[네트워크] Chap 5 - Data Encoding

01_Encoding

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☾ Encoding

digital data → digital signal

 

• digital signal

encoding된 discrete(time 측면), discontinuous(value 측면) voltage pulses

각각의 데이터를 encoding해서 signal element로 전송

 

• data element

bits

0 or 1

 

• data rate

bits per second

data element를 단위 시간 당 얼마나 보낼 수 있는지에 대한 성능

 

• signal element
  • digital : constant amplitude의 voltage pulse
  • analog : constant frequency, phase, amplituded

 

• signal rate(modulation rate)

signal elements per second

signal element가 단위 시간 당 얼마나 전송할 수 있는지에 대한 성능

 

 

 

☾ NRZ

‘0’ = low level(0)

‘1’ = high level(1)

 

 

 

☾ NRZ-L(Nonreturn to Zero-Level)

‘0’ = high level(1)

‘1’ = low level(0)

 

 

 

☾ NRZI(Nonreturn to Zero Inverted)

‘0’ = 기존 볼티지 유지

‘1’ = 볼티지 전환

level보다 change를 이용해서 level의 차이를 1로 구성

transition을 이용해서 noise detection 용이

polarity를 잃을 수 있다.(시작 값에 따라 결과 달라짐)

 

 

 

☾ Bipolar-AMI

‘0’ = low level(0)

‘1’ = positive(1) or negative(-1) level 위아래로 이동

1이 여러 개 있어도 sync를 놓치지 않는다.

bandwidth가 낮다.

error detection이 쉽다.

 

 

 

☾ Pseudoternary

‘0’ = positive(1) or negative(-1) level 왔다갔다 이동

‘1’ = low level(0)

 

 

 

☾ Manchester

‘0’ = high → low transition

‘1’ = low → high transition

적어도 하나의 transition 존재 → NRZ에 비해 데이터 2배 적게 보냄

bandwidth가 높다.

 

 

 

☾ Differential Manchester

‘0’ = 시작하는 시점에 볼티지 전환

‘1’ = 시작하는 시점에 기존 볼티지 유지

시작할 때 transition이 있느냐 없느냐에 따라 0, 1 결정

성능

• NRZ, NRZ-L, NRZI : 0 성분에 값이 존재 → 전력 소모 ↑
• AMI, pseudoternary : f가 0일 때 값 없음 → 전력 소모 ↓
• Manchester, differential Manchester : 고주파 성분 가짐 → 오버헤드 가능성 존재

• BER(Bit Error Rate) : NRZ 좋음

 

 

 

☾전환 비율(transition rate)

 

 

 

 

02_Modulation

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☾ Modulation

digital signal → analog signal

신호를 carrier signal 주변으로 shift

encoding 이후에 쓰임

modem(modulator-demodulator)을 사용한다.

 

 

 

☾ ASK(Amplitude Shift Keying) Asin(2πft + θ)

‘0’ = 0

‘1’ = sine wave(2개의 웨이브가 한 쌍)

amplitude의 크기로 0과 1을 구분한다.

노이즈에 취약

개인 change에 민감하다 → 비효율

 

 

 

☾ BFSK(Binary Frequency Shift Keying) Asin(2πft + θ)

‘0’ = Asin(2πf1t)

‘1’ = Asin(2πf2t)

f1 < f2

각각 다른 frequency로 0과 1을 구분한다.(near carrier)

고주파 라디오에서 사용

 

 

MFSK(Multiple FSK)

1bit 이상으로 보내고 싶을 때 사용

bandwidth 효율적

에러에 취약하다.

 

 

 

☾ BPSK(Binary Phase Shift Keying) Asin(2πft + θ)

‘0’ = Asin(2πft + π) = -Asin(2πft)

‘1’ = Asin(2πft)

각각 다른 phase로 0과 1을 구분한다.

 

 

Differential PSK

‘0’ = 기존 phase 유지

‘1’ = phase 전환

 

성능

• BER(Bit Error Rate) : M이 작을 때는 PSK, M이 클 때는 FSK가 좋음

 

•  bandwidth
  • ASK : M에 관계 없음
  • MFSK : M ↑ bandwidth ↑
  • MPSK : M ↑ bandwidth ↓

 

• MFSK : M ↑ bandwidth ↑ BER ↓. BER 측면에서 좋음
• MPSK : M ↑ bandwidth ↓ BER ↑. bandwidth 측면에서 좋음

 

 

 

 

03_Sampling, Quantization

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☾ Sampling, Quantization

analog data → digital signal

codec에서 한다.

 

 

☾ Sampling - Pulse Code Modulation(PCM)

sampling 수행

sampling rate가 원래 신호의 최고 주파수보다 2배 이상이 될 때 sample된 f(t)에서 original f(t)를 복원할 수 있다.

LPF(lowpass filter)를 사용하여 원래 신호 복구 가능

discrete time & continuous amplitude signal

 

• Pulse Amplitude Modulation(PAM)

sampling만 한 신호

 

 

 

☾ Quantization

level을 나누어서 가장 가까운 값으로 매핑

많이 쓰이는 부분은 더 잘게, 덜 쓰이는 부분은 듬성듬성하게(non-linear coding)

discrete time & discrete amplitude signal