Modulation

By JyKang in [EA]DSP 0 Comment
◆Modulation(변조)
컴퓨터의 디지털 신호를 받아서 아날로그 신호로 변환하여 전화선 등의 회선을 통해서 신호를 전송하는 작업을 이야기 한다. 변조•복조기술은 정보의 내용은 전혀 변화시키지 않고 주파수만을 변화시키는 것을 “변조(Modulation)”라 하며, 변조된 신호를 원래의 정보신호로 되돌리는 것을 “복조 (Demodulation)”라고 한다. 주로 사용하는 것으로는 진폭변조(AM), 주파수 변조(FM), 위상변조(PM)등이 있다.

•진폭변조(AM; Amplitude Modulation) 반송파의 진폭에 아날로그 데이터를 싣는 방법
•주파수변조(FM; Freq. Modulation) 반송파의 주파수가 입력 아날로그 데이터에 따라 변환
•위상변조(PM; Phase Modulation) 반송파의 위상이 입력 아날로그 데이터에 의해 변화

◆ 진폭변조(AM : Amplitude Modulation) :반송파의 진폭을 정보신호의 변화와 같은 형태로 변화시킨 것으로, 비교적 간단하게 만들 수 있기 때문에 중파라디오 방송, 다중전송에서의 주파수분할다중화(FDM : Frequency Division Multiplexing) 등에 사용된다. 진폭 변조는 가장 간단한 변조기술로 신호의 진폭은 전압상에서 Sine파형의 에너지의 높이 또는 에너지의 정도이다. 진폭 변조를 이용할 때, 높은 진폭의 파형은 2진수의 1을 나타내고 낮은 진폭의 파형은 0을 나타낸다

◆ 주파수변조(FM : Frequency Modulation) : 반송파의 기준주파수를 중심으로 하여 정보신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것으로, 이는 변조된 신호의 주파수 대역은 넓어지지만 잡음에 강하여 FM방송, 저속 데이터 전송용 모뎀 등에 사용된다.
(컴퓨터에서 음이 합성될때 사용되는 방식의 일종으로 음의 주파수를 변조해 음을 만드는 음파합성 방식이 되기도 한다. 사운드카드의 시조인 애드립에서 사용하던 방식으로 그후로 사운드블라스터와 호환카드에서도 기본 음원으로 사용하게 되었다. PC내장 소리에 비해 단음이 아닌 화음표현도 가능하고 다양하게 소리를 변조할수 있기 때문에 예전까지 대부분의 사운드 카드에 사용되어 왔다. 일정한 정현파를 여러 파라메타 조건에 따라 음을 실시간 적으로 변화시켜 소리를 자유자제로 변화시킬 수 있다는 장점이 있으나 실제소리가 아닌 가상의 소리이기 때문에 사실적인 면이 결여된 기계적인 사운드를 만들게 된다는 단점이 있다.)
신호의 주파수는 초당 사이클이나 Hertz상의 척도로된 Sine파형의 반복율이다. Frequency 변조는 비트값이 음질 주파수의 횟수 변화에 의해 표시되는 기술이다. 주파수 변조를 사용할 때 높은(잦은) 주파수 횟수는 2진수의 1을 나타 내며 낮은 주파수 횟수는 2진수의 0을 나타낸다.

◆ 위상변조(PM : Pulse Modulation) : 반송파의 위상(전기신호파가 통하는 시각)을 정보신호의 변화에 비례하여 변화시킨 것으로, 디지털 전송용 모뎀, 디지털 무선 전송 등에 사용된다.
신호의 위상은 Sine파형이 각도상에 표현되는 위치를 측정한다.
Degree Phase Shift

위상변조의 가장 간단한 형태는 각도를 2번 위상 이동한 것이다. 180도 위상이동은 2진수의 1을 나타내며 0도의 위상이동은 (위상의 변동이없는) 2진수의 0을 나타낸다.
Phase Modulation

위상 변조는 가장 대표적인 변조기술 중 하나이다. 왜냐하면 단 한번의 위상 이동이 정보의 각 비트를 전송할 수 있기 때문이다. 예를 들어 4개의 서로 다른 위상 이동각이 있을 때 각각의 위상 이동과 함께 두개의 비트를 전송할 수 있다.
다음 그림에서 비트 형식이 “11”은 0도의 위상이동으로 표현되는 것이고, 비트 형식 “01”은 위상이동 90도의 이동으로, “00”은 위상이동 180도의 이동으로, “10”은 위상이동 270도로 표현되는 것이다. 그림에서 신호의 폭은 중심에서부터의 거리를 나타냄을 알 수 있다. 모든 점들이 원점에서 같은 거리에 있을 때 신호의 진폭은 변화하지 않는다.
Transmitting Two Bits with each Phase Shift