KR100380644B1 - 선택된원격유니트로부터중앙유니트로전송된프레임을동기화하는방법 - Google Patents

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Abstract

분산된 다중 캐리어 전송스킴에 기초한 프레임을 사용하여 다수의 원격 유니트(15)와 중앙 유니트(10)간에 통신을 촉진하는 다양한 양방향 데이터 전송 시스템이 발표된다. 이들 각 시스템에서 원격 유니트(15)로 부터 전송된 프레임은 중앙 유니트(10)에서 동기화된다. 다지점간 전송을 촉진하기 위해서 원격 유니트와 중앙 유니트간의 통신을 조정하는 다양한 신규 모뎀과 방법이 발표된다. 본 발명은 트위스트 페어, 섬유 및/또는 혼성 전화선상의 신호전송을 포함하는 비대칭 디지탈 가입자 라인시스템, 동축 케이블상의 신호전송을 포함하는 케이블 시스템, 및 라디오 신호 전송을 포함하는 디지탈 셀 텔레비젼 시스템을 포함하는 광범위한 데이터 전송 스킴에 응용할 수 있다.

Description

선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법
분산된 다주파(DMT)데이타 전송 스킴이 고성능 데이터 전송 촉진을 위해 나타났다. DMT구조의 장점은 이들이 높은 분관 효율을 가지며 다양한 신호왜곡 및 잡음을 방지할 수 있다는 점이다. 이들은 매우 높은 데이터 전송 능력을 가지기 때문에 대개의 응용에서 DMT데이타 전송스킴의 선택은 데이터 전송 시스템상의 요구가 증가할 때 서비스 확장을 위한 다양한 여지를 제공한다. 따라서, 분산된 다주파 기술은 다양한 데이터 전송환경에서 응용 가능하다. 예컨대 미국 규격협회(ANSI)에 의해 보증된 텔레콤뮤니케이션 정보해결을 위한 연합(ATIS)은 비대칭 디지탈 가입자 라인(ADSL)상의 디지탈 데이터 전송 기준에 기초한 이산 다주파를 완성하였다. 이 기준은 통상의 전화선상의 비디오 데이터 전송을 목적으로 하지만 그밖의 여러 응용분야에 사용될수 있다. 북아메리카 표준은 ANSI T1.413 ADSL 기준으로 일컫는다.
ADSL하의 전송속도는 트위스트 페어 전화선상에서 초당 6백만 비트(6+M비트/초)의 속도로 정보 전송을 촉진할 의도를 가진다. 표준화된 이산 다주파(DMT) 시스템은 전방으로(하위층으로) 4.3125kHz인 256 "톤" 또는 "서브채널"을 사용한다.
전화시스템의 문맥에서 하위층(downs stream) 방향은 일반적으로 중앙 오피스(전화회사에 의해 보통 소유된)에서 최종 사용자(즉 거주민 또는 사업적 사용자)일수 있는 원격 위치로의 전송을 의미한다. 다른 시스템에서 사용된 톤의 수는 다양할 수 있다. 그러나 IFFT변조가 이루어질 때 이용 가능한 서브채널(톤)의 전형적인 수치는 128,256,512, 1024또는 2048 서브채널과 같이 2의 멱급수이다.
비대칭 디지탈 가입자 라인 표준 또한 16 내지 800K비트/초 범위의 데이터 속도로 역신호의 사용을 고려한다. 역신호는 예컨대 원격지로 부터 중앙 오피스로의, 상위층 방향으로 전송에 대응한다. 따라서, 비대칭 디지탈 가입자라인이라는 용어는 전방으로의 데이터 전송속도가 역방향 보다 높다는 사실에 기인한다. 이것은 전화선으로 비디오 프로그램이나 비디오회의 정보를 원격지에 전송하는 시스템에서 특히 유용하다. 예컨대 이 시스템의 잠재적인 용도는 비디오 카세트 대여보다는 전화선이나 케이블로 영화와 같은 비디오 정보를 고객이 얻을 수 있게 한다. 또다른 잠재적 용도는 화상회의이다.
이산 다주파(DMT) 전송 스킴은 전화선상의 데이터전송을 넘어선 분야에도 잠재적 용도를 가진다. DMT는 다양한 다른 디지탈 가입자 접근 시스템에서도 사용 가능하다. 예컨대, 가입자 시스템에 기초한 케이블(대체로 동축케이블을 사용하는) 및 디지탈셀 TV와 같은 무선가입자 시스템에 사용될 수 있다. 케이블 시스템에서,단일한 중앙 유니트(중앙모뎀)가 디지탈 신호를 하나 이상의 원격 유니트(원격모뎀)를 의미하는 하나 이상의 고객에게 분배하는데 사용된다. 모든 원격 모뎀이 동일 디지탈 신호를 확실하게 수신할 수 있을지라도 상위층으로 신호의 소스로서 중앙 유니트에서 혼동을 막기 위해서 상위층으로 전송이 조정되어야 한다. 기존의 케이블 시스템(이산 다주파 전송 스킴을 사용하지 않는)에서 각 원격 유니트에 중앙 방송국과 통신하는 전용 주파수 대역이 주어진다. 그러나, 이러한 접근 방법은 전송 대역폭 사용이 비효율적이며 다양한 원격 유니트로 부터 전송을 분리하기 위해서 아날로그 필터가 필요하다. 다른 기존의 케이블 시스템은 상위층으로 채널을 접근하기 위해서 시분할 접근(TDMA)을 사용하는 모든 원격 유니트에 대해 단일한 넓은 대역을 사용한다. 이 접근 방법은 낮은 단일 채널 총용량 및 접근 과정에 필요한 시간 때문에 비효율적이다. 고정 디지탈 셀 전송 시스템도 유사한 장애에 부딪힌다. 시분할 및 주파수 분할에 기초하여 채널에 접근하는 능력은 전송 채널을 효율적으로 사용하게 한다. 그러나 DMT의 고유한 다중성은 모든 디지탈 다중화가 올바르게 기능하도록 다양한 소스로 부터의 전송이 동기화되어야 하기 때문에 지점간 전송 분야에 제약을 준다.
ADSL응용 분야는 훨씬 더 제한적이며 잠재적인 유사문제를 가진다. 특히, 단일 라인이 특정 청구주소(대체로 가정이나 사무실)에 있는 다수의 드롭 지점에 서비스할 수 있다. 즉, 사용자가 신호를 수신할 수 있는 몇 개의 전화 "잭"이 있을 수 있다. 단일 라인으로 다중위치(잭)에 서비스를 촉진하기 위해서 동기화 촉진을 위한 마스터 모뎀의 사용이 제안된다. 그러나 이것은 꽤 값비싸므로 바람직하지 않은 대안이다. 따라서 중앙 유니트가 원격지로 부터 송신된 신호를 조정하고 번역할 수 있도록 다수의 원격지로 부터의 신호 동기화를 촉진하는 이산 다주파 데이터 전송 시스템에 메카니즘을 제공하는 것이 바람직하다.
원격 유니트로 부터 중앙 유니트로의 통신에 최근에 활용되는 전송 시스템의 또다른 특징은 이들이 지정된 최대 속도(주파수 분할 다중화)로 데이터를 전송하거나 특정 크기의 패킷(시분할 다중화)으로 데이터를 전송한다는 것이다. 이들은 둘다를 허용하지 않는다. 이것은 전송 채널의 사용 효율을 제한한다. 따라서, 필요시 원격 유니트가 특정 데이터 속도로 전송할 바램을 지정할 수 있고 데이터 속도가 중요하지 않을 때 원격 유니트가 지정된 양의 정보를 전송하기를 바란다는 것을 표시할 수 있는 메카니즘을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 이산 다중 캐리어 전송스킴에 기초한 프레임을 사용하여 다수의 원격 유니트와 중앙 유니트간에 통신을 촉진하는 여러개의 양 방향 데이터 전송 시스템이 발표된다. 이들 시스템에서 다수의 원격 유니트로 부터 전송된 프레임이 중앙 유니트에서 동기화된다. 다지점간 전송을 촉진하기 위해서 다수의 원격 유니트와 중앙 유니트간의 통신을 조정하기 위한 다양한 신규 모뎀 배치와 방법이 발표된다. 본 발명은 트위스트 페어, 섬유 및/또는 혼성 전화선상의 신호전송을 포함하는 비대칭 디지탈 가입자 라인 시스템, 동축 케이블상의 신호전송을 포함하는 케이블 시스템 및 라디오 신호 전송을 포함하는 디지탈 셀 텔레비젼 시스템을 포함하는 광범위한 데이터 전송 스킴에 응용할 수 있다.
한 구체예에서 이산 다주파 데이터 전송 시스템은 오버헤드버스를 포함한 이산 서브채널의 다중성을 가진다. 한 방법으로 선택된 리모트 유니트가 통신을 개시하기를 바랄 때 중앙 유니트의 클록과 함께 자신의 클록을 돌린후 리모트 개시된 동기화 신호를 전용 오버헤드 서브채널이나 오버헤드버스내의 오버헤드 서브채널 세트상의 중앙 유니트에 전송한다. 중앙 유니트는 선택된 제 1 원격 유니트를 현재 중앙 유니트와 통신하고 있는 다른 원격 유니트와 더 잘 동기화 시키는데 필요한 프레임 경계 위상전이를 나타내는 정보를 포함하는 중앙 유니트에 의해 초기화 된 동기화 신호로 응답한다. 원격 유니트는 중앙 유니트에 의해 초기화된 동기화 신호에 의해 표시된대로 출력하는 프레임의 위상을 전이함으로써 응답한다. 동기화는 반복 방식 또는 단일 단계로 행해질 수 있다. 이것은 선택된 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계를 중앙 유니트와 현재 통신하고 있는 다른 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계와 동기화시킨다. 동기화는 프레임 경계가 중앙 유니트에서 수신될 때 다양한 원격 유니트로 부터의 프레임 경계가 일치하도록 배열된다.
본 발명의 한 구체예에서 오버헤드버스는 두 개의 전용오버헤드 서브채널과 원격 초기화된 동기화 신호를 포함하며 중앙에서 초기화된 동기화 신호는 상이한 오버헤드 서브채널상에 전송된다. 다른 구체예에서, 단일 또는 다중 전용 오버헤드 서브채널이 사용될 수 있다. 어떤 구체예에서는 중앙 유니트로의 데이터 전송을 위해 선택된 원격 유니트에 이용 가능한 서브채널의 수는 동적으로 할당된다. 이러한 시스템 구현에 적합한 특정 중앙 모뎀과 원격 모뎀 설계가 역시 발표된다.
본 발명의 또다른 측면에서, 동기화된 무음시간이 상위층으로 통신열에 주기적으로 제공된다. 동기화된 무음 시간은 새로운 원격 유니트 초기화, 전송채널품질검사 및 데이터 전송 요구 처리와 같은 다양한 오버헤드형 기능을 다루는데 사용된다.
한 구체예에서, 초기화시킨 원격 유니트로 부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 다른 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 전송된 프레임과 동기화 시키는 방법이 발표된다. 이 구체예에서, 동기화된 무음시간이 상위층으로 통신을 위해 제공된 다수의 이산 서브채널상에 주기적으로 제공된다. 원격 유니트가 초기화될 때 동기화된 무음 시간동안 원격 유니트는 광역 초기화 신호를 중앙 유니트에 전송한다. 광역 초기화 신호는 이산 서브채널상에 전송된 다수의 초기화 신호를 포함한다. 한 선호된 구체예에서, 원격 유니트가 초기화를 원해서 광역 초기화 신호를 원격 유니트에 의해 수신된 하위층으로 신호에 실린 프레임 타이머 마커와 동기화시킬 때 원격 유니트는 하위층으로 통신을 모니터한다. 중앙 유니트는 광역 초기화 신호를 수신하고 동기화 신호를 제 1 원격 유니트에 재 송신한다. 등기화 신호는 한 원격 유니트에 의해 송신된 신호의 프레임 경계를 중앙 유니트와 통신하는 다른 원격 유니트에 의해 송신된 신호의 프레임경계와 더 잘 동기화 시키는데 필요한 프레임 경계 위상전이를 표시하는 정보를 포함한다. 이후에 원격 유니트는 동기화를 촉진하기 위해서 원격 유니트가 출력한 프레임의 위상을 전이한다.
이 구체예에서 사용된 동기화된 무음 시간은 무음기간(quiet period) 마커가 중앙 유니트로 부터 가장 멀리 떨어진 원격 유니트에 전송되기에 충분히 긴 기간을 가지며 가장 먼 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 복귀된 초기화 신호는 동기화된 무음시간내에 있다.
또다른 구체예에서, 원격 유니트로 부터 중앙 유니트로의 서브채널 전송 품질을 동적으로 검사하는 방법이 설명된다. 이것을 중앙 유니트에 의해 원격 유니트에 대역폭할당을 촉진한다. 이 구체예에서, 배열된 신호는 선택된 동기화된 무음시간동안 원격 유니트중 하나로 부터 상위층 통신을 촉진하기 위해 제공된 다중 서브채널상에 전송된다. 배열신호는 선택된 원격 유니트로 부터 신호를 전달하기 위해서 다양한 서브채널의 비트용량을 나타내는 특정 채널세트를 결정하는 중앙 유니트에 의해 모니터된다. 이후에 중앙 유니트는 상위층으로 통신을 위해 선택된 원격 유니트에 할당시킬 채널을 결정할 때 특정 채널세트를 사용할 수 있다.
한 구체예에서, 상이한 원격 유니트에 대해 특정 채널을 결정하기 위해서 전송 단계 및 모니터 단계가 다수의 상이한 원격 유니트에 대해 반복된다. 상이한 원격 유니트는 상이한 중지시간동안 자신의 배열신호를 전송하도록 배열된다. 각 원격 유니트에 대해 특정 채널세트가 각 원격 유니트로 부터 중앙 유니트로의 채널 용량을 나타내는 정보를 포함하는 특정 채널의 매트릭스내에 저장될 수 있다. 채널 특성 정보는 이후에 다양한 원격 유니트에 대역폭의 동적할당을 촉진하는데 사용될 수 있다. 또다른 구체예에서 원격 유니트는 단지 중앙 유니트로 부터 재배열 신호의 수신에 응답하여 자신의 배열 신호를 전송한다. 이것은 시스템 제어를 용이하게 한다.
또다른 구체예에서, 중앙 유니트에 원격 유니트의 전송 요구사항을 전달하는 방법이 설명된다. 이 구체예에서 통신을 초기화 또는 변경하기를 원하는 원격 유니트는 중지시간 간격이외의 시간에 데이터 요구신호를 중앙 유니트에 전송한다. 이후에 중앙 유니트는 권한 부여 신호를 특정 중지시간을 할당하는 원격 유니트에 송신한다. 그러면 원격 유니트는 할당된 중지시간동안 다수의 이산 서브채널상에 데이터 요구 정보를 전송한다. 원격 유니트의 요구사항을 인지한 후에 중앙 유니트는 데이터 요구 정보에 응답하여 하나 이상의 서브채널을 원격 유니트에 할당한다.
