[디지털 통신 시스템]라인 코딩 Eye diagram 매트랩 시뮬레이션

 

 

디지털 통신 시스템 중 라인 코딩은 0101..의 binary digits를 입력으로 받아 실제 전기 신호(electrical pulse)로써 디지털 신호를 출력하는 신호처리 format을 얘기한다. 이 때, 입력 디지털 신호를 어떠한 규칙으로 출력을 만들어 내는지에 따라 다양한 종류로 나뉘는데, 이 출력 신호를 line code, line code를 생성하는 시스템을 line coder, binary digits를 전기 신호(line code)로 바꾸는 과정을 line coding이라 한다.

 

 

통신 시스템의 성능은 잡음의 크기에 크게 좌우되며, 수신측에서 LPF를 통과하기 때문에 필터의 차단 주파수에도 영향을 받는다. 이를 매트랩 프로그램으로 분석해 보자.

 

라인 코딩 종류 - NRZ(unipolar, polar), RZ(unipolar, polar), Bipolar RZ, Manchester - 를 각각 비교분석 하기 위해 변수로 입력한다.

 

 

Eye diagram 시뮬레이션을 위해 파라미터들을 설정한다.

잡음 크기와 LPF의 차단 주파수는 조작하기 쉽도록 따로 빼두었다.

이 외에도 eye diagram 반복 횟수, 보일 비트 개수 및 샘플 개수 등 eye diagram에 관한 파라미터들을 설정한다.

 

 

 

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기본 파라미터 설정값은 비트율 1000, 샘플링 주파수 10000, 비트수 100, 잡음 전력 0.0001, 차단주파수 1000이다.

통신 시스템의 성능이란 수신단이 받은 신호를 송신단에서 보낸 원신호와 얼마나 유사하게 판별할 수 있는가를 뜻한다. 즉, 수신단이 전기 신호를 받았을 때 그것이 0인지 1인지를 판별할 수 있어야 한다.

 

따라서 Unipolar 방식보다 Polar 방식에서 시스템의 성능이 더 좋다.

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차이를 보다 명확히 하기 위해 잡음의 크기를 각각 0.1로 설정했다.

Unipolar code는 이 신호가 0이었는지 1이었는지 판단하는것이 불가능해 보인다.

 

왼쪽부터 잡음의 크기 0.0001, 0.01, 0.1일 때의 eye diagram이다.

 

 

 

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신호는 대역 제한된 필터를 통과하면서 감쇄된다. 많이 대역제한될수록, 즉 차단주파수가 작을수록 감쇄가 많이 일어나 오류율이 증가한다.

동일한 환경에서 차단주파수만 1000에서 300으로 바꿨을 경우, 원신호의 판별이 불가능한 diagram을 얻었다. 즉, 차단주파수가 작을수록(많이 대역제한될수록) 신호의 오류율이 증가한다.