KR101021194B1 - 미사용 확산 코드를 이용한 임펄스 노이스 검출 - Google Patents

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Abstract

CDMA 시스템에서 저레벨의 임펄스 노이즈 및 고레벨의 임펄스 노이즈 모두를 검출할 수 있는 임펄스 검출기는 비사용 코드들에서 백그라운드 노이즈(background noise) 레벨을 계산하는 회로를 포함한다. 다른 한 회로는 확산 간격당 노이즈 전력을 출력하도록 각 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력을 계산한다. 이러한 평균은 평균 백그라운드 노이즈 전력을 출력하는 그 다른 한 회로에 의해 확산 간격들에 걸쳐 계속 산출된다. 비교기는 백그라운드 노이즈 전력에 프로그램가능 문턱치를 더한 값과 현재 확산 간격의 노이즈 전력을 비교하고 백그라운드 노이즈 전력에 판별 문턱치를 더한 값이 초과될 경우 삭제 표시자를 생성한다.

Description

미사용 확산 코드를 이용한 임펄스 노이스 검출{Detection of impulse noise using unused spreading codes}
디지털 데이터가 변조 무선 주파수 캐리어를 이용해 한 장소에서 다른 장소로 전송되는 유선 모뎀 및 셀룰라 시스템, 그리고 기타 무선 기술들에 있어서, 전송을 오염시키고 에러를 야기하는 임펄스 노이즈의 문제가 항상 존재한다.
디지털 데이터 전송은 보통 에러 검출 및 정정 비트들(이제부터 ECC 비트들이라 칭함)과 함께 부호화하기 위해 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 블록들과 같은 코드워드들로 분리되는 데이터 비트들의 스트림을 포함한다. 이렇게 부호화된 코드워드들은 하나 이상의 RF 캐리어들 상에서 변조되어 전송된다. 수신 측에서, 그 부호화된 코드워드들이 복구되고 ECC 비트들은 어떤 에러들이 발생되었는지를 판단하고 정정하는데 사용된다. ECC 비트들은 검출 및 정정될 수 있는 에러들의 개수와 관련해 소정의 제한된 "영역"만을 포함한다. 임펄스 노이즈가 발생하여 검출될 때, 에러 있는 심볼들은 삭제된 것으로 마크될 수 있고, 에러 정정 코드의 에러 정정 능력은 향상된다.
시간 도메인에서의 임펄스 노이즈 검출에 대해서는 알려져 있고 본 발명의 출원인에 의해 제공된 Jasper I 이라 명명된 케이블 모뎀 제거 시스템 (이하, CMTS, Cable Modem Termination System) 수신기 코드에서 상용되고 있다. 시간 도 메인 임펄스 검출 기술은 수개의 샘플 넓이의 윈도우를 사용하고 그 윈도우를 통해 수신된 전력을 검출하여 그것을 문턱치와 비교하였다. CMTS 회로는 다운스트림 메시지들에 의한 각 버스트의 전송 전력을 제어하므로, 예상 전력을 알고 있다. 문턱치는 임펄스 노이즈에 의해 오염된 데이터 전송이 그 문턱치를 초과하고도 남는 전력을 가지지 않도록 충분히 높게 설정되었다. 문턱치가 그 윈도우 안에서 초과되었으면, 임펄스 노이즈가 페이로드 데이터에 부가적 영향을 미쳐 데이터를 오염하고 노이즈 문턱치를 초과한다고 추측하였다.
그러나, 보다 낮은 전력 임펄스 노이즈에 있어서는, 검출 문제가 훨씬 더 어려워지는데 이는 노이즈가 무엇이고 진짜 신호가 무엇인지를 구별하기가 훨씬 더 어렵기 때문이다. 이것은 전력 문턱치의 이용이 제한되어 있기 때문인데, 전력 문턱치가 낮은 전력 노이즈를 검출하기 충분할 정도로 떨어질 때, 오염되지 않은 페이로드 데이터의 전력 역시 그 문턱치를 초과하여 노이즈에 의해 오염되지 않은 심볼들에 대한 잘못된 삭제 표시를 유도할 수 있다. 예상 전력에 얼마나 가깝게 노이즈 전력 문턱치가 설정될 수 있는지에 대해 한계가 있게 된다. 이것은 저전력 노이즈에 의해 오염된 일부 심볼들이 시스템을 거치는 것을 허용하여 페이로드 데이터를 복구할 때 에러를 야기하고 CMTS 트래킹 루프가 동기를 벗어나게 할 수 있다.
따라서, 노이즈에 의해 오염되지 않은 심볼들에 대한 삭제 표시를 제공하지 않으면서 저전력 또는 고전력 임펄스 노이즈를 검출하는 방법이 필요로 되고 있다.
본 발명의 개념에 따른 시스템은, 미사용 코드들의 백그라운드 노이즈 레벨을 산출하고 그리고나서 버스트들을 통해 미사용 코드들에 대한 전력을 검출하고 검출된 전력을 백그라운드 노이즈 레벨과 비교함으로써, 코드 분할 다중화 또는 동기 코드 분할 다중화(이제부터 각각 CDMA 및 SCDMA라 칭함) 전송시의 저전력 또는 고전력 임펄스 노이즈를 검출할 것이다. 검출된 전력이, 바람직하게는 프로그램 가능한 문턱치 만큼 백그라운드 노이즈 레벨을 초과하면, 미사용 코드들에는 백그라운드 노이즈 레벨 이상의 어떤 신호 전력도 존재하지 않을 것이므로 임펄스 노이즈가 존재한다. 미사용 코드들은 특정 프레임들이나 확산 구간들에 걸쳐 미할당된 코드들이나, CMTS가 비활성이라고 정한 코드들을 의미한다. 일반적으로, 더 오래되고 더 많은 노이즈가 있는 케이블 설비들에서, CMTS는, 시스템의 수신기가 활성 코드들에 대한 데이터를 적절하게 수신하도록 코드 당 전력이 충분히 높을 것을 보장할 정도로 충분히 높은 다수의 코드들을 비활성 코드들로 예비할 것이다. 미할당 코드들은 가벼운 트래픽 로드로 인해 특정 확산 구간 및 프레임을 통해 어떤 케이블 모뎀에도 할당되지 않은 코드들이다. 노이즈 검출 및 관리가 본 발명의 임펄스 검출 기술의 이용을 필요로 하는, 노이즈가 있는 시스템에는 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있는 비활성 코드들 또는 미할당 코드들이 실질적으로 항상 존재할 것이다.
미사용 코드들에 대해 검출된 임의의 전력은 노이즈가고, 페이로드 데이터의 전송이 오염되었을 수 있음을 나타낸다. 미사용 코드들에 대한 전력을 검출하여 노이즈의 존재를 판단하고 복구된 데이터의 최종 출력으로부터 노이즈를 제거하는 조처를 취하는 어떤 시스템이라도 본 발명을 실시하기 충분하다. 바람직한 실시예에서, 노이즈가 발견되면, 노이즈로 오염되었을 수 있는 수신된 심볼들은 삭제 비트로 마킹되어, 데이터 복구 프로세스시 무시될 수 있고 심볼 클록 등을 추적하기 위한 CMTS 수신기의 다양한 추적 루프들에서 사용되지 않으며, 또한 리드 솔로몬 및 트렐리스(trellis) 코드들과 같은 에러 정정 코드들의 에러 정정 능력을 향상시키는데 사용된다.
종래의 시간 도메인 기술 대비 본 발명의 미사용 코드 기술의 이점은, 종래의 시간 도메인 기술에서는 전력 문턱치가 사용되어, 그 문턱치에 의해 검출된 부가적 영향으로 총 수신 전력을 증가시킨 원하는 신호 전력과 노이즈 전력이 언제 섞였는지를 검출하도록 했다는 것이다. 노이즈 전력과 원하는 신호 전력 간에 어떤 구별도 없었기 때문에, 예상 전력에 얼마나 가깝게 문턱치가 설정될 수 있는지에 대한 한계가 존재했고, 이것이 저전력 임펄스 노이즈가 시스템으로 빠져나갈 수 있게 만들었다. 미사용 코드 기술을 사용하면, 어떤 미사용 코드에 대해서도 예상되는 합당한 신호 전력이 존재하지 않으므로, 한 미사용 코드에서 검출된 어떤 전력이라도 노이즈임에 틀림없게 된다. 할당된 코드들에 대한 합당한 신호 전력과 미할당 코드들에 대한 원치않는 노이즈 전력 사이의 이러한 구분 때문에, 종래의 시간 도메인/전력 문턱치 기술에서 가능한 것보다 훨씬 낮은 레벨의 노이즈 전력을 검출하는 것이 가능하게 된다.
본 발명은 케이블 모뎀 시스템의 CMTS 수신기를 이용해 도시되고 있으나, 코드 분할 다중화가 사용되고, 수신 및 분석되어 미사용 코드들에 어떤 전력이 존재하는지를 판단할 수 있는 적어도 어떤 전송들 중의 미사용 확산 코드들이 존재하는, 어떠한 유무선 시스템에도 적용 가능하다.
