심볼 레이트

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디지털 변조된 신호 또는 라인 코드에서 심볼 레이트 또는 변조 레이트는 단위 시간당 전송 매체에 걸친 심볼 변화, 파형 변화 또는 시그널링 이벤트의 수입니다.심볼 속도는 보(Bd) 또는 "초당 심볼 수"로 측정됩니다.라인 코드의 경우 심볼 속도는 초당 펄스 단위의 펄스 속도입니다.각 기호는 하나 또는 여러 비트의 데이터를 나타내거나 전달할 수 있습니다.심볼 레이트는 "비트/초"로 표시되는 총 비트환율과 관련이 있습니다.

기호

심볼은 디지털 베이스밴드 전송에서의 펄스 또는 모뎀을 사용한 패스밴드 전송에서의 톤 중 하나로 기술할 수 있다.기호는 일정 시간 동안 지속되는 통신 채널의 파형, 상태 또는 중요한 상태입니다.송신장치는 채널 상에 고정적이고 알려진 심볼 레이트로 심볼을 배치하고, 수신장치는 송신된 데이터를 재구성하기 위해 심볼의 시퀀스를 검출하는 작업을 한다.기호와 작은 데이터 단위 사이에 직접적인 대응이 있을 수 있습니다.예를 들어, 각 기호는 하나 또는 여러 개의 이진수(비트)를 인코딩할 수 있습니다.데이터는 기호 간 전환 또는 여러 기호의 시퀀스로도 나타낼 수 있습니다.

단위 간격이라고도 하는 기호 지속 시간은 오실로스코프의 아이 다이어그램을 통해 전환 사이의 시간으로 직접 측정할 수 있습니다.기호 지속 시간_s T는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

${\displaystyle T_{s}={1 \over f_{s}}$

여기서_s f는 심볼환율입니다

예를 들어, 1kBd = 1,000Bd의 보드 속도는 초당 1,000개의 심볼 속도와 동일합니다.모뎀의 경우 초당 1,000톤, 회선 코드의 경우 초당 1,000펄스에 대응합니다.기호 지속 시간은 1/1,000초 = 1밀리초입니다.

총 비트 전송률과의 관계

baud rate라는 용어가 비트환율을 의미하는 데 잘못 사용되는 경우가 있습니다.이러한 전송률은 오래된 모뎀뿐만 아니라 심볼당1비트만을 사용하는 가장 단순한 디지털 통신 링크에서도 동일하기 때문입니다.따라서 바이너리 "0"은 하나의 심볼로, 바이너리 "1"은 다른 심볼로 표시됩니다.보다 고도의 모뎀 및 데이터 전송 기술에서는 하나의 기호가 3개 이상의 상태를 가질 수 있습니다.따라서, 복수의 바이너리 디지트를 나타낼 수 있습니다(바이너리 디지트는, 항상 2개의 상태 중 하나를 나타냅니다).따라서 보드레이트 값은 보통 총 비트레이트보다 낮아집니다.

"baud rate"의 사용 및 오용의 예:비트 레이트가 9,600비트/초인 경우는 "COM 포트의 보레이트는 9,600"이라고 적습니다.이 경우는 기호당 1비트가 있기 때문입니다.비트 레이트를 의미하는 경우 "이더넷의 보레이트는 100 메가보드" 또는 "모뎀의 보레이트는 56,000"이라고 표기하는 것은 올바르지 않습니다.이러한 기술에 대한 자세한 내용은 아래를 참조하십시오.

보(또는 시그널링 레이트)와 데이터 레이트(또는 비트 레이트)의 차이는 1초에 1회 팔을 새로운 위치로 이동할 수 있는 단일 세마포 플래그를 사용하는 것과 같기 때문에 시그널링 레이트(보)는 1초에 1심볼입니다.깃발은 8개의 다른 위치 중 하나에 고정할 수 있다.직진, 좌측 45°, 좌측 90°, 좌측 135°, 하향 135°, 우측 135°, 우측 90°, 우측 45°각 신호(심볼)는 3비트의 정보를 전송합니다.8개의 상태를 인코딩하려면 3개의 이진수가 필요합니다.데이터 레이트는 3비트/초입니다.해군에서는 한 번에 두 개 이상의 플래그 패턴과 암을 사용할 수 있기 때문에 이들 조합은 여러 개의 비트를 전달하는 많은 기호를 생성하며, 각각은 더 높은 데이터 속도를 자랑합니다.