한 구체예에서, 데이터 요구 신호는 특정 데이터 전송률로 전송할 바램 또는 특정양의 정보를 전송할 바램을 표시할 수 있다. 전자의 경우에 중앙 유니트는 데이터 요구 정보에 지정된 요구된 데이터 전송률로 전송을 촉진하기 위해서 충분한 서브채널을 원격 유니트에 할당한다. 후자의 경우에 중앙 유니트는 데이터 요구정보에 지정된 양의 정보를 전송하기에 충분한 시간동안 하나 이상의 서브채널을 할당한다.
또다른 구체예에서, 원격 유니트는 데이터 요구 정보가 규정되고 전송된 이후에 규정된 데이터 패킷 요구 신호를 전송할 수 있다. 이때 중앙 유니트는 규정된 데이터 패킷 요구에 직접 응답하여 선택된 제 1 원격 유니트에 적어도 하나의 서브 채널을 즉시 할당한다.
또다른 구체예에서, 원격 유니트는 데이터 요구신호 전송에 앞서서 하위층으로 통신에 제공된 정보를 모니터하고 이 데이터 요구신호를 사용되지 않은 것으로 기록된 서브채널에만 전송한다. 또다른 구체예에서 데이터 요구신호의 제 1 값은 데이터 전송률 요구를 나타내며 데이터요구신호의 제 2 값은 데이터 패킷요구를 나타내고 데이터요구 신호의 제 3 값은 규정된 데이터패킷 요구를 나타낸다. 이러한 배열에서 데이터 요구신호는 2비트 신호정도로 작을 수 있다.
또다른 구체예에서, 이산 다주파 신호의 각 프레임은 다중 심볼을 포함하고 각 원격 유니트는 데이터요구 심볼을 전송하는 동안 관련 심볼이 할당된다. 이 구체예에서 중앙 유니트는 데이터 요구 신호가 수신되는 동안 적어도 부분적으로 심볼에 기초한 데이터요구신호를 전송하는 특정 원격 유니트를 식별한다.
다양한 구체예가 단독 또는 다른것과 조합하여 사용될 수 있다. 기술된 중지 시간은 동일 길이일 필요는 없으며 제 3 구체예와 조합으로 기술된 중지시간이 다른 두 개의 구체예보다 더 빈번하다.
또다른 구체예에서 신속한 접근 전송 모드가 제공된다. 이 구체예에서, 고유한 원격 유니트 식별자를 포함하는 통신 접근 요구는 요구하는 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 전송된다. 이 요구는 중앙 유니트에서 해독하는데 등화(equalization)를 필요로 하지 않은 변조스킴을 사용하여 적어도 하나의 미사용 서브채널에 전송된다. 그러면 중앙 유니트는 적절한 서브채널을 요구하는 원격 유니트에 할당한다.
또다른 측면에서, 다양한 방법을 구현할 수 있는 이산 다지점 전송기 및 수신기가 설명된다. 기술된 스킴은 하위층으로 신호가 이산 다중 캐리어 인지 여부와 무관하게 사용될 수 있다. 여러 구체예에서, 양방향 데이터 전송 시스템은 비록 다른 시스템 역시 고려될지라도 동축 케이블 상에 신호 전송을 포함하는 케이블 시스템이다.
본 발명은 중앙 유니트가 다수의 원격 유니트에 서비스하는 분산된 다주파 통신 시스템에 관계한다. 더욱 특별히, 본 발명은 원격 유니트로 부터의 상위층으로(upper stream) 통신을 조정하는 방법에 관계한다.
도 1은 다수의 리모트유닛을 서비스하는 헤드엔드 중앙 유닛을 포함하는 통신 시스템의 블록선도이다.
도 2 는 한쌍의 전용 오버헤드 서브채널을 포함하는 DMT 시스템에서 사용되는 다수의 구분 서브채널의 사용을 보여주는 주파수 다이아그램이다.
도 3 은 본 발명의 동기화를 구현시키기에 적합한 중앙 오피스 모뎀구조의 블록선도이다.
도 4 는 본 발명의 동기화를 구현시키기에 적합한 원격 유니트 모뎀 구조의 블록선도이다.
도 5 는 동기화 및 상위층으로의 심볼 정렬을 구현시키기에 적합한 원격 유니트 동기화 배치를 보여주는 블록선도이다.
도 6 은 주파수에 대한 위상에러를 보여주는 그래프로서 경사는 타이밍 에러에 비례하며 y절편은 캐리어의 위상에러에 비례한다.
도 7 은 본 발명의 한 구체예에 따른 DMT 데이터 전송 시스템의 타이밍도이다.
도 8 은 본 발명의 한 측면에 따라 원격 유니트를 초기화시키는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 측면에 따라 원격 유니트를 재훈련시키는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 10 은 중앙 유니트와 통신을 하기 위해서 요구하는 원격 유니트에 의해 취해진 단계를 보여주는 순서도이다.
도 11a는 데이터 패킷 요구를 하는 원격 유니트에 대역폭을 할당하는 방법을보여주는 순서도이다.
도 11b는 한정된 데이터 패킷 요구를 하는 원격 유니트에 대역폭을 할당하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 11c는 데이터 전송률 요구를 하는 원격 유니트에 대역폭을 할당하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 12 는 데이터 전송 스킴에 기초한 시분할 다중 접근에서 프레임 전송 순서를 보여주는 그래프이다.
*부호설명
10 : 중앙 유니트 15 : 원격 모뎀
17 : 공용전송라인 18 : 이송부
19 : 서비스 제공자 네트워크 22 : 원격장치
23 : 서브채널 27 : 부반송파
28,29 : 전용 오버헤드 서브채널 30 : 중앙모뎀
32 : 전송프레임스트링 33 : 전송간격
35 : 심볼간격 36 : 슈퍼프레임
38 : 제2 중지시간간격 40 : 전송기
41 : 네트워크 인터페이스 43 : 부호기
45 : 이산다주파 변조기 46 : 윈도우 필터
48 : 아날로그 인터페이스 50 : 원격모뎀
60 : 중앙모뎀 70 : 수신기
72 : 아날로그 인터페이스 74 : 윈도우 필터
76 : 복조기 78 : 해독기
80 : 원격 동기화 콘트롤러 143 : 다중화기/부호기
145 : 다주파 변조기 146 : 필터
147 : 프레임 동기화 장치 148 : 아날로그 인터페이스
172 : 아날로그 필터 174 : 타임도메인등화기
176 : 복조기 178 : 해독기
181 : 위상탐지기 182,184 : 위상로크루프
183,186 : 전압제어오실레이터 185 : 노치필터
189 : 분할기
고성능 데이터 전송을 촉진하는 이산 다주파(DMT) 데이터 전송스팀이 도시되었다. DMT구조의 장점은 이들이 높은 분광 효율을 가지며 다양한 신호왜곡 및 잡음 문제가 방지될 수 있다는 점이다. 이들은 매우 높은 데이터 전송 능력을 가지기 때문에 데이터 전송 시스템상의 요구가 증가할 때 대개의 응용에서 DMT데이타 전송스킴의 선택은 서비스 확장을 위한 다양한 여지를 제공한다. 이산 다주파 기술은 다양한 데이터 전송 환경에서 응용 가능하다. 예컨대 ATIS비대칭 가입자 라인(ADSL) 북아메리카 표준은 이산 다주파 전송 스킴의 사용을 고려한다.
ATIS ADSL북아메리카표준 이산 다주파(DMT) 전송 스킴에 대한 프로토콜의 상세한 설명은 ATIS문헌에 상세히 기술된다. 표준화된 스킴은 전방(하위층으로)으로4.3125kHz인 256"톤"을 사용한다. 주파수 범위는 0에서 1.104MHz이다. 낮은 32톤은 상위층 방향으로 이중화된 데이터 전송에 사용된다. 수배만큼 전송 대역 폭 증대를 고려한 이 시스템에서의 개량은 본 발명에 의해 다른 응용 분야에서 제안되었다. 다른 시스템에서 사용된 서브 채널의 수 및/또는 서브채널 대역폭이 변화될 수 있다. 그러나 IFFT변조가 행해질 때 이용 가능한 서브채널의 수는 2의 멱급수인 128,256,512,1024 또는 2048 서브채널이다. 이산 다주파 전송 시스템의 한가지 한계는 단일 라인에 의해 서비스되는 다수의 드롭(drop) 지점을 지원하기 위해서 상위층으로 신호가 중앙 유니트에 도달할 때 상위층으로 신호는 등기화 되어야 한다는 점이다. 동기화 문제는 케이블 시스템 및 무선 셀 텔레비젼과 같은 분야에서 이산 다주파(DMT) 데이터 전송 스킴의 장점을 제한시킨다. 왜냐하면 이들 시스템은 여러 가입자에 의해 운영되는 많은 수의 독립적 원격 유니트에 서비스 하는데 단일 라인(모뎀)을 사용하기 때문이다.
도 1 에서, 다중 가입자 네트워크를 위한 개략적 전송스킴이 기술된다. 중앙유니트(10) (중앙 모뎀을 포함하는)은 다수의 이송부(18)로 분할되는 공용 전송라인(17) 상에서 다수의 원격 유니트와 통신한다. 각 이송부(18)는 신호를 수신하는 원격 모뎀(15)과 데이터를 사용하는 원격 장치(22)를 포함하는 조합된 원격 유니트에 서비스한다. 서비스제공자(19)는 원격 모뎀(15)으로 전송을 위해 데이터를 중앙 모뎀에 제공하고 원격 모뎀으로 부터 중앙 모뎀에 송신된 데이터를 처리하도록 배열된다. 서비스 제공자(19)는 적당한 형태를 가질수 있다. 예컨대, 서비스 제공자는 네트워크 서버의 형태를 취할 수 있다. 네트워크 서버는 전용 컴퓨터나 분산형시스템 형태를 가질 수 있다. 다양한 전송매체가 전송라인으로서 사용될 수 있다. 예컨대 트위스트 페어 전화선, 동축 케이블, 섬유라인 및 두 개 이상의 상이한 매체를 포함한 혼성 라인이 그것이다. 또한 이 접근 방법은 무선 시스템에도 잘 작동한다.
이산 다주파 데이터 전송의 하나의 요구사항은 만약 두 개 이상의 유니트(대체로 2개의 원격 유니트)가 독립적으로 제 3 유니트(즉, 중앙유니트(10))에 정보를 전송하려 한다면 원격 유니트로 부터의 신호가 동기화되어야 한다는 점이다. 그렇지 않다면 적어도 신호의 일부가 중앙 유니트(10)에 이해불능이 될 것이다. 이러한 시스템에서 이산 다주파 전송을 사용함으로써 파생된 문제는 이송부(18)의 길이가 원격 유니트마다 다르다는 점이다. 그러므로 원격 유니트가 중앙 유니트(10)의 클록과 동기화될지라도 중앙 유니트(10)로 재통신은 관련된 이송부의 길이에 따른 양만큼 위상 전이될 것이다. 사실상, 이러한 위상 전이는 원격 초기화된 통신을 중앙 모뎀에서 이해할 수 없게 한다.
대표적인 DMT 전송 대역이 도2에 도시된다. 전송 대역은 독립적인 반송 신호(부반송파(27)로 표시된)가 전송될 수 있는 다중 서브채널(23)을 포함한다. DMT 전송은 전송매체를 독립적으로 데이터를 반송하는 여러 서브채널(23)로 나눈다. 각 서브채널(23) 상의 데이터는 상이한 신호에 해당할 수 있거나 단일 또는 소수의 광대역폭 전송을 나타내는 더 높은 데이터 전송률로 모여질 수 있다. 이들 서브채널(23)은 DMT으로 디지탈 신호처리가 이루어지므로 아날로그 분리 필터의 필요성이 없으며 분광효율을 최대화 한다. 사용된 서브채널의 수는 시스템의 필요사항에 따라 다양하다. 그러나 역신속 퓨리에 변환(IFFT)을 사용하여 변조가 이루어질 때 이용 가능한 서브채널의 수는 2의 멱급수인 128,256,512,1024 또는 2048 서브채널(23)이다. 예컨대 케이블 기초 가입자 시스템에서 1024서브채널(27)이 32kHz 서브채널(23)에 한정된 반송에 사용될 수 있다. 이것은 원격 유니트가 중앙 유니트(10)와 통신할 수 있는 대략 32MHz의 주파수 대역폭을 제공한다.
특정 시스템에 사용 가능한 원격 유니트의 수는 시스템의 필요사항에 따라 다양하다. 예컨대 케이블 기초 가입자 시스템에서 500개 까지의 원격 유니트가 단일한 중앙 유니트와 통신할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 많은 수의 원격 유니트를 고려한 시스템에서 원격 유니트를 군에 할당하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 군(group)은 동일수의 유니트를 포함할 필요는 없다. 예컨대 500개 까지의 원격 유니트를 허용하는 시스템은 원격 유니트를 8개의 군으로 나누고, 각 군은 90개까지의 원격 유니트를 허용하며 각 원격 유니트군에 지정된 주파수 대역이 할당된다. 예컨대, 주파수 스펙트럼은 다수의 동일 크기의 지정된 주파수 대역으로 분할 가능하다. 32MHz의 1/8 또는 대략 4메가헤르쯔가 각군에 할당된다. 그러므로 각 군은 중앙 유니트(10)에 전송하는데 사용하기 위해서 약 4 MHz 및 128 서브 채널(23)을 가진다. 군은 원격 유니트가 온라인 및 오프라인될 때 중앙 유니트(10)가 원격 유니트의 트랙을 유지할 수 있게 한다.
군은 여러 방법으로 이루어질 수 있다. 예컨대 제 1 군은 연속 서브채널 0-127로 구성되며 제 2 군은 서브채널 128-255로 구성된다. 혹은 각군에 서브채널(23)의 할당은 스펙트럼에 삽입될 수 있다. 예컨대, 제 1 군은 서브채널0,8,16,24,32......이 할당되고; 제 2 군은 서브채널 1,9,17,25,33.......을 가지며; 제 3 군은 2,10,18,26,34......를 가질 수 있다. 군에 할당된 서브채널(23)의 삽입은 특정 주파수 영역에 위치한 잡음이 단일 군에서 상당전송부위를 변조시킬 가능성을 감소시킨다. 대신에, 여분의 잡음은 단지 각군의 일부 스펙트럼 부위에만 영향을 준다. 상위층으로 채널의 주파수 대역폭, 서브채널(23)의 크기 및 군은 구체예의 수를 한정시키지 않고 전송 시스템의 특정 용도에 맞게 선택될 수 있다.