바람직한 실시예에서, 보다 오래된 시간 도메인 임펄스 검출이 보다 새로운 코드 노이즈 검출 회로와 연계하여 사용되며, 이들 중 하나나 둘 모두를 턴 오프하거나 둘 모두를 사용하는 옵션이 주어진다.
기본적으로, 본 발명의 방법 개념을 실시하는데에는 단 세 단계만이 수행될 필요가 있다. 먼저, 진짜 백그라운드 노이즈 전력 레벨인지를 확인하기 위한 충분한 확산 구간에 걸쳐 미사용 코드들의 백그라운드 노이즈 전력 레벨이 산출될 필요가 있다. 이 백그라운드 노이즈 전력 산출은, 많은 수의 확산 구간들의 미사용 코드들의 노이즈 전력 레벨들을 평균하거나 그 이동 평균을 산출하거나, 그냥 여러 확산 구간들 또는 여러 프레임들로부터 미사용 코드들의 큰 샘플에 대한 노이즈 전력 레벨들의 표나 리스트를 만들거나, 값들을 조사하고 미사용 코드들에 대해 나열된 대부분의 백그라운드 노이즈 전력 레벨들에 특유한 백그라운드 노이즈 전력 값을 뽑음으로써 수행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 백그라운드 노이즈 전력 레벨은 슬라이서(slicer) 에러 신호들을 이용하여 페이로드 데이터를 포함하는 코드들에 대해 산출된다. 다른 실시예들에서, 백그라운드 노이즈는 슬라이서 에러들을 이용하는 모든 할당 코드들과, 마찬가지로 여기 설명된 기술을 이용하는 모든 미사용 코드들을 사용해 산출될 수 있다. 이는 모든 코드들이 추정 상태로 사용되기 때문에 보다 정확한 추정을 제공한다. 일반적으로, 백그라운드 노이즈는 적어도 하나의 프레임 및 일반적으로 여러 프레임들의 확산 구간들에 대한 평균값으로서 산출된다. 이러한 개념 안에 있는 바람직한 유형들은, 미사용 코드들의 백그라운드 노이즈 레벨을, 초기화 이후 처리된 것만큼 많은 프레임들의 확산 구간들에 걸친 이동 평균으로서 산출한다.
둘째, 각 확산 구간의 노이즈 전력 레벨이, 확산 구간 내 모든 미사용 코드들의 노이즈 전력을 평균함으로써 결정된다. 이 단계는 확산 구간의 가능한 노이즈 오염 디스프레드(despread) 심볼들을 수신하는 단계와, 미사용 코드들의 노이즈 전력 레벨을 결정하는 단계를 수반한다. 일반적으로 이것은 전송될 때 제로 진폭 또는 값을 가졌던 수신 심볼들의 노이즈 전력을 평균함으로써 수행된다. 직교 진폭 변조 시스템이나 진폭 및 위상이 각 심볼을 규정하는데 사용되는 어떤 시스템에서, 심볼의 전력은 I2+Q2이고 여기서 I 및 Q는 성좌도 내 수신 심볼의 데카르트 좌표들이다. 다른 실시예들에서, 제로라고 추정되는 각 심볼("미사용 코드")의 노이즈 전력이 테이블 안에 나열되며, 확산 구간에 대한 노이즈 전력은 특징적인 값을 선택하거나 확산 구간 내 모든 미사용 코드들을 평균함으로써 정해진다. 임펄스 노이즈가 전체 확산 구간 보다 적게 지속되기 때문에 이것이 가장 정확한 방법은 아니지만, 임펄스 노이즈가 디확산(despreading) 프로세스시 모든 수신 심볼들 안으로 확산되기 때문에 이 실시예 역시 유효하다.
단계 2는 확산 구간의 "미사용 코드들"의 노이즈 전력이 백그라운드 노이즈 보다 어떤 문턱량 만큼 더 높을 때 임펄스 노이즈가 그 확산 구간 동안 전송된 심볼들을 오염시켰기 때문에 중요한 단계가 된다. 확산 구간의 미사용 코드들에서의 노이즈 전력이 측정되는데 반하는 기준이, 많은 확산 구간들에 걸친 미사용 코드들의 백그라운드 노이즈가므로, 종래의 시간 도메인 임펄스 노이즈 검출기들에서 가능했던 것 보다 훨씬 정교한 구별이 이뤄질 수 있다. 이는 구별 프로세스 중에 고려되어야 할 미사용 코드들의 실제 페이로드 신호가 존재하지 않기 때문에 가능하므로, 존재하는 어떤 전력도 노이즈 전력이 된다.
셋째, 각 확산 구간의 노이즈 전력 레벨이, 복수개의 확산 구간들 및 바람직하게는 복수개의 프레임들 내 미사용 코드들로부터 결정된 것과 같은 백그라운드 노이즈 레벨과 비교된다. 바람직한 구성들에 있어서, 백그라운드 노이즈 전력 더하기 어떤 판별 문턱치가, 확산 구간 내 노이즈 전력이 측정되는데 반하는 기준으로서 사용된다. 판별 문턱치는 프로그램 가능하고, 또한 노이즈로 오염된 심볼들이 수신기의 슬라이서 및 기타 트래킹 루프 회로의 사양이 주어진 상태에서 성공적으로 수신될 수 있을 만큼 충분히 높은 신호대 잡음비를 유지한다면 삭제 표시가 발생되지 않을 것임을 보장하기 충분할 만큼 높게 설정됨이 바람직하다.
도 1a는 본 발명의 미사용 코드 임펄스 검출 회로의 대안적 실시예에 대한 블록도이다.
도 1b는 본 발명의 미사용 코드 임펄스 검출 회로의 바람직한 실시예에 대한 블록도이다.
도 2는 여러개의 버스트들을 포함하고 미사용 코드들을 보이는 일반적인 SCDMA 프레임의 구조를 설명하는데 사용되는 SCDMA 프레임의 다이어그램이다.
도 3은 1x128 선형 정보 벡터 Sk 곱하기 128x128 코드 매트릭스 C에 의해 1x128 칩 결과 벡터 Rk를 생성하여 확산 구간을 통해 전송되도록 하는 케이블 모뎀에서의 매트릭스 곱셈의 세부 사항을 도시한 것이다.
도 4는 결과 벡터의 제1칩, R1을 생성하기 위해 도 3의 매트릭스 곱셈으로부터 합산된 부분적(partial product)들을 세부적으로 나타낸 수학식이다.
도 5는 결과 벡터 Rk의 임의의 Ri 성분의 값을 규정하는 일반적인 수학식이며, 선형 벡터와 이차원 벡터의 매트릭스 곱이 어떻게 수행되는지를 규정한 수학식이다.
도 6은 20으로 도시된 결과 벡터 Rk가 CT로 표식되고 24로 도시된 코드 매트릭스 C의 전치 행렬과 곱해지는 것을 보인다.
도 7은 수신된 심볼들의 벡터
Figure 112005015771347-pct00001
의 임의의 성분 Yi의 값을 규정하고 그 각각의 Yi가 결과 벡터의 개별 칩들을 전치행렬 CT의 대응하는 열의 대응하는 성분들과 곱해진 부분적들의 합임을 나타낸 수학식이다.
도 8은 도 5의 Ri에 대한 표현을 도 7의 Ri로 대체한 결과가 되는 수학식이다.
도 9는 도 8의 간단화한 식이다.
도 10은 채널의 시간 도메인의 임펄스 노이즈가 전송 칩들 및 수신 심볼들에 어떤 영향을 미치는지를 보이는, 한 확산 구간 중 심볼들의 한 정보 벡터 전송 프 로세스에 대한 다이어그램이다.
도 11은 할당 코드들의 맵의 예이다.
도 12는 이동 평균 산출을 위한 수학식이다.
도 13은 바람직한 삭제 결정 로직의 회로에 대한 보다 세부적인 블록도이다.
도 14는 두 판별 문턱치들의 이용에 대해 설명하는 그림이다.
도 15는 본 발명의 개념에 따른 회로의 블록도이다.
케이블 모뎀들(CMs)이 SCDMA 기술을 이용하여 업스트림 버스트들을 전송하는 케이블 시스템의 CMTS 수신기에는 확산 구간들이 존재한다. 예시할 목적으로, 주기적일 수도 주기적이지 않을 수도 있는 128개의 서로 다른 활산 코드들이 있다고 가정하자. 각각의 확산 구간 중에, 이들 코드의 일부 또는 모두는 버스트들을 전송할 하나 이상의 CM들에 할당될 것이다. 각각의 CM은 서로 다른 확산 코드들을 사용하여, 둘 이상의 버스트가 서로 다른 CM들에 의해 동시에 전송되는 경우에 그 코드들의 전송이 CMTS에 의해 분리될 수 있도록 한다. 확산 구간들, SCDMA 프레임들 및 미사용 코드들의 개념을 이해하기 위해 도 2를 참조하라.
