디지털 신호 인코딩

관련 개념

단극과 양극(Unipolar vs Polar)

기본적으로 단극성이 구현이 쉽다. 하지만 양극성이 장점이 신호의 폭도 크고, 직류성이 없다는 장점이 확실히 크다.

단극성(Unipolar)

• +극 또는 -극 하나만 존재한다. 즉 0과 하나의 극 2가지로 이루어진 신호이다. (보통 +극만 사용한다.) 예를 들어, 0과 +5V 사이에서 변동하는 신호가 단극성 신호이다.

양극성(Polar)

• +극과 -극을 사용한다. 예를 들어, -5V과 +5V 사이에서 변동하는 신호가 양극성 신호이다.

직류 성분(DC Component)

전압이 0에서 아래위로 왔다갔다 하는 경우에 직류성이 없다고 한다. 즉 기본적으로 0인데 +5v가 되었다가 -5V가 된다면 기본적으론 0에 가까운 전압을 유지할 수 있다. 그러나 0과 +5v사이에서만 움직이는 단극성 신호의 경우, 예를 들면 평균 전압이 2.5v가 될 수 있는데, 어떻게 되든 이는 항상 일정 수준의 전압이 흐르고 있음을 의미한다. 이를 직류성이 있다고 표현한다.

종류

NRZ 기법

Non-return to Zero

NRZ 기법은 비트 간격 동안 일정한 전압을 유지하며, 비트 간에는 0으로 돌아가지 않는 방식이다.

• Non-return to Zero - Level (NRZ-L)
  • NRZ-L에서는 전압 레벨이 이진 데이터에 직접적으로 대응된다.
  • 일반적으로 이진 1은 하나의 전압 레벨로, 이진 0은 다른 전압 레벨로 표현된다.
    • 0: high level
    • 1: low level
• 비트 간에 중립 전압으로 돌아가지 않는다.
• Non-return to Zero Inverted (NRZI)
  • NRZI에서는 전압 레벨의 변화가 이진 1이 전송될 때만 발생한다. 이진 0은 전압 변화가 없다.
  • 신호가 특정 전압 레벨보다는 전환에 의존된다.
    • 0: interval 시작 시 전환 없음(1비트 시간)
    • 1: interval 시작 시 전환

다중 레벨 이진 기법

Multilevel Binary Techniques

이 기법은 이진 데이터를 표현하기 위해 두 개 이상의 전압 레벨을 사용한다. 각 비트는 서로 다른 신호 레벨이나 조합에 해당한다. 이는 + - 전압 신호의 균형을 유지한다는 특징을 가진다.

• Bipolar-AMI (Alternate Mark Inversion)
  • 이진 0은 0 전압으로, 이진 1은 양전압과 음전압이 교대로 사용된다.
    • 0: 회선 신호 없음
    • 1: 양수 또는 음수 수준, 연속된 값에 대해 교대
• Pseudoternary
  • AMI와 유사하지만, 이진 1은 0 전압으로 표현되고 이진 0은 양전압과 음전압이 교대로 표현된다.

이중 위상 기법

Biphase Techniques

양상 기법은 각 비트 간격 내에서 전환을 포함하여 동기화를 보장한다.

• Manchester
  • 각 비트가 비트 간격의 중간에 전압 전환이 이루어진다.
  • 이진 1은 저전압에서 고전압으로의 전환으로, 이진 0은 고전압에서 저전압으로의 전환으로 표현된다.
• Differential Manchester
  • 비트 간격의 시작에서 전환이 발생하면 이진 0을 나타내고, 시작에서 전환이 없으면 이진 1을 나타낸다.
  • 동기화를 위해 각 간격의 중간에는 항상 전환이 있다.

스크램블 기법

Scrambling Techniques

스크램블 기법은 긴 0 또는 1의 시퀀스를 제거하여 동기화 문제를 해결하는 데 사용된다.

• B8ZS (Bipolar 8-Zero Substitution)
  • B8ZS는 8개의 연속된 0을 이진 변화를 포함하는 패턴으로 대체하여 신호가 충분한 전환을 유지하도록 한다.
• HDB3 (High-Density Bipolar 3 Zeros)
  • HDB3는 4개의 연속된 0을 이진 변화를 포함하는 패턴으로 대체하며, 신호의 전체적인 극성 균형을 유지하도록 한다.