ASK와 FSK의 특징에 대한 설명

디지털 연속파 변조의 종류는 ASK, FSK, PSK, QAM등이 있다.
그 중 ASK는 반송파의 진폭을 변화시키는 방식이고 FSK는 주파수를 변화시키는 변조 방식이다.

[ASK]
ASK의 일반식은 디지털 신호가 1일 땐 S(t)=Acoswt 라고 하면 신호가 0일 땐 S(t)=Bcoswt 이다.
두 개의 신호발생기가 있어서 한 쪽에선 1 신호인 Acoswt를 다른 한 쪽에선 0 신호인 Bcoswt를 발생한다.

예를 들어서 1010 의 신호가 들어온다고 가정하면 다음과 같이 된다.

즉 진폭에 의해 1과 0을 구분해 내는 것이다.
여기서 주파수는 변경되지 않는다.

ASK의 문제점은 대역폭이 변하는 순간 아래의 그림처럼 신호의 불연속이 발생하는 것이다.

신호의 불연속은 선로의 대역폭을 많이 필요하게 되서 근래에는 거의 사용않는 방식이다.
구현은 쉽지만(가격이 싸지만) 파형을 보존해야 하므로 속도를 빠르게 할 수 없는 단점도 있다.

[FSK]
FSK는 전송 선로의 특성에 가장 강한 특성을 지닌 변조 방식이다.
그 이유는 아래의 선로 모델링에서 주파수에 관한 요인이 없기 때문이다.

R은 진폭, L/C는 위상이기 때문에 주파수가 변동될 요소가 없다.
ASK, PSK, QAM과 달리 선로가 열악할 때 많이 사용되는 방식이다.
일반적으로 댁내 통신에 많이 사용된다.

FSK의 일반식은 디지털 신호가 1일 땐 S(t)=Acos2πf1t 라고하면 신호가 0일 땐 S(t)=Acos2πf2t 다.
두 개의 신호발생기가 있어서 한 쪽에선 1 신호인 Acos2πf1t 를 다른 한 쪽에선 0 신호인 Acos2πf2t를
발생한다.

예를 들어서 1010 의 신호가 들어온다고 가정하면 다음과 같이 된다.

하지만 ASK와 마찬가지로 주파수가 변경되는 구간에서 불연속이 발생하며 이는 대역폭의 증가로
이어진다.

이에 대한 대안으로 CPFSK(Continuous Phase Frequency Shift Keying)가 만들어졌다.
CPFSK는 신호 발생기를 2개를 사용하는것이 아니라 1개를 사용하여 신호의 연속성을 유지한다.

일반식은 S(t)=Acos(2πft + hdπt/T_d)이다.
h  : 변위비, 상수
T_d : 펄스의 반복 주기
d  : 입력데이터의 부호.
      1개의 신호 발생기에선 이 데이타에 의해 주파수를 결정하고 변조시켜 연속적인 위상변화를 하는
     주파수 변조파를 얻게 된다.
      신호가 1이면 (+1), 신호가 0이면 (-1)을 붙여주어 hπ만큼 +/-  위상변화가 발생한다.

CPFSK에서 h가 너무 크면 불연속과 마찬가지인 효과가 발생하며 너무 작으면 주파수간 변화가 너무
미미하여 오차가 발생할 확률이 증가한다.
검파신호가 겹치지 않도록 하는 최소 주파수편이비는 0.5이며 이 때 최소 대역폭으로 통신이 가능하다.
이를 MSK(Minimum Shift Keying)이라고 한다.

MSK에서 main lobe를 협대역화 하기 위하여 Gaussian filter를 사용하는데 이를 GMSK라고 한다.
Gaussian filter는 아래와 같은 특성을 가졌다.

GMSK는 스펙트럼 집중도가 우수하고 대역 외 스펙트럼의 억압도도 높은 특징을 가진다.
FSK에 Gaussian filter를 적용하기도 하는데 GFSK라고 하며 Blue Tooth등에 사용되고 있다.