도 2는 여러 버스트들을 가지며 미사용 코드들을 보이는 일반적인 SCDMA의 구조를 설명하는데 사용되는 단일 SCDMA 프레임의 다이어그램이다. 본 발명은 미사용 확산 코드들을 가지는 어떠한 코드 분할 다중화 디지털 데이터 전송 시스템에라도 동등하게 적용될 수 있지만, 여기에서는 동기 코드 분할 다중화 억세스(SCDMA) 시스템이라고 전제된다. 각 프레임은 하나 이상의 확산 구간을 포함한다. 각각의 확산 구간 중에, 코드 북에 있는 확산 코드들의 개수와 동일한 수의 심볼들은 확산 스펙트럼 다중화 억세스 전송을 이용해 전송되어, 하나 이상의 케이블 모뎀들이나 기타 전송기들로부터의 여러 개의 버스트들이 동시에 전송될 수 있게 된다.
열(11)은 SCDMA 프레임의 제1확산 구간을 나타내고, 열(21)은 이 프레임의 제2확산 구간을 나타낸다. DOCSIS 2.0 추종 시스템들에서는 최고 32개의 확산 구간들이 존재한다. 각 확산 구간의 수직 방향은 128개의 행으로 나눠지고, 그 각각의 행은 코드북에 있는 128개의 주기적, 직교 확산 코드들 가운데 하나를 나타낸다. 블록들(23 및 25)은 각각 제1 및 제2버스트들로서 전송되고, 도 2에 도시된 프레임의 확산 구간들을 통해 서로 다른 확산 코드들을 이용해 서로 다른 CM들로부터 동시에 전송되는 심볼들을 나타낸다. 각각의 확산 구간 중에, 128개의 가능한 심볼들이 전송될 수 있고, 도 3에서 정보 벡터(16)로 나타낸 이들 128개의 심볼들은 전송되는 버스트들, 널(null) SID들, 및 미사용 코드들 사이에서 나눠진다. 즉, 행(11)에서, 제1 및 제2버스트인 심볼들의 스펙트럼들은 128개의 주기적인 직교 확산 코드들의 집합 내 서로 다른 확산 코드들의 집합들에 의해 확산되는 자신들의 스펙트럼을 포함한다. 코드 0은 최하부 행(13)으로 나타낸다. 제1버스트의 스펙트럼을 확산시키는데 사용되는 코드들은 편괄호(15) 안의 행들로 나타내고, 제2버스트의 스펙트럼을 확산시키는데 사용되는 코드들은 편괄호(17) 안의 행들로 나타낸다. 제1 및 제2버스트들은 동시에 전송되며, 알려진 방식에 따라 디스프레더(despreader)에 의해 CMTS 수신기에서 확산된다.
편괄호(19) 안의 행들은 미사용 코드들이다. 모든 DOCSIS 업스트림 SCDMA 프레임은, 활성 코드들의 수에 대한 프로그램 가능 값(CMTS에 의해 제어됨)과 null SID가 한 채널을 서로 다른 로직 서브 채널들로 분리하는데 사용되고 있는지의 여부에 따라, 그 안에 몇 개의 미사용 코드들을 포함할 수 있다.
CM에서 각 버스트를 전송하는 스펙트럼 확산 프로세스는, 128개의 심볼들에, 각각 128개의 확산 코드들로 된 성분들을 포함하는 128x128의 이차원 코드 매트릭스를 곱한 것으로 이뤄지는, 선형 정보 벡터 Sk의 매트릭스 곱을 수반한다. 이 매트릭스 곱은 각각이 부분적들의 합으로 된 128개의 칩들로 이뤄진 출력 벡터를 산출하고, 상기 부분적 각각은 정보 벡터로부터의 한 심볼을 확산 코드로부터의 해당 성분과 곱한 것이다.
정보 벡터의 모든 심볼들은 단일 케이블 모뎀의 버스트로부터 나올 수 있고, 아니면 이 심볼들은 여러개의 서로 다른 케이블 모뎀들로부터 나올 수 있는데 이때 각 케이블 모뎀은 심볼들을 자신의 정보 벡터 안, CMTS로부터의 대역폭 할당 다운스트림 메시지로서 수신된 할당 코드들에만 대응되는 위치들에 삽입시키고 다른 모든 위치들에는 0을 삽입한다.
각각의 확산 구간에서, 128개의 칩들로 이뤄진 결과 벡터인 벡터 Pk가 전송된다. 이 128개의 칩들은 확산 구간을 위한 대역폭으로 할당되었던 하나 이상의 케이블 모뎀들에 의해 생성된 하나 이상의 정보 벡터들의 심볼들로부터 생성되었다. 둘 이상의 케이블 모뎀이 대역폭으로서 할당되면, 둘 이상의 정보 벡터가 생 성될 것이나, 할당된 대역폭을 가진 CM들에 의해 생성된 모든 정보 벡터들에서의 심볼들의 총 개수는 128개를 초과하지 않는다. 할당된 대역폭을 가진 각각의 CM에서 생성되는 하나의 결과 벡터가 존재하겠지만, 모든 결과 벡터들이 서로 합해졌다면 그 결과는 마치 128개의 심볼들을 가진 하나의 정보 벡터가 코드 매트릭스와 곱해진 매트릭스인 양 128개의 칩들을 가진 하나의 결과 벡터가 될 것이다.
각 벡터 Rk는 DOCSIS 2.0 사양에서 Sk 라 불리는 정보 벡터를 코드 매트릭스 C와 곱한 매트릭스 곱의 결과이다. 이러한 계산이 어떻게 수행되는지에 대한 세부 내용은 DOCSIS 2.0 사양의 6.2.14 부문에서 개시되고 있고, 이 내용은 DOCSIS 2.0 사양의 나머지와 같이 여기에 레퍼런스로서 포함되고 있다((여기서 Rk는 DOCSIS 사양의 Pk에 해당한다). 도 3은 16으로 표시된 1x128 선형 정보 벡터 Sk에 18로 표시된 128x128 코드 매트릭스 C를 곱하여 확산 구간 중에 전송될 20으로 표시된 1x128 칩 결과 벡터 Rk를 생성하는 케이블 모뎀에서의 매트릭스 곱셈의 세부 사항을 도시한 것이다. 도 4는 결과 벡터의 제1칩, R1을 생성하기 위해 도 3의 매트릭스 곱셈으로부터 합산된 부분적(partial product)들을 세부적으로 나타낸 수학식이다. 도 4는 결과 벡터 Rk의 제1성분 Ri가 정보 벡터 Sk의 심볼들 Sm에 코드 매트릭스 C의 제1열(열 인덱스 1)에 있는 대응되는 코드 성분들(m에 해당하는 행 인덱스를 갖는)과 곱해지는 부분적들의 합임을 보인다. 도 5는 결과 벡터 Rk의 임의의 Ri 성분의 값을 규정하는 일반적인 수학식이며, 선형 벡터와 이차원 벡터의 매트릭스 곱이 어떻 게 수행되는지를 규정한 수학식이다.
CMTS에서, 도 6에 의해 나타낸 바와 같이, 20으로 도시된 결과 벡터 Rk는 CT로 표식되고 24로 도시된 코드 매트릭스 C의 전치 행렬과 곱해진 매트릭스이다. 행 및 열 인덱스들이 전치 행렬에서 반대가 됨을 알 수 있다. 이 매트릭스 곱셈은 26으로 도시된 1x128 심볼들의 수신 심볼들의 벡터
Figure 112005015771347-pct00002
를 복구한다. 이 심볼들은 AWG 및 임펄스 노이즈로 오염될 수 있다. 전치 행렬 CT는 단지, 행들이 전치 행렬의 열들로 설정된 도 3의 18로 도시된 코드 매트릭스 C이다. 도 7은 수신된 심볼들의 벡터
Figure 112005015771347-pct00003
의 임의의 성분 Yi의 값을 규정하고 그 각각의 Yi가 결과 벡터의 개별 칩들을 전치행렬 CT의 대응하는 열의 대응하는 성분들과 곱해진 부분적들의 합임을 나타낸 수학식이다. 따라서,
Figure 112005015771347-pct00004
이다. 코드 매트릭스 행들과 열들이 대칭적이므로, 전치 행렬의 행은 코드 매트릭스의 해당 열과 동일하다.
Ri에 대한 도 5의 수학식을 도 7의 수학식에 대입하면 도 8의 수학식이 생성된다. 도 8의 수학식을 간략하게 하면 도 9의 수학식이 생성된다. 코드 성분(Cm,i 및 Cj,i)이 2가지 값(1 및 0, -1)을 가지기 때문에, 도 9의 수학식은 j=i인 경우에 만 제로가 아닌 값이 될 것이다. 이때, i는 코드 행렬(C)의 코드 성분(code element)의 컬럼 인덱스(column index)이고, j는 전치 행렬(CT)의 로우 인덱스(row index)이다.
