KR100526899B1 - 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방법 - Google Patents

케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈를 저감하기 위하여, 초기 TOP(Take Over Point) 상에서 SNR(Signal to Noise Ratio)를 확인하고, 초기 TOP를 +-1dB만큼 증가 또는 감소시키면서 증가 또는 감소한 TOP상에서 SNR을 확인하고, 각각의 TOP 상에서 확인한 SNR 중 가장 큰 SNR에 해당하는 TOP를 최적의 TOP로 설정한다.

Description

케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방법{METHOD FOR REDUCING DOWNSTREAM NOISE IN CABLE MODEM}
본 발명은 케이블 모뎀에 관한 것으로서, 특히 케이블 모뎀의 다운스트림(DownStream) 노이즈를 저감하기 위한 방법에 관한 것이다.
케이블 모뎀은 개인용 컴퓨터를 케이블 TV 회선에 연결하여 약 10Mbps의 속도로 데이터를 받을 수 있도록 해주는 장치이다. 이러한 케이블 모뎀을 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에서, 케이블 모뎀(81)의 일측에는 통상 HFC(Hybrid Fiber Coaxial) RF 동축케이블(82)을 통해 CATV(Community Antenna or Access TeleVision) 망(미도시)의 CATV기지국(전파 중계소)이 접속되고, 타측에는 LAN 케이블 및 USB(universal serial bus) 케이블과 같은 케이블(84)을 통해 개인용 컴퓨터와 같은 정보처리 단말기(83)가 접속된다. 도 1에서, 참조부호 91은 RF 동축케이블에 접속된 셋탑박스(STB: Set Top Box)를 나타내며, 참조부호 92는 셋탑박스(91)에 접속된 TV 모니터를 나타낸다. 최근, 이러한 케이블 모뎀(81)과 셋탑박스(91)는 내부 기능부들의 적절한 연결을 통해 일체형으로 또는 복합형으로 제공되고 있는 추세이다.
표준 인터페이스인 DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications) 기반의 케이블모뎀의 다운스트림 주파수 대역은 약 93~855MHz이다. 이러한 다운스트림 대역 내에서, 망 사업자가 임의의 주파수를 선택하여 케이블모뎀의 다운스트림 주파수로 사용할 수가 있다. 따라서 케이블모뎀은 93~855MHz 대역의 다운스트림 주파수를 모두 수용할 수 있도록 설계되어진다.
케이블 모뎀의 RF 처리 부분은 통상적으로 다이플렉서(diplexer), RF 튜너(tuner), IF(Intermediate Frequency) 변환부 및 MAC(Media Access Control) 칩 등으로 구성된다. 이러한 구성에서 MAC 칩의 복조부(Demodulator)의 AGC(Auto Gain Control) 제어에 의해 RF 튜너의 이득(Gain)과 IF 변환부의 이득을 제어하게 된다. 즉, 외부로부터 신호가 입력되면 MAC 칩의 복조부는 RF, IF의 이득을 적절히 제어해서 MAC 칩에 입력되는 신호의 레벨을 일정하게 한다. 이에 따라 케이블 모뎀에 입력되는 신호의 크기가 변화더라도 MAC 칩에서 받는 레벨은 항상 일정하도록 제어된다.
케이블 모뎀의 입력 신호 레벨은 규격 상에서 약 +15dBmV ~ -15dBmV로 규정되어 있다. 입력 신호 레벨이 +15dBmV에서 미리 설정된 기준 레벨까지는 주로 RF의 이득 레벨을 조정하고(이때 IF의 이득은 일정하게 유지한다), 상기 기준 레벨이하에서는 IF의 이득을 조정하여(이때 RF의 이득은 최대치로 고정되어 있다) 총 이득을 조정하게 된다. 이때 상기 기준 레벨을 TOP(Take Over Point)라 한다. 통상적으로 TOP는 튜너의 성능 및 케이블 모뎀에 따라 각각 달리 정해지며. 이러한 TOP를 어떻게 설정하느냐에 따라서 케이블 모뎀의 다운스트림 성능에 영향을 주게 된다.
