7. 데이터 전송부호
가. 기저대역(Baseband) 전송방식의 개요
전송할 디지털 데이터를 그대로 또는 전송로에 적합한 펄스파형으로 변환하는 형태
로서, 즉 디지털 정보나 데이터를 디지털 신호로 변환시켜 전송하는 방식이며 베이스
밴드 부호라고도 한다. 이것은 전송 부호‘0’ 과‘1’ 의 신호전류를 양(+) 또는 음(-) 전
위에 대응시켜 어떤 펄스파형으로 전송한다. 기저대역 전송방식은 장치의 내부 또는
단거리의 시내 회선이나, LAN과 디지털 전송기기 등에 폭 넓게 이용되고 있다.
기저대역 전송부호 형식의 구비사항으로는 동기화 능력을 위한 적절한 타이밍 정
보, 오류의 검출과 정정 능력, 좁은 대역폭, 직류 성분이 없는 신호 스펙트럼의 모양
등이다. 동기화 능력을 높이기 위해 적절한 타이밍 정보가 필요한데, 이를 위해서는
각 비트의 위치 간격을 나타내는 정보가 요구되고, 부호의 비트열(bit stream)이 작아
야 하며, 동일한 레벨의 연속적인 발생을 억제 시켜야 한다. 신호의 오류 검출과 정정
능력을 위해서는 부호 자체에도 기본적인 오류 검출 기법이 포함되는 것이 필요하며,
대역폭을 감소시키기 위해 다치(multi-level) 전송방식을 이용할 수 있다. 또한 신호
스펙트럼의 모양은 보다 좁은 대역폭으로 전송이 가능하도록 고주파성분과 직류 성분
이 없어야 할 것이다.
한편, 전송부호‘1’또는‘0’ 인 부호 간격 T의 펄스점유율이 100%인 경우에는 영
비복귀(NRZ : Non-Return to Zero) 형식이라고 부르며, 여기서 전송부호‘0’ 인 경
우는 아무런 전송이 없는 휴지(idle) 상태를 나타낸다. 이 형식은 각 부호 간격에 하나
의 비트를 나타내기 때문에 대역폭을 매우 효율적으로 사용할 수 있다. 그러나 전송부
호‘0’또는‘1’ 이 길게 연속 발생될 경우 상태전이를 만들어 내지 못해 동기화가 불가
능해진다. 이밖에 직류성분이 존재하고 전송로 방해에 매우 민감하다는 등의 단점이
있다.
따라서, 이러한 NRZ 형식의 동기화 문제 등을 개선하기 위해 전송부호를 영 복귀
(RZ : Return to Zero) 형식으로 사용한다. RZ 형식은 전송부호‘1’또는‘0’인 부
호 간격 T보다 좁은 펄스(대개는 T/2임)가 한번은‘영(0)’ , 즉 zero 레벨(no pulse)로
복귀되는 경우를 의미한다. 이 형식은 직류성분이 NRZ 보다 작고 동기화 문제가 어느 정도 개선되지만, 하나의 비트를 부호화하기 위해 두 번의 신호변화가 필요하게 되므
로 NRZ 변조율의 2배가 되고, 보다 넓은 대역폭을 필요로 한다.
기저대역 전송방식은 펄스 파형의 모양에 따라 3가지로 분류되는데,‘0’ 과‘1’ 을 표
현하기 위해 양(+)이나 또는 음(-) 전압 중 하나만을 사용하는 단극(unipolar) 부호화,
하나의 논리상태는 양(+)으로 다른 하나는 음(-)으로 전압을 사용하는 복극(double
polar) 부호화, 그리고 하나의 논리 상태를 나타내기 위해 양(+), 영(0), 음(-) 전압 모
두를 사용하는 바이폴라(bipolar) 부호화가 있다.