도 10은 채널의 시간 도메인에서의 임펄스 노이즈가 전송되는 칩(chip) 및 수신되는 심볼에 어떻게 영향을 미치는지를 나타내는 하나의 확산 간격 동안 심볼의 하나의 정보 벡터를 전송하는 프로세스를 나타내는 도면이다. 전송되는 정보 벡터는 28에서 도시되고 128개의 심볼들을 갖는다. 상기 심볼들에 대한 값은 30에서 도시된다. 이 예에 있어서, 상기 심볼들을 스프레드하는데 사용되는 확산 코드들이 확산 간격동안 할당되지 않은 채로 남아있기 때문에 S1 및 S2의 값은 제로로 세팅된다. 심볼들(S3 내지 S128)에 대한 값들은 값(X3 내지 X128)이다. 행렬 곱셈기(29)에 의한 정보 벡터(30)의 스펙트럼의 확산은 32에 도시된 값들(X'1 내지 X'128)을 갖는 128개의 칩들(R1 내지 R128)의 결과 벡터를 생성한다. 비록 S1 및 S2가 제로 값을 갖지만, X'1 및 X'2는 도 5로부터 결정될 수 있는 바와 같이 행렬곱이 작용하는 방식으로 인하여 제로 값을 갖지 않는다. 모든 128개의 칩들을 전송하는데 걸린 시간 간격은 일 확산 간격이다.
이제, 임펄스 노이즈(34)가 확산 간격 도중에 발생하고 확산 간격 도중에 몇몇 칩들의 값들에 추가되는 것을 가정한다. 결과 벡터(32)가 수신되고 CMTS 디스프레더(36)에 의해 디확산된 스펙트럼을 갖는 경우, 시간 도메인의 펄스(34)의 추가 임펄스 노이즈 에너지는 38에 도시된 수신된 심볼 벡터 전체에 확산되고 수신된 심볼들(Y1 내지 Y128) 각각에 어떤 에너지를 추가한다. 이로 인하여, 스프레드 스펙트럼 기술이 코드 이득을 제공하고 --- 채널에서의 노이즈가 디스프레더에서 확산된 스펙트럼을 가지는 동시에 페이로드 데이터의 스프레드 스펙트럼이 각 심볼의 에너지를 상기 심볼에 다시 집중하기 위해 디확산되는 경우 실제 전송된 심볼들의 스프레드 스펙트럼이 디확산된다. 채널을 통한 전송 이후에 결과 벡터(32)의 노이즈 손상된 수신된 칩들의 디확산이 128개의 수신된 심볼들(Y1 내지 Y128)을 갖는 선형 수신된 노이즈 손상된 심볼 벡터(38)를 생성한다. 수신된 심볼들(Y1 및 Y2)은 전송된 심볼들(S1 및 S2)에 각각 대응하지만 이 예에서는 노이즈에 의해 손상되었다. 채널에서 임펄스 노이즈가 없는 경우, Y1 및 Y2에 대한 값(N1 및 N2)은 전송된 심볼들(S1 및 S2)이 제로 값을 가지기 때문에 제로가 될 것이다. 하지만, 임펄스 노이즈가 디스프레더(36)에 의해 모든 수신된 심볼들(Y1 내지 Y128)에 확산되기 때문에, N1 및 N2에 대한 값은 제로가 아니다. 또한, S3에 대한 값(X3)에 대응하는 것으로 추정되는 Y3에 대한 값은 실제로 임펄스 노이즈(34)의 스펙트럼의 확산에 기인하는 어떤 노이즈 팩터(N)가 추가된 X3이다.
N1 및 N2에 대한 값이 제로가 아니라 제로인 것으로 가정하기 때문에, 저 레벨 임펄스 노이즈는 제로 값 전송된 심볼들에 대응하는 수신된 심볼들의 값들을 검 사함으로써 CMTS에 의해 검출될 수 있다. CMTS가 확산 간격 동안 확산 코드를 할당했기 때문에, CMTS는 확산하기 위한 코드들이 할당되지 않았기 때문에 Y1 및 Y2에 대한 값들이 제로가 된다는 것을 알고 있다. Y1 및 Y2에 대한 값, 즉 N1 및 N2가 제로가 아니기 때문에, CMTS는 임펄스 노이즈가 확산 간격 동안 채널에서 발생한 것을 알고 CM 수신기에 의해 사용될 수 있는 삭제 표시를 가지고 확산 간격 동안 수신된 모든 심볼들을 마크할 수 있다. 전형적으로, 상기 확산 간격에서 각 심볼의 디지털 표현에서의 삭제 비트를 로직 1로 세팅함으로써 심볼들이 삭제 표시를 가지고 마크된다.
삭제 비트를 가지고 마크된 심볼들은 버려지지 않고, 삭제 비트는 에러 정정 및 검출 프로세스에서 잘못된 비트로 복호화되지 않도록 보장하기 위하여 더 면밀하게 상기 심볼들을 검사하게 한다. 삭제 비트가 마크된 심볼들은 또한 CM 수신기에서 트래킹 루프(tracking loop)에 의해 심볼 클록 등에 동기화하는데 사용되지 않는다. 에러 정정 회로에서 삭제 비트를 사용하는 프로세스는 CMTS 수신기의 트래킹 루프에서 심볼들을 무시하는데 심볼들의 삭제 비트를 이용하는 회로로서 공지되어 있다.
저 레벨 임펄스 노이즈를 검출하는 도 1a 및 도 1b 회로
도 1a의 회로는 프레임의 사용되지 않은 코드들에서의 노이즈 파워를 검출함으로써 저 레벨 또는 고 레벨 임펄스 노이즈를 검출하는 상술된 수학적 방법을 사용하는 대안적인 실시예이다. 도 1a의 임펄스 검출기는 얼마나 많은 버스트들이 프 레임 동안 전송되는지에 관계없이 전체 SCDMA 프레임을 처리한다.
도 1a는 저 파워 또는 고 파워 임펄스 또는 다른 노이즈의 존재를 검출하기 위해 CDMA 시스템에서 사용되지 않거나 할당되지 않은 코드들을 이용하는 회로의 블록도이다. 라인(10)은 종래 기술 시간 도메인 임펄스 노이즈 검출 회로가 사용되는 경우 상기 회로에서 오는 옵션의 삭제 입력 라인이다. 종래 기술 시간 도메인 임펄스 노이즈 검출 회로가 임펄스 노이즈의 존재를 검출하고 라인(12)에서 입력되는 현재 심볼이 무시되기를 희망하는 경우 상기 라인(10)이 각 심볼 기반으로 액티브된다. 일반적으로, 동일한 확산 간격에서의 모든 심볼들은 동일한 삭제 표시를 가질 것이다. 디확산되고 수신된 심볼들, 즉 도 10의 벡터(38)의 심볼들(Y1 - Y128)이 라인(12)에서 임펄스 노이즈 검출기에 입력된다. 특정 심볼이 상기 종래 기술 시간 도메인 임펄스 노이즈 검출 시스템에 의한 노이즈 검출에 따라 무시되는 경우, 무시되는 심볼이 라인(12)에 도달하는 경우 라인(10)상의 신호가 액티브될 것이다.
바람직한 실시예에 있어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 시간 도메인 임펄스 노이즈 검출 회로가 없고, 입력 라인(10)이 존재하지 않는다. 바람직한 실시예에 있어서, 모든 임펄스 노이즈 검출이 도 1의 회로에 의해 수행되지만, 삭제 입력 라인(10)이 없고 OR 게이트(74)가 없는 도 1a의 회로를 포함하는 대안적인 실시예가 또한 유용할 것이다.
사용되지 않은 코드 인덱스 신호가 라인(40)에 입력된다. 상기 신호는 CMTS 로부터 수신된 MAC 데이터로부터 생성되고 어느 심볼이 제로 값을 가지는 것으로 추정된다고 상기 회로에 표시한다. 상기 신호는 업스트림(upstream) 대역폭 요청을 수신하고, 대역폭 어워드(award)를 생성하며, 업스트림 버스트에 대해 어느 코드 및 미니슬롯(minislot)을 사용할지를 나타내는 다운스트림 MAP 및 UCD 메시지를 CM에 전송하는 책임을 지는 CMTS의 매체 접근 제어(MAC; Media Access Control) 프로세스에 의해 제공되는 할당된 코드들의 맵(map)으로부터 생성된다. 도 11은 할당된 코드들의 맵의 예이다. 42 및 44의 블록들(B1 및 B2)은 각각 제1 및 제2 버스트에 할당된 코드들을 나타낸다. 46, 48, 및 50의 블록들은 2가지 상이한 유형의 할당되지 않은 코드들을 나타낸다. 블록(46)은 모든 DOCSIS 프레임에서 발생하는 확산 간격 동안 할당되지 않은 코드들을 나타낸다. DOCSIS 시스템에 있어서, 일반적으로 SCDMA 칩을 수신하는데 사용되는 DOCSIS 수신기에서의 등화(equalization) 및 예측기 회로에서의 슬라이서 회로(slicer circuitry)를 교정(calibration)하는데 사용되는 모든 확산 간격에 소수의 할당되지 않은 코드들이 있다. 각 채널의 UCD 메시지의 채널 패러미터는 확산에 이용할 수 있는 전체 수의 코드들 중에서 얼마나 많은 코드들이 채널에 사용되는지를 정의한다. 어떤 사용되지 않은 코드들이 항상 시작시에 코드 0에서 시작할 것이다. 따라서 128개의 가능한 확산 코드들 중에서 126개의 코드들이 업스트림 SCDMA 채널에서 사용되고 있는 경우, 코드 0 및 1이 상기 채널에서 사용되지 않을 것이다. 더 오래되고 더 많은 노이즈를 갖는 케이블 시스템에 있어서, 사용되지 않은 코드들의 수는 할당된 코드에 대한 파워가 적합한 수신을 위해 적절한 신호대 잡음비를 달성하는데 적합하도록 보장하기 위하여 CMTS에 의해 제어된다. 더욱이, 동일한 채널에 상이한 횟수로 전송되는 중첩된 대역폭을 갖는 상이한 논리 서브채널을 분리하는데 사용되는 널(null) SID들이 있다. 상기 널 SID들은 또한 본 발명에서 임펄스 노이즈 검출에 사용될 수 있다.
