KR100530583B1 - 통신 네트워크에서 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 적응시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1 장치와 제 2 장치 사이에서, 전화 네트워크 내에서 교환되는 신호의 레벨을 자동으로 정합시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법은,

- 상기 송신 라인(6)으로부터 입력되어 상기 제 1 장치(3)에 의해 수신되는 신호(OUT2)가 디지털화되는 단계와,

- 상기 송신 라인(6)으로 교환되는 신호(IN1, OUT2)를 나타내는 상기 디지털 데이터에 기초하여, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 신호(OUT2)와 상기 제 1 장치에 의해 전송된 신호(IN1)의 비율과 동일한 전달 함수(K)를 추정하는 단계와,

- 각 교환된 신호(IN1, OUT2)가 각각 상기 전달 함수(K)의 추정 값에 기초하여 결정된 적합한 이득(G1, G2)과 곱해지는 단계를 포함한다.

통신 네트워크에 연결된 전화, 비디오폰, 팩스 또는 컴퓨터에 적용될 수 있다.

Description

통신 네트워크에서 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 적응시키기 위한 방법 및 장치{METHOD FOR AUTOMATICALLY ADAPTING LEVELS OF SIGNALS EXCHANGED IN A COMMUNICATION NETWORK AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은, 통신 네트워크에 연결된 전화기, 비디오폰(전화 네트워크를 통해 음성과 비디오를 전달하기 위한 시스템), 팩스 또는 컴퓨터와 같은 장치 사이에서 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 정합시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 자동 정합 장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히 전화 네트워크에서 교환되는 신호의 레벨을 자동으로 정합시키기 위한 방법에 관한 것이다.

도 1은 사용자를 전화국(4)에 연결하는 전화 네트워크의 공지된 구조 내에서 가입자 루프(2)를 개략적으로 도시한다. 사용자는 임피던스(Z_L)로 표시되는 송신 라인(6)을 통해 신호(IN1)를 전달하고, 신호(OUT2)를 수신한다. 이러한 임피던스는 사용자와 전화국 사이에서 교환되는 신호에 불리한 영향을 미친다.

아날로그 송신 라인에 의해 야기되는 왜곡을 정정하기 위한 하나의 해결책은, 커패시터(C1, C2)가 저주파수 신호를 위한 필터로 작용하는 반면 인덕터(L1, L2)는 고주파수 신호를 필터링하는 조건에서, 인덕터(L1)를 통해 라인에 연결되는 부하(7)의 단자 양단의 DC 전압(V_dc)을 측정하는데 있다. 이러한 전압(V_dc)은 그후 계산 모듈(8)로 전달되는데, 상기 모듈은 이러한 측정의 결과에 기초하여 Z_L에 대한 값을 결정한다. 상기 계산 모듈은 또한, 점(VL2)에서 IN1의 이득이 Z_L에 의존하지 않도록 선택되는 이득(G1)과, 신호(OUT2) 내에서 IN2의 이득이 역시 Z_L에 의존하지 않도록 선택되는 이득(G2)과, 수신된 신호(OUT2)로부터 전달된 신호(IN2)를 억압하고, 에코 소거기로서 동작하도록 선택되는 이득(G3)(G3은 도 1에서 도시되지 않음)을 결정한다.

그것은 다음과 같이 결정될 수 있다.

이 경우, 설정은 다음과 같다.

OUT1 = 0.5 * IN1 및 OUT2 = 0.5*IN2가 얻어진다.

이러한 해결책은, 가입자 루프로부터 분리될 필요가 있고 따라서 직류 전압/전류 측정을 통해 라인 임피던스(Z_L)에 억세스하지 않는 디지털 장치에 의해 교환되는 신호를 보상하기 위해서는 적합하지 않다. 밀러(Miller) 등에 의한 미국 특허(제5,422,950호)는 전화 시스템에서 감쇄에 대한 자동 보상에 관한 것이다. 라인의 임피던스 추정은 단순한 저항 측정 회로(42)를 사용하여 특정 전류에 대한 라인(28, 30) 상의 전압을 측정함으로써 이루어진다. 상기 미국 특허의 요지는 상술한 문제점을 해결하지 못한다.

