데이터통신 04 : Line Coding 회선 부호화

 

1. 회선 부호화의 개념

2. 시그널 심볼과 데이터 전송

3. 주요 고려 사항 (Considerations)

4. 라인 코딩 기법 (Line Coding Schemes)

 

 

 

 

 

1. 회선 부호화의 개념

• 디지털 데이터를 1과 0의 비트 스트링에서 신호로 변환하는 과정.
• 예시: 높은 전압(+V)은 '1'을, 낮은 전압(-V 또는 0V)은 '0'을 나타냄.

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2. 시그널 심볼과 데이터 전송

• 하나의 데이터를 전송하기 위해 2개의 시그널 심볼(b)이 사용될 수 있음.
• 네 개의 데이터를 전송하기 위해 3개의 시그널 심볼(d)이 사용될 수 있음.
• 심볼 b가 심볼 a보다 더 많은 밴드위스를 요구함 (b는 전환이 더 많음).

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3. 주요 고려 사항 (Considerations)

1. 직류 성분 (DC Components)
   • 직류 성분이 없는 인코딩 방식이 더 좋음.
   • 전압이 일정하게 유지되면 하드웨어가 신호를 처리하지 못할 수 있음.
   • 0V는 직류 성분이 아님, 전압이 걸린 채로 유지되는 것이 직류 성분.
2. 동기화 (Synchronization)
   • 송신자와 수신자의 타이밍이 맞아야 신호 해석 가능.
   • 전압 변화(트랜지션)를 기준으로 동기화하지만, 동일 전압이 지속되면 동기화 문제가 발생할 수 있음.
3. 밴드위스 (Bandwidth)
   • 요구되는 밴드위스가 작을수록 좋음.
   • 트랜지션이 많으면 더 넓은 밴드위스가 요구됨.

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4. 라인 코딩 기법 (Line Coding Schemes)

4.1 Unipolar (단극형)

• 신호 레벨이 시간 축의 한쪽(양의 전압 또는 0)에서만 변화.
• 예: +V는 '1', 0V는 '0'.
• 직류 성분 발생 가능.
• 동기화 문제 발생 가능.

4.2 Polar (극형)

• 양의 전압과 음의 전압을 사용.
• NRZ-L (Non-Return to Zero Level): '0'은 양의 전압(+V), '1'은 음의 전압(-V).
• NRZ-I (Non-Return to Zero Inversion): '1'은 직전 전압과 반대로 전환되고, '0'은 전압을 유지.
• 직류 성분 발생 가능.
• 동기화 문제 발생 가능.

4.3 RZ (Return to Zero)

• 세 가지 전압 값을 사용(양의 전압(+V), 0V, 음의 전압(-V)).
• 각 심볼 중간에 전환이 발생해(고 -> 0 또는 저 -> 0) 더 많은 트랜지션이 발생.
• 예: '1'은 양의 전압(+V)에서 0V로, '0'은 음의 전압(-V)에서 0V로 변환.
• 직류 성분 발생 불가능.
• 동기화 문제 없음 (전환이 기준점이 됨).
• 더 많은 밴드위스 필요.

4.4 Manchester and Differential Manchester

• Manchester: NRZ-L과 RZ의 결합. 심볼 중간에 전환 발생.
  • 예: '0'은 양의 전압(+V)에서 음의 전압(-V)로, '1'은 음의 전압(-V)에서 양의 전압(+V)로 전환.
• Differential Manchester: NRZ-I와 RZ의 결합. 심볼 중간에 전환 발생.
  • 예: '1'은 전압을 유지하고, '0'은 직전 전압의 반대 값으로 변환.
• 직류 성분 발생 불가능.
• 동기화 문제 없음 (전환이 동기화 기준).
• 더 많은 밴드위스 필요.
• Manchester는 근거리 전송에 적합.

4.5 Bipolar (양극형) – AMI & Pseudoternary

• AMI (Alternate Mark Inversion): '0'은 0V로, '1'은 양의 전압(+V)와 음의 전압(-V)로 번갈아 표현.
• Pseudoternary: AMI와 반대로 '0'을 양의 전압(+V) 또는 음의 전압(-V)로 표현하고, '1'을 0V로 표현.
• 직류 성분 발생 불가능.
• 동기화 문제 발생 가능 (연속된 '0'이 나올 때).
• AMI와 Pseudoternary는 장거리 전송에 적합.

 

기법	전압 상태	직류 성분	동기화 문제	밴드위스 요구량	주 사용 용도
Unipolar	1 → +V 0 → 0V	있음	있음	적음	단순한 시스템
Polar - NRZ-L	1 → -V 0 → +V	있음	있음	적음	고속 데이터
Polar - NRZ-I	1 → 직전 전압의 반전 0 → 전압 유지	있음	있음	적음	고속 데이터
Polar - RZ	1 → +V → 0V 0 → -V → 0V	없음	없음	높음	높은 신뢰성
Manchester	1 → -V → +V 0 → +V → -V	없음	없음	높음	근거리 전송
Differential Manchester	1 → 전압 유지 0 → 직전 전압의 반전	없음	없음	높음	근거리 전송
Bipolar - AMI	1 → 직전 1과 반대 전압 0 → 0V	없음	있음	적당함	장거리 전송
Bipolar - Pseudoternary	0 → 직전 0과 반대 전압 1 → 0V	없음	있음	적당함	장거리 전송

 

 

 * 요구되는 밴드위스가 높은 것이지 사용가능한 총 밴드위스가 높다고 말하는 것이 아님

 * 트랜지션 변화점이 많으면 더 많은 밴드위스가 요구 됨

 * 앰플리튜드 볼 때 진폭은 밴드위스와 별개로 보는 게 편함

 

 

 

 

 

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