블록들(48 및 50)에 의해 표현되는 코드들이 널 SID들에 대응한다. 널 SID들은 상이한 심볼 레이트 및/또는 상이한 변조 유형을 갖는 2가지 상이한 버스트 유형이 중첩 대역폭을 갖는 상이한 논리 채널들 또는 서브채널들에서 동일한 채널에서 전송되는 업스트림 멀티모드 전송에서 사용되는 할당되지 않은 버스트이다. 상기 널 SID들은 논리 채널들 간의 간섭 및 중첩을 방지하기 위하여 상기 논리 채널들 사이에 보호 주파수대(guard band)를 설정한다. 할당되지 않은 코드들 또는 널 SID 코드들이 본 발명을 실행하는데 사용될 수 있지만, 모든 사용되지 않은 코드들이 노이즈의 존재를 결정하기 위해 검사되는 경우 신뢰성이 증가한다. 왜냐하면 임펄스 노이즈의 진폭이 변화하고 어떤 사용되지 않은 코드에서의 에너지 양이 다른 사용되지 않은 코드들의 에너지에 비해 변할 수 있기 때문이다. 따라서 임펄스 노이즈의 존재를 결정하기 위해 사용되지 않은 코드들 모두에서의 에너지를 검출하는 것이 보다 더 신뢰성이 있다.
도 1a 및 도 1b의 실시예에 있어서, 임펄스 노이즈 파워의 검색은 각 확산 간격의 모든 사용되지 않은 코드들(바람직한 실시예에 있어서 최대 32개까지의 사용되지 않은 코드들)에서의 신호의 진폭 또는 노이즈 파워 레벨을 합함으로써 수행된다. 임펄스 노이즈는 노이즈 파워를 각 수의 사용되지 않은 코드들에 대한 상이한 문턱치를 갖는 룩업 테이블로부터 입수된 문턱치와 비교함으로써 검출된다. 이것은 평균을 계산하기 위해 나눗셈을 할 필요가 없도록 한다. 하지만, 대안적인 실시예에 있어서, 모든 사용되지 않은 코드들, 또는 대안으로 32개까지의 사용되지 않은 코드들에서의 에너지가 평균될 수 있다. 즉 합해지고 합에서의 계산되지 않은 코드들의 수로 나누어진다. 그 다음 상기 평균을 각 수의 사용되지 않은 코드들에 대한 상이한 문턱치를 갖는 룩업 테이블로부터 입수된 프로그램가능한 문턱치 레벨과 비교한다. 노이즈 파워 평균이 비교되는 문턱치 레벨은 산발적인 임펄스 노이즈 및 일정한 백그라운드 노이즈를 구별하는데 사용된다. 이상적인 세계에서는, 백그라운드 노이즈가 없기 때문에 상기 문턱치는 제로가 될 것이다. 하지만, 판별 문턱치는 백그라운드 노이즈의 일정한 존재로 인하여 실세계에서 제로가 되지 않는다.
본 실시예에 있어서, 백그라운드 노이즈는 각 확산 간격 동안 및 모든 사용되지 않은 코드들 또는 적어도 32개까지의 사용되지 않은 코드들을 이용하여 프레임의 모든 확산 간격 동안 이동 평균(moving average)을 계산함으로써 계산된다. 하지만, 대안적인 실시예에 있어서, 임펄스 노이즈 검출은 사용되지 않은 코드들 중의 어느 하나에서의 에너지를 검출함으로써 구현될 수 있다. 이것은 더 적은 신뢰성을 갖는다.
도 1의 회로는 사용되지 않은 코드들 중 하나 이상에서 노이즈 파워 평균을 계산함으로써 그리고 상기 노이즈 파워 평균을 백그라운드 노이즈 레벨에 의해 세팅된 판별 문턱치(discrimination threshold)에 비교함으로써 확산 간격에서 임펄스 노이즈의 존재를 결정하기 위해 상술된 프로세스들 중의 어느 것을 수행한다.
근본적으로, 본 발명의 방법을 실행하기 위해 단 3단계가 수행될 필요가 있다. 본 발명에 따른 장치는 도 15의 블록도에 도시된다. 우선, 진정한 백그라운드 노이즈 파워 레벨인지를 보장하기 위하여 충분한 확산 간격 동안 사용되지 않은 코드들에서의 백그라운드 노이즈 파워 레벨이 계산될 필요가 있다. 이것은 도 15의 회로(106)에 의해 수행된다. 상기 백그라운드 노이즈 파워 계산은 다수의 확산 간격들의 사용되지 않은 코드들에서의 노이즈 파워 레벨을 평균하거나 그 이동 평균을 계산하거나, 다수의 프레임들 또는 다수의 확산 간격들로부터 사용되지 않은 코드들의 다수의 샘플에서 노이즈 파워 레벨의 리스트 또는 테이블을 생성하고, 값을 조사하고 사용되지 않은 코드들에 대해 리스트된 대부분의 백그라운드 노이즈 파워 레벨의 전형적인 백그라운드 노이즈 파워 값을 선택함으로써 수행될 수 있다. 블록(106)은 상기 프로세스들 중 어느 하나를 수행하는 회로를 나타낸다. 전형적으로, 백그라운드 노이즈는 다수의 프레임들 및 적어도 하나의 프레임의 확산 간격들 동안 평균으로서 계산된다. 바람직하기로는, 초기화 이후에 처리된 만큼 많은 프레임들에 대한 이동 평균으로서 사용되지 않은 코드들에서의 백그라운드 노이즈 레벨을 계산한다.
둘째, 각 확산 간격에서의 노이즈 파워 레벨이 결정된다. 이 단계는 도 15의 블록 108에 의해 수행되고 가능한 확산 간격의 노이즈 손상된 디스프레드 심볼을 수신하는 단계 및 사용되지 않은 코드들에서의 노이즈 파워 레벨을 결정하는 단계를 포함한다. 전형적으로 이것은 전송되는 경우 제로 진폭 값을 갖는 수신된 심볼들에서의 노이즈 파워를 평균함으로써 수행된다. 직교 진폭 변조 시스템 또는 진폭 또는 위상이 각 심볼을 정의하는데 사용되는 어떤 시스템에 있어서, 심볼의 파워는 I2 + Q2이고, I 및 Q는 배열(constellation)에서 수신된 심볼의 데카르트 좌표(cartesian coordinates)이다. 다른 실시예에 있어서, 제로로 ("사용되는 않은 코드") 추정되는 각 심볼의 노이즈 파워가 테이블에 리스트되고, 확산 간격에 대한 노이즈 파워가 특징 값을 선택함으로써 결정된다. 이것은 임펄스 노이즈가 전체 확산 간격보다 더 작은 간격 동안 지속될 수 있기 때문에 가장 정확한 방법은 아니지만, 임펄스 노이즈가 디확산 프로세스에서 모든 수신된 심볼들에 확산되기 때문에, 이 실시예도 또한 유용한다. 블록 108은 상기 방법들 중의 어느 하나를 수행하는 회로를 나타내고, 라인(109)상에 확산 간격에 대한 노이즈 파워를 출력한다.
확산 간격의 "비사용 코드들"에서의 노이즈 전력이 백그라운드 노이즈보다 어떤 임계 양만큼 더 높은 경우, 임펄스 노이즈가 확산 간격동안 전송된 심볼들을 손상시켰기 때문에 단계 2는 진가가 시험되는 경우이다. 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력이 측정되는 표준은 많은 확산 간격들에 걸친 상기 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈가기 때문에, 종래 기술의 시간 영역 임펄스 노이즈 검출기들에서 가능한 것보다 더 정교한 판별들이 가능하다. 이것은 상기 판별 프로세스동안 고려되어야 할 상기 비사용 코드들에서의 아무런 실제 페이로드 신호도 존재하지 않아서, 존재하는 어떤 전력도 노이즈 전력이기 때문에 가능하다.
