있으며, 종합심사제 시범사업을 추진예정이다. 이에 따라 종합심사제에 대한 사항을 알아본다. 

현재의 공공입찰 제도와 문제점
현재의 공공입찰 제도는 최저가낙찰제와 적격심사제를 중심으로 이루어진다. 각 제도의 특징과 문제점은 다음과 같다.

• 최저가낙찰제
  공공 공사입찰에 있어 가장 낮은 가격을 써낸낸 입찰자를 낙찰자로 선정하는 제도이다. 문제점으로는 다음과 같다.
  - 업체간 과도한 출혈경쟁
  - 저가투찰에 따른 부실시공을 초래
  - 공사비 절감을 위한 인력 감축 등으로 중소 시공업체의 대규모 도산과 실업
  - 저가낙찰로 손실을 하도급 업체나 장비 및 자재업체등에 전가하는 등의 부작용
  - 공사비 절감을 위한 편법 및 탈법 행위 증가로 시설물 안전에 위협 요인 
  
  
• 적격심사제
  공공 공사의 입찰 비리를 막고 투명성을 높이기 위해 일정수준의 낙찰률을 보장하면서 입찰 참가 업체의 시공능력, 기술력 및 재무구조를 심사한 후에 낙찰자를 결정하는 제도이다. 입찰 기업의 재무구조, 부채비율, 유동비율, 시공능력 등을 평가해 기준헤 미달한 입찰업체를 제외하고, 우수한 점수를 받은 입찰 업체 중에서 가장 낮은 공사 가격을 제시한 업체를 최종낙찰자로 한다.
  
  한국은 WTO가입 이후 1995년 부터 이제도를 대규모 공사에만 적용해오다가 1999년부터 모든 정부조달 공사와 용역에 확대 적용하였다. 적격심사제의 문제점은 다음과 같다.
  - 시공실적이 없는 지방 신규건설업체들의 입찰참여 기회가 원천적으로 봉쇄
  - 평가 기준이 느슨해 만점자들끼리의 출혈경쟁을 부추겨 건설업체의 채산성 악화와 부실시공의 원인
  - 기술력에 대한 변별력이 부족해 예정가격을 잘 예측한 업체가 낙찰되는 운찰제로 변질될 소지
  
  

정부는 2001년부터 100억원 이상 대규모 공사에 대해 최저가격 입찰자 순으로 업체를 선정하되, 공사 계약이행능력도 함께 심사한 후 낙찰자를 선정하였다. 2006년부터는 3백억원 이상의 공공 공사에 대해 적격 심사제가 적용되도록 변경하였다. 

종합심사제
최저가 낙찰제와 적격심사제의 문제점을 보완하기 위해 기획재정부는 한국건설연구원에 연구용역을 발주하였으며, 대안으로 공사수행능력과 가격, 사회적 책임등을 두루 평가해 낙찰자를 결정하는 종합심사제를 제시하였다. 종합심사제의 핵심 세가지 요소는 다음과 같다.

• 공사 수행 능력 평가
  평가 항목은 시공경험, 배치 기술자 경력, 과거 공공공사 시공평가 점수 이다. 특히 시공평가 점수는 100억원 이상의 공사 완료 시 발주기관이 시공평가를 수행하며, 결과의 평균을 평가점수에 반영하여 공공공사를 성실히 수행한 사업자의 낙찰 가능성을 높였다. 
  
  또한, 공사난이도 및 규모 등에 따라 시공평가액을 기준으로 입찰등급제를 운영해 상위등급 업체가 하위등급 공사 입찰에 참여하는 경우에는 감점을 받록했다. 
  
  
• 입찰가격 평가
  가격점수는 입찰 평균가격 및 발주기관의 입찰 상한가격과 비교해 산출되고 가격이 낮을 수록 높은 점수를 받게 된다. 또한, 입찰자는 하도급 실시 대상사업과 수행업체, 하도급 금액을 발주기관에 제출하게 되어 관계법령에 어긋날 경우 감점을 받는다. 
  
  
• 사회적 책임평가
  공정거래 준수 및 고용증대, 안전사고가 낮은 기업에 가점을 주는 방식으로 평가한다. 일정기간 동안 입찰자가 수행한 사업장의 국내 건설 인력 고용 기여도와 근로기준법 준수 정도를 평가한다. 또한 표준하도급 계약서 사용과 상호협력평가 및 공정거래법 준수 정도를 평가한다. 
  
  

정보통신 기술사 공부와 학원은 어떤 관계가 있을 지 생각해 보았다. 처음 기술사를 준비하면서 가장 많은 사전 조사를 했던 것이 학원을 다닐 것인지 말것인지와 어떤 학원을 선택하는 것이였다. 내가 생각하는 학원 수강의 필요성과 선택시 고려사항을 정리하였다. 

학원 수강의 필요성
합격 수기들은 학원에 의해 강요된(?) 것이 많기는 하지만, 일반적으로 학원을 다니는 것이 효과적이라고 한다. 학원을 다니면서 학원의 필요성을 정리해 보았다. 

• 스케줄에 따라 단기간에 전과목 공부가 가능하다
  정보통신 기술사 공부는 단기전이 아닌 장기전이다. 1년에 두 번의 시험이 있으므로 6개월마다 전과목을 한 번씩 살펴볼 수 있어야 하지만, 직장을 다니면서 자신이 세운 일정대로 공부하는 것은 쉽지 않다. 학원의 교육 스케줄에 의해 미진한 부분이 있더라도 계속 앞으로 나아가게 되므로 6개월에 한 번은 전과목을 두루 살펴볼 수 있다. 
  
  
  
• 시험 범위를 한정할 수 있다. 
  정보통신 기술사는 시험 범위가 없다. 기본이 되는 통신 기술에서 최신 기술 동향까지 모두 살펴보아야 하고, 각 주제별 공부의 깊이를 가늠하기 어렵다. 학원은 기본적으로 공부해야 되는 주제뿐만 아니라 주요 최신 기술까지 짚어 준다. 학원은 깊은 지식을 전달하는 곳이 아니라 각 주제별 개요 및 키포인트를 짚어주는 것이 목적이므로 이를 적극 활용하여 시험 범위 및 공부 수준을 정할 수 있다.  
  
  
  
• 최신 시험 동향 파악으로 공부의 깊이를 정할 수 있다. 
  자신의 실력이 충분하지 않을 경우 기출문제만으로는 시험 동향을 파악하기 어렵다. 학원은 깊게 공부해야 할 부분과 반드시 공부해야 할 부분을 명확히 해 줌으로 쉽게 공부할 수 있다. 
  
  
  

학원 선택시 고려사항
학원을 다니기로 결정하였다면 학원 선택에 신중을 기할 필요가 있다. 학원을 선택할 때는 서울대를 가기위해 고등학교를 마음대로 정할 수 있다고 가정하고 판단했을 때 고려하는 사항과 비슷하다. 나는 다음의 사항을 고려하였다. 

• 반드시 정보통신기술사를 배출한 경험이 있는 학원
  기본적으로 정보통신기술사 학원이라면 배출한 경험이 있는 학원이여야 한다. 우리가 서울대를 가기 위해서 서울대 신입생을 매년 배출하는 고등학교를 선호하는 것과 같은 이치이다. 가르치는 강사도 경험을 쌓는 것이므로 어떤 학생을 어떻게 가르쳐야 하는 지를 아는 것은 매우 중요하다.  
  
  
  
• 자신의 실력에 맞는 커리큘럼을 가진 학원
  내 실력이 중급인지 상급인지를 확인하고 나에게 부족한 부분을 중심으로 커리큘럼이 짜여져 있는 학원을 선택하는 것이 좋다. 
  
  
  
• 지리적으로 가까운 학원
  강의 때 절대 빠지지 않고 계속 다니면서 공부를 할 수 있어야 하므로 직장이나 집에서 가까운 학원을 선택해야 한다. 한 번빠지면 두번이 되고 세번이 되고, 결국 포기하게 된다. 
  
  
  

한 해의 정보통신 업계가 어느 방향으로 이동하는 지를 알 수 있는 가장 좋은 지표는 10 대 이슈 및 과제이다. 2014년 올해에도 정보통신 기술사를 준비하는 과정에서 필수적으로 살펴보아야 한다. 대부분의 내용이 이미 시험이 나왔던 것이며 언제든지 시험에 나올 수 있기 때문이다. 

각 주요 연구소 및 시장조사 기관이 선정한 2014년 주요 트랜드를 차례로 살펴보고 여기서 각 이슈별로 개요수준의 내용을 정리한다.  

KT 경제 경영 연구소 선정 2014년 ICT 10대 주목 이슈
2014년 ICT 10대  주목 이슈를 다음과 같이 선정하였다. 특히 통신 분야에서 MVNO와 IoT 선정이 눈에 띄며 빅데이터와 Enterprise Mobility가 관심을 갖게 한다. 

가트너가 선정한 2014년 주목할 만한 10대 전략 기술
가트너는 매년 10대 전략 기술을 발표하였다.  2014년 올 해는 사물인터넷이 만물인터넷으로 진화한 것이 특징적이다. 

퍼플프렌즈 모바일 마케팅 연구소의  2014년 ICT 10대 이슈
퍼플프렌즈는 가트너, KT 경제연구소, 한국 IDC 등의 13개 기관의 보고서를 종합해 올해 ICT 10대 이슈를 아래와 같이 발표하였고, 블로터 닷넷의 7대 IT트랜드를 같이 정리하였다. 

• 클라우드 서비스
  클라우드 서비스 시장은 연평균 36%씩 고속 성장을 하고 있다. 업계에서는 저렴한 비용의 퍼블릭 클라우드와 보안상 위험을 줄이기 위한 프라이빗 클라우드의 장점을 결한 하이브리드 클라우드가 주목받고 있다. 국내 기업들은 보안상의 우려로 클라우드 도입을 주저하고 있지만 급변하는 비지니스 환경속에 업무의 민첩성과 효율성을 증가시키키 위한 하이브리드 클라우드가 대안으로 떠오르고 있다.
  
  
• 빅데이터
  빅데이터 분석은 향후 10년 동안 가장 빠르게 성장할 수 있는 산업이다. 85% 이상의 기업은 빅데이터를 활용하고자 하지만, 개인정보 보호 규제와 전문인력의 부족으로 2.1%의 기업만이 빅데이터를 활용하고 있다.  최근 "정부 3.0"을 발표하면서 공공 데이터 개방을 의무화하고 있으므로 빅데이터 시장은 더욱 커질 전망이다. 
   
• 사물인터넷 (IoT)
  CES 2014에서 사물인터넷은 PC혁명, 인터넷 혁명, 스마트혁명의 뒤를 잇는 제 4세대 혁명의 핵심으로 주목 받았다. 10년 내에 500억에서 1조 대의 기기가 연결될 것으로 기대하고, 정부 주도하에 공공산업 시설물이나 B2B 산업 중심에 주로 이용되고 있다. 
  
  사물인터넷은 사람, 프로세스, 데이터, 사물 등을 연결하는 만물인터넷으로 확장된다. 
  
  특히, 애플은 지난해 11얼 "위치에 따라 장치의 작동을 제어하기 위한 무선통신 기기 및 시스템" 특허를 출원하여 만물인터넷의 기술을 개발하고 있다.  향후  블루투스, 와이파이, WPAN 등의 근거리 무선 통신 규격을 탑재한 기기들이 쏟아지고 기기간 연결의 중심에는 스마트폰이 있을 것이다. 스마트폰이 사물 인터넷 게이트웨이의 역할을 하면서 이통사와 제조사 중심의 사물 인터넷 연구가 이루어질 것이고, 디바이스간 결합은 새롭게 생성된 빅 데이터를 통한 2차 수익까지 얻을 것이다.
  
  
   
  
  
• 차세대 디바이스 (웨어러블 PC 및 다운영체제 스마트폰)
  2014년은 iOS와 안드로이폰 외에 다이젠폰, 욜라폰, 파이어폭스폰, 우분투 폰등의 제 3의 OS를 탑재한 스마트폰이 출시될 예정이다.
  
  또한 구글 글래스, 삼성전자의 갤럭시 와치, 아이워치, 나이키 및 소니에서 스마트 시계와 같은 웨어러블 디바이스를 속속히 출시하고 있다. 스트레티지 애널리틱스 (SA)에 따르면, 2013년 스마트시계는 200만대가 팔렸으며, 올해는 900만대 이상 팔릴 것으로 전망하고 있다.  웨어러블 디바이스는 차별화된 기능과 가치를 포함시키는 것이 상용화의 관건이다.   
  삼성전자는 갤럭시 라운드를, LG전자는 G플랙스라는 휘는 디스플레이를 탑재한 스마트폰을 출시하였으며 2014년 올해 곡면 TV 도 출시하였다. 애플도 휘는 디스플레이 관련 특허를 받았으므로 올해 휘는 디스플레이 출하량이 급격히 증가할 것이다. 
  
  
  
• 모바일 서비스
  모바일 서비스 중에 모바일 커머스와 모바일 메신저 시장이 빠르게 발전하고 있다. 모바일 메신저는 매년 50% 이상 성장하고 있으며, 글로벌 모바일 메신저 1위인 왓츠앱은 포털, 플래폼의 형태로 진화하며 글로벌 주도권 경쟁중이다. 
  
  모바일 지갑과 같은 편리한 결제 시스템과 위치기반 서비스를 활용한 위치기반 서비스를 활용한 커머스가 활성화되고, 사생활 노출에 민감한 사용자를 위한 폐쇄형 SNS, 메시지 자동 소멸 기능등이 주목 받을 예정이다. 
  
  
  
• 이동통신기술
  이동통신사들은 올해 LTE보다 40배 이상 빠른 5G 기술 개발에 본격 돌입하며 통신 기술 주도를 위한 경쟁이 심화될 예정이다. 5G는 초고대역 주파수로 초고선명 영상을 1초만에 전달하고 3D 홀로그램 입체영상까지 제공할 수 있는 기술이다. 지난해 5월 삼성전자가 세계 최초로 핵심 기술 개발에 성공하였으며, 영국 정부는 5G 혁신센터를 설립해 기술 개발을 지원하고 있다.
  
  
  
  
• 보안강화
  온라인상에 개인정보 유출 ,DDoS 공격, 지능형 사이버 테러 등 다양한 보안 문제가 발생하면서 올해 보안 부분이 강화될 전망이다. 
  
  
  
• OTT (Over The Top)
  OTT는 동영상 컨텐츠를 인터넷이나 모바일 등을 통해 자신이 원하는 시간과 장소에서 보는 것을 의미한다. 국내에서는 CJ 헬로비전, 지상파 3사, 이통사가 시장을 주도하고 있으며, 해외에서는 포털사, 온라인 쇼핑몰, 동영상 스트리밍 기업등의 다양한 사업자가 경쟁하고 있다. 
  
  OTT시장은 구글의 크롬캐스트, 유투브의 오리지널 100개 채널을 통한 유료 컨텐츠 강화, 넬플릭스의 인터넷 드라마 연재, 아마존의 셋톱박스 출시등으로 활기를 띨 전망이다. 
  
  
  
• 기업의 변화
  IT 트랜드의 변화에 기업은 빠르게 적응하고자 기업의 규모와 서비스, 조직구조, 업무 환경이 유동적으로 변화할 전망이다. 대기업이 주도하던 기존의 ICT 업계에 벤처, 스타트업이 가세하고 대기업은 네이버 웍스, 다음 스마트워크 등의 B2B 서비스 영역을 확장할 전망이다.
  
  
• 3D 프린팅
  3D 프린팅은 시제품이나 목업 (Mock up, 시제품 전단계의 제품)을 만드는 용도로 사용되었지만, 2014년 3D 프린팅 관련 핵심 기술의 특허가 만료되면, 새로운 전환점을 맞이할 것이다.  현재 1992년 특허가 만료된 수지 압출 방식의 3D 프린터는 수백만원대에서 구입할 수 있다. 2014년 SLS 방식의 3D 프린팅 기술 특허가 만료되면 가정, 대학 연구기관 소규모 사업장에 널리 보급될 것이다.
  
  현재 3D 프린팅은 항공 및 의료 등의 전문 분야에 주로 사용되고 있지만, 2014년 올해 HP, 아마존, 인텔은 3D 프린터, 3D카메라를 장착한 스마트폰, 3D카메라가 내장된 울트라북이 출시할 것이다. 이로 인해 별도의 주물 제작없이 소비자의 기호에 맞춰 다품종 소량생산, 맞춤형 상품 제작 등에 활용될 것이다. 
  
