4장 중요 연습문제. 디지털 대 디지털 변환의 세 가지 기법을 적으라.

4장 중요 연습문제.

4장 중요 연습문제.

1. 디지털 대 디지털 변환의 세 가지 기법을 적으라.

회선코팅 : 일련의 비트인 이진 데이터를 디지털 신호로 바꾸는 작업

블록코딩 : 나누기, 대치, 조합의 세단계로 구성

뒤섞기 : 긴 연속된 0들을 동기화를 제공하기 위해 다른 준위 신호들로 조합된 신호로 바꾸는 방식

2. 신호 요소와 데이터 요소의 차이는?

데이터요소는 우리가 전달해야 하는 것이며, 신호 요소는 전달자이다.

3. 데이터율과 신호율의 차이는?

데이터 전송율(데이터율)은 1초당 전송된 데이터 요소의 개수로 정의된다. 단위는 초당 비트수 (bps)이다. 신호 전송율(신호율)은 1초당 전송 된 신호 요소의 개수이다. 단위는 보오(baud)이다.

4. 기준선 표류를 정의하고 디지털 전송에서 그 영향을 기술하라.

디지털 신호를 복호화하면서 수신자는 수신된 신호의 세기의 진행 평균치.

좋은 회선 코딩은 기준선 표류를 방지하는 것.

5. DC의 성분은 무엇이며 통신에서의 영향은?

디지털 신호의 전압이 한동안 일정하게 유지되면 스펙트럼은 매우 낮은 주파수를 만들어낸다. 이와 같은 0주파수 주위에 생기는 주파수를 직류 성분(DC)이라고 하며, 이는 저주파 성분을 통과 시키지 못하거나 변압기들을 사용하는 시스템에 문제를 야기한다.

6. 자기 동기화 신호의 특징을 정의하라.

발신자가 보낸 신호를 제대로 알아듣기 위해서는 수신자의 비트 간격은 발신자의 비트 간격과 완전하게 일치해야 한다. 수신자의 시계가 빠르거나 느리면 비트 간격이 서로 맞지 않게 되고 수신자는 발신자가 보내려는 신호와 다르게 신호를 인식하게 된다.

7. 이 책에서 논의한 다섯 가지 회선코딩을 적으라.

단극형 : 시간 축을 기준으로 전부 위 또는 아래의 신호 준위의 값만 이용한다.

극형 : 양과 음의 두가지 전압준위를 같이 사용한다.

양극형 : 양, 음 및 영의 세 가지 전압준위를 사용한다.

다준위 방식 : 데이터율을 증가시키려는 노력 또는 대역폭 요구량을 줄이려는 노력으로 인해 많은 부호화 방식을 만들어 냈다.

다중회선 전송 : NRZ-1와 차분 맨체스터 방식은 서로 다른 부류로 구분되지만 준위 뒤집기와 뒤집지 않기의 구가지 규칙을 사용하여 이진수를 부후화 한다.

8. 블록 코딩을 정의하고 목적을 기술하라.

동기화를 확보하기 위해서는 어떤 식이든 여분의 비트가 필요하다. 더욱이, 오류를 탐지하기 위해서도 다른 여분의 비트들을 포함시켜야한다.보통 mB/nB 코딩으로 불리며 각 m비트 그룹을 n비트 그룹으로 바꾼다.

9. 뒤섞기를 정의하고 목적을 기술하라.

긴 연속된 0들을 동기화를 제공하기 위해 다른 준위 신호들로 조합된 신호로 바꾸는 방식이다. 즉, 비트 수를 증가시키지 않으면서도 동기화를 제공하는 기술.

10. PCM과 DM을 비교 기술하라.

PCM : 아날로그 신호를 디지털 데이터로 바꾸기위해 가장 널리 사용되는 기법

DM : PCM의 복잡도를 낮추기 위해 개발된 기술

PCM은 각 표본 채집시에 신호의 진폭 값을 찾는 반면 DM은 직전 표본 값과의 차이값을 찾는다.

