정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 31. 부호화

31. 부호화

 

정보나 신호를 전송이 가능한 다른 형태의 정보나 신호로 변환하는 과정을 부호
화라고 하며, 이는 원본 정보 자체를 부호화하는 것과, 실제 전송로를 통해 전송하
기 위해 정보를 전송신호로 부호화하는 것으로 나뉜다. 전송하려는 정보는 대부분
문자, 숫자, 기호이며, 이들은 바이트(Byte) 단위의 2진수로 표현할 수 있으므로 코
드 또는 부호라고 한다. 정보 자체의 부호화에는 아스키(ASCII) 코드, 2진화 10진 코
드(BCD, Binary Coded Decimal Code), 확장 2진화 10진 코드(EBCDIC, Extended
Binary-Coded Decimal Interchange Code) 등이 주로 사용되며, 전송을 위한 부호화 방
식에는 NRZ(Non Return to Zero), RZ(Return to Zero), 맨체스터 부호화(Manchester
encoding), 차등 맨체스터 부호화(Differential Manchester encoding)등이 있고 이는
실제 전송선로를 통과시키기 위해서 전압 값에 따라 비트 0과 1을 대응시키는 방식
을 사용한다.
가. 정보자체의 부호화 방식
(1) 2진화 10진 코드(BCD, Binary Coded Decimal)
BCD 코드는 원래 10진수의 숫자를 나타내기 위하여 4비트의 조합으로 만들었으
나, 4비트의 조합으로는 16개의 문자밖에 나타낼 수 없으므로 영문자, 특수 문자 등
을 나타내기 위하여 2 비트를 추가하여 6 비트로 구성된 코드이다. BCD코드는 10진
법의 모든 수를 2진법의 8, 4, 2, 1의 4자리에 맞추어 표현하는 방식으로 8, 4, 2, 1
이란 23, 22, 21, 20의 자릿수 값이며 2진법에서 4자리를 택해 10진법을 표시하는 방법 이다. BCD 코드 의 왼쪽 2비트는 존 비트(zone bit)로서 마치 전화번호의 국번호와 같
은 역할을 하며, 나머지 4비트는 숫자(digit) 비트로서 일련번호와 같은 역할을 한다.
모든 문자는 존 비트와 숫자 비트의 조합으로 표현되며, 이외에 기계적인 에러를 검
사하는 용도로 사용하는 패리티 비트(parity bit)를 왼쪽 끝에 더 붙일 수 있다. BCD
와 10진수와의 관계는 [표 2-4]와 같으며, BCD 코드에서 영문자 A∼I는 11, J∼R는
10, S∼Z는 01, 숫자 0∼9는 00을 존 비트로 부여한다.
10진수의 BCD 코드 표현

10진수	BCD(binary coded decimal)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001
10 20 51 98 246	0001 0000 0010 0000 0101 0001 1001 1000 0010 0100 0110

(2) 아스키(ASCII) 코드
ASCII 코드는 3비트의 존(zone)과 4비트의 숫자(digit)로 구성된 7비트 코드이다.
ASCII 코드의 특징은 앞부분의 3개 비트는 영문자, 숫자, 특수 문자 등을 구분할 수
있도록 하였다. 또한 정보의 호환성과 효율적인 컴퓨터 통신을 위해 ASCII 코드에 패
리티 비트를 추가하여 8비트 코드를 많이 사용하고 있다. ASCII 코드는 국제 표준기
구(ISO, International Standard Organization)에서 개발되고, 미국 국립 표준 연구소
(ANSI, American National Standards Institute)에 의해 제정되었다. 데이터 통신업계
에서는 이 코드를 표준코드로서 취급하기 때문에 확장 2진화 10진 코드(EBCDIC) 보
다 더 많이 사용되고 있다. 따라서 ASCII 코드로 전송해온 데이터를 EBCDIC 체계의
컴퓨터에서 처리할 때 EBCDIC 코드로 바꾸어 사용해야 한다. 이러한 코드 변환은 컴
퓨터의 주기억장치로 데이터가 입력되기 전에 통신제어 장치에서 수행하거나 주기억
장치에 데이터를 모두 입력시킨 후 프로그램 상에서 코드 변환을 하기도 한다. ASCII
코드는 PC 기종에서 널리 사용되며, 데이터 통신용으로 많이 사용된다. ASCII 코드
의 표현 형태는 [그림 2-81]과 같다.