도 1은 종래 기술의 구조에 따른 전화 네트워크에서의 가입자 루프를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따라 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 정합시키기 위한 장치를 구비하는 전화 네트워크에서의 가입자 루프를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3은 에코 소거기를 실행하는 도 2와 유사한 가입자 루프를 개략적으로 도시하는 도면.

본 발명의 목적은, 라인 임피던스의 영향을 감소시키고, 상술한 직접 측정이 불가능할지라도, 라인 임피던스의 영향을 감소시키는 것이다.

이러한 목적은 제 1 장치와, 송신 라인을 통해 상기 제 1 장치와 통신하는 제 2 장치 사이에서 교환되는 신호의 레벨을 자동으로 정합시키기 위한 방법에 의해 이루어지는데, 상기 방법은,

상기 송신 라인으로부터 입력되어 상기 제 1 장치(2)에 의해 수신되는 신호가 디지털화되는 단계와,

상기 송신 라인으로 교환되는 신호를 나타내는 상기 디지털 데이터에 기초하여, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 신호와 상기 제 1 장치에 의해 송신된 신호(IN1)의 비율과 동일한 전달 함수를 추정하는 단계와,

각 교환된 신호(IN1, OUT2)가 각각 상기 전달 함수(K)의 추정 값에 기초하여 결정된 적합한 이득(G1, G2)과 곱해지는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법으로, 보상을 위해 필요한 이득을 결정하기 위하여 DC 전압을 측정하는 것은 더 이상 필요하지 않은데, 왜냐하면 사용된 해결책은 필수적으로 디지털, 다시 말해 소프트웨어에 기초한 것이고, 따라서 비디오폰, 팩스 또는 컴퓨터와 같이, 가입자 루프로부터 분리된 디지털 장치를 사용하는 응용에서 교환되는 신호의 레벨을 보상하는데 사용될 수 있기 때문이다. 이러한 방법은, 라인의 초기 특성을 확인하기 위해 장치로부터의 최소한 하나의 신호 송신이 이루어지는 한, 온도 변동에 독립적인 전이중 모드에서의 동작을 다이내믹하게 허용한다.

전달 함수(K)의 추정을 가능케 하는 수치 추정이 소프트웨어 계산 방법을 사용하여 이루어지는 것이 유리할 수 있다.

한 실시예에 따라, 이러한 계산 방법은 확인 알고리즘을 실행한다.

확인 알고리즘은 LMS(최소 평균 제곱법), RLS(반복 최소 제곱법) 또는 칼맨(Kalman) 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 제 1 장치(3)와 송신 라인을 통해 통신하는 제 2 장치 사이에서 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 정합시키기 위한 장치에 관한 것인데, 상기 장치는,

상기 제 1 장치로 입력되는 신호를 디지털화할 수 있는 아날로그/디지털 변환기와,

상기 제 1 장치에 의해 송신되는 신호를 변환시킬 수 있는 디지털/아날로그 변환기와,

입력되는 신호와 상기 제 1 장치에 의해 송신되는 신호의 비율을 추정하고, 상기 제 1 장치에 의해 송신되거나 수신되는 신호의 레벨을 정합시키기 위해 필요한 이득으로서 상기 비율에 의존적인 이득을 결정하도록 의도된 계산 블록을 구비하는 것을 특징으로 한다.

한 실시예에 따라, 수치 계산 블록은, 사용자에 의해 송신된 신호의 레벨을 정합시키기 위한 제 1 이득을 제 1 증폭 수단에 제공하고, 사용자에 의해 수신된 신호의 레벨을 정합시키기 위한 제 2 이득을 제 2 증폭 수단에 제공하도록 의도된 계산 모듈과 상호 작용하는 전달 함수를 확인하기 위한 유니트를 구비한다.

상기 계산 블록은 확인 알고리즘을 실행하는 DSP(디지털 신호 처리) 회로인 것이 유리하다.

