KR100311352B1 - 범세계 이동통신 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치 및 그를 이용한 셀렉터/트랜스코더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 범세계 이동통신(IMT-2000) 제어국에서 에이티엠(ATM) 셀 형태의 음성 데이터를 다중 압축 모드 중 해당 모드로 보코딩하고, 다중 채널의 음성 데이터를 동시에 처리할 수 있도록 하며, 고속으로 ATM 셀을 처리할 수 있도록 한 IMT-2000) 제어국 시스템의 음성 데이터 처리 장치를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 압축 기능을 수행하는 DSP와, EVRC(Enhanced Variable Rate voCoder) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 압축 기능을 수행하는 DSP 및 CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드 다중 채널 음성 압축 기능을 수행하는 DSP를 다중으로 구비하고, ATM 셀 버스 구조와 셀 버스 전용 칩을 사용하여 셀렉터/트랜스코더를 구현함으로써, 3가지 음성 압축 방식의 음성 데이터를 처리할 수 있도록 하고, 한 사용자가 다중 채널을 점유하여 데이터를 전송할 수 있도록 하며, 음성 데이터가 ATM 셀단위로 고속 처리될 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000; 범세계 이동통신) 제어국 시스템에 관한 것으로, 특히 제어국으로 수신되는 AAL2(ATM Adaptation Layer -2 ; ATM 적응 계층 2) ATM(Asynchronous Transfer Mode; 비동기 전송 모드) 셀(cell) 형태의 음성 데이터를 보코딩 종류에 상관없이 보코딩할 수 있도록 하고, 다중 채널 음성 코덱(CODEC) 기능을 수행할 수 있도록 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치 및 그를 이용한 셀렉터/트랜스코더에 관한 것이다.
일반적으로 IMT-2000 시스템은 사용자에게 전세계를 범위로 한 자유로운 이동성 제공을 목표로 개발되는 시스템으로서, 음성과 비음성 및 동영상 등 다양한 서비스가 하나의 단말기로 통합되고, 다양한 미디어 제공을 위한 멀티미디어화와 지능형 서비스를 제공하고자 하며, 서비스의 개인화를 통한 사용자 자신의 서비스로써 개인 정보에 대한 철저한 보안을 이룩하고자 하는 시스템이다. 이렇게 모든 종류의 트래픽을 전송하기 위해서는 IMT-2000 시스템의 하부망은 ATM(Asynchronous Transfer Mode; 비동기 전송 모드) 망으로 채택되어야 한다.
IMT-2000 시스템의 하부망으로 ATM 망을 적용시에 종래의 PSTN/ISDN(Public Switching Telephone Network / Integrated Services Data Network )망에 비해 장점을 설명하면 다음과 같다.
첫째, 종래의 타임 슬롯(time-slot) 스위칭(switching)에 의한 하드웨어적핸드오버(handover)는 정보의 일시적인 손실이 불가피하나 ATM 셀(cell) 스위칭은 핸드오버시 정보의 손실이 전혀 없는 소프트 핸드오버(soft handover)가 가능하다.
둘째, ATM의 장점을 이용하여 인접 셀간 핸드오버 확률이 높은 지역을 한 클러스터(cluster)로 묶어 경로를 미리 할당하여 핸드 오버 처리 시간을 단축시키고 핸드 오버시 정보 손실을 최소한으로 할 수 있는 가상 연결 트리(virtual connection tree) 등의 기술적 응용이 용이하다.
셋째, ATM에서 가변 속도의 트래픽(traffic)에 대한 대역폭의 효율적 사용이 가능하므로 핸드 오버 시 자원의 제약에 의한 blocking의 확률을 줄일 수 있다.
넷째, 종래 음성 서비스 및 저속 데이터 서비스에 대해서도 BSC(Base Station Controller)와 MSC(Mobile Station Controller) 사이에 전송로의 효율적 사용이 가능하다.
다섯째, 다양한 종류의 트래픽에 대한 적용성을 가진다. 즉 종래의 망에서 새로운 서비스 추가시 변경이 최소화될 수 있다.
여섯째, 광대역 서비스 수용시 효율성을 지닌다. 종래 ISDN 교환기로 IMT-2000의 pico/micro 셀 영역에서 2Mbps 까지의 고속 및 멀티미디어 서비스 목표를 제공시에 서비스를 보장하기 위해서는 하이브리드(hybrid) 인터페이스(interface)를 제공해야 하나, 현재 ISDN 교환기는 멀티 슬롯(multislot) 스위칭을 보장하지 않으며 데이터 위주의 고속 서비스들은 버스트(burst) 특성을 지니므로 회선 교환의 하이브리드 기술로는 비효율적일 수 밖에 없다. 또한 현재 진행중인 ITU-T의 IMT-2000 규격이 이동호 처리UNI(User-Network Interface) 프로토콜로 B-ISDN(Broadband ISDN)의 Q.2931을 기본으로 하고 있으므로 종래 ISDN 호처리 기능의 대폭 수정이 필요하다.
