KR100722810B1

KR100722810B1 - 전기 통신망을 통한 디지털 포인트 투 멀티포인트 데이터전송 시스템

Info

Publication number: KR100722810B1
Application number: KR1020037008185A
Authority: KR
Inventors: 호르게비센떼 블라스꼬클라레뜨; 후안카를로스 리베이로인수아; 닐스하칸 포우렌; 카를로스 파르도비달; 후안미구엘 가비예로마틴; 호세루이스 곤잘레즈모레노; 프란시스코하비에르 히메네즈마르쿠니아; 프란시스코호세 안드레스나발로; 빅토르 도민구에즈리챠즈; 마리아테레사 포르멘트탈레가
Original assignee: 디세노 데 시스테마스 엔 실리시오, 에스.에이.
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2007-05-30
Also published as: AU1612202A; ES2184587A1; KR20040018320A; AU2002216122B2; BRPI0116692B1; JP4263483B2; DK1351408T3; CN100531000C; CY1107070T1; MXPA03005314A; EA005957B1; JP2004523152A; EA200300668A1; DE60129845T2; PT1351408E; DE60129845D1; IL156440A; CA2453674A1; ATE369666T1; EP1351408A1

Abstract

헤드엔드로부터 다수의 상이한 유저까지의 링크로 정해진 하향 채널에 있어서의 통신과, 유저 각각으로부터 상기 헤드엔드까지의 링크로 정해진 상향 채널에 있어서의 통신을 포함하며; 통신 매체는 상기 전기 통신망이며, OFDM 변조(직교 주파수 분할 다중화)하여 OFDM 심벌을 구하는 수단에 의해 통신이 이루어지며; 상기 헤드엔드 및 유저 모두 마스터-슬리브 통신을 제공하도록 매체 액세스 제어 모듈(MAC), OFDM 심벌에 순환 프리픽스를 추가/추출하는 수단, 주파수로부터 시간 및 시간으로부터 주파수로 OFDM 심벌을 변환하는 수단 및 디지털/아날로그 및 아날로그/디지털 변환기를 구비하는 송/수신기를 포함하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.

Description

전기 통신망을 통한 디지털 포인트 투 멀티포인트 데이터 전송 시스템{DIGITAL POINT-TO-MULTIPOINT DATA TRANSMISSION SYSTEM ON AN ELECTRIC NETWORK}

본 발명은 일반적으로 전기 통신 섹터에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는, 통신 수단으로서 전기 통신망을 사용할 때 헤드엔드와 여러 유저 간의 2차원 통신에 적용 가능하며 그것을 통해 유저에게 다양한 서비스를 제공하도록 한다. 본 발명의 목적은, 유저에게 예컨대, 주문형 비디오(video on demand), 고속 인터넷 등을 포함하는 다중 고품질 서비스를 제공할 수 있도록, 저속 및 고속 통신 모두를 수립하는 것이다. 이것은 예컨대 VoIP(voice over IP) 등의 더 큰 지연을 요구하는 분야에도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명을 표준 전화 및 현재 전기 통신 서비스 등의 협대역 서비스에 사용할 수도 있다.

종래, 전송 수단으로서 전기 통신망의 사용이 알려져 있지만, 부족한 성능 때문에, 데이터 전송 통신망으로서의 이용은 매우 저속으로 포인트 투 포인트 통신에 한정되었다.

이것은 다른 이유 중에서도, 전기 통신망에 있어서, 장치의 접속 및 비접속이 라인 상의 전압 피크 및 임피던스 변화를 발생시켜 주파수 및 시간의 함수로서 변화하는 심각한 신호 손실을 일으킨다는 사실 때문이다.

또한, 헤드엔드와 복수의 유저 간의 통신의 수립을 여러 방해물, 특히, 상이한 주파수 및 수신된 신호를 전송된 신호에 결합시키는 반사의 출현에 있어서의 임피던스의 큰 변화, 및 전기 통신망을 통해 순환하며 각 유저에게 대해 수신된 신호에 감쇠 및 지연이 다른 일련의 반향(echo)에 의해 저해된다.

또한, 감쇠, 잡음 및 채널 응답은 주파수 및 시간에 있어서 동적으로 변한다.

모든 이들 방해물은 양방향, 고속 포인트 투 멀티포인트 통신에 대해 전기 통신망을 제한적으로 사용되게 한다.

한편, 종래, 포인트 투 포인트 또는 포인트 투 멀티포인트 통신을 수립하기 위해 전화에 있어서의 트위스트 페어의 사용 등의, 데이터 전송을 위한 통신의 다른 수단이 알려져 있다.

