KR100336144B1 - 이산 다중-음성 송.수신기 및 이를 이용한 디지탈 정보 전송방법 - Google Patents

이산 다중-음성 송.수신기 및 이를 이용한 디지탈 정보 전송방법 Download PDF

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Abstract

한 전송 방법이 적어도 1.6MHz의 총 대역폭을 가지는 이산 다중-음성 신호로 디지탈 자료를 암호화하고 변조하도록 한다. 이 변조 시스템은 전송중에 각 가입자를 통해 전송된 자료의 양과 사용된 가입자를 갱신한다(215, 217, 219) 한 실시예에서, 다중 음성 암호화와 변조는 ATIS북미 비대칭 디지탈 가입자 라인 표준에 부합한다. 그러나 추가의 서브채널(총 512 개) 또는 4.3125kHZ 이상의 서브채널 대역폭이 사용될 수 있다. 이같은 시스템에서, 표준에서 기재된 주파수 이상에서 주파수 이상에서 일어나는 서브채널들은 서브 캐리어 선택 기준에 비추어 표준 범위내 서브채널들과 유사하게 처리된다. 이같은 시스템은 2000미터 거리에서 10-50 Mbps의 전송 속도에서뿐 아니라 TI 또는 EI(215, 217, 219)과 같은 심각한 혼선 잡음이 있는 라인에서 1200미터의 거리에서 페어선을 통해 6-55Mbps의 전송 속도로 디지탈 자료의 전송을 허용한다.

Description

이산 다중-음성 송.수신기 및 이를 이용한 디지탈 정보 전송방법
최근 "통신정보 해결을 위한 동맹(the Alliance For Telecommunications Information Solutions(ATIS))은 ANSI(미국 표준협회)에 의해 신용을 받은 그룹이며 비대칭 디지탈 가입자 라인(ADSL)을 통해 디지탈 자료의 전송을 위한 표준을 완성하였다. 이 표준은 비록 다양한 다른 응용에서도 사용될 수 있기도 하나 평범한 전화선을 통해 비디오 자료를 전송하도록 되어 있다. 이 표준은 이산의 다중 음 전송 시스템에 대한 것을 기초로 한다. 전송률은 패어선을 포함하는 보편적인 전화선을 통해 초당 적어도 6백만 비트의 전송률로 정보의 전송을 용이하도록 한 것이다. 표준의 이산 다중음(DMT) 시스템은 정방향 (다운 스트림)으로 각각 4,3125kHz인 256개의 "음"들을 사용한다. 즉, 음성 시스템에서는 중앙 사무소(대개 전화회사)로 부터 최종 사용자인 원격한 위치(즉, 거주가 또는 비즈니스 사용자)로가 정방향이다.
비대칭 디지탈 가입자 라인 표준은 적어도 668Kbps의 자료속도로 듀플렉스된 리버스 신호의 사용을 생각한다. 즉, 이것은 가령 원격한 위치로 부터 중앙 사무소로 상류 방향으로의 전송이다. 따라서, 비대칭 디지탈 가입자 라인들은 자료 전송속도가 역방향보다 정방향에서 더욱 높다. 이는 전화선들을 통해 비디오 프로그래밍 또는 비디오 회의 정보를 원격한 위치로 전송하도록 된 시스템에서 특히 유용하다. 일례로서, 시스템의 한가지 잠정적인 사용은 거주지 소비자로 하여금 비디오카세트를 대여하지 않고도 전화선을 통해 영화와 같은 비디오 정보를 얻을 수 있도록 한다.
비대칭 디지탈 가입자 라인 표준화 처리, 그리고 전화 시스템에 대해서 익숙한 자에게 잘 알려진 바와 같이, 대부분의 전화 시스템은 바람직한 최대 캐리어 서비스 지역(CSA)범위를 가지는 다수의 캐리어 서비스 지역으로 나뉘어진다. 미국에서, 중앙 사무실로 부터의 최대 캐리어 서비스 지역 범위는 24-게이지 페어선이 사용되는때 2마일이고 26-게이지 선이 사용되는 때는 9000 피이트이다. 따라서, 표준화 처리에서 중요한 특징중 하나는 24 게이지 페어 전화선과 같은 보편적인 페어 전화선을 통해 CSA 범위에 걸쳐 중앙 사무실로 부터 전송될 수 있다. 이는 신호가 너무 크게 감쇄되지는 않아야 하며 혼선 잡음의 상대적인 허용이 있을 것을 필요로 한다.
비대칭 디지탈 가입자 라인 표준에 대한 이산 다중-음 해결의 한가지 알려진 단점은 T1 잡음이 같은 바인더 또는 인접한 방ㄴ더내에 존재하는데 이 전송 방법이 신뢰할 수 있는 신호로 예정된 범위의 외측 한계에 도달하는데 어려움을 격는다. 가령, T1 회로는 초당 1,544 백만 비트의 자료 속도로 24개 음성 채널을 운반하며 충분한 양의 잡음을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 사실, T1 잡음의 존재는 바람직한 파워 제한과 허용가능한 비트 오차율의 CSA 범위 이하로 디지탈 다중음 신호의 범위를 커트시킬 것이다. 따라서, 모든 경우에 완벽한 캐리어 서비스 지역 범위는 확보하기 위해 특수한 준비가 필요하다. T1잡음을 경험하는 전화 시스템의 타입이 퍼센트로 볼 때 매우 낮다하더라도 표준화된 서비스에서 10 퍼센트의 호환성을 갖는 것은 중요한 것으로 널리 알려져 있다. 물론 표준화된 기술을 갖는 완전한 캐리어 서비스 면적 범위를 보장하는 것이 바람직하다. 그러나, 이산의 다중음 기술 특성이 주어진다면 이같은 범위는 불가능한 것으로 널리 알려져 있다. 본 발명은 혼선 잡음 문제에 대한 한가지 해결안이다. 이 해결안은 T1 혼선 잡음을 경험하는 면적에서 더욱 심각하다 하더라도 E1잡음을 경험하는 전화 시스템(주로 북미의 외부에 위치하는)에 똑같이 적용될 수 있다.
