Digital - to - Digital Conversion
- 디지털 시그널로 나타남.
- conversion 기술 : line coding, block coding, scrambling
line코딩은 항상 필요함. block coding 과 scrambling은 필요할 수도 있고 아닐 수도 있음.
Line Coding
-convert digital data to digital signals
Characteristics of Lind Coding
-Signal Element vs data Element
Data Element: 정보를 조각 냈을 때 표현 할 수있는 가장 작은 단위 -> bit
Signal Element: 디지털 시그널의 가장 작은 유닛. 한 시그널 엘리먼트는 여러개의 데이터 엘리먼트들을 운반함.
Ratio R: 한 시그널에 옮길 수 있는 데이터 엘리먼트의 수.
-Data Rate vs Signal Rate
Data Rate( bit rate): 1초에 보낼 수 있는 데이터(bits)의 개수. 단위 Bps(bits per second)
Signal Rate( puls rate, modulation rate, baud rate) : 1초에 보낼 수 있는 시그널의 개수. 단위: Baud
목표: signal rate는 감소 시키면서 digital rate는 증가 시키는것.
S=c x N x (1/r)
S: signal rate, N: data rate , c : case factor -> so S= c x data rate/r
Bandwidth
Range of frequencies. 디지털 시그널은 무한한 bandwidth가 필요함. Effective bandwidth is finite.
Bandwidth 는 signal rate와 비례함. Bmax=c x N x1/r, Nmax= 1/c x B x r
Baseline Wandering
Baseline : 받은 signal power의 평균. 들어오는 신호 세기는 베이스라인에 의해 세기가 결정됨.
Baseline Wandering : 연속된 0이나 1이 오래 나와 베이스라인이 흔들리는것.
DC Component
일시적으로 같은 voltage level이 들어와서 주파수 0이 생김.
low frequencies를 통과 못하는 시스템은 DC component가 없도록 인코딩이 필요함.
Self-synchronization
전송 되는 동안 양측 정보가 일치하도록 셀프 싱크로나이제이션.
시작, 중간 혹은 마지막에 pluse를 통해 얻어질 수 있음.
Built - in - Error Detection
Immunity to Noise and Interference
Complexity
Line Coding Schemes
Unipolar Schme
-NRZ( Non-Return-to-Zero)
1: + voltage, 0: zero voltage
Very costly
Nomalized power가 polar NRZ방식의 두배임.
Nomalized power: 1유닛이 1비트를 보내는데 필요한 파워.
Polar Scheme
-NRZ( Non - Return - to - Zero)
Two voltage levels.
NRZ-L(NRZ-level): 볼트 레벨이 비트 값을 정함.
NRZ-I(NRZ-Inverse): 볼트레벨의 변화가 비트 값을 정함.
문제점 : baseline wandering, synchronization, DC component 문제
위 그림들의 voltage level을 나타 내 보면
NRZ-L 은 +-++---+
NRZ-I는 +---+-++로 나타남.
- RZ(Return to Zero) :
Three voltage levels: +,-,0
시그날은 중간에 0으로 감.
문제점 : bandwidth, complex
연속된 같은 voltage level이 없으니 base line wandering문제는 해결. 그러나 시그널이 많아지고 복잡해짐.
- Biphase
Two voltage levels.
Manchester : 각 비트의 가운데 transition존재. 비트의 시작 voltage가 비트 값을 정함.
Differential Manchester : 비트 가운데 transition 존재 함. 비트의 시작 transition이 비트 값을 정함.
Bipolar Scheme
Bipolar or Multilevel binary
Three voltage levels: +,-,0
AMI and Pseudoternary
AMI: alternate 1 inversion
Pseudoternary : anternate 0 inversion
No DC component
문제점 : synchronization
긴 길이의 통신에 사용.
Summary of Line Coding Schemes
Block Coding
에러 감지와 싱크로나이제이션을 확실히 하기 위해 redundancy를 제공함.
mB/nB Encoding : m 비트의 블록을 n비트의 블록으로 바꿈 이 때 n>m
단계
Division : 비트열을 m비트의 그룹으로 나눔
Substitution : m비트 그룹을 n비트 그룹으로 치환.
Combination : n비트 그룹들을 결합함.
문제점 : 시그널 rate 증가, DC component
Scrambling
싱크로나이제이션을 위해서 연속된 zero level pulses를 다른 레벨들로 결합하는것.
B8ZS (Bipolar with 8-Zero Substituion)
- AMI with scrambling
- 8 개의 연속된 0를 000VB0VB로 치환함.
이 때 시작 레벨이 +이면 000+-0-+이 되고 시작 레벨이 -이면 000-+0+-가 됨.