셋째, 각 확산 간격에서의 노이즈 전력 레벨은 복수의 확산 간격들 그리고 바람직하기로는 복수의 프레임들에서의 상기 비사용 코드들로부터 결정된 바와 같은 백그라운드 노이즈 레벨과 비교되고, 상기 비교로부터 임펄스 노이즈가 상기 확산 간격동안 수신된 심볼들을 손상시켰는지가 결정된다. 상기 단계는 도 15에 있는 비교 회로(110)에 의해 수행된다. 바람직한 종(species)의 클래스에서, 상기 백그라운드 노이즈 전력 플러스 어떤 판별 문턱치는 확산 간격에서의 노이즈 전력이 측정되는 표준으로서 사용된다. 상기 백그라운드 노이즈 전력 플러스 어떤 판별 문턱치는 라인(112)을 통해 회로(106)에 의해 출력된다. 바람직하기로는, 상기 판별 문턱치는 라인(114)상의 입력 데이터에 의해 심볼화될 때, 프로그램가능하고, 노이즈 손상된 심볼들이 그들이 성공적으로 수신될 수 있을 정도로 충분히 높은 신호 대 잡음비를 여전히 가지는 경우 삭제 표시들이 생성되지 않을 정도로 충분히 높게 설정된다.
도 1의 회로는 현재의 확산 간격의 프레임 바로 전에 처리된 프레임까지 그리고 상기 프레임을 포함하는 복수의 프레임들에 걸쳐 상기 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈의 이동 평균을 계산하는 상기에 정의된 속(genus)내의 선호되는 종을 구현한다. 또한 도 1의 회로에서 구현된 방법은 두개의 상이한 문턱치들을 사용하는데, 상기 문턱치 양자는 충족되어야 한다. 최종적으로, 도 1의 회로는 종래 기술의 시간 영역 임펄스 노이즈 검출기가 삭제가 필요하다고 표시하거나, 삭제가 필요하다고 도 1의 회로가 결정하는 경우 삭제 표시를 출력할 것이다.
도 1의 장치의 비즈니스의 제1 순서는 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력이 비교될 수 있는 참조 노이즈 전력 레벨을 설정하기 위하여 현재의 프레임들 이외의 모든 프레임들에 걸쳐 상기 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈 전력을 계산하는 것이다. 상기 프로세스에서의 제1 단계는 처리되고 있는 현재의 확산 간격에서의 비사용 코드들의 모두 또는 적어도 몇몇에서의 평균 노이즈 레벨을 계산하도록 기능하는 회로(52)에 의해 수행된다. 시간 영역 고 전력 임펄스 노이즈 검출기가 도 1의 회로에 선행하고 입력 라인(10)이 존재하는 실시예들에 있어서, 회로(52)는 심볼들이 상기 시간 영역 임펄스 검출기(미도시)에 의해 삭제 표시들로 마킹되지 않은 확산 간격들의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력만을 계산한다. 보통, 종래 기술의 시간 영역 고 전력 임펄스 노이즈 검출기가 임펄스 노이즈를 검출한 확산 간격에서의 모든 심볼들은 설정(논리 1) 삭제 비트의 형태의 삭제 표시로 마킹될 것이다.
블록(54)은 상기 백그라운드 노이즈 플로어(floor)를 설정하기 위하여 각 프레임에 걸친 상기 비사용 코드들에서의 노이즈 전력의 이동 평균을 계산하는데 사용된다. 이상적인 세상에서, 상기 비사용 코드들에서 0 에너지가 존재할 것이다. 하지만, 아무런 시스템도 이상적이지 않고 임펄스 노이즈의 부재시조차도 상기 비사용 코드들에서의 어떤 백그라운드 노이즈 전력은 항상 존재한다. 백그라운드 노이즈가 임펄스 노이즈로 착각되지 않도록 임펄스 노이즈는 상기 노이즈 플로어에 대해 측정되어야 한다. 블록(54)은 상기 프레임에 걸친 모든 확산 간격들에서의 노이즈 전력 레벨의 이동 평균을 계산하고 라인(56)을 통해 회로(52)에 의해 출력된 각 확산 간격의 평균 노이즈 전력을 사용하여 매 확산 간격마다 한번 상기 이동 평균을 갱신한다. 상기 이동 평균을 계산하는데 사용되는 공식은 도 12와 같은 동일한 포맷을 지닌다. 상기 프레임의 끝에서, 상기 이동 평균이 출력된다. 상기 프레임에 걸친 상기 확산 간격들에서의 노이즈 전력의 이동 평균에 대한 초기값은 제1 확산 간격에 대한 평균이 라인(56)을 통해 출력되는 경우 설정된다. 그 후, 상기 프레임 노이즈 전력 이동 평균은 상기 프레임에서 32 확산 간격들 각각에 대해 매 확산 간격마다 한번 갱신된다.
블록(60)은 초기화이래 처리된 모든 프레임들에 걸친 상기 비사용 코드들에서의 글로벌 노이즈 이동 평균을 계산하고 라인(64)을 통해 상기 이동 평균을 출력한다. 상기 이동 평균은 회로(54)가 라인(64)을 통해 방금 처리된 프레임에 대한 노이즈 전력 이동 평균을 출력하는 경우 각 프레임에 한번 갱신된다. 라인(64)을 통해 출력된 상기 이동 평균은 상기 시스템의 신호 대 잡음비를 나타낸다. 라인(64)을 통해 상기 이동 평균을 저장하는 글로벌 노이즈 레지스터(NGBL)에 설정된 초기값은 시작시 임펄스 노이즈의 존재에 관한 부정확한 결정들을 회피하기 위하여 최대로 설정된다. 프레임당 노이즈 전력의 이동 평균은 도 12의 공식에 따라 블록(60)에서 계산된다. 도 12의 공식에서 인자 Outk-1은 회로(66)에 의해 생성된다. 상기 회로는 라인(64)상의 이동 평균에 대해 한 프레임 지연을 강요하고 라인(68)을 통해 회로(60)의 입력들 및 상기 삭제 결정 로직(58)에 상기 지연된 이동 평균을 인가한다. 각 프레임에서, 상기 글로벌 노이즈 레지스터의 값은 방금 처리된 프레임의 신규 이동 평균으로 갱신되는데, 상기 이동 평균은 상기 프레임내의 확산 간격들에서 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈의 이동 평균들이다. 이러한 방식으로, 상기 백그라운드 노이즈의 이동 평균은 각 프레임에서 다시 계산될 필요가 없다.
이동 평균은 임펄스 노이즈가 우발적으로 발생하여 상기 이동 평균을 올릴지라도 상기 백그라운드 노이즈의 양호한 추정치이다. 임펄스 노이즈는 사실상 일시적인 경향이 있기 때문에, 상기 시스템을 신뢰성없게 할 정도로 백그라운드 노이즈의 추정치를 왜곡시킬만큼 상기 이동 평균을 올리지는 않는다. 이동 평균을 사용함으로써, 노이즈 플로어가 상승하고 있을지라도, 상기 평균은 임펄스 노이즈가 상기 노이즈에 대해 구별될 수 있도록 또한 상승할 것이다.
라인(56)상의 확산 간격 당 평균 노이즈 전력이 또한 삭제 결정 로직(58)에 공급된다.
임펄스 노이즈가 존재하는지 여부에 관한 실제 결정은 삭제 결정 로직(58)에의해 행해진다. 그것은 임펄스 검출이 온 또는 오프되는지를 제어하는 제어 신호를 라인(70)을 통해 수신한다. 회로(58)는 라인(56)을 통해 처리되고 있는 현재의 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 또는 정규화된 노이즈 전력을 수신한다. 회로(58)는 또한 지연 회로(66)로부터 라인(68)을 통해 처리된 이전의 프레임으로부터 글로벌 백그라운드 노이즈 이동 평균을 수신한다. 라인(56)상의 현재의 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력이 라인(68)(도 1b의 실시예에서 라인(62))상의 신호에 의해 표시된 백그라운드 노이즈 전력보다 (바람직한 실시예에서 프로그램가능한, 대안적인 실시예들에서 고정된) 어떤 델타값만큼 더 높은 경우, 삭제 결정 로직은 라인(76)상에 삭제 표시를 출력한다. 라인(76)상의 상기 삭제 표시는 심볼당 출력되고 상기 심볼의 삭제 비트로서 사용된다. 도시된 실시예에서, 오어 게이트(OR gate)(74)는 한 입력에서 라인(72)을 통해 신호를 수신하고 라인 (10)을 통해 종래 기술의 고 전력 임펄스 노이즈 검출기로부터 심볼당 상기 삭제 표시를 수신하며, 상기 신호들 중 하나 또는 양자가 임펄스 노이즈가 존재한다는 것을 나타내는 경우, 라인(76)상의 출력 삭제 표시가 생성된다. 대안적인 실시예들에서, 종래 기술의 시간 영역 고 전력 임펄스 노이즈 검출기가 사용되지 않아서 오어 게이트(74) 및 입력(10)은 존재하지 않고 라인(72)은 상기 임펄스 노이즈 삭제 표시로서 사용된다.