본 발명은 혼선 잡음 문제의 완화외에 다양한 장점을 가지는 해결안을 제공한다. 가령, T1 또는 E1 혼선 잡음에 영향을 받지 않는 지역(대부분의 설치된 전화 시스템 베이스)에서, 본 발명은 초당 10-50Mbps 속도 또는 그 이상의 속도로 가설된 라인을 통해 디지탈 정보의 신뢰할 수 있는 전송을 허용한다. 이 시스템은 상류 방향으로 더욱더 높은 속도 전송을 위한 준비를 허용한다. 당해 분야에서 숙련된 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 이들 전송 속도는 현재 획득가능한 속도보다 빠르다.
본 발명은 다중-캐리어 고속 자료 신호들을 전송하고 수신하기 위한 시스템에 대한 것이다. 특히 광 대역폭을 가지는 이산 다중-음(DMT)시스템이 설명된다.
도 1 은ATIS 북미 표준에 따라 이산 다중음 전송 대역을 설명하는 그래프를 도시판 도면.
도 2 는 최악의 혼선으로 1 킬로미터 26 게이지 전화선에서 각 음에서 운반되는 비트의 수를 도시하는 대표 비트 분산 프로파일을 설명하는 그래프 도시 도면.
도 3 은 평범한 T1 잡음의 주파수 스펙트럼을 설명하는 그래프.
도 4 는 본 발명에 의해 달성될 수 있는 자료 속도와 가변 거리에서 26과 24 게이지 페어선 모두를 위한 인접한 바인더에서 T1 혼선의 존재하에 비대칭 디지탈 가입자 라인에 대한 ATIS북미 표준에 따라 동작되는 이산 다중-음 송신기에 의해 달성될 수 있는 자료 속도와 대조시키는 그래프.
도 5 는 ATIS 비대칭 디지탈 가입자 라인 표준과 본 발명을 실시하기 위해 적합한 이산 다중-음 전송 방법을 사용하는 비디오 전달 시스템의 블록 도표.
도 6 은 가설된 많은 전화 시스템에서 사용된 분산 면적 아키텍쳐의 개략적 설명을 도시한 도면.
도 7 은 잠정적인 아마츄어 무선 대역을 마스크 하도록 수정된 도 2 의 대표비트 분산 프로파일을 설명하는 그래프.
부호설명
20 ... 송신기 21 ... 비디오 서버(server)
22 ... 비동기식 전달모뎀 스위치 23 ... 인코더
25 ... 이산 다중-음성 변조기 28 ... 랴인 구동기
30 ... 수신기 31 ... 복조기
32 ... 아날로그 필터 33 ... 해독기
36 ... 원격장치 38 ... 시영역 이퀼라이저(균등자)
본 발명의 목적은 이산 다중 음 전송 방법을 사용하여 잠정적으로 잡음이 있는 가입자 통신선을 통하여 소스로 부터 디지탈 정보를 전송하는 방법을 제공하는것이다. 이 시스템은 디지탈 자료를 암호화하고 암호화된 자료를 적어도 1.6MHz의 총 대역폭을 가지는 이산의 다중음 신호로 변조시키도록 한다. 이같은 통신선은 각각이 관련된 서브 캐리어 음에 해당되는 다수의 서브채널 각각에서 잡음 수준을 포함하는 적어도 한 라인 질(quality)을 결정하도록 모니터된다. 이같은 변조 방법은 이산 다중 음 신호를 변조시키는데서 탐지된 라인(통신선) 질 파라미터, 서브 채널 이득 파라미터, 그리고 허용 가능한 파워 마스크 파라미터를 참작하도록 된다. 변조 시스템은 또한 자료를 전송하기 위해 사용된 서브 채널과 각 서브 채널을 통해 전송된 정보의 양을 동적으로 변경시키어 특정한 서브 캐리어들에서 라인 질내의 실시간 변경을 수용할 수 있도록 하기 위해 전송중에 각 서브 캐리어를 통해 전송된 자료의 양과 사용된 서브 캐리어를 동적으로 갱신할 수 있다. 송신기에 대하여 원격한 위치에 있는 수신기는 이산 다중음 신호를 수신하고, 복조하며 해독하도록 된다.
본 발명의 한 실시예에서 다중 음 암호화는 각각 약 4.3125kHz의 대역폭을 갖는 총 512개의 서브 채널이 사용된다하여도 ATIS 비동기식 디지탈 가입자 라인들 표준에 따라 행하여 진다. 이같은 실시예에서, 발생되는 서브채널들이 서브 캐리어 선택 기준에 의해 표준 범위내 주파수들과 유사하게 처리된다. 이같은 실시예는 2.208MHz의 대역록을 갖는 이산 다중음 신호를 사용한다. 다른 실시예에서 서브 채널의 수는 128과 2048 사이의 범위이거나 그 이상이다.