(3) 확장 2진화 10진 코드(EBCDIC, Extended Binary-Coded Decimal Interchange
Code)
EBCDIC 코드는 8비트로 구성된 코드이며, 4개의 존(zone) 비트와 4개의 숫자(digit)
비트로 구성된다. 8비트 코드이므로 256개의 서로 다른 문자를 표현한다. EBCDIC
코드는 IBM대형 컴퓨터에서 기본으로 사용되었으며, [그림 2-82]와 같이 표현된다.
[표 2-5]은 BCD 코드, ASCII 코드, EBCDIC를 비교한 것이다.

확장 2진화 10진 코드(EBCDIC)의 표현방법

BCD 코드, ASCII 코드, EBCDIC의 비교

문 자	BCD 코드	ASCII 코드	EBCDIC 코드
blank .(+$*]-/`,=ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ	110 000 011 011 111 100 010 000 101 011 101 100 011 100 100 000 110 001 111 011 001 100 001 011 110 001 110 010 110 011 110 100 110 101 110 110 110 111 111 000 111 001 100 001 100 010 100 011 100 100 100 101 100 110 100 111 101 000 101 001 010 010 010 011 010 100 010 101 010 110 101 111 011 000 011 001	010 0000 000 1110 010 1000 010 1011 010 0100 010 1010 010 1001 010 1101 010 1111 010 1100 010 0111 011 1101 100 0001 100 0010 100 0011 100 0100 100 0101 100 0110 100 0111 100 1000 100 1001 100 1010 100 1011 100 1100 100 1101 100 1110 100 1111 101 0000 101 0001 101 0010 101 0011 101 0100 101 0101 101 0110 101 0111 101 1000 101 1001 101 1010	0100 0000 0100 1011 0100 1101 0100 1110 0101 1011 0101 1100 0101 1101 0110 1000 0110 0001 0110 1011 0110 1101 0110 1110 1100 0001 1100 0010 1100 0011 1100 0100 1100 0101 1100 0110 1100 0111 1100 1000 1100 1001 1101 0001 1101 0010 1101 0011 1101 0100 1101 0101 1101 0110 1101 0111 1101 1000 1101 1001 1100 0010 1100 0011 1100 0100 1100 0101 1100 0110 1100 0111 1100 1000 1100 1001
0123456789	001 010 000 001 000 010 000 011 000 100 000 101 000 110 000 111 001 000 001 001	011 0000 011 0001 011 0100 011 0011 011 0100 011 0101 011 0110 011 0111 011 1000 011 1001	1111 0000 1111 0001 1111 0010 1111 0011 1111 0100 1111 0101 1111 0110 1111 0111 1111 1000 1111 1001

나. 정보전송을 위한 부호화 방식
전송을 위한 부호화 방식은 전압 값과 비트의 대응 관계에 따라 단극성(Unipolar) 방
식, 극성(Polar) 방식, 그리고 양극성(Bipolar) 방식으로 구분된다. 단극성 방식은 신
호를 동일한 부호의 전압(양이나 음)으로 부호화하여 표현한다. 예를 들어, 2진수의
비트 0을 0V에, 비트 1을 +5V에 대응하면 +극성만 사용하는 단극성 부호화가 된다.
극성 방식은 비트 0을 음(minus) 전압 값에, 비트 1을 양(plus) 전압 값에 대응한다. 예
를 들어, 비트 0을 –5V에, 비트 1을 +5V에 대응하면 극성 부호화가 된다. 양극성 방
식은 신호를 부호화할 때 양과 음의 전압을 모두 사용한다. 즉, 비트 1을 전송할 때만
극성을 교대로 바꾸어 출력하고, 비트 0을 전송할 경우에는 영(zero) 전압으로 나타낸
다. 예를 들어, 비트 0을 0V에, 비트 1을 +5V와 -5V에 교대로 대응하면 양극성 부
호화가 된다. 이 외에도 사용하는 형태에 따라 여러 가지 신호 방식이 있는데, 보통은
데이터 전송속도가 느리면(저속) 극성 방식을, 빠르면(고속) 양극성 방식을 사용한다.
(1) NRZ(Non Return to Zero)
초창기에 많이 사용되던 전송을 위한 부호화 방법으로, 낮은 전압 값에 비트 0을 높
은 전압 값에 비트 1을 대응시키는 방식으로 이름에서 알 수 있듯이 비트 하나를 전송
하고도, 0으로 돌아가지 않는 것이 NRZ의 특징이다. 디지털 통신에서 흔히 On-Off
Keying 방식이라고도 불리며, NRZ는 구조가 간단하여 지금도 널리 쓰이고 있다.
NRZ의 장점은 구조가 간단하다는 것과 저속에서 고속에 이르기까지 검증된 부호화
방식이라는 것이다. 그러나 NRZ는 직관적으로 이해하기가 가장 쉬운 형태이지만 신
호만으로는 동기화(synchronization)가 어렵다는 단점을 가지고 있다. NRZ는 [그림
2-83]과 같이 NRZ-L(Level)과 NRZI(Inverted)로 구분되며, NRZ-L은 비트 0 또는 1
자체를 신호 레벨로 표현하는 방식이고 NRZI는 비트 1이면 반전을 시켜 표현하는 방
식이다. 예를 들어, [그림 2-83]의 (b)와 같이 비트가 0에서 1로 변하면 반전을 시키
고 1에서 1로 변해도 반전시켜 표현한다.