  
  
  
• UHD (Ultra High Definition)
  현재 Full HD는 1920*1080 해상도이지만, UHD는 4배더 큰 4096*2160 해상도이다. 일반적으로 같은 크기의 해상도라면 UHDTV가 훨씬 선명한 영상을 즐길 수 있다. 2014년 브라질 월드컵으로 인해 풍부한 컨텐츠로 인해 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다. 
  
  

현재의 주요 이슈
이외에도 살펴보아야 할 내용은 Windows XP 서비스 중단에 따른 여파와 공인인증서 문제일 것이다. 

출처
뉴시스 : http://media.daum.net/issue/424/newsview?issueId=424&newsid=20140111053205286

취중선 블로그 :  http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=lugenzhe&logNo=90189215657&redirect=Dlog&widgetTypeCall=true

블로터닷넷 : www.bloter.net/archives/174970
                   http://www.bloter.net/archives/166671

접지 매설의 순서

접지 매설은 다음의 순서에 따라 매설한다.

1. 기준 접지저항값(R) 설정
2. 대지 고유 저항 측정
3. 접지 시공 방법 선정 및 설계
4. 접지 시공
5. 접지 저항값 측정
6. 접지 공사 완료

• 접지봉을 이용한 접지시공
  접지봉은 접지 공사가 용이하여 가장 많이 사용된다. 직렬식 또는 병렬식으로 시공할 수 있으며, 병렬식의 접지봉 전극은 요구되는 접지 저항값이 얻어질 떄까지 연접하여 시공할 수 있다.
  
  
  
• 나동선을 이용한 접지 시공
  접지봉 시공과 같이 표면층의 흙을 폭 30 ~ 50 cm, 깊이 75cm 이하의 나동선 매설 구덩이를 만들어 나동선을 중앙에 설ㅊ피한 후 저감제로 약 5cm 정도로 도포한 후 흙으로 매운다. 접지봉 전극의 용도와 같이 토딜이 양호한 곳에 많이 사용한다.
  
  
  
• 메시 (Mesh, 망상)을 이용한 접지 시공
  나동선을 격자형으로 접속하고 저감제를 도포하여 대형 접지 전극을 구성한다. 접지할 수 있는 면적이 널고 낮은 접지 저항값을 요구하거나 보폭 전압등을 고려하여 발전소, 변전소, 전화국, 인텔리전트 빌딩 등의 대형 건물에 많이 사용된다.
  
  
  
• 심타식을 이용한 접지 시공
  접지봉을 표면층에서 50cm 정도 터파기를 한 다음 그곳에 특수 접지봉 (길이 1m)을 땅속으로 때려서 매설하는 데 보통 10 개를 커플링으로 연결하여 설치함
  
  
  
• 화학접지봉 (Chem-Rod)을 이용한 접지 시공
  보링장비(천공기)를 이용하여 5~60 m로 보링작업을 한 후 화학접지봉을 나동선과 연결하여 보링 구멍 밑부분에 설치하고 빈공간에 저저항 저감제를 물과 혼합하여 넣는다. 일반 접지시공이 불가능한 암반지역, 마사토 같은 토질로 필요한 접지 저항값을 얻기 어려운 지역, 시공부지가 협소한 지역에 적용한다. 

접지 저항의 측정 방법
접지저항을 측정하는 방법은 여러가지가 있지만, 통신접지에서는  다음과 같이 두가지 방법이 대표적이다.

• 3점법
  접지극외에 보조 접지극 2개를 사용하여 아래그림과 같이 설치하여 각 접지극간의 전기 저항을 측정하고 식을 이용하여 접지 저항을 구하는 방법이다.
  
  
  정확한 결과를 얻기 위해서는 접지극간의 거리를 일정하게 해야 한다. 이 방법은 단독 접극이나 소규모 접지 공사의 접지 저항 측정에 거합하고 낮은 저항에는 적합치 않다. 
  
  
  
• 일반적인 전압(전위)강하법 (일반)
  측정하고자 하는 접지극과 보조 접지극 사이에 알고 있는 양의 교류 전류를 통하게 하고 양 접지극을 연이은 선상에 또 다른 접지극을 두어 접지 저항을 구하는 방법이다.
  
  위의 그림에서 왼쪽의 측정접지체에서 멀리 떨어진 곳에 전류 보조극을 설치하고, 두 접지극의 사이를 오가면서 아래와 같이 저항 (전압) 분포 곡선을 그린다. 아래그림에서 수평을 이루는 부분분에서 측정 결과가 접지저항값으로 결정된다. 만일 수평 부분이 없다면 전류 보조극을 더 멀리 설치하고 다시 측정을 한다. 주의할 점은 전류 보조극을 접지체로 부터 멀리 설치해야 한다는 거과 측정방향으로 도전성 매설물이 없어야 한다는 것이다. 또한, 측정 접지체에 관련 접지 대상 (통신시스템)은 반드시 분리되어야 한다. 
  
  
  전압강하법은 수도관, 가스관 등 여러 종류의 매설물이 종횡으로 산재해 있는 도시에서는 상당한 오차가 나기 쉽다.
  
  
  
  
  
  
• 간편화된 전압(전위)강화법
  일반적인 전위강하법은 상당히 많은 노력과 시간이 필요하므로 실제로는 간편하게 변형하여 사용한다. 저항분포곡선에서 수평부분으로 추정되는 중간부분에만 분석하는 방법으로 다음과 같은 절차로 측정한다.
   - 측정하려는 접지체를 접지대상과 완전히 분리
   - 접지체가 설치되어 있지 않는 방향을 선정
   - 접지체 크기의 2배이상으로 전류접지극과의 거리를 설정
      (측정접지체와 전류보조극 간 거리의 40%,50%,60% 되는 지점으로 이동하면서 각 접지저항의 값을 측정한 뒤 다음 식에 의해 계산된 오차가 5% 이내일 경우 평균값 R을 접지 저항으로 간주한다. 오차가 5%를 넘을 경우에는 측정 과정을 반복한다. )
  
  
  
  

아래그림의 접지저항 측정기는 접지클램프를 이용한 측정기이다. 

OSI 참조 모델의 개요
OSI 참조모델은 Open Systems Interconnection Reference Model)은 국제표준화 기구 ISO에서 이기종 시스템간의 원활한 통신을 위해 개발하였다. OSI 프로토콜의 표준화를 위해 설정된 청사진으로서 프로토콜의 통합적, 체계적인 개발을 위한 컴퓨터 네트워크의 논리적 구조를 규정한다. 

OSI 7 계층 참조모델은 1~3 계층까지를 하위 계층이라 하고 4~ 7 계층을 상위 계층이라 하며, 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고 상위 계층에 기능을 제공한다. 

OSI 7 Layer 게층별 특징
계층별 간략한 특징은 다음과 같다.

• 제 7계층 : 응용 계층 (Application Layer)
  응용계층은 응용 프로세스와 직접 관계하여 응용 서비스를 수행한다. 일반적인 응용 서비스는 관련된 응용 프로세스들 사이의 전환을 제공한다. 응용 서비스의 예로 텔넷 등이 있다. 
  
  
  
• 제 6 계층 : 표현 계층 (Presentation Layer)
  표현 계층은 코드간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식의 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로 부터 덜어 준다. MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 수행된다. 예를 들면, EBCDIC로 인코딩된 문서 파일을 ASCII로 인코딩된 파일로 변환해주는 역할을 한다.
  
  
  
• 제 5 계층 : 세션 계층 (Session Layer)
  세션 계층은 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다. 동시 송수신 방식 (Duplex), 반 이중 방식 (Half Duplex), 전 이중 방식 (Full Duplex)의 통신과 함꼐, 체크 포인팅과 유효, 종료, 재시작 과정등을 수행한다. 예를 들면, TCP / IP 세션에서 TCP 3-way Handshake가 해당한다.
  
  
  
• 제 4 계층 : 전송 계층 (Transport Layer)
  전송 계층은 양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해주므로 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 한다. 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 전송 계층은 특정 연결의 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 Sateful 또는 Connection Oriented로 전송의 유효여부를 확인하고 전송이 실패한 패킷들을 다시 전송하는 것을 의미한다.
  
  종단간 동신을 다루는 최하위 계층으로 종단간 신뢰성 있고, 효율적인 데이터 전송을 수행하기 위해 오류검출 및 보구 흐름제어 등의 기능을 수행한다. 
  
  
  
• 제 3 계층 : 네트워크 계층 (Network Layer)
  네트워크 계층은 여러개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고 전송 계층이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적 절차적 수단을 제공한다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류제어, 인터네트워킹 등을 수행한다. 논리적인 주소 구조를 가진다. 
  
  
  
• 제 2 계층 : 데이터링크 계층 (Data Link Layer)
  데이타링크 계층은 포인트 투 포인트간 신뢰성 이는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류제어 및 흐름제어가 필요하다. 네트워크의 개체들 간 데이터를 전달하고 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류 검출 및 수정 등에 대한 기능적 절차적 수단을 제공한다. 주소값은 물리적으로 할당 받으며 NIC 카드내 만들어 질 때 MAC Address가 정해진다. 가장 잘 알려진 예는 이더넷, HDLC 등이 있다. 네트워크 브릿지나 스위치 등이 이 계층에서 동작한다. 
  
  
  
• 제 1 계층 물리 계층 (Physical Layer)
  물리계층은 인접 장치들을 연결하기 위해 필요한 전기적, 물리적 세부 사항인 핀들의 배치나 전압, 전선의 명세 등을 정의한다. 물리계층의 대표적 장치는 허브이다. 
  
  - 물리적인 정보 전달 매캐체에 대한 연결의 성립 및 종료
  - 다수 사용자들 간의 통신 자원의 효율적 분배
  - 통신 채널을 통해 전송되는 디지털 데이터를의 신호 변환 및 변조 
  
  물리계층은 네트워크 상에서 데이터 비트를 전송하는 계층으로 물리계층에서 데이터를 교환하는 방식은 회선 교환, 메시지 교환, 패킷 교환 방식 등이 있다.

각 계층별 기능 및 역할을 요약하면 다음과 같다. 

OSI 7 Layer에 따른 프로토콜 구분
각 계층에서 수행되는 프로토콜을 확인한다.

각 계층에 따른 메세지의 흐름
각 계층에서 이루어지는 메세지는 아래와 같이 흐른다.  

양자화는 표본화에 의해 얻은 PAM 신호를  유한한 수의 진폭 값을 가장 가까운 값으로 근사하는 과정이다. 표본화가 시간축을 따라 이산 값으로 변화하는 과정이라면, 양자화는 진폭을 양자화 스텝이라고 하는 이산값으로 변환하는 과정이라 할 수 있다. 

양자화 잡음 (quantization noise, quantization error)
양자화 시 원 아날로그 신호의 진폭값과 근사값 사이의 오차가 발생하고 복호화 시에 잡음이나 왜곡과 같은 효과를 주어 양자화잡음이라 하며 품질 저하의 요인이 된다. 양자화 스텝 사이즈가 작을수록 양자화 잡음은 줄어들지만, 입력신호 전범위를 양자화하는 데 필요한 스텝 수가 증가하여 부호화를 위한 비트가 증가하게 어 대역폭의 증가를 불러오는 단점이 있다. 

양자화 방법
양자화를위해 다음의 세 가지 방식을 이용한다.    

• 선형 양자화 (Linear Quantizing) 또는 균등 양자화 (Uniform Quantizing)
  양자화 스텝폭이 입력 신호 레벨과 관계없이 일정하게 양자화한다. 
  
  사람의 목소리의 경우 특정 진폭에 몰려 있으므로 선형양자화 후에 복원한 신호가 좋지 않다. 그래서 목소리 전송을 위해 스텝 수를 증가시키면 데이터량이 증가하여 전화 요금 상승이 되므로 전화 음질과 전화 요금 사이에서 적정하게 합의한 양자화 레벨은 2의 7승 bit로 127 스텝이다. 따라서 나이키스트 간격 8000 * 7 bit 로 56Kbps의 대역폭이 요구된다.  
  
  일반적으로 선형양자화기만을 사용하지 않고, 압축기를 결합한 구조를 이용한다. 또한, 전문가용 디지털 비디오 장비 등에 활용됨
  
  
  
• 비선형 양자화 (Non-linear Quantizing, Logarithmic Quantizing) 또는 비균일 양자화
  작은 입력 신호의 레벨은 작은 스텝 사이즈로, 큰 신호 레벨은 큰 스텝 사이즈로 양자화한다. 작은 신호 레벨은 양자화 잡음이 적지만 큰 신호 레벨에서는 양자화 잡음이 많이 발생한다.
  
  특정 진폭에 몰려 있는 사람의 목소리에 경우  큰 목소리를 내면 듣기도 힘들기 때문에 별 문제가 없지만 비선형 양자화기를 구현하기가 어려워 가격 상승 및 구축 비용 증가가 문제가 된다. 현재의 전화 시스템은 선형 양자화기와 압축기를 결합 구조로 되어 있다. 
  
  
  
• 적응형 양자화 (Adaptive Quantizing)
  시간적으로 입력 파형에 적응하여 스텝 간격을 조정한다. 전자회로의 구현이 아닌 DSP (Digital Signaling Processor)를 이용한 신호 처리 알고리즘으로 비선형 양자화 방식의 일정 신호 레벨 이상인 경우 양자화 잡음이 커지는 단점을 보완한 것이다. 적응형 양자화는 ADM과 ADPCM에서 사용된다. 

• 비선형 양자화 활용
  특정 입력 신호 레벨에서 스텝 간격을 조밀하게 하여 양자화잠음을 줄임
  
  
  
• 양자화 스텝 수 (M)을 증가시킴 (6dB 법칙)
  양자화 비트 수가 1 개 증가할 때마다 신호대 양자화 잡음비는 6dB씩 (4배씩) 좋아지는 것을 신호 대 양자화 잡음 비에서 알수 있다. 수식에서 3dB의 차이는 두 배의 차이이므로 6dB 차이는 4 배의 차이다.
  
      신호 대 양자화잡음 비 ( S/N_q ) = 6n + 1.8  (n = 양자화 비트수)
  
  CD는 8 bit로 양자화 하고 전화 시스템은 7 bit로 양자화 하므로 CD는 약 4배 정도 음질이 좋다. 음성의 경우 7 또는 8 비트 사용 하므로 1초간의 음성을 전달하기 위해서는 8000Hz * 7bit = 56kbps 또는 8000Hz * 8bit = 64Kbps의 대역폭이 필요합니다. 
  
  
  
• 압신기 (Compander) 활용
  선형양자화기와 압신기를 함께 이용하면 비선형 양자화기만큼의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 양자화 계단을 줄이지 않고도 SNR을 향상시킬 수 있다. 
  압축은 양자화화기 전에 낮은 입력 신호는 크게하고 큰 입력 신호는 작게하는 것이며, 신장은 수신측에서 압축되어 수신된 신호 중 크게 된 신호는 작게, 작아진 신호는 크게하여 원신호를 복구하는 것이다. 
  
  압신(Compander)은 압축 (Compression)과 신장 (Expanding)을 합쳐서 말한다. 
  
  

디지털 통신용 수신기에서의 에러 잡음에 대처하는 두가지 방법이 있다. 

• 정합필터 (Matched Filter)
  전송 중 부가되는 잡음의 영향을 최소화 하기 위해 사용
  
  
• 등화기 (Equalizer)
  전송 채널의 진폭 및 위상 왜곡 등에 의해 발생되는 채널 왜곡 (ISI)의 영향을 최소화하기 위해 사용
  
  

 

 

정합필터 (Matched Filter)의 개요
디지털 통신 시스템에서는 펄스의 파형이나 크기는 중요하지 않고, 펄스의 존재 유무를  판별하는 것이 중요하다. 정합필터는 펄스의 존재 유무를 결정하는 순간에 신호 대 잡음비를 최대로 유지하도록 하는 선형시불변 필터이다. 

 

수신단에서 SNR을 최대화하여 필요한 신호는 강조하고, 잡음은 억제시켜 채널상의 잡음으로 인한 오류 확률을 최대한 감소시키는 2진 판정 회로이며, 2진 펄스 신호를 오류없이 정확히 판별할 수 있다.   