몇가지 실시예에서, 서브 채널 각각의 대역폭은 서브 채널들이 제공하는 4.3125kHz 폭보다 큰 대역폭을 용이하게 하기 위해 증가된다. 일레로서 각 서브채널의 대역폭은 5-40 kHz 범위이거나 그 이상일 수 있다. 한 설명된 실시예는 총 이용 가능한 대역폭이 8.832MHz 이기 위해 각각 34.5MHz의 대역폭을 갖는 256개의 서브 채널을 이용한다. 아마츄어 무선 신호와 같은 공지의 규정된 소스로 부터의 간섭을 받기 쉬운 응용에서, 이와 같은 간섭에 관련된 대역들이 어느 방향으로든 간섭을 막기 위해 마스크되고 사일런스된다.
본 발명의 다른 응용에서는, 상당한 혼선 잡음을 경험하는 시스템에서 사용될 수 있다. 이같은 시스템에서, 신호들이 초당 적어도 6백만 비트(6Mbps)의 자료 전송속도로 캐리어 서비스 면적에서 암호화된 디지탈 자료의 전송을 용이하게 하기 위해 가장 심각한 혼선 잡음(T1 혼선 잡음과 같은) 이상과 이하의 주파수를 가지는 서브 캐리어를 통해 전송된다.
본 발명의 또다른 응용에서, 송신기로 부터 2000 미터까지 위치한 원격한 수신기로 적어도 초당 천만비트(10Mbps)의 디지탈 자료 전송 속도로 자료를 전송하기 위해 페어 선과 같은 보편적인 전화선으로 사용될 수 있다. 페어선 1000 미터의 거리에서 25Mbps, 페어선 600 미터의 거리에서 50 Mbps 를 초과하는 자료전송 속도가 용이하게 얻어질 수 있다.
본 발명의 또다른 응용에서는 어떤 바람직한 자료 속도로 상류의 통신을 허용하기 위해 추가의 대역폭이 이용될 수 있다.
현제 제의되는 ATIS 비대칭 디지탈 가입자 라인 북미 표준은 이산 다중-음(DMT)자료 전송 방법의 사용을 기도한다. 이산 다중-음 전송 방법에 대한 프로토콜의 상세한 설명이 북미 표준에서 상세히 설명되며, 이같은 표준기 TIEI.4 ATIS 표준으로 알려져 있고, 1995년 3월의 스댄다드 컨트리뷰션 No. 94-007, rev.8에 기재되어 있다. 도 1 에서 설명한 바와 같이, 북미에서 표준화된 이산 다중-음(DMT)시스템은 정방향으로(downstream) 각각 4.3125kHz의 대역폭인 256 "음"들을 사용한다. 이같은 음들의 주파수 범위는 제로에서 1.104 MHz까지이다.
하측의 32개 음들은 상류 방향으로 듀플렉스된 자료 전송을 위해 사용될 수 있기도 하다. 이같은 응용의 백그라운드 섹션에서 설명되는 바와 같이, 해결될 수 없는 것으로 생각되었던 이산 다중-음 전송 시스템의 한가지 인정된 한계는 T1 혼선음의 존재하에서 신뢰할 수 있는 캐리어 서비스 지역 신호 전송이다.
본원 발명에서 제안된 방안은 전송 대역폭을 크게증가 시키는 것이다. 한 실시예에서, 각 서브 채널은 같은 대역 폭을 갖는 서브 채널의 수를 증가 시키므로서 실행된다. 즉, 제의된 표준에서 밝힌 256개의 서브 채널 1.104MHz대역폭 대신 제의된 대역폭의 두배 내지 10배의 시스템이다 예로서, 한 실시예에서 전송 대역폭은 각각이 4.3125kHz를 가지는 512개의 서브 채널들을 총 2.208MHz대역폭으로 제공하므로써 배가된다, 또다른 실시예에서, 8.832MHz 대역폭을 제공하기 위해 8배의 4.3125kHz폭 서브 채널 사용된다. 필요한때 상류 전송을 위해 이용될 수 있는 서브채널의 수(따라서 대역폭)가 증가될 수 있기도 하다. 상류 전송으로 할당된 대역폭은 어떤 특정한 응용의 필요에 부합하도록 변경될 수 있다. 예를 들어 상류통신을 위해 이용될 수 있는 서브 채널의 수는 ATIS표준에서 제의된 32 음 대역폭으로 부터 64음으로 배가될 수 있다.
또다른 접근 방법은 각 서브채널로 더욱더 많은 대역폭을 할당할 것을 생각한다. 예로서, 2내지 10배 범위의 인수로 각 서브 채널의 대역폭을 증가시키는 것이 작용하는 것으로 발견되었다. 따라서 256 서브채널 시스템에서, "음" 마다 34.5kHz의 대역폭으로 8.832MH2 총 전송 대역폭이 제공된다. 물론 서브채널 수 증가와 음 폭 증가 개념이 분리하여 또는 함께 사용되어 어떤 특정된 시스템을 위해 필요한 대역폭을 제공하도록 할 수 있다.
당해 분야에 숙련된 자가 잘 알 수 있듯이, 25.6MBits/sec 또는 51.84MBits/sec의 표준화된 전송 속도로 설치된 ATM 장비의 설비 베이스가 있다. 이같은 자료 속도는 8.832MHz 전송 대역폭을 가지는 본 발명에 따라 이산 다중음 시스템을 사용하는 가설선 많은 페어 전화선을 통해 최종 사용자에게 용이하게 직접 전달될 수 있다.
실제로, 특정한 대역폭이 제공된다면, 더욱더 많은 서브채널이 사용되는데 일반적으로 더욱더 높은 자료 전송 속도가 얻어질 수 있다. 그러나, 더욱더 많은 서브채널들은 더욱더 높은 하드웨어 비용과 관계를 맺는다. 대조적으로, 팽창하는 서브채널 대역폭은 다소 낮은 최대 자료 전송 속도를 가지는 비용이 낮게드는 방안이도록 한다.