이 내용은 미국특허 제5,673,290호를 인용한 것으로서, 포인트 투 포인트 전송 방식은 헤드엔드로부터 복수의 상이한 유저로의 링크에 의해 정해지는 하향 채널(downstream channel)을 통한 통신, 및 유저로부터 헤드엔드로의 링크에 의해 정해지는 상향 채널(upstream channel)을 통한 통신으로 이루어지므로, 통신은 이산 디지털 멀티톤(DMT; digital multi-tone) 전송 시스템을 사용하여 가능해지며 이산 멀티톤 신호를 통해 디지털 데이터의 부호화 및 부호화된 데이터의 변조를 제공한다고 기재되어 있다.

또한, 통신라인은 각각 잡음 레벨을 포함하는 적어도 하나의 라인 품질 파라미터를 결정하도록 지시하고, 각 하나의 관련된 부캐리어 톤에 대응하는 다수의 부채널을 포함한다. 변조 시스템은 검출된 회선 품질 파라미터, 부채널 이득의 파리미터, 및 이산 멀티톤 신호를 변조할 때 허용 전력의 마스킹 파라미터를 포함하는 각종 인자를 어카운트(account)로 취하도록 설계되어 있다. 또한, 변조 시스템은 사용되는 부캐리어를 동적으로 활성화할 수 있고, 실시간(real time)으로 적응하도록 전송시 각 부캐리어에 전송된 데이터량이 각 부캐리어에 있어서 변화한다.

간섭받기 쉬운 적용에 있어서, 관련된 대역폭을 단순히 마스크하거나(masked) 침묵시켜(silenced) 양 방향에서의 간섭을 방지할 수 있으므로, 신호는 부캐리어에 의해 최대 유효 잡음 레벨의 상하 주파수로서 전송된다.

또한, 이 문헌에서는 베이스밴드에서 전송시키며, 전송 가능한 정보의 컨주게이티드 리얼 에르미트 변환(conjugated real hermitian transformation)을 사용한다(실제 고속 퓨리에 변환). 이미 기재된 특징에 의해, 이 전송방식은 전기 통신망을 통한 전송에 적용될 수 없다.

또한, 상기 인용된 특허에 기재된 방식을 포인트 투 포인트 통신이라 하고, 그러므로, 전기 통신망을 통한 사용 뿐만 아니라, 양방향 포인트 투 멀티포인트 통신에 대한 가능성도 없다는 것을 추정할 수 있다.

한편, PCT특허 제WO96/37062호에 기재된 바와 같이, 직교 주파수 분할 다중 액세스 변조 시스템(OFDM), 각 OFDM 심볼에 순환 프리픽스(cyclic prefix)를 추가하여 당업계에 알려져 있는 다경로 전파의 결점을 완화시킨 종래 공지의 변조 시스템을 사용하는 동축 케이블, 광섬유 등이 전송라인일 수 있는 포인트 투 멀티포인 트 통신 시스템이 존재한다. OFDM 변조와 함께 순환 프리픽스의 사용은 상기 문헌에 사용되는 당업계에서 균등하게 널리 사용되는 DMT 변조에 의해 처리될 수 있다.

상기 문헌은 채널이 각 부캐리어 그룹을 통해 어떻게 수립되는지를 설명하므로, 이산 퓨리에 변환의 실현과 관련된 하드웨어 및 복잡도가 실질적으로 감소하도록 각 유저에게 특정 그룹의 톤을 할당하고, 그러나, 각 채널에 있어서 유효한 주파수 및 시간 조건에 따라서 유저에게 상이한 부캐리어를 할당하는 것을 허용하지 않는 고정된 시스템으로서, 미국특허 제5,673,290호의 경우에 기재된 바와 같이, 각 부캐리어는 접속 또는 비접속하여 간섭을 피할 수 있다.

또한, 원격 루프를 사용하여 여러 유저 모뎀의 국부 발진기의 주파수를 정정한다.
관련 종래 기술로서 EP-1011235-A2문헌을 인용할 수 있는데, 상기 문헌은 전력 라인을 통한 멀티캐리어 신호를 수신하는 예를 개시한다. 그것은 복수의 지역에 전기를 분배하는 전력 라인과 지역들 중 하나에 전력 라인이 접속된 통신국을 포함하는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 전력 라인 통신 시스템을 나타내며, 상기 통신국은 통신 매체로서 지역의 외부 전력 라인의 일부를 사용한다. 통신국은 인커밍 OFDM 데이터 파형을 클립하는 클리핑 시스템을 포함하는 수신기를 포함하며, 이는 파형의 노이즈 레벨을 줄이기 위해 일정한 임펄시브 노이즈 성분을 포함한다.