통상적으로 상용되는 튜너들은 여러 회사에서 여러 종류의 제품으로 제공되고 있으며, 그 성능 특성들은 매우 다양하다. 이에 따라 각각의 튜너들은 제품이 가지고 있는 성능을 최적으로 구현하기 위해서 각각 적절한 TOP 점을 잡도록 구성된다.
한편, 각각의 튜너들은 성능상에 한계를 가지고 있으며, 통상 어떠한 일부 기능을 향상시키려는 경우에 이와 연관된 다른 기능은 성능이 저하되는 경우가 많다. 특히 케이블 시스템에서 전송 케이블에는 매우 많은 신호들이 존재하고 있으며 그로 인해서 간섭 현상(inter-modulation)과 같은 다양한 에러성 현상이 발생하게 된다. 또한 망의 특성상 여러 주파수의 신호가 있을 경우에, 고주파 성분은 망의 종단으로 갈수록 손실이 발생하여 93MHz ~ 855MHz대역에는 슬로프(slope)현상이 발생한다.
이와 같은 망에서 케이블 모뎀의 TOP를 어떻게 조정하느냐에 따라서 모뎀의 다운스트림 성능인 SNR(Signal to Noise Ratio)이 변하게 된다. 즉 TOP를 너무 낮은 쪽으로 설정하면 레벨이 높은 쪽에서는 SNR이 떨어지고 TOP를 너무 높은 쪽으로 설정하면 이와 같은 망에서 SNR은 급격하게 떨어진다. 또한 그 신호의 입력 레벨에 따라서도 그 값이 변하게 되어있다.
통상적으로 케이블 모뎀은 각각의 TOP를 내부 메모리의 일정한 부분에 적절한 데이터의 형태로 저장하고 있다. 도 3의 그래프에는 TOP가 일 예로 -7dBmV로 설정되어 있는 상태가 도시되고 있다. 도 3에 도시된 그래프에서 보듯이 예를 들어, TOP가 -7dBmV로 설정되어 있을 경우에 케이블 모뎀은 해당 TOP를 기준으로 록킹(Locking)을 시도한다. 그런데, 이러한 동작은 입력 신호 레벨이나 망의 환경에 무관하게 일률적으로 이루어진다.
따라서 본 발명의 목적은 케이블 모뎀에서 튜너가 TOP(Take Over Point)를 자동으로 조절하여 특성에 맞는 최적의 성능을 찾아내어다운스트림(DownStream) 노이즈를 저감할 수 있도록 하기 위한 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방법에 있어서, 입력 신호의 세기에 관계없이 미리 설정된 초기 TOP(Take Over Point) 상에서 SNR(Signal to Noise Ratio)를 확인하는 과정과, 상기 초기 TOP를 -+1dB만큼 증가 또는 감소시키면서 증가 또는 감소한 TOP상에서 SNR을 확인하는 과정과, 상기 각각의 TOP 상에서 확인한 SNR을 비교하여 가장 큰 SNR에 해당하는 TOP를 최적의 TOP로 설정하는 과정을 가짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감을 위한 관련 기능부의 블록 구성도이다. 도 2에 도시된 케이블 모뎀은 다이플렉서(102), 튜너(104), 소우 필터(SAW, 106), IF 다운 컨버터(108), DS 필터(110), MAC/PHY(112), SRAM(114), 알리아스 제거 필터(116), OP AMP 드라이버(118), 그리고 밴드패스 필터(120)를 포함한다.
다이플렉서(102)는 밴드패스 필터로 구성되며 업스트림과 다운스트림을 분리한다. 케이블 모뎀에 있어서 다운스트림은 93 ~ 855㎒이고, 업스트림은 5 ~ 42㎒이므로 이들의 주파수 차이를 이용하여 업스트림과 다운스트림을 분리한다.
