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Chapter 5 Data Encoding

Chapter 5 Data Encoding. Encoding Techniques Digital Data, Digital Signal Digital Data, Analog Signal Analog Data, Digital Signal Analog Data, Analog Signal. Encoding Techniques. Encoding 의 개념 Information 는 Transmission media 를 통해 전송되기 전에 Signal 로 Encoding 되어야 함. Signal. Information.

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Chapter 5 Data Encoding

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Presentation Transcript

  1. Chapter 5Data Encoding Encoding Techniques Digital Data, Digital Signal Digital Data, Analog Signal Analog Data, Digital Signal Analog Data, Analog Signal

  2. Encoding Techniques • Encoding의 개념 • Information는 Transmission media를 통해 전송되기 전에 Signal로 Encoding 되어야 함 Signal Information Encoding

  3. Encoding Techniques • Terms • Unipolar • 모두 양의 전압(+A Volts)이거나, 모두 음의 전압(-A Volts) 일 경우의 Signal • Polar • 양의 전압 (+A Volts), 음의 전압(-A Volts) 두 가지로 표시되는 Signal • Bipolar • 양의 전압(+A Volts), 0(Zero 전압), 음의전압(-A Volts) 세 가지로 표시되는 Signal

  4. Encoding Techniques • Data Rate [Bit Rate] • 초당 전송하는 Bit 수 (데이터 전송 속도) • Duration or Bit Length [Bit Interval] • 한 Bit 보내는데 걸리는 시간 (Bit Interval = 1 / Bit Rate) • Modulation rate • Signal Level이 변화하는 속도 • Bauds(초당 신호요소의 수)로 표현 • Mark and Space • 2진수 1과 0

  5. Encoding Techniques • 수신기에서 알아야 하는 요소 • Bit의 시간 간격 • 전압 레벨 • 수신된 Signal를 성공적으로 해석하는 요소 • 데이터 전송률이 증가하면 BER이 증가 • SNR의 비가 증가하면 BER이 감소 • Bandwidth의 증가는 데이터 전송률이 증가

  6. Encoding Techniques • Encoding과 Modulation 기법 • Encoding • Digital/Analog Data → Digital Signal • Modulation • Digital/Analog Data → Analog Signal

  7. Encoding Techniques • Encoding 기법의 평가 방법 • Signal Spectrum • Clocking • Error-Detection • Signal Interference and Noise Immunity • Cost and Complexity

  8. Encoding Techniques • Encoding Technique의 종류 • Digital Data, Digital Signal • 디지털 송신기 • Digital-to-Analog 장치에 비해 싸고, 단순 • Digital Data, Analog Signal • ASK, FSK, PSK, QSK 방식 • Optical Fiber, Wireless Media에서는 Analog Signal만 전송 가능 • Analog Data, Digital Signal • PCM, DM 방식 • 최신의 디지털 전송기 및 스위칭 기기 사용 가능 • Analog Data, Analog Signal • AM, FM, PM 방식 • 다중 신호는 다른 주파수 스펙트럼 이용 다중화(FDM)

  9. Digital Data, Digital Signal • Digital data를 Data Signal로 변환하여 전송함 • “Digital Signaling” • Digital Data, Digital Signal의 Encoding Digital/Digital Encoding Unipolar Polar Bipolar

  10. Digital Data, Digital Signal • Unipolar Encoding • “0” : Zero 전압 • “1” : 양의 전압(+A Volts) • 장점 • 단순성, 구현 비용 저렴 • 단점 • DC 성분 존재 • Clock Synchronization Information가 없음

  11. Digital Data, Digital Signal Polar • Polar Encoding • 양의 전압(+A Volts), 음의 전압(-A Volts) 사용 • 장점 • DC 성분이 없음 • Clock Synchronization Information 포함 • 단점 • Signal의 빈번한 변화로 Bandwidth 증가 NRZ RZ Biphase NRZ-L NRZ-I Manchester Differential Manchester

  12. Digital Data, Digital Signal • NRZ(Non Return to Zero) • NRZ-L(Level) • “0” : +A Volts • “1” : -A Volts • NRZ-I(Invert) • “0” ; 불변 • “1” : Invert

  13. Digital Data, Digital Signal • RZ(Return to Zero) • 각 Bit 구간에서 반드시 “0” Level로 돌아감 • Clock Synchronization Information를 제공 • Bandwidth가 최대

  14. Digital Data, Digital Signal • Biphase • Data Bit의 시작점 혹은 중간점에서 항상 변이 발생 • Manchester • Bit의 중간에서 변이 발생 • low-to-high=1 • high-to-low=0 • IEEE802.3 CSMA/CDLAN에서 사용 • Differential Manchester • Bit 시작점의 변이 유무로1, 0 구분 • IEEE802.5 token ringLAN에서 사용

  15. Digital Data, Digital Signal

  16. Digital Data, Digital Signal • Bipolar Encoding • 양의 전압(+A Volts), 0(Zero 전압), 음의전압(-A Volts) 사용 • AMI(Alternate Mark Inversion) • B8ZS(Bipolar 8 Zero Substitution) : 한국,북미 방식 • HBD3(High Density Bipolar 3) : 유럽, 일본 방식 Bipolar AMI B8ZS HDB3

  17. Digital Data, Digital Signal • AMI • “0” : Zero 전압 • “1” : 양의 전압(+A Volts), 음의 전압(-A Volts) 교대 • DC 성분은 없음 • Clock Synchronization Information • “1”이 나올 때마다 제공 • “0”이 계속되는 동안에는 Synchronization 문제 발생

