변조

변조는 간단한 신호(예: 사인파)를 사용해 그 안에 다른 신호를 인코딩하여 정보를 전송하는 과정입니다. 변조를 사용하면 아날로그 및 디지털 데이터가 전파, 전화선, 동축 케이블 회선을 통해 이동할 수 있습니다. 인터넷을 통해 데이터를 전송하기 위해 신호를 변조하고 복조하는 장치를 모뎀이라고 합니다.

먼저 변조기라고 하는 회로가 전송할 일부 데이터를 포함한 입력 신호를 받습니다. 이를 변조 신호라고 합니다. 이 변조 신호는 마이크에서 나오는 오디오 신호와 같은 아날로그 데이터일 수도 있고, 비트스트림이라고 하는 디지털 신호일 수도 있습니다. 변조기는 변조 신호를 더 높은 주파수의 신호와 결합합니다. 이 신호를 반송파 신호 또는 반송파라고 하며, 진폭, 주파수 또는 위상을 변경하여 결합합니다. 반송파는 전파나 전송선과 같은 전송 매체를 통해 이동합니다. 반대쪽의 복조기는 신호를 받아 역과정을 적용하여 변조 신호와 반송파를 분리합니다.

아날로그 변조

아날로그 변조는 장거리로 라디오 신호를 전송할 때 가장 일반적으로 사용됩니다. 과거에는 텔레비전 및 음성 통신과 같은 다른 신호를 전송하는 주요 방법이었지만, 이제 이러한 신호에는 디지털 변조가 사용됩니다.

아날로그 신호를 변조하는 데 사용되는 주요 방법은 세 가지입니다.

• 진폭 변조(AM)는 반송파의 진폭을 강하게 또는 약하게 만들어 변조 신호를 전달하고, 반송파의 주파수는 일정하게 유지하는 방식으로 신호를 변조합니다.
• 주파수 변조(FM)는 진폭을 일정하게 유지하면서 변조 신호에 따라 반송파의 주파수를 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다. FM은 AM보다 간섭의 영향을 덜 받습니다.
• 위상 변조(PM)는 변조 신호의 진폭에 따라 반송파의 위상을 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다. 반송파의 진폭과 주파수는 모두 일정하게 유지됩니다.

디지털 변조

디지털 변조는 전화선이나 케이블 회선(모뎀 사용)과 같은 아날로그 신호 또는 디지털 무선 신호(Wi-Fi, Bluetooth 또는 셀룰러)를 통해 디지털 데이터 비트스트림을 전송할 수 있습니다.

디지털 변조는 다른 신호를 전달하기 위해 반송파를 변조하는 대신, 비트스트림을 전송하기 위해 반송파를 변조합니다. 가장 기본적인 디지털 변조 방식은 신호를 켜짐(1)과 꺼짐(0)이라는 두 상태 사이에서 전환하여 한 번에 하나의 비트를 전송합니다. 변조된 신호가 초당 변경될 수 있는 횟수를 보드율이라고 합니다.

더 발전된 방법은 데이터를 더 효율적으로 전송하기 위해 변조 알파벳을 사용합니다. 변조 알파벳은 여러 비트를 하나의 톤으로 인코딩할 수 있습니다. 예를 들어 한 방법은 네 가지 서로 다른 톤을 사용해 2비트 그룹을 인코딩할 수 있습니다. 00에는 한 톤을, 01에는 다른 톤을, 10에는 세 번째 톤을, 11에는 네 번째 톤을 사용하는 방식입니다. 한 번에 4비트를 인코딩하는 방법은 대신 16개의 서로 다른 톤을 사용합니다.

디지털 변조에는 여러 유형이 있지만, 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

• 위상 편이 변조(PSK)는 유한한 집합 안에서 반송파의 위상을 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다.
• 주파수 편이 변조(FSK)는 유한한 주파수 집합 안에서 반송파의 주파수를 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다. 오디오 주파수 편이 변조(AFSK)는 초기 컴퓨터 모뎀에서 사용된 디지털 변조 방식입니다.
• 진폭 편이 변조(ASK)는 유한한 진폭 집합 안에서 반송파의 진폭을 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다. ASK 변조는 케이블을 통해 전송되는 빛의 진폭을 변경하여 광섬유 회선으로 디지털 데이터를 전송합니다.
• 직교 진폭 변조(QAM)는 서로 위상이 다른 두 개의 별도 반송파의 진폭을 변경하는 방식으로 신호를 변조합니다. QAM은 Wi-Fi 통신 사양의 일부입니다.