튜너(104)는 93 ~ 855㎒의 RF신호에 동조하여 44㎒의 중간 주파(IF: Intermediate Frequency) 신호로 변환하여 출력한다. 튜너(104)에서 출력된 IF신호는 소우 필터(106)를 통하여 IF 변환부(108)에 제공된다. IF 변환부(108)는 44㎒의 RF 신호를 7,5㎒로 다운 컨버팅하여 DS 필터(110)에 제공한다. DS 필터(110)는 다운 컨버팅된 IF신호에 포함된 44㎒성분을 제거하여 MAC/PHY(112)에 제공한다.
MAC/PHY(112)은 MAC(Media Access Control)과 PHY(PHYsical)부분으로 구성되는 변복조기이다. MAC/PHA(112)에서 MAC 부분은 7,5㎒의 다운컨버팅된 IF신호에 포함된 디지털 QAM복조된 신호를 복호한다. 또한, MAC은 공유된 전송 매체를 여러 유저들이 공유해서 사용할 때 이를 조정해주는 역할을 하며, 자기 및 다른 사람에게 전송되는 데이터를 골라낸다. PHY 부분은 전송하고자 하는 데이터를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, 사분위상천이변조) 혹은 16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)으로 변조한다.
MAC/PHY(112)는 복호된 데이터를 SRAM(114)에 제공하거나 SRAM(114)에서 제공되는 데이터를 변조하여 알리아스 방지 필터(116)에 제공한다. 알리아스 방지 필터(116)는 MAC/PHY(112)에서 제공되는 변조된 데이터에 대하여 알리아스 방지 처리를 수행하고 그 결과를 OP AMP 드라이버(118)에 제공한다. OP AMP 드라이버(118)의 출력은 밴드패스필터(120)를 통하여 필터링되고 다이플렉서(102)에 제공된다. 다이플렉서(102)는 변조된 데이터를 외부의 HFC 망으로 전송한다.
상기에서 MAC/PHY(112)는 AGC(Auto Gain Control) 제어에 의해 RF 튜너(104)의 이득(Gain)과 IF 변환부(108)의 이득을 제어하게 된다. 이때 본 발명의 특징에 따라 최적으로 설정되는 TOP를 바탕으로 상기 이득을 설정하게 된다. 즉 본 발명에서는 TOP를 +-1dB씩 감소 또는 증가시키면서 SNR을 측정한다. 그러면서 SNR이 최고점일 경우에 해당 TOP를 최적으로 TOP로 설정하게 된다. 이러한 동작을 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감을 위한 TOC 설정 동작의 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 502단계에서 초기 설정되어 있는 TOP를 확인한다. 이러한 초기 설정된 TOP는 이전의 본 발명에 따른 최적의 TOP 설정 동작을 통해 설정된 TOP일 수 있다. 이후 504단계에서는 SNR을 확인하게 된다(변수 'SNR'에 대입). 이후 510단계에서는 현재 설정되어 있는 TOP를 1dB 감소한 다음 512단계에서 다시 SNR을 확인하게 된다(변수 'newSNR'에 대입). 이후 514단계에서는 상기 504단계에서 확인한 SNR과 512단계에서 확인한 SNR을 비교하게 된다. 즉 초기 설정된 TOP 상에서 확인한 SNR과 TOP-1dB 상에서 확인한 SNR(newSNR)을 비교하게 된다. 이러한 비교 결과 상기 512단계에서 다시 확인한 SNR(newSNR)이 더 클 경우에 이후 516단계로 진행하며 그렇지 않을 경우에는 522단계로 진행한다.