당해 분야에서 숙련된 자라면 알 수 있듯이, 1.1MHz 범위(가령 1.3MHz이상의 주파수) 이상의 주파수로 전송하는 것은 페어 전화선을 통해 비교적 먼 거리에서 전송하는데에 적합하지 않은 것으로 알려져 왔다. 그러나 본원 발명자는 사실이 그와 다름을 밝혀냈다. 오히려 이산 다중 음성 프로토콜하에서의 전송은 1 내지 10 메가헤르쯔 및 그 이상의 주파수 범위에서도 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다, 예로서, 도 2 는 반향 취소를 포함하지 않는 25.6 MBit/sec 전송 시스템에 대한 대표 비트 분산 프로파일을 설명하는 그래프이다. 도시된 실시예는 최악의 혼선을 가지는 1 킬로미터 26 게이지 전화선의 경우 각 음성에서 운반되는 비프의 수를 도시한다. 이 경우의 마진은 대략 12.4 데시벨이며, 이는 디지탈 자료 전송을 위해 필요한 것으로 여겨지는 마진을 훨씬 상회하는 것이다.(약 6데시벨의 최소 마진이 전형적이다). 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 1.1MHz이상의 주파수에서 명백한 자료 전송이 있게 된다.
도 3 에서는 T1 잡음을 경험하는 캐리어 서비스 영역에서 도시된 시스템의 유용함이 설명될 것이다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, T1 잡음은 비교적 낮은 주파수(가령 약 600kHz이하의 주파수)로 매우 큰 요소는 아니다. 그러나 그 간섭(혼선)의 크기는 중앙 사무소로 부터 1마일 떨어진 위치로 이산 다중-음성 전송을 위해 허용될 수 있는 수준을 초과할 때까지 주파수가 증가하기 때문에 증가한다. 따라서, 이산 다중 음성 전송은 T1 잡음을 경험하는 캐리어 서비스 영역에서 약 600-750kHz이상의 주파수를 갖는 서비 채널에서 신뢰할 수 있도록 사용될 수 없다. 이는 특히 떨어져 있는 위치가 소스로 부터 1 마일 이상인 곳에 위치하는때 더욱더그렇다. 따라서, T1잡음은 정방향으로 자료 전송을 위해 이용될 수 있는 서브채널의 수를 크게 제한하며, 이는 디지탈 자료가 제 4 도에서 도시된 그래프에 의해 도시되는 바와 같이 전송될 수 있는 속도를 크게 제한한다. 그러나, 제 3 도에서 도시된 바와 같이 약 1.3MHz 이상의 주파수에서 T1잡음에 의해 발생된 혼선의 크기가 크게 줄어들기 시작한다. T1잡음 곡선에서 초 험프(second hump)는 약 1.6MHz를 훨씬 상회하게 된다. 따라서, 약 1.3-1.6MHz 범위의 서브 채널은 T1 혼선 잡음으로 부터 비교적 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 상기에서 설명된 더욱더 넓은 512 서브 채널 대역폭이 사용되는 때 6Mbps자료 전송 속도가 인접한 (혹은 같은)바인더내에 심각한 T1 혼선 잡음이 있는 때에도 쉽게 달성될 수 있다.
당해 분야에서 통상의 지식을 가진자가 알 수 있는 바와 같이, 이는 북미에서의 비대칭 디지탈 가입자 라인 서비스를 위한 이산 다중-음 전송 표준의 가장 빈번한 문제중 하나를 극복한다. 실제 전송 대역폭은 잡음에 따라 그리고 어떤 시간에서의 자료 전송의 요구에 따라 전송마다 크게 변화한다. 그러나, T1 잡음이 존재하는 곳에서 대부분의 자료 전송은 약 50 내지 600kHz사이의 대역폭으로 발생된다. 번송이 일차적으로는 T1 전송과 충돌하지 않는 주파수로 만들어지기 때문에 더욱더 높은 주파수 대역을 사용하는 것은 주변 라인(전화선)들에서 그만큼 많은 잡음을 유발시키지는 않는 간접적인 이익을 가져다 준다.
본 발명의 설명된 서브 채널 더블링 실시예에 따라 동작되는 이산 다중 음 송신기에 의해 달성될 수 있는 자료 속도가 제 4 도와 관련하여 설명된다. 제 4 도는 가변 거리에서 26과 24 게이즈 페어선 모두에 대한 인접한 바인더내에서 T1 혼선의 존재하에 비대칭 디지탈 가입자 선에 대한 ATIS 북미 표준에 따라 동작하는 실시예는 더블 대역폭 실시예와 비교하는 그래프이다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 설명된 발명은 T1 잡음 존재하에서의 크게 개선된 자료 전송 속도를 가진다.
이전의 설명은 상당한 T1 혼선 잡음을 경험하는 시스템내 본 발명의 응용을 설명하였다. 그러나 설명된 시스템은 더욱 높은 T1 잡은, E1 혼선 잡음( 유럽에서는 더욱 일반적이며 800 내지 1700MHz범위에서는 가장 심각한), 그리고 어떤 다른 잡음을 그것이 전체적이든 또는 국지적이든간에 이들을 피하기 위해 잘 작동한다. 사실 설명된 바의 이산 다중-음성 시스템은 잡음 또는 간섭이 문제인 주파수 대역을 피할 뿐이다 이는 전송 매체에 이용될 수 있는 넓은 주파수 범위내의 다른 인정된 주파수 대역을 간섭하지 않으며 잡음이 있는 서브 채널을 사용하므로써 시스템 자신의 전송을 손상시키지 않는 이중 이익을 갖는다.
