[physical Layer] 신호 왜곡 원인

Baseband Transmission이란 디지털 신호를 디지털 신호 그대로 보내는 것을 의미한다.

디지털 신호는 0에서부터 무한대의 대역폭의 아날로그 신호가 합쳐져있는 것이기 때문에 떄문에 low-pass channel이 필요하다. 그리고 현실적으로  채널이 무한대의 대역폭을 지원할 수 없기 때문에 채널을 통과한 출력 신호는 왜곡 되기 마련이다.  디지털 신호의 signal rate를 N이라고 했을 때 최소한 디지털 신호의 한 주기 만큼인 N/2만큼의 대역폭이 요구된다.

신호를 보낼 때 전송장애가 일어나는 요인은 

1. 에너지의 손실인 Attenuation

2. 주파수에 따른 약간 씩의 전파지연인 Distortion

3. 외부 잡음에 의한 Noise

가 있다.

1. Attenuation

Attenuation은 신호가 전송 매체에 의해 에너지가 흡수 됨으로써 그 크기가 감쇄되는 것을 의미한다. 여기서 문제는 디지털 신호를 구성하는 주파수마다 그 감쇄되는 양이 다르기 때문에, 완벽한 원신호를 만들 수 없다는 것이다. 

감쇄의 측정 단위는 dB이다.

신호크기의 변화를 로그 스케일인 데시벨로 나타내는 이유는  여러 지점의 신호 변화를 알 때 그 값을 곱하는 것 대신 단순히 더함으로써 신호의 총 변화량을 계산 할 수 있기 때문이다.

2. Distortion

Distortion은 다른 주파수로 구성된 복잡한 신호에서 주파수에 따른 지연차이가 위상차이를 발생시켜 신호의 모양이 바뀌는 것을 의미한다.

3. Noise

Noise는 보내는 원신호에 전송채널에서 외부에 다른 신호가 합쳐져서 신호가 왜곡되는 것을 의미한다. 잡음으로는 Thermal Nosie, Intermodulation, crosstalk, Impulse Noise 등이 있다.   

이처럼 신호에는 잡음이 섞여있기 때문에 신호의 깨끗함을 나타내는 단위인 SNR(신호대 잡음비)가 있다.

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Chapter 7

P7-3 Calculate the bandwidth of the light for the following wavelength ranges (assume a propagation speed of 2*108m):

a. 1000 to 1200nm

[(2*108)/1000*10-9] - [(2*108)/1200*10-9] = 33THz

b. 1000 to 1400m

[(2*108)/1000*10-9] - [(2*108)/1400*10-9] = 57THz

 

P7-4 Using Figure 7.9, tabulate the attenuation (in dB) of a 2.6/9.5 mm coaxial cable for the indicated frequencies and distances.

Distance	dB at 1MHz	dB at 10MHz	dB at 100MHz
1Km	-2.5	-7	-20
10Km	-25	-70	-200
15Km	-37.5	-105	-300
20Km	-50	-140	-400

P7-6 A light signal is travelling through a fiber. What is the delay in the signal if the length of the fiber-optic cable is 5m, 500m, and 1Km (assume a propagation speed of 2*10^8m)?

5m : 5/(2*10^8) = 2.5 *10^-8 = 25ns

500m : 500/(2*10^8) = 250 *10^-8 = 2500ns

1Km : 1000/(2*10^8) = 500 *10^-8 = 5ms

 

P7-8 If the power at the beginning of a 1 Km 2.6/9.5 mm coaxial cable is 300mW, what is the power at the end for frequencies 1MHz, 10MHz, and 100KHz? Use the results of Problem P7-4.

1MHz : -2.5 = 10log(P2/0.3)

            -0.25 = log(P2/0.3)

            P2 = 10^-0.25 * 0.3 = 169mW

10MHz : -7= 10log(P2/0.3)

            -0.7 = log(P2/0.3)

            P2 = 10^-0.7 * 0.3 = 60mW

100MHz : -20= 10log(P2/0.3)

            -2 = log(P2/0.3)

            P2 = 10^-2 * 0.3 = 3mW