일곱째, ATM에서는 broadcasting 능력을 가지므로 이동단말로 착신시 페이징(paging) 기능을 용이하게 실현할 수 있다.
상기 여러가지 상황을 고려할 때 향후 이동 멀티미디어를 실현하기 위한 IMT-2000 시스템의 경쟁력 확보 및 향후 서비스 진화를 위해서는 ATM 교환기를 기반으로 하는 것이 바람직하다. 그러나 이러한 ATM 교환망이 IMT-2000의 하부망이 되기 위해서는 ATM 교환 시스템은 초기 IMT-2000 주요 서비스인 음성에 대한 서비스품질(Quality of Service; QoS) 보장 및 대용량의 이동호 처리 능력을 지녀야 한다.
그래서 ATM(Asynchronous Transfer Mode; 비동기 전송 모드) 기술을 기반으로 하는 IMT-2000 시스템의 교환기와 MSC( 펄스코드변환(Pulse Code Modulation; PCM) 데이터 교환 기능 수행 )간 음성(voice)과 같은 저속 데이터 정보의 패킷화 지연을 감소시키기 위해서는 ATM 계층화 셀 기술을 사용자 데이터 전송에 사용한다. 따라서 시그널링(signaling)과 트래픽(traffic) 모두에 대한 하위계층의 처리를 통일시키기 위해 AAL(ATM Adaptation Layer; ATM 적응 계층) type 2가 적용된다.
ATM 망에서는 모든 정보를 셀(cell) 단위로 전송하기 때문에 셀의 전송에 관계되는 부분에서는 음성, 데이터, 영상 등의 전송 매체나 서비스를 위하여 별도로 처리하지 않는다. 그러나 각 서비스에 요구되는 지연시간, 오류율 등의 서비스 품질은 각기 다르며, 각 서비스의 원정보를 ATM 셀화하는 것에 대하여 그 품질 조건의 차이를 흡수할 필요가 있다. 이 기능을 담당하는 것이 ATM 적응 계층(AAL)이다.
AAL1은 셀 안에 한 가입자의 데이터만을 실을 수 있다. 그러므로 그 가입자의 채널에 트래픽이 없을 경우 채널만 할당된 상태가 되고 다른 사용자는 이 채널을 사용할 수 없어 채널의 비효율성을 가지고 있다. 그래서 AAL2는 AAL1 보다 채널 효율을 향상시키기 위해 제안되었다. 이 AAL2는 채널에 여러 가입자의 데이터가 실리기 때문에 트래픽이 없는 가입자가 있는 경우 다른 가입자의 데이터를 실을 수 있으므로 채널의 효율성이 극대화된다. 그러나 AAL2는 한 채널에 여러 가입자의 데이터가 존재하기 때문에 이 AAL2 형태로 생성된 ATM 셀이 ATM 스위치를 통과해 보코딩되는 과정을 처리할 수 없게 되어 AAL2 형태를 AAL2' 형태로 변환한다. 여기서 AAL2' 형태는 한 가입자의 음성 데이터를 한 ATM 셀에 실어 주는 기능을 하는 AAL이다. 이리하여 각각의 가입자 음성 데이터는 각각 보코딩될 수 있게 된다.
이렇게 AAL2 형태의 ATM 셀을 이용하여 저속의 음성 데이터를 채널 사용의 효율성을 극대화시키면서 서비스하기 위한 IMT-2000 시스템은 멀티미디어 서비스 제공이 요구됨에 따라 한 명의 사용자가 여러 개의 채널을 점유하거나 또는 같은 음성이더라도 다양한 품질과 방식의 서비스를 요구하는 경우가 발생된다. 그러나 종래의 셀룰라(cellular) 이동통신 제어국 시스템이나 개인 휴대 통신(Personal Communication Service; PCS) 제어국 시스템에서는 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 ATM 셀 단위로 처리할 수 없다. 그리고 다중 채널 음성 코덱 기능도 없다. 또한 셀룰라 이동전화 시스템은 PCS 시스템에서 적용된 음성 압축 방식을 제공하지 않고,PCS 시스템도 셀룰라 이동 전화 시스템에서 적용된 음성 압축 방식을 제공하지 않기 때문에, 셀룰라 이동전화 시스템의 제어국은 그 제어국에서 적용된 음성 압축 방식을 채용한 단말기만을 수용하고, PCS 시스템의 제어국도 그 제어국에서 적용된 음성 압축 방식을 채용한 단말기만을 수용할 수 있게 된다. 따라서 기존의 셀룰라 이동전화망과 PCS 망을 모두 수용하려고 하는 IMT-2000 시스템에는 셀룰라 이동전화 시스템에서의 음성 압축 방식과 PCS 시스템에서의 음성 압축 방식을 기본적으로 제공하면서, 새롭게 적용되는 음성 압축 방식을 제공할 수 있도록 하는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor; DSP) 및 이 DSP를 이용한 셀렉터/트랜스코더가 요구된다.