도 13은 삭제 결정 로직(58)내의 회로의 더 상세한 도면이다. 라인(68)상의 신호(NSEG)는 도 1의 지연 회로(66)내의 레지스터로부터 오고 현재의 확산 간격의 프레임 바로 이전의 프레임을 통해 처리된 모든 프레임들에 대한 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈의 이동 평균을 나타낸다. 라인(56)상의 NSES 신호는 현재 처리되고 있는 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력이다. 하기의 논의에서 상기 확산 간격들에서의 상기 평균 노이즈 전력과 상기 백그라운드 노이즈 전력 및 두개의 판별 문턱치들은 때때로 신호 대 잡음비들(SNR)로 표현된다. SNR의 정의는 10log10 SPWR/NPWR이고 상기 신호 전력(SPWR)은 0이기 때문에, SNR로 상기 백그라운드 노이즈 전력과 상기 문턱치들 등을 표현하는 것은 엄밀히 정확하지 않다. 논의를 위하여, 편리한 용어 SNR이 사용될 수 있도록 상기 비사용 코드들에서의 신호 전력은 어떤 극소로 작은 0이 아닌 값이라고 가정하자. 본 발명의 전반적인 목적은 확산되고 0의 신호 전력들을 지닌 정보 벡터로부터 상기 수신되고 역확산된 버전의 심볼들에서의 노이즈 전력 및 백그라운드 노이즈 전력을 측정하는 것임을 명심하라. 수신된 QAM 심볼들에서의 신호 전력 또는 노이즈 전력 또는 이 둘의 조합은 I2+Q2로 정의되는데, I 및 Q는 배열 포인트(constellation point)의 벡터 직교 성분들이다. 본 발명은 전통적인 전력 척도인 dBm 또는 dBmv로 모두 표현된, 판별 문턱치와 비교할 때 다중 프레임들에 걸친 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력 대 특정 확산 간격의 임펄스 노이즈 전력으로 용이하게 표현될 수 있다.
도 13에서, 라인(80)상의 DTHR 신호 및 라인(82)상의 ATHR 신호는 프로그램가능 레지스터들(미도시)로부터 온다. 상기 DTHR 신호는 삭제 표시가 트리거되기 전에 현재 처리되고 있는 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력 및 상기 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈 전력의 이동 평균간의 차이 또는 델타가 얼마나 작아야 하는지를 정의한다. 즉, 상기 DTHR 신호는 상기 확산 간격 신호 대 잡음비가 상기 삭제 표시 출력 신호를 트리거하기 전에 얼마나 낮을 수 있는지를 결정한다(낮은 SNR은 더 많은 노이즈가 존재한다는 것을 의미한다). 라인(82)상의 상기 ATHR 신호는 절대 문턱치가다. 그것은, 확산 간격에서의 평균 노이즈 전력에 의해 초과되는 경우 비교기(86)에 의해 명확하게 삭제 표시가 생성되도록 야기할 최저 가능한 SNR 또는 노이즈 전력의 레벨을 설정한다. 즉, 처리되고 있는 상기 확산 간격에서의 비사용 확산 코드들의 절대 평균 노이즈 전력이 상기 ATHR 레벨보다 큰 경우, 삭제 표시가 생성될 것인데, 이것은 노이즈 전력의 레벨이 적당한 수신과 간섭되는 반면에 상기 DTHR 문턱치를 초과하지만 여전히 적합하게 수신될 수 있는 낮은 레벨들의 노이즈 전력이 존재하기 때문이다. 상기 ATHR 신호는, 상기 백그라운드 신호 대 잡음비가 상기 채널이 삭제 표시를 할 필요가 없을 정도로 아주 충분하다는 것을 의미하는 극도로 높은 경우, 상기 결정 로직이 삭제를 선언하지 않는다는 것을 보장하는데 사용된다.
회로들(88 및 90)은 곱셈기들이다. 곱셈기(88)는 현재의 확산 간격에서의 노이즈 전력이 임계 레벨을 초과하는 경우 상기 삭제 표시를 트리거할 어떤 임계 레벨로 올리기 위하여 상기 글로벌 백그라운드 노이즈에 델타 값을 곱한다.
이론적인 세상에서, DTHR 및 상기 곱셈기(88)는 회로 작업을 하는데 필요한 모든 것이다. 하지만, 실제 세상에서, DTHR에 의해 설정된 델타는 임펄스 노이즈에 대해 효과적으로 판별하기에 충분하지 않은데, 왜냐하면 상기 임펄스 노이즈가 존재하는 경우 삭제들을 초래할 수 있지만, 수신된 심볼들의 신호 대 잡음비는 상기 수신된 심볼들을 슬라이싱하고 에러를 검출하며 결과로서 생긴 복구된 데이터를 정정하는 상기 수신기의 능력들내에 완전하게 있기 때문이다. 예를 들어, 라인(78)상의 상기 백그라운드 노이즈(NSEG)가 37 dB(SNR)이고, 현재의 확산 간격(NSES)의 SNR이 32 dB라고 가정하자. 이 경우, 판별 문턱치(DTHR)이 4 dB로 설정되는 경우, 불필요한 삭제 표시가 출력될 것이다. 상기 삭제 표시는 불필요한데, 왜냐하면 32 dB SNR은 상기 수신된 심볼들에서 부호화된 페이로드 데이터를 정확하게 복구하는 상기 수신기의 능력들내에 있기 때문이다. 이것을 방지하기 위하여, 상기 ATHR 문턱치가 사용된다. 상기 예에서, 상기 ATHR 문턱치는 30 dB의 SNR로 설정되고, 아무런 삭제 표시도 트리거되지 않는다. 상기 ATHR 신호는 또한 채널 SNR이 케이블 오퍼레이터에 의해 알려져 있는 경우 수동 검출 문턱치 오버-라이팅(over-writing) DTHR로서 사용될 수 있다.
도 14는 DTHR과 ATHR간의 관계를 더 명확하게 설명하는 도면이다. 라인(88)은 상기 백그라운드 노이즈의 이동 평균을 나타낸다. 피크(90)는 확산 간격 1의 비사용 코드들에서의 SNR 형태의 평균 노이즈 전력을 나타낸다. 확산 간격 1에서의 신호의 SNR은 상기 백그라운드 노이즈 레벨 주위로 내려가고 기본적으로 백그라운드 노이즈 라인(88)의 상부에 있는 라인(92)으로 표현된다. 라인(94)은 상기 백그라운드 노이즈 SNR 레벨의 5 dB 위에서 프로그램된 DTHR SNR을 나타낸다. 상기 백그라운드 노이즈 레벨이 37 dB라고 가정하면, 확산 간격 2에서의 SNR은 약 31 dB이고 상기 DTHR 문턱치 (임계값)를 초과하지만, 상기 레벨의 노이즈는 그것을 정확하게 수신하는 상기 수신기의 능력들 내에 용이하게 있다. 따라서, 삭제 표시를 트리거하는 것은 필요하지 않다. 상기 ATHR 문턱치는 이것을 방지하는데 사용된다. 그것은 전송된 데이터의 정확한 수신을 손상시키는 임펄스 노이즈 전력의 훨씬 더 높은 레벨로 설정된다. 상기 예에서, 상기 ATHR 문턱치는 라인(96)에 의해 표시되고 상기 백그라운드 노이즈 레벨(88)보다 20 dB "더 낮게" (더 많은 노이즈가 존재하도록) 설정된다. 단지 확산 간격 5의 SNR 또는 평균 노이즈 전력이 상기 ATHR 문턱치를 초과하고 삭제 표시를 트리거할 것이다.
우향 시프트 회로(98) 및 곱셈기(90) 양자는 필요로 만들어진 ASIC 특정 구현들인데 왜냐하면 라인(100)상의 비트들의 수는 라인(82)상의 비트들의 수보다 적기 때문이다. 다른 실시예들에서, 상기 곱셈기(90) 및 상기 우향 시프트 상수 회로(98)는 제거될 수 있고, 상기 ATHR 신호 라인(82)은 회로(102)에 직접 연결된다. 상기 회로(102)는 라인(100 및 104)상의 두개의 문턱치들을 비교하도록 기능하고 라인(56)상의 NES를, 처리되고 있는 확산 간격의 비사용 확산 코드들에서의 평균 노이즈 전력에 대해 비교하기 위하여 가장 큰 노이즈 전력 문턱치(최저 SNR 값)을 비교기(86)의 입력에 인가하도록 기능한다. 이것은 상기 DTHR 및 ATHR 노이즈 전력 문턱치문턱치가 초과되지 않는 한 아무런 삭제 표시도 심볼에 대해 생성되지 않을 것임을 보장한다.
라인(70)상의 IDUC 인에이블 신호는 라인(72)상에 상기 삭제 표시 신호를 출력하는 앤드 게이트(AND gate)(84)에 입력된다. IDUC 인에이블이 0인 경우, 상기 앤드 게이트는 임펄스 노이즈가 존재할지라도 항상 라인(72)상의 상기 삭제 표시 신호를 강제로 0이 되도록 한다.
라인(76)상의 삭제 표시 신호는 상이한 신호 레벨들 및 위상들간에 판별하기 위하여 등화 회로 슬라이서 캘리브레이션을 설정하고, 더 좋은 에러 정정 및 검출을 가능하게 하는데 있어서 또는 동작을 하는데 있어서 손상된 심볼들에 의존하지 못하도록 하기 위하여 트렐리스(trellis) 코드 복조기, 등화 필터링 및 클록 복구 회로들에 연결된다.