심볼당 N비트가 전송되고 총 비트레이트가 R인 경우, 심볼 레이트는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

${\displaystyle f_{s}={R\over N}}$

이 경우 M = 2개의^N 다른 기호가 사용됩니다.모뎀에서는 진폭, 위상 및/또는 주파수의 고유한 조합을 가진 사인파 톤일 수 있습니다.예를 들어 64Q의 경우AM 모뎀, M = 64.라인 코드에서는 M개의 다른 전압 레벨이 될 수 있습니다.

송신할 수 있는 고유 메시지 수 M의 베이스2 로거 산술로서 비트/펄스 내의 펄스 N당 정보를 취득함으로써 Hartley는^[1] 다음과 같이 총 비트레이트 R의 측정치를 구축했습니다.

${\displaystyle R=f_{s}\log _{2}(M)}$

여기서_s f는 보드 속도(심볼/초 또는 펄스/초)입니다.(하틀리의 법칙 참조).

패스밴드 전송용 모뎀

변조는 전화선, 무선 채널 및 기타 Frequency Division Multiplex(FDM; 주파수 분할 다중) 채널 등의 통과 대역 필터링된 채널에서 사용됩니다.

모뎀에 의해 제공되는 디지털 변조 방법에서 각 기호는 일반적으로 특정 주파수, 진폭 및 위상을 갖는 사인파 톤입니다.심볼 레이트(보레이트)는 초당 전송된 톤 수입니다.

하나의 기호는 하나 또는 여러 비트의 정보를 전달할 수 있습니다.전화 네트워크용 음성 대역 모뎀에서는, 1 개의 기호가 최대 7 비트를 전송하는 것이 일반적입니다.

기호당 2비트 이상 또는 펄스당 1비트 이상 반송하는 것은 장점이 있습니다.한정된 대역폭을 통해 소정의 양의 데이터를 전송하는 데 필요한 시간을 단축합니다.(비트/초)/Hz 단위의 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있습니다. 즉, 헤르츠 단위의 대역폭은 낮을 수 있지만 비트/초 단위의 높은 비트 전송률을 달성할 수 있습니다.

QAM, PSK, OFDM 등의 일반적인 변조방식의 패스밴드의 최대 보레이트는 패스밴드 ^[2]대역폭과 거의 동일합니다.

음성 대역 모뎀의 예:

• V.22bis 모뎀은 1200Bd(1200 심볼/s)를 사용하여 2400비트/s를 전송합니다.각 직교 진폭 변조 심볼은 2비트의 정보를 전송합니다.모뎀은 M=2²=4개의 다른 기호를 생성할 수 있습니다.1200Hz(보레이트와 동일)의 대역폭이 필요합니다.반송파 주파수는 1800Hz입니다. 즉, 하한 컷오프 주파수는 1,800 - 1,200/2 = 1,200Hz이고 상한 컷오프 주파수는 1,800 + 1,200/2 = 2,400Hz입니다.
• V.34 모뎀은 3,440 Bd의 보레이트로 심볼을 전송할 수 있으며, 각 심볼은 최대 10비트를 전송할 수 있으므로 총 비트환율은 3420 × 10 = 34,200 bit/s가 됩니다.단, 모뎀은 물리층의 오버헤드를 제외하고 33,800비트/초의 순비트환율로 동작한다고 합니다.

베이스밴드 전송용 라인 코드

전신선, 시리얼 케이블 또는 로컬 영역 네트워크 트위스트 페어 케이블과 같은 베이스 밴드 채널의 경우 데이터는 라인 코드, 즉 사인파 톤이 아닌 펄스를 사용하여 전송됩니다.이 경우 보드 속도는 펄스/초의 펄스 속도와 동일합니다.

베이스 밴드 채널의 최대 보레이트 또는 펄스 레이트는 나이키스트 레이트라고 불리며 대역폭의 2배(컷오프 주파수의 2배)입니다.

