다중화와 변조
쉽게 말하면
선 하나로 여러 사람의 데이터를 동시에 보내는 기술이 다중화예요. 주파수를 나눠 쓰면 FDM(라디오 채널처럼), 시간을 잘게 나눠 번갈아 쓰면 TDM, 빛의 색(파장)을 나눠 쓰면 WDM이에요. 변조는 데이터를 전파·전기 신호의 모양(크기·높낮이·박자)에 실어 보내기 좋게 바꾸는 일이에요.
시험용 정의
다중화(Multiplexing)는 하나의 전송로를 여러 신호가 나눠 쓰게 하는 기술로 FDM(주파수 분할), TDM(시분할), WDM(파장 분할), CDM(코드 분할)이 있다. 변조(Modulation)는 데이터를 반송파의 진폭·주파수·위상에 실어 전송에 알맞은 신호로 바꾸는 것이다.
비유로 이해하기
다중화는 한 도로를 여러 대가 나눠 쓰는 법이다. 차선을 나누면 FDM, 신호등으로 시간을 나누면 TDM, 각자 다른 언어로 동시에 말해 알아들을 사람만 알아듣게 하면 CDM이다.
자세히
먼저 알아 둘 말
| 말 | 뜻 |
|---|---|
| 반송파 | 데이터를 실어 나르는 기본 파동(일정한 사인파) |
| 진폭·주파수·위상 | 파동의 크기, 1초에 흔들리는 횟수, 파동이 시작되는 위치 |
| 아날로그 / 디지털 | 연속적인 값(소리) / 0과 1처럼 끊어진 값 |
| 모뎀 | MOdulator + DEModulator. 디지털 ↔ 아날로그 변환 장치 |
다중화 방식
| 방식 | 나누는 기준 | 예·특징 |
|---|---|---|
| FDM | 주파수 대역 | 라디오·TV 채널, 아날로그. 채널 사이 보호 대역(가드 밴드) |
| TDM | 시간(타임 슬롯) | 디지털 전화망. 동기식 TDM은 빈 슬롯도 할당, 통계적(비동기) TDM은 보낼 것이 있는 쪽에만 할당 |
| WDM | 빛의 파장 | 광섬유 대용량 전송 |
| CDM(CDMA) | 고유 코드 | 이동통신, 같은 주파수·시간을 함께 쓰고 코드로 구분 |
변조 방식
| 바꾸는 것 | 아날로그 데이터 | 디지털 데이터 |
|---|---|---|
| 진폭 | AM | ASK (진폭 편이) |
| 주파수 | FM | FSK (주파수 편이) |
| 위상 | PM | PSK (위상 편이) |
| 진폭 + 위상 | QAM (한 신호에 많은 비트, 고속 모뎀·Wi-Fi) |
PCM: 소리(아날로그)를 디지털로
표본화 → 양자화 → 부호화 순서다. 표본화는 일정 간격으로 값을 떼어 내는 것으로, 원래 신호의 가장 높은 주파수의 2배 이상으로 떼어 내야 복원할 수 있다(나이퀴스트 표본화 정리). 양자화는 떼어 낸 값을 정해진 단계로 반올림하는 것(이때 생기는 오차가 양자화 잡음), 부호화는 그 단계를 2진수로 바꾸는 것이다. 받는 쪽은 복호화와 필터링으로 되돌린다.
시험에 이렇게 나와요
- 보낼 데이터가 없어도 타임 슬롯을 주어 낭비 → 동기식 TDM (필요한 곳에만 주는 것은 통계적 TDM)
- WDM → 빛의 파장을 나눠 광섬유 하나로 여러 신호, 광증폭기로 무중계 장거리 전송 가능
- 여러 신호를 한 회선으로 보내고 받는 쪽에서 다시 나눔 → 다중화
확인 문제
Q1. 광섬유 하나에 서로 다른 빛의 파장을 여러 개 실어 동시에 보내는 다중화 방식은?
- TDM
- WDM
- CDM
- FDM
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2번 WDM
WDM(파장 분할 다중화)은 광섬유에서 파장(색)을 나눠 쓴다. FDM은 주파수, TDM은 시간, CDM은 코드로 나눈다.
Q2. PCM의 처리 순서로 옳은 것은?
- 양자화 → 표본화 → 부호화
- 부호화 → 표본화 → 양자화
- 표본화 → 양자화 → 부호화
- 표본화 → 부호화 → 양자화
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3번 표본화 → 양자화 → 부호화
표본화 → 양자화 → 부호화다. 일정 간격으로 값을 뽑고(표본화), 가까운 단계 값으로 반올림하고(양자화), 2진수로 바꾼다(부호화).
Q3. 최고 주파수가 4kHz인 음성 신호를 복원하려면 최소 표본화 주파수는?
- 16kHz
- 4kHz
- 8kHz
- 2kHz
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3번 8kHz
나이퀴스트: 최고 주파수의 2배 = 8kHz.
Q4. 보낼 데이터가 있는 단말에만 타임 슬롯을 할당해 효율을 높인 방식은?
- 동기식 TDM
- FDM
- WDM
- 통계적 TDM
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4번 통계적 TDM
통계적(비동기) TDM이다. 동기식 TDM은 보낼 것이 없어도 슬롯을 고정으로 줘 낭비가 생긴다. FDM은 주파수, WDM은 빛의 파장으로 나눈다.
헷갈리기 쉬운 O·X
QAM은 진폭과 위상을 함께 바꿔 한 신호에 여러 비트를 싣는다.
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O 고속 전송에 쓰인다.
FDM은 시간을 잘게 나눠 번갈아 전송하는 방식이다.
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X 그건 TDM. FDM은 주파수를 나눈다.
양자화 과정에서 원래 값과의 차이로 양자화 잡음이 생긴다.
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O 단계로 반올림하기 때문이다.