담당교수 : 조기환교수님 전 공 : 컴퓨터정보 발 표 자 : 이 희 성

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1 담당교수 : 조기환교수님 전 공 : 컴퓨터정보 발 표 자 : 이 희 성
7장 CDMA 무선채널 전송기술 담당교수 : 조기환교수님 전 공 : 컴퓨터정보 발 표 자 : 이 희 성

2 목 차 1. 개 요 음성부호화(Voice Encoding) 채널부호화(Channel Coding) 인터리빙 디지털 변복조

3 4, 인터리빙(lnterleaving) 디지털 통신 시스템의 큰 장점
잡음에 영향을 받더라도 0과 1의 구분만 명확히 전송된다면 내용의 왜곡이 전혀 없이 보낼 수있음 순간잡음으로 0과 1이 뒤바뀐다면 아날로그보다 더욱 심한 오류 인터리빙 : 순간잡음에 대한 내성강화를 위해 자주 사용되는 방법 데이터열의 순서를 일정단위로 재배열함으로써 순간적인 잡음에 의해 데이터열 중간의 일부 bit가 손실되더라도 그것을 복구 무선채널의 경우 페이딩에 의한 집중 에러가 발생 인터리빙 기술 사용 - 에러정정 부호화의 효율 증가 데이터 인터리빙: 송신신호를 시간축으로 배열하여 전송 수신측에서 다시 원래의 순서로 재배열 전송 도중 집중적으로 발생했던 에러의 분산 인터리빙 방법 - 블록 인터리빙과 콘볼루션 인터리빙 방법

4 이러한 과정을 통해 집중되어 있던 비트에러가 분산
▣ 블록 인터리빙 (Block Interleaving) 송신단에서는 디지털 데이터 열을 일정한 블록 단위로 배열한 후 열과 행을 바꾸어 전송. 데이터는 단지 배열만 바뀐 암호처럼 전송 인터리빙 수신단에서는 블록 단위만큼 데이터를 배열한 후 역시 열과 행을 바꾸어 배열하면 원래 전송된 신호가 복구 디인터리빙 이러한 과정을 통해 집중되어 있던 비트에러가 분산

5 ▣ 콘볼루션 인터리빙(Convoluntion Interleaving)
길이가 다른 레지스터1개를 이용하여 데이타를 기록할 때는 각 레지스터를 순서대로 기록, 출력은 각 레지스터에서 하나씩 출력

6 디지털신호 디지털변조 아날로그신호(전화선,동축케이블, 공간 등)
5. 디지털 변/복조 변조(modulation) : 아날로그 전송 매체에 디지털 신호를 전송하기 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 것 - 디지털변조가 필요한 이유 : 정보처리용량 증가, 디지털 정보를 제공하는 서비스 프로그램 활용가능, 데이터 보안성, 통신품질, 속도 향상이 가능 복조 (Demodulation) : 아날로그 무선 주파수신호를 디지털 신호로 변화 S(t) = A cos (2πfc + Φ) 진폭 주파수 위상 반송파 신호에 디지털 신호를 입력하였을 경우 - ASK(진폭)방식 : 진폭신호가 on-off 된 상태 - FSK(주파수)방식 : f1, f2 주파수로 변환 - PSK(위상)방식 : 2위상(BPSK)방식인 경우 180º 의 위상이 변환 디지털신호 디지털변조 아날로그신호(전화선,동축케이블, 공간 등)

7 ▣ 변조 기법에 따른 분류 ①선형변조 신호열을 연속적인 파형으로 사상, 중첩의 원리가 적용
변조 대역폭을 스펙트럼으로 보았을 때 매우 작아서 효율적, 변조시 전력 소모가 많은 단점, 변조방식으로 PAM, PSK QAM ②비선형 변조 +,- 디지털 신호에 의해 주파수를 2개 사용하여 사상, 중첩의 원리가 성립하지 않은 방식 스펙트럼으로 보았을 때 너무 넓어서 비효율적 전력소모는 선형변조 방식에 비해 효율적 변조방식으로 FSK, MSK, GMSK

