- 디지털 신호는 급격하게 변하는 상황이 생기기 때문에 주파수가 무한대가 되기도 합니다.❓그렇다면, A 지점에서 B 지점으로 디지털 신호를 어떻게 보낼 수 있나요? (두가지 방법이 있습니다.)
- baseband transmission
- broadband transmission (modulation→ 변조)
1. Baseband transmission
👨🏻💻
채널을 통해서 아날로그 신호로 바꾸지 않고 디지털 신호로 보내는 방법입니다.
Low-pass channel(저주파 채널): 신호가 지나가는 경로 → 채널- 이 채널은 대역폭(bandwidth)이
0부터 시작합니다.
- 실제로 무한대의 대역폭을 가지는 채널을 가지는 것을 불가능합니다.
- 다음과 같이 주파수가 0인 대역대에서 변형이 발생합니다.
- 이 채널은 대역폭(bandwidth)이
- 높은 대역을 지원할 수록 더 디지털에 가깝게 표현할 수 있습니다.
Baseband transmission에서 변조 사용하기.
Bandpass channel
- 변조를 사용하면 0으로 시작하지 않는 채널이 나올 수 있다.
bandpass channel을 사용하면 전송 전 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸고 그것을 보낸 후, 다시 디지털 신호로 복호화 하는 과정을 거칩니다.
Transmission impairment (전송 장애)
- Attenuation(감쇠) → 무선(가려짐), 유선(열 발생)
- distortion → 무선 (반사, multi phage) 유선(여러개의 선 → multi path)
- noise → 수신측 열 발생 (전자가 떨림)
1. Attenuation(감쇠)
- 감쇠란 에너지를 잃는 것
- 저항을 극복하는 과정에서 에너지의 일부를 잃습니다.
- 전기 에너지 중 일부는 열로 변환됩니다.
- 그래서 필요한 것이 증폭기 (Amplifier) → 다만, 노이즈도 증폭된다는 단점.
Decibel
요 두 링크가 노다지다.
데시벨(dB)서로 다른 두 지점에서 두 신호 또는 하나의 신호의 상대적 강도를 측정합니다.
- 신호가 감쇠되면 데시벨은 음수이고 신호가 증폭되면 양수입니다.
- (P 는 power)
- 전압을 기준으로 나오는 식
(이유 전압의 제곱이
power이기 때문에)
💡
DB란 : 어떤 수치값
X에 대해 10 * log x 한 값을 의미한다. - 10 * log 10 = 10 dB
- 10 * log 100 = 20 dB
- 10 * log 1000 = 30 dB
- 10 * log 10000 = 40 dB
예시 1
- 파워가
0.5 감쇄했다면
이것은 3dB를 잃었습니다. ⇒ 3dB가 2배라는 사실을 외우자.
0dB는 값이 같다는 것을 기억하자.
예시 2
- 증폭기를 통해서 power가 10배 증가한다면 몇 dB인가?
- 정답 :
10dB입니다.
- 외우자 10배 파워가 증가하면
10 dB입니다.
예시 3
- 엔지니어들이 데시벨을 사용하는 이유는
신호강도 변화를 측정할 때 더하거나 빼기로 쉽게 계산 할 수 있기 때문입니다.
예시 4 (중요)
💡
dBm = 10 log10 Pm- 때때로 데시벨은 밀리와트 단위의 신호 전력을 측정하는 데 사용됩니다.
- 이 경우 dBm이라고 하며 dBm = 10 log10 Pm으로 계산되며, 여기서 Pm은 밀리와트 단위의 전력입니다.
- dBm = 10 log10 (Pm) dBm = -30이다.
- mw단위의 전력을 dB 스케일로 나타낸 단위
- 0.001w → 1mw를 dB스케일 →
10 * log10(0.001) ⇒ -30 dBm
💡
정답 : dBm = 10 log 10 Pm = -30 , log 10 Pm = -3 Pm = 10^-3 mW
기지국전송 전력: 46dBm → 40W
💡
암기하기
1mw = 0dBm
10mw = 10dBm
100mw = 20dBm
1000mw = 1w = 30dBm =0dB(W)
W + 30 dB = dBm
예시 1
43 dbm 은 몇 와트인가?- 30 dBm + 13 dB = 30dBm + (10+3)dB = 30 dBm + (10+3) dB ⇒ 1*10*2 W ⇒ 20W
46dBm은 몇 와트인가?- 30 dBm + 16DB ⇒ 1W (10+3+3)dB ⇒ 40 W
23 dBm 은 몇 와트인가?- 10mw + 13dB ⇒ 10mw (10+3)dB ⇒ 200mW
예시 2
케이블의 손실은 일반적으로 킬로미터당 데시벨(dB/km)로 정의됩니다. 케이블 시작 지점의 신호가 -0.3 dB/km이고 전력이 2mW인 경우 5km 지점에서 신호의 전력은 얼마인가요?
- 풀이
2. Distortion (왜곡)
💡
distortion은 신호의 형태나 모양이 바뀌는 것을 의미합니다.- 발생 원인
- 유선 : 주파수별로 속도가 다르기 때문에 발생
- 무선 : 주파수 별 속도 + 반사
- 각 signal components들은 서로 다른 frequency에 따라서 최종 목적지에 도작하는데 delay가 발생합니다.
- delay차이로 phase차이가 날 수 있습니다.
- 각 신호는 매질에 따라서 신호가 다릅니다.
3. noise
💡
수신기가 제 3의 신호를 받는 것
- 열(thermal)소음, 유도소음(induced noise),
crosstalk(interference) -간섭, impulse noise 로 신호가 손상 될 수 있습니다.- thermal noise(열소음) 은 랜덤한 전자의 움직임이어서 송신기에서 전송하지 않은 추가 신호를 생성합니다.
- 유도소음(induced noise)은 모터와 같은 것에서 발생합니다.
- crosstalk(또는 간섭)은 한 와이어가 다른 와이어에 미치는 영향입니다.
⭐️Signal to Nosie Ratio(SNR)⭐️
SNR = 신호의 power / 노이즈의 power
- 종종 SNR은 dB 단위로 표현되기도 합니다.
SNRdB= 10 log 10(SNR)
0dB보다 크면 통신 가능
0dB보다 작으면 통신 불가
- 높은 SNR, 낮은 SNR
예제1
신호의 전력은 10mW이고 노이즈의 전력은 1μW인데, SNR과 SNRdB의 값은 어떻게 되나요?
💡
SNR =
10*10^-3 / 1* 10^-6
10^4 = SNR ⇒ 10,000
SNRdB = 10log 10,000 = 40 dB 예제2
노이즈가 없는 채널의 SNR과 SNRdB는 몇인가?
💡
SNR = signal/noise = signal/0= infinity
SNRdB ⇒ 10log inf ⇒ infinity- 노이즈는 0이 될 수 없다! (우주배경복사, 열노이즈)
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