또한, 포인트 투 멀티포인트 통신에 대해 미국특허 제5,815,488호 및 미국특허 제5,828,660호를 인용할 수 있다.

이들 어느 문헌에도 전기 통신망을 사용한 전송에 대한 적응을 기재하지 않았다.

또한, 상기에 인용된 어느 문헌도 다중 유저에 대한 전송과 관계가 없으며, 전기 통신망에 있어서 상향 및 하향 채널의 처리량을 최대화하는 방법도 설명되어 있지 않다.

본 발명은 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 통신에서 고속으로 데이터의 디지털 전송 시스템 및 처리를 포함한다.

이것을 달성하기 위해, 다른 존재하는 종래 시스템에 대한 경우에 있는 바와 같이, 본 발명은, 헤드엔드와 복수의 상이한 유저 간(하향 채널) 그리고 유저로부터 헤드엔드로(상향 채널)의 통신 또는 링크를 만들고, 상기 통신은 유저 및 헤드엔드가 매체 접근 제어(MAC) 모듈을 포함하는 송/수신기를 구비할 때, OFDM 심볼을 생성하여 마스터-슬레이브 통신을 수행하는, OFDM(직교 주파수 분할 다중화) 변조에 의해 수행되고, 본 발명의 경우에 따른 매체는 전기 통신망이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 OFDM 심볼에 순환 프리픽스를 추가/추출하는 수단, OFDM 심볼을 주파수로부터 시간 및 시간으로부터 주파수로 변환하는 수단, 및 디지털/아날로그 및 아날로그/디지털 변환기를 포함한다.

본 발명은, 헤드엔드와 유저의 송/수신기가 전기 통신망에 대한 디지털 전송을 적응시키는 수단을 포함하기 때문에, 각 유저와 헤드엔드 간의 전기 통신망에 있어서의 케이블 길이의 변화에 기인하는 선택성 주파수 페이딩에 대해 강하게 하기 위해, 및 전기 통신망에 있어서의 간섭에 대해 강하게 하기 위해, 이들은 OFDM 변조를 적어도 1.5KHz로 감소된 캐리어 폭과 각 10MHz에 대해 적어도 500개의 캐리어로 증가된 캐리어의 개수로 할당한다.

전기 통신망에 대한 디지털 전송을 적응시키는 수단은 신호를 충분히 재생하기 위해 적어도 7 마이크로 세컨드의 긴 시간의 순환 프리픽스를 요구한다.

또한, 본 발명은, 헤드엔드와 유저의 송신기가, 시간 TDMA(시분할 다중 접근), 주파수 FDMA(주파수 분할 다중 접근), 및/또는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)에 있어서의 매체를 공유하는 수단을 포함하기 때문에, 통신에 사용되 는 캐리어의 일부 및 각 유저에게 전송된 데이터의 할당, 및 다중 유저에 의해 상향 및 하향 채널의 공유를 허가하여, 전기 통신망에서 각 유저에 대한 전송 속도를 최적화하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 특징에 상보적으로, 헤드엔드 및 유저의 수신기는 시간 및 주파수 영역에서의 통신에 있어서 전송되는 데이터에 대응하는 정보를 처리하는 수단을 포함하여, 시간 및 주파수에 있어서 전송된 공유 데이터를 재생하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 시스템은 상향 및 하향에서의 OFDM 변조의 각 1개의 캐리어에 대한 SNR(신호 대 잡음비)를 연속적으로 계산하는 수단을 포함하므로, 헤드엔드로부터 상이한 거리에 위치하는 상이한 유저는 동일 OFDM 심볼에 있어서 동적으로 상이한 캐리어와, SNR 계산의 함수로서 캐리어당 가변 비트수를 사용하여, 모든 시간에 대해 전기 통신망을 통한 전송 처리량을 최적화한다.