 

정합필터는 적분-덤프 회로 (Integrate-and-Dump)에 응용된다. 한 비트 구간 동안 적분되며, 다음 비트 구간이 시작되면 0으로 초기화한다.  NRZ의 신호의 경우 잡음 신호는 적분기에서 평균이 0이나 원래 신호는 적분 구간에서 선형적으로 증하혀 적분 구간의 끝에서 SNT이 아래 그림과 같이 최대가 된다. 

 

디지털 통신 시스템의 동기 검파에서 사용한다. 

 

 

상관기 (Correlator)의 개요
입력신호와 Conjugated Match되는 임펄스 응답 특성을 가지는 필터이므로 주파수 영역 관점에서는 정합필터라 부르고, 시간 영역의 관점에서는 상관기 (Correlator)라고 부른다. 펄스 존재의 판별 시점에서 상관기 및 정합필터의 특성이 동일하기 때문이다.  

 

상관기는 입력 신호와 동일 신호를 곱해서 적분한 후, 비트 주기로 샘플링하여 0과 1을 판별하므로 원리상으로 정합필터와 동일하다. 

 

 

 

등화기 (Equalizer)
등화(Equalizing)는 통신에 사용되는 전 주파수 대역에 걸쳐 진폭 및 위상이 균일한 특성을 가지게 하여 채널상의 왜곡 및 간섭 등을 복원 보상하는 신호처리 또는 필터링 기술을 의미한다. 일반적으로 전송선로나 수신 증폭기는 전 주파수 대역에 걸쳐 균일한 특성을 가지지 못하고 주파수 특성을 가진다. 등화기는 고주파 영역의 상쇄를 보상하여 전체 주파수 특성을 평탄하게 만들어 잡음의 영향을 줄이고 ISI (심볼간 간섭)을 감소시킨다. 

 

 

 

 디지털 시스템의 중계 전송에 사용한다. 

종류는 다음과 같다.

• 아날로그 등화기
  장시간 ISI를 0으로 만들어 전송로가 시간에 따라 급격히 변화하지 않을때 사용
  
  
• 디지털 등화기
  전송로가 시간에 따라 변하는 경우 전달함수를 바꾸면서 ISI를 0으로 만들 수 있다. 
• 자동 등화기

 

등화기도 필터이므로 어느 정도의 잡음은 제거하지만 완벽하지 않기 때문에 등화기 뒷단에 정합필터를 두어 완벽하게 잡음을 제거한다. 

 

접지의 개요
접지는 전기설비를 도체를 이용하여 전기적으로 대지와 결합하는 것으로 전기 설비간의 전위차를 0 Volt가 되도록 한다. 그러나 실제적으로 전기선에 저항이 있기 때문에 아무리 굵은 전기선을 연결하여도 0 Volt의 전위차를 만드는 것은 불가능하다. 

접지는 정보통신 설비를 낙뢰, 잡음, 과도전압전류의 유입 및 정전기로부터 보호하고, 나아가서 전기적 충격으로 부터 인명을 보호하는 것을 목적으로 한다. 

용도에 따라 다음과 같이 구분한다.

• 통신용 접지
• 낙뢰방지용 피뢰접지
• 수배전 시설용 보안접지

접지 저항
금속체와 대지를 접속하는 단자를 접지전극이라 하고, 접지전극과 접지를 하는 설비를 연결하는 도선을 접지 도선 또는 접지선이라 한다. 접지전극은 대지의 토양과 접촉함에 있어서 반드시 전기적 저항이 존재하는 데 이를 접지 저항이라한다. 접지 저항은 크게 세가지 요소로 계산된다.

• 대지저항 (접지 전극 주위의 토양성분의 저항, 대지저항률)
• 접촉저항 (접지 전극의 표면과 접하는 토양 사이의 접촉 저항)
• 접지전극의 저항 (접지선과 접지전극의 도체 저항)
• 접지선의 저항

접지저항 값은 전기 안전의 법규 및 기준 등에 명시 되어 있으며, 전기 전자 통신 설비의 접지 공사시에는 소요접지 저항값에 적합해야 한다.  국내의 접지 관련 기술 기준은 크게 정보통신부령의 전기통신설비 기술 기준과 산업자원부 고시 전기기술 기준으로 대별할 수 있다. 규격에 제시된 소요 접지저항치는 다음과 같다.

이에 따라 접지는 크게 4 가지 접지가 있으며, 아래 표와 같으며, 일반적으로 통신용 접지는 3종 접지를 한다. 

접지저항은 고압일수록 낮게 되어있다. V=IR 이므로 I=V/R이다. 즉, 고압일 경우 저항이 낮을수록 더 많은 전류가 대지로 빨리 방전되어야 하기 때문이다. 

대지저항률
대지저항률이란 대지 및 토양의 일정한 체적의 전기저항을 말하며 대지고유저항이라고도 한다. 저항률은 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 상수로 사용하며, 단위는  [ Ωm] 를 사용한다. 대지저항률은 항상 일정한 값이 아니라 기후, 온도, 습도와 주위 환경의 조건에 따라 변한다. 

• 토양의 종류
  토양의 종류에 따라 대지 저항률은 크게 달라지며, 점토 마사, 조사, 자갈 등의 순서로 토지 고유 저항은 커지며 대지저항률 또한 커진다. 또한, 토양의 알맹이의 크기와 조밀한 정도에 따라 틀리다. 
  
  
• 수분의 영향
  수분 함유량이 높을수록 대지저항률은 급속히 감소하며, 수분 항뮤량이 16% 정도가 될때까지는 급속히 감소하다가 그 이상이 되면 감소율이 완만해진다.
  
  
• 온도의 영향
  토양은 수분을 포함한 전해질 특성을 가지므로 온도 상승 시 저항은 부의 온고 계수를 가지므로 저하된다.
  
  
• 화확 성분의 영향
  염분의 농도가 증가할수록 대지 저항률은 급격히 감소하므로 소금 등을 접지 저항 저감제로 사용하기도 한다. 토양에 포함된 염분, 산, 알카리 등의 농도에 따라 대지 저항률은 크게 영향을 받는다.

대부분의 토양은 완전 건조상태에서는 전기가 통하지 않는 전연물이지만, 사막을 예외로 자연계의 토양이 완전히 건조되고 있는 것은 거의 없다. 따라서, 토양에 수분이 함유되면 저항률이 급격히 낮아져서 전기를 통하게 되는 도체가 되지만, 금속에 비하면 매우 나쁜 도체이며 오히려 반도체에 가깝다. 

정리하면, 대지 저항률에 영향을 주는 요인은 흙의 종류 및 조밀도, 수분의 양, 온도, 수분에 함유된 기타 물질의 종류와 농도이므로 특정한 종류의 토양에 대해 대지 저항률의 값을 명시하는 것은 어렵다.

공통접지와 독립접지
접지를 필요로 하는 설비가 많은 경우 각각의 설비에 대한 독립접지 또는 공통의 접지 전극에 각각의 설비기기를 모아서 접속하는 공통접지를 해야 한다. 

이상적인 독립접지는 2 개의 접지 전극이 있는 경우에 한쪽 접지 전극에 전류를 아무리 많이 흘려도 다른 쪽 접지 전극에 전위 상승을 일으키지 않는 경우이다. 이상적인 독립접지는 두 전극간의 거리 한계로 인해 즉 무한대의 거리 만큼 떨어져야 하므로 현실적으로는 불가능하다.  

독립접지된 두 접지 전극간의 거리가 S 일경우에 A극의 접지 전류로 인해 B극에는 V만큼의 전위 상승이 일어나게됨을 위의 그림으로 나타내었다. 현실적으로는 전위 상승이 어떤 일정한 범위에 들어가면 서로 완전히 독립되었다고 한다. 

공통접지는 1 개소 또는 여러 개소에 시공한 공통의 접지 전극에 각각의 설비 기기의 접지 단자를 모아서 접속하여 접지를 공통으로 하는 것이다. 공통접지가 독립접지보다 유리한 점으로는 다음과 같다.

• 접지 전극이 병렬로 되면 독립 접지에 비하여 합성접지 저항이 낮아지고, 건축구조체를 이용하면 접지 저항을 더욱 낮출 수 있다. 
• 접지 전극 중 하나가 불능이 되어도 다른 극으로 보완할 수 있어서 접지의 신뢰도가 향상된다.
• 접지 전극의 수가 적어져서 독립접지에 비하여 시공비가 저렴하다
• 접지선이 짧아져 접지 계통이 단순해지기 때문에 보수 및 점검이 쉽다. 

참고자료
http://blog.daum.net/autonics/11313325

검파방식 개요
AM 변조는 대표적인 아날로그 변조 방식으로 반송파의 전송 유무에 따라 DSB-SC와 DSB-LC로 나뉜다. 복조과정에서 DSB-SC는 동기 검파 (Coherent Detection) 방식을, DSB-LC는 포락선검파 (Envelope Detection)을 사용한다.

Coherent Detection (동기 검파)
DSB-SC 방식의 변조기와 복조기의 구성도는 다음과 같다. 신호파 m(t)를 반송파와 곱을 하여 변조를 하고, 변조된 신호는 송신 반송파와 도일한 반송파를 곱하여 복조를 수행한다.

동기검파는 수신 신호에서 반송파의 주파수와 위상을 추출하여 복조하는 방식으로 송신기의 반송파와 수신기의 반송파의 주파수 및 위상이 정확하게 일치해야 한다. 동기 검파를 사용하는 복조기에서는 변조기에서 사용한 주파수와 동일한 정현파 신호를 발생시킬 수 있는 국부 발진기(Local Oscillator) 및 동기회로를 갖추어야 한다. 이로 인해 수신기의 복잡도 증가와 가격 상승의 요인이 된다.

만일, DSB-SC 의 동기 검파 과정에서 송수신 반송파가 수신 반송파와 동기화되지 않을 때의 문제점을 고려해 볼 수 있다. 

• 주파수 오차는 없고 위상 오차만 있을 경우 
  위상 오차에 따라 출력크기가 작아지고, 위상 오차가 90도에 근접하면 출력신호는 거의 없어진다. 보통의 무선환경에서는 위상 오차가 전파 경로차에 의해 시시각 변하기 때문에 문제가 될 수 있다.
  
  
  
• 위상오차는 없고 주파수 오차만 있을 경우
  출력의 크기가 일정 주파수로 변화게 되므로 마치 수신기 볼륨을 최저에서 최대까지 주파수로 조작하는 것과 같은 효과가 발생한다.
  
  

정확한 동기 검파를 위해 국부 발진기 및 복잡한 동기회로가 수신기에 구현되어야 하는 단점을 해결하기 위한 방식이 DSB-LC의 포락선 검파 방식이다. 

포락선 검파 (Envelop Detection)
DSB-LC 방식의 변조기와 복조기의 구성도는 다음과 같다. 동기검파의 문제점을 해결하기 위해서는 국부발진기와 복잡한 동기회로를 제거해야 하므로 DSB-LC는 반송파 (Ac)를 함께 전송한다. 

포락선 검파는 수신 신호의 포락선을 검출하는 복조 방식으로 수신 신호를 정류하여 저역필터를 통해서 포락을 재생한다. 동기검파와 달리 기준 반송파를 필요로 하지 않고, 두 측파대와 전 진폭의 반송파를 필요로 한다. 

반송파의 진폭 Ac를 신호파의 최소값보다 크거나 같게하여 전송하면 수신기에서 포락선만을 추출하는 간단한 회로를 이용하여 복조한다. 포락선 검파는 비동기검파의 일종으로 다이오드, 저항, 캐패시터로 이루어진 간단한 회로를 통해 수신 신호의 포락선을 검출해내는 검파 방법이다. R과 C로 이루어진 회로의 시정수 값을 적절하게 조절해야만 원하는 정보를 복조할 수 있다.

Coherent Detection과 Envelope Detection의 비교

주파수 변조 (FM)
주파수 변조는 진폭변조와 달리 진폭은 변하지 않고 필요에 따라 주파수만을 변화시키는 방법이다. 주파수 변조 방식은 1930년 대 미국의 암스트롱에 의해 AM이 갖는 교랸을 극복하기 위해 개발되었다. 진폭을 일정하게 유지하므로 잡음과 혼신에 강하다. 

AM에 비해 이득, 선택도, 감도가 우수하나 송수신기의 회로가 복잡하다.  

FM은 스테레오 사운드, 텔레비젼의 소리 부분, 장거리 전화 등에 이용되며, FM은 88 ~ 108 MHz 대역의 주파수를 사용한다. 

위상 변조 (PM)
위상변조 방식은 주파수가 일정한 교류신호를 입력신호의 변화에 따라서 위상을 벗어나게 하여 그 위상의 벗어남의 양으로 정보를 전달하는 방식이다. 미리 기준위상에 대해서 몇도 위상이 진행하면 어느 정보(01, 100 등)로 되는가 하는 것을 정한다. 위상변조의 경우에는 1회의 위상의 벗어남에 대해서 2비트(die bit)나 3비트(three bit) 등, 복수비트의 정보를 전달할 수 있으며, 고속전송에 적용된다. 위상변조방식이란 2진 부호를 180°의 위상차로 기억하는 방식이며 비트의 중앙에서 극성을 바꾸어 주는 방식으로 고밀도 전송에 적합하다

AM과 FM 비교
FM은 AM보다 교란에 덜 민감한데, 소음을 내는 신호는 전파의 진폭에는 큰 영향을 주지만, 주파수에는 영향을 주지 못하기 때문이다. 따라서 천둥 번개나 그 밖의 기계 등에 의해 생기는 교란의 침투가 적어서 AM보다 상대적으로 깨끗한 소리를 얻을 수 있으며, 원음을 충실하게 재생시키는 장점이 있으므로 잡음이 많은 도심에서 FM 방송이 훨씬 좋다. 그러나 반송파의 주파수가 단파대이므로 전파의 도달 거리가 짧고, 송신기나 수신기의 구조가 약간 복잡해지는 단점이 있다. 

Shift Keying의 개요
디지털 신호를 전송하기 위해 아날로그 변조 원리를 그대로 이용한다. 1과 0의 이분법식 단순 신호를 효율적으로 변조하는 것이 주목적으로 아날로그식 파형 변환을 그대로 이용하는 디지털 데이터 변조 방법은 크게 3가지가 있다. 

• ASK (진폭 편이 변조, Amplitude Shift Keying)
• FSK (주파수 편이 변조, Frequency Shift Keying)
• PSK (위상 편이 변조, Phase Shift Keying) 

Shift Keying은 모스부호장치 (전건)을 영어로 Key라하고, 모스부호 장치를 누르는 동작을  Shift Keying이라고 하는 것에 유래하여 Modulation과 동일한 의미로 사용된다.

편이 변조의 세부적인 방식은 다음과 같다.

오른쪽으로 갈수록 고속 전송이 가능하고, 왼쪽으로 갈수록 저렴하다.

ASK 
디지털 클럭이 1일때는 높은 진폭을 디지털 클럭이 0일때는 낮은 진폭을 보내는 AM 디지털 전송 방식이다. 진폭에 정보가 담겨있기 때문에 감쇄에 의한 영향을 많이 받아 장거리 및 대용량 전송에 적합하지 않다. ASK는 구조와 원리가 가장 간단하지만, 전압을 조정하는 방식이라 상대적으로 잡음의 영향을 많이 받는다. 

극단적인 ASK 방식은 디지털 클럭이 0일 때는 신호를 보내는 형식의 On-Off Keying이다. 

ASK는 지능형 교통 시스템 (ITS, Intelligent Transportation System)에서 전용 근거리 통신 (DSRC, Dedicated Short Range Communication)을 이용하는 하이패스에 사용된다.

• 자동 요금 징수와 같이 차량과 도로측 간의 근거리 통신
• 초장기에는 ASK 였지만 지금은 PSK 계열로 통신
• 자동차에 탑재된 OBU (On Board Unit)과 도로변에 있는 RSU (Road Side Unit) 사이의 통신

FSK
디지털 클럭이 0일때는 낮은 주파수를 1일때는 높은 주파수를 보내는 FM 디지털 전송 방식이다. 주파수에 정보를 담기 때문에 전송로 상태에 강하다. 전송선로에서 감쇄,왜곡,누화, 간섭은 발생하지만, 어떤경우에도 주파수 변화는 없고, 예외적으로 송수신기가 모두 움직일 때 도플러 효과가 유일하다. 따라서, 전송로 상태가 열악한 댁내 통신이나 홈네트워크 계열에서 많이 쓰인다. 