위에서 지적된 동기화 문제를 어드레스하는 하나의 방법은 동기화를 촉진할 전용 오버헤드 서브채널(28,29)의 사용을 고려한다. 이 경우에, 상위층으로 오버 헤드 서브채널(28)은 여러 원격 모뎀으로 부터 중앙 모뎀으로 동기화 신호를 반송한다. 오버헤드 서브채널(28,29)은 전송대역내의 적당한 주파수 위치에 위치될 수 있다. 비대칭 디지탈 가입자 라인 시스템과 같은 여러 구체예에서, 인접 서브 채널과의 간섭을 최소화 하기위해서 오버헤드 서브채널을 하위층으로 신호의 상부 또는 하부 주파수 가장자리 근처에 위치시키는 것이 바람직하다. 시스템 제약이 허용하는 한 동기화 신호에 의해 야기된 잠재적 간섭을 최소화 하기 위해서 적어도 하나나 두 개의 서브 채널만큼 오버헤드 서브채널을 데이터 전송에 사용된 다른 서브채널과 분리시키는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 동기화 신호는 종종 다른 전송과 동기화되지 않기 때문이다. 그러므로 동기화 신호는 다른 신호보다 더 많은 왜곡을 야기시킨다. 따라서 작은 버퍼가 도움이 된다. 또한 간섭 문제를 더욱 최소화 하기 위해서 오버헤드 부반송파로서 꽤 낮은 출력의 신호를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 또다른 측면에서, 동기화된 무음시간이 상위층으로 통신열에 주기적으로 제공된다. 동기화된 무음시간은 새로운 원격 유니트 초기화, 전송채널 품질검사 및 데이터 전송요구 처리와 같은 다양한 오버헤드형 기능을 다루는데 사용될 수 있다. 도 7에서 대표적인 프레임 한정 전송타이밍 순서가 도시되는데 오버 헤드 기능을 다루기에 적합한 여러 동기화된 무음기간을 제공한다. 전송은 전송 프레임 스트링(32)으로 분해된다. 각 전송 프레임은 전송간격(33)과 제 1 중지간격(S1)을 포함한다. 각 전송간격(33)은 다수의 심볼 기간(35)으로 더욱 분할된다. 다수의 전송 프레임(32)은 슈퍼 프레임(36)으로 군이 된다. 전송 프레임(32)에 추가적으로 각 슈퍼 프레임(36) 역시 제 2 중지시간 간격(38)을 포함한다. 제 2 중지 시간 간격(38)은 초기화 간격(S2) 또는 배열간격(S3)으로 사용될 수 있다.
전송간격(33), 중지시간 간격(S1), 초기화 간격(S2) 및 배열간격(S3)이 제공된 실제 기간은 시스템의 필요사항에 따라 다양하다. 유사하게, 슈퍼 프레임(36)에서 전송 프레임(32)의 수도 다양하다. 예컨대 케이블 기초 가입자 시스템에서, 63 심볼을 전송하는데 충분한 기간으로 설정된 전송간격(33)과 하나의 심볼에 시간 길이로 설정된 S1시간 간격(34)이 고려된다. 초기화 간격(S2)은 원격 유니트 동기화를 위한 배치로 사용될 수 있다. 따라서 제 2 중지시간 간격(38)의 길이는 대체로 통신 시스템의 물리적 측면에 의해 결정된다. 일반적으로 원격 유니트는 중앙 유니트(10)에 의해 허용되지 않으면 S1 또는 S3중지 시간 간격 동안 방송통신하지 않는 것이 필요하다. 어떤 구체예에서 원격 유니트가 설치를 초기화하지 않는다면 S2 중지시간 간격 동안 방송하지 않는 것이 필요하다.
도 2 내지 4에서, 새로 추가된 원격 유니트의 동기화를 촉진할 보조 오버헤드 서브채널의 사용이 상세히 기술된다. 초기에, 원격 모뎀(50)은 중앙 모뎀 유니트에서 중앙 콘트롤러(60)와 함께 작동하는 원격 동기화 콘트롤러(80)를 포함한다. 두 개의 보조 오버헤드 서브채널이 콘트롤러간의 통신을 촉진하도록 제공된다. 원격 모뎀(50)이 초기화되고 열에 등장할 때 원격 콘트롤러(80)는 중앙 모뎀 클록 정보를 본래 포함하는 하위층으로 신호전송을 관찰한다. 이것은 비록 다른 스킴이 적용가능하나 파일럿 신호에 의해 종종행해진다. 그러면 원격 모뎀이 "루프-타임드"(loop-timed)된다. 즉, 원격 모뎀은 자신의 클록을 중앙 모뎀의 클록으로 위상로크한다. 이후에 원격 콘트롤러는 오버헤드 서브채널(28)을 통해 동기화 신호를 중앙 유니트(30)에 송신한다. 동기화 신호는 전송매체를 통과해서 중앙 모뎀 유니트(30)의 수신기에 들어간다. 중앙 모뎀(30)이 원격 초기화된(상위 층으로) 동기화 신호를 다른 원격 유니트와 현재 통신중에 수신할 때 중앙 유니트는 원격 초기화된 동기화 신호의 프레임 경계를 다른 원격 유니트로 부터 수신된 신호의 프레임 경계와 비교한다. 대체로, 콘트롤러(60)에 의해 탐지된 프레임 경계 사이에는 위상 전이가 있다. 이후에 콘트롤러(60)는 오버헤드 서브채널(29)을 통해 원격 유니트에 재전송되는 하위층으로 동기화 신호를 발생한다.
콘트롤러(80)는 원격 모뎀이 중앙 모뎀과 통신을 개시하기를 바랄 때 상위층으로 동기화 신호를 발생한다. 상위층으로 동기화 신호는 콘트롤러(8)에서 다중화기/부호기(143)에 이송되고 상위층으로 오버헤드 서브채널(28) 쪽을 향한다. 동기화 신호의 성질이 알려지므로 동기화 신호는 다른 위치에 있는 전송기에 도입될 수 있거나 직접 아날로그 인터페이스(148)에 적용될 수 있다. 대체로, 동기화 신호및/또는 순서는 동기화가 완료될때까지 원격 유니트에 의해 전송된 유일한 신호이다. 이후에 상위층으로 동기화 신호는 오버헤드 서브채널(28)을 통해 중앙 모뎀에 전송되고 거기에서 수신기(70)에 의해 수신된다. 이후에 수신기의 복조기(76)는 복조된 동기화 신호를 중앙 모뎀의 콘트롤러(60)에 이송한다. 중앙 콘트롤러(60)는 원격 초기화된 동기화 신호를 탐지하고 프레임 경계를 다른 원격 유니트로 부터 동시에 수신되는 신호의 프레임 경계와 비교한다. 중앙 모뎀(30)이 다른 원격 유니트와 통신중일 때 원격 요구 접근의 경계는 이송길이의 변화로 인해 중앙 모뎀과 이미 통신하는 것의 프레임 경계로부터 위상 전이된다. 이러한 경우에, 중앙 콘트롤러(60)는 프레임 경계를 할당하는데 필요한 위상 전이(시간지연의 형태를 띠는)를 나타내는 복귀(하위층으로) 동기화 신호를 개시한다. 복귀 동기화 신호는 이후에 제2 오버헤드 서브채널(29)을 통해 원격 유니트에 전송된다. 상위층으로 동기화 신호처럼 하위층으로 동기화 신호는 부호기에 있는 하위층으로 데이터열에 도입될 수 있다.
그러나, 하위층 동기화 신호의 성질은 다양할 수 있는데 예컨대 동기화 신호는 원격 유니트가 하나의 샘플만큼 프레임 경계를 전진 또는 후퇴 시켜야 한다는 것을 단지 나타낸다. 더 복잡한 시스템에서 콘트롤러는 프레임 경계가 전진 또는 후퇴되어야 하는 샘플의 수를 계산할 수 있고 프레임 경계가 전이되어야 하는 샘플의 수를 지령하는 신호가 송신될 수 있다. 다른 신호해석도 가능하다. 여러 구체예에서 상위층으로 통신을 위한 샘플 전송률은 하위층으로 통신을 위한 샘플 전송률의 정수배이다. 기술된 지연은 원격 유니트에 대향된 중앙 모뎀의 샘플 전송률에기초한다.
다수의 원격 유니트가 동일 통신라인(17)에 연결되므로 동기화 신호는 모든 작동 원격 모뎀에 의해 수신된다. 이 신호는 이후에 각 원격 모뎀의 해독기에 관련 콘트롤러(80)에 통과된다. 그러나 원격 콘트롤러(80)가 중앙 모뎀과 현재 통신을 개시하고 있지 않다면 원격 콘트롤러는 오버헤드 서브채널상의 동기화 신호를 무시하도록 배열된다. 이것은 여러 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 하위층 동기화 신호는 지정 원격 유니트로 향하는 어드레스를 포함할 수 있다. 혹은, 원격 유니트가 현재 통신 개시를 시도한다면 원격 유니트는 중앙 모뎀 신호가 원격 유니트로 향한다고 간주할 수 있다. 통신개시를 시도하는 원격 유니트의 원격 콘트롤러(80)는 중앙 개시된 동기화 신호를 수신 및 해석하여 프레임 동기화 장치가 요구된 위상전이 타이밍 지연(또는 진행)을 하도록 지시한다. 이후에 제 2 원격 개시된 동기화 신호가 송신된다. 만약 새로운 동기화 신호가 동기화되지 않으면 동일 과정이 반복된다. 한 구체예에서, 동기화 신호는 단지 프레임 동기화 장치가 한샘플씩 전진 또는 후퇴하라고 지시한다. 대개의 DMT 응용에서 이러한 증분 시스템은 원격 유니트의 신속한 동기화에 잘 작동한다. 예컨대, 128 샘플과 접두부를 가지는 프레임과 64kbps에 해당하는 8kHz(즉,125μs의 심볼기간)의 심볼(프레임) 전송률을 가지는 시스템과 2마일 정도의 이송 길이를 가지는 분배 네트워크에서 단순한 샘플 전진/후퇴 방법을 사용하여 동기화 하는데에 약 10밀리초 미만의 시간이 걸릴 것이다.
원격 개시된 신호가 동기화된 것으로 판정될 때 중앙 콘트롤러는 더 이상의위상전이가 불필요하며 원격 유니트가 원하는 위상전이를 포함시켜 중앙 모뎀과 완전 통신을 시작할 수 있다는 것을 나타내는 제2 오버헤드 서브채널(29) 상에 복귀 동기화 신호를 송신한다. 중앙 모뎀에 의해 인식되기 이전에 원격 유니트가 동기화된다면 초기화 직후 전송된 데이터톤이 원격 모뎀 식별에 사용된다. 프레임 경계의 상대적 위상 전이는 주로 다양한 이송부를 통한 전송 길이와 같은 고정된 제약에 달려있다. 그러므로, 원격 유니트가 동기화 된다면 연결이 종료 또는 깨어지지 않는 한 재동기화될 필요가 없다.
중앙 유니트가 다른 원격 유니트와 통신중이지 않을 때 중앙 유니트는 통신 개시 요구를 수신하며 중앙 콘트롤러(60)는 단지 위상전이가 불필요하며 완전 통신이 개시될 수 있다는 것을 나타내는 동기화 신호를 송신할 뿐이다. 물론 요구하는 원격 유니트가 통신 개시 신도를 할 때 다른 원격 유니트와 동기화중인 경우에도 유사한 신호가 발생된다. 원격 유니트가 이러한 신호를 수신할 경우 동일 과정이 이루어지며 필요한 위상전이는 단지 0이다.
대체로, 중앙 콘트롤러(60)는 원격 유니트가 전송을 위해 사용해야 하는 서브채널을 나타내는 정보를 제공한다. 서브채널할당은 사용중에 동적으로 변화될 수 있다. 이 특징이 이산 다주파 전송 스킴에 중요할 지라도 본 발명에 특별히 적합하지는 않으므로 간략히 기술될 것이다.
원격 모뎀의 중앙 모뎀에 동기화는 중앙모뎀의 샘플링 클록과 캐리어의 획득을 필요로 한다. 한 구체예에서 클록은 적어도 두 개의 톤에 대해 위상 에러를 조사함으로써 복귀된다. 이들 톤에 대한 위상 에러는 고정된 기지의 전송된 톤상의위상(즉, "파일럿"톤)에 대해 계산될 수 있다. 혹은, 위상에러는 전송된 위상이 옳다고 판단하고 사전 판단 위상과 사후 판단 위상간에 오프셋을 계산함으로써 결정될 수 있다(즉, 위상에러 계산에 기초한 판단). 도 6에 도시된 위상에러 플롯의 경사는 타이밍 위상에러에 비례하며 위상에러의 일정한 부분(y절편)은 캐리어 위상에러이다. 타이밍(샘플링) 위상 에러와 캐리어 위상에러는 위상 탐지기(181)에 의해 결정되어 도5에 도시된대로 회복된 중앙 모뎀 주파수에 샘플링 클록과 캐리어 주파수를 합성하는 위상 로크 루프(182,184)에 입력된다. 캐리어는 하위층으로 신호를 기저대역으로 복조하는데 사용되고 샘플링 클록은 분할기(189)에 의한 분할 이후에 아날로그-디지탈 컨버터(ADC)를 클록하는데 사용된다. 만약 데이터 톤과 신호톤이 분리된 톤을 점유하면 더 느린 샘플링 클록으로 하나 이상의 아날로그-디지탈 컨버터가 단일한 고속도 ADC클록을 대신해서 사용될 수 있다. 노치필터(185)를 포함하는 경우에 노치의 위치를 제어하기 위해서 전압 제어 오실레이터(183,186)이 제공된다.
분할기(189)에 의한 분할 이후에 동일 샘플링 클록이 상위층으로 디지탈-아날로그 컨버터로 사용된다. 상위층으로 캐리어는 하위층으로 캐리어에 동기화 되거나 안될수 있다. 동기화되지 않을 경우 중앙 모뎀의 상위층으로 수신기는 상위층으로 전송 캐리어 위상을 회복할 필요가 있고 그렇지 않다면 중앙 모뎀의 상위층으로 수신기는 데이터 회복을 위해 하위층으로 캐리어의 위상 로크 유리수 배수를 사용할 수 있다. 광대역 원격 모뎀은 중앙 모뎀에 있는 샘플링 클록과 같은 샘플링 클록을 사용하는 것이 좋다. 단지 몇 개의 톤만을 수신하는 협대역 원격 모뎀은 회복된 샘플링 클록의 정수 분할기인 샘플링 클록을 사용한다. 따라서 협대역 원격 모뎀은 덜 비싸다.