이에 본 발명은 상기와 같이 IMT-2000 서비스에서 요구되는 다중 모드의 음성 데이터 보코딩 기능과 다중 채널 음성 코덱(CODEC) 기능을 제공하기 위해 제안된 것으로,
본 발명의 목적은 1GIPS(1 Giga Instructions Per Second) 처리 속도를 갖고 있으며 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하는 DSP(디지털 신호 처리 장치)를 구현함으로써, 하나의 사용자가 다중 채널을 점유할 경우에도 처리해줄 수 있도록 한 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 각기 다른 음성 압축 모드로 음성 데이터를 처리하는 DSP를 다중으로 구현함으로써, 다중 모드 음성 압축 기능을 수행하도록 하여, 각기다른 음성 압축 방식의 음성 데이터를 압축 방식에 상관없이 모두 처리할 수 있도록 한 IMT-2000 제어국 시스템의 DSP를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 다중 채널 음성 코덱 기능과 다중 모드 음성 압축 기능을 수행하는 DSP를 이용하고, ATM 셀 버스 구조와 셀 버스 전용 칩을 사용하여 셀렉터/트랜스코더를 구현함으로써, 모든 종류의 트래픽(traffic)을 ATM 방식으로 스위칭하는 제어국의 ATM 스위치와 교환국(MSC; Mobile Switching Center)간에 ATM 셀 형태의 음성 데이터가 고속으로 처리될 수 있도록 한 IMT-2000 제어국 시스템의 DSP를 이용한 셀렉터/트랜스코더를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)는,
다중 음성 압축 모드로 음성 데이터에 대해 디지털 신호 처리 기능(Digital Signal Processing; DSP)을 수행하는 다중 모드 DSP와;
상기 다중 모드 DSP에서 처리될 음성 데이터를 버퍼링하는 버퍼부와;
음성 압축 처리될 음성 데이터 송수신을 위한 데이터 송수신부로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기 다중 모드 DSP는, QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱(CODEC) 기능을 수행하는 제1 DSP와; EVRC(Enhanced Variable Rate voCoder) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하는 제2 DSP와; CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic Code ExcitedLinear Prediction) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하는 제3 DSP로 구성됨을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 IMT-2000 제어국 시스템의 DSP를 이용한 셀렉터/트랜스코더는,
셀렉터/트랜스코더(STBA) 내의 각종 자원(resource)들을 초기화하고 채널 할당 기능을 수행하며, AAL2' ATM(Asynchronous Transfer Mode; 비동기 전송모드) 셀 형태의 음성 데이터가 ATM 단위로 처리되도록 하기 위한 제반의 동작을 제어하는 제어부와;
제어국과 교환국 사이에 전송되는 AAL2' ATM 셀 형태의 음성 데이터를 상기 셀렉터/트랜스코더(STBA)에 정합시켜주는 정합 장치(STIA)와 셀버스 스위칭을 통해 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 송수신하는 셀 라우팅(cell routing)부와;
상기 셀 라우팅부에서 수신된 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 다중 음성 압축 방식으로 압축 기능을 수행하는 DSP부와;
상기 STIA와 IPC(Inter Processor Communication; 프로세서간 통신) 방식으로 셀 라우팅(routing) 정보를 수신하여 상기 제어부에 제공하는 IPC부와;
상기 제어부와 상기 DSP 부 간 PCM(Pulse Code Modulation; 펄스코드변조) 음성 데이터 송수신을 위한 PCM 정합부로 구성됨을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
상기 DSP부는, 상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 셀룰라(cellular) 이동 전화 시스템에 적용된 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP와,상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 PCS 시스템에 적용된 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP와, 상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 IMT-2000 시스템에 적용되는 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP를 구비하여, 상기 제어부의 제어에 따라 해당 음성 압축 모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.