11. 병렬 전송과 직렬 전송의 차이는 무엇인가?

병렬전송 : 한 번에 1개의 비트를 보내는 대신 그룹으로 만들어 n개의 비트 데이터를 보낼수 있게 된다. 직렬전송의 n배만큼 전송속도를 증가시킬 수 있다.

직렬전송 : 한 비트가 다른 비트 뒤에 오므로, 통신하는 두 장치간 데이터 전송을 위해서는 n개의 통신 채널이 아닌 단지 하나의 채널만이 필요하다. 병렬 전송보다 대략 1/n 가량으로 전송비용을 줄일 수 있다.

12. 직렬 전송의 세 가지 기법을 적고 차이를 설명하라.

비동기 전송 : 신호의 타이밍이 중요하지 않고 합의된 패턴으로 수신되고 변환된다. 0인 비트를 시작비트, 1인 비트를 정지비트

동기 전송 : 비트 흐름은 더 긴 프레임으로 합쳐지며, 이 프레임은 다수의 바이트를 담고 있다. 그러나 각 바이트는 전송 링크에 바이트와 다음 바이트 사이의 간격 없이 들어온다. 시작비트/정지비트 및 간격 없이 차례로 비트를 보낸다.

등시식 전송: 정해진 시간에 데이터가 고착하는 것을 보장한다.

주관식문제

13. 그림 4.2의 각 경우에 대해 데이터율이 1Mbps이고 c = 1/2 이라면 신호율은 얼마인가?

a. r = 1개의 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/1 = 500 Kbaud

b. r = 1/2 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/(1/2) = 1 Mbaud

c. r = 2 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/2 = 250 Kbaud

d. r = 4/3의 → s = (1/2) × (1 Mbps) × 1/(4/3) = 375 Kbaud

14. 디지털 전송에 있어서 송신자의 시계가 수신자의 시계보다 0.2%빠르다. 데이터율이 1Mbps라면 송신자는 매 초 몇 비트를 더 보내는 셈인가?

(0.2/100) × (1Mbps) = 2000 bits

15. 마지막 신호 준위가 양이었다고 가장하고 다음 데이터 스트림을 사용하여 NRZ-L 기법의 그래프를 그려라. 그래프로부터 신호 준위의 평균 변화 개수를 사용하여 이 기법의 대역폭을 추정하라. 결과를 표 4.1과 비교하라.

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16. NRZ-I기법에 대해 15번 문제를 반복하라.

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<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>17. 맨체스터 기법에 대해 15번 문제를 반복하라.

18. 차분 맨체스터 기법에 대하여 15번 문제를 반복하라.

<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>

19. 다음 데이터 스트림에 대하여 2B1Q 기법을 사용하여 15번 문제를 반복하라.

<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>

20. 다음 데이터 스트림에 대하여 MLT-3 기법을 사용하여 15번 문제를 반복하라.

<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>

21. 그림 4.36에 있는 그림들의 8비트 데이터 스트림을 구하라.

a. NRZ-I : 10011001

b. differential Manchester : 11000100

c. AMI : 01110001

22. 어떤 NRZ-I 신호가 100Kbps의 데이터율을 갖고 있다. 그림 4.6을 사용하여 주파수 0Hz, 50kHz와 100KHz에 대하여 정규화된 에너지(P)를 구하라.

a. f/N = 0/100 = 0 → P = 1.0

b. f/N = 50/100 = 1/2 → P = 0.5

c. f/N = 100/100 = 1 → P = 0.0

d. f/N = 150/100 = 1.5 → P = 0.2

23. 어떤 맨체스터 신호가 100Kbps의 데이터율을 갖고 있다. 그림 4.8을 사용하여 주파수0Hz, 50kHz와 100KHz에 대하여 정규화된 에너지(P)를 구하라.