이 기능을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 시스템은, 헤드엔드 및 유저의 송신기가 유저간의 캐리어를 할당하고 명령하는 수단을 포함하여, SNR 계산의 결과로부터 OFDM 변조에 있어서의 각각의 캐리어와 관계될 비트수를 할당한다. 또한, 전송하는 할당된 비트와 각 1개의 캐리어와 관계하는 수단을 포함한다. 모든 시간 및 모든 주파수에서의 임피던스, 감쇠, 및 유저와 헤드엔드 간의 변화하는 거리 때문에 전기라인에 대한 응답에 의한 변화를 어카운트로 취하여, 각 유저에 대해 요구되는 전송 품질의 기능에 있어서 전송 속도를 적응시킨다. 또한, 이산 통신에 대한 캐리어의 할당은 주파수 인터리빙(interleaving in frequency)을 제공한다. 이 모 듈에서는 FDMA, TDMA 및/또는 OFDMA와 함께 매체를 공유하는 태스크가 상술한 바와 같이 대체로 보증된다.

이 구조는 전기 통신망에서 도달 가능한 최고 속도를 허용한다. 캐리어가 충분한 SNR로 유저에게 각각 할당되고, 또한, 상술한 각 1개의 캐리어는 SNR 계산의 함수에 있어서 반송 가능한 비트수가 할당되고, 통신 흐름의 비트 에러율이 소정값 이하로 유지되는 것을 확보하기에 SNR의 측정이 충분할 때, 캐리어당 8비트까지 관계되도록 하고, 상기에 설명한 바와 같이, 비트수는 임계치의 기능으로 결정된다.

기술적인 진보의 작용에 의해 캐리어당 8비트의 개수를 분명히 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징은, 유저 및 헤드엔드의 송/수신기가 베이스밴드 보다 더 높은 대역으로 주파수 변환을 허용하는 수단을 포함하므로, 디지털 신호는 전기 통신망을 통해 전송되고 베이스밴드 보다 높은 분광영역(spectral zone)의 사용을 허용하도록 적응된다.

헤드엔드 및 유저의 송/수신기는 디지털/아날로그 변환기를 사용한 아날로그처리를 허용하는 수단을 포함하고, 상기 송신기의 경우, 전기 통신망을 통해 데이터를 송신하고, 상기 수신기의 경우, 전기 통신망으로부터 데이터를 수신한다.

상기 아날로그 처리는 송신할 신호의 전압 및 전력을 확인하는 수단, 및 전기 통신망을 통한 전송을 위해 신호를 적응시키는 필터링 수단을 포함한다.

본 발명의 일실시형태에 있어서, 주파수 변환 수단은 디지털 또는 아날로그일 수 있는 IQ 변복조기(위상 및 구적)로 구성되므로, 제1 경우에서는 상기 IQ 변 조기는 아날로그 처리 블록 앞에 위치하고, 제2 경우에서는 디지털/아날로그 변환을 한 뒤에 위치한다.

이산 퓨리에 변환(DFT)을 해야만 하는 포인트의 개수를 감소시키기 위해, IQ 변복조기와 함께 보간기(interpolator) 및 데서메이터(decimator)를 도입하여도 좋다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 주파수 변환의 수단은, OFDM 심볼의 제2 스펙트럼 고조파로부터 시작하는 디지털/아날로그 변환기에 의해 생성되는 1개의 고조파의 선택 및 필터링 수단을 포함하며, 이 경우, 신호의 주파수 파형은 주파수 변환에 대한 시간 응답(전형적인 sinc)을 보상해야만 한다. 베이스밴드 보다 높은 주파수 대역에서 이미 존재한다는 사실 때문에, 이것은 정보를 송신하기 전에 신호를 변조하는 것을 피한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 전송시 OFDM 심볼의 주파수 대 시간 변환하는 수단은 역 이산 퓨리에 변환(IDFT)의 복소 형태로 만드는 장치로 설비되어 있고, 리셉터(receptor)에 의한 시간 대 주파수 변환의 관계로 있고, 이것은 이산 퓨리에 변환(DFT)의 복소 형태로 만드는 장치에 의해 달성된다.

복소 IDFT와 같은 복소 DFT 및 디지털 IQ 변복조기는 이산 퓨리에 변환이 필요한 포인트의 개수를 감소시키는 조합으로 사용되기 때문에, 융통성이 증가하고 시스템 구현에 관련되는 비용이 감소된다.

다른 가능한 실시형태에 있어서의 송신기에 의한 주파수 변환은 통신망에 의해 전송되는 신호를 1MHz 이상으로 한다.

본 발명의 한 바람직한 실시형태에 있어서, 캐리어의 개수는 10MHz당 1000이다.