가장 심플한 디지털 통신 링크(마더보드 상의 개개의 와이어나 RS-232 시리얼 포트/COM 포트 등)는 일반적으로 총 비트환율과 동일한 심볼환율을 가집니다.

10 Mbit/s 이더넷(10BASE-T), USB 및 FireWire와 같은 일반적인 통신 링크는 일반적으로 코드 자체 동기화 및 오류 탐지에 사용되는 추가 비데이터 기호의 오버헤드로 인해 데이터 비트 속도보다 약간 낮은 심볼 속도를 가집니다.

J. M. Emile Baudot (1845–1903)는 국제적으로 표준화되었으며 일반적으로 Baudot 코드라고 불리는 전신용 5비트 코드를 개발했습니다.

FDDI 및 100/1000 Mbit/s 이더넷 LAN 등의 고급 기술에서는 높은 데이터 레이트를 실현하기 위해 3개 이상의 전압 레벨이 사용됩니다.

1,000 Mbit/s 이더넷 LAN 케이블에서는 4개의 와이어 쌍이 전이중(양방향으로 동시에 페어당 250 Mbit/s)으로 구성되어 데이터 페이로드 부호화에 심볼당 다수의 비트가 사용됩니다.

디지털 텔레비전과 OFDM의 예

디지털 TV 전송에서 심볼 속도 계산은 다음과 같습니다.

심볼 속도(초당 심볼 수) = (비트/초) × 204) / (188 × 비트/초)

204는 패킷 내의 바이트 수입니다.여기에는 16개의 후속 Reed-Solomon 오류 수정 바이트가 포함됩니다.188은 데이터 바이트 수(187바이트)에 선행 패킷 동기 바이트(0x47)를 더한 값입니다.

기호당 비트 수는 (변조의 거듭제곱 2) × (전진 오류 보정)입니다.예를 들어 64-QAM 변조에서는 64⁶ = 2이므로 기호당 비트는 6입니다.Forward Error Correction(FEC; 순방향 오류 정정)은 보통 분수(즉, 1/2, 3/4 등)로 표시됩니다.3/4 FEC의 경우 데이터 3비트마다 4비트를 전송하고 그 중 하나는 오류 수정용입니다.

예:

지정 비트레이트 = 18096263

변조 유형 = 64-Q오전

FEC = 3/4

그리고나서

${\displaystyle {text rate} = snapac {18096263} {6\cdot {frac {3} {4} = snapac {18096263} {6} ~ {\napac {4} {napac} = snapac {43638}$

디지털 지상파 텔레비전(DVB-T, DVB-H 및 이와 유사한 기술)에서는 OFDM 변조, 즉 멀티 캐리어 변조가 사용됩니다.그런 다음 위의 심볼 속도를 OFDM 서브캐리어 수로 나누어 OFDM 심볼 속도를 달성해야 합니다.자세한 수치는 OFDM 시스템 비교표를 참조하십시오.

칩 레이트와의 관계

일부 통신 링크(GPS 송신, CDMA 휴대 전화, 기타 확산 스펙트럼 링크 등)는 데이터 레이트보다 훨씬 높은 심볼 레이트를 가집니다(데이터 비트당 칩이라고 불리는 다수의 심볼을 송신합니다).많은 기호의 칩시퀀스로 1비트를 표시함으로써 같은 주파수 채널을 공유하는 다른 송신기(무선 교란 등)로부터의 공동 채널 간섭을 극복하고 군용 무선 및 휴대 전화에서 흔히 볼 수 있습니다.같은 비트 레이트를 전송하기 위해 더 많은 대역폭을 사용하면 (비트/초)/Hz 단위의 낮은 채널스펙트럼 효율을 얻을 수 있지만, 많은 사용자가 동시에 사용할 수 있기 때문에 영역 단위당 (비트/초)/Hz 단위의 시스템스펙트럼 효율이 높아집니다.

이러한 시스템에서 물리적으로 전송되는 고주파 신호 속도의 심볼 레이트를 칩 레이트라고 하며, 이는 동등한 베이스 밴드 신호의 펄스 레이트이기도 합니다.단, 확산 스펙트럼 시스템에서 심볼이라는 용어는 CDMA 확산 코드가 적용되기 전에 상위 레이어에서 사용되어 하나의 정보 비트 또는 예를 들어 기존의 QAM 변조를 사용하여 변조된 정보 비트 블록을 참조할 수 있다.후자의 정의를 사용하면 심볼환율은 비트환율과 같거나 낮습니다.