  18. Digital Data, Digital Signal • Pseudoternary • “0” : 양의 전압(+A Volts), 음의 전압(-A Volts) 교대 • “1” : Zero 전압 • DC 성분은 없음 • Clock Synchronization Information • “0”이 나올 때마다 제공 • “1”이 계속되는 동안에는 Synchronization 문제 발생

  19. Digital Data, Digital Signal • B8ZS • 8개의 “0”이 계속되면 ‘Violation’삽입 • 이전 극성에 따라 ‘Violation’결정 • 이전 극성이 ‘+’이면 Violation은 (+,-,0,-,+) • 이전 극성이 ‘-’이면 Violation은 (-,+,0,+,-)

  20. Digital Data, Digital Signal • HDB3 • 4개의 ‘0’이 계속되면 ‘Violation’삽입 • ‘Violation’의 결정은 4가지 패턴

  21. Digital Data, Digital Signal

  22. Digital Data, Analog Signal • Public telephone system • 음성신호를 위한 전화선의 대역폭: 300Hz to 3400Hz • Digital Data를 그대로 전송할 수 없음 • MODEM(MOdulator-DEModulator)을 사용

  23. Digital Data, Analog Signal • Digital Information를 Analog Signal로 변조하여 전송함 • “Digital Modulation”

  24. Digital Data, Analog Signal • Digital Data, Analog Signal의 Encoding • ASK(Amplitude Shift Keying) • FSK(Frequency Shift Keying) • PSK(Phase Shift Keying) • QAM(Quadrature Amplitude Modulation) Digital/Analog Modulation ASK FSK PSK QAM

  25. Digital Data, Analog Signal • Bit rate • 초당 비트의 수 • Baud rate • 초당 신호의 수 • Baud rate은 Bit rate보다 작거나 같음 • Carrier Signal • 정보를 실을 수 있는 전기적 신호

  26. Digital Data, Analog Signal • ASK • Amplitude : “0/1”에 따라 변화 • Frequency, Phase : 일정

  27. Digital Data, Analog Signal • FSK • Frequency : “0/1”에 따라 변화 • Amplitude, Phase : 일정

  28. Digital Data, Analog Signal • PSK • Phase : “0/1”에 따라 변화 • Amplitude, Frequency : 일정

  29. Digital Data, Analog Signal

  30. Digital Data, Analog Signal

  31. Digital Data, Analog Signal • QAM(Quadrature Amplitude Modulation) • ASK와 PSK의 조합 • Amplitude과 Phase을 변화시켜 Baud Rate 조정

  32. Digital Data, Analog Signal

  33. Analog Data, Digital Signal • Analog Information를 Digital Signal로 변환하여 전송함 • “A/D Conversion” • Codec의 역할 • 송신(Encoding),수신(Decoding)

  34. Time Continuous Discrete Amplitude Continuous Continuous Analog Data, Digital Signal • PAM(Pulse Amplitude Modulation) • Analog Information를 Sampling하여, 결과에 따라 연속된 펄스를 생성

  35. Analog Data, Digital Signal • Sampling Rate • Sampling이란? • 연속적으로(continuous) 표현된 신호를 discrete하게 값을 얻는 것 • 대부분 이는 일정한 시간 간격으로 이루어짐 • Nyquist Theorem • PAM을 사용하여 원래의 Analog Signal을 완벽하게 복원하기 위해 표본화 속도는 원래 신호의 최고 주파수의 2배 이상이 되어야 함예)만약, 음성 데이터가 4,000Hz이내의 주파수로 제한되어 있다면: 초당 8,000번의 표본화 속도ex) 10,000Hz(1,000Hz에서 11,000Hz까지)의 대역폭을 갖는 신호에 필요한 Sampling rate ?- Sampling rate = 2 * (11,000) = 22,000 samples/second

  36. Analog Data, Digital Signal • PCM(Pulse Code Modulation) • Analog Signal의 Digital Serial Transfer • Sampling된 간격을 특정 범위의 값으로 할당하는 방법 • Sampling → Quantization → Binary Coding → Serial Transfer

  37. Analog Data, Digital Signal • PCM 과정 • Quantization • Sampling한 각 PAM을 특정 범위의 값으로 할당 • Quantizing error or noise 발생 • 8 bit를 사용하는 예(상위 1bit : 부호 비트, 7bit : sample data) Sampling & Quantization

  38. Analog Data, Digital Signal Binary Coding Serial Transfer

  39. Analog Data, Analog Signal • Analog Information를 Analog Signal로 변조하여 전송함 • “Analog Modulation” Analog/Analog Modulation AM FM PM

  40. Analog Data, Analog Signal • AM(Amplitude Modulation) • Carrier Frequency의 Amplitude - Signal의 크기에 따라 변화 • Carrier Frequency의 Frequency, Phase –일정

  41. Analog Data, Analog Signal • AM Bandwidth 할당

  42. Analog Data, Analog Signal • FM(Frequency Modulation) • Carrier Frequency의 Frequency - Signal의 크기에 따라 변화 • Carrier Frequency의 Amplitude, Phase –일정

  43. Analog Data, Analog Signal • PM(Phase Modulation) • Carrier Frequency의 Phase- Signal의 크기에 따라 변화 • Carrier Frequency의 Amplitude, Frequency–일정 • Analog 변조의 경우 FM Signal와 구별할 수 없음 • 변조 Signal는 Carrier Frequency의 Phase에 비례하도록 적용함

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