원격 모뎀으로 부터 상위층으로 전송된 DMT 심볼은 동시에, 심지어는 심볼이 상이한 원격 모뎀에 의해 발생될 때 조차도 중앙 모뎀에 도달해야 한다. 그러므로 지연 동기화 장치(147)는 샘플클록 지연의 정수를 상위층으로 전송된 신호에 삽입한다. 이 지연은 하위층으로 동기화신호의 제어하에 프로그램된다. 또한 지연은 중앙 모뎀의 샘플 전송률에 기초한다. 도 5에서 원격 유니트의 샘플 전송률은 중앙 유니트의 샘플 전송률의 정수배 일수 있다. 그러나 신호는 중앙 모뎀에서 동기화되어야 하므로 동기화 조정이 중앙 모뎀의 샘플 전송률에 기초하여 이루어져야 한다.
두 개의 원격 유니트가 동시에 중앙 모뎀과 통신 개시를 시도할 경우에 갈등이 발생해서 중앙 콘트롤러(60)는 상위층으로 동기화 신호에 의해 혼동될 것이다.
이러한 경우에 하위층으로 동기화 신호는 부적절한 위상전이를 나타내며 확인 동기화 신호는 적절히 동기화되지 않을 것이다. 한 구체예에서, 중앙 콘트롤러(60)는 문제를 인식하고 원격 유니트에 중단하고 이후의 순간에 통신을 시도하라고 지령한다. 또다른 구체예에서 중앙 콘트롤러는 필요한 추가 위상 전이를 나타내는 또다른 하위층으로 동기화 신호를 송신할 수 있다. 어느 경우든 원격 유니트는 문제가 있어서 갈등이 발생함을 재빨리 인식할 것이다. 이 상황에서, 적당한 갈등해결 스킴이 적용될 수 있다. 단순한 갈등해소 스킴은 각 원격 유니트에 무작위 시간동안 지연을 하고 무작위 지연후에 통신을 개시하도록 하는 것이다. 원격 유니트가 동일 지연 패턴을 따르지 않게 하는 방식으로 지연이 결정되는 한 이들의요청은 각자가 독립적으로 되도록 충분히 분리될 것이다. 다양한 대기시간 분포가 활용될 수 있다. 예컨대 포아송(poisson)분포가 잘 활용된다.
기술된 IFFT 복조 스킴은 많은양의 데이터를 전송하며 여러개의 톤을 필요로 하는 시스템에 잘 작동된다. 그러나 많은 상황에서, 원격 유니트는 규칙적으로 많은 데이터를 전송할 필요가 없을 수 있다. 이러한 상황에서, 원격 유니트로 부터 중앙 유니트로 정보 전송을 위해 더 단순한 종래의 변조 스킴을 활용하는 것이 비용을 절감할 수 있다. 이러한 상황에서 원격 전송기와 중앙 수신기는 둘다 적절한 성분으로 대체된다. 그러나, 원격 유니트를 동기화할 필요는 여전하다.
작동시, 중앙 모뎀은 각 원격 유니트가 수신할 톤과 수신된 톤에 할당된 비트의 수를 아는 방식으로 모든 톤(또는 사용 가능한 톤)을 사용하는 집합 DMT 신호를 전송한다. 원격 유니트는 이용 가능한 상위층으로 톤의 부분집합만을 사용한다. 중앙 모뎀으로 부터 원격 모뎀에 전송된 신호는 특정 수신기에 이용 가능한 톤을 동적으로 할당하는데 사용될 수 있다. 혹은, 정적 시스템에서 하위층으로 동기화 신호에서 할당이 될 수 있다. 동적 할당은 또다른 전용 오버헤드 또는 제어 채널상에 이루어질 수 있거나 다른 비제어 신호와 다중화될 수 있다. 기술된 시스템에서, 상위층으로 신호는 이들이 동시에 중앙 모뎀에 도달하도록 타이밍이 맞춰진다. 정확한 정렬은 불필요하다; 그러나 중앙 모뎀의 샘플 전송률 측면에서 경계가 가까이 정렬될 때 시스템이 잘 작동한다.
도 8에서, 본 발명에 따라 제 2 중지 시간(S2)을 활용하는 설치동안 제 1 원격 유니트를 개시하는 또다른 방법이 기술된다. 원격 유니트가 라인상에 있을 때중앙 모뎀에 도달할 제 1 원격 유니트로 부터의 전송이 다른 현재 설치되는 원격 유니트의 전송과 동기화되도록 개시되어야 한다. 즉, 다양한 원격 유니트로 부터 중앙 유니트로의 상위층으로 DMT 통신의 프레임 경계는 중앙 유니트에 의해 이해될 전송을 위해 중앙 유니트에서 동기화되어야 한다. 도 8은 기술된 중지시간을 활용하여 이러한 동기화를 수행하는 하나의 방법이다.
초기에, 설치될 원격 유니트는 단계(302)에서 전송 네트워크에 연결을 해야한다. 연결은 원격 유니트가 중앙 유니트(10)로 부터의 하위층으로 전송을 청취할 수 있게 하며 상위층으로 채널의 미사용 서브채널(23) 상에 전송할 수 있게 한다. 어떤 시스템에서 시스템이 사용할 수 없는 주파수 범위가 있을 수 있다. 예컨대, 많은 케이블 네트워크에서 특정 주파수 대역을 활용하는 확정된 시스템이 있을 수 있다. 간섭을 방지하고 후진 호환성을 유지하기 위해서 초기화 중에도 원격 유니트가 금지 주파수 범위에 전송하지 않는 것이 중요하다. 물론 어떤 주파수 대역은 다른 이유로 금지될 수 있다. 따라서, 단계(303)에서 중앙 유니트는 주기적으로 결코 사용될 수 없는 식별 주파수를 방송통신한다. 원격 유니트 군을 활용하는 시스템에서 중앙 유니트는 다음 설치될 원격 유니트에 의해 사용되어야 하는 군을 주기적으로 방송통신할 수 있다. 혹은, 군할당은 이후 순간에 처리될 수 있다.
새롭게 연결된 원격 유니트는 어떤 서브채널이 사용될 수 없는지를 나타내는 정보를 위해 하위층으로 신호를 청취한다. 또한, 하위층으로 신호는 원격 유니트를 중앙 유니트와 동기화 시키는데 필요한 프레임 타이밍과 무음기간 마커를 포함한다. 원격 유니트가 하위층으로 신호와 동기화된 후에 단계(304)에서 S2무음기간의처음에 초기화 신호를 전송한다. 이것은 S2 무음기간 마커(marker) 신호 수신하자마자 초기화 신호를 전송함으로써 이루어진다. 초기화 신호는 원격 유니트가 시스템에 설치되기를 요구한다는 것을 중앙 유니트(10)에 나타낸다. 원격 유니트는 적당한 방식으로 S2초기화 무음기간의 개시를 결정할 수 있다. 예컨대, 하위층으로 통신에서 원격 유니트(10)에 의해 플래그가 제공될 수 있다. 원격 유니트는 자신의 초기화 신호를 시스템의 필요사항에 따라 모든 서브채널(23), 일군의 서브채널(23) 또는 단일한 서브채널(23) 상에 전송할 수 있다. 한 구체예에서 하위층에서 신호는 설치될 다음 유니트에 의해 사용될 군을 나타내며 초기화 신호는 그군에 있는 모든 서브채널에 전송된다.
원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)로의 상위층으로 초기화 전송은 디지탈 정보 전송에 적합한 어떤 변조 스킴으로 수행될 수 있다. 예컨대, 진폭, 주파수, 및 직교위상 전이 키이(QPSK)변조 스킴이 활용될 수 있다. 동기화 신호를 위해 차등 QPSK(DQPSK)변조가 잡음에 의한 파괴 가능성을 줄이는데 바람직하다. 또한, 동기화는 응집 통신을 보장하도록 상당량의 에러 보정과 중복성으로 부호화될 수 있다.
초기화 신호는 원격 유니트에 대한 정보를 포함한다. 초기화 신호는 원격 유니트의 전역 어드레스와 제 1 원격 유니트의 최대 데이터 전송률 필요사항을 반송한다. 전역 어드레스는 이더넷 또는 셀 장치상에 사용된 어드레스와 유사하다. 이러한 어드레스가 통신 장치에 구축되며 다른 통신 장치의 어드레스와 구별된다. 원격 유니트에 의해 필요한 최대 데이터 전송률은 원격 유니트가 있는 장치의 종류에달려있다. 예컨대 원격 유니트가 TV수상기인 경우 영화선택에 대한 정보나 시청자 피드백을 송신하는데 상위층으로 신호를 사용하여 중앙 유니트(10)에 최소의 통신 용량을 필요로 한다. 반면에 원격 유니트가 화상회의 송수신기일 경우에 원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)에 비디오 및 오디오 정보를 전송하는데 많은양의 대역폭이 필요하다. 제 1 원격 유니트에 대한 다른 관련 정보도 초기화 신호와 함께 송신될 수 있다.
제 1 원격 유니트로 부터 초기화 신호 수신시 중앙 유니트(10)는 단계(306)에서 제 1 원격 유니트로 부터의 초기화 신호가 동시에 연결을 시도하는 다른 원격 유니트로 부터의 다른 초기화 신호와 충돌했는지를 판단한다. 만약 충돌이 탐지되면 중앙 유니트(10)는 단계(308)에서 충돌 메시지를 원격 유니트에 전송한다. 충돌 메시지는 연결을 시도하는 원격 유니트에 재시도하라고 지령한다. 이후에 충돌하는 원격 유니트는 초기화 신호를 재송신하기 전에 무작위수의 S2기간을 대기한다. 두 개의 원격 유니트가 동시에 초기화를 시도할 가능성은 작다. 서로 독립적인 무작위 시간을 충돌하는 유니트가 대기할 것을 요구함으로써 반복 충돌 가능성은 더욱 감소된다.
중앙 유니트(10)가 제 1 원격 유니트로 부터 유효한 초기화 신호를 수신할 후에 중앙 유니트(10)는 동기화 신호를 원격 유니트에 전송한다(단계310). 한 구체예에서 동기화 신호는 제 1 원격 유니트의 전역 어드레스, 제 1 원격 어드레스에 할당된 노드어드레스, 지연보정정보, 및 상위층으로 채널에서 서브채널(23)의 할당에 대한 정보를 포함한다. 전역 어드레스와 노드 어드레스는 고유한 원격 유니트식별자로서 가능하나 전송효율의 정도는 다르다. 전역 어드레스는 제 1 원격 유니트가 동기화신호를 식별할 수 있게 한다. 노드어드레스는 효과적인 미래통신을 촉진하도록 제 1 원격 유니트에 할당된다. 전역 어드레스는 제조된 모든 통신 장치에 대해 적절한 수의 전역 어드레스를 허용하도록 꽤 길 수 있다(예,48비트). 노드어드레스는 제한된 수의 원격 유니트가 단일한 중앙 유니트(10)와 통신하기 때문에 더 짧은 어드레스이다. 다중군 시스템이 사용될 경우 노드어드레스는 군식별정보, 즉 제 1 원격 유니트가 할당된 군에 대한 정보를 포함한다. 총 8개의 군을 고려하는 구체예에서 제 1 원격 유니트가 8개의 군중 어디에 속하는가를 식별할 3비트의 부분이 있다. 나머지 비트는 노드, 즉 군내의 특정 유니트를 고유하게 식별할 수 있다.
군을 지정하는 노드 어드레스의 부분, 즉 군식별 정보는 원격 유니트가 자신을 중앙 유니트에 고유하게 식별할 필요가 있을 때 함께 생략가능하다. 이것은 중앙 유니트가 고유한 식별자 메시지의 주파수 대역을 조사함으로써 원격 유니트의 메시지가 송신되는 군을 결정하기 때문이다. 이 방식에서 원격 유니트는 노드 어드레스에서 군내에서 자신을 식별할 비트 패턴, 즉 고유한 군내의 식별자 정보만을 송신해서 중앙 유니트에 자신을 고유하게 식별한다. 확실한 군 식별자 정보와 조합으로 수신된 군내 식별자 비트 패턴은 중앙 유니트에 요구하는 원격 유니트에 대한 완전한 노드어드레스를 제공한다. 군마다 128 서브채널을 가지는 경우에 고유한 원격 식별자 정보는 상위층으로 방향으로 7비트 만큼 짧을 수 있다.
지연 보정정보는 제 1 원격 유니트로 부터 방송 통신되는 프레임중 얼마가다른 연결된 원격 유니트로 부터의 신호와 동기화 되기 위해서 지연되어야 하는가를 제 1 원격 유니트에 알려준다. 지연 보정정보는 중앙 유니트가 무음기간(S2) 마커를 전송하는 시간과 초기화 신호의 수신시간간의 차이를 탐지하는 지연정도로 부터 결정된다. 예컨대 채널에서 최대지연이 TRT(Max), 즉 최대 라운드 트립지연이고 한원격 유니트와 관련된 지연이 TRT(i)라면 원격 유니트에 대한 지연 보정은 TRT(Max)-TRT(i)이다. 원격 유니트의 라운드 트립지연은 처리로 인한 라운드 트립 지연은 처리로 인한 최소의 우연한 지연을 포함하여 신호가 중앙 유니트로 부터 원격 유니트로 전송되는데 걸리는 시간과 중앙 유니트로 복귀되는 중간 응답 시간으로서 정의된다. 이 정보를 사용하여 제 1 원격 유니트는 전송을 조절할 수 있으며 원격 유니트의 프레임이 동시에 중앙 유니트(10)에 도달하도록 다른 연결된 원격 유니트와 동기화된다. 제 1 원격 유니트는 어느 서브채널(23)이 현재 다른 연결된 원격 유니트에 의해 사용중인가를 알수도 있다. 다른 구체예에서 서브채널(23) 특성에 대한 정보는 규칙적으로 하위층에서 채널을 통해 모든 원격 유니트에 전송된다. 이러한 시스템에서 채널 사용 정보는 동기화 신호와 같이 송신될 필요는 없다.
넓은 이용 가능 스펙트럼에 초기화 신호를 전송하는 장점 중 하나는 신호가 전송되는 주파수에 따라 지연이 어느정도 변할 수 있다는 점이다. 그러므로 초기화 신호가 다양한 서브채널(23)상에 전송될 때 필요한 위상전이는 각 지연의 평균을 기초하여 계산될 수 있다.