8 ▣ 복조기법에 따른 분류 ▣ 효율에 의한 분류 ①동기 검파 - 반송파의 위상에 대한 정보를 이용하는 경우
- PSK, FSK, ASK, 혼합형 ②비동기 검파 - 반송파의 위상에 대한 정보를 이용하지 않고 복조과정을 수행 - DPSK(Differential-PSK), FSK, ASK, CPM, 혼합형 ▣ 효율에 의한 분류 ① 대역폭 효율적인 변조방식 : 2bit/s/Hz이상의 대역폭 효율을 가지는 변조방식, 사용 예는 8PSK, 16QAM, 64QAM등 ② 전력 효율적인 변조방식 : 14dB이하의 Eb/No에서 10-8이하의 비트 오차 확률을 가지는 변조방식, 이동통신 및 위성통신에 많이 사용, 소 규모의 전력, 사용 예는 QPSKM OQPSK, MSK등

9 5-2. 진폭편이변조(ASK) 진폭편이변조방식은 디지털 신호의 0과 1의 값에 따라 반송파의 개 요 진폭을 변화시키는 방식
신호가 0과 1로 변함에 따라 약속된 2가지 진폭의 정현파를 수신 측에 전송 하면, 수신측에서는 약속된 원래의 0 또는 1로 복원 2비트 전송방식  에너지의 이득이 있음( 0은 무전력) 동기, 비동기 ASK 가능 동기검파시 정합 여파기 사용 대역폭은 변조과정에서 두배가 되므로 대역폭 효율이 1bps/Hz 매우 간단히 구현 가능 하나 오류 확률이 높아 저속의 디지틀 신호 전송에 쓰임 개 요 특 징 활 용

10 1) 변조방식 디지털 입력신호에 따라 반송파의 진폭을 다르게 할당(반송파를 on,off)

11 2) 복조방식 ①동기복조(동기검파) 국부발진 주파수의 정현파를 곱하여 스펙트럼을 얻은 후 LPF (Low Pass Filter : 저역통과필터)를 통과, 고조파 성분을 제거 한 후 출력 ②비동기 복조(비동기 검파) 국부발진 회로 대신에 포락선 검파 회로가 필요

12 5-3. 주파수편이변조(FSK) 디지틀 신호의 0, 1의 값에 따라 반송파를 달리하는 방식 개 요
데이터신호의 0은 높은 주파수, 1은 낮은 주파수를 할당해 데이터 를 전송, 주파수는 0과 1에 대응하여 변화하지만 진폭은 일정 일정 진폭의 반송파 주파수를 두가지로 정하여 데이터가 0과 1로 변함에 따라 두 개의 주파수중 할당된 주파수를 수신측에 보내고 수신측에서는 약속된 원래의 0과 1의 상태로 환원  FSK는 대역폭은 희생하나 같은 오류 확률에서 에너지 측면에서는 성능이 향상되는 에너지 효율 향상 변조방식 M진 FSK의 M의 증가에 따라 대역폭은 증가 M진 FSK는 스펙트럼 효율이 나쁘므로 주로 BFSK가 사용됨 출력잡음은 상호독립이며 전력으로 더해짐 검파방식 - 동기검파 : PLL 이용(곱셈기, LPF, VCO) - 비동기검파 : 포락선검출기 이용 개 요 특 징

13 1)변조방식 2)복조방식 ①동기검파 주파수가 다른 복수의 발진기를 전환하는 변조방법 주파수를 변하게 하는 전압제어 발진기 사용
2개의 정합필터 출력을 비교하여 큰 값을 결정하는 방식 ② 비동기검파 ASK와 같이 포락선 검파기를 사용하여 비선형 방식으로 동작하며 대 역 통과 필터에서 고조파를 차단