극성(Polar) 방식으로 표현된 NRZ 부호화 방법

(2) RZ(Return to Zero)
RZ 부호화 방식은 비트 1을 전송할 때, 비트 시간 길이의 약 1/2은 양이나 음의 전
압을 유지하고, 그 나머지 시간은 0 상태로 되돌아오는 방식이다. RZ 방식은 각 비트
시간을 반으로 나누어 첫 번째의 절반 부분을 전송할 비트 값을 표현하는데 사용하고,
두 번째의 절반 부분에서는 0V로 돌아가기 때문에 0V를 동기화 신호로 이용할 수 있
어 NRZ보다는 동기화에 보다 유리하다.

(3) 맨체스터 부호화(Manchester Encoding)
IEEE 802.3 이더넷(Ethernet)에서 사용되는 표준 디지털 부호화 방식으로, 각 비트
시간을 반으로 나누었을 때 중간에서 항상 전압의 변화가 발생한다. 즉, 비트 1은 비
트 시간 한가운데에서의 전압 변화가 +V에서 -V로 변하며, 비트 0은 전압 변화가 -V
에서 +V로 변한다. 맨체스터 부호화는 NRZ나 RZ에 비해서 복잡도가 증가하고 일반
적으로 신호가 더 높은 주파수를 형성하며 전송 시에 더 큰 대역폭을 필요로 하지만,
동기화가 유리하고 각 비트 시간에서의 전압 변화의 존재여부를 검사함으로써 약간의
오류 검출 기능을 제공할 수 있다.
(4) 차등 맨체스터 부호화(Differential Manchester Encoding)
IEEE 802.5 토큰 패싱 링(Token Passing Ring)방식에 사용되는 표준 디지털 부호화
방식으로 맨체스터 부호화를 약간 변형한 형태이다. 비트 시간의 중앙에서 전압의 변
화가 일어나는 것은 맨체스터 부호화와 동일하지만, 비트 0과 1에 대한 신호의 대응
방법에 있어 약간의 차이가 있는데, 맨체스터 부호화는 각 비트에 대하여 신호가 결정
되지만, 차등 맨체스터 부호화는 그렇지 않다. 즉, 앞의 신호가 어떻게 되었든 간에,
뒤에 오는 비트가 1이면, 비트간의 경계에서 전압 변화가 일어나지 않고 뒤에 오는 비
트가 0이면, 비트간의 경계에서 항상 전압 변화가 발생한다. 차등 맨체스터 부호화는

하나의 비트 시간만을 놓고 보면, 그 값이 0인지 1인지 구분할 수 없게 된다. 즉, 연
속적인 신호가 있어야만 신호가 나타내는 비트 값을 알 수 있다는 점이 앞의 부호화
방법들과 다르다. 차등 맨체스터 부호화도 맨체스터 부호화처럼 NRZ 부호화나, RZ
부호화보다 더욱 큰 대역폭을 필요로 하고, 맨체스터 부호화보다도 더 복잡한 구성으
로 되어있지만, 잡음에 대한 면역성이 더욱 뛰어난 장점이 있다.