또한, 본 발명은, 헤드엔드와 유저가 에러 정정/검출을 위한 정보를 구성하는 리던던시(redundancy)를 포함하는 데이터 블록을 할당하는, FEC(순방향 에러 정정) 정보를 추가하는 수단을 구비하기 때문에, 각 블록에서 각 유저에 대한 FEC가 변화하여 상이한 거리에서 상이한 주파수를 사용하는 상이한 유저 상황에 적응시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

헤드엔드와 유저는 이미 기재된 SNR의 측정 기능으로 캐리어의 선택으로 이루어지는, 주파수 인터리빙할 뿐만 아니라, 시간 인터리빙하는 수단을 포함한다. 시간 인터리빙은, 네트워크에서의 잡음에 의해 생성된 에러가 여러 데이터 블록을 통해 확산되는 방식으로, 전송 가능한 데이터를 분산시킨다. 주파수 인터리빙 뿐만 아니라, 시간 인터리빙은 다음 에러 정정의 통합에 형성되는 각 데이터 블록에 대해 변화하고, 이미 기재된 바와 같이, FEC도 각 블록에 대해 변화한다.

헤드엔드 및 유저의 송신기는, 위상에 있어서 고정된 패턴이 신호를 생성하고 아날로그 처리 수단의 동적 영역 보다 높은 전압 피크를 함께 생성하는 것을 피하기 위해, 데이터 스크램블링(scrambling) 수단을 포함하며, 또한, 헤드엔드 및 유저의 수신기는, 전송된 원래 데이터(즉, 스크램블링 처리 전의 데이터)를 얻기 위해 디스크램블링 수단을 포함한다.

전송될 비트를 갖는 각 캐리어를 전송시키는 방법은, 가변 컨스털레이션 인코더(variable constellation encoder)에 의해 설비되고, 하기 변조 중 하나, 다수 또는 모두에 따라서 가변 인코더로 설비되어, 각 캐리어에 할당된 비트수를 갖는 송신될 데이터를 부호화한다:

- m-DPSK(차동 위상 변조; differential phase modulation)

- m-PSK(위상 변조)

- m-QAM(구적 진폭 변조; quadrature amplitude modulation)

- (m,n)-APSK(진폭 및 위상 변조)

또한, 헤드엔드 및 유저의 수신기는 각 캐리어에 의해 특정화된 비트수를 갖는 수신 데이터를 복호화하는, 가변 컨스털레이션 디코더(variable constellation decoder)를 포함하며, 가변 디코더는 하기 복조 중 하나, 다수 또는 모두에 따라서 설비되어 있다:

- m-DPSK(차동 위상 복조)

- m-PSK(위상 복조)

- m-QAM(구적 진폭 복조)

- (m,n)-APSK(진폭 및 위상 복조)

헤드엔드 및 유저의 수신기는, 헤드엔드 및 유저의 송신기에서의 주파수의 오더링 및 할당, 및 비트의 할당 수단에 대해 상보적으로 주파수의 오더링 및 비트 할당 수단을 포함한다.

헤드엔드 및 유저의 수신기는, 수신된 신호의 진폭 및 위상을 수정하기 위해, 수신된 신호에 있어서 채널에 의해 야기되는 수정을 보완하기 위해, 시간을 주파수로 변환하는 수단 앞에 전치등화(pre-equalization) 수단을 포함한다.

또한, 아날로그 처리 수단은, 전기 통신망으로부터의 신호의 도입/추출을 허용하고 이것이 초래하는 성분을 제거하는 하이브리드 회로 및 분리기에 접속되어 있는, 증폭 및/또는 감쇠 수단을 포함한다(50∼60Hz).

헤드엔드 및 유저의 모뎀은 헤드엔드와 유저의 모뎀 간의 동기를 제어하는 모듈을 포함한다.

헤드엔드 및 유저의 수신기 및 송신기는 유저의 발신기 및 수신기의 경우, 전력 전치등화 모듈, 또는 전력 마스크(power mask)로 이루어지는 주파수 처리 모듈, 및 컨스털레이션을 회전하여 주파수 및 위상 에러를 정정하는 각 정정장치 로터(angel corrector rotor)를 포함하며, 헤드엔드 수신기에서의 주파수 처리기는 전력 전치등화 모듈을 포함한다.

주파수 등화기(FEQ)는 수신된 신호 캐리어 중 각 하나의 동기를 실시한다. 이 기능은 상향 및 하향 모두에서 수신하도록 하고, 심볼 간의 간섭 및 전기 통신망에 의한 열화 효과를 피하면서 신호의 재생을 허용한다. SNR은 이 시스템에 있어서 제어 신호를 사용하여 얻어질 수도 있다.