S2시간 간격의 길이는 통신 네트워크의 물리적 성질에 달려있다. 한 구체예에서 S2시간 간격은 초기화 신호의 기간 더하기 네트워크의 최대 라운드 트립지연과 최소 라운드 트립지연간의 차이보다 길면 된다. 예컨대 통신라인(17)으로서 광섬유 본선과 이송부(18)로서 동축 케이블을 사용하는 시스템에서 광섬유 본선은 중앙 유니트와 원격 유니트간의 모든 경로에 공용이며 네트워크에 대한 최대와 최소 라운드 트립지연간의 차이는 네트워크의 케이블 부분에만 달려있다. 동축 라인으로 2마일 길이와 마일당 대략 7.5 마이크로초의 전파시간을 사용하면 최대 및 최소 라운드 트립지연은 32 및 2 마이크로초이다. 한 구체예에서 심볼은 대략 30μs 길이이며 초기화 신호는 2개의 심볼을 포함하므로 4심볼에 대한 S2 시간 간격은 적절할 것이다.
어떤 구체예에서 수신된 정보를 유효하게 하며 원격 유니트가 적절히 동기화 되도록 단계(304-310)를 반복하는 것이 바람직할 수 있다.
동기화 완료후 단계(312)에서 다음 이용 가능한 S2 또는 S3 시간 간격 동안 모든 서브채널(23)상에 한세트의 동기화된 광대역 배열 신호를 송신함으로써 제 1 원격 유니트는 응답한다. 배열 단계는 도9를 참조로 하기에 상세히 기술된다. 어떤 구체예에서 중앙 유니트(10)는 제1 원격 유니트에 특정 S3시간 간격을 사용하라고 지시한다(즉, 제 3 S3 동안 대기). 배열 신호의 수신시 중앙 유니트(10)는 제1 원격 유니트와 중앙 유니트(10) 간에 전송을 처리할 다양한 서브채널(23)의 용량을 결정한다. 중앙 유니트(10)는 배열신호의 내용에 대한 사전 지식을 가진다.
이것은 중앙 유니트(10)가 서브채널(23)의 최적 등화를 알게하며 제 1 원격 유니트와 중앙 유니트(10)간에 최대 비트 전송률의 서브채널(27)이 서브채널(23)상에 반송할 수 있다. 중앙 유니트(10)는 제 1 원격 유니트(316)에 대해서 서브채널(23)의 채널 특성을 저장한다. 중앙 유니트(10)는 각 서브채널(23)이 각 원격 유니트로 부터 반송할 수 있는 비트수 표시를 포함하는 비트/캐리어 매트릭스에 정보를 저장한다. 이러한 매트릭스는 중앙 유니트(10)가 다양한 서브채널(23)의 용량을 추적할 수 있게 하며 대역폭을 원격 유니트에 할 때 이용 가능하다. 이것은 또한 전송 환경의 현재 특성에 기초하여 서브채널의 동적 할당을 쉽게 하게 한다.
도 9에서 선택된 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 다양한 서브채널의 용량을 주기적으로 검사하는 방법이 기술된다. 다양한 주파수에서 전송라인의 용량은 시간이 지남에 따라 다소 변할 수 있다. 그러므로 중앙 유니트가 서비스하는 각 원격 유니트에 대해 서브채널(23)의 특성에 관한 중앙 유니트의 정보를 주기적으로 갱신하는 것이 바람직하다. 이러한 갱신은 S3 무음기간동안 행해진다. S3무음 기간은 S2 무음 기간과 동일 길이이다. 단일 전송라인 검사 과정은 초기배열 및 주기적 검사동안에도 사용될 수 있다.
중앙 유니트(10)는 중앙 유니트(10)와 현재 통신중인 제1 원격 유니트(원격 유니트(x))에 재배열 지령을 전송함으로써 단계(330)에서 재배열을 개시한다. 제 1 원격 유니트는 다음 이용 가능한 S3 재배열 중지시간 간격 동안 대기하여 이용 가능한 서브채널(23) 상에 한 세트의 배열신호를 전송한다(단계332). 다른 구체예에서, 중앙 유니트(10)는 배열신호 전송에 사용하기 위해 다음 이용 가능한 S3 시간 간격 대신에 특정 S3중지 간격을 할당할 수 있다. 배열신호세트는 대체로 군에 할당된 서브채널에 한정되며 비용 절감 디자인을 위해 전체 이용 가능한 군의 서브채널 부분 집합에 더욱 한정될 것이다. 그러므로 실제로 사용된 배열 신호의 수는 시스템의 필요사항에 따라 다양하다. 초기화 과정에서 중앙 유니트(10)는 수신한 신호를 분석하고 관련 원격 유니트에 대응하는 채널특성 매트릭스에서 비트/캐리어 전송률을 갱신한다(단계334). 이후에 중앙 유니트(10)는 서브채널 할당에서의 변화가 그 원격 유니트에 필요한지 여부를 판단한다. 즉, 중앙 유니트는 제 1 원격 유니트의 처리량 및 에러가능성 필요사항을 충족시키도록 제 1 원격 유니트에 추가 또는 더 적은수의 서브채널(23)이 할당되어야 하는지를 판단할 수 있다. 변경이 필요할 경우 중앙 유니트(10)는 제 1 원격 유니트에 서브채널(23)을 재할당한다(단계338).
단계(336)에서 보정이 불필요하다고 판단되거나 단계(338)에서 필요한 변경이 이루어진 후에 중앙 유니트(10)는 단계(340)에서 순간적 재배열 동안 다른 원격 유니트에 의해 이루어진 어떤 요구가 있는지를 검사한다. 만약 단계(340)에서 순간 재배열 요구가 없다고 판단되면 중앙 유니트(10)는 단계(347)에서 유효한 구 어드레스(구x)가 있는지를 검사함으로써 제 1 원격 유니트의 재배열이 순간 재배열 요구의 결과인지를 검사한다. 만약 유효한 구어드레스가 없다면 중앙 유니트(10)는 단계(349)에서 카운터(x)를 증분시키고 재배열 신호를 다음 원격 유니트에 통신하는 단계(330)로 복귀한다. 반면에 단계(340)에서 유효한 구 어드레스가 있다고 판단되면 중앙 유니트는 구 어드레스보다 하나 더 판독하라고 카운터를 조정하는데 그것은 순간 재배열 요구가 수신될때에 다음에 있는 원격 유니트의 어드레스에 해당한다. 즉, x=구x+1.
만약 순간 재배열 요구가 단계(340)에서 탐지된다면 중앙 유니트(10)는 단계(342)에서 제 1 원격 유니트의 어드레스를 구 어드레스(구x)로 저장한다. 이후에 중앙 유니트(10)는 카운터(x)를 요구하는 원격 유니트의 어드레스에 설정해서 그것을 현재 재배열되는 다음 원격 유니트의 어드레스로 사용한다. 이후에 로직은 단계(330)로 복귀한다. 이후에 재배열 과정은 현재 중앙 유니트(10)와 통신하는 모든 원격 유니트에 연속으로 반복된다. 물론, 재배열을 위해 원격 유니트 선택에 사용된 알고리즘은 특정 시스템의 필요사항에 맞게 변경될 수 있다.
한 구체예에서, 초기화되었지만 현재 중앙 유니트(10)와 통신중이지 않는 원격 유니트 역시 재배열된다. 이 경우에 중앙 유니트(10)는 서브채널(23)의 할당이 재배열되는 원격 유니트에 대해 변경되어야 하는지를 판단할 필요가 없다. 왜냐하면 그것은 중앙 유니트(10)와 통신하지 않기 때문이다. 중앙 유니트(10)는 원격 유니트가 중앙 유니트(10)와의 통신을 요구할 때 사용된 갱신된 채널특성을 단지 저장할 수 있다.
전송시간 간격 S2동안 미사용 서브채널(23)상의 재배열요구를 받아들이도록 중앙유니트(10)가 조정된다. 한 구체예에서 전송시간 간격 S2는 한군내의 가능한 원격 유니트의 최대수에 해당하는 64 심볼길이이다. 순간 재배열을 요구하는 원격 유니트는 전송시간간격 S2에서 요구하는 원격 유니트에 할당된 심볼 시간동안 하나의 플래그를 전송한다. 이 방식에서, 중앙 유니트(10)는 즉시 어느 원격 유니트가 요구를 보냈는지를 플래그의 위치로 판단할 수 있다. 예컨대, 군8에 있는 원격 유니트 0-63은 전송시간 간격에서 각각 심볼 0-63이 할당될 수 있다. 만약 플래그가9번째 심볼위치동안 군8 주파수 대역에 있는 미사용 서브채널(23)상에 도달하면 중앙 유니트(10)는 군8에 있는 9번째 원격 유니트가 재배열 요구를 보냈다고 판단한다. 심볼에 원격 유니트의 할당은 여러 방식으로 수행될 수 있다.
동적으로 할당된 이산 다주파 전송 스킴을 촉진하기 위해서 원격 유니트가 중앙 유니트에 데이터 전송 요구를 전송할 수 있는 장지가 있어야 한다. 한 구체예에서, S1 중지 시간이 전송 개시를 촉진하기 위해서 데이터 전송요구와 함께 사용된다. 원격 유니트는 중앙 유니트에 3가지 형태의 데이터를 보낼수 있다. 그것은 데이터 패킷요구(DPR), 한정된 데이터 패킷 요구(DDPR) 및 데이터 전송률 요구(DRR)이다. 데이터 패킷요구는 특정양의 정보(대체로 데이터 바이트수로 한정된)를 전송하고자 하는 원격 유니트의 희망을 나타낸다. 한정된 데이터 패킷요구는 중앙 유니트에 이미 알려진 특성을 가지는 패킷 또는 패킷군을 전송하고자 하는 원격 유니트의 바램을 나타낸다. 예컨대 중앙 유니트는 요구하는 원격 유니트로 부터 어느 데이터 패킷에 원격 유니트에 관한 정보를 보내야 하는지를 메모리에 이미 저장했다. 중앙 유니트에 알려진 다른 정보는 예컨대 데이터 패킷에 대한 필요한 전송률, 요구하는 원격 유니트에 의해 필요한 서브채널의 수등이다. 데이터 전송률 요구는 특정속도로 데이터를 전송하고자 하는 원격 유니트의 바램을 나타낸다. 예컨대 중앙 유니트는 요구하는 원격 유니트로 부터 어느 데이터 패킷에 원격 유니트에 관한 정보를 보내야 하는지를 메모리에 이미 저장했다. 중앙 유니트에 알려진 다른 정보는 예컨대 데이터 패킷에 대한 필요한 전송률, 요구하는 원격 유니트에 의해 필요한 서브채널의 수등이다. 데이터 전송률 요구는 특정 속도로 데이터를 전송하고자 하는 원격 유니트의 바램을 나타낸다.
데이터 전송 요구는 4개의 상태를 포함하는 단순한 2비트 신호에 순간 재배열 요구와 조합된다. 예컨대 상태(1,1)는 데이터 전송률 요구; 상태(1,0)은 데이터 패킷요구, 상태(0,1)은 순간 재배열 요구; 상태(0,0)는 한정된 데이터 패킷요구에 대응할 수 있다. 물론, 동일 정보가 더 큰 신호의 일부로 포함되거나 다양한 상태의 의미가 변경될 수 있다. 2비트 데이터 전송 요구 신호는 사용되지 않는 서브채널상에 원격 유니트에 의해 전송될 수 있다. 각 원격 유니트에 특정 심볼 기간을 할당함으로써 중앙 유니트는 데이터 전송 요구신호에 독립적 식별 정보를 요구함이 없이 요구하는 원격 유니트를 쉽게 식별할 수 있다. 특정 심볼 기간을 각 원격 유니트에 할당하는 전송 모드는 폴전송모드라 불린다.
원격 유니트가 통신하기를 바라는 정보의 종류를 식별할 뿐만 아니라 데이터 전송률 요구 및 데이터 패킷 요구의 경우에 중앙 유니트가 요구를 적절히 처리하도록 원격 유니트는 중앙 유니트에 더 많은 정보를 제공할 필요가 있을 것이다. 빠른 접근 시간을 제공하기 위해서, 다음 이용 가능한 S1중지 시간 간격 동안 추가 정보가 중앙 유니트에 전달된다. 특히 중앙 유니트(10)기 다음 이용 가능한 S1무음기간동안 요구하는 원격 유니트의 요구에 대한 추가정보를 전송하도록 원격 유니트에 지령한다. S1무음기간동안, 요구하는 원격 유니트는 헤더 정보 전달에 필요한 수의 서브채널에 접근한다. 데이터 전송률 요구와 데이터 패킷 요구는 S1무음기간의 할당만을 효과적으로 할당하므로 2비트 전송 요구신호에 단일 상태를 쉽게 공유할 수 있다. 따라서 단일 상태가 S1무음기간의 할당 바램을 나타내도록 제공될 수 있으며S1기간동안 다른 정보와 함께 요구의 성질이 전송될 수 있다.
시스템 사용이 심하지 않을 경우 데이터 전송 요구를 송신할 때 원격 유니트에 이용 가능한 서브채널의 수는 매우 많을 수 있다. 이러한 기간 동안 동일 심볼 기간에 데이터 요구의 전송과 함께 필요한 헤더 정보 전부를 전송하는 것이 가능하다. 따라서 데이터 전송 요구에 자유 상태가 원격 유니트가 필요한 헤더 정보를 미사용 서브채널상에 데이터 전송 요구와 동시에 전송하는 중앙 유니트에 플래그하는데 사용될 수 있다. 폴 전송모드에서 데이터 전송 요구의 타이밍은 요구를 보내는 원격 유니트를 식별시킬 것이다. 따라서 이 방법의 장점은 사용이 많지 않은 경우 데이터 전송률 및 데이터 패킷 요구를 위한 접근 시간이 더욱 감소될 수 있다는 점이다. 각 원격 유니트는 할당된 심볼기간동안에만 전송하기 때문에 두 원격 유니트간에 갈등이 발생하지 않는다. 원격 유니트가 할당된 심볼기간에 필요한 헤더 정보 정보를 수락하기에는 대역폭이 충분치 않다고 판단할 경우 단지 S1무음기간의 할당을 요구할 것이다.
또다른 구체예에서, 중앙 유니트(10)는 요구하는 원격 유니트가 사용하도록 특정 S1간격(34)을 할당할 수 있다. 이것은 특히 2개 이상의 원격 유니트가 두개의 S1간격간에 데이터 패킷 또는 데이터 전송률 요구를 할 경우에 유용하다.
시스템 사용이 심하지 않을 경우 접근 요구를 위해 원격 유니트에 이용가능하며 미사용인 서브채널의 수가 많다. 시스템 사용이 많지 않다고 중앙 유니트가 판단할 경우, 즉 사용이 예정된 사용한계 이하로 떨어질 때 중앙 유니트는 신속한 접근 전송모드를 사용하여 통신 접근 요구를 중앙 유니트에 전송하도록 모든 원격유니트에 지령을 내릴수 있다. 신속한 접근 전송모드는 각 원격 유니트가 데이터 전송 요구 신호를 전송할 목적으로 심볼 기간에 할당되는 폴 전송 모드와 다르다. 신속한 접근 전송 모드는 요구하는 원격 유니트에 심볼기간의 할당 여부에 관계없이 임의의 심볼기간 동안 미사용 또는 미할당된 서브채널중 하나에 통신 접근 요구를 전송할 수 있게 허용함으로써 요구하는 원격 유니트의 접근 속도를 향상시킨다.