비트 에러율과의 관계

심볼당 다수의 비트를 전송하는 단점은 수신기가 많은 신호 레벨 또는 기호를 서로 구별해야 한다는 것입니다.이는 어려울 수 있으며 신호 대 잡음비가 낮은 전화 회선 불량 시 비트오류가 발생할 수 있습니다.이 경우 모뎀 또는 네트워크 어댑터는 비트 오류율을 줄이기 위해 심볼당 더 적은 비트를 사용하여 더 느리고 강력한 변조 방식 또는 회선 코드를 자동으로 선택할 수 있습니다.

최적의 심볼 세트 설계는 채널 대역폭, 원하는 정보 레이트, 채널과 수신기의 노이즈 특성 및 수신기와 복호기의 복잡성을 고려한다.

변조

많은 데이터 전송 시스템은 반송파 신호의 변조에 의해 작동합니다.예를 들어 FSK(Frequency-Shift Keying)에서는 톤의 주파수는 가능한 값의 작은 고정 세트 사이에서 변화합니다.동기 데이터 전송 시스템에서 톤은 일정하고 명확하게 정의된 간격으로 한 주파수에서 다른 주파수로만 변경할 수 있습니다.이러한 간격 중 하나에서 특정 주파수가 1개 존재하면 기호가 됩니다.(기호의 개념은 비동기 데이터 전송 시스템에 적용되지 않습니다.)변조된 시스템에서 용어 변조율은 심볼 레이트와 동의어로 사용해도 된다.

이진 변조

반송파 신호가 두 가지 상태만 가질 경우 각 기호에서 하나의 비트(0 또는 1)만 전송할 수 있습니다.이 경우 비트환율은 심볼환율과 동일합니다.예를 들어 바이너리 FSK 시스템에서는 반송파가 2개의 주파수 중 하나를 가질 수 있습니다.하나는 0을 나타내고 다른 하나는 1을 나타냅니다.보다 실용적인 방법은 반송파가 동일한 주파수로 유지되지만 두 위상 중 하나에 있을 수 있는 차동 바이너리 위상 편이 키잉입니다.각 기호 동안 위상은 0을 인코딩하여 동일하게 유지되거나 1을 인코딩하여 180° 점프합니다.다시, 각 심볼에 의해서 송신되는 데이터는 1비트(0 또는 1) 뿐입니다.이것은 데이터가 기호 자체(실제 위상)가 아닌 기호 간의 전환(위상의 변화)으로 인코딩되는 예입니다.(위상 시프트 키잉에서는 송신기의 기준 위상을 아는 것이 실용적이지 않기 때문입니다).

N-ary 변조, N이 2보다 큼

반송파 신호가 취할 수 있는 상태의 수를 증가시킴으로써 각 심볼에 부호화된 비트 수를 1개보다 크게 할 수 있다.그러면 비트 전송률이 심볼 전송률보다 클 수 있습니다.예를 들어, 차등 위상 편이 키잉 시스템은 기호 사이의 위상 점프를 4개 가능하게 할 수 있다.그런 다음 각 심볼 간격마다 2비트를 인코딩하여 심볼 속도의 2배의 데이터 속도를 달성할 수 있습니다.16-QAM과 같은 보다 복잡한 방식에서는 4비트의 데이터가 각 심볼로 전송되어 심볼 레이트의 4배의 비트레이트가 발생한다.

2의 거듭제곱이 아니다

일반적으로 기호 수를 2의 거듭제곱으로 선택하고 보당 정수 비트 수를 보내는 것이 일반적이지만, 이는 필수가 아닙니다.바이폴라 인코딩이나 MLT-3 등의 라인 코드에서는 DC 밸런스를 유지하면서3개의 캐리어 스테이트를 사용하여 1개의 보당1비트를 부호화합니다.

4B3T 라인 코드는 3개의 3-ary 변조 비트를 사용하여 4개의 데이터 비트(보당 1.33비트)를 전송합니다.