도1은 본 발명이 적용되는 IMT-2000 제어국 시스템 블럭 구성도,
도2는 도1의 STIA와 STBA의 시스템 실장도,
도3은 도1의 STIA와 STBA 간 연결 구성도,
도4는 본 발명에 의한 셀렉터/트랜스코더 블럭 구성도,
도5는 본 발명에 의한 디지털 신호 처리 장치 블럭 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20:STBA 21:제어부
22:셀라우팅부 23:DSP부
24:PCM 정합부 25:IPC부
26:경보 및 상태 감시부 27:감시 및 랜 정합부
이하, 상기와 같은 본 발명 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치 및 그를 이용한 셀렉터/트랜스코더를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
향후 상용화될 IMT-2000 시스템은 ATM망을 백본(backbone)으로 하고 있기 때문에 제어국(Radio Network Controller; RNC)에 ATM 스위치를 채택하며, 본 발명은 제어국의 ATM 스위치와 교환국(MSC) 사이에 전송되는 ATM 형태의 음성 데이터가 보코딩(vocoding)될 수 있도록 하기 위한 것이다.
도1은 본 발명이 적용되는 IMT-2000 제어국 시스템의 ATM 스위치와 교환국 사이를 정합시켜 주는 시스템의 블럭 구성도이다.
도시된 바와 같이, SMDA(Switch Multiplexing/Demultiplexing Assembly; ATM 스위치 다중화/역다중화 장치)는, ATM 셀을 ATM 방식으로 스위칭하는 ATM 스위치(5)와 정합 기능을 수행하여, ATM 스위치에서 스위칭된 ATM 셀을 역다중화하여 MMDA(7)와 STIA(10)로 전송하고, MMDA(7)와 STIA(10)에서 각각 전송되는 ATM 셀을 다중화하여 상기 ATM 스위치(5)로 전송한다.
MMDA(MSC Multiplexing/Demultiplexing Assembly; MSC 다중화/역다중화 장치)(7)는, 교환국(1)과 정합되어, 상기 SMDA(6)와 STIA(10)에서 전송되는 ATM 셀을 다중화하여 교환국(1)으로 전송하고, 상기 교환국(1)으로부터 전송되는 ATM 셀을 역다중화하여 상기 SMDA(6)와 STIA(10)로 역다중화한다.
STIA(Selector & Transcoder Interface Assembly; 셀렉터/트랜스코더 정합 장치)(10)는, 셀버스(cell bus)를 통해 상기 SMDA(30)와 MMDA(40)로부터 ATM 형태의 음성 데이터를 받아 25Mbps 단위로 분리하여 STBA(20)에 정합시키는 기능을 수행한다.
이와 같은 본 발명이 적용되는 제어국 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
기지국으로부터 음성 서비스를 위한 AAL2 ATM 셀 형태의 음성 데이터와 데이터 서비스를 위한 AAL5 ATM 셀 형태의 데이터 및 제어 신호가 제어국에 전송되면, ATM 스위칭 및 보코딩을 위해 AAL2 ATM 셀은 AAL2' 형태의 ATM 셀로 변환된 후, ATM 스위치(5)로 전송된다.
이렇게 하여 ATM 스위치(5)에서 ATM 셀이 ATM 방식으로 스위칭되어 155Mbps로 SMDA(6)로 전송되면, SMDA(6)는 AAL5 ATM 셀과 AAL2' ATM 셀을 분리한 후, 셀버스 스위칭 기능을 수행하여 AAL5 형태의 ATM 셀은 MMDA(7)로 전송하고, AAL2' ATM 셀 형태의 음성 데이터는 보코딩 처리를 위해 STIA(10)로 전송한다.
이에 STIA(10)는 AAL2' 형태의 음성 데이터를 25Mbps 단위로 분리하여 STBA(20)로 전송한다. 그러면 본 발명에 의한 STBA(20)에서는 해당 음성 압축 방식으로 처리한 후 다시 STIA(10)로 전송한다. 그러면 STIA(10)는 STBA(20)에서 전송받은 AAL2' ATM 음성 데이터를 MMDA(7)로 전송한다.
이렇게 하여 SMDA(6)로부터 셀버스 스위칭을 통해 전송된 AAL5 ATM 셀을 다중화하여 교환국(1)으로 전송한다. 그리고 또한 STIA(10)로부터 전송받은 AAL2' 형태의 ATM 셀을 다중화하여 MSC(1)로 전송한다.
