[데이터통신] 전송속도와 전송량: 변조속도(Baud), 데이터 전송속도(bps), 나이퀴스트 정리, 샤논 정리

 데이터통신에서 전송속도와 전송량을 구하는 공식을 알아봅니다.

 

[ Contents ]

 

 

1. 변조 속도 (Baud)

Baud = bps / (단위 펄스 당 변조된 비트 수)

 

 Baud는 1초동안 변조하는 횟수를 뜻하며, 초당 펄스 수라고도 합니다. 여기서 펄스(Pulse)란 일정 주기로 반복되는 일련의 파형을 말하며, 영미권에서는 심장박동을 'pulse'라고 가리킵니다.

 

 펄스에 담을 수 있는 비트가 많을수록, 당연히 변조 속도가 빠릅니다. 위 예시는 진폭의 높이로 0과 1을 구분하는 ASK방식이며, 진폭이 높으면 1 낮으면 0입니다. 따라서 단위 펄스 당 1bit의 정보밖에 담을 수 없습니다.

 반면 PSK나 QAM 등을 이용하면 4bit 이상의 정보도 담을 수 있으므로, baud가 높습니다.

 

2023.05.10 - [CS] - [데이터통신] 디지털 - 아날로그 신호 변환: ASK, FSK, PSK, QAM

[데이터통신] 디지털 - 아날로그 신호 변환: ASK, FSK, PSK, QAM

 

 

 

2. 데이터 전송 속도 (BPS)

bps = Baud * (단위 펄스 당 변조된 비트 수)

 

 초당 전송하는 비트 수(Bit Per Second)를 말합니다. 

 bps와 baud는 서로 맞물려 있으며, baud는 초당 변조하는 횟수를 나타내고 bps는 초당 전송하는 비트 수를 나타냅니다.

 

 

 

3. 채널 용량(Channel capacity)

- 나이퀴스트의 정리 (Nyquist)

C = 2*W*log2S [bps] (W: 대역폭, S: 신호)

 

 노이즈가 없는 이상적인 채널에서의 전송량 공식입니다. (밑이 2인 로그를 사용)

 채널 용량은 에러 없이 전달할 수 있는 최대 정보량(초당 비트수)입니다. 즉, 해당 공식을 통해서 bps를 구합니다.

 

 

- 샤논 정리 (Shannon)

C = W * log2(1 + (S/N)) [bps]

 

 하지만 노이즈가 없는 전송매체는 없습니다. 반드시 존재하는 노이즈를 고려한 채널용량을 구하는 공식이 '샤논 정리'입니다.

 나이퀴스트 정리와 비교하면 로그의 지수만 다르며, 2S 대신 S/N으로 바뀌었습니다.