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▶ 아날로그 정보를 디지털 정보로 변환하기

- 무한한 값의 아날로그 정보를 최소한의 정보 손실과 함께 디지털 신호를 나타내기 위해 아날로그 정보를 축소할 필요가 있다.

- Modem : Modulator + demodulator의 역할을 하는 변복조기

- Codec : Coder + Decoder 의 역할을 함

- PCM, DM 등

▶ Pulse Code Modulation(PCM)

- 펄스 부호 변조(이하 PCM)는 신호 레벨을 균일한 주기로 표본화한 다음 아날로그 정보를 디지털 (이진) 코드로 양자화 처리한다.

- 펄스 부호 : 전송될 파형의 특별한 값이나 의미를 갖는 부분만 표본화하는 펄스(신호) 집단

- PCM Encoder

- Sampling (PAM : Pulse Amplitude Modulation)

• 아날로그 신호는 매 T초 간격(주기)로 표본화되어진다.
• Sampling Rate or Sampling Frequency
• 샘플링 간격(T초)과 반비례 관계이다.
• Nyquist 이론에 의해, ( : 기존의 신호에서 가장 높은 주파수, 단위 : Samples/sec )

• Sample이 적을수록 binary value(데이터)가 적은 것이기 때문에 적은 샘플량으로 정보의 손실을 줄이는 것이 가장 좋다.

[매 T초당 샘플링한다.]

[샘플링한 것을 바이너리 값으로 변환하기 위해 정수화시킨다.]

- Quantization

• 원래의 아날로그 신호에서 최고 전압과 최저 전압 사이의 진폭을 가진다고 하면, 각각의 높이를 Level 범위로 나눈 뒤, 가까운 중간 값으로 변환하여 정규화 시킨다.
• 이렇게 정규화된 값들은 0~(L-1) 사이의 숫자를 사용하여 이진 코드로 변환(비트화)된다.
• 레벨이 작을수록 정규화 에러(오차)가 증가한다. 반대로 레벨이 다양할수록 정밀하게 변환이 가능하다.

- Encoding

• 각 샘플이 비트 코드의 글자로 변환된다.
• 각 샘플당 비트수 : 

(bit/sec = sample/sec * bit/sample)

• 는 Sample Frequency 이다.

- PCM decoder

- PCM Bandwidth

(N : bps,  : 아날로그 신호의 가장 높은 주파수)

• 요구되는 최소 대역폭

▶ Delta Modulation (DM)

- 델타 변조(DM)은 아날로그 신호를 일련의 구간으로 나누어 각 구간의 근사치를 구한 뒤, 원본 신호값과의 차이를 구한다. 차이로부터 오차의 증가 및 감소를 결정하고 증가와 감소 상태에서의 변화를 전송한다.

- 즉, 이전의 샘플과의 변화를 찾아내어 비트값을 부여하는 방식으로, 올라가면 1, 내려가면 0으로 표시한다.

- 샘플당 비트수가 1개면 되니 Data rate이 작으나 오차가 크다.

[상 Modulator, 하 Demodulator ]

▶ 전송 방식 - 병렬 전송(Parallel Transmission)

- 다수의 비트를 각 클럭(clock) 신호에 함께 전송한다.

- 단거리 용으로 제한되어지고, 라인수가 많이 요구되므로 고가의 비용이 든다.

▶ 전송 방식 - 직렬 전송(Serial Transmission)

- 하나의 클럭 신호에 하나의 비트를 전송한다.

- 하나의 비트를 뒤따라 다른 비트가 전송된다.

- 오로지 하나의 채널만 필요하다.

- 비동기 전송 방식 (Asynchronous Transmission)

• 데이터를 일정한 크기로 정하여 순서대로 전송하는 방식이다.
• 클럭을 맞추기 위해 각 바이트의 처음과 끝에 시간(Timing) 정보를 추가하는데, Start bit의 값은 0이고 Stop bit 값은 1이다.
• 시간 정보는 중요하지 않으며, 느리다.

- 동기 전송 방식 (Synchronous Transmission)

• 각 비트 스트림이 모여서 바이트 스트림이 되고 이것을 우리는 프레임(Frame)이라고 부른다.
• 여기서 프레임은 데이터 링크 계층의 데이터 단위인 프레임과는 다르다.
• 비동기식과는 다르게 Start/Stop bit가 없으나 앞과 뒤에 수신측이 알아볼 수 있는 특수한 패턴의 비트 스트림을 추가한다.
• 시간 정보는 매우 중요하고, 빠르며, 프레임 사이의 간격에 1비트의 실수도 없어야 한다.
• 단, 데이터 바이트 배열(프레임)에서 앞, 뒤의 특수 패턴(비트열)과 똑같은 것이 중간에 있게 되면, 수신 측에서 혼란이 올 수 있으므로 같은 패턴을 깨기 위해 중간에 0을 삽입한다.

- 등시성 전송 방식 (Isochronous Transmission)

• 전체 비트 스트림이 동기화되어진다.
• 데이터가 고정된 속도로 도착한다.
• 실시간 오디오나 비디오와 같은 멀티미디어에 사용된다.