14 5-4. 위상편이변조(PSK) 개 요 반송파로 사용하는 정현파의 위상에 데이터를 싣는 방식
개 요 반송파로 사용하는 정현파의 위상에 데이터를 싣는 방식 일정주파수, 일정진폭의 반송파 위상을 2등분(180°위상차) 4등분(90°위상차), 8등분 (45°위상차)등으로 나누어 각각 다 른 위상에 0 또는 1을 할당하거나 2비트 또는 3비트 를 한꺼번 에 할당하여 상대방에 보내고 수신측에서는 이를 약속된 원래 의 데이터 신호 의 상태로 만들어 주는 변조방식 점유대역폭은 ASK과 같으나 기준 전압문제가 해결되므로 동 일한 S/N하에서 ASK보다 양호 한 에러특성 PSK는 동기검파만 사용 ASK와 동일한 신호감도에 대해 잡음의 전압값이 6dB만큼 커져도 에러 확률은 동일 BPSK 신호값은 반주성 신호값 PSK파는 일정한 진폭을 갖는 파형이므로 전송로 등 레벨변동 에 영향을 덜 받으며 심볼에러도 우수   양호한 에러확률을 가져 고속의 데이터통신용 모뎀으로 사용 특 징 활 용

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16 ASK, FSK, PSK 통신방식 비교

17 5-5. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)방식
위상편이가 π/2(90˚)이면 한번에 전송하는 전송비트가 2개 5-6. OQPSK(Offset QPSK)방식 Gray Code를 사용하여 위상편이(최대)가 π/2가 되도록 하여 고조 파 현상을 막음

18 5-7 MSK(Minimum Shift Keying)방식
FSK방식의 일종 위상이 연속적으로 변화하는 특성을 가지고 0과 1에 대해서 위상 이 π/2 또는 –π/2로 변화하도록 변조하는 방법 5-8. GMSK(Gaussian Low Pass Filtered MSK)방식 변조파를 협대역화 하기 위하여 베이스 밴드 신호(데이터 신호)를 협대역화하는 방법을 사용 오버슈트에 의한 불필요한 변조지수의 불필요한 확대가 없다는 특징을 가지는 가우스형 필터를 사용하는 변조방식

19 5-9. QPSK, OQPSK 및 MSK방식 비교

20 <해설> 콘볼루션 인코더(Convolution Encoder)
데이터는 전송되는 동안에 여러가지 장애에 의해 데이터가 손상되는 에러가 발생한다. 일반적으로 통신 시스템에서는 효율적이고 신뢰성 있게 데이터를 전송하기 위해 에러 정정코드를 사용하여 전송시 발생한 에러를 복구한다. 이렇게 정보 데이터를 코드화 하는 것을 인코딩이라 한다. 예를 들어 전송하고자 하는 데이터가 10011이라고 할때 0대신에 00000을 보내고 1대신 11111을 보내면 송수신 데이터는 다음과 같다. 수신기에서는 수신 데이터 5비트중 1의 갯수가 많으면 1로 판단하고 0의 갯수가 많으면 0으로 판단한다. 따라서 수신 데이터 중 11100은 1이 많으므로 1로 판단한 것이다. 그러나 3비트 이상이 에러가 나면 복구가 불가능하게 되어 데이터에 영향을 주게 된다.

21 <해설> MSK(Minimum shift keying)
BPSK의 경우 0과 180°, QPSK의 경우에는 0,±90그리고 180°의 위상천이가 발생한다. 이렇게 위상 천이가 급격하게 변할 때 고주파의 스펙트럼 성분이 많아진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 QPSK의 위상이 연속적으로 변하도록 하는 방식이 최소 천이 변조(MSK)방식으로써 반송파의 진폭을 일정하게 유지하게 하여 효율이 높은 C급 증폭기를 구현하는 고전력효율 방식이다. MSK방식도 OQPSK의 경우처럼 1/2부호 주기의 time offset를 주고, 베이스밴드 필터를 사용하는 대신 I와 Q신호에 cos2πt/4Ts 와 sin2πt/4Ts를 곱하여 구형파인 신호를 정현파로 변환하여 변조시킨다. 그 결과 OQPSK의 경우처럼 1/2부호 주기를 지연함으로써 두 신호가 동시에 바뀌지 않음으로써 위상의 반전(180°)이 발생되지 않고 I와 Q신호에 cos2πt/4Ts 와 sin2πt/4Ts를 곱한 정현파 신호를 만듦으로써 반송파의 진폭이 일정한 완전한 구의 형태가 되고 단지 I(t)와 Q(t)의 값에 따라 주파수 만 변하는 신호가 되어 MSK을 일종의 FSK라 한다.

22 감사합니다....