중앙 유니트는 서브채널 사용을 모니터하고 때때로 모든 원격 유니트에 서브채널 사용에 관한 정보를 송신하기 때문에 원격 유니트는 미사용 서브채널이 어떤 것인지를 안다.
원격 유니트는 통신 접근 요구를 나타내는데 할당된 심볼 기간까지 대기할 필요가 없으므로 요구가 있자마자 통신 접근 요구를 주장할 수 있다. 반면에 신속한 접근 전송 모드에서 요구의 타이밍은 요구하는 원격 유니트의 식별에 관한 정보를 제공하지 않는다. 어느 원격 유니트가 수신된 통신 접근 요구 신호를 나타내는지를 식별하기 위해서 신속한 접근 전송 모드는 각 요구하는 원격 유니트가 접근 요구시 고유한 원격 유니트 식별자를 송신할 것을 필요로 한다. 고유한 원격 유니트 식별자는 군당 128 서브채널을 가지는 시스템에서 7비트만큼 작을 수 있다.
한구체예에서, 통신 접근 요구신호는 데이터 전송 요구를 포함한다. 데이터 전송요구는 원격 유니트에 의해 요구되는 데이터 요구의 형태, 즉 DPR, DDPR, 또는 DDR을 식별한다. 만약 2비트가 데이터 전송요구 식별에 사용된다면 마지막 상태는 헤더 데이터가 동일 심볼기간 또는 다음 S1기간동안 동시에 보내지는지를 나타내는데 사용될 수 있다. 명백히 데이탈 요구가 DDPR이라면 중앙 유니트가 이미 특정 원격 유니트와 관련된 전송 요구사항, 즉 데이터 패킷 목적지, 패킷크기, 우선등급 등을 알 수 있기 때문에 헤더 정보가 없을 수 있다. 만약 데이터 요구가 DPR 또는 DRR이라면 2비트 데이터 전송 요구에 의해 한정된 마지막 상태는 헤더 정보가 송신될때를 결정하도록 중앙 유니트에 의해 검사된다.
또다른 구체예에서, 통신 접근 요구는 DRR 및 DPR 데이터 요구를 위한 헤더 정보를 포함한다. 헤더 정보의 포함은 신속한 접근 전송 모드에 보내진 비트의 수를 증가시킨다. 비트의 수가 증가할 때 충돌기회도 증가한다. 충돌은 두 개의 원격 유니트가 동시에 동일한 미사용 서브채널상에 통신 접근 요구를 할 때 발생한다. 결과적으로 충돌을 최소화하기 위해서 가능한 낮게 신속한 접근 전송 모드에 보내진 비트의 수를 유지시키는 것이 좋다. 신속한 접근 통신 모드는 DDPR데이타 요구에 가장 적합하다. 왜냐하면 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 헤더 정보를 보내는 것이 불필요하기 때문이다.
그러므로, 통신 접근 요구는 단지 원격 유니트의 고유한 원격 유니트 식별자와 2비트 데이터 전송 요구를 포함한다. 그러나 통신 접근 요구가 2비트 데이터 전송 요구를 필요로 하지 않으면 중앙 유니트는 DDPR데이타 요구가 서브채널을 원격 유니트와 관련된 저장된 데이터 패킷 한정 정보에 기초한 요구하는 원격 유니트에 할당된다.
신속한 접근 전송 모드는 해독동안 등화를 필요로 하지 않은 변조 방법을 사용하여 원격 유니트로 부터 중앙 유니트에 통신 접근 요구가 전송되는 것을 필요로 한다. 등화는 중앙 유니트가 서브채널 및 원격 유니트의 특성, 즉 수신된 신호의절대진폭 및 위상을 입수 데이터 해독을 위해 알 필요가 있는 변조스킴에 필요하다. 명백히 통신 접근 요구가 신속한 접근 전송 모드동안 중앙 유니트에 도달할 때 해독 이전에는 중앙 유니트는 요구하는 원격 유니트의 정체를 모른다. 이것은 신속한 접근 통신 모드에서 원격 유니트는 심볼기간 동안 통신 접근 요구를 나타낼 수 있고 요구의 타이밍이 요구하는 원격 유니트의 정체에 관한 정보를 제공하지 않기 때문이다.
해독 이전에는 요구하는 원격 유니트의 정체를 모르므로 통신접근 요구는 서브채널과 원격유니트의 정체, 즉 QAM에 대한 사전 지식을 필요로 하는 변조 방식에 의해 해독될 수 없다. 본 발명은 차등직교위상이전키잉(DQPSK)을 사용하여 원격 유니트의 통신 접근 요구를 부호화한다. DQPSK가 사용될 때 통신 접근 요구에 관한 정보는 절대 위상 대신에 위상차로 저장된다. 게다가 진폭이 관련되지 않은 적절한 배열을 선택하는 것이 가능하다. 이 방식으로 통신 접근 요구가 요구하는 원격 유니트의 정체에 대한 사전지식 없이도 중앙 유니트에 의해 수신 및 해독될 수 있다.
신속한 접근 전송모드는 접근을 요구하기 위해서 할당된 심볼기간까지 원격 유니트가 대기할 필요가 없다. 따라서, 접근 시간이 통신 접근 요구 송신 시간 더하기 중앙 유니트가 원격 유니트에 서브채널 할당 정보를 송신하는데 걸리는 시간만큼 낮아질 수 있다.
한 구체예에서, 신속한 접근 통신 모드는 시스템 사용이 예정된 사용 한계치 아래에 있을 때 중앙 유니트에 의해 가능화된다. 이 시간동안 가능화한 신속한 접근 통신 모드는 하나 이상의 원격 유니트가 통신 접근 요구를 나타낼 수 있는 더많은 미사용 서브채널이 있기 때문에 충돌 가능성이 감소된다. 만약 충돌이 일어나면 중앙 유니트는 왜곡된 데이터, 즉 해독 불능데이타를 수신한다. 어느 원격 유니트가 접근을 요구하는지를 알지 못하면 중앙 유니트는 서브채널을 적절한 원격 유니트에 할당할 수 없다. 이 경우에, 요구하는 원격유니트는 통신접근 요구를 나타낸후 예정된 기간동안 대가할 수 있으며 할당이 없다면 또다른 충돌 가능성을 감소시키기 위해 무작위 기간동안 대기한 이후에 통신 접근 요구를 재전송한다. 만약 중앙 유니트가 미할당된 또는 미사용 서브채널상에 왜곡된 데이터 전송을 수신한다면 두 개 이상의 통신 접근 요구간에 충돌이 일어났다고 간주하여 모든 원격 유니트에 "충돌탐지" 메시지를 통신하여 원격 유니트가 무작위 기간이후에 통신 접근 요구를 재송신하도록 한다.
많은수의 충돌이 있을 때 원격 유니트에 의한 재송신 활동과 중앙 유니트의 방송 통신 활동 때문에 서브채널 사용이 증가한다. 만약 충돌이 너무 많으면 시스템 사용이 예정된 사용한계를 초과하므로 중앙 유니트가 모든 원격 유니트에 신속한 접근 전송모드로의 데이터 전송을 중단하고 폴 전송모드로 데이터 전송을 재개하라는 제어명령을 내리며 각 원격 유니트는 단지 할당된 심볼기간 동안에 데이터 요구를 전송한다.
도 10은 중앙 유니트와 통신을 위해 요구하는 원격 유니트에 의해 취해진 단계를 보여주는 순서도이다. 도 10에서 단계(360)에서 개시한 후 전송 모드가 신속 접근인지 폴링(polling)인지를 원격 유니트가 확인하는 단계(362)가 진행된다.
만약 요구하는 원격 유니트가 폴 전송 방식이 현재 작동중이다는 것, 즉 시스템 사용이 과중할 때 중앙 유니트로 부터 제어신호에 반응한지를 확인한다면 단계(366)로 가서 폴 전송 모드로 데이터를 전송한다. 폴 전송 방식에서 요구하는 원격 유니트는 할당된 심볼기간 동안 하나 이상의 미사용 서브채널에 데이타 요구를 전송한다.
반면에 만약 요구하는 원격 유니트가 신속한 접근 통신 모드가 현재 작동중 이다는 것, 즉 시스템 사용이 작을 때 중앙 유니트로 부터 제어 신호에 반응한다는 것을 확인한다면 단계(362)에서 단계(364)로 가서 임의의 심볼기간동안 하나이상의 미사용 서브채널에 통신 접근 요구를 전송한다. 요구하는 원격 유니트는 신속한 접근 전송모드로 통신 접근 요구를 전송하기 위해서 할당된 심볼기간까지 대기할 필요가 없다.
단계(364) 또는 (366)에서 단계(368)로 진행하여 데이터 요구가 데이터 패킷 요구(DPR)인지를 판정한다. 그렇다면 단계(370)로 진행하여 도 11(a)의 단계들이 실행된다. 반면에 데이터 요구가 DPR이 아니면(단계(368)에서 판정될 때) 단계(372)로 진행하여 데이터 요구가 한정된 데이터 패킷 요구(DDPR)인지를 판정한다.
데이터가 DDPR로 요구된다면 단계(374)로 진행하여 도 11(b)의 단계들이 실행된다. 반면에 데이터 요구가 DDPR이 아니라면 (단계(372)에서 판단될 때) 단계(376)로 진행하여 데이터 요구가 데이터 전송률 요구(DRR)인지 판단한다. 만약 데이터 요구가 DRR이라면 단계(378)로 진행하여 도 11(c)의 단계가 실행된다. 만약 데이터 요구가 상기의 어느것도 아니라면 단계(380)로 진행하여 도 10의 단계들이종료된다. 이 방법은 추가 데이터 요구를 처리할 수 있다. 추가 데이터 요구를 처리하기 위해서 기술된 방법의 개조가 본 명세서에 주어진 분야의 숙련자에게는 용이하다.
도 11(a)에서 데이터 패킷 요구 처리 방법이 상세히 기술된다. 초기에, 중앙 유니트는 다음 이용 가능한 S1시간 간격을 요구하는 원격 유니트에 할당하고 하위층에서 신호와 할당을 증명하는 메시지를 보낸다(단계(204)). 단계(206)에서 요구하는 원격 유니트는 할당된 S1시간 간격(34)동안 추가정보를 전송한다. 예컨대 추가 전송 요구사항은 데이터가 송신되는 어드레스, 패킷크기, 및 우선등급을 포함할 수 있다. 원격 유니트는 전송 요구와 동일 심볼 기간에 추가 전송 요구사항을 전송할수도 있다.
이후에 중앙 유니트(10)는 단계(208)에서 수신하는 추가 데이터 패킷 정보를 저장한다. 중앙 유니트(10)는 원격 유니트 요구에 할당되어야 하는 서브채널의 수를 결정하여 원격 유니트로의 채널당 허용가능 비트속도로 함께 사용되는 서브채널에 지령을 전송한다. 중앙 유니트(10)는 요구하는 원격 유니트(210)에 대응하는 저장된 채널특성 세트에 기초하여 서브채널(23)을 할당한다. 이 방식으로 중앙 유니트(10)는 원격 유니트의 요구를 처리하기 위해서 가장 효율적인 수의 서브 채널(23)을 동적으로 할당할 수 있다. 중앙 유니트는 전송될 데이터의 양을 알뿐만 아니라(S1무음기간 동안 수신된 정보로 부터) 데이터 전송 속도(원격 유니트가 지정한)를 안다. 그러므로 중앙 유니트는 전송완료에 필요한 시간을 안다. 따라서, 중앙 유니트(10)는 요청하는 원격 유니트가 패킷을 전송하는데 필요한 시간 동안만요구하는 원격 유니트에 지정된 수의 서브채널(23)을 할당한다. 지정된 시간이 경과한 후에(필요한 버퍼로) 중앙 유니트(10)는 제 1 원격 유니트에 할당된 서브채널(23)이 지금은 미사용이며 다른 원격 유니트에 할당될 준비를 노트를 한다(단계(212)).
도11(b)에서 한정된 데이터 패킷 요구 처리 방법이 기술된다. 한정된 데이터 패킷 요구에서 중앙 유니트는 단계(208)에서 저장된 추가 데이터 패킷 한정 정보에 의존해야 한다. 또한 이것은 패킷이 송신되는 어드레스 및 패킷 크기와 같은 것을 포함한다. 따라서 한정된 데이터 패킷 요구가 이전에 DPR을 송신했던 원격 유니트에 전송된다면 한정된 데이터 패킷 요구가 처리될 수 있다. 또다른 구체예에서 어떠한 데이터 패킷 요구도 송신되지 않을 때 조차도 한정된 데이터 패킷의 사용을 허용하도록 적절한 디폴트가 제공될 수 있다.
도 11(b)에서 중앙 유니트는 저장된 한정 데이터 패킷 전송 요구사항을 찾아서 그 정보를 수신된 데이터 패킷 지시 및/또는 처리에 사용한다. 중앙 유니트(10)는 동일한 심볼기간이나 S1시간 간격(34) 동안에 추가 정보를 수신할 필요가 없어서 즉시 하나이상의 서브채널(23)을 단계(225)에서 요구하는 원격 유니트에 할당할 수 있다. 또한 전송될 정보의 양과 데이터 전송률이 알려지기 때문에 중앙 유니트는 단지 패키지 전송에 필요한 시간동안 서브채널을 할당한다. 적절한 전송시간이 경과한 후에 중앙 유니트(10)는 서브채널(23)이 단계(227)에서 재할당될 수 있음을 주석한다.
많은 통신장치가 패킷화된 통신을 통해 효과적으로 통신 가능하나 패킷화된통신 시스템을 사용하여 획득하기가 곤란한 일정 전송 속도를 필요로 하는 것도 있다. 이러한 원격 유니트는 미정 시간동안 요구된 데이터 전송 속도를 처리하는데 충분한 수의 서브채널(23)을 할당함으로써 조정될 수 있다. 즉, 대역폭이 더 이상 불필요하다거나 에러가 탐지되었다는 것을 원격 유니트가 표시할때까지 조정된다.
예컨대 화상회의가 이러한 요구사항을 가진다. 이 형태의 데이타 전송 요구는 데이터 전송률 요구를 사용하여 처리된다.