본 발명의 다른 특성 및 장점은 첨부된 도면을 참조로 제한하지 않는 예를 통해 이루어지는 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다.

도 2는 임피던스(Z_L)로 표시된 송신 라인(6)을 통한 사용자의 장치(3)와 전화국(4) 사이의 연결을 개략적으로 도시한다. 사용자는 신호(IN1)를 송신하고 신호(OUT2)를 수신하는 반면, 전화국(4)은 신호(IN2)를 송신하고 신호(OUT1)를 수신한다.

라인(6)의 임피던스(Z_L)에 기인한 신호(IN1과 OUT2)의 감쇄를 피하기 위하여, 또한 점(VL2)에서 신호(IN1)에 대한 전달 함수와 신호(OUT2)에 대한 전달 함수를 라인 임피던스와 독립적으로 유지시키기 위하여, 본 발명에 따른 방법은 상기 장치로 입력되는 신호를 디지털화하는 단계와, 교환된 신호(OUT2와 IN1)의 함수로서 전달 함수(K)를 추정하는 단계와, 이후 이전에 미리 결정된 전달 함수(K)의 값에 기초하여 결정된 적절한 이득과 각 신호를 곱하는 단계를 구비한다.

신호(IN1)가 송신될 때, 가입자 루프의 출력에서 검출된 신호(OUT2)는 상기 신호(OUT2)를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기(44)에 인가된다.

전달 함수(K)의 추정은, 예컨대 최소 제곱법, RLS(반복 최소 제곱법) 알고리즘 또는 선택적으로 칼맨 알고리즘에 기초한 확인 알고리즘에 의해 수치적으로 이루어진다. 상기 알고리즘은 전달 함수(K)의 특성 파라미터를 계산하는 기능을 구비하는데, 상기 전달 함수는 특히 매트릭스(h_i)(₁≤_i≤_n) 또는 다항식 분수(Z_L ^-i)(₁≤_i≤_n)가 될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 계산은 먼저 비율을 결정한다.

, 여기에서

일정하다고 간주되는 임피던스(Z_L)를 갖는 본 실시예에 있어서, 상기 식은 성립한다. 소스 임피던스가 짧은 라인(Z_L = 0)에 대해 라인의 입력 임피던스와 동일하고, 라인의 입력 임피던스는 특성 임피던스(Z_C)와 부하 임피던스(Z_R)에 의존하는 것은 자명한데, 본 경우에 있어서, Z_R은 소스 임피던스(R1)와 동일하다. 단순하게 하기 위하여, Z_L = Z_C의 조건이 설정된다.

이러한 계산에 후속한 단계는 다음 사항을 결정하는 것이다.

즉, 송신된 신호에 대해 제 1 이득 과, 수신된 신호에 대한 제 2 이득 이다.

이들 이득 값 때문에, 송신 라인의 종단에서 전압(OUT2)은 (IN1의 에코와는 별도로) 전압(VL2)의 절반과 동일함을 알 수 있다.

도 2에서의 장치는 송신 라인의 임피던스(Z_L)를 추정하고, 교환된 신호를 보상하기 위해 필요한 이득을 결정하기 위한 수치 계산 블록(10)을 구비한다. 이러한 수치 계산 블록(10)은, 사용자에 의해 송신된 신호의 감쇄를 보상하기 위한 제 1 이득(G1)을 제 1 증폭 수단(16)에 제공하고, 사용자에 의해 수신된 신호의 감쇄를 보상하기 위한 제 2 이득(G2)을 제 2 증폭 수단(18)에 제공하도록 의도된 계산 모듈(14)과 상호 작용하는 전달 함수(K)를 확인하기 위한 유니트(12)를 구비한다.