516단계에서는 TOP를 다시 1dB 감소하여 설정하며 상기 다시 확인한 SNR을 현재 SNR로 설정하게 된다(변수 'newSNR'값을 변수 'SNR'에 대입). 이후 518단계에서는 다시 SRN을 확인하게 된다(변수 'newSNR'에 대입). 이후 520단계에서는 상기 518단계에서 다시 확인한 SNR과 이전 SNR을 비교하여 다시 확인한 SNR이 더 클 경우에 상기 516단계로 진행하여 상기의 과정을 반복진행하며 다시 확인한 SNR이 더 크지 않을 경우에 528단계로 진행한다. 이러한 516단계, 518단계 및 520단계의 반복동작을 통해 TOP를 1dB씩 감소시키며 SNR을 측정하면서 SNR이 최고점에 해당하는 TOP를 찾을 수 있게 된다.
한편, 522단계에서는 TOP를 1dB 증가하여 설정하며 상기 다시 확인한 SNR을 현재 SNR로 설정하게 된다(변수 'newSNR'값을 변수 'SNR'에 대입). 이후 524단계에서는 다시 SRN을 확인하게 된다(변수 'newSNR'에 대입). 이후 526단계에서는 상기 524단계에서 다시 확인한 SNR과 이전 SNR을 비교하여 다시 확인한 SNR이 더 클 경우에 상기 522단계로 진행하여 상기의 과정을 반복진행하며 다시 확인한 SNR이 더 크지 않을 경우에 528단계로 진행한다. 이러한 522단계, 524단계 및 526단계의 반복동작을 통해 TOP를 1dB씩 증가시키며 SNR을 측정하면서 SNR이 최고점에 해당하는 TOP를 찾을 수 있게 된다.
528단계에서는 상기에서 확인한 SNR이 최고점에 대항하는 TOP를 최적의 TOP로 설정하게 된다. 즉 상기 528단계에서는 이전 단계가 502단계로부터 진행되어온 경우라면 현재 설정된 TOP에 1dB 증가시킨 TOP를 최적의 TOP로 설정하며, 이전 단계가 526단계로부터 진행되어온 경우라면 현재 설정된 TOP에 1dB 감소시킨 TOP를 최적의 TOP로 설정하게 된다.
이러한 도 4에 도시된 바와 같은 동작을 통해 최적의 TOP 설정이 이루어질 수 있으며, 이러한 도 4에 도시된 바와 같은 최적의 TOP 설정 동작은 케이블 모뎀이 초기 파워턴온 이후 다운스트림 주파수 록킹시나, 미리 적절히 설정된 주기적으로 수행될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방식은 튜너의 특성에 맞는 최적의 성능을 갖도록 하는 최고의 SNR 및 최적의 TOP를 찾아내어 다운스트림(DownStream) 노이즈를 저감할 수 있다.
도 1은 일반적인 케이블 모뎀을 사용하는 망 시스템의 구성도
도 2는 본 발명이 적용되는 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감을 위한 관련 기능부의 블록 구성도
도 3은 케이블 모뎀의 다운스트림에 대한 TOP(Take Over Point)에 따른 IF(Intermediate Frequency) AGC(Auto Gain Control) 및 RF(Radio Frequency) AGC 제어 상태를 나타내는 그래프
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감을 위한 TOC 설정 동작의 흐름도

Claims (2)

  1. 입력 신호 수신 이후에 발생하는 노이즈를 감소시키기 위한 케이블 모뎀의 다운스트림 노이즈 저감 방법에 있어서,
    미리 설정된 초기 TOP(Take Over Point) 상에서 SNR(Signal to Noise Ratio)를 확인하는 과정과,
    입력 신호의 세기에 관계없이 상기 초기 TOP를 미리 설정된 레벨만큼 증가 또는 감소시키면서 증가 또는 감소한 TOP상에서 SNR을 확인하는 과정과,
    상기 각각의 TOP 상에서 확인한 SNR을 비교하여 가장 큰 SNR에 해당하는 TOP를 최적의 TOP로 설정하는 과정을 가짐을 특징으로 하는 노이즈 저감 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초기 TOP를 증가 또는 감소시키는 레벨은 1dB임을 특징으로 하는 노이즈 저감 방법.
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