도 11(c)에서 데이터 전송률 요구를 다루기에 적합한 방법이 기술된다. 중앙 유니트(10)는 어드레스와 DRR요구 수신시 요구된 데이터 전송률과 같은 추가 전송 정보를 필요로 한다. 따라서, 단계(252)에서 중앙 유니트는 요구하는 원격 유니트에 다음 이용 가능한 S1무음기간을 할당하여 필요한 정보를 송신한다. 이후에 원격 유니트는 단계(254)에서 할당된 S1시간 간격 동안 추가 전송 정보를 송신한다. 원격 유니트는 전송 요구와 동일 심볼 기간에 추가 전송 요구사항을 전송할 수 있다.
각 서브캐리어에 대한 허용 가능한 비트 속도와 데이터 전송률 요구사항을 안다면 중앙 유니트(10)는 적절한 수의 서브채널(23)을 할당하여 단계(256)에서 요구된 처리량을 처리한다. 요구하는 원격 유니트가 더 이상 전송할 필요가 없을 때 단계(258)에서 용량이 0이 필요하다고 나타내는 새로운 데이터 전송률 요구를 송신한다. 중앙 유니트(10)는 이것을 종료 요구로 받아들이고 단계(260)에서 적절한 서브채널을 미사용 서브채널로 표지한다.
S1무음기간을 반복하기에 이상적인 설정된 기간은 없다. 반면에 S1무음기간이 빈번할수록 폴 전송 모드나 DPR 및 DRR요구를 위해 달성될 수 있는 접근 시간은짧아진다. 따라서, 더욱 반응적인 시스템이 된다. 반면에 S1무음기간이 빈번할수록 전체 시스템 용량을 감소시키는 오버헤드가 더 많이 필요하다. 따라서 적절한 S1기간의 빈도는 시스템의 필요에 따라 다소 변한다. 도시된 구체예에서 S1무음기간은 프레임을 한정시키는데 사용되나 이것은 필요사항은 아니다. 일반적으로, S1무음기간의 사용은 통신 개시에 필요한 시간을 감소시킨다. DDPR의 사용은 요구하는 원격 유니트의 접근 시간을 더욱 감소시킬 수 있다.
초기화 시간간격 S2 및 재배열 시간간격 S3는 초기화 및 재배열이 통상 순간 통신을 위한 요구만큼 빠른 반응을 요구하지 않으므로 S1무음기간만큼 많지 않다.
한 구체예에서 S2 및 S3는 슈퍼 프레임(36) 마다 교대한다. 또다른 구체예에서 S2와 S3는 중앙 유니트(10)에 의해서 동적으로 할당되어 상황변화를 위해 조정된다. 예컨대, 더 많은 확보된 시간간격(38)이 원격 유니트가 낮동안에 설치 및 초기화를 필요로할 때 초기화 시간으로 할당될 수 있다. 저녁동안에는 더 많은 확보된 간격(38)이 재배열 시간 간격으로 할당될 수 있다.
도 3에서, 동기화 및 배열을 하기에 적합한 중앙 오피스구조가 기술된다. 중앙 유니트는 중앙 모뎀(30), 네트워크 서버(19), 및 네트워크 인터페이스(41)를 포함한다. 중앙 모뎀은 전송기(40), 수신기(70), 및 제어기(60)를 포함한다. 제어기(60)는 원격 모뎀의 클록을 중앙 모뎀의 클록과 동기화 시키며 원격 모뎀으로 부터 전송된 프레임을 동기화 시키는데 사용된다. 네트워크 서버(19)는 비동기 전송모뎀 스위치(41)(도면에는 네트워크 인터페이스로 표기된)를 통하여 전송기(40)에 디지탈 데이터를 제공한다. 네트워크 서버(19)는 전송기의 용량, 전송거리, 전송라인 품질 및 사용된 통신라인의 종류에 따라 허용된 최대 데이터 전송률까지 데이터 전송률로 데이터를 제공할 수 있다. 전송기(40)는 부호기(43), 이산 다주파 변조기(45) 및 윈도우잉 필터(46)를 포함한 몇 개의 성분을 포함한다. 부호기(43)는 전송될 데이터(예, 비디오 데이터)를 멀티플렉신, 동기화 및 부호화 한다. 특히, 부호기는 입력 비트열을 각 다중 서브채널에 대한 위상 및 직교 성분으로 번역한다. 부호화는 에러보정 및 /또는 격자 코드화를 사용하여 수행될 수 있다. 부호기는 대체로 시스템에 이용가능한 서브채널의 수와 동일한 수의 서브 심볼 시이퀀스를 산출하도록 배열된다. 예컨대, 256 서브채널을 가지는 시스템에서 부호기는 256 서브심볼 시이퀀스를 산출한다. ATIS표준에서 서브심볼 시이퀀스는 4kbps를 나타낸다. 이들 입력은 이산 다주파 변조기(45)가 통과하는 복잡한 입력이다. 예컨대, 적당한 부호기는 ATIS기준에 상세히 기술된다.
변조기(45)는 적당한 알고리즘에 의해 역 퓨리에 변환을 계산하는 IFFT변조기이다. 적당한 IFFT부호기는 J.Bingham's article에 기술된다:"Multicarrier Modulation: An Idea Whose Time Has Come," IEEE Communication Magazine, May 1990. 부호기 출력은 복소수이므로 IFFT변조기는 이용 가능한 서브채널의 수와 동일한 입력의 두배를 수신한다. 비트 분포는 이산 다주파 시스템에서 결정된다.
이것을 위해서 전송기(40)는 이용 가능한 서브채널의 라인 품질을 결정하기 위해서 통신 라인을 모니터하는 라인 모니터를 포함한다. 한 구체예에서, 라인 모니터(제어기(60)의 일부일수 있는)는 잡음수준, 단일이득 및 각 서브채널의 위상전이를 결정한다. S3재배열 신호의 품질을 식별하는데 사용되는 것이 라인 모니터이다. 그 목적은 각 서브채널에 대한 신호대 잡음비를 추정하는 것이다. 그러므로 다른 매개변수도 모니터될 수 있다. 어느 서브채널이 부호화된 데이터를 전송하며 각 서브채널에 얼마만큼의 데이터가 전송되어야 하는가를 결정하는 데에는 몇가지 인자를 기초로 하여 동적으로 결정된다. 그 인자는 탐지된 라인 품질, 서브 채널의 이득, 허용가능한 파워마스크, 및 바람직한 최대 서브캐리어 비트에러율이 있다. 다양한 인자가 서브채널간에 일정한 필요는 없으며 사용중에 변할수도 있다. 라인품질 매개변수는 반복적으로 검사되며 변조스킴의 조정이 실시간으로 이루어져서 사용중 다양한 서브채널상의 라인 품질이 변할 때 변조를 동적으로 조정한다. 예컨대 적당한 이산 다주파 변조기가 ATIS표준 문헌에 기술된다.
부호화된 신호가 변조되어 이산 다주파 신호를 형성한 후에 이산 다주파 부호화 신호에 순환 접두부가 추가된다. 순환 접두부는 이산 다주파 신호의 복조를 단순화 시키는데 사용되나 반드시 필요하지는 않는다. ATIS표준에서 32 비트 순환 접두부가 사용된다. 그러나 더 큰 대역폭을 사용하는 시스템에서 순환 접두부의 길이를 증가시키는 것이 좋다. 예컨대 512 샘플을 가지는 신호에서 40 샘플 순환 접두부가 좋다.
변조된 신호는 대역 에너지의 탈출을 최소화 하기 위해서 윈도우잉 필터(46)등을 통과한다. 이것은 원격 수신기에 있는 아날로그 인터페이스가 포화하는 것을 막는데 좋다. 윈도우잉은 종래의 윈도우잉 프로토콜을 사용하여 수행될 수 있다. 전송기는 이산 다주파 신호를 전송매체에 적용하는 아날로그 인터페이스(48)를 포함한다. 트위스트 페어 전화선 및 동축 케이블과 같은 하드와이어 시스템에서 아날로그 인터페이스는 라인 드라이버 형태일 수 있다.
중앙 모뎀(30)은 원격 유니트로 부터의 다주파 신호 수신기(70)를 포함한다. 수신기(70)는 아날로그 인터페이스(72), 윈도우잉 필터(74), 복조기(76), 및 해독기(78)를 포함한다. 중앙 모뎀(30)에 의해 수신된 신호는 아날로그 필터(72)를 통해 초기에 수신된다. 윈도우잉 필터(74)는 수신된 신호에 필터 기능을 효과적으로 수행하도록 배열된다. 적당한 필터 장치는 타임 도메인 등화기(74)이다. 또한, 종래의 윈도우잉 프로토콜에 의해 윈도우잉이 수행될 수 있다. 복조기(76)는 등화된 이산 다주파 신호를 복조하고 순환 접두부를 제거한다. 해독기(78)는 복조된 신호를 해독한다. 복조기(76)와 해독기(78)는 각각 변조기(45)와 부호기(43)의 반대기능을 수행한다. 이후에 해독된 신호는 해독기(78)로 부터 네트워크 서버(19)나 인터페이스(41)를 통한 적절한 정보 사용자에게 전달된다. 타임 도메인 등화기(74), 복조기(76), 및 해독기(78)의 기능과 기능 수행에 필요한 알고리즘은 미국 특허 제 5,285,474호에 상세히 기술된다(Chow).
도4에서, 본 발명의 동기화 구현에 적합한 원격 유니트 구조가 기술된다. 여러 측면에서 원격 모뎀은 상위층으로 및 하위층으로 통신 용량이 다소 다를지라도 중앙 모뎀과 유사하다. 중앙 모뎀(30)에 의해 전송된 신호는 아날로그 필터(172)를 통해 원격 유니트(50)에 의해 수신된다. 원격 유니트(50)는 아날로그 인터페이스(172), 타임 도메인 등화기(TEQ, 174), 등화된 이산 다주파 신호를 복조하고 순환 접두부를 제거하는 복조기(176), 및 복조된 신호를 해독하는 해독기(178)를 포함한다. 타임 도메인 등화기(174)는 수신된 신호에 여과 기능을효과적으로 수행한다. 윈도우잉 필터가 사용될수도 있다. 복조기(176)와 해독기(178)는 각각 변조기와 부호기(43)의 반대기능을 수행한다. 이후에 해독된 신호는 해독기(178)로 부터 TV, 컴퓨터, 또는 다른 적당한 수신장치와 같은 원격 장치(22)에 통과된다. 타임 도메인 등화기(174), 복조기(176) 및 해독기(178)의 기능은 중앙 모뎀에 있는 해당 성분과 유사하다. 노치필터(185)가 수신기의 아날로그 필터(172)의 상위층으로 위치에 제공되어서 원격 유니트에 이득이 되는 서브채널 밖의 주파수 대역에 있는 에너지를 차단한다. 이것은 아날로그 필터가 포화되는 것을 막아준다. 노치 또는 다른 적당한 대역 에너지로 부터 여과시키는 여과 장치를 제공함으로써 저렴한 수신기 성분이 사용될 수 있다. 왜냐하면 수신기가 큰 에너지를 처리할 필요가 없기 때문이다.
상위층 부호화 및 변조는 중앙 모뎀에 기술된 하위층에서 데이터 전송과 동일한 방식으로 이루어진다. 따라서, 원격 모뎀(50)은 부호기(143), 다주파 변조기(145), 윈도우 또는 필터(146) 및 아날로그 인터페이스(148)를 포함한다. 또한 현재 중앙 모뎀과 통신중인 다른 원격 유니트와 원격 모뎀(50)을 동기화시키기 위해서 다주파 신호를 시간 지연시킬 프레임 동기화장치(147)를 필요로 한다. 가입자 용도에서 더 소수의 서브채널이 상위층으로 통신을 쉽게 하도록 이용 가능하다. 그러나 이러한 상위층으로 통신에 임의의 수의 서브채널이 이용될 수 있다.
만약 폴 전송 모드가 작동중이면 부호기(143)는 예컨대 QAM부호기일 수 있다. 예컨대, 16포인트 배열 QAM부호기가 많은 시스템에서 잘 작동한다. 만약 전송이 신속한 접근 전송 모드로 이루어진다면 부호기(143)는 예컨대 4포인트 배열 차등직교위상전이키잉(DQPSK)부호기일수 있다. 예컨대 적당한 DQPSK부호기는 J.Bingham's의 교재에 기술된다: "Theory and Practice of Modem Design", J. Wiley & Sons(1988). 기술된 모드전환예에서 폴 전송과 신속한 접근 전송 모드간의 전환을 시키는 제어신호가 부호기에 입력되나 다른 위치에도 부가될 수 있다. 유사하게 폴 전송 모드가 작동할 때 중앙 모뎀에 있는 해독기(78)는 QAM해독기 일수 있다. 만약 전송이 신속한 접근 전송모드로 이루어지면, 중앙 유니트의 해독기(78)는 차등직교위상전이키잉(DQPSK)해독기 일 수 있다.
위에서 기술된 대개의 구체예는 주로 원격 유니트로 부터 중앙 모뎀(10)으로의 상위층으로 통신 조작에 치중된다. 따라서 이러한 시스템에 적용 가능한 하위 층에서 통신에 기초한 것도 제약이 없다. 하위층 채널은 상위층으로 통신에 사용된 변조와 유사한 이산 주파수 변조를 사용하거나 잔류 측파대(VSB) 또는 QAM과 같은 기술을 사용할 수 있다. 또한 하위층으로 채널은 S1,S2 및 S3플래그, 동기화 신호, 서브채널(23) 할당에 대한 정보와 같은 관련 포맷 정보 전송 전용 오버헤드 채널로 구성될 수 있다. 수많은 다른 전송 스킴 방법이 본 발명에 관련되어 하위층으로 채널에도 적용 가능하다.
이산 주파수 전송이 상위층과 하위층 양방향에서 사용되고 바라는 데이터 전송률이 상당히 높을 때 데이터 전송스킴에 기초한 시분할 다중 접근(즉, "핑퐁")을 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 하위층으로 통신에 지정된 수의 프레임 또는 슈퍼 프레임이 전체 대역폭상에 전송을 위해 주어진다. 이후에 상위층으로 통신에 지정된 수의 프레임 또는 슈퍼 프레임이 전체 대역폭상에 전송을 위해 주어진다. 많은 응용 분야에서 초당 25.6 및 51.2 메가비트와 같은 높은 데이터전송률 분야에서 핑퐁에 기초한 전송스킴의 사용은 전송기 및 수신기 설계에 상당한 비용 절감을 시킨다. 왜냐하면 동시적인 하위층으로 및 상위층으로 통신을 분리시키는데 값비싼 필터를 제공할 필요가 없기 때문이다. 핑퐁 방법은 특히 초당 10메가비트 이상의 데이터 전송률에 특히 좋다.
