전송선로의 전송특성 열화요인

전송선로의 전송특성 열화요인

Ⅰ. 개요

1. 전송특성의 열화란 송신되는 신호가 전송로에서 외적, 물리적 특성으로 수신신호와 다르게 되는 현상

2. 통신시스템은 송신기, 수신기, 전송매체로 구성되며, 전송채널에서 발생하는 원치 않는 방해 요소로는 잡음, 간섭, 왜곡 등이 있음

 

Ⅱ. 유선선로의 불완전성

1. 유선선로 제한요소

- 전송채널에서 발생하는 원치 않는 방해 요소

① 잡음 → 통신시스템에서 발생하는 불필요한 전기신호

② 간섭 → 다른 곳에서 사용되고 있는 신호의 방해현상

③ 왜곡 → 전달되는 파형의 물리적 손상

2. 불완전성 구분

가. 정적 불완전

• 시스템적인 왜곡으로 언제, 어디서나 발생

• 예측이 가능하여 상쇄 및 보상이 가능

• 감쇄, 지연, 누화 등이 대표적

나. 동적 불완전

• 우연적인 왜곡으로 무작위로 발생

• 예측 및 제어가 불가능

• 백색잡음, 페이딩, 위상변화, 혼선 등이 대표적

 

Ⅲ. 잡음에 의한 열화

1. 잡음의 영향

- 잡음으로 신호가 영향을 받으면 오동작, 전송에러를 발생 시켜 데이터 전송 효율이 저하.

- 잡음이란 통신시스템에서 자연적으로 발생하는 불필요한 전기신호

- 매우 무작위하고, 예측이 불가능

2. 잡음의 구분

그림) 잡음의 구분

가. 내부잡음

• 증폭기나 수신기 등의 내부에서 발생하는 잡음

• 주로 트렌지스터나 저항 등의 능동소자에서 발생

• 열잡음, 산탄잡음, 저주파 잡음, 시스템 잡음

나. 외부잡음

• 통신시스템 외부의 전송매체 등에서 발생

• 자연잡음, 인공잡음, 온도잡음, 간섭잡음

4. 전송매체에 따른 열화요인과 대책

구 분	열화요인	대책
유 선	• 잡음, 간섭, 왜곡	• 등화기, 정합필터 사용, 임피던스 매칭 등
무 선	• 경로손실, 페이딩, 음영지역, 간섭, 잡음	• 다이버시티, 스마트 안테나, 전력제어 등
광 선	• 구조손실, 재료손실, 회선손실, 분산	• NZ-DSF, 분산보상, Dual Phase 변조 등

 

Ⅳ. 간섭에 의한 열화

1. 누화

가. 발생원인

󰋼 근단누화 : 전자적 결합 (R, C 성분)

󰋼 원단누화 : 정전적 결합 (L, G 성분)

그림) 전송선로의 누화현상

• 다른 회선에서 신호가 누설되어 원래의 신호가 방해를 받는 현상

• 동축케이블은 원단누화, 트위스트 케이블은 근단누화가 크다

나. 대책

① 선로를 전기적으로 차폐

② 전송방향에 따라 케이블을 분리 (프로징)

2. 주파수간 상호간섭 → P. 38참조

가. 발생원인

그림) 비선형 소자에 의한 출력신호

- 하나의 신호가 증폭기에 입력되면, 출력은 비선형성에 의해 여러 하모닉 주파수 성분이 출력

- 두 개 이상의 신호가 입력되는 경우, 하모닉들의 합 또는 차에 의한 새로운 주파수가 생성되고 원 신호를 방해

나. 개선대책

① 전송장비의 선형성 유지

② 수신측에 등화기나 필터회로를 사용하여 개선

 

Ⅴ. 왜곡에 의한 열화

1. 감쇄 왜곡

가. 발생원인

• 전송매체의 거리가 멀수록 저항성분이 증가하여 발생

ℓ

R(저항) = ρ ---

S

(ρ : 도체 고유저항 S : 도체의 단면적, ℓ :도체의 길이)

• 표피효과가 일어나면 전류가 흐르는 단면적이 감소하여 저항이 커짐

(a) 아날로그파 왜곡 (b) 디지털파 왜곡

그림) 신호의 왜곡 현상

나. 개선대책

① 전송선로 배선

󰋼 선로의 도체는 고유저항이 낮은 금속 사용 (ρ)

󰋼 도체의 단면적이 큰 도선 사용 (S)

󰋼 도선의 길이를 되도록 짧게 배선 (ℓ)

② 디지털 통신시스템 사용

󰋼 아날로그 시스템은 증폭시 잡음도 같이 증폭되어 장거리 전송은 불가능

󰋼 디지털 시스템은 재생중계기 등을 사용하여 비트를 새로 만들어 중계하므로, 여러 단에 걸친 중계 가능

2. 지연왜곡

가. 발생원인

그림) 지연왜곡 현상

• 신호의 전송속도가 주파수에 따라 다르기 때문에, 지터잡음 이나 부호간 상호간섭을 유발

• 신호의 속도는 대역의 중심에서 가장 빠르고, 대역의 양 끝에서는 느려진다

나. 대책

① 협대역 주파수 통신을 사용

② 광통신에서는 단일파장 레이저 빔을 사용

③ 무선통신에서 협대역 변조방식 사용 (GMSK)

 

Ⅵ. 결론

1. 전송로에서 신호가 변형이 되면 아날로그 통신의 경우, 전송 품질이 저하되지만 디지털 통신의 경우 에러 발생

2. 전송특성의 열화를 보상하기 위해 통신시스템 설계시 등화기, 정합필터, 중계장치 등을 사용