일례로서, 아마츄어 무선 방송과 공존하는 시스템내 본 발명의 응용이 설명된다. 도 7 은 도 2 와 관련하여서 상기에서 설명된 이산 다중 음성 시스템에 대한 대표비트 속도 분산을 설명하며 이는 아마츄어 무선 전송이 단순히 마스크되어짐에 해당한다. 즉, 도시된 실시예에서는 세 개의 협대역(215, 217 및 219)이 마스크되어 이산의 다중 음성 시스템이 마스크된 주파수 범위로는 전송하지 않도록 한다. 마스킹은 시스템의 자료 전송 능력을 크게 변경시키지 않는다. 도시된 실시예에서, 마스크된 대역은 1.81-2.0, 3.5-3.8 그리고 7.0-7.1 MHz 주파수 대역을 포함한다. 같은 25.6 MBit/sec 자료 전송 속도는 도 2 와 관련하여서 상기에서 설명된 시스템과 비교할 때 마진이 대략 1 데시벨 떨어지므로써 얻어질 수 있다. 이같은 마진은이같은 자료 전송 시스템에서 일반적으로 필요한 것으로 여겨지는 6 데시벨 마진을 훨씬 상회한다.
설명된 장치는 여러개의 다른 장점들을 갖기도 한다. 혼선 잡음을 경험하지 않는 시스템(북미의 대부분의 가설 전화대)에서, 크게 높은 자료 전송 속도는 쉽게 달성될 수 있다. 일례로서, 상기의 대역폭 더블링 예에서, 적어도 12Mbps의 자료 속도는 페어 가입자 전화선에서 6000 피트의 거리에서 쉽게 얻어질 수 있다. 또한, 반대 방향으로의 전송을 위해 이용될 수 있는 서브채널의 수가 역시 더블(double)인 때, 역 방향으로의 잠정적인 자료 전송 속도는 크게 개선될 수 있다. 일례로서, 적어도 1.54Mbps의 전송 속도(즉, T1자료 전송속도)는 용이하게 얻어질 수 있다.
당해 기술분야에서 숙련된 자에 의해 알 수 있는 바와같이, 어떤 주어진 시스템에 의해 얻어질 수 있는 자료 전달속도는 변수수의 함수이다. 몇 개의 관련된 변수는 신호가 전송선을 통해 이동해야 하는 거리 전송선의 특징, 필요한 마진, 전송기 파워수준, 그리고 참석자 잡음을 포함한다, 따라서, 일반적으로 신호들이 적은 잡음으로 더욱 높은 질의 선을 통해 이동하기 위한 짧은 거리를 가지는 시스템들은 더욱더 높은 자료 전송 속도를 처리할 수 있는 것이다. 반면에, 더욱더 많은 잡음을 갖는 더욱더 높은 게이지 페어선을 통해 더욱더 긴 전송을 수용해야 하는 시스템은 상대적으로 더욱낮은 자료 전송 속도로 제한될 것이다.
반향 취소를 사용하지않는, 따라서, 상류 통신을 용이하게하기 위한 더욱 낮은 주파수를 사용하는 시스템에서, 25Mbps 또는 그 이상의 자료전달 속도는 소스로부터 1000미터의 거리에서 폐여 쌍을 통해 용이하게 얻어질 수 있다.
가령, 24페어선을 통해 25.6Mbps를 전송하는, 그리고 6데시벨 마진을 보존하는 시스템은 1000 미터 범위에 이르기위해 약 15bm 송신기 파워를 필요로 한다.
반향이 취소된 시스템에서 50Mbps 또는 그 이상의 자료 전달속도가 소스로부터 600미터의 거리에서 패어선을 통하여 용이하게 얻어질 수 있다. 일례로서 24게이지 페어선을 통해 51.84 Mbps를 전송하며 6 데시벨 마진을 보존시키는 시스템은 600미터 범위에 도달하기위해 약 15dbm 송신기 파워를 필요로 한다. 상기에서 설명된 바와같이, 실제의 전송 속도 능력은 특정 시스템의 특징에 따라 크게 변화될 수 있다. 그러나, 설명된 시스템이 기존 기술보다 크게 높은 전송속도로 기존의 전화하부구조를 통하여 디지탈 자료의 전달을 허용한다.
상기 설명된 발명의 능력을 더욱 잘 설명하기 위해, 광섬유를 사용하는 또다른 기존 전화시스템 아키텍쳐의 환경에서, 공급선이 설명될 것이다, 한가지 그같은 아키텍쳐가 제 6 도에서 설명된다. 이 아키텍쳐에서 광섬유 공급(200)은 다수의 고아학적 네트워크 유닛(202)에 기여하도록 배치된다. 각 광학적 네트워크 유닛은 약 1500 미터 길이까지인 페어 분산선(206)에 의해 다수의 페디스틀(pedestals)(204)로 연결된다. 각 피데스틀은 거주지 유닛, 사업등으로 이어진 다수의 드롭(208)에 기여하기 위한 위치를 가진다. 드롭(208)은 50미터를 훨씬 넘지 않는 페어선으로부터 형성된다. 따라서 본 발명은 기존의 전화선 하부구조를 사용하여 훨씬 더 개선된 자료 전송 속도를 제공하도록 사용될 수 있다.