나. 기저대역(Baseband) 전송부호의 종류
(1) 단극 부호 형식
단극 부호 형식은 [그림 1-18]과 같이 전송부호‘1’ 은 양(+) 또는 음(-)의 펄스 중
하나로, 그리고 전송부호‘0’ 은 아무것도 흐르지 않는 휴지 상태를 갖도록 zero 레
벨(no pulse)로 표시되는 방식이다. 이 방식은 가장 간단한 방식이며, 송수신 회로
의 구성이 간단하여 구현 비용이 저렴하다. 그러나, 직류 성분이 존재하고 잡음에
대한 영향이 커서 성능 저하를 초래하며, 전송부호‘1’또는‘0’ 이 오랫동안 연속될
경우 수신측에서의 동기가 불가능하다. 시스템 내부에서 단거리 전송에 주로 사용된다.
(2) 복극 부호 형식
복극 부호 형식은 전송부호‘1’ 이 양(+) 또는 음(-)의 펄스로, 전송부호‘0’ 이 음
(-) 또는 양(+)의 펄스로 표시되는 방식이며, 단극 방식보다 잡음에 대한 성능이 양
호하고, RZ 방식의 경우 부호 간에 레벨 변동이 발생되어 수신 시 동기가 비교적 용
이하다. 복극 형식은 NRZ-L(Non-Return to Zero Level) 형식, NRZ-I(NonReturn to Zero Invert) 형식, RZ 형식 및 바이페이스(Biphase) 형식 등으로 구별
되며, 바이페이스 형식은 맨체스터(Manchester) 형식과 차동 맨체스터
(Differential Manchester) 형식의 두 가지 방법이 있다.
(3) 복극 NRZ-L 부호 형식
복극 NRZ-L 부호 형식은 전송부호‘0’ 을 나타내기 위해 하나의 전압레벨이 정
해지면 다른 하나의 전압레벨이‘1’ 을 나타내기 위해 사용되며, 반대로‘0’ 을 위해
(-) 전압을 사용하면‘1’ 은 (+) 전압을 사용하여 표현하게 된다. 복극 NRZ-I 부호
형식은 전송부호가‘0’ 일 경우에는 이전 신호 레벨을 유지하고‘1’ 일 때는 이전 신
호 레벨을 반전(inversion) 시킨다. 즉‘0’ 과‘1’ 을 표현하기 위해 양(+), 음(-) 전
압이 할당되는 것이 아니라 (+)와 (-) 전압 사이의 반전을 통해서, 반전이 있는 경우
는‘1’ 을 나타내고 반전이 없는 경우는‘0’ 을 나타내게 된다.
(4) 바이페이스 부호 형식
바이페이스 부호 형식도 동기화 문제를 해결하기 위한 방법으로, 비트의 중간에
서 다른 전압 레벨로 변화되는 것은 RZ와 유사하지만, RZ와 같이 영(0) 전압 레벨
로 복귀하는 것이 아니라 다른 전압 레벨로 바뀌게 된다. 즉, 양(+)과 음(-)의 두 종
류의 펄스를 전송부호‘1’ 과‘0’ 에 대응하여 위상의 차이에 따라 구별하는 방식이
다. 이 방식은 다이페이스(diphase) 부호라고도 부르며, 맨체스터(Manchester) 부
호와 차동(differential) 맨체스터 부호 형식이 있다. 특히, 이 방식은 매 비트마다
신호의 변화가 발생하므로 동기화 문제를 해결할 수 있으며, 전송되는 부호의 평균
값이 zero이므로 직류성분이 포함되어 있지 않다. 그리고 부호와 동기신호를 동시
에 전송하므로 대역폭이 증가하나 동기신호 검출이 용이하며, 배타적 논리합(ExOR) 게이트를 이용하여 NRZ 부호를 쉽게 부호화 및 복호화 가능하다. 현재 컴퓨터 통신망과 LAN 등에서 대부분 이용되고 있다.