도 12에서, 비대칭 적용용 핑퐁기초 전송 스킴이 기술된다. 이 구체예에서 데이터의 8개의 연속 하위층으로 슈퍼프레임(DSF)(885)이 하위층 방향으로 전송되고 데이터의 상위층으로 슈퍼 프레임(USF)(886)이 상위층 방향으로 전송된다. 다른 구체예에서 각 방향에서 전송에 사용되는 프레임의 수는 시스템의 필요에 따라 달라질수 있다. 예컨대, 비대칭 비율은 하위층으로 통신에 호의적으로 변화될 수 있고 전송기간은 대칭이 될 수 있거나 상위층으로 통신에 더큰 접근이 주어질 수 있다. 상위층 및 하위층 통신간에 동적 대역폭 할당을 시키는 시스템에서 상위층 및 하위층 통신간에 프레임 분포를 동적으로 할당하기 위해서 제어기가 제공될 수 있다. 중앙 유니트와 원격 유니트간에 신호가 꽤 먼 거리를 움직이는 시스템에서 한방향으로 데이터 전송을 완료한 후에 정지기간을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 도시된 구체예에서 정지기간은 하위층으로 전송 이후가 아니라 상위층으로 전송후에 제공된다. 사실상, 정지기간(887)은 한방향 또는 양 방향으로 전송에 적절할 수 있다.
원격 유니트의 초기화 및/또는 동기화, 상위층으로 서브채널 접근 요구 및/또는 배열 간격이 위에서 기술된 여러 방법을 사용하여 이루어질 수 있다. 시분할다중 접근법의 주요 장점은 동시적 상위층과 하위층으로 통신을 분리시키는데 값비싼 필터를 필요로 하지 않는다는 점이다. 또다른 장점은 상위층으로 전송이 제 1 주파수 영역에서 이루어지고 하위층으로 전송은 제 2 주파수 영역에서 이루어지는 표준 주파수 분할 멀티플렉싱에 비해서 핑퐁 전송방법은 비대칭전송을 향상시킬 수 있다는 점이다. 사실상, 전송 속도는 반향 배열을 사용하는 시스템 수준까지 증가될 수 있다. 그러나, 핑퐁 방법은 주파수 분할 시스템이나 반향 배열 시스템을 사용하는데 필요한 비용보다 훨씬 낮은 아날로그 성분 비용으로 이 전송속도를 달성할 수 있다.
본 발명의 몇 개의 구체예만이 상세히 기술될지라도 본 발명의 사상 또는 범위에 벗어남이 없이 본 발명이 여러 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 본 발명은 주로 이산 다주파 전송시스템에 대해 기술된다. 그러나 동일기술이 이산 잔물결 다주파, 벡터 코딩 및 다른 다중 캐리어 변조 스킴과 같은 이산 다중캐리어 시스템에 적용될 수 있다. 오버헤드 서브채널을 포함시킨 구체예에서 서브 채널은 공유되거나 각 방향에서 구별될 수 있다. 오버헤드 버스에 두 개의 서브 채널의 사용이 상세히 기술되었다. 그러나, 단일 서브채널이 상위층 및 하위층 통신에 사용될 수 있다(특히 반향 배열이 사용될 경우) 혹은 특정 시스템이 한 방향(또는 양방향) 통신에 하나 이상의 서브채널이 사용될 것을 필요로 한다면 2개 이상의 오버헤드 서브채널이 제공될 수도 있다. 예컨대 상대적으로 작은수의 원격 유니트를 가지는 시스템에서 각 원격 유니트(또는 원격 유니트의 서브그룹)에 전용 서브채널이 할당될 수 있다. 혹은 잡음에 기초한 간접을 피하기 위해 중복성이 제공될 수 있다. 동일한 것이 하위층으로 오버헤드 통신에도 적용될 수 있다. 각 원격 유니트에 대해 전용 서브채널을 사용하는 것의 결점은 물론 대역폭의 낭비이다. 게다가, 전용 오버헤드 서브채널도 기술된다. 그러나, 어떤 상황에서는 동일 서브채널상에 다른 오버헤드 서브채널(예, 제어정보)를 멀티플렉싱하는 것도 가능하다.

Claims (18)

  1. 오버헤드 버스를 포함한 다중 이산 서브채널을 가지는 프레임 기초 이산 다중 캐리어 전송 스킴을 사용하여 중앙 유니트(10)와 다수의 원격 유니트(15)간에 통신을 촉진하는 양방향 데이터 전송 시스템에서,
    (a) 선택된 제 1 원격 유니트가 중앙 유니트(10)와 통신하기를 바랄 때, 중앙 유니트(10)로 부터 제 1 신호를 수신하고 제 1 신호에 반송된 클록신호로 상기 선택된 제 1 원격 유니트에 있는 클록을 루우프 타이밍하는 단계,
    (b) 선택된 제 1 원격 유니트가 중앙 유니트와 통신하기를 바랄 때, 루우프 타이밍된 선택된 제 1 원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)로 원격 개시된 동기화 신호를 오버헤드 버스에 있는 오버헤드 서브채널을 통하여 전송하는 단계,
    (c) 중앙 유니트(10)가 원격 개시된 동기화 신호를 수신할 때 중앙에서 개시된 동기화 신호를 중앙 유니트(10)으로부터 선택된 제 1 원격 유니트에 전송하며, 상기 중앙에서 개시된 동기화 신호가 상기 선택된 제 1 원격 유니트를 현재 중앙 유니트와 통신중인 다른 원격 유니트와 더 잘 동기화 시키는데 필요한 프레임 경계 위상 이동(frame boundary phase shift)을 나타내는 정보를 포함하는 바의 단계, 그리고
    (d) 현재 중앙 유니트(10)와 통신중인 다른 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계와 선택된 제 1 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계를 더 잘 동기화 시키기 위해서 중앙에서 개시된 동기화 신호에 응답하여, 선택된 제 1 원격 유니트에의해 출력된 프레임의 위상을 이동시키는 단계를 포함하여,
    완전히 동기화될 때 여러 원격 유니트들로부터의 프레임 경계가 중앙 유니트(10)에 도달되는때 일치하도록 상기 동기화를 구성시키는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오버헤드 버스가 두 개의 전용 오버헤드 서브채널을 포함하고, 원격 개시된 동기화 신호와 중앙에서 개시된 동기화 신호가 상이한 오버헤드 서브채널을 통하여 전송됨을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 단일 전용(single dedicated) 오버헤드 서브채널이 제공되고, 원격 개시된 동기화 신호와 중앙에서 개시된 동기화 신호가 둘다 단일 전용 오버헤드 서브채널을 통하여 전송됨을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 두 개의 원격 유니트가 이들과 관련된 원격 개시된 동기화 신호를 동시에 전송할 때 충돌(conflict)이 인식되는때 각 원격 유니트가 관련된 원격 개시된 동기화 신호를 재송신함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 단계(b)(c)(d)가 선택된 원격 유니트가 완전히 동기화될때까지 반복되며, 선택된 원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)로 정규 통신을 개시하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  6. 오버헤드 버스를 포함한 다중 이산 서브채널을 가지는 프레임 기초 이산 다중 캐리어 전송 스킴을 사용하여 중앙 유니트(10)와 다수의 원격 유니트(15)간에 통신을 촉진하는 양방향 데이터 전송 시스템에서,
    선택된 제 1 원격 유니트가 중앙 유니트(10)와 통신하기를 바랠 때, 중앙 유니트(10)로 부터 제 1 신호를 수신하고 제 1 신호에 반송된 클록 신호로 상기 선택된 제 1 원격 유니트에 있는 클록을 루우프 타이밍하는 단계,
    클록이 제 1 신호에서의 클록 신호와 루우프 타이밍 될 때 오버헤드 버스에 있는 전용 오버헤드 서브채널을 통하여 상기 선택된 제 1 원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)에 원격 개시된 동기화 신호를 전송하는 단계,
    상기 원격 개시된 동기화 신호에 응답하여 중앙 유니트(10)로 부터 전송된 중앙에서 개시된 동기화 신호를 수신하며, 현재 중앙 유니트(10)와 통신중인 다른 원격 유니트와 선택된 제 1 원격 유니트를 동기화 시키는데 필요한 프레임 경계위상 이동을 나타내는 정보를 상기 중앙에서 개시된 동기화 신호가 포함하는 바의 단계, 그리고
    다양한 원격 유니트로 부터의 프레임 경계가 중앙 유니트에서 수신될 때 일치하도록 동기화가 이루어지며, 선택된 제 1 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계를 현재 중앙 유니트(10)와 통신중인 다른 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계와 더 잘 동기화 시키기 위해서 중앙에서 개시된 동기화 신호에 응답하여 선택된 제 1 원격 유니트에 의해 출력된 프레임의 위상을 이동시키어,
    여러 원격 유니트들로부터의 프레임 경계가 이들 중앙 유니트(10)에 도달되는때 완전히 일치하도록 상기 동기화를 구성시키는 단계를 포함하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  7. 다수의 원격 유니트(15)와 중앙 유니트(10)간에 상위층으로 통신을 촉진하는 다중 이산 서브채널을 가지는 프레임 기초 이산다중캐리어 전송 스킴을 사용하여 다수의 원격 유니트(15)와 중앙 유니트(10)간에 통신을 촉진하는 양방향 데이터 전송 시스템에서, 상위층으로 통신을 촉진하기 위해 제공된 다수의 이산 서브채널을 통하여 주기적으로 동기화된 무음시간(synchronized quiet times)을 제공하며,
    제 1 선택된 동기화된 무음시간 동안 제 1 원격 유니트로 부터 중앙 유니트(10)로 광대역 초기화 신호를 전송하고, 상기 광대역 초기화 신호가 이산 서브채널을 통하여 전송된 다수의 초기화 신호를 포함하며 프레임 경계를 갖도록 하는 단계를 포함하는,
    제 1 원격 유니트로 부터 전송된 프레임 경계가 다른 원격 유니트로 부터 전송된 프레임 경계와 동기화될 수 있도록 선택된 첫 번째 원격 유니트로부터 상기 중앙 유니트(10)로 전송된 프레임들을 다른 원격 유니트들로부터 상기 중앙유니트(10)로 전송된 프레임들과 동기화시키도록 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 1 원격 유니트가 중앙 유니트(10)와 통신하기를 원할 때 상기 제 1 원격 유니트가 중앙 유니트(10)로부터 하위층으로 통신을 모니터하고,
    광대역 초기화 신호의 프레임 경계를 원격 유니트에 의해 수신된 하위층으로 신호에 반송된 프레임 타이밍 마커(frame timing marker)와 동기화 시키고,
    중앙 유니트(10)는 광대역 초기화 신호를 수신하고 제 1 원격 유니트에 동기화 신호를 송신하며, 이 동기화 신호는 제 1 원격 유니트에 의해 송신된 신호의 프레임 경계를 중앙 유니트와 통신중인 다른 원격 유니트에 의해 송신된 신호의 프레임 경계와 더 잘 동기화 시키는데 필요한 프레임 경계 이동을 나타내는 정보를 가지며, 그리고
    제 1 원격 유니트에 의해 출력된 프레임 경계를 중앙 유니트(10)와 현재 통신중인 다른 원격 유니트(15)에 의해 출력된 프레임 경계와 더 잘 동기화 시키기 위해서 상기 동기화 신호에 응답하여 제 1 원격 유니트에 의해 출력된 프레임의 경계를 이동시키고,
    상기에 의해 완전히 동기화될 때 여러 원격 유니트(15)로 부터의 프레임 경계가 중앙 유니트(10)에 수신되는때 완전히 일치하여 지도록함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  9. 제 7 항 또는 8항에 있어서, 상위층으로 통신 촉진을 위해 제공된 다수의 이산 서브채널을 통하여 주기적으로 동기화된 배열 시간(training time)을 제공하는 단계를 더욱 포함하며, 특정 배열시간 동안 배열 또는 재배열을 필요로 하지 않는 원격 유니트(15)는 그같은 특정 배열 시간동안 무음동조(quiet)됨을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 선택된 배열시간동안 상위층으로 통신 촉진을 위해 제공된 다수의 서브채널을 통하여 제 1 원격 유니트가 다수의 배열신호를 송신하도록 하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상위층으로 통신 촉진을 위해 제공된 다중 서브 채널의 채널 용량을 나타내는 제 1 채널 특성세트를 측정하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 채널특성 매트릭스내에 제 1 채널 특성세트를 저장하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 매트릭스가 모든 원격 유니트(15)와 중앙 유니트(10)간에 다중 이산 서브채널의 채널 용량을 나타내는 정보를 포함함을 특징으로 하는선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  13. 제 7 항에 있어서, 제 1 선택된 동기화 시간동안 둘 이상의 원격 유니트가 관련된 광대역 초기화 신호를 전송할 때 충돌(conflict)을 인식하는 단계,
    충돌이 인식될 때 광대역 초기화 신호에 응답하여 다수의 원격 유니트로 충돌신호를 전송하는 단계,
    상기 동기화된 무음시간중 뒤에오는 무음 동조시간(later synchronized quiet times)동안 충돌하는 원격 유니트 각각이 광대역 초기화 신호 재송신하며, 상기 광대역 초기화 신호 재송신 이전에 충돌하는 원격 유니트들이 각각 독립적으로 랜덤간격(random interval)을 대기하도록 배열되는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  14. 제 7 항에 있어서, 동기화된 무음동조시간이 중앙 유니트로 부터 전송된 무음기간 마커가 중앙 유니트로 부터 가장 멀리 있는 원격 유니트까지 전송될 수 있도록 충분히 긴기간을 가지며 동기화된 무음동조시간내에 중앙 유니트(10)에 복귀되는 무음기간 마커에 응답하는 초기화 신호를 가짐을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 동기화된 무음동조시간이 50 내지 500밀리초 범위에 있는 기간임을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  16. 제 7 항에 있어서, 원격 유니트에 의한 사용이 금지되는 서브채널 표시를 중앙 유니트(10)로 부터 주기적으로 전송하는 단계를 더욱 포함하고, 상기 원격 유니트는 광대역 초기화 신호가 사용이 금지되는 서브채널에 어떠한 전송도 포함하지 않도록함을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  17. 제 8 항에 있어서, 하위층으로 통신이 이산다중-톤(discrete multi-tone) 신호이며 원격 유니트에 의해 수신된 하위층으로 신호에 반송된 프레임 타이밍 마커가 하위층으로의 이산다중-톤 신호의 프레임 경계임을 특징으로 하는 선택된 원격 유니트로부터 중앙 유니트로 전송된 프레임을 동기화하는 방법.
  18. 제 8 항에 있어서, 하위층으로 통신이 직교 진폭변조신호와 잔류 측파대신호에서 선택됨을 특징으로 하는 방법.
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