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DSB-SC using MATLAB 3조 개미핥기 박창원 유현우
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-DSB-SC, DSB-TC, SSB 간의 상관성 -교과서 MATLAB Code분석 -참고자료 -Q&A
목차 -변조란? -변조의 필요성 -변조방식 -DSB-SC -DSB-TC -SSB -DSB-SC, DSB-TC, SSB 간의 상관성 -교과서 MATLAB Code분석 -참고자료 -Q&A
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변조란? 전송하고자 하는 신호를 주어진 통신 채널에 적합하도록 신호를 조작하는 과정 -기저대역(baseband)에서 신호의 형태를 변형시키는 방식을 기저대역 변조(baseband modulation)라 한다. -신호의 스펙트럼을 고주파대로 이동시키는 변조방식을 대역통과변조(bandpass modulation)라 한다. -대역통과변조에는 진폭변조와 각변조가 있음.
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변조의 필요성 -전송하고자 하는 신호를 안테나를 통하여 전자기파로 변환하여 공중방사 -방사효율이 최대가 되는 안테나 크기는 전송 신호의 파장 또는 주파수에 영향 Ex) 반파장-다이폴(dipole)안테나의 경우
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변조의 필요성 -여러 사용자가 동시에 기저대역 신호를 전송하면 상호 간섭 발생 -기저대역 스펙트럼을 특정 주파수대로 천이 >>넓은 주파수 영역을 다수의 사용자가 효율적으로 사용 가능 -주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing: FDM)을 통해 해결 >>주파수 천이를 위해 변조 필요
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변조방식 진폭 변조(Amplitude Modulation: AM) 정현파의 진폭을 메시지 신호에 비례해서 변화시키는 변조 방식 -주파수 변조(Frequency Modulation: FM) 정현파의 주파수를 메시지 신호에 따라 변화시키는 변 조 방식 -위상 변조(Phase Modulation: PM) 정현파의 위상을 메시지 신호에 따라 변화시키는 변조 방식
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DSB-SC -진폭 변조 방식중 하나 -Double Sideband Suppressed Carrier의 약자 -변조된 신호의 스펙트럼 형태가 fc(Carrier Frequency )를 기준으로 위쪽과 아래쪽의 두 개의 대역을 차지해 서 Double-Sideband(DSB)라 부름
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DSB-SC -정현파의 스펙트럼이 fc위치(+,-둘다)에서 임펄스 성 분을 가지는데 DSB-SC 방식에서는 임펄스 성분이 사 라진다 따라서 뒤의 SC(Suppressed Carrier)가 붙게 됨 -진폭변조는 반송파 신호Sc(t)=Acos(2πFct+θ)의 주파 수와 위상은 고정 시키고 진폭 A를 정보신호 m(t)에 비례하게 하는 변조 방식 -DSB-SC 변조 방식에서는 신호의 진폭을 A(t)=km(t) 가 되도록 한다.
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DSB-SC 변조 <정보 신호의 스펙트럼을 반송파 주파수 만큼 좌우로 이동>
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DSB-SC 복조 -변조된 신호로부터 정보 신호를 복원하는 과정을 복조 (demodulation) 또는 검파(detection)라 한다. -수신된 신호에 한 번 더 반송파를 곱해주면 스펙트럼은 좌우로 fc만큼 천이되므로 반송파를 곱한 신호에 기저 대역 성분만 통과(LPF)시키면 원래의 신호를 얻을 수 있음
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Coherent detection -동기 검파(synchronous detection or coherent detec
-수신 신호에서 반송파의 위상을 추출하여 복조하는 방식 -국부 발진기 필요. 수신기의 복잡도와 가격이 높아지는 원인
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Coherent detection -위상 오차만 있을 경우 -위상오차가 90도에 근접하면 출력신호가 없어진다.
-무선환경의 경우 시간에 따라 불규칙적으로 위상 오차가 변 화한다. -주파수 오차만 있을 경우 -수신기의 볼륨을 최대에서 최저로 주파수 오차를 조작하는 것과 같은 효과를 보인다.
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DSB-TC 송신측에서 변조되지 않은 반송파를 추가로 전송하는 방안을 생각할 수 있다. 즉 DSB-SC 변조된 신호와 함께 반송파를 같이 전송한다. <DSB-SC 변조된신호와 함께 보내지는 반송파> -별도의 반송파에는 기저대역 신호에 대한 아무런 정보도 들어 있지 않으며 수신기가 동기 검파를 위해 수신 신호로부터 반송파 신호를 쉽게 추출하도록 도와주는 역할만 한다. 그러나 반송파를 추가로 전송함으로써 전력을 낭비하는 문제가 생긴다.