본 발명이 바람직하고 대안적인 실시예들에 관해 설명되었을지라도, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 여기에 개시된 교시들에 대한 다른 변형들 및 대안적인 실시예들이 가능하다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 모든 이러한 대안적인 실시예들 및 다른 변형들은 여기에 첨부된 청구항들의 범위내에 포함될 것이다.

Claims (15)

  1. 확산 스펙트럼 디지털 데이터 전송 시스템에서 저전력 임펄스 노이즈를 검출하는 방법에 있어서,
    1) 백그라운드 노이즈 전력을 측정하는 단계;
    2) 확산 간격 동안 전송된 심볼들을 수신하고 상기 확산 간격의 비사용 코드들에서 노이즈 전력 레벨을 측정하는 단계; 및
    3) 단계 1)에서 측정된 바와 같은 다수의 확산 간격들의 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈 전력과 단계 2)에서 측정된 바와 같은 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력 레벨을 비교하고, 상기 확산 간격 동안 수신된 심볼들이 임펄스 노이즈에 의해 손상되었는 지를 상기 비교로부터 측정하며, 상기 확산 간격 동안 수신된 심볼이 임펄스 노이즈에 의해 손상된 경우, 임펄스 노이즈에 의해 손상될 수 있는 각 심볼에 대해 삭제 표시자를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 1)은 현재 처리되고 있는 확산 간격을 포함한 현재 프레임을 제외하고 처리되는 모든 프레임들의 비사용 코드들에서 백그라운드 노이즈 전력의 이동 평균을 계산함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 단계 1)은 다수의 확산 간격들의 비사용 코드들에서의 모든 백그라운드 노이즈 전력들의 표 또는 목록을 생성하고, 상기 표 또는 목록으로부터 한 값을 상기 비사용 코드들의 대표 백그라운드 노이즈 전력으로서 선택함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 2)는 0으로 가정되는 수신된 심볼들에서 노이즈 전력의 평균을 산출함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계 2)는 0으로 가정되는 수신된 심볼들에서의 노이즈 전력의 목록을 생성하고, 상기 수신된 심볼들에서의 노이즈 전력의 목록으로부터 한 노이즈 전력을 상기 확산 간격의 대표 노이즈 전력으로 선택함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 3)은 단계 1)에서 측정된 백그라운드 노이즈 전력 레벨에 판별 문턱치를 가산하고 그 결과로 얻어진 값을, 단계 2)에서 측정된 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력이 평가되는 비교 표준으로서, 사용함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 3)은 단계 1)에서 측정된 백그라운드 노이즈 전력 레벨에 프로그램가능 판별 문턱치를 가산하고 그 결과로 얻어진 값을, 단계 2)에서 측정된 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력이 평가되는 비교 표준으로서, 사용함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 판별 문턱치는, 수신된 심볼들이 여전히 올바로 수신될 만큼 임펄스 노이즈가 그 수신된 심볼들을 그다지 많이 손상시키지 않는 경우, 어떠한 삭제 표시자도 생성되지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 판별 문턱치는 제1 프로그램가능 문턱치 및 제2 절대 문턱치 중 최대값을 선택함으로써 설정되고,
    상기 제2 절대 문턱치는, 심볼을 손상시켜 심볼들이 정확하게 수신될 수 없다는 삭제 표시자들을 심볼이 지녀야 하는 노이즈 전력 레벨에서 설정되고,
    단계 3)은 확산 간격에서 상기 노이즈 전력이 상기 문턱치들 모두를 초과할 때에만 삭제 표시자를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 단계 1)은 다수의 확산 간격들에 걸쳐 비사용 코드들 상에서의 백그라운드 노이즈 전력의 이동 평균을 산출함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계 1)은 할당된 코드들 상에 전송되는 페이로드 데이터 심볼들 검출시의 슬라이서 오류들을 사용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 다수의 프레임들로 확산 스펙트럼 심볼들을 전송하는 확산 스펙트럼 디지털 데이터 전송 시스템에서 저전력 임펄스 노이즈를 검출하는 장치로서, 각 프레임은 코드북(code book) 내의 다수의 확산 코드들과 동일한 다수의 심볼들이 확산 스펙트럼 다중 접속 전송을 통해 전송되는 하나 이상의 확산 간격들을 포함하는 장치에 있어서,
    한 확산 간격의 심볼들을 수신하고, 0값들을 갖는 것으로 가정되는 심볼들에서의 노이즈 전력을 측정하며, 출력에서 확산 간격당 노이즈 전력을 출력하는 제1 수단;
    백그라운드 노이즈 전력을 측정하기 위해, 그리고 상기 백그라운드 노이즈 전력에 프로그램가능 판별 문턱치를 가산하여 출력에서 상기 백그라운드 노이즈 전력에 상기 판별 문턱치를 더한 값을 나타내는 신호를 출력하기 위해, 상기 제1 수단의 상기 출력에 연결된 입력을 지니는 제2 수단; 및
    상기 제1 및 제2 수단의 상기 출력들에 연결된 비교 회로로서, 한 확산 간격의 비사용 코드들에서의 노이즈 전력이 상기 백그라운드 노이즈 전력에 상기 판별 문턱치를 더한 값을 초과할 경우에 삭제 표시자가 생성되는 출력을 지니는 비교 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 다수의 프레임들로 확산 스펙트럼 심볼들을 전송하는 확산 스펙트럼 디지털 데이터 전송 시스템에서 저전력 임펄스 노이즈를 검출하는 장치로서, 각 프레임은 코드북(code book) 내의 다수의 확산 코드들과 동일한 다수의 심볼들이 확산 스펙트럼 다중 접속 전송을 통해 전송되는 하나 이상의 확산 간격들로 이뤄지는 장치에 있어서,
    확산 간격의 심볼들을 수신하고, 0값들을 갖는 것으로 가정되는 심볼들에서 노이즈 전력의 평균을 산출하며, 출력에서 확산 간격의 비사용 코드들에서의 평균 노이즈 전력을 출력하는 제1 회로;
    한 프레임 내의 모든 확산 간격들의 비사용 확산 코드들에서의 평균 노이즈 전력의 이동 평균을 계산하며 출력에서 상기 이동 평균을 출력하도록 상기 제1 회로의 출력에 연결된 제2 회로;
    상기 제2 회로에 의해 출력된 이동 평균들의 이동 평균을 계산함으로써 다수의 프레임들에 걸쳐 각 프레임의 확산 간격들의 비사용 코드들에서의 백그라운드 노이즈 전력의 이동 평균을 계산하고, 상기 이동 평균을 백그라운드 노이즈 전력으로서 출력하도록 상기 제2 회로의 출력에 연결된 제3 회로; 및
    상기 제1 회로의 출력에 연결된 제1 입력 및 상기 제3 회로의 출력에 연결된 제2 입력을 지니는 삭제 결정 로직으로서, 상기 제1 입력의 신호가 상기 제2 입력의 신호에 소정의 문턱치를 더한 값을 초과할 경우에 삭제 표시 신호가 설정되는 삭제 표시 신호 출력을 지니는 삭제 결정 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 삭제 표시 신호 출력에 연결된 제1 입력 및 시간 영역 임펄스 노이즈 검출기로부터 삭제 표시 신호를 수신하도록 연결된 제2 입력을 지니는 OR 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 매 코드 분할 다중화된 프레임에서의 하나 이상의 확산 간격들 동안 코드 분할 다중화를 사용하여 전송되는 신호들을 수신하는 디지털 데이터 수신기에서 삭제 표시자들을 생성하는 장치에 있어서,
    처리되고 있는 확산 간격들에서의 모든 비사용 코드들에 대해 확산 간격당 평균 노이즈 레벨을 계산하기 위한 제1 회로로서, 상기 비사용 코드들에서의 확산 간격당 평균 노이즈 레벨이 출력되는 출력을 지니는 제1 회로;
    상기 제1 회로에 의해 출력된 확산 간격 신호당 평균 노이즈 레벨을 수신하고 각 프레임 내의 모든 확산 간격들에 걸쳐 비사용 코드들에서의 노이즈 전력의 이동 평균을 계산하여 백그라운드 노이즈 플로어를 확립하기 위한 제2 회로로서, 상기 백그라운드 노이즈의 이동 평균이 출력되는 출력을 지니는 제2 회로; 및
    상기 제1 회로에 의해 출력된 비사용 코드들에서의 확산 간격당 평균 노이즈 레벨 및 상기 제2 회로로부터의 백그라운드 노이즈의 이동 평균을 수신하도록 연결된 삭제 결정 로직 회로로서, 이러한 2개의 신호들을 비교하고, 상기 비사용 코드들에서의 확산 간격당 평균 노이즈 레벨이 소정값만큼 상기 백그라운드 노이즈를 초과할 경우, 삭제 표시자를 출력하기 위한 삭제 결정 로직 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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