또한 MSC(1)로부터 155Mbps로 제어국에 전송되는 ATM 셀이 제어국의 ATM 스위치(5)로 전송되는 동작은, ATM 스위치(5)에서 MSC(1)로 ATM 셀이 전송되는 과정의 역과정을 수행함으로써 이루어진다.
이제, 본 발명에 의한 STBA(Selector & Transcoder Board Assembly; 셀렉터/트랜스코더)(20)에 대해 설명하면, 도3은 본 발명에 의한 STBA와 STIA간 연결 구성도이다. 도시된 바와 같이, AAL2' 형태의 음성 데이터를 25Mbps 단위로 분리하는 STIA(10) 당 8개의 STBA(20)가 연결된다.
도4는 본 발명에 의한 STBA 블럭 구성도이다.
도시된 바와 같이 상기 8개의 각 STBA(20a-20h)는, STBA(20) 내의 각종 자원(resource)들을 초기화하고 채널 할당 기능을 수행하는 제어부(21)와; 상기 STIA(10)와의 ATM 셀 음성 데이터 송수신을 위해 상기 제어부(21)의 제어에 따라 셀버스 스위칭 기능을 수행하는 셀 라우팅부(22)와; 상기 셀 라우팅부(22)에서 스위칭된 음성 데이터를 다중 음성 압축 방식으로 압축 기능을 수행하는 DSP(Digital Signal Processing)부(23)와; 상기 제어부(21)와 상기 STIA(10) 간에 IPC(InterProcessor Communication; 프로세서간 통신) 방식으로 상기 STIA(10)로부터 셀 라우팅 정보를 수신하여 상기 제어부(21)에 제공하는 IPC부(25)와; 상기 제어부(21)와 PCM 버스간 정합을 위한 PCM 정합부(24)와; STBA(20)의 탈실장 상태 감시와 실장된 슬롯 인식 및 상기 STBA(20)의 이상 유무 감시 기능을 수행하는 알람 및 상태 감시부(26)와; RS-232C를 통한 유지 보수 기능 및 랜 정합(LAN Interface) 기능을 위한 감시 및 랜 정합부(27)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 STBA(20)의 동작을 설명하기에 앞서, 본 발명에 의한 DSP에 대해 설명하면 다음과 같다.
도5는 본 발명에 의한 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치 블럭 구성도이다.
도시된 바와 같이, 다중 음성 압축 모드로 음성 데이터에 대해 디지털 신호 처리 기능(Digital Signal Processing; DSP)을 수행하는 다중 모드 DSP(60)와; 상기 다중 모드 DSP(60)에서 처리될 음성 데이터를 버퍼링하는 버퍼부(40)와; 음성 압축 처리될 음성 데이터 송수신을 위한 데이터 송수신부(30)로 구성된다.
상기 다중 모드 DSP(60)는, 음성 데이터를 QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 처리하는 제1 DSP(61)와; 음성 데이터를 EVRC(Enhanced Variable Rate voCoder) 음성 압축 모드로 처리하는 제2 DSP(62)와; 음성 데이터를 CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 처리하는 제3 DSP(63)로 구성된다.
상기 버퍼부(40)는, 해당 DSP에서 처리될 음성 데이터를 상기 데이터 송수신부(30)에서 읽어와 버퍼링하는 버퍼(41-43)와; DSP의 수행 프로그램 및 부팅(booting) 프로그램을 저장하기 위한 롬(44-46)과; 상기 각 롬(44-46)으로부터 읽어온 프로그램을 임시 버퍼링하기 위한 버퍼(47-49)와; 상기 각 버퍼(47-49)의 용량 부족시 코드(code) 저장 및 구동을 위한 SDRAM(50-52)이, 상기 제1 내지 제3 DSP(51-53)와 각각 일대일 대응된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 DSP부의 동작을 설명하면 다음과 같다.
STBA(20)로 수신된 음성 데이터가 QCELP 모드로 처리되어야 할 경우, STBA(20)의 제어부(21)는 수신 음성 데이터를 커넥터(connector)(28)를 통해 DSP부의 데이터 송수신부(30)로 전송함과 동시에 이 음성 데이터가 제1 DSP(51)로 전송되도록 제어 신호를 출력한다. 커넥터(28)는 STBA(20)의 제어부(21)와 DSP부(23) 간의 정합 기능을 수행한다.
이에 제1 DSP(61)는 데이터 송수신부(DPRAM)(31)로부터 음성 데이터를 읽어와 QCELP 모드로 처리한다.