본 발명의 일실시형태에 있어서, 수신기에서 아날로그/디지털 변환기의 샘플링 클록의 속도를 변경함으로써 수신시 주파수 에러 정정이 된다.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 수신기에서 얻어진 디지털 신호를 리샘플링으로써 주파수 에러 정정이 된다.

헤드엔드 및 유저의 수신기는 수신된 OFDM 신호의 순환 프리픽스를 추출하는 수단을 포함하며, 동기 모듈에서 얻어진 정보를 사용하여, 전기 통신망에 있어서 신호의 다경로 전파에 의한 반향에 의해 손상된 수신 신호의 부분을 제거하고 OFDM 신호를 얻는다.

SNR은 기대되는 신호와 어떤 시간 주기에 걸쳐 수신되는 신호 간의 차이로부터 계산될 수 있다.

전송 속도는 시스템에 사용되는 다른 변조 컨스털레이션의 선택한 기능으로, SNR을 소정의 앞서 고정된 임계치와 비교함으로써 적응될 수 있다.

수립된 임계치는 연속적인 변화를 피하기 위해 히스테리시스(hysteresis)를 포함하고, SNR이 임계치 중 어느 하나와 일치하면, 캐리어당 비트수가 얻어지는 것으로부터, 전송 속도를 제어한다.

헤드엔드 MAC는 누가 데이터를 송신하는지 또는 데이터를 누구에게 송신하는지와 부호화된 형태를 식별하여 송신 데이터에 지시 헤더를 추가하는 수단을 포함하여, 헤드엔드로부터의 전송이 누구에게 지시되는지를 여러 유저가 알 수 있다. 또한, 헤드엔드 MAC는 캐리어가 사용되어도 좋으며 각 시간 주기에서 상향 채널을 통해 유저가 전송하여도 좋은 것을 식별하고, 하향 채널에 의해 송신된 패킷에 대해 헤더를 이용하거나 또는 유저에 의해 공유되는 특정 메시지를 보내게 한다.

하향 채널에 있어서, 헤더에 전송된 정보는 각 유저에 의해 수신되고, 복호화될 수 있다. 이 헤더의 목표 정보로부터 시작하여, 유저는 패킷내에 포함된 정보가 재생되어야 할지의 여부를 판단한다.

헤드엔드 송/수신기의 MAC는, 여러 유저 간의 시간 및 주파수에 있어서의 전기 통신망을 통한 전송의 공유 및 통신 제어, 및 각 접속의 운영에 대해 신뢰할 수 있다.

헤드엔드 MAC는, 각 유저에 대해 캐리어당 비트의 정보를 저장하는 것과 별개로, 동기가 등화 등을 요구할 뿐만 아니라 전송 시간 및 주파수의 할당을 각 유저에 대해 판단을 맡기는 어드밴스 논리(advance logic)를 포함하기 때문에, 유저의 경우 보다 휠씬 더 복잡하다.

이러한 이유 때문에, MAC는 주파수, 시간 및 부호에 있어서 상향 및 하향 채널로 유저가 전송하도록 허용하는데 신뢰할 수 있다.

또한, 본 발명은 전기 통신망을 통해 포인트 투 멀티포인트 방식으로 데이터의 디지털 전송에 대한 처리에 관한 것이며, 하기 단계를 포함한다:

- 전송 가능한 데이터의 디지털 신호를 적응시켜 그것의 전송을 준비하기 위해 다중화

- 수신시 에러의 정정 및/또는 검출하기 위해 충분한 리던던시를 도입하여 에러 정정 정보를 추가

- 전기 통신망에 의해 생성되는 타입의 버스트 에러의 정정 및/또는 검출의 확률을 증가시키는 시간 인터리빙

- OFDM 변조의 캐리어의 주파수 인터리빙

- SNR 측정

- SNR과 각 유저에 의해 요구되는 품질의 함수로서 캐리어당 비트수의 동적 할당

- OFDM 변조에 있어서 할당된 캐리어당 가변 비트수로 각 캐리어를 부호화

- 역 고속 퓨리에 변환을 통해 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 부호화된 신호를 변환

- 전기 통신망에 있어서의 다경로 전파에서 발생되는 반향이 OFDM 심볼의 수신시 에러를 발생시키는 것을 피하기 위해, 시간에서의 얻어지는 신호에 순환 프리픽스를 추가

- 전기 통신망으로의 전송을 적응시키고 더 높은 스펙트럼 대역을 사용하도록, 베이스밴드 보다 높은 대역을 사용하여 얻어지는 신호의 주파수에 있어서의 변환

- 디지털 신호를 통신망을 통해 송신될 아날로그 신호로 변환

수신시에는 상기 처리의 역처리(inverse process)를 사용한다.