a. f/N = 0/100 = 0 → P = 0.0

b. f/N = 50/100 = 1/2 → P = 0.3

c. f/N = 100/100 = 1 → P = 0.4

d. f/N = 150/100 = 1.5 → P = 0.0

24. 4B/5B 블록 부호화기의 입력 스트림이 0100 0000 0000 0000 0000 0001이다. 다음 질문에 답하여라.

a. 출력 스트림은 무엇이 되는가? 01010 11110 11110 11110 11110 01001

b. 입력에서의 최대 연속 0 스트림의 길이는? 21

c. 출력에서의 최대 연속 0 스트림의 길이는? 2

25. 5B/6B 부호화에서 사용하지 않는 고드의 개수는? 3B/4B의 경우에는?

25 = 32, 26 = 64 → 64 - 32 = 32

23 = 8, 24 = 16 → 16 - 8 = 8

26. 다음의 뒤섞기 기법을 사용하여 1100000000000의 비트 스트림을 뒤섞기한 결과는? 직전의 영이 아닌 신호의 준위는 양이었다고 가정하라.

a. B8ZS

<v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f><o:lock aspectratio="t" v:ext="edit"></o:lock><w:wrap type="topAndBottom"></w:wrap>b. HDB3(마지막 치환 뒤의 영이 아닌 펄스의 수가 홀수 개였다고 가정하라.)

27. 다음 각 신호의 나이퀴스트 채집율은?

a. 200KHz의 대역폭을 갖는 저 대역 통과 신호

fmax = 0 + 200 = 200KHz → fs = 2 × 200000 = 400000 samples/s

b. 최저 주파수가 100KHz이고 200KHz의 대역폭을 갖는 띠 대역 통과 신호

fmax = 100 + 200 = 300KHz → fs = 2 × 300000 = 600000 samples/s

28. 1,024개의 계수화 준위를 가지고 200KHz의 대역폭을 갖는 저 대역 통과 신호를 채집하였다.

a. 디지털화된 신호의 비트율을 계산하라.

fmax = 0 + 200 = 200KHz → fs = 2 × 200000 = 400000 samples/s

nb = log21024 = 10 bits/sample N = 400KHz × 10 = 4Mbps

b. SNRdB를 계산하라.

SNRdB = 6.02 × nb + 1.76 = 61.96

c. PCM 대역폭을 계산하라.

BPCM = nb × Banalog = 10 × 200KHz = 2MHz

29. 디지털 신호를 위해 4개의 준위를 사용한다면 200KHz의 대역폭을 갖는 채널의 최대 데이터율은 얼마인가?

Nmax = 2 × B × nb = 2 × 200KHz × log24 = 800Kbps

30. 어떤 아날로그 신호의 대역폭이 20KHz이다. 이 신호를 채집하여 30Kbps의 속도로 채널에 전송한다면 SNRdB는 얼마인가?

fmax = 0 + 4 = 4KHz → fs = 2 × 4 = 8000 samples/s

nb = 30000/8000 = 3.75 SNRdB = 6.02 × nb + 1.72 = 25.8

31. 1MHz의 기저대역 채널이 있다. 다음의 회선 코딩 방식을 사용하는 경우에 채널의 데이터율은?

a. NRZ-L → N = 2 × B = 2 × 1MHz = 2Mbps

b. 맨체스터 → N = 1 × B = 1 × 1MHz = 1Mbps

c. MLT-3 → N = 3 × B = 3 × 1MHz = 3Mbps

d. 2B1Q → N = 4 × B = 4 × 1MHz = 4Mbps

32. 각 문자를 8비트 문자로 만들어 1000개의 문자를 전송하려고 한다.

a. 동기식 전송시의 전체 전송되는 문자의 숫자를 구하라. 100 × 8 = 8000bits

b. 비동기식 전송시의 전체 전송되는 문자의 숫자를 구하라. 1000 × 10 = 10000bits

c. 각 경우에 여분으로 생기는 비트의 백분율을 구하라. 2000/8000 = 25%

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