이렇게 DSP부(23)는 STBA(20) 내 제어부(21)의 제어에 따라 음성 압축 처리를 위한 음성 데이터를 수신하여, 3가지 음성 압축 모드 중 해당 음성 압축 모드로 처리하게 된다. 그래서 다중 DSP부(23)는 이 3가지의 음성 압축 기능을 수행할 수 있도록 QCELP 기능을 수행하는 DSP, EVRC 기능을 수행하는 DSP, CS-ACELP 기능을 수행하는 DSP 이렇게 3개의 DSP를 구비하여, 3가지 음성 압축 기능을 모두 수행할 수 있게 된다.
따라서 DSP부는 QCELP, EVRC, CS-ACELP 방식의 음성 데이터를 모두 수용하여처리해 줄 수 있게 된다. 그래서 QCELP 방식의 단말기, EVRC 방식의 단말기, CS-ACELP 방식의 단말기를 모두 수용할 수 있도록 한다. 즉 셀룰라 이동 전화 단말기, PCS 단말기, IMT-2000 단말기를 모두 수용할 수 있도록 한다.
또한 각 DSP는 TMS320C6201로 구현되어, 약 8 channel/chip 이상의 처리 용량을 갖게 되며, 30channel/mode의 음성 데이터를 처리할 수 있게 된다. 그래서 한 명의 사용자가 여러 개의 채널을 점유하여 사용할 수 있도록 해 준다.
다음으로 상기와 같은 3가지 음성 압축 모드를 가진 DSP부를 구비한 본 발명에 의한 STBA의 동작을 설명하면 다음과 같다.
ATM 스위치(5)에서 스위칭된 ATM 셀 형태의 음성 데이터가 SMDA(6)에서 역다중화되어 STIA(10)에 전송되면, STIA(10)는 이 ATM 셀 음성 데이터를 25Mbps 단위로 분리하여 8개의 STBA 중 해당 STBA(20)로 전송한다.
해당 STBA(20)는 STIA(10)의 CPU와 IPC 통신으로 수신된 음성 압축 모드와 라우팅 정보에 의해 음성 압축 및 라우팅 기능을 수행한다. 그래서 STBA(20)는 수신된 AAL2' ATM 셀 형태의 음성 데이터를 48바이트 단위로 분리하여 DSP부(23)에서 처리될 수 있도록 한다. 즉 이 음성 데이터가 3가지 음성 압축 모드중 어떤 압축 모드로 처리될 것인지를 결정하며, 압축모드가 결정되면, 이 압축 모드로 음성 데이터가 처리될 수 있도록 한다.
그래서 DSP부(23)에서 제어부(21)의 제어에 따라 해당 음성 압축 모드로 음성 데이터가 디코딩되면, STBA(20)는 디코딩된 음성 데이터를 다시 48바이트씩 묶어 ATM 셀 버스에 실어, STIA(10)로 전송한다. 그러면 STIA(10)는 디코딩 처리된 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 MMDA(7)를 통해 MSC(1)로 전송한다.
또한 MSC(1)에서 제어국의 ATM 스위치(5)를 통해 해당 기지국으로 ATM 셀 형태의 음성 데이터가 전송되는 동작은, 상기 설명된 ATM 스위치(5)에서 MSC(1)로 ATM 셀 형태의 음성 데이터가 전송되는 동작의 역과정을 거쳐 수행된다.
이러한 STBA(20) 내부의 각 디바이스에 대해 설명하면, 제어부(21)는 실시간(real time) 운영체계(operating system; OS)를 탑재하고, STBA(20) 내의 각종 자원들을 초기화하며, 상태 정보 수집 및 통계, 구성 관리, 장애 및 경보를 수집하고 가능하다면 각 종 장애를 STIA(10)에 보고할 수 있도록 하며, MPC 860으로 구현된다.
셀 라우팅부(22)는 STIA(10)와 ATM 셀을 통해 음성 데이터의 스위칭을 수행하는데, 8비트 어드레스 버스와 8비트 데이터 버스를 통하여 제어부(21)의 제어를 받으며, 외부 변환 램(external translation SRAM)을 통해 어드레스 변환(address translation)과 라우팅 헤더(routing header) 정보를 주고 받는다. 외부 변환 램의 크기는 시스템이 ATM 셀 버스 처리 용량에 따라 달라진다.
IPC부(25)는 STBA의 제어부(21)와 STIA(10) 간에 IPC(Inter Processor Communication; 프로세서간 통신) 방식으로 상기 STIA(10)로부터 셀 라우팅 정보를 수신하여 상기 제어부(21)에 제공한다. 이러한 IPC부(25)는 HDLC, ethernet, bus 등의 구조로 구현되는데, 이는 IPC 정보의 전송량과 특성에 따라 결정된다. HDLC 구조는 RS485 방식을 이용하며, MPC860 내부의 직렬 통신 컨트롤러(SerialCommunication Controller; SCC)를 이용하여 구현한다. 그리고 bus 구조는 이중 포트 메모리(dual port memory) 방식을 사용하여 메일박스(mail box)를 통한 실시간 통신을 할 수 있다.