수치 계산 블록(10)은 상술한 확인 알고리즘 중 하나를 사용하는 DSP(디지털 신호 처리)회로인 것이 바람직하다. 다른 형태의 회로도 물론 사용될 수 있다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 확인 유니트(12)의 제 1 입력(20)은 제 1 증폭 수단(16)의 출력(21)에 연결되는 반면, 상기 확인 유니트(12)의 제 2 입력(22)은 제 2 증폭 수단(18)의 제 1 입력(23)에 연결된다. 확인 유니트(12)의 출력(24)은 계산 모듈(14)의 입력(26)에 연결된다. 계산 모듈(14)의 제 1 출력(28)은 제 1 증폭 수단(16)의 제 1 입력(30)에 연결되는 반면, 계산 모듈(14)의 제 2 출력(32)은 제 2 증폭 수단(18)의 제 2 입력(34)에 연결된다. 수치 계산 블록(10)의 출력(36)은 디지털/아날로그 변환기(40)의 입력(38)에 연결되는 반면, 상기 수치 계산 블록(10)의 입력(42)은 아날로그/디지털 변환기(46)의 출력(44)에 연결된다.

동작 도중에, 확인 유니트(12)는 송신된 신호와 사용자에 의해 수신된 신호의 값에 기초하여 계산된 전달 함수(K)의 추정 값을 계산 모듈(14)에 제공한다. 이들 신호는 확인 유니트(12)의 제 1 입력(20)과 제 2 입력(22)에 각각 인가된다.

계산 모듈(14)은, 사용자에 의해 송신된 신호의 감쇄를 보상하기 위하여 제 1 이득(G1)을 제 1 증폭 수단(16)에 제공하고, 사용자에 의해 수신된 신호의 감쇄를 보상하기 위하여 제 2 이득(G2)을 제 2 증폭 수단(18)에 제공한다.

본 발명의 방법 및 장치는 이와 같이, 송신 라인을 통해 교환된 신호 레벨의 자동 정합을 수행하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 이러한 시스템은, 도 1에서 부하(7)의 단자 양단에서의 전압 측정과 같이, 종래 기술에서 주장된 전압 측정에 영향을 미칠 수 있는 온도 변동에 민감하지 않다. 이러한 방법은 따라서 전화 네트워크의 전력 소스(X)의 변동에 독립적이다.

전달 함수{K(Z_L)}의 인식은 송신 라인에서 본 발명 장치의 병렬 연결의 존재를 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 검출 방법은 확인된 전달 함수(K)의 이득의 부호를 관찰하는 단계를 포함한다. 부호가 음일 때, 송신 라인에 제 2의 세트가 병렬로 연결되었음이 추론된다. 이러한 정보는, 예컨대 모뎀과 전화를 사용하는 경우에 보안의 이유로 어떠한 제한을 가함이 없이, 사용될 수 있다. 검출이 모뎀에 의해 이루어진다면, 라인을 자유롭게 하기 위하여 전화는 중지할 수 있다.

도 3은 도 2와 유사하고, 동일한 요소는 동일한 참조 기호를 갖는다. 그러나 에코 소거 수단이 추가로 장치 내에 삽입된다. 실제, 이것은 IN1과 독립적인 OUT2를 구성하는 것과 동일하다. 이 때문에, 증폭기(49)를 통해 IN1에 인가되는 제 3 이득(G3)이 삽입된다. 전체 값은 G2에 의한 증폭 전에 감산기(50)에 의해 OUT2로부터 공제된다. 에코를 소거하기 위하여 G3=K(Z_L)인 것이 필요함을 알 수 있다.상술한 바와 같이, 본 발명은, 통신 네트워크에 연결된 전화기, 비디오폰(전화 네트워크를 통해 음성과 비디오를 전달하기 위한 시스템), 팩스 또는 컴퓨터와 같은 장치 사이에서 교환되는 신호의 레벨을 자동적으로 정합시키기 위한 방법에 이용된다.

