문. 소스코딩 / 채널코딩 / 암호화 코딩

문. 소스코딩 / 채널코딩 / 암호화 코딩

답.

1. 디지털통신 시스템의 전송로 환경

  - 데이터 전송로는 송신신호의 대역폭이 전송로의 대역폭보다 클 경우 에러가 발생함

  - 집중 정수형 회로에서 R, L, C, G 성분에 의해 감쇄, 왜곡, 잡음, 간섭 등으로 에러가 발생함.

  - 소스코딩과 채널코딩을 통해 전송로의 문제점을 극복할 수 있음

 

2. 코딩의 개념

<그림. 샤논의 통신 계통도>

  - 코딩이란 음성, 영상 등의 송신하고자 하는 정보를 효율적인 사용이 가능하도록 변환하는 것

  - 코딩의 종류에는 소스코딩, 암호화, 채널코딩이 있음

 

3. 소스코딩의 개념

  - 소스코딩은 정보의 통계적 성질을 이용하여 효율적으로 압축하는 과정

  - 손실압축(인간의 인지심리 이용)과 무손실압축(신호의 통계적 중복성 제거)이 있음.

 

4. 소스코딩 개념도 및 분류

가. 개념도

<그림. JPEG 소스코딩 개념도>

- JPEG은 소스코딩의 하나로써 블록화, DCT변환, 양자화, 무손실압축을 통해 압축하는 방식임

 

나. 소스코딩의 분류

구 분	파형 부호화	파원 부호화	변환 부호화
Source	음성, 음악, 배경음	음성	영상
개념	신호의 크기만 부호화	음성, 발성모델 이용 부호화	다른 도메인으로 옮겨 압축 부호화
전송율	높음	낮음	높음
압축효율	좋음	낮음	좋음
응용	PCM, DPCM, DM, ADPCM	Vocoder, CELP, VELP	DCT, DWT, Wavelet

  - 송신하고자하는 신호의 특성에 따라 적합한 소스코딩 사용 필요

  - CELP(Code Excited Linear Prediction)

  - VELP(Voice Excited Linear Prediction)

  - Vocoder(음성->디지털 변환->전송->복구 일련의 과정)

  - DWT(Discrete Wavelet Transform)

 

5. 채널코딩 개념

  - 전송채널상의 에러를 극복하기위해 송신단의 Redundancy 비트를 추가하여 전송하는 것임

  - 주어진 BER에서 Eb/No 감소 목적

  - 송신측은 오류정정을 위한 여분의 비트를 추가하고 수신측은 여분의 비트를 이용하여 오류 검출/정정

 

6. 채널코딩 개념도 및 분류

가. 개념도

<그림. 채널코딩 개념도>

  - 채널코딩 시 추가된 여분의 비트를 활용하여 수신단에서 에러를 정정함

 

나. 분류

<그림. 채널코딩 분류>

구분	설 명
블록코드	- 블록내에서 에러정정 수행 - 구현이 용이하고 버스트에러 정정에 유리 - 고속전송방식에서 사용
비블록코드	- 블록단위로 부호화가 실행되나 과거 정보블럭도 필요한 방식 - 에러정정능력 우수 - 이동통신/위성통신 시스템에 사용

 

7. 암호화코딩 개념

  - 통신에서 사용자마다 고유번호를 부여하여 통신 보안성을 확보

  - CDMA에서는 PN코드, WCDMA에서는 스크램블링 코드를 사용하고, LTE에서는 EPS-AKA(Evolved Packet System - Authentication and Key Agreement)방식을 사용함

 

8. 암호화코딩 개념도 및 분류

가. 개념도

<그림. 암호화코딩 개념도>

- 암호화는 평문의 내용이 불명확하도록 재구성하여 암호문으로 만드는 과정

 

나. 분류

<그림. 암호화코딩 분류>

구분	설 명
대칭키 암호화	- 암호화키와 복호화키 동일
비대칭키 암호화	- 암호화키와 복호화키 다름
단방향 암호화	- 단방향으로 암호화하여 키가 불필요 - 암호문으로 평문 추출 불가

 

9. 소스코딩, 채널코딩, 암호화코딩 비교

구 분	소스코딩	채널코딩	암호화코딩
정의	아날로그정보를 디지털신호로 변환	디지털정보를 디지털신호로 변환	사용자마다 고유번호 부여
목적	전송효율 증대	수신측 전송에러 정정	통신 보안성 확보
종류	파형부호화, 파원부호화, 변환부호화	블록 코드, 비블록 코드	PN Code, Walsh Code(CDMA), OVSF Code(WCDMA)
데이터양	감소	증가	-
적용분야	H.265/H.264	ARQ, FEC	WCDMA/LTE/5G