알람 및 상태 감시부(26)는 STBA(20)의 탈실장 상태 감시와 실장된 슬롯 인식 및 상기 STBA(20)의 이상 유무 감시 기능을 수행하는데, 알람 정보와 슬롯 위치 정보는 MPC860의 병렬 포트(parallel port)를 통하여 시스템으로 인식하고, 백플래인(back plane) 및 STIA(10) 보드의 인터페이스 사항에 따라 구현된다. 상태 정보는 외부 레지스터(register)를 사용하여 MPC860이 보드의 상태를 외부 레지스터에 쓰면 언제든지 읽을 수 있도록 하고 인터럽트 발생시 인터럽트의 처리가 가능하도록 구현된다.
감시 및 랜 정합부(27)는 유지 보수용으로 사용되어지며, MPC860 내부의 직렬 관리 컨트롤러(Serial Management Controller; SMC)를 이용하여 RS-232C 규격을 따른다. 속도는 38400bps까지 지원이 가능하다. 랜(ethernet) 포트는 프로그램 업그레이드(upgrade) 및 개발시 필요하며, MPC860 내부의 직렬 통신 컨트롤러(Serial Communication Controller; SCC)를 이용하여 10baseT(TP) 규격을 따른다.
이러한 STBA(20)는 시간 동기(time synchronization) 기능, 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access; CDMA)방식 무선 접속 규격 계층 2 처리 기능,ATM 계층 AAL2 프로토콜 처리 기능을 수행하여, AAL2' ATM 셀의 음성 데이터가 다중 모드 방식으로 음성 압축될 수 있도록 하고, 다중 채널 음성을 코딩 및 디코딩할 수 있도록 한다.
이러한 STBA는 순방향 통화 채널 및 역방향 통화 채널 관리(Traffic Frame Processing, FCS(Frame Check Sequence) Control Frame Processing, TCE(Traffic Channel Element) Control Frame Processing)와 호 설정, 호 절체, 메시지 형태 전환, 핸드오프(hand off), 전력 제어 등과 같은 호처리 기능을 수행한다.
그래서 제어국으로 ATM 셀 형태로 수신되는 PCM 음성 데이터와 QCELP, EVRC, CS-ACELP 데이터 간 상호 변환하며, ATM 셀 단위로 음성 데이터를 처리할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 IMT-2000 제어국 시스템의 DSP는, 1GIPS(1 Giga Instructions Per Second) 처리 속도를 갖고 있고 다중 채널 음성 코덱(CODEC) 기능을 수행하는 DSP(디지털 신호 처리 장치)를 다중으로 구현함으로써, 하나의 사용자가 다중 채널을 점유할 경우에도 처리해줄 수 있도록 한다. 그리고 13K QCELP 모드로 음성 데이터를 처리하는 DSP와 EVRC 모드로 음성 데이터를 처리하는 DSP 및 CS-ACELP 모드로 음성 데이터를 처리하는 DSP를 다중 구현함으로써, 각기 다른 음성 압축 방식의 음성 데이터를 압축 방식에 상관없이 모두 처리할 수 있게 되어, 셀룰라 이동 단말기와 PCS 단말기를 모두 수용할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 DSP를 이용한 셀렉터/트랜스코더는, 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하고, 다중 음성 압축 모드를 수행하는 DSP부를 이용하고, ATM 셀 버스 구조와 셀 버스 전용 칩을 사용하여 구현함으로써, 모든 종류의트래픽(traffic)을 ATM 방식으로 스위칭하는 제어국의 ATM 스위치와 교환국(MSC; Mobile Switching Center)간에 ATM 셀 형태의 음성 데이터가 고속으로 처리될 수 있도록 한다.
Claims (9)
- 음성 압축 처리 기능을 수행하는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor)에 있어서,다중 음성 압축 모드로 음성 데이터에 대해 디지털 신호 처리 기능(Digital Signal Processing; DSP)을 수행하는 다중 모드 DSP와;상기 다중 모드 DSP에서 처리될 음성 데이터를 버퍼링하는 버퍼부와;음성 압축 처리될 음성 데이터 송수신을 위한 데이터 송수신부로 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP).