Claims (10)

1. 제 1 장치(3)와, 송신 라인(6)을 통해 상기 제 1 장치(3)와 통신하는 제 2 장치(4) 사이에서 교환되는 신호(IN1, OUT2)의 레벨을 자동으로 정합시키기 위한 방법으로서, 상기 신호(IN1)는 제 1 장치(3)에 의해 송신되고, 상기 신호(OUT2)는 상기 제 1 장치(3)에 의해 수신되는, 신호 레벨 자동 정합 방법으로서,

   - 상기 송신 라인(6)으로부터 입력되어 상기 제 1 장치(3)에 의해 수신되는 신호(OUT2)가 디지털화되는 단계와,

   - 상기 송신 라인(6)을 통해 교환되는 신호(IN1, OUT2)를 나타내는 상기 디지털 데이터에 기초하여, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 신호(OUT2)와 상기 제 1 장치에 의해 송신된 신호(IN1)의 비율과 동일한 전달 함수(K)를 추정하는 단계와,

   - 상기 제 1 장치에 의해 송신된 상기 신호(IN1)가 상기 전달 함수(K)의 추정 값에 기초하여 결정된 제 1 이득{G1(ZL)}과 곱해지고, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 상기 신호(OUT2)가 상기 전달 함수의 추정 값에 기초하여 결정된 제 2 이득{G2(ZL)}과 곱해지는 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   - 상기 전달 함수(K)의 추정이 으로 한정되는 단계로서, 이고, Z_L은 상기 송신 라인(6)의 임피던스를 나타내는 반면, R1은 상기 송신 라인(6)의 소스 임피던스를 나타내는, 전달 함수(K)의 추정이 한정되는 단계와,

   - 상기 송신된 신호에 대해 제 1 이득과, 수신된 신호에 대해 제 2 이득이 계산되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 장치에 의해 상기 수신된 신호(OUT2)의 이득(G2)은, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 상기 신호(OUT2) 내의 상기 제 2 장치에 의해 상기 송신된 신호(IN2)의 성분이 상기 송신 라인의 임피던스(Z_L)와 독립적이 되도록, 선택되는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 장치에 의해 송신된 신호(IN1)의 이득(G1)은, 상기 제 2 장치에 의해 수신된 상기 신호(OUT2) 내의 상기 신호(IN1)의 성분이 상기 송신 라인의 임피던스(Z_L)와 독립적이 되도록, 선택되는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 계산 방법은 확인 알고리즘(identification algorithm)을 실행하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 방법.
6. 제 1 장치(3)와, 송신 라인(6)을 통해 통신하는 제 2 장치(4) 사이에서 교환되는 신호(IN1, OUT2)의 레벨을 자동으로 정합시키기 위한 장치에 있어서,

   - 상기 제 1 장치(3)에 입력되는 신호(OUT2)를 디지털화할 수 있는 아날로그/디지털 변환기(46)와,

   - 상기 제 1 장치에 의해 송신된 신호를 변환시킬 수 있는 디지털/아날로그 변환기(40)와,

   - 입력되는 신호(OUT2)와 상기 제 1 장치에 의해 송신되는 신호(IN1)의 비율을 추정하고, 상기 제 1 장치에 의해 송신되거나 수신되는 신호(IN1, OUT2)의 레벨을 정합시키기 위해 필요한 이득(G1, G2)으로, 상기 비율에 의존적인 이득(G1, G2)을 결정하기 위한 계산 블록(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 블록(10)은, 상기 제 1 장치에 의해 송신된 신호(IN1)의 레벨을 정합시키기 위한 제 1 이득(G1)을 제 1 증폭 수단(16)에 제공하고, 상기 제 1 장치에 의해 수신된 신호(OUT2)의 레벨을 정합시키기 위한 제 2 이득(G2)을 제 2 증폭 수단(18)에 제공하기 위한 계산 모듈(14)과 상호 작용하는 전달 함수(K)를 확인하기 위한 유니트(12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 장치.
8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 계산 블록(10)은 확인 알고리즘을 실행하는 DSP(디지털 신호 처리) 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 확인 알고리즘은 LMS(최소 평균 제곱법), RLS(반복 최소 제곱법) 또는 칼맨(Kalman) 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신호 레벨 자동 정합 장치.
10. 통신 장치(3)에 있어서,

    제 6항 또는 제 7항에 기재된 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.