2. 정보통신공학(개론)
2. 디지털 변복조
1) 변조(Modulation)의 정의
이번시간부터는 통신에서 중요한 변조에 대해서 이야기하려고 합니다.
변조(Modulation)이란 보내고 싶은 신호를 효율적으로 보내기 위한 기법입니다.
좀 더 공학적으로 설명하면, 보내고자 하는 정보를 반송파에 실어서 보내는 방법입니다.
쉽게 설명하면, 글쓴이(정보)가 서울에서 부산까지 가야되는 상황입니다.
그런 경우에 제가 할 수 있는 방법은 걸어서 가는 방법뿐입니다.
그런데, 비행기를 타거나 기차를 타고 가는 것이 반송파의 역할을 합니다.
반송파(carrier)란 정보를 효율적으로 전송하게끔 만들어주는 도구 역할이라고 생각하면 됩니다.
2) 변조를 하는 이유
가. 송수신용 안테나의 제작 문제를 해결하기 위해 사용합니다.
Tip) 안테나의 크기는 수신하려는 신호의 반파장 이상의 크기를 가져야지 정상적으로 수신이 가능합니다.
파장 = 
따라서, 3GHz의 대역을 사용하게 된다면, 파장은 0.1m가 되고, 반파장은 0.05m가 됩니다.
즉 3GHz의 신호를 수신하기 위해서는 안테나의 크기가 최소 5cm이상은 되어야 한다는 말이 됩니다.
위에 설명을 드렸듯이, 낮은 주파수(음성)를 전송하기 위해서는 엄청나게 큰 안테나가 필요합니다.
이렇게 안테나의 크기를 줄이기 위해서, 높은 주파수에 음성을 실어서 전송을 하는 방식을 사용합니다.
나. 주파수 분할 다중 통신(FDM : Frequency Division Multiflexing)을 행하기 위해 사용합니다.
이 역시 매우 중요한 문제중에 하나인데, 일단은 이렇구나만 하고 넘어가시면 되겠습니다.
여러 신호를 전송하기 위해, 신호들을 나누어서 각기 다른 주파수에 전송을 하기 위해 Modulation을 사용합니다.
다. 장거리 통신을 하기 위해 사용합니다.
음성신호와 같이 낮은 주파수 대역의 신호들은 멀리 전송이 되지 않습니다.
제가 서울에서 야! 라고 외친다고 부산까지 목소리가 들리지 않는 것과 마찬가지입니다.
이렇게 장거리 통신을 하기 위해서는 높은 주파수를 사용해야 하는데, 사실 마냥 주파수가 높다고 해서 좋은 것만은 아닙니다.
주파수가 높아지면 높아질수록 직진성이 너무 강해져서 인데요, 이 역시 나중에 추가로 설명드리도록 하겠습니다.
라. 기타 다른 이점을 얻기 위해 사용합니다.
잡음과 간섭을 제거하고, 회로 소자의 단순화 및 시스템의 소형화를 하기 위해서 사용합니다.
이 역시 뒤에 가서 추가적인 설명이 나오니 끝까지 읽어주시길 바라겠습니다.
3) 변조의 종류
이번 변조에 종류에 대해서 나열만 하는 방식으로 진행하려고 합니다.
나중에 각 방식에 대해서 설명드리도록 하겠습니다.
특히 연속변조(CW Modulation)은 매우 중요한 부분입니다.
각 파트 하나하나에 대해 포스팅 1~2개씩을 할당하여 설명할 예정입니다.
이번 포스팅에는 이런것들이 있구나 정도만 알고 넘어가시면 되겠습니다.
가. 연속(CW) 변조
반송파로 sin과 cos을 사용하는 변조 방식으로 보내고자 하는 정보 신호가 analog 신호인지 digital 신호인지에 따라서 다음과 같이 분류합니다.
(1) 전송신호가 analog 신호인 경우(analog 변조)
ⓐ AM(Amplitude Modulation)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 진폭을 변화시키는 변조 방식입니다.
ⓑ FM(Frequency Modulation)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 주파수을 변화시키는 변조 방식입니다.
ⓒ PM(Phase Modulation)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 위상을 변화시키는 변조 방식입니다.
(2) 전송신호가 digital 신호인 경우(digital 변조)
ⓐ ASK(Amplitude Shift Keying)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 진폭을 변화시키는 변조 방식입니다.
ⓑ FSK(Frequency Shift Keying)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 주파수를 변화시키는 변조 방식입니다.
ⓒ PSK(Phase Shift Keying)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 위상을 변화시키는 변조 방식입니다.
ⓓ QAM(Quadrature Amplitude Modulation)
: 변조 신호를 가지고 반송파의 진폭과 위상을 같이 변화시키는 변조 방식입니다.
나. 펄스(Pulse) 변조
반송파로 pulse를 사용하는 변조 방식으로 변조 신호가 analog 신호인 경우에 적용하는 방법으로 다음과 같은 방법이 있습니다.
(1) PAM(Pulse Amplitude Modulation)
: 신호의 크기에 따라 pulse의 크기를 변화시키는 방법입니다.
(2) PWM(Pulse Width Modulation)
: 신호의 크기에 따라 pulse의 폭을 변화시키는 방법입니다.
(3) PPM(Pulse Position Modulation)
: 신호의 크기에 따라 pulse의 위치를 변화시키는 방법입니다.
(4) PCM(Pulse Code Modulation)
: 신호의 크기에 따라 pulse의 크기를 변화시키는 PAM으로 만든 다음에 양자화 부호화의 과정을 거처 digital 신호로 만들어서 전송하는 방식입니다.
중요하다고 했는데 별로 영양가가 없는거 같아서 죄송스럽네요.
초반에 Overview 부분만 넘어가면 본격적인 내용이 시작되니, 차분히 읽으시면서 따라오시면 감사하겠습니다.
다음시간에는 디지털신호를 변조 복조하는 과정에 대해 설명드리도록 하겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다.