- 제1 항에 있어서, 상기 다중 모드 DSP는,QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱(CODEC) 기능을 수행하는 제1 DSP와; EVRC(Enhanced Variable Rate voCoder) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하는 제2 DSP와; CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction) 음성 압축 모드로 다중 채널 음성 코덱 기능을 수행하는 제3 DSP로 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 장치(DSP).
- 제2 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 DSP는 각각,1GIPS(1 Giga Instructions Per Second) 처리 속도를 갖으며, 8 channel/chip 이상의 처리 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 장치(DSP).
- 제1 항에 있어서, 상기 버퍼부는,해당 DSP에서 처리될 음성 데이터를 상기 데이터 송수신부에서 읽어와 버퍼링하는 버퍼와; DSP의 수행 프로그램 및 부팅(booting) 프로그램을 저장하기 위한 롬(ROM)과; 상기 각 롬으로부터 읽어온 프로그램을 임시 버퍼링하기 위한 버퍼(buffer)와; 상기 각 버퍼의 용량 부족시 코드(code) 저장 및 구동을 위한 SDRAM이,상기 각 DSP와 각각 일대일 대응된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP).
- 제어국과 교환국(MSC) 사이에 전송되는 음성 데이터에 대해 셀렉션 및 음성 압축 처리를 수행하는 셀렉터/트랜스코더(selector/transcoder)에 있어서,셀렉터/트랜스코더(STBA) 내의 각종 자원(resource)들을 초기화하고 채널 할당 기능을 수행하며, AAL2' ATM(Asynchronous Transfer Mode; 비동기 전송모드) 셀형태의 음성 데이터가 ATM 단위로 처리되도록 하기 위한 제반의 동작을 제어하는 제어부와;제어국과 교환국 사이에 전송되는 AAL2' ATM 셀 형태의 음성 데이터를 상기 셀렉터/트랜스코더(STBA)에 정합시켜주는 정합 장치(STIA)와 셀버스 스위칭을 통해 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 송수신하는 셀 라우팅(cell routing)부와;상기 셀 라우팅부에서 수신된 ATM 셀 형태의 음성 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 다중 음성 압축 방식으로 압축 기능을 수행하는 DSP부와;상기 STIA와 IPC(Inter Processor Communication; 프로세서간 통신) 방식으로 셀 라우팅(routing) 정보를 수신하여 상기 제어부에 제공하는 IPC부와;상기 제어부와 상기 DSP 부 간 PCM(Pulse Code Modulation; 펄스코드변조) 음성 데이터 송수신을 위한 PCM 정합부로 구성된 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 이용한 셀렉터/트랜스코더(selector/ transcoder).
- 제5 항에 있어서,상기 STBA의 탈실장 상태 감시와 실장된 슬롯 인식 및 상기 STBA의 이상 유무 감시 기능을 수행하는 알람 및 상태 감시부와; RS-232C를 통한 유지 보수 기능 및 랜 정합(LAN Interface) 기능을 위한 감시 및 랜 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 이용한 셀렉터/트랜스코더(selector/transcoder).
- 제5 항에 있어서, 상기 DSP부는,상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 셀룰라(cellular) 이동 전화 시스템에 적용된 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP와, 상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 PCS 시스템에 적용된 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP와, 상기 셀 라우팅부에서 스위칭된 음성 데이터를 IMT-2000 시스템에 적용되는 음성 압축 방식으로 처리하는 DSP를 구비하여, 상기 제어부의 제어에 따라 해당 음성 압축 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 이용한 셀렉터/트랜스코더(selector/transcoder).
- 제5 항 또는 제7 항에 있어서, 상기 DSP부는,음성 서비스의 품질이 양호한 상태로 유지되면서 음성 데이터를 코딩(coding) 및 디코딩(decoding)하는 음성 압축 모드 중 QCELP(Qualcomm Code Excited Linear Prediction) 모드, EVRC(Enhanced Variable Rate voCoder) 모드, CS-ACELP(Conjugate-Structure Algebraic Code Excited Linear Prediction) 모드로 동작되는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 이용한 셀렉터/트랜스코더(selector/transcoder).
- 제5 항에 있어서, 상기 AAL2' 형태는,채널 효율을 향상시키기 위해 하나의 ATM 셀에 다수 사용자의 음성 데이터를 다중시켜 생성된 AAL2 형태의 ATM 셀이 ATM 스위칭 및 보코딩(vocoding)될 수 있도록 다시 한 사용자의 데이터를 하나의 ATM 셀에 실어주었을 때의 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 IMT-2000 제어국 시스템의 디지털 신호 처리 장치(DSP)를 이용한 셀렉터/트랜스코더(selector/transcoder).
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