또한, 본 발명의 처리는, 필터 및 아날로그 이득 증폭기 뿐만 아니라 디지털/아날로그 변환기가 전압에 있어서 클리핑을 발생시키는 것, 신호가 발생될 때 다중 캐리어에서 위상으로 생성되는 것, 및 시스템의 출력전압을 증가시키는 것을 피하기 위해 스크램블링 단계를 포함한다.

베이스밴드 보다 높은 대역을 사용하기 위해, 얻어진 신호의 주파수 변환은 디지털 영역, 아날로그 영역, 또는 두 영역 모두에서 가능하다.

본 발명을 더욱 쉽게 이해시키기 위해, 본 명세서의 구성 요소인 일련의 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명의 목적을 한정하지는 않는다.

도 1은 본 시스템의 일반적 구조 및 전기 통신망에 대한 시스템의 접속구조 를 나타내는 요부 블록도;

도 2는 도 1에 도시된 블록들이 여러 부분으로 분할되어 있는 본 발명에 따른 시스템의 기능 블록도;

도 3은 도 2에 도시된 블록들의 아날로그 처리와 관련한 블록의 전개를 나타내는 상세도;

도 4는 에러정정 코드가 부가되어 있는 포인트에 정보가 구성되는 방식에 대한 예를 나타내는 개략도;

도 5는 타임블록에서 인터리빙(interleaving)시 정보가 처리되는 방식의 예를 나타내는 개략도;

도 6는 비트의 할당 및 주파수의 오더링 형태에 대한 실시예를 나타내는 도면;

도 7은 순환 프리픽스(prefix)를 갖는 OFDM 변조의 상이한 심볼들이 수신되는 형태의 개략도로서, 목표물에서 적당한 순환 프리픽스를 선택하는 것의 중요성을 검증하는 도면; 및

도 8은 각 주파수에 대한 신호 대 잡음비의 측정기능에 있어서 상이한 설정 임계치의 선택에 대한 예를 묘사하는 그래프이다.

전술한 도면에 기초하여 이하에 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 마스터-슬레이브 구조를 이용하여 헤드엔드와 복수의 유저 사이에서 전기 통신망을 통해 고속으로 전이중 전송을 위한 시스템으로 구성된다.

헤드엔드로부터 유저로의 통신은 하향 통신 또는 하향 채널이라 칭하고, 유저로부터 헤드엔드로의 통신은 상향 통신 또는 상향 채널이라 칭한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 헤드엔드와 유저는 송신기(1) 및 수신기(2)를 포함하며, 이들은 하이브리드 회로(3)를 통해 분리기(4)로부터 전기 통신망(5)에 접속되어 헤드엔드와 유저간의 통신을 행하도록 되어 있다.

헤드엔드의 송신기(1)와 유저의 송신기는 데이터 처리블록(6)을 포함하는 일반적 구조형태를 취하며, 이 데이터 처리블록(6)은 모뎀의 사용을 가능케하는 장비가 보낼 정보를 취하여 적응시키고, 전송될 프레임들을 구성하고, 프레임들을 디지털처리 블록(7)에 전달하며, 이 디지털처리 블록은 베이스밴드보다 높은 대역을 사용하도록 OFDM 변조 및 주파수 변환을 행하여, 이를 전기 통신망에 적용하고 베이스밴드에 높은 스펙트럼 영역을 이용하여 신호를 아날로그 환경에 적응시켜 전기통신망을 통해 전송할 수 있게 하는 아날로그 처리블록(8)에 전달하고, 이 아날로그 처리블록은 신호를 전기 통신망을 통해 전송할 수 있도록 디지탈신호를 아날로그 신호로 변환하고 이를 필터링하여 대역 성분을 제거하고, 전기 통신망을 통해 전송되도록 신호를 증폭한다.

아날로그 처리블록(8)은 송신기(1)와 하이드리드 블록(3) 사이의 접속을 행하는 매체를 구성하며, 최대 전력이 전송라인에 전송되고 최대 신호가 전기 통신망으로부터 수신되도록 송신신호와 수신신호를 분리하고, 그에 따라 분리기(4)는 수 신시 통신망의 주파수를 제거하고 신호가 전송을 위해 전기 통신망을 통과하도록 허용하는 필터에 의해 전기 통신망(5)을 통한 데이터의 송수신을 허용한다.

