디지털 변조(Digital modulation)

디지털 변조는 디지털 정보신호에 대해 연속함수 형태의 반송파를 사용하여 변조하는 방식을 말합니다.

변조방식은 아날로그 정현파 반송파의 진폭, 주파수, 위상을 변화시키거나 진폭과 위상을 동시에 변화시켜 전송합니다.

1. 2진 디지털 변조 비교

2. 디지털 변복조 시스템 설계목표

디지털 변복조 시스템을 설계하는 경우에는 설계목표를 달성하도록 다음 항목들을 고려해야 합니다.

• 최대의 데이터 전송률
• 최소의 전송 에러
• 최소의 전송 대역폭
• 최소의 전송 전력
• 방해 신호에 대한 최대한 방지능력
• 회로 구성의 간소화, 경제적인 시스템 구현

3. 디지털 변조 특성비교

디지털 변조 방식별로 한 번에 전송할 수 있는 비트 수를 어떻게 가져 가느냐에 따라 전송효율과 오류확률이 상이합니다.

전송하고자 하는 목표속도와 전송매체의 특성에 따라 최적의 변조방법을 선택해야 합니다.

디지털 변조의 특성 비교 항목으로 심벌오율, 에너지, 대역폭 효율 등이 있습니다.

가. 심벌오율

ASK, FSK, PSK, QAM 순으로 오류확률이 우수하며, 진수 M이 증가할수록 전송속도는 높아지지만 오류확률은 증가합니다.

M진 심볼오율(Pe) = 2진 심볼오율 × log₂M

• BPSK 심벌 오류확률은 QPSK 심벌 오류확률의 1/2이지만, 비트 오류확률은 동일
• QPSK와 OQPSK의 심벌 오류확률 동일

나. 에너지

M진 에너지 = Eb × (log₂M)

• 진수 M이 증가할수록 에너지는 증가
• BPSK는 심벌당 에너지와 비트당 에너지가 동일
• 동일 Pe에서 ASK, FSK, PSK 순으로 Eb/N₀값이 3[dB](√2배) 성능개선
• 동일 Pe에서 동기방식이 비동기 방식보다 낮은  Eb/N₀값을 요구하므로 성능은 우수하나 구성이 복잡

다. 전송 대역폭

전송 대역폭은 변조방식에는 무관하고 대역폭 효율 n에 의해서만 결정됩니다.

전송대역폭(B) = R / n = R / log₂M [baud], [Hz]

• 동일 R[bps]에서 QPSK가 BPSK보다 1/2대역폭만 필요로 함

라. 대역폭 효율

대역폭 효율이 좋다는 것은 한 번에 전송할 수 있는 비트 수가 많다는 것으로 주어진 대역폭을 효과적으로 사용함을 의미합니다.

대역폭 효율(n) = 비트율 / 전송대역폭

= R / B = log₂M [bps/Hz], [bit/synbol]

마. 디지털 통신시스템의 성능

디지털 통신시스템의 성능은 Eb/N₀에 대한 BER로 판단합니다.

C / N = (Eb/N₀) × (R/W)