위의 그림과 같이 FSK는 불연속 부분이 생김으로 순간적으로 대역폭이 넓어지는 단점이 있다. 대용량 통신에는 사용이 불가능하고 1M 이하의 저속 통신에 사용한다.  고속 통신을 원할 경우에는 M진 FSK를 사용 가능하지만, 거의 사용하지 않는다. 4진 FSK는 4가지 종류의 주파수를 사용하는 것으로 00(f₁), 01(f₂), 10(f₃), 11(f₄)와 같이 한번에 두 비트의 정보를 전송하는 것이다. 

FSK는 블루투스 등의 홈네트워크 분야와 해양항만 컨테이너 관리분야에 활용된다.

FSK의 단점인 불연속 부분 제거를 위한 많은 연구가 진행되고 있고 대표적으로 CPFSK가 있다.

• CPFSK (Continuous Phase Frequency Shift Keying)
  FSK의 불연속 부분을 제거하기 위해 제안되었다. FSK는  두 개의 발진기를 사용하기 때문에 발생하므로 한 개의 발진기를 이용하여 위상이 연속적으로 사용한다. 이런 기술로 블루투스가 가능하다.  
  
  
  
  실험결과  h= 0.5 일때 최소대역을 얻는 것으로 밝혀져 h=0.5인 CPFSK를 MSK (Minimum Shift Keying)라고 한다.
  
  MSK에 대해 자세히 살펴보면,
  t=Td라 가정하면,  2진 부호가 0일 때 d=-1이므로 -hㅠ 만큼 감소하고, 1일 때 d=1이므로 hㅠ 만큼 증가합니다. 수신시 검파된 심볼이 겹쳐지지 않도록 하기위한 최소 주파수 간격은 f2-f1 = 1/2Tb이므로 최소 주차수 편이비 f=0.5가된다. 
  
   
• GMSK (Gaussian MSK)
  입력되는 디지털 데이타에 가우시안 필터를 적용하여 Shaping 시킨 후에 MSK 변조를 하면 SIdelobe의 전력이 줄어드는 대신 Mainlobe의 전력이 올라가서 상대적인 저전력 통신을 수행할 수 있다. 
  
  따라서, 저출력을 이용한 블루투스 및 Zigbee 에서 활용된다.
  
  
  
• GFSK (Gaussian FSK)
  협대역 특성은 필요없고, 저전력 통신만을 원할때 사용한다.

• BPSK (Binary Phase Shift Keying)
  디지털 신호 0,1에 따라 2 종류의 위상을 갖는 변조 방식이다. 2진 정보를 전달하는 BPSK는 FSK 보다 빠르다. 
  
  
  위의 그림에서와 같이 디지털 신호가 1일 때 S(t)=Acoswt 신호를 전송하면, 디지털 신호가 0일때 위상차이를 180도를 주어 S(t)=Acos(wt+ㅠ) 신호를 전송한다. 여기서 w는 반송파 주파수이다. 
  
  BPSK에 대한 복조는 동기 검파(Synchronous Detection)를 이용한다. 동기 검파는 변조된 수신파로 부터 위상이 변화하지 않는 기준 반송파를 만들어 이 것을 기준으로 하여 변조파의 위상을 검출하는 방법이다. 동기 검파는 지연 검파와 비교시 기준 반송파의 재생이 필요하므로 회로 구성이 약간 복잡하게 되지만 기준 반송파에 수신되는 잡음 성분을 포함하지 않으므로 오류율 특성이 매우 좋다. 
  
  
  
  
• QPSK
  BPSK는 한 번에 1 비트를 처리하지만, QPSK는 2개의 비트를 처리한다. 
  
  위의 블럭 다이어그램에서 2개의 비트가 들어오면 직병렬 변환기에서 직렬 2 비트를 병렬로 1개씩 나누어 처리하므로 속도가 빨라진다. 입력되는 파형은 I 채널 (In-Phase, 동상)과 Q 채널 (Quadrature, 직교)로 분리 되어 처리된다. I 채널과 Q채널은 90도의 위상차를 두어 직교성을 갖도록 한다.  
  
  
  
  
• OQPSK (Offset QPSK)
  주파수의 불연속성 (Discontinuity)은 순간적으로 대역폭을 넓어지게 하여 전력소모를 증가시킨다. QPSK는 180도 반전으로 불연속이 발생할 수 있으므로 이를 없애기 위해  OQPSK가 사용된다.OQPSK는 90도 반전만 있으므로 전력소모를  줄일 수 있어서 휴대폰에서 사용된다. 
  
  
  
  
  위의 그림보다 더욱 부드러운 파형을 만들어서 협대역 파형하기 위해 Sine Filter (싸인 필터)를 적용할 수 있다. 싸인 필터가 적용된 Sine Filtered OQPSK라 하고 MSK라 한다. 여기서 MSK는 FSK의 MSK와 다르므로 구분이 필요하다.
    - FSK 계열의 MSK는 주로 홈네트워크 분야에서 사용
    - PSK 게열의 MSK는 주로 이동통신 분야에서 사용용
  Sine Filtered OPSK는 PSK 계열에서 가장 협대역 특성을 보이지만 실제 이동통신은 정해진 대역이 존재하므로 실제로 사용되는 곳은 없다.  
  
  
  
  
• DPSK (Differential  PSK)
  ASK, FSK는 비동기식이고, PSK는 동기식이이다. 그러나, DPSK는 비동기식이다. ASK와 FSK도 비동기식이다. 

동기화 (Synchronization)의 개요
전송매체로 연결되는 두 장치 간에 데이터를 교환하기 위해 전송되는 비트들의 타이밍 (전송율, 전송시간, 간격)이 송신측에 있어서 똑같아야 한다. 동기화란 송신측과 수신측이 정확히 송수신할 수 있게 시간을 맞추는 것이다.  

• 동기식 전송
  데이터 신화와 별도의 클럭 신호를 전송
  Manchester 인코딩 (Bi-phase encoding)
  
  
• 비동기식
  데이터 신호안에 동기 클럭 신호를 포함하여 전송
  RS-232C가 대표적

동기식 전송 (Synchronous Transmission)
동기식 전송은 2 두대의 송수신 시스템이 통신 시에 시차가 있을 경우 보내온 데이터를 잘못 해석할 가능성을 막기 위해 양방향 시차를 맞추어 수신자가 정확히 수신할 수 있는 기술이다. 한 글자 단위가 아닌 미리 정해진 수만큼의 글자열을 한 블럭으로 만들어 일시에 전송한다. 

데이터블럭의 전후에 특정한 제어 정보를 삽입하며, 데이터 블럭과 전후의 제어 정보를 합쳐서 프레임이라고 한다. 

• 프리엠블 (Preamble)
  앞부분의 제어 정보
  
  
• 포스트엠블 (Postamble)
  뒷부분의 제어 정보

동기식 방식은 전송효율과 전송속도가 높으며, 프레임의 전송구조가 문자 위주인지, 비트 위주인지에 따라 결정된다.

• 글자 위주 동기 방식
  문자를 블럭의 선두에 붙여 동기를 취하는 방식으로 데이터 블럭을 일련의 문자 (8비트)로 취급하며, 제어 정보도 문자로 구성된다. 한 프레임에는 한 개 이상의 동기화 문자로 시작된다. 동기화 문자는 데이터블럭의 시작을 알리는 비트패턴 (SYN), 데이타 블럭의 마지막을 알리는 비트패턴 (ETX) 등으로 구성된다.
  
  BASIC은 Basic mode control procedures for data communication system으로 컴퓨터와 단말 장치간의 데이터 전송을 에러없이 행하기 위한 전송 제어 절차로  OSI 참조 모델의 데이터링크

별도의 채널로 클럭 신호를 보내 동기화 한다. 

비동기식 전송 (Asynchronous Transmission)
비동기식 전송이란 데이터를 전송할 때 하나의 글자를 나타내는 부호의 전후에 스타트비트와 스탑 비트를 넣어서 블록의 동기화를 취해주는 방식으로 Start-Stop 전송 방식이라고도 한다. 비트열을 전송하지 않을 때는 송수신기의 회선은 휴지 상태 (idle, 항상 1)로 있다가 데이타 전송시에 ST 상태 (0)를 전송하여 수신측은 타임슬랏의 1/2 시간 동안 0 상태를 유지함을 감지하여 데이터 수신을 준비한다.  글자를 구성하는 각 비트의 길이는 통신속도에 따라 정해진다. 

300 ~ 2400 bps 정도의 비교적 저속 데이터 전송에 사용된다. 단점은 프레임 에러 (Frame Error)가 발생할 수 있으며, 문자당 2~3비트의 오베헤드가 있다. 

동기식 전송과 비동기식 전송의 비교
동기식 전송은 양방향의 시차를 맞추는 데 비해 비동기식 전송은 송수신 시점을 일치시키는 절차없이 고정된 크기의 비트 묶음을 기본 단위로 임의의 시점에 전송한다. 

동기식 전송과 비동기식 전송을 다음표에서 비교한다. 

이동통신의 경우 동기식은 미국이 설치한 GPS 위성을 통해 시간대를 맞춘 후 기지국 장비를 거쳐 음성이나 데이터를 전달하는 것으로 미국 퀄컴사가 가장 앞서 있다. 우리나라 이동통신업체들은 1997년 동기식 기술 개발에 착수한 이후 북미형 동기식 기술 분야에서 세계적인 기술력과 노후를 보유하고 있으나 세계 이동전화 시장의 80%가 유럽의 비동기식인 WCDMA를 채택하고 있다. 

RS-232C (비동기식 전송 방식의 대표적인 예)
RS-232C의 RS는 Recommended Standard의 약어이며, C는 최종 버전을 의미한다. RS-232C는 DTE (Data Terminal Equipment)와 DCE (Data Communication Equipment)의 인터페이스에 대한 전기적 특성을 정의한다. 통신을 위한 최소단위는 1 바이트 (8비트)이다.

컴퓨터 내에서는 병렬로 처리되지만, 전화선과 같은 모뎀은 직렬처리를 한다. 따라서, 직렬을 병렬로 병렬을 직렬로 바꾸어 주는 작업을 해주는 것이 RS-232C 방식이다. 

데이타를 보내는 방식은 아래 포맷과 같이 1바이트의 데이타를 전송하기 위해 10비트를 단위로 전송하므로 2400bps는 초당 240바이트를 전송하는 것이다.  

http://blog.naver.com/blue_button?Redirect=Log&logNo=120013943730

진폭 변조 (AM)의 개요
진폭 변조는 전파의 진폭을 변화시키는 방법으로 장거리 단파방송이나 TV 화면 부분에 이용된다.진폭변조는 송신하고자 하는 정보 (변조신호)를 반송파의 진폭을 변화시켜 전송한다. 일반적으로 AM이라 함은 DSB-LC를 지칭한다. 

진폭 변조는 어느 측파대를 전송하느냐에 따라 다음의 방식이 있다. 

• 양측파대 (DSB, Double Side Band)
  상측파대와 하측파대를 모두 전송하는 방식이다. 반송파를 동시 전송 유무에 따라 나뉜다.
  - DSB-SC (Suppressed Carrier): 억압 반송파, 이름 그대로 반송파를 전송하지 않음
  - DSB-LC (Large Carrier) : 큰 반송파, 이름 그대로 변조하지 않은 반송파를 함께 전송
  SSB나 VSB에 비하여 점유 주파수 대역폭이 넚어져 전력소비가 커지는 단점이 있지만, 수신기 구조가 간단한 장점이 있다. 
  
  
  
• 단측파대 (SSB, Single Side Band)
  불요한 한측파대를 제거하고 한측파대만 전송하는 방식이다. 한측파대를 제거하기 위해 필터를 이용한 방식과 위상변환기를 사용하는 방식이 있다. 
  DSB에 비해 주파수 대역폭이 좁아져 송신기 전력 소비가 낮은 장점이 있지만, 수신기의 구조가 복잡하다는 단점이 있다. 
  
  
  
• 잔류측파대 (VSB, Vestigial Side Band)
  한측파대의 대부분과 다른쪽 측파대의 일부를 함께 전송하는 방식이다.
  DSB와 SSB의 장점만을 취한 것이다. 
  

진폭 변조의 다양한 방식을 살펴본다. 

DSB-SC 방식
DSB-SC는 진폭변조를 통한 양측파대를 모두 전송하는 방식이다.  아래 그림과 같은 정현파 Sc(t)를 반송파로 하고, 정보신호  m(t)를 변조하여 생성된 피변조파 Sm(t)를 만드는 DSB-SC 변조기의 구성이다.  

정보 신호 m(t)의 시간축 상 파형과 주파수 스펙트럼이 아래그림과 같다고 가정하면, 반송파에 의해 진폭변조된 신호 Sm(t)와 Sm(f)를 확인할 수 있다. 





복조과정은 DSC-SC 로 진폭변조된 신호를 송신기와 같은 반송파를 이용하여 곱한 뒤 LPF (Low Pass Filter)를 통과시켜서 원 신호를 복원한다.  복조기는 아래 그림과 같다.



위의 신호를 LPF로 통과시켜 고주파 성분은 제거하면 기저대역 신호인 M(f)/2만 걸러진다. 복조된 신호의 크기가 절반으로 줄어들지만 신호의 성질에 영향을 주는 것이 아니므로 문제가 되지 않는다. 그러나 원신호로 복원을 원한다면, 반송파를 곱할 때 2 배로 하거나 증폭기를 이용하여 조절할 수 있다. 


복조를 위한 동기검파
위의 복조 과정에서 처럼 수신기에서 송신기와 동일한 반송파를 생성하여 수신 신호에서 반송파의 위상을 추출하여 복조하는 방식을 동기검파라 하고, 동일한 반송파를 발생시키기 위해서는 국부발진기(Local Oscillator)가 필요하다.  국부발진기로 인해 회로의 복잡도가 증가하고 가격을 상승시킨다.

지금까지 DSB-SC 수신기의 국부 발진기와 반송파가 동기화 된 것을 가정하고 동기 검파를 진행하였지만, 만일 동기화되지 않을 때의 문제점을 고려해 볼 수 있다.

- 주파수 오차는 없고 위상 오차만 있을 경우
   위상 오차에 따라 출력크기가 작아지고, 위상 오차가 90도에 근접하면 출력신호는 거의 없어진다. 보통      의 문선환경에서는 위성 오차가 전파 경로차에 의해 시시각 변하기 때문에 문제가 될 수 있다.

- 위상오차는 없고 주파수 오차만 있을 경우
   출력의 크기가 일정 주파수로 변화게 되므로 마치 수신기 볼륨을 최저에서 최대까지 주파수로 조작하는    것과 같은 효과임 

정확한 동기 검파를 위해 국부 발진기 및 복잡한 동기회로가 수신기에 구현되어야 하는 단점을 해결하기 위한 방식이 DSB-LC 방식이다. 

DSB-LC 방식 (DSB-TC)
DSB-LC는 수신단에서 반송파 복구를 쉽게 하기 위하여 변조되지 않은 반송파 신호를 함께 보내는 방식이다. 보통 AM이라고 하면 DSB-LC 방식을 의미하며, 반송파를 함께 전송하므로 DSB-TC (Transmitted Carrier)라고도 한다.

아래는 DSB-LC 변조기의 구성도이다. DSB-SC 방식에 원 반송파 신호도 함께 합성하여 전송신호 Sm(t)를 만든다.

반송파를 푸리에 변환하면 위와 같으며, 기저 대역 신호화 DSB-LC로 변조된 신호의 주파수 스펙트럼은 아래와 같다.


변조지수
DSB-LC는 신호파에 직류 성분을 더해서 DSB-SC 변조한 것이므로 수신단에서는 DSB-SC 방식과 마찬가지로 동기 검파기를 사용하여 복조할 수 있다. 



비동기 검파
포락선 검파와 같이 반송파 복구를 필요로 하지 않는 검파방식을 비동기 검파 (NonCoherent Detection)이라고 한다. 입력신호의 포락선을 찾아내는 회로는 아래 그림과 같이 다이오드, 저항, 캐패시터를 사용하여 쉽게 구현할 수 있다. RC 시정수 값을 적당하게 선택해야만 올바른 포락선을 검출할 수 있다. 