다시 도 5 와 관련하여서 본 발명에 따라 동작되는 비디오 전달 시스템이 설명될 것이다. 비디오 서버(server)(21)는 비동기식 전달 모뎀 스위치(22)를 통하여전송기(20)로 디지탈 자료를 제공한다. 비디오 서버(21)는 전송거리, 전송선 질 그리고 사용된 통신선 종류에 비추어 허용되는 최대 자료 속도까지의 어떠한 속도로도 자료를 제공할 수 있다. 송신기(20)는 인코더(23)와 이산 다중-음성 변조기(25)를 포함하는 여러개의 컴포넌트를 이용한다. 인코더(23)는 비디오 자료를 멀티플렉스, 동기화, 암호화 그리고 압축하며 초당 1500만 비트까지의 자료속도를 처리할 수 있다. 특히 이는 입력되는 비트 스트림들을 동위상으로 다수의 서브채널 각각에 대하여 구상 컴포넌트로 번역한다. 인코딩은 포워드 오차 교정 또는 트렐리스(trellss) 코팅을 이용하여 수행된다. 도시된 실시예에서, 512 서브채널이 이용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 512 서브채널이 이용될 수 있다. 따라서, 인코더는 각각 4Kbps를 나타내는 512개 서브심볼 순서를 출력시킨다. 이들 입력들은 이산 다중-음성 변조기로 보내지는 복소수 입력들이다. 예로서, 적절한 인코더가 상기 인용의 ATIS 표분에서 상세히 설명된다.
변조기(25)는 적절한 알고리즘에의해 역 푸리에 변환을 계산하는 IFFT 변조기이다. 인코더 출력이 복소수이기 때문에, IFFT 변조기가 1024 입력을 수신한다. -비트분산은 인용된 ATIS 표분에서 설명된 바의 이산 다중-음성 시스템에서 적용할 수 있도록 결정된다. 이를 용이하게 하기위해, 송신기(20)는 이용가능한 서브채널 각각의 질을 결정하기위해 통신선을 모니터하는 선 모니터들을 포함한다. 한 실시예에서, 선 모니터는 서브채널 각각에서의 잡음 수준, 신호 이득 그리고 위상 이동을 결정한다. 그 목적은 서브채널 각각에 대한 신호대 잡음비를 평가하는 것이다. 따라서, 다른 파라미터가 역시 혹은 설명된 파라미터를 대신하여 모니터될 수 있다. 어떤 서브채널을 통해 암호화된 자료를 전송할 것인가 그리고 각 서브채널을 통해 얼마나 많은 자료를 전송할 것인가가 여러 요소들을 기초로 해서 동적으로 결정된다.
연수들은 탐지된 라인 질 파리미터, 서브채널 이득 파라마티, 허용가능한 파워 마스크, 바람직한 최대 서브 캐리어 비트-오차 속도를 포함한다. 다양한 요소들은 서브 채널들 사이에서 일정할 필요가 없으며 사용중에 변경될 수 있기 조차하다. 라인 질 파라미터는 계속해서 조사되고 변조 방법내의 조정이 실시간으로 이루어지고 사용중에 다양한 서브채널을 통하여 질(quality)이 변경됨에 따라 변조를 동적으로 조절하도록 한다. 일례로서, 적절한 이산 다중-음성 변조기가 같은 ATIS 표준으로 설명된다.
암호화된 신호가 이산 다중 음성 신호를 형성하도록 변조되어진후에 이산 다중-음성 암호화 신호로 주기적 접두어가 부가된다. ATIS 표준에서, 32ㅇ비트 주기적 큰 대역폭으로 주기적 접두어의 길이를 마찬가지로 배가하는 것이 바람직할 것이다. 송신기는 또한 통신선(40)으로 이산의 다중 음성 신호를 적용시키는 라인 구동기(28)를 포함하는데, 이는 패어 전화선의 형태를 취한다. 물론 종래의 다른 통상적인 통신선이 마찬가지로 사용될 수 있다. 페어선들은 가설된 통신 시스템에서 널리 사용되기 때문에 특히 관심을 끄는 것이다.
주기적 접두어를 갖는 이산의 다중음성 암호화 신호는 원격한 위치로 통신선(29)을 통해 전송된다. 설명된 512개의 서브채널 실시예에서, 이산의 다중-음성 신호는 대 약 2.208MHz의 총 이용될 수 있는 대약폭을 가진다. 한 실시예에서, 송신기는 전화 캐리어 서비스 영역내 중앙 사무소에 위치하며 통신선은 페어 채널이다. 다른 실시예에서는 다른 통신선들이 사용된다.
다음에 신호가 원격한 장소에 위치한 수신기(30)에 의해 수신된다. 수신기는 아날로그 필터(32), 시영역 이퀼라이저(균등자)(38)(TEQ), 균등하게된 이산 다중-음성신호를 복조하고 주기적 접두어를 스트립하는 복조기(31), 그리고 복조된 신호를 해독하는 해독기(33)를 포함한다. 복조기(31)와 해독기(33)는 변조기(25)와 감호기(23) 각각의 역 기능을 수행한다. 다음에 암호된 신호가 해독기(33)로부터 텔레비전, 컴퓨터, 또는 다른 적절한 수신 장치와 같은 원격한 장치(36)로 보내진다. 시영역 균등자, 복조기(31) 그리고 해독기(33)의 기능, 그리고 바람직한 기능을 달성하기에 적합한 알로기즘 모두가 Chow 등의 미국특허 제 5,285,474 호에서 상세히 설명된다.
상류의 암호화와 변조가 설명된 하류의 자료 전송과 정확히 같은 방식으로 실시된다. 설명된 실시예에서 64개의 서브채널이 상류의 통신으로 이용될 수 있도록 된다. 그러나, 어떠한 수의 서브채널이라도 그와같은 상류 통신을 위해 이용될수 있도록 만들어질 수 있다.
