💠 디지털 변조 — ASK / FSK / PSK
디지털 데이터(0과 1)를 아날로그 전송로로 보내기 위해 반송파의 진폭 · 주파수 · 위상 중 무엇을 바꾸느냐로
ASK · FSK · PSK가 나뉜다. 진폭과 위상을 동시에 바꾸면 QAM이 된다.
🎯 3대 방식 비교
| 방식 | 변화 요소 | 잡음 내성 | 대역 효율 | 검파 | 특징 / 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| ASK Amplitude Shift Keying |
진폭 (있음/없음 = OOK) | 가장 약함 | 보통 | 동기 · 비동기 모두 | 회로가 가장 간단하고 저렴. 진폭에 정보가 있어 잡음 · 페이딩에 취약. 광통신(빛 On/Off), 저속 회선 |
| FSK Frequency Shift Keying |
주파수 (2개 이상) | 강함 | 낮음 | 동기 · 비동기 모두 | 구현이 쉽고 잡음에 강하지만 주파수를 여러 개 쓰므로 대역폭을 많이 차지. 1200[bps] 이하 저속 모뎀, 무선호출 |
| PSK Phase Shift Keying |
위상 | 강함 | 높음 | 동기 검파만 | 같은 대역에서 더 많은 비트 전송 가능. 위상 기준이 필요해 수신기가 복잡. 중·고속 모뎀, 위성통신 |
잡음 내성 PSK ≥ FSK > ASK | 대역 효율 QAM > PSK > ASK > FSK
회로 간단한 순 ASK > FSK > PSK > QAM
회로 간단한 순 ASK > FSK > PSK > QAM
🔢 다진 PSK — 심볼당 비트 수
| 방식 | 위상 개수 (M) | 위상 간격 | 심볼당 비트 n = log₂M | 별칭 |
|---|---|---|---|---|
| BPSK (2PSK) | 2 | 180° | 1 bit | — |
| QPSK (4PSK) | 4 | 90° | 2 bit | 디비트(Dibit) |
| 8PSK | 8 | 45° | 3 bit | 트리비트(Tribit) |
| 16PSK | 16 | 22.5° | 4 bit | 쿼드비트(Quadbit) |
비트율 · 변조속도 관계
비트율[bps] = 변조속도[baud] × n
n = log₂M (심볼당 비트 수) · 2진 ASK/FSK/PSK 는 n = 1 이므로 bps = baud
📖 기출 예제 — 전송매체의 대역폭이 12,000[Hz], 두 반송파 주파수 사이의 간격이 최소 2,000[Hz] 일 때
2진 FSK 신호의 보오율과 비트율은? 전이중 · 각 방향 동일 대역폭
① 전이중(Full-Duplex) 이므로 대역을 반으로 나눠 쓴다
전체 12,000 Hz 를 반씩. 양방향이 동시에 흐르므로 각자 자기 대역이 필요하다.
② 한 방향 6,000 Hz 안에 반송파 두 개를 세운다
f₁0 을 표현
f₂1 을 표현
◀ 간격 2,000 Hz ▶
◀ 한 방향 대역폭 6,000 Hz ▶
FSK는 0과 1을 서로 다른 주파수 두 개로 보낸다.
두 반송파가 서로 간섭하지 않으려면 최소 2,000 Hz 는 떨어져 있어야 한다.
③ 그래서 신호가 실제로 쓸 수 있는 폭이 정해진다
한 방향 대역폭 = 보오율 + 반송파 간격
6,000 = 보오율 + 2,000 → 보오율 = 4,000 [baud]
6,000 = 보오율 + 2,000 → 보오율 = 4,000 [baud]
④ 2진(M = 2) 이므로 심볼 하나에 1비트
n = log₂M = log₂2 = 1
비트율 = 4,000 × 1 = 4,000 [bps]
비트율 = 4,000 × 1 = 4,000 [bps]
정답
보오율 4,000 [baud] · 비트율 4,000 [bps]
2진이므로 n = 1 → 보오율 = 비트율
⚠ 두 군데서 틀린다
① 「전이중」을 놓치는 경우 — 12,000을 그대로 쓰면 12,000 − 2,000 = 10,000 baud 라는 오답이 나온다. 문제에 전이중 · 양방향 · 동시 송수신 이라는 말이 있으면 제일 먼저 2로 나눈다. (단방향·반이중이면 나누지 않는다.)
② 반송파 간격 빼는 것을 잊는 경우 — 6,000을 그대로 보오율로 쓰면 안 된다. FSK는 주파수 두 개를 써야 하므로 둘을 떼어 놓는 몫(2,000 Hz)을 대역에서 먼저 떼어낸다.
① 「전이중」을 놓치는 경우 — 12,000을 그대로 쓰면 12,000 − 2,000 = 10,000 baud 라는 오답이 나온다. 문제에 전이중 · 양방향 · 동시 송수신 이라는 말이 있으면 제일 먼저 2로 나눈다. (단방향·반이중이면 나누지 않는다.)
② 반송파 간격 빼는 것을 잊는 경우 — 6,000을 그대로 보오율로 쓰면 안 된다. FSK는 주파수 두 개를 써야 하므로 둘을 떼어 놓는 몫(2,000 Hz)을 대역에서 먼저 떼어낸다.
💡 한 줄 절차 —
「전이중이면 ÷2 → 간격 빼기 → 그게 보오율 → ×log₂M 하면 비트율」.
이 순서 하나로 ASK·FSK·PSK 대역폭 문제가 전부 풀린다.
2진이면 log₂2 = 1 이라 마지막 단계에서 숫자가 그대로 간다.
🔍 검파(복조) 방식
| 구분 | 내용 | 적용 |
|---|---|---|
| 동기 검파 (Coherent) | 송신 측과 같은 위상의 기준 반송파를 수신기에서 복원해 사용. 성능 우수, 회로 복잡 | PSK · QAM (필수), ASK · FSK |
| 비동기 검파 (Non-coherent) | 위상 정보 없이 포락선·주파수만으로 판별. 회로 간단, 성능은 떨어짐 | ASK · FSK 만 가능 |
⚠ 기출 함정 — "QAM은 동기 검파나 비동기 검파를 사용한다" → 틀림. QAM·PSK는 위상 기준이 반드시 필요하므로 동기 검파만 가능하다.
📝 시험 포인트
• ASK = 진폭, FSK = 주파수, PSK = 위상, QAM = 진폭 + 위상
• FSK는 비동기 검파 가능, PSK·QAM은 동기 검파만
• QPSK = 디비트 = 2bit/심볼, 8PSK = 트리비트 = 3bit/심볼
• 2진 방식은 보오율 = 비트율
• ASK = 진폭, FSK = 주파수, PSK = 위상, QAM = 진폭 + 위상
• FSK는 비동기 검파 가능, PSK·QAM은 동기 검파만
• QPSK = 디비트 = 2bit/심볼, 8PSK = 트리비트 = 3bit/심볼
• 2진 방식은 보오율 = 비트율