SSB 변조 -  필터를 이용한 변조기 구성
SSB 변조는 반송파에 의해 주파수 천이된 양측파대 중 한 측파대만을 전송하는 방식으로 대역 통과 필터 를 사용하는 방식과 위상 변환기를 사용하는 방식이 있다. 

대역통과필터 (BPF, Band-Pass Filter)는 수신기에서 특정 범위의 주파수에 존재하는 신호는 통과시키고 이 범위를 벗어난 신호는 제거하는 회로이다. 
 
대역통과필터를 이용한 SSB 변조기의 회로도는 다음과 같다.
 

전송에 사용되는 한측파대 반송파보다 높은 주파수 대역에 있는 것을 USB(Upper Side Band)라 하고, 반송파보다 낮은 주파수 대역에 있는 것을 LSB (Lower Side Band)라 한다.



대역통과 필터를 이용한 방식은 반송파 부근에서 매우 빠른 감쇄 특성을 가진 필터를 필요로 하지만, 실제로 구현하는 것은 불가능하다. 따라서 저주파 성분이 아주 적은 음성에 한해 전송을 하고 저주파 성분을 많이 포함하고 있는 신호파를 SSB로 변조할 경우에는 위상변환기 방식을 사용한다.

SSB 변조 - 위상변환기를 이용한 변조기 구성
위상 변환기 (Phase Shifter)를 이용하는 SSB변조기는 아래 그림과 같다.


위상변환기는 아래그림과 같이 -2/ㅠ 만큼 각변환시키는 Hilbert 변환을 담당한다. 


따라서 위상변환기에 의한 스펙트럼 변화는 다음 그림과 같다


이런 원리를 이용하여 위상변환기를 통해 SSB 변조된 신호의 스펙트럼은 아래 그림과 같다




복조기 구성은 다음과 같으며, DSB-SC 복조와 마찬가지로 동기 검파 방식을 이용한다.

동기 검파 과정에 대한 수식과 스펙트럼 신호로 표현하면 아래와 같다.


DSB-SC 방식과 마찬가지로 변조 반송파의 복조 반송파의 주파수 및 위상이 정확히 맞아야 한다. 또한, 사람의 귀는 신호의 크기에는 민감하지만 위상에는 상대적으로 둔감하므로 LPF 통과시 생기는 잡음은 SSB 방식에서 큰 영향을 미치지 않지만, 사람의 눈은 신호의 크기보다 위상에 더 민감하기 때문에 영상 신호의 전송에 SSB 방식을 사용하는 것은 한계가 있다.

VSB 변조
VSB 변조는 SSB와 DSB-LC를 절충한 방식으로 양측파대 중 원하지 않는 측파대를 완전히 제거하지 않고 일부를 잔류시켜서 원하는 측파대와 함께 전송한다. 원하지 않는 측파대를 완벽히 제거하는 것이 아니므로 필터 설계조건이 까다롭지 않다. 원하는 측파대도 완전한 모양 그대로 전송하는 것이 아니라 반송파 근처의 주파수 성분은 감쇄시켜서 전송한다.

VSB 변조기 구성과 변조 신호는 다음과 같다.

기저대역 신호를 DSB로 만든 다음 잔류측파대 필터에 통과 시키면 위의 변조 신호의 스펙트럼을 얻을 수 있다. 

복조기 구성과 신호는 다음과 같으며 동기 검파 방식을 사용한다.


VSB는 동기 검파 방식을 사용한다. 





잔류측파대 필터 (VSB Filter)는 텔레비젼 방송의 영상 신호를 전송하기 위한 고대역 통과 필터이다. 반송파 fc를 영상 신호 0 ~4 MHz 로 진폭변조하면 fc 중심으로 8MHz의 대역폭을 점유하지만, 상측파대와 하측파대 신호 내용이 같기 때문에 대역폭을 절약하기 위해 하측파대의 1.25MHz 폭을 잔류시키고 불필요한 대역을 제거하는 특성을 지닌 필터이다. 

아날로그 TV는 잔류 측파대 필터를 이용하여 아래 그림처럼  6MHz 대역폭을 가진다.


현재 북미 및 우리나라 HDTV는 VSB를 발전시킨 8-VSB 방식을 사용하며, 8-VSB를 개선하여 HDTV 이동 수신까지 가능하게 하는 E-VSB 방식도 있다. 

DSB-SC와 DSB-LC의 비교
지금까지 비교한 DSB-SC 와 DSB-LC를 비교해 보자

AM의 DSB,SSB,VSB 변조 방식 비교
지금까지 설명한 AM의 각각의 변조 방식을 비교해 보자

참조자료
http://blog.naver.com/jhongban?Redirect=Log&logNo=100042604717

변조 및 복조의 개념
변조란 송신 신호를 전송로 특성에 적합하도록 반송파에 실어 정보 신호의 주파수를 고주파대역으로 옮기는 것을 말한다. 복조는 반송파에 포함된 신호파를 복구하는 것이다.  시대에 따라 변조 및 복조의 개념은 다양하게 변화하지만, 전송하고자 하는 신호파를 더 수월하게 전송하고자 하는 것이다. 

변조의 필요성
변조가 필요한 이유는 다음과 같다

• 장거리 전송
  주파수가 높을수록 직진성 및 간섭에 강하므로 장거리 전송에 적합
  주파수가 낮을수록 직진성 및 간섭에 약하고 회절성이 좋음
  인간의 목소리를 서울에서 부산까지 전달하고자 할 경우에 변조가 필요 
  
  
• 전송손실의 보상
  낮은 주파수를 반송파에 실어 전송하면 신호 에너지가 증대되는 효과 발생
  전송매체에 의한 손실을 보상하고, 간섭 배제 능력이 우수해짐
  
  
  
• 장비 제한 극복
  통상 수직 안테나는  λ/4 다이폴 안테나를 사용 ( λ는 파장)
  파장은 주파수에 반비례하므로 전송 주파수가 높아지면 파장은 짧아짐 (  λ=c/f, c= 3×10⁸m/s)
  따라서, 인간의 목소리 3kHz라 할 경우 안테나의 길이는 무려 25Km가 되지만 900MHz의 반송파를 이용할 경우 안테나의 길이는 약 8cm로 줄어든다.
  
  
  
• 전송신호와 전송매체와 정합
  전송매체마다 주파수에 따른 손실이 다름
  특정 전송매체에서 손실이 적은 주파수로 전송하여 저전력으로 통신
  
  
  
• 다중화 
  하나의 전송매체에 다수의 반송파를 사용하여 각각 변조하여 복수의 채널을 구성할 수 있어
  더 많은 정보를 전송할 수 있음
  
  
  
• 전자파의 방사 용이
  
  

위의 경우는 일반적으로 수백 MHz 단위에서 나타나는 특징으로 수 GHz 대역에서는 반대의 주파수 특성을 나타낸다. 

변조의 종류
변조는 반송파 주파수를 이용하여 기저대역 신호파를 고주파 대역으로 천이하는 기법으로 보내고자 하는 신호파 (전송신호)의 종류에 따라 아날로그 변조와 디지털 변조로 구분하고, 반송파의 종류에 따라 연속파와 펄스로 구분한다.  

아날로그 통신은 RF 신호와 같이 연속파 형태인 반송파를 사용하는 통신이고, 디지털 통신은 펄스파와 같은 불연속파 형태의 반송파를 사용하는 통신이다.  

각각의 방식별 는 다음과 같다.

아날로그 통신의 변조
반송파가 RF 신호와 같은 고주파 대역의 연속파로써 주로 무선환경에서 사용하는 변조 방식이다. 사람의 음성이나 TV 영상 등의 아날로그 기저 대역 신호를 전송하기 위한 변조 방법을 연속파 아날로그 변조라하고, 다음과 같은 방식이 있다. 

• AM (Amplitude Modulation
  반송파의 진폭에 아날로그 신호파의 정보를 실어서 전송하는 방식
  아마추어 무선통신 (HAM) 및 AM 라디오 방송에서 주로 사용
  
  
• FM (Frequency Modulation)
  반송파의 주파수에 아날로그 신호파의 정보를 실어서 전송하는 방식
  FM 라디오 방송 및 TV의 음성 신호 전송에 주로 사용
  
  
• PM (Phase Modulation)
  반송파의 위상에 아날로그 신호파의 정보를 실어서 전송하는 방식
  FM 방식과 비슷한 각 변조 방식이며 주로 초단파대역 (VHF, Very High Frequency)의 통신에 사용
  
  

전송하고자 하는 신호가 컴퓨터 등에서 처리된 디지털 신호를 전송하기 위한 변조 방법을 연속파 디지털 변조라 하고 다음의 방법들이 있다.  

• ASK (Amplitude Shift Keying)
  반송파의 진폭으로 디지털 데이터를 전송하는 방식
  초창기 지능형 교통 시스템의 일종인 DSRC (Dedicated Short Range Communication)에 사용
  
  
• FSK (Frequency Shift Keying)
  반송파의 주파수로 디지털 데이터를 전송하는 방식
  주로 전송환경이 취약한 홈 네트워크 분야에 사용, 블루투스
  
  
• PSK (Phase Shift Keying)
  반송파의 위상에 디지털 정보를 전송하는 방식
  하나의 위상 정보에 몇 비트의 정보가 전송되는 지에 따라 BPSK, QPSK, 8PSK 등으로 구분
  이동 통신 분야에서 가장 많이 쓰임
  
  
• QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
  반송파의 위상과 진폭에 디지털 테이터를 전송하는 방식으로 ASK와 PSK가 혼합된 방식
  많은 데이터를 동시에 전송할 수 있으므로 영상 통신과 같은 높은 속도를 요구하는 분야에 활용
   

디지털 통신의 변조
반송파의 형태가 펄스 형태로써 주로 유선 환경에서 주로 사용하는 변조 방식이다. 아날로그 기저 대역 신호를 펄스 형태의 반송파로 전송하는 것을 펄스 아날로그 변조라 하고 다음과 같은 방식이 있다.

• PAM (Pulse Amplitude Modulation)
  주로 아날로그 신호를 표본화 할 때 사용하는 방식
  변복조 회로는 간단하나 잡음, 페이딩의 영향을 받기 쉽고 비직선 왜곡이 생기기 쉽다.
  
   
• PWM (Pulse Width Modulation) 
  주로 펄스의 폭으로 아날로그 신호를 표현하는 방식
  펄스파의 폭을 변화시키므로 잡음, 페이딩의 영향을 받지 않는다. 
  모터 등을 제어할 떄 사용함
  
  

• PNM (Pulse Number Modulation)
  디지털 신호에 대응하여 펄스의 수를 증감시키는 방식
  아날로그 신호를 표본화후에 양자화할 때 사용
  
  
• PCM (Pulse Code Modulation)
  펄스열로 숫자를 표현하는 것과 같이 신호에 대응하여 펄스열의 부호를 변화시키는 방식
  유선 전화기에 사용

개요
3D는 3차원 (3-Dimension)의 약어로 입체를 의미한다. 3D 프린터는 기존의 2D 프린터와 달리 입체적인 물체를 프린팅해 주는 기기이다. 3D 프린터는 쾌속 조형 (Rapid Prototyping Manufacturing) 기술, 적층 가공 AM (Additive Manufacturing)으로도 불린다. 컴퓨터가 디자인한 입체 모듈을 평면으로 분해한 후에 3D 프린터가 인쇄 대상을 절편모양으로 한 층씩 쌓아 올리며 형성하는 원리를 응용한 것이다. 

일반적으로 입체적인 물체를 만드는 방식은 조각작품처럼 입체에서 불필요한 부분을 제거해서 만드는 것과 과 건물을 짓는 것처럼 벽돌을 하나씩 쌓아서 만드는 것이다. 3D 프린터는 건축과 같이 두께를 표현하는 Z축의 레이어를 하나씩 쌓아서 입체를 만든다. 레이어(Layer)는 두께가 얇은 입체이며, 레이어가 작을수록 더 정밀한 입체물을 만들 수 있다.

3D  프린팅 기술
3D 프린팅 기술은 사용하는 재료료에 따라 다양한 종류가 있다. 

• SLA (StereoLithography Apparatus)
  미국의 3D 시스템사가 처음 개발하였으며, 아크릴과 애폭시 계열의 광경화성 수지를 레이저를 이용하여 적층하는 방식으로 정밀도가 뛰어나고 속도가 빠르다. 레이저를 이용하므로 유지비용이 많이 드는 단점이 있다. 
  
  
  
  
  
• FDM (Fused deposition modeling)
  1988년 미국의 S.Crump에 의해 개발되었으며, 1990년 Startasys사에서 상용화하였다.  두 개의 노즐을 이용해서 하나는 조형 재료를 공급하고, 다른 하나는 지지대 재료를 공급하는 방식으로 작업대가 좌표값에 따라 움직인다.  
  
  
  
  
  
• SLS (Selective laser sintering)
  레이저로 재료를 가열하여 응고시키면서 적층한다. 미세한 가루로 만들수 있는 모든 물질 (나일론, 폴리스틸렌, 포리카보나이드, 모레, 금속재료 등)을 사용할 수 있다. 
  
  
  
  
  
• LOM (Laminated Object Manufacturing)
  LOM은 큐빅테크놀로지에서 개발한 기술로 종이 플라스틱, 세라믹, 금속라미네이트 등을 계속 접착하고 형태를 칼이나 레이저로 자르는 방식이다. 재료가 저렴하고 큰 조형물을 만들 수 있는 것이 장점이지만, 조형 후 불필효한 부분을 제거해야 한다.  완성 모형은 나무와 같은 느낌이 난다.  
  
  
  
  
  
•  3DP
  1995년 메사추세츠 공과대학에서 개발한 기술로 Z Corp 사에서 상용화한 것을 2012년 3D systems가 인수했습니다. TV에 많이 방영되어 3D 프린터를 일반인들에게 확산시킨 계기가 되었습니다.  이 기술은 적찹체와 컬러를 함께 분사가 가능한 것이 장점입니다. 
  
  
  
  

3D 프린터의 발전 추세 및 응용
기존 3D 프린터는 제품 원형 및 완구 제조에 주로 사용됐지만, 다양한 분야에 응용될 뿐만 아니라 지적재산권과 같은 분쟁을 불러 일으킬 것이다.

• 3D 프린터 공업화
  현재는 공업화가 진행되어 비행기의 부품도 3D프린터로 제조되고 있다. 향후 비행기, 자동차, 가전 제품의 부품 제조에 사용될 것으로 예측된다.
  
  
  
• 건강 검진 및 질병 치료
  3D 프린터로 제조된 의료용 이식 자재는 개인의 체형에 따른 맞춤 제작이 가능할 것이다. 혈관 및 동맥을 제조하여 수술에 사용될 것으로 미래에는 장기 이식에 필요한 모든 생체 기관을 3D 프린터로 제조할 것이다. 
  
  
• 맞춤형 제작
  3D 프린팅 기술이 보편화되면서 저렴한 가격에 맞춤형 생산 서비스를 제공할 수 있을 것이다.
  
  
• 제품 혁신의 가속화
  제품 개발 주기가 단축되고, 완제품 디자인 및 생산 시간을 단축시킬 것이고 디장인 수정이 용이해져 원가 절감 효과를 기대할 수 있다.
  
  
• 지적 재산권 귀속 문제
  3D 프린터는 제품의 복제가 쉽게 가능하여 지적 재산권 논쟁이 발생할 것임
   

참조글
CreMons 블로그  http://blog.naver.com/jcmr?Redirect=Log&logNo=10185060765

http://www.globalwindow.org/gw/overmarket/GWOMAL020M.html?ARTICLE_ID=5008414&BBS_ID=10

개요
기저대역 전송과 반송대역 전송에 대해 알아본다. 

• 기저대역 전송 방식 (Base band)
  원래 가지고 있는 주파수 범위를 의미
  신호의 스펙트럼이 이동하지 않은 채로 전송
  광케이블, 동선 등에 주로 사용됨
  대표적인 예는 PCM
  
  
• 반송대역 전송 방식 (Broad band)
  변조 기법을 이용하여 신호의 주파수 대역을 옮겨서 전송
  무선통신, xDSL, HFC 등에 주로 사용됨
  대표적인 예 AM (진폭변조), FM (주파수 변조), PM (위상변조)

신호대 잡음비 개요
신호 전력이 잡음 전력을 초과하는 데시벨 수(數). 신호는 단독으로 존재하는 경우는 거의 없고 보통 잡음과 공존한다. 그 배분을 나타내는 척도로서 잡음 성분이 신호성분에 얼마나 영향을 주는 지를 알수 있다.