설명되 실시예 가운데에서, 서브 채널 대역폭은 고정된 것으로 간주되었다. 그러나, 어떤 응용에서는 서브채널들의 대역폭을 일치하도록 동적으로 조절하기 위한 매카니즘을 제공하는 것이 바람직하다. 이같은 시스템에서, 고정된 수의 서브채널에 의해 획득될 수 있는 자료 전송 속도는 당지 서브채널 대역폭을 확장하므로써 증가될 수 있다. 가령, 한 대표적인 시스템이 256개의 서브 채널들을 포함할 수 있는데, 이들 서브채널 각각은 4.3125kHz-34.5kHz 범위내에서 변화될 수 있다. 물론, 실재의 범위는 특정 시스템의 필요에 따라 크게 변경될 수 있다. 그와같은 한 실시예에서, 시스템 최초에 각각이 최소의 폭인 서브채널 폭으로 동작되도록 만들어질 수 있다. 다음에, 시스템의 부하가 증가함에 따라, 서브채널의 폭이 증가하는 자료 전송 요구 사항을 처리하도록 요구되는 바에 따라 점차로 조정될 수 있다. 대역 증가단계는 이따끔식 있게될 뿐이며 시스템 엎데이드로서 처리된다. 다른 실시예에서는 시스템의 현재 자료 전송 필요에 부합하기 위해 동적으로 증가되고 감소할 수 있게된다.
비록 본 발명의 몇가지 실시예만이 본원 명세서에서 설명되기 하였으나 본 발명의 쌍을 벗어나지 않는 한도에서 많은 다른 특정형태로 본 발명이 실시될 수 있다. 특히, 본 발명은 제의된 ATIS 북미 비대칭 디지탈 가입자 라인 표준과 반대방향으로 호환되는 실시예에 대하여 설명되었다. 본 발명은 비대칭 뿐아니라 대칭인 이산의 다중 음성 자료 전송 방법으로 똑같이 적응될 수 있다. 또한, 본 발명의 어떠한 식으로든 설명된 실시예에서 사용된 특정 서브채널 폭을 가지는 전송 방법으로 제한되지 않는다. 오히려 광범위한 전송 방법으로 제한될 수 있다. 중요한 점은 종래에 가능한 것으로 여려졌던 것보다 더 높은 주파수의 서브채널내 전화선을 통해 자료가 쉽게 전송될 수 있다는 것이다. 또한, 이용될 수 있는 서브채널의 실재수는 특정 시스템의 필요에 따라 크게 변경될 수 있다. 효율의 관점으로부터 볼때 잉6ㅛ가능한 서브채널의 총수를 2의 정수배로 규정하는 것이 바람직하다. 그러나 이것이 요구사항은 아니다.

Claims (20)

  1. 초당 6 메가비트를 초과하는 속도로 디지탈 정보를 암호화할 수 있는, 디지탈 정보를 암호화하기 위한 인코더, 각 서브채널의 주파수가 관련된 서브캐리어와 일치하는 다수의 서브채널 각각에서의 잡음 수준을 나타내는 라인 질 파라미터를 결정하기위해 통신 라인을 모니터하기위한 모니터,
    이산 다중-음성 신호내 다수의 서브 캐리어로 암호화된 디지탈 정보를 변조시키기 위한 변조기, 각 서브캐리어는 관련된 음성과 관련된 서브채널에 해당하고, 이산 다중-음성 신호에 대한 이용가능한 서브 캐리어가 적어도 1.6MHa의 결합된 대역폭을 가지며, 변조는 적어도 탐지선 라인 질 파라미터와 허용가능한 파워 마스크 파라미터를 참조하도록 되고, 이같은 변조가 특정 파라미터내 실시간 변경을 허용하기 위하여 특정 파라미터내 실시간 변경을 허용하기 위하여 전송중에 각 서브채널을 통해 전송된 자료의 양과 사용된 서브채널 모두를 동적으론 갱신할 수 있는 변조기, 그리고 전송선으로 적용되기 전에 이산 다중-음성 신호로 주기적 접두어를 첨부하기위한 가산기를 포함하는 각기다른 주파수를 가지는 다수의 서브캐리어를 통해 페어 통신선에서 디지탈 자료를 전송하기에 적합한 이산 다중-음성 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 변조기가 각각 4.3125kHz 내지 34.5kHz 사이의 범위인 대역폭을 가지는 서브 채널에 해당되는 서브 캐리어로 암호화된 디지탈 정보를 변조시킴을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  3. 제 2 항에 있어서, 변조기가 암호화된 디지탈 정보를 가변 폭을 가지는 서브채널에 해당하는 서브캐리어로 변조시키도록 됨을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서, 변조기가 512개의 분리된 서브채널을 통해 저오를 전송시킬 수 있음을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  5. 제 4 항에 있어서, 송신기가 최대 낮은 256개 서브채널을 사용할 수 있으며 ATIS 북미 비대칭 디지탈 가입자 라인 표준에 맞는 표준 모드로도 사용될 수 있음을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  6. 제 1 항에 있어서, 모니터가 명백한 라인 잡음과 간섭을 탐지할 수 있으며, 잡음이 모니터에 의해 탐지되는때 적어도 촹 6백만 비트(6Mbps)의 자료 속도로 캐리어 서비스 지역을 통해 암호화된 디지탈 자료의 전송을 용이하게 하기 위해 변조기가 최고 유효 잡음 이상과 이하의 주파수로 암호화된 디지탈 정보를 전송하도록 됨을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  7. 제 1 항에 있어서, 페어 전화선의 형태를 취하는 통신선을 통하여 초당 적어도 천만 비트의 속도로 송신기로부터 2000 미터까지의 떨어진 위치로 암호화된 디지탈 정보를 전송할 수 있음을 특징으로 하는 이산 다중-음성 송신기.