(5) 맨체스터 부호 형식
맨체스터 부호 형식은 동기화를 위해 전송부호 비트 중간에서 신호의 반전이 발
생하게 되는데, 전송부호‘1’ 인 경우 전단 T/2는 음(-)의 펄스로 후단 T/2는 양(+)
의 펄스로 표현하며, 그리고 전송부호‘0’ 인 경우 전단 T/2는 (+)의 펄스로 후단
T/2는 (-)의 펄스로 표현하는 방식이다. 또한 차동 맨체스터 부호 형식은 맨체스터
부호와 마찬가지로 동기화를 위해 전송부호 비트 중간에서 신호의 반전이 발생하는
것은 동일하다. 그러나, 전송부호‘0’ 과‘1’ 을 표현하기 위해‘0’ 인 경우는 이전의
신호 패턴을 그대로 유지하고,‘1’ 인 경우는 이전의 신호 패턴이 반대로 바뀌게 된
다. 이 방식은 수신측에서 극성이 모두 반전되어도 정확히 복원이 가능하다.
(6) 바이폴라 부호 형식
바이폴라 부호 형식에서는 양(+), 영(0), 음(-) 등 3개의 전압을 사용한다. RZ와
같이‘0’전압 레벨은 전송부호‘0’ 을 나타내기 위해 사용되고 전송부호‘1’ 을 나타
내기 위해서는 양(+)과 음(-)의 전압 두 개가 모두 사용되는데, 처음에 (+) 전압으로
‘1’ 을 나타내면 다음에‘1’ 이 나왔을 때 (-) 전압을 사용하게 된다. 즉, 전송부호‘1’
의 상태에서는 (+) 전압과 (-) 전압 펄스가 교대로 변환되고, 전송부호‘0’ 은 영(0)
레벨로 표시하는 방식이다. 이 방식은 저주파의 연속 스펙트럼을 제거하기 위해 사
용되며, 바이폴라 AMI(Alternative Mark Inversion) 부호라고도 한다. 바이폴라
부호는 전송되는 부호의 평균값이 zero이므로 직류성분이 포함되어 있지 않으며,
전송부호가 교대로 변환되므로 부호 오류의 검출이 용이하다. 또한 전송부호‘0’ 이
연속될 경우 수신측에서 동기신호를 위한 타이밍 신호의 추출이 곤란한 문제가 있는
데, 이를 보완하기 위해 B8ZS(Bipolar with eight Zero Substitution) 부호와
HDB3(High Density Bipolar three) 부호가 사용되고 있다.
B8ZS 부호는 미국에서 주로 사용되는 방법으로 전송부호가 연속해서 8개의‘0’
이 나타나면‘0’ 대신에 제시된 비트 패턴을 삽입한다. 만일 연속적인‘0’ 이 나타나
기 전의 마지막 비트‘1’ 이 (-) 전압을 갖는다면, B8ZS 부호는‘00000000’대신에
‘000-+0+-’ 을 전송한다. 그러나 마지막 비트‘1’ 이 (+) 전압이면, B8ZS 부호는
‘00000000’대신에‘000+-0-+’ 을 전송한다. 수신측에서는‘000-+0+-’또는
‘000+-0-+’ 와 같은 비트 패턴이 나타나면 대체코드로 인식하고,‘00000000’ 으
로 채워 넣는다. 그리고, HDB3는 유럽에서 사용되는 방법으로 전송부호가‘0’ 이
연속으로 3개 이상 발생하지 않도록 신호를 만든다. 즉, 연속에서‘0’ 이 4개 나타나
면 마지막 변환을 한 이후로‘1’ 이 나타난 횟수에 따라 홀수개 일 때‘+0000’대신에‘+000+’ 를, 그리고‘-0000’대신에‘-000-‘를 전송한다. 또한 짝수개 일 때
‘+0000’대신에‘+-00-’ 를, 그리고‘-0000’대신에‘-+00+‘를 전송한다.
다. 다치 부호(Multi-level Code) 형식
이용하는 전송로의 대역폭이 제한되어 있으므로, 제한된 대역폭 내에서 고속의 정
보 전달을 요구할 때 사용하는 부호이다. 즉, 동일한 신호 속도를 유지하면서 레벨의
수를 증가시켜 전송 용량을 늘릴 수 있는 부호이다.
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