                   S/N  (dB)  = 10 log ( S / N )                   

               S : 평균 신호 전력, N = 평균 잡음 전력

양호한 SNR 수준은 다음과 같으며, 개선의 여지는 많지 않다.

• 음성 : 40 dB 이상 (60dB 이상이 바람직)
• 영상 : 45 dB 이상 (55 dB이상이 바람직)
• 데이터 : ~ 15 dB

신호 대 잡음비 응용
신호 및 잡음과의 관계에서 아날로그 통신 시스템의 성능 평가 척도로는 우수하여 S/N비를, 디지털 통신 시스템에서는 오류확률과 관련된 Eb/No 비를 사용한다. 따라서, 아날로그 음성 신호 레벨 등의 질을 평가하거나 설계 할 때 많이 이용한다. 

아날로그 통신 시스템에서는 회선이 길수록 손실이 축적되어 통화가 어렵지만, 디지털 통신 시스템에서는 과도한 잡음이 오류를 유발할 수 있지만 디지털 방식의 이산적인 성질로 인해 잡음과 왜곡하에서도 통신은 가능하다.

Eb/No의 개요 
Eb/No는 잡음 전력 밀도에 대한 비트 에너지의 비 (Energy per bit to Noise density Ratio)를 의미한다. 

Eb : Energy per bit :   비트에너지, 신호전력을 비트 전송 속도로 나눈 값
No : Noise density :   잡음 전력 밀도, 단위 주파수 당 잡음 전력 레벨 ( bit-1 )

디지털 통신 시스템에서 Eb/No를 사용하는 이유
디지털 전송 시스템은 대역폭에 따라 잡음 전력이 다르므로 단위 주파수 당 잡음 전력으로 시스템의 성능을 비교해야 한다. 변조방식에 따라 심볼 전송율이 다르며 심볼 전송율에 따라 점유 대역폭이 다르다. 한 심볼에 여러 비트를 보낼 경우 대역폭이 작아져 No는 작아지나 Eb는 더 세게 출력 시켜야 한다.

따라서, 대역폭에 무관하고 심볼 당 비트 수에 무관한 Eb/No 를 비교한다.  

해밍코드
해밍코드는 수신 데이터의 오류를 검출하고 에러 정정을 수행하는 코드로 수학자 리처드 웨슬리 해밍 (Richard Wesley Hamming)의 이름에서 유래되었다. 대부분의 마이크로칩 디바이스에 채택되어 사용중이다. 

패리티비트 수의 결정
해밍코드는 데이터비트와 에러검출과 수정을 위한 패리티비트로 구성되는 데 전송되는 데이터의 비트 수에 따라 페리티 비트의 수가 결정됩니다. 패리티비트의 수를 결정하는 식은 다음과 같다.

          (p : 패리티 비트 수 , d : 데이터 비트 수 )

일반적으로 데이터비트 수는 고정되며 패리티비트의 수는 조건을 만족하는 최소의 수로 정해진다. 만일 데이터비트 수가 8라고 한다면,

                                        2^p -1 > 8 + p
                                        2^p -1-p >= 8

이므로 p=4 이상이여야 식을 만족합니다. 

패리티비트의 위치
패리티비트는 최하위에서 부터 2^n 자리에 배치되고, 그 사이에 데이터가 배치됩니다. 아래 표는 8비트 데이타를 전송할 경우에 패리티비트의 위치를 나타낸 것입니다. 

각 패리티비트는 XOR 연산으로 구해집니다. XOR 연산은 합이 짝수일 경우에는 0, 홀수일 경우에는 1입니다. 

해밍코드를 이용한 전송 및 수신 오류 검출
만일 4비트의 데이터 1001을 헤밍 코드로 전송한다고 가정하면, 

   헤밍코드를 위한 패리티 비트 수 계산은 2^3-1-3 >= 4  이므로 3비트의 패리티비트가 필요합니다.

P1 =  D1, D2, D4 = 101 = 0
P2 =  D1, D3, D4 = 101 = 0
P3 =  D2, D3, D4 = 001 = 1

이 되어 실제 헤밍코드를 이용한 전송 데이타는  0011001 로 전송합니다. 수신측에서는 마찬가지로 P1, P2, P4에 대한 값을 분석하여 수정합니다. 

만일 전송간에 에러가 발생하여 P1, P2, P3의 패리티비트가 변경되었다면, 다음표에서 수정을 할 수 있다.

 P1, P2, P4                          D7

참조자료
http://jhansol.tistory.com/29

음성의 디지털화 방식개요
음성을 디지털화하기 위해서는 파형 부호화 방식과 보코딩 방식, 혼합 부호화방식이 있다. 파형부호화의 음성을 일정한 주기로 표본화, 양자화, 부호화하는 방식으로 PCM이 대표적인 예이다. 보코딩은 음성의 특징만을 추출하여 전송하므로 적은 대역폭을 소모하는 것이 특징이다. 혼합 부호화방식은 파형부호화와 보코딩의 방식을 절충한 방식이다. 

• 파형 부호화 (waveform coding)
  파형 부호화의 목적은 복원된 신호가 원래 신호의 모양을 그대로 보존하기 위한 것이 목적이다. 파형 부호화는 음성 신호 뿐만 아니라 크기가 제한된 PC 통신의 PSK (Phase Shift Keying)에도 사용된다. 파형 부호화기는 보통 한 표본 단위로 동작하며, 신호 대 잡음비와 같은 객관적인 척도로 부호화기의 성능을 측정할 수 있다. 파형부호화 방식은 PCM, DM, APCM, DPCM,ADPCM 등이 있다. 
  
  표준 음성 부호화기는 1972년 국제 규격으로 채택된 64kpbs PCM으로 많은 디지털 시스템과 일반 전화에서 이용된다. 또한 1984년 32Kbps ADPCM이 국제 규격으로 채택되어 전송률이 반으로 낮춘 것이 특징이다. 일반적으로 파형 부호화 방식의 음성 부호화기는 16Kbps 이상에서는 음질이 좋으나 그 이하에서는 음질 저하가 심한 것이 단점이다. 
  
  
  
• 보코딩 (VoCoding)
  보코딩은 사람의 목소리 생성 모델을 근거로 포만트와 유성음 및 무성음 유무를 분리하여 전송하여 원래의 목소리를 복원하는 방법이다. 저속으로 음성을 전달하기 위해 사용된다. 보코딩은 채널보코딩, 선형 예측 부호화 보코더, 포만트 보코더 등이 있다. 
  
  
  
• 혼성 부호화 (Hybrid Coding)
  혼성 부호화 방식은 파형 부호화 방식과 보코딩의 장점을 결합시킨 방식이다. 음성 분석은 보코딩 방식의 음성 생성 모델을 그대로 적용하여 성도의 특성을 양자화 및 표본화 하고, 성도의 특성이 제거된 예측 오차 신호를 최대한 모양을 유지하면서 전송하는 방법이다. 따라서, 8Kbps정도의 전송률에도 우수한 음질을 보인다. 
  
  
  Q-CELP(Qualcomm Code Excited Linear Pre diction), EVRC(Enhanced Variable Rate Coder)도 모두 혼성 부호화 방식의 음성 부호화기이다. 이 밖의 혼성 부호화 방식에는 유럽 GSM의 표준인 RPE-LTP(Regular Pulse Excited Long Term Prediction), 북미 TDMA와 일본 PDC(Personal Digital Cellular)의 표준인 VSELP(Vector Sum Excited Linear Prediction) 그리고 위성통신인 INMARSAT(International Maritime Telecommunication Satellite Organization) M에서 사용하는 IMBE(Improved Multi-Band Excitation) 등이 있다
  
  

2000년대 초에는 ADPCM 칩이 보코딩 칩보다 저렴하여 PCS초기 버전에 사용되었지만, 지금은 보코딩 칩의 가격이 많이 낮아져서 모든 핸드폰에 적용되었다.

포만트 (Formant)
특정 주파수들을 가진 소리가 공명기를 통과 할때 공명에 의해 큰 진폭을 가진 소리가 나오게 되며, 공명기의 모양에 따라 공명기에 적절하게 일치되는 주파수로 조정되는 데 이를 공명 주파수 (resonance frequency)라 한다. 음성에 의해 공명이 이루어진 경우의 공명들을 포만트 (Formant)라 하고 공명 주파수를 포만트 주파수라 한다. 

인간의 목소리는 보통 3~4 개 정도의 포만트를 가지고, 포만트의 위치와 진폭에 따라 사람 목소리의 특성이 결정된다. 따라서, 성대모사는 포만트의 위치가 비슷할 때 가능하다.  포만트는 모음의 성질을 결정하고 사람의 음색을 결정한다. 사람의 목소리에는 3~4개 정도의 포만트가 존재하는 데 처음 2개는 모음의 성질을 결정하고, 나머지 세 번쨰, 네번째, 다섯번쨰 포만트는 음색을 결정한다. 성인 남성의 경우 제 1 포만트는 200 ~ 800 Hz에서, 제 2 포만트는 500~ 2500 Hz 사에에서 형성된다. 

보코딩의 개요
보코딩은 Voice Coding의 준말로 저용량으로 목소리를 전송하기 위해 사용된다. 인간의 목소리는 포만트외에 유성음과 무성음 특징을 가지므로 포만트 정보, 유성음 및 무성음 정보만을 전송하여 사람의 목소리를 재생하는 것이 가능하고 이를 응용한 것이 보코딩이다. 

보코딩의 원리는 음성의 파형을 분석하여 유성음과 무성음으로 분리하는 것이다.

• 유성음
  성대의 진동에 의한 소리로 주파수(피치)를 가짐
  피치와 같은 반복 주기를 가지는 펄스 발생기로 근사화 시킴
  
  
• 무성음
  좁혀진 성대를 통해 나오는 불규칙적인 마찰음
  랜던 잡음 발생기로 근사화 시킴

보코딩에서 신호 파형의 모양을 재생하는 것이 아니라 사람의 귀로 듣는데 있어서 원 신호와 차이가 없도록 소리(Sound)만을 재생한다. 따라서 보코더의 성능은 신호 대 잡음비가 아닌 MOS (Mean Opinion Score)를 이용한다.  MOS는 여러 사람들에게 원음과 비교하여 상태에 따라 1점 과 5점 사이의 값을  주도록 한다. 일반적으로 4 이상이면 성능이 좋은 보코더이며 64Kbps PCM은 MOS 4.2 또는 4.3 정도이다. 

보코더는 저전송률 음성 부호화기로 주로 4.8Kbps이하에서 동작하는 음성 부호화기에 대한 연구가 주도적이며, LPC가 대표적이다. 

보코딩의 종류는 다음과 같다. 

채널보코딩
채널보코딩은 포만트에 상관없이 각 샘플 주파수 당 진폭과 유성음과 무성음 여부만을 전송한다. 각 샘플 주파수는 서로 약속되어 있기 때문에 전송할 필요가 없다. 전송 데이터량이 많이 줄어드는 효과는 없다.

채널 보코딩은 음성신호를 1KHz, 2KHz, 3KHz, ..., 16KHz 등의 서브밴드로 분리하기 위해 대역통과필터 (BPF, Band Pass Filter)를 사용한 후 상대적인 전력레벨을 구하기 위해 정류기를 사용한다. 수신측에서 전송된 피치와 각 서브밴드의 전력 레벨을 더해 각각의 대역통화필터를 통화시킨 후 합성을 하면 원래의 신호를 얻을 수 있다. 

포만트 보코더
포만트 보코더은 포만트 지점의 진폭과 유성음과 무성음 여부만을 전송한다. 데이터량이 많이 줄지만 상업적 사용은 어렵다.

유성음과 무성음 구별 및 피치 주기를 찾지만, 포만트 지점의 진폭과 유성음과 무성음 여부만을 전송하여 전송속도는 500 bps까지 낮출수 있다. 

LPC (Linear Predictive Coder, 선형 예측 부호화 보코더)
포만트 보코더가 전송하는 정보와 더불어 포만트 지점과 지점 사이의 정보를 더 전송하여 포만트 사이의 경사도를 예측한다. 포만트 사아의 경사도는 사람마다 조금씩 틀리지만 120여 가지 정도이므로 추가적인 정보로 예측 가능하다. 그러나 120여가지의 경사도 정보는 미국인 기준이다.

음성 신호는 상관관계가 강한 신호이므로 일정한 수의 이전 표본들로 부터 다음 표본의 값을 예측할 수 있다. 이것을 예측 계수라 하고 20ms ~ 30ms 마다 얻어지고 매 20ms 마다 유성음 유무를 판별하여 유성음일 경우에는 주기를 찾아낸다. 송신측에서 예측 계수와 주기에 관한 정보를 전달하면, 유성음은 피치주기에 따른 펄스를 만들고 무성음은 랜덤잡음을 내보내여 합성한다. 

CELP (Code Excited Linear Prediction)
포만트 사이의 경사도 정보는 120여 가지이므로 Code Book으로 저장한다. CELP는 포만트 진폭과 유성음 및 무성음 여부 그리고 코드북 넘버를 함께 전송한다.

CLEP 부호화기는 16Kbps 보다 낮은 전송속도에서 높은 음질의 음성 신호를 만들어내는 혼합 기술로 신호파형과 음성신호의 특징을 모두 활용한다. CELP 부호화기는 양자화된 160개의 음성 샘플을 이용하여 20ms의 가변 비트 수의 음성 프레임을 만들내고 코드북에서 비슷한 코드를 선택하여 전송한다. 또한, 음성 샘플과 실제 음성간의 차를 계산하여 전송하므로 고품질의 음성을 전달할 수 있다.  

1990년대 PCS 사업을 시작할 당시 SKT는 CELP를, 나머지 사업자는 ADPCM을 사용하여 SKT의 음질이 가장 우수하였지만, 1990년대 후반에는 CELP로 통일하게 된다. 

QCELP (Qualcomm CELP)
QCELP는 이름에서 보듯이 퀄컴에서 만든 코드북을 이용한다. 으ㅡㅁ성의 에너지와 배경 잡음의 전송부호화율을 가변적으로 전송하여 효율성을 높인 것이다. 

IS-95 방식에서는 QCELP 방식이 채택되었다. 

EVRC (Enhanced Variable Codec)
IS-127에 규정된 8kbps 보코더 규격으로 주변 잡음을 줄여 통화자의 음성을 더 깨끗하게 전달하기 위한 방식으로 음성의 정보량에 따라 가변적으로 음성 정보르를 부호화하는 방식이다. 

무음 구간에서는 낮은 비율로 음성 부호화를 하고 정보량이 많을 수록 높은 속도로 부호화하여 이동통신 시스템의 용량을 증가시키는 동시에 소비 전력을 절약할 수 있다. EVRC는 QCELP(13Kbps) 방식보다 용량면에서 30~40% 우수하며 SKT가 사용중이다.

VSELP (Vector Sum Excited Linear Prediction)
코드북 값 2개 이상을 더해서 실제 음성에 가깝게 전송하는 방식으로 북미 및 일본의 셀룰러 이동 전화용 보코더 표준이다. 

개요
다양한 신호형태를 디지털 신호로 변화시켜 전송하려는 요구가 증대되어 등장한 대표적인 방식이 PCM이다. PCM은 56Kbps 또는 64Kbps의 광대역성을 근간으로 하므로 주파수 효율을 증대하기 위해 채널 당 전송 속도를 줄이기 위한 다양한 PCM 방식이 등장하였다. 대표적으로 DPCM, DM, ADM, ADPCM 등이 있다. 

PCM ( Pulse Code Modulation) 개요
PCM은 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 기본 변조방식으로 장거리 전송을 목적으로 하기보다는 정보를 가공하는 것을 목적으로 하는 신호처리의 개념이다. PCM 변조를 위해서는 표본화, 양자화, 부호화의 과정을 거친다.  

DPCM (차분 펄스 부호변조) 개요
DPCM은 Differential PCM)은 PCM과 달리 절대적인 값으로 부호화하는 것이 아니라 바로 전데이터와의 차이만을 부호화하는 방식으로 고효율 PCM이라 한다. 

사람의 목소리를 기준으로 볼때 125us 동안의 목소리의 진폭의 차는 매우 미미하므로 DPCM을 이용하여 전송 용량을 줄일 수 있다.   DPCM은 예측한 표본값과 실제 표본값의 차이신호를 부호화함으로 정보량을 감소시킨다.