  8. 초당 6메가비트를 초과하는 자료 속도로 이산 다중-음성 신호내 다수의 서브 캐리어로부터 암호화된 디지탈 정보를 복조시키기위한 복조기, 각 서브캐러어는 관련된 음성과 관련된 서브채널에 해당하고, 이상 다중-음성 신호에 대한 이용가능한 서브 캐리어가 적어도 1.6MHz의 결합된 대역폭을 가지며, 복조는 변조 정보를 이산 다중-음성 신호의 일부로서 수신하도록되고, 이같은 복조기가 변조기법으로 실시간 변경을 허용하기위하여 변경된 변조 정보에 응답하여 수신중에 동적으로 갱신할 수 있으며 이산 다중-음성 신호로부터 주기적 접두어를 스트립(stip)하도록 되는 복조기,
    복조된 디지탈 정보를 실시간으로 해독하기위한 해독기, 두 번째 디지탈 정보 세트를 암호화하기위한 암호기, 그리고 암호화된 두 번째 디지탈 정보세트를 두 번째 이산 다중-음성 신호내 다수의 서브캐리어로 변조시키기 위한 변조기, 두 번째 이산 다중-음성 신호내 각 서브캐리어가 관련된 음성과 관련된 서브채널에 해당하고, 두 번째 이산 다중-음성 신호에 대한 이용가능한 서브캐리어가 첫 번째 이산 다중-음성 신호에 이용될 수 있는 서브패리어의 대역폭보다 훨씬 작은 결합된 대역폭을 가지는 변조기를 포함하는 페어 통신선 형태를 취하는 한 통신선을 통해 첫 번째의 다중 음성 암호화된 디지탈 정보세트를 수신하기 위한 이산 다중-음성 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서, 두 번째 이산 다중-음성 암호화 신호가 64개까지의 분리된 서브 캐리어들까지를 가지며 소스로의 통신선을 통해서 전송됨을 특징으로 하는 이산 다중-음성 수신기.
  10. 제 8 항에 있어서, 복조기가 시간 영역 균등자를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 이산 다중-음성 수신기.
  11. 상기 음성들중 관련된 음성들에 해당하는 다수의 서브 채널 각각에서 잡음의 수준들을 나타내는 적어도 하나의 라인 질 파라미터를 결정하기위해 통신선을 모니터하고, 디지탈 자료 스트림을 암호화하며,
    이산 다중-음성 변조기를 사용하여 암호화된 디지탈 자료 스트림으로부터 이산 다중-음성 암호화 신호를 형성하고, 이산 다중-음성 암호화 신호에 이용될 수 있는 서브 패리어가 적어도 1.6MHz의 결합된 대역폭을 가지며, 암호화 및 변조가 탐지된 선 질 파라미터, 허용가능한 파워 마스크 파라미터를 참작하도록 되고, 변조 시스켐이 특정 파라미터내 실시간 변경을 허용하기위해 사용된 서브 채널과 송신중에 사용된 각 서브채널을 통한 자료 전송 속도 모두를 동적으로 갱신할 수 있으며, 이산 다중-음성 암호화 신호로 주기적 접두어로 첨부하고, 이산 다중-음성 암호화 신호와 그 주기적 접두어를 통신선을 통해 원격한 위치로 전송하는 단계들을 포함하는 디지탈 정보가 다수의 서브 캐리어로 암호화되고 변조되며, 각 서브 캐리어는 관련된 음성에 해당하는 다수의 음성을 가지는 이산 다중-음성 전송기법(방법)을 사용하여 페어 통신선을 형태를 취할 수 있는 잡음이 있을 수 있는 통신선을 통해 소스로부터 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 원격한 위치에서 신호를 수신하고 원격한 위치에서 수신된 신호를 복제하며 해독하는 단계를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 음성 각각이 적어도 4.3125kHz 폭인 대역폭을 가짐을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 512개 까지의 음성이 적어도 2,208MHs의 대역폭 사용을 용이하게 하도록 사용될 수 있음을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  15. 제 11 항 또는 14 항에 있어서, 다중-음성 암호화가 ATIS 비대칭 디지탈 가입자 라인 표준에 따라 실행되고, 상기 표준에서 기재된 것 이상의 주파수로 발생되는 서브 채널들이 서브 캐리어 선택 기준에 의해 표준 범위내 주파수들과 유사하게 처리됨을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서, 심각한 잡음 또는 간섭이 상기 모니터 단계중에 탐지되고, 변조기가 캐리어 서비스 지역에서 암호화된 디지탈 자료의 전송을 용이하게 하기 위해 가장 심한 잡음 또는 간섭 이상 또는 이하의 주파수로 자료를 전송하도록 함을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 페어 통신라인을 통한 자료 전송 속도가 TI 잡음의 존재하에서조차 2000 미터까지의 거리에서 초당 적어도 천만 비트(10Mbps)임을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 통신라인이 페어 전화선이며, 원격한 위치가 송신기로부터 1500미터 까지이고, 디지탈 자료가 초당 적어도 2천 5백만(25Mbps)까지의 속도로 전송됨을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 원격한 위치에서 두 번째 지료 세트를 암호화하고 변조하며 64개까지의 분리된 음성들을 가지는 두 번째 이산 다중-음성 신호상에서 두 번째 자료 세트를 통신선을 통하여 소스로되 전송시키는 단계를 더욱더 포함함을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 두 번째 자료 세트내 디지탈 자료가 초당 적어도 1.544 백만비트의 자료 전송 속도로 전송됨을 특징으로 하는 디지탈 정보를 전송하는 방법.
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