데이터 레이트 대 에러 레이트

반송파를 변조하면 주파수 범위 또는 대역폭이 증가합니다.전송 채널은 일반적으로 전송할 수 있는 대역폭이 제한됩니다.대역폭은 (비트환율이 아니라) 심볼(변조)환율에 따라 달라집니다.비트레이트는 심볼레이트와 각 심볼에 부호화된 비트수의 곱이므로 비트레이트가 고정되면 후자를 늘리는 것이 확실히 유리하다.그러나 기호로 인코딩된 각 추가 비트에 대해 기호 구성(캐리어 상태 수)의 크기가 두 배로 커집니다.이로 인해 상태가 서로 구별되지 않게 되어 채널에 장애가 있는 경우 수신기가 기호를 올바르게 검출하기 어려워집니다.

모뎀의 이력은 고정 대역폭(즉 고정 최대 심볼레이트)에서 비트환율을 증가시켜 심볼당 비트를 증가시키는 시도입니다.예를 들어 V.29는 심볼 레이트 2,400 보로 심볼당 4비트를 지정하여 9,600 비트/초의 유효 비트레이트를 제공합니다.

스펙트럼 확산의 이력은 반대 방향으로 진행되기 때문에 대역폭을 확산하기 위해 심볼당 데이터 비트가 점점 적어집니다.GPS의 경우 데이터 레이트는 50비트/초, 심볼 레이트는 1.023Mchips/초입니다.각 칩을 기호로 간주할 경우 각 기호는 1비트(50비트/초/1,023k심볼/초 / 0.000,05비트/심볼)보다 훨씬 적은 값을 포함합니다.

특정 채널을 통해 M개의 가능한 기호를 완전히 수집하는 것을 M-ary 변조 방식이라고 합니다.대부분의 변조 방식은 기호 b당 정수 비트 수를 전송하므로 전체 수집에 M = 2개의^b 다른 기호를 포함해야 합니다.일부 변조 방식(MFSK, DTMF, 펄스 위치 변조, 스펙트럼 확산 변조 등)에는 다른 설명이 필요하지만 대부분의 일반적인 변조 방식은 별자리 다이어그램에 각 점을 표시하여 설명할 수 있습니다.

유의한 상태

통신에서 반송파의 변조와 관련하여 중요한 조건은 정보를 ^[3]나타내기 위해 선택된 신호의 파라미터 중 하나입니다.

중요한 조건은 전류(전압 또는 전력 수준), 광전력 수준, 위상 값 또는 특정 주파수 또는 파장이 될 수 있습니다.유의한 조건의 지속 시간은 연속된 ^[3]유의한 인스턴스 간의 시간 간격입니다.하나의 중요한 조건에서 다른 상태로의 변화를 신호 천이라고 합니다.정보는, 소정의 시간 간격내에 송신할 수도, 수신 ^[4]신호의 변경 유무로서 부호화할 수도 있습니다.

수신기, 복조기 또는 디코더라고 불리는 적절한 장치에 의해 중요한 조건이 인식됩니다.디코더는 수신된 실제 신호를 이진수(0 또는 1) 또는 영문자, 마크 또는 공백과 같은 의도된 논리 값으로 변환합니다.각 중요한 순간은 적절한 디바이스가 기록, 처리 또는 ^[3]게이트와 같은 특정 기능을 수행하기 위해 사용할 수 있는 조건 또는 상태를 가정할 때 결정된다.

「 」를 참조해 주세요.

• 대역폭(컴퓨팅)
• 비트레이트
• 칩레이트
• 주어진 신호 상태(기호)가 한 번에 3비트 또는 4비트를 나타낼 수 있는 방법을 보여주는 구성 다이어그램(그래프 또는 2D 오실로스코프 이미지)입니다.
• 총 비트 레이트. 데이터 시그널링 레이트 또는 회선 레이트라고도 불립니다.
• 디바이스 대역폭 목록
• 펄스 코드 변조

레퍼런스

외부 링크

• 심볼 레이트는 얼마입니까?
• "On the origins of serial communications and data encoding". Archived from the original on December 5, 2012. Retrieved January 4, 2007.
• 전자 디자인 매거진, 비트 레이트와 보드 레이트의 차이점은 무엇입니까?