 DPCM의 시스템 구성도는 다음과 같다.

원신호 S(t)이고 표본간격 (T)의 주기로 표본화한 신호를 S(T)라 가정할 때, 원신호의 n 번째의 실제 표본값은 S(nT), 그 이전 n-1 번째 표본 값으로 예측된 n번쨔 에측 표본값을 S1(nT)라 가정한다.

     F(nT) = S(nT)-S1(nT)와 같이 얻어지는 값 f(nT)가 새롭게 양자화될 대상 신호가 된다. 

다시 설명하면 아래 그림과 같다. 

DPCM은 4비트로 부호화하여 32Kbps의 대역폭을 이용하였으며, 초기 PCS에 적용하였다. 

DM (델타 변조, Delta Modulation) 의 개요
DM은 차분 신호가 단지 1 비트로 부호화되는 가장 간단한 형태의 DPCM이다.  DM은 이전 표본값을 뺀 차분 신호가 (+)이면 1, (-)이면 0으로 부호화하는 방식으로 보통 32kbps의 전송용량을 사용한다. 델타변조는 많은 정보량을 압축할 수 있고 회로 구성이 간단하여 신뢰성이 높지만, 입력 신호의 기울기가 클 경우에 경사과부화 잡음이 발생하고 입력신호의 기울기가 DM 계단 기울기 보다 작은 경우 과립형 (granular) 잡음이 발생한다.

DM의 경사 과부하 잡음과 과립형잡음을 줄일수 있는 변조 방식이 ADM이다. 

DPCM과 DM의 비교
DPCM과 DM을 간단히 비교한다.

ADM (Adaptive DM)
ADM은 DM의 양자화기를 선형양자화기가 아닌 적응형 양자화기를 사용한다. 

DM의 경사 과부하 잡음과 과립형 잡음을 줄이기 위한 기법이다. 1이 반복될 때는 지속적으로 주파수가 증가하는 구간이므로 1.2, 1.4 등으로 값을 조금씩 크게 하여 원래 값을 쫒아 가게 만들고, 1010이 반복될 때는 일정하게 주파수가 유지되는 구간이므로 0.8 증가 0.6 감소 0.4 증가로 해서 직선과 가깝게 만들어 준다. 

DM과 ADM은 이론적으로는 단 1비트만으로 정보를 전송할 수 있지만, 신호의 왜곡이 심해 나이키스트 간격을 더 좁게 설정하는 방식으로 이를 보상한다. 샘플링 주파수를 8K가 아닌 16K나 32K를 사용하여 원신호가 +1 또는 -1이상으로 증감하기 힘들게 하여 원신호와 가깝게 만들어 보상하지만, 실질적인 대역폭 감소 효과가 적어 실제로 사용하기는 어렵다.  

ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation, 적응 차분 펄스 부호 변조)
DPCM을 개선하기 위해 적응 예측 방식과 적응형 양자화 방식을 적용한다. ADPCM 예측 부호화 방식의 기본 원리는 음성 신호가 상관성이 큰 특성을 이용하여 음성 신호를 직접 양자화 하지 않고, 과거의 음성 신호의 샘플을 기준으로 다음에 들어올 신호의 크기를 예측하고 실제의 입력 신호로 부터 빼줌으로써 오차 신호를 발생시켜 이 오차신호를 양자화해 전송한다. 

일반적으로 오차 신호의 진폭은 입력 음성 신호의 진폭에 비해 훨씬 작기 때문에 양자화 레벨의 수도 감소되어 동일한 성능을 갖게 될 경우 PCM에 비해 1/3 정도로 전송속도를 감소 시킬수 있다. 8비트 부호화 시에 64Kbps, 3비트 부호화시 24kbps이다.

ADPCM은 우리나라에 상용 서비즈 중인 CT-2, 유럽의 DECT (Digital European Cordless Telecommunication), 일본의 PHS (Personal Handy-phone System) 등과 이동 통신 시스템에서 사용되고 있다. 

ADPCM과 ADM 비교
ADPCM 과 ADM을 비교한다.

DPCM과 DM에서 적응형 양자화기와 적응형 예측기로 변경하면 된다.



각 변조 방식의 비교
PCM의 다양한 변조 방싱을 비교해 보자

PCM 변조의 응용
통상 유선환경에서는 56Kbps PCM을 사용하고 무선 환경에서는 회선 속도가 중요하므로 신호처리를 위한 Processor 비용을 감한하더라도 ADPCM을 사용하여 32Kbps의 전송 대역폭을 사용한다. 

시리얼 통신에서의 에러 검출
시리얼 통신 간에 에러 검출을 위해 사용하는 방법은 여러가지가 있지만, 간단하면서 가장많이 쓰이는 방식이 Parity bit에 의한 방법과 Check-sum에 의한 방식이 있다.

• Parity bit에 의한 방법
  데이터에서 2 비뜨 또는 4 비트 등의 여러 비트가 바뀌게 되는 것은 검출하기 어려움
  
  
• Check-sum에 의한 방법
  하나의 바이트에서 +1 에러와 -1 에러가 동시에 발생할 경우에는 에러를 검출할 수 없음

위의 문제점으로 인해 시리얼 통신에서 가장 보편적으로 사용되는 것이 CRC 이다.  

CRC의 개요
CRC는 Cyclical Redundancy Check의 약어로 순환 중복 검사이다. CRC는 수신 데이터의 에러 여부를 확인하는 에러 검출을 한다. CRC는 하드웨어 구현이 쉽고, 데이터 전송 과정에서 발생하는 오류를를 검출하는 데 탁월하다. 

CRC는 간단한 용도로 사용하기 위한 16비트 다항식을 이용하는 CRC-16과 정확한 에러 검출이 필요한 경우에 사용하기 위한 32비트 다항식을 이용하는 CRC-32가 있다. 

ITU-T는 송신블록에 부가될 코드를 얻는 데 사용되는 CRC-16을 표준화하였다. CRC-16은 두 개의 비트가 에러가 난 것을 포함하여 일어날 수 있는 모든 에러에 대하여 99.998% 검출을 보장한다. 이 정도는 4 KB 이하의 데이터 블록 전송에는 충분하지만, 그 이상의 대량 전송에는 CRC-32를 사용한다. 

CRC-32는 계산 시간이 길어 고성능 PC급 이상상에서 사용한다. 

상용로그의 개요
이미 고등학교 수학시간에 배운 내용이지만, 수학자가 아니라면 기억하는 사람은 드물다. 상용로그는 10을 밑으로 하는 로그로 log10 N (N> 0 ) 으로 표시한다. 흔히 밑값 10을 생략하고 logN이라 표시한다.

Log Sale (로그 스케일)을 이용하여 매우 큰 수치를 간략하게 표현할 수 있다. 일반적으로 로그는 절대적인 수치의 의미보다는 상대적인 수치의 의미로 많이 사용된다.  

dB의 이해
dB는 Decibel(데시벨, 디비)로 10을 의미하는 Deci와 미국의 통신회사 Bell lab의 bel을 합친 단어이다. 소리나 주파수의 상대적인 크기를 나타내는 단위로 많이 사용한다. 음원의 세기를 편리하게 이해할 수 있도록 상용대수의 10배로 표현한다. 즉, 표준음과 측정하려는 소리의 세기의 비를 상용로그로 취해 10배를 곱해서 얻어지는 값이 데시벨(dB)이다. 

데시벨의 크기에 따른 소리는 다음과 같이 표현한다.

10*log1 = 10*0 = 0 dB (정상적인 귀로 들을 수 있는 가장 작은 소리)
10*log 10 = 10*1 = 10 dB
10*log 100 = 10*2log10= 20 dB (나뭇잎이 바람에 살랑거리는 소리)
10*log 1000 = 10*3log10= 30 dB
10*log 10000 = 10*4log10 = 40 dB (가정의 평균 생활 소음)
10*log 1000000 = 10*6log10 = 60 dB (일상 대화)
10*log 100000000000 = 10*11log10 = 110 dB (록밴드의 공연)

소리나 주파수는 절대적인 크기보다는 로그스케일에 비례하는 특성을 가진다. 일반적으로 두 배로 주파수를 증폭시킨다는 의미는 3dB 정도이다. 

dBm의 이해
dB는 소리나 주파수의 실제 측정값을 로그스케일로 변환하여 10배한 것으로 값은 상대적인 비교를 목적으로 한다. dBm은 절대적인 측정값으로 mW 단위의 전력을 dB 스케일로 나타낸 단위를 의미합니다. 

dBm의 크기를 다음과 같이 표현할 수 있다.

1 mW = 0 dBm
10 mW = 10 dBm
100 mW = 20 dBm
1000 mW = 30 dBM = 0 dB(W)

정리하면,

  dBm은 mW를 기준으로한 전력측정값을 지칭하고,
  dB는 어떤 측정값을 로그스케일로 보여주는 것입니다. 

dB와 dBm의 계산
dB는 상대적인 수치, dBm은 절대적인 측정값이다. 로그스케일에서 더하기의 의미는 곱하기이다. 이에 대한 계산은 다음과 같다. 

• dB+dBm = 계산 불가
  
  
• dBm+ dB = dBm
  dBm의 전력값에 dB 만큼 신호 전력을 증가 또는 감소 시킨다는 의미
  
  
• dBm+dBm = dBm
  실제 회로에서는 이런 계산이 존재하지 않지만, 이론적으로는 가능
  
  
• dB+dB = dB
  회로가 연속적으로 연결될때 지속적으로 증폭 또는 감소 시킵니다. 

전압과 전력의 dBm
전압값과 전력값을 계산할 때 dBm 계산에 차이가 있다.

• 전압을 이용한 dBm : 20 * log V (전압) = dBm
• 전력을 이용한 dBm : 10 * log W (전력) = dBm

인용 사이트
www.rfdh.com

코딩 (부호화)의 개요
아날로그 신호를 계수화하여 디지털 신호로 부호화는 것이다. 

소스코딩과 채널 코딩의 개요
소스코딩은 데이터 압축을 통해 전송 데이터를 줄이기 위한 방법으로 DM, DPCM, 보코딩 등의 방식을 의미하고, 채널코딩은 안정적으로 데이터를 전송하기 위해 에러를 검출하고 정정하기 위한 방법으로 해밍, CRC, BCH 등의 방식을 의미한다.

소스 코딩 (원천 부호화, Source Coding)
소스코딩은 디지털 신호를 효율적으로 전송하기 위해 압축하는 것이 목적이다. 소스 코딩은 정보의 종류에 따라 음성 부호화, 영상 부호화 등으로 나뉘며, 음성 부호화는 파형부호화와 보코딩, 혼성 부호화로 나뉜다.

• 파형 부호화 (waveform coding)
  파형 부호화의 목적은 복원된 신호가 원래 신호의 모양을 그대로 보존하기 위한 것이 목적이다. 파형 부호화는 음성 신호 뿐만 아니라 크기가 제한된 PC 통신의 PSK (Phase Shift Keying)에도 사용된다. 파형 부호화기는 보통 한 표본 단위로 동작하며, 신호 대 잡음비와 같은 객관적인 척도로 부호화기의 성능을 측정할 수 있다. 파형부호화 방식은 PCM, DM, APCM, DPCM,ADPCM 등이 있다. 
  
  표준 음성 부호화기는 1972년 국제 규격으로 채택된 64kpbs PCM으로 많은 디지털 시스템과 일반 전화에서 이용된다. 또한 1984년 32Kbps ADPCM이 국제 규격으로 채택되어 전송률이 반으로 낮춘 것이 특징이다. 일반적으로 파형 부호화 방식의 음성 부호화기는 16Kbps 이상에서는 음질이 좋으나 그 이하에서는 음질 저하가 심한 것이 단점이다. 
  
  
  
• 보코딩 (VoCoding)
  사람의 목소리 생성 모델을 근거로 포만트와 유성음 및 무성음 유무를 분리하여 전송하여 원래의 목소리를 복원하는 방법이다. 
  
  2014/01/26 - [정보 통신 기술사] - 보코딩
  
  
  
• 혼성 부호화 (Hybrid Coding)
  혼성 부호화 방식은 파형 부호화 방식과 보코딩의 장점을 결합시킨 방식이다. 음성 분석은 보코딩 방식의 음성 생성 모델을 그대로 적용하여 성도의 특성을 양자화 및 표본화 하고, 성도의 특성이 제거된 예측 오차 신호를 최대한 모양을 유지하면서 전송하는 방법이다. 따라서, 8Kbps정도의 전송률에도 우수한 음질을 보인다. 
  
  
  Q-CELP(Qualcomm Code Excited Linear Pre diction), EVRC(Enhanced Variable Rate Coder)도 모두 혼성 부호화 방식의 음성 부호화기이다. 이 밖의 혼성 부호화 방식에는 유럽 GSM의 표준인 RPE-LTP(Regular Pulse Excited Long Term Prediction), 북미 TDMA와 일본 PDC(Personal Digital Cellular)의 표준인 VSELP(Vector Sum Excited Linear Prediction) 그리고 위성통신인 INMARSAT(International Maritime Telecommunication Satellite Organization) M에서 사용하는 IMBE(Improved Multi-Band Excitation) 등이 있다
  
  

채널 코딩 (Channel Coding)
채널 코딩은 채널 부호화 부분과 채널 복호화 부분을 합한 것이다. 채널 코딩은 디지털 데이터가 전송될 때 언제 어디서 발생할 지 모르는 데이터 유실 또는 변경을 알려주는 오류 검출 (Error Detction)과 원 데이터로 복원하는 오류정정 (Error Correction)을 한다. 흔히 ECC (Error Control Coding) 이라고 한다.

에러 컨트롤에는 에러 검출과 에러 정정이 방식이 있다

• 에러 검출
  데이타 통신에 주로 이용
  전송 데이터의 에러 검출 후 재전송 요구
  ARQ (Automatic Repeat Request, 검출 후 재전송) 과 CRC (Cyclic Redundancy Check, 순환중복 검사)
  
  
  
• 에러 정정
  에러 발생시 재전송을 요구할 수 없는 상황에서 에러 검출 후 에러 정정
  흔히 음성의 경우는 지연에 민감하므로 FEC를 사용
  추가 비트가 많이 필요
  FEC Forward Error Control, 순방향 오류정정 방식) 
  
  

채널 코딩의 종류
채널 코딩은 블록코딩과 콘볼루션 코딩으로 나뉘며, 블록코딩이 콘볼루션 코딩 보다 성능이 좋다

• 블록 코딩 (Block Coding)
  메세지에 에러검출 또는 정정을 위한 패리티비트를 덧붙여 부호화하는 방식
  전송된 데이터와 패리티를 보고 에러 유무를 판단하여 에러를 정정
  에러가 많이 발생하면 더 많은 패리티를 추가하여 에러 정정
  무선 중계시스템에서 많이 사용 (CDMA)
  해밍(Hamming), BCH, RS, Golay 등의 코드등이 대표적인 예
  
   
• 콘볼루셔널 코딩 (Convolutional Coding, 길쌈 부호)
  전송 중 발생하는 랜덤 에러를 정정할 수 있도록 송신에서 행하는 채널부호화
  쉬프트 레지스터를 사용하여 과거 및 현재 데이터의해서 출력 값을 결정
  쉬프트 레지스터, 모듈러 가산기, 스위치의 3 부분으로 구성
  위성통신 및 이동 통신에서 활용

블록코딩의 개요
아래 블록코드는 메세지 3 비트를 모아서 코드워드 6 비트로 바꾸어서 전송한다. 이때 코드비 (Code rate)는 다음과 같이 계산하며 아래 블록코드의 코드비는 1/2로 1 비트의 메세지를 전송하기 위해 2 비트를 전송한다는 의미이다.

                          코드비 = k/n 또는 (k,n)

           (K = 메세지 비트 수, n = 코드워드 비트 수)

위의 블록 코딩은 방식은 3 비트를 보내는 경우의 수는 모두 8가지이다. 처음 000을 보내는 것을 제외하고는 1이 반드시 3개가 포함되어 있다. 000001과 같이 1이 한개이거나 두개가 속한 메세지는 전송간에 에러가 발생했음을 인지할 수 있다. 위의 표는 한 개의 에러에 대한 검출과 정정이 가능하지만, 두 개 이상의 에러에 대해서는 검출은 가능하나 정정이 렵다.  이를 해결하기 위해 다양한 수학적 기법을 이용한다.