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DSB-TC
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DSB-TC -진폭 Ac를 정보신호 m(t)의 크기에 비해 어느 정도 이상 크게 하면 수신기에서 반송파 추출이 필요 없는 비동기 검파(noncoherent detection)가 가능하게 되는데, 반송파 추출이 불필요하여 수신기를 저렴한 가격으로 구현할 수 있다. *Noncoherent detection -비동기식 검파 방식 -간단하다. -수신 신호에서 반송파의 위상을 추출할 필요가 없음. -coherent 방식에 비해 2배 가량의 전력이 필요. EX)Envelope Detection
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Envelope detection
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Envelope detection 일 경우 제대로 된 envelope를 얻을 수 있다. 정보 신호의 피크 값과 추가 반송파 진폭의 상대적인 크기에 따라 Envelope detection이 가능한지가 결정되는데 이 비율을 변조지수(modulation index)라 한다. 인 경우 Envelope detection이 가능하게 된다. DSB-TC 변조된 신호는 변조지수를 사용하여 나타내면 다음과 같다.
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SSB -DSB 신호의 USB, LSB 중에서 어느 한쪽만 전송해도 정보의 손실이 없다. 이처럼 한 쪽의 Sideband만 전송하는 방식을 Single SideBand: SSB변조라고 한다. <Bansband, DSB, SSB신호의 스펙트럼>
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SSB
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SSB -정현파의 경우에는 -90도의 위상 천이 효과를 쉽게 알 수 있지만, 일반적인 신호에서의 SSB변조된 신호는 힐버트 변환을 통해서 구현할 수 있다. => <Hilbert 변환>
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SSB
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DSB-SC, DSB-TC, SSB 간의 상관성
-DSB-TC는 DSB-SC방식에서 복조를 할 때에 송신측에서 보낸 주파수와 위상차를 분석해야 함으로 수신기의 구현이 어렵고, 수신기의 가격이 올라가는 것을 보완 할 수 있도록 DSB-SC방식으로 변조된 신호에 변조되지 않은 반송파 성분을 추가로 더해서 보내도록 하여 송신측의 주파수와 위상차를 몰라도 필요한 정보를 얻을 수 있도록 만들었으나 송신측에서 변조되지 않은 반송파 성분을 추가로 보냄으로 인해 파워가 많이 들어가는 단점이 있다.
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DSB-SC, DSB-TC, SSB 간의 상관성
-SSB의 경우에는 DSB방식으로 변조시킨 신호의 경우 기저대역의 정보신호가 BHz의 bandwidth를 가졌다면 변조된 신호는 2BHz가 되는데 주파수 영역이 곧 돈으로 연결됨으로 bandwidth를 적게 할 필요가 있는데 여기서 쓰일 수 있는 방법이 SSB방식이다. 하지만 SSB방식의 경우에는 정확하게 USB와 LSB를 정확히 나누는 Filter의 구현이 어려운 단점이 있다.
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교과서 MATLAB Code분석
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교과서 MATLAB Code분석 *SNR SNR(Signal to Noise Ratio)은 신호 대 잡음비라 하고 어떤 수신기의 안테나 등을 통해 입력되는 신호는 수신에 필요한 신호와 필요하지 않은 신호(이를 잡음이라 함)가 함께 들어오는데 SNR은 이렇게 입력된 신호의 품질을 표현하는 수단이다. 즉 이 수치가 높을수록 음악을 들을때 잡음을 덜 느낄 수 있다. 보통 신호와 잡음의 전력비를 Decibel로 나타낸다. (Vs=신호전압, Vn=잡음전압)
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교과서 MATLAB Code분석
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교과서 MATLAB Code분석
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교과서 MATLAB Code분석
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교과서 MATLAB Code분석(2)
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교과서 MATLAB Code분석(2)
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교과서 MATLAB Code분석(2)
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교과서 MATLAB Code분석(2)
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교과서 MATLAB Code분석(2)
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참고자료 -아날로그 및 디지털 통신이론 (생능출판사, 김명진 저) -Principles of COMMUNICATIONS
(WILEY, ZIEMER*TRANTER)
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Q&A
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감사합니다
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