대표적인 블록코딩의 예는 해밍(Hamming), BCH, RS, Golay 등의 코드들이 있다.

콘볼루셔녈 코딩의 개요
전송중 발생하는 에러를 정정할 수 있도록 송신에서 행하는 채널 부호화이다.


          코드비 =   k/n  또는 (k,n,K)

         (K = 구속장의 크기)

구속장의 크기 K는 이전 비트들의 값이 현재의 입력에 영향을 주는 것으로 이전 몇 비트가 영향을 주는 지를 나타낸다. 컨벌루션 코딩의 표현 방법은 다음과 같이 세가지이다.

• State Diagram (상태 다이어그램)
  현재 상태와 입력에 따른 다음 상태를 쉽게 확인할 수 있지만, 시간의 흐름에 따라 값이 변화하는 모습을 일목 요연하게 파악하기 어렵다
  
  
  
• Tree Diagram
  시간에 따른 값의 변화를 쉽게 파악할 수 있지만, 시간이 지남에 따라 표현해야 하는 branch의 수가 2^t가 되므로 지간이 지날수록 표현이 어렵다.
  
  
  
• Trellis Diagram
  트리 다이어그램의 특성을 보완한 방법으로 트리 방법이 시간이 지나면서 동ㅇ리한 값이 반복적으로 나타나게 된다는 것을 이용한다.

참고자료
blog.naver.com/jjsky76?Redirect=Log&logNo=110002388049
http://sollip1980.blog.me/10004829372

ISI의 개요
ISI는 Inter-Symbol Interference 의 약어로 부호간 상호 간섭이라 한다. ISI는 전송되는 디지털 심볼 신호가 다중경로 페이딩 (Multipath Fading), 대역제한된 채널을 통화하는 등의 문제를 겪으면서 발생되는 디지털 심볼 간에 상호 간섭 현상을 말한다. 이로 인해 디지털 펄스 전송 간에 비트 중첩과 간섭에 의한 오류가 발생한다.

ISI 발생원인
전송선로(채널)을 통과할 때 자연적으로 발생하는 현상으로 다양한 원인을 찾을 수 있다.

• 선로특성에 의한 잡음
  전송로 잡음
  
  
• 불완전한 필터
  
  
• 선로대역폭
  선로의 대역폭이 원신호보다 좁은 경우 선로상에서 스펙트럼의 일부가 유실되어 신호의 왜곡을 가져와 ISI를 발생시킨다. 
  샤논의 채널용량 공식에 의해 선로 대역폭은 채널용량에 큰 영향을 끼침

ISI 측정 (Eye Pattern을 활용)
광 또는 전기 신호의 누적 또는 중첩된 전압파형을 시간축상에 나타낸 것으로 오실로스코프로 보면 출력 파형의 모양이 눈과 같이 보여서 Eye Pattern 또는 Eye Diagram이라고 한다. 일반적으로 ISI를 측정하기 위해 사용한다.

입력신호가 완전히 랜덤하고 시스템이 선형적이라면 모든 눈의 모양은 동일하지만, 실제 전송 채널은 비선형이므로 눈패턴은 대칭이다. 눈이 뜰수록 잡음이 없는 것이고, 눈이 완전히 감기면 ISI 간섭이 매우 심한 경우를 나타낸다.

수신 신호를 오실로스코프의 수직편향판에 가하고 전송된 심볼율 (R=1/T)과 동일한 주기를 갖는 톱날파를 수평편향판에 사하면 Eye Pattern이 생긴다. 

위의 표에 대한 설명은 다음과 같다.

• Timing Error
  샘플링의 에러에 관련한 것으로 눈이 열린 최대 높이가 최적의 샘플링 순간
  
  
• Sensitivity
  Eye Pattern의 기울기를 통해 시간 오차에 대한 민감도를 알수 있다.
  
  
• Noise Margin
  눈이 열린 높이만큼을 잡음에 대한 여분으로 잡을 수 있다.
  
  
  
• Maximum Disrottion
  Eye Pattern의 맨 위와 아래의 파형들의 진동폭은 신호가 샘플링되는 순간 왜곡되는 최대값을 나타남

ISI 방지 대책
부호간 상호 간섭 문제를 해결하기 위해 다음의 기법을 이용한다.

• 선로 대역폭 확장
  가장 확실한 방법이지만 선로 교체 시 많은 비용이 발생하므로 최초 설계 시 신호와 선로위 대역폭 및 비용과의 관계를 철저히 분석하여 잘 조절해야 한다.
  
  
  
• 성형 필터 및 등화기 (Equalization) 사용
  전 주파수 대역에 걸쳐 진폭 및 위상이 균일한 특성을 가지게 하여 채널 상의 왜곡 및 간섭을 복원 보상하는 신호 처리 또는 필터링 기술이다.
  
  선로 대역폭에 맞게 사전에 필터링을 수행하여 선로에 원하지 않는 성분을 제거하여 수신단에서 복원하도록 한다. 
  
  
  
• 재생 중계기 사용
  선로의 재질이 좋고 대역폭이 넓다 하더라도 거리가 멀어지면 감쇄현상에 의해 ISI가 발생한다. 진폭의 최고점과 최저점이 가장 늦게 누화되는 자연 현상을 이용하여 재생 중계기를 사용하면 멀리 전송할 수 있으며 잡음을 제거하면서 전송되므로 잡음에 강한 설계를 할 수 있다. 재생 중계기는 간단하고 크기가 작으며 비용이 저렴하다. 
  
  재생 중계기를 사용할 경우에는 성형 필터나 등화기의 사용을 덜 해도 되고, 선로의 재질이 떨어지더라도 어느정보 보상이 가능하므로 선로의 비용이 재생 중계기 보다 훨씬 비싸다는 것을 감안하면 적절한 설계가 가능하다.
  
  
  
  
• OFMA의 경우 CP (Cyclic Prefix)를 사용
  심볼간 간섭 방지용 보호구간을 둬서 부반송파 간의 직교성의 파괴를 방지하기 위해 유효 심볼 구간의 마지막 구간에 신호를 복사해서 삽입 (Cyclic Prefix) 또는 첫 구간의 신호를 복사하여 뒤에 삽입
  
  

재생 중계기 개요
재생 중계기는 전송선로의 특성에 의해 파형이 저하된 펄스가 식별 불가능한 상태가 되기 전에 새로운 펄스로 만들어 곧바로 전송하는 장치로 등화증폭(Reshaping), 리타이밍 (Retiming), 식별 재생 (Regenerating)의 3R에서 이루어지는 기능을 가지고 있다.

수신 펄스 신호는 등화증폭 회로에서 증폭과 동시에 ISI와 잡음을 최소로 하는 파형형으로 등화된다. 타이밍회로는 식별회로에서 정펄스의 식별 시점을 주는 것과 함꼐 재생 펄스의 시간 위치와 펄스폭을 똑바로 제어하기 위하여 필요한 타이밍 신호를 발생한다. 식별재생 회로에서는 등화파형과 타이밍 신호로 부터 펄스의 유무를 판정하여 재생 중계기의 송출 펄스를 얻는다. 

경우에 따라 타이밍 회로를 생략한 2R 기능의 재생 중계기를 사용하여 회로 규모를 축소한다. 이 경우 중계 간격이 감소됨과 함꼐 지터가 증가하여 최대 중계수는 제한된다.  

샤논의 채널용량 공식 (Channel Capacity, Shannon's Theorem)
샤논의 채널용량은 잡음이 없다면 임의 대역폭에서도 채널 용량을 거의 무한으로 할 수 있으나, 잡음이 있다면 대역폭을 아무리 증가시켜도 채널용량을 크게 할수 없다는 것을 의미한다. 

       C = B log₂ (1 + S/N) [bps]
                  (C: 채널용량, B: 선로 대역폭 (Hz), S: 수신된 신호전력, N: 잡음전력)

샤논의 채널용량 공식은 채널용량은 전송대역폭과 신호대 잡음비 (S/N)와의 관계를 나타내다. 채널 용량을 증가시키는 방법은 S/N을 증가시키는 방법과 대역폭을 증가시키는 방법이 있다. 대역폭을 증가 시키면 잡음 전력도 함께 증가하므로 채널용량이 급격히 개선되지 않지만, S/N를 개선하면 채널용량은 향상된다. 

샤논의 채널용량 공식의 증명은 채널 용량 (C)에 도달하는 방법을 제공하는 것이 아니라 잡음이 존재하는 곳에서 신뢰할만한 통신이라는 이론적 한계치를 제시한 것이다. 즉, 정보전달과 그 한계 용량에 대한 상호  관점을 제시하는 것이다.

샤논이 채널코딩을 통해서 우리가 얻을 수 있는 신호대잡음비의 최소양은 -1.6dB임을 제시했고, 이에 근접하는 코드는 터보 코드와 LDPC (Low Density Code) 이다. 

채널 용량 한계치에 도달하는 방법은 부호화 이론에서 이론적 한계치인 채널용량 C 에 근접하기 위한 방법을 찾고 있다. 

샤논의 제 2 정리 - 부호화 이론
대역이 제한된 채널로 입력되는 정보율이 C (bps) 보다 작다면, 메세지 길이가 무한으로 됨에 따라 에러율이 0으로 접근하는 부호화가 반드시 존재한다. 반대로 입력되는 정보율이 C를 초과하면 에러율은 어떤 유한 값 이하로는 떨어질 수 없다. 

즉,  R > C  : 어떤 부호화 기술을 사용하더라도 에러는 반드시 존재
      R < C   : 적정한 부호화 기술만 사용하면 오류 최소화가 가능

이 것은 정보 이론의 기초가 되어 최적의 통신시스템 설계에 대한 이론적 근거를  제시한다. 

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해서는 표본화, 양자화, 부호화의 과정을 거친다. 특히, 표본화는 입력 신호를 시간영역에서 이산하는 과정으로 나이키스트 표본화 이론을 확장한 샤논의 표본화 정리를 기본으로 한다. 

나이키스트 표본화 주파수 정리
표본화주파수 산정의 기초가 되는 "나이키스트 간격"을 창안한 사람은 스웨덴 출신의 미국 전기통신 공학자인 나이키스트 (Harry Nyquist)이다. 

                                 fs = 2fm

나이키스트 정리는 디지털 전송에서 부호 간 건섭을 없애는 조건으로 입력 신호의 최고 주파수의 2 배 이상의 속도로 균일한 간격으로 표본화를 하면 원 신호를 충실히 복원할 수 있다는 것이다. 샤논은 나이키스트 정리를 확장하여 표본화 주파수가 나이키스트 표본화 주파수 이상일 때 ( fs ≥ 2fm ) 엘리어싱이 생기지 않는다는 것을 정리하였다. 

샤논(Shannon)의 표본화 (Sampling) 정리 개요
표본화는 아날로그 신호를 이산(Digital) 신호로 변환하여 송신하는 것을 말한다. 샤논의 표본화정리는 한정된 대역의 주파수를 갖는 어떤 신호의 최대 주파수의 2배 이상의 속도로 균일한 간격의 표본화를 실시하면, 표본화된 데이터에서 원래의 신호를 재생할수 있다는 것이다. 

첫 수식을 이해하기 위새서는 주기(T)는 주파수(f)에 반비례하므로  T=1/f 임을 상기하자. 나이키스트 간격이 짧아질수록 데이타 복원의 정확성은 증가하지만 정보량이 증가하여 전송 속도의 고속화가 요구되는 단점이 있다. 

만일 표본화 주파수가 최대 주파수 (fm )의 2배 보다 작거나 클 경우를 생각해 보자

(a) fs ≥ 2fm 
     최대 주파수가 순간적으로 커지더라도 파형이 겹치지 않으므로 효과적이다.

(b) fs = 2fm 
     나이키스트 표본화 주파수로 이 조건에 만족하는 필터의 설계가 어렵고, 만일 최대주파수보다 큰 주파수가 인입될 경우에 파형이 겹치는 현상이 발생 

(c) fs ≤ 2fm 
     스펙트럼 중첩 현상 발생 (aliasing)

엘리어싱 대책

• 신호파 입력시 LPF (Low Pass Filter)를 통과시켜 고조파 성분의 신호가 표본화되지 않도록 함 
• 표본화 주파수를 최대주파수보다 2배 높게 사용

통신시스템에서 엘리어싱을 억제하는 예를 음성 표본화를 사용하는 전화망에서 찾을 수 있다. 음성 주파수은 300 ~ 3.4KHz이므로 표본화 주파수는 6.8KHz이면 충분하지만, 엘리어싱 현상을 해결하기 위해 표본화주파수가 최대 주파수의 2배 이상이 되도록 8KHz로 표본화 주파수를 사용하고, 3.4 KHz의 대역 제한 LPF를 이용한다. 이럴 경우 삼각형의 스펙트럼이 겹치지 않는0.6kHz의 보호 대역 (Guard band)가 만들어 진다. 

따라서, 나이키스트 표본화 주파수 관계식과 샤논의 표본화 정리에 기초하여 엘리어싱이 생기지 않게 다음과 같이 설계한다. 

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환
아래와 같이 아날로그 신호를 디지털 (이산) 신호로 변환하는 이유는 다음과 같다

• 무질서한 잡음으로부터 구분하는 전자회로 설계가 용이 
• 디지털 신호가 보다 명확하고 규칙적임

• 전압을 입력으로 하고 전기적인 신호로 변환하는 경우
  대표적인 방식으로 펄스부호변조 (PCM, Pulse Code Modulation)
  
  
• 기계적 변위를 입력으로 하고 전기적인 디지털 신호로 변환하는 경우

각 단계에 대한 간단한 정의는 다음과 같다.

• 표본화 (Sampling)
  원신호를 그대로 전달할 경우 많은 에너지를 전송해야 하는 단점이 있으므로 샤논의 표본화 정리에 따른 표본화 주기로 표본값을 추출하여 복원 가능한 정도의 신호만을 이산하는 과정이다. 표본화는 원 신호를 시간축 상에서 일정한 주기로 표본값을 추출하는 것을 의미한다. 이렃게 추출된  펄스열을 펄스 진폭 변조 (PAM, Pulse Amplitude Modulation)이라 한다. 
  
  대표적인 아날로그 신호를 표본화하기 위한 샤논의 표본화 정리는 다음과 같다.
  '사람 목소리의 최대 주파수 fm= 3.4KHz 로 샤논의 표본화정리에 의해 fs = 2fm이므로 표본화 주파수는 fs= 6.8KHz이지만, 엘리어싱 해결을 위해 표본화 주파수는 8 KHz 를 사용하며 나이키스트 간격 Ts = 125 us 이다." 
  
  
  
• 양자화 (Quantization)
  양자화는 표본화에 의해 얻은 PAM 신호를  유한한 수의 진폭 값을 가장 가까운 값으로 근사하는 과정이다. 표본화가 시간축을 따라 이산 값으로 변화하는 과정이라면, 양자화는 진폭축에 따라 이산값으로 변환하는 과정이라 할 수 있다.
  
  양자화 시 연속적인 양을 이산 값으로 근사화 시킬 때 발생하는 오차를 양자화 잡음이라 한다.
  
  
  
• 부호화 (Coding)
  양자화된 신호들은 전송 시에 잡음에 민감하므로 전송 및 처리에 적합하도록 부호화한다. 부호화는 이산화된 불연속적인 펄스열을 미리 정해놓은 수치로 대응하는 부호 펄스로 변환하는 과정이다. 특히 음성 부호화는 파형 부호화, 보코딩, 혼성 부호화의 방법이 있다.   
  
  
  부호기는 직렬 부호기, 병렬 부호기, 하이브리드 부호기가 있다. 
  - Serial Coder (직렬 부호기)
        8비트 PCM word를 구성하는 각 비트를 순차적으로 1개씩 처리
        구성이 간단하고 가격이 저렴하지만, A/D 변환 속도가 느리다
  - Parallel Coder (병렬 부호기)
        8비트 PCM word를 구성하는 8개 비트를 동시에 처리
        구성이 복잡하고 가격이 비싸지만, A/D 변환 속도가 빠르다
  - Hybrid Coder (하이브리드 부호기)
         직렬과 병렬을 혼한한 방식

아날로그 신호를 표본화 양자화 부호화를 거치는 과정은 다음 그림에 표시되어 있다. 

기술사의 시험은 크게 3 단계로 이루어집니다.

• 필기시험
• 경력심사
• 면접시험

ㅇㄹ

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