마찬가지로, 헤드엔드 및 유저의 수신기(2)는 통신망에 의해 전송된 아날로그 신호를 수신하여 이 신호를 증폭 및 필터링하기 전에 디지털 신호로 변환하고 이 신호를 디지털 처리블록에 전달하는 아날로그 처리블록(11)을 포함하고, 상기 디지털 처리블록은 전기 통신망을 통한 전송을 행하는데 사용되는 주파수 대역을 베이스밴드로 변환하며, 동시에 OFDM 변조 심볼들을 재생하여 이 심볼들을 데이터 처리블록(9)에 전달하고, 이 데이터 처리블록에서 재생 프레임으로부터 전송된 오리지날 정보가 재생되어 상응하는 전자장비, 즉 컴퓨터, 텔레비젼 등에 전달된다.

도 2를 참조하여, 모뎀과 전자장비간의 통신을 가능케하는 유저 데이터 인터페이스(12)에 송신기(1)와 수신기(2)가 접속되어 있는 시스템을 보다 상세히 설명한다.

데이터 처리블록(6)에서, 데이터 패키지(15)(도 4 참조)는 다중화되어 전송된다. 이 블록은 매체 액세스 제어모듈(MAC)(14)의 제어하에서 전송하기 위한 프레임(16)을 포함함으로써, 데이터 패키지(15)가 향하는 대상, 데이터를 부호화하는 수단, 우선권, 메시지의 종류 등을 지시하는 헤더(17)가 부가된다.

순방향 에러정정(FEC) 모듈(20)은 특정 개수의 바이트로 구성된 데이터 블록(18)을 취하고, 각각의 데이터 블록(18)에 에러 정정/검출 코드(19)를 부가하여, 수신시 에러의 정정/검출을 행하도록 충분한 리던던시(redundancy)를 도입한다. 에러 정정/검출 코드(19)는 당업계에 알려진 것들 중 어느 하나, 예컨대 BCH, REED-SOLOMON, REED-MULLER 등일 수 있다.

후술하는 바와 같이, 에러 정정/검출 코드가 각 데이터 블록(18) 마다 그리고 각 유저마다 변할 수 있음을 지시하는 것은 중요하다.

따라서, FEC(20)는 다수의 바이트를 가지며, 출력시 초기정보 및 에러 정정/검출코드에 의해 도입된 더 많은 리던던시뿐만 아니라 시작 정보를 포함하는, 더 많은 개수의 바이트를 획득한다.

FEC 는 MAC(14)에 의해 제어된다.

또한, 데이터 처리블록(6)은 전기 통신망에 의해 발생된 노이즈의 버스트(burst)에 직면했을 때 에러 정정특성을 향상시키는 타임 인터리빙 블록(22)을 포함한다. 이 블록으로 인해, 잡음 버스트 에러는 디인터리빙(de-interleaving) 후에 스크램블 에러(scrambled error)로 변환되며, 즉, 이 에러들은 여러 데이터 블록내에 분포되어 유지됨으로써, 전기 통신망상에서 이들 잡음에 의해 발생된 에러들은 수신시 인접에러들을 생성하지 않는다. 따라서, 타임 블록(22)에서의 인터리빙은 개별적인 길이를 갖는 블록에 관여하는 재정렬(re-ordering)을 수행하며, 여기서 상기 길이들은 채널내의 임펄스 잡음의 평균기간에 주로 기초하여 시스템내에 제공되는 소망의 보호함수이다. 따라서, FEC(20)로부터 획득되는 블록들의 길이 및 개수는 채널내에 예상되는 평균 특성을 고려한다.

도 5는 시간 인터리빙을 하는 가능한 실시예를 나타내며, 이 실시예의 경우에는 행(72)에 바이트를 도입하고 열(71)에서 상기 바이트를 추출함으로써 전술한 인터리빙이 생성된다.

시간 인터리빙에 이어, 데이터 처리블록(6)은 주파수 인터리빙을 행하는 비트할당·주파수 오더링부(23)를 포함하며, 이 오더링부에 대해 MAC(14)는 각 순간마다 유용한 캐리어들 및 각 통신(82)시에 이용되어야 하는 캐리어를 안내하며, 후술하는 바와 같이, 이 모든 것은 수신기(2)의 디지털 처리블록(10)에 대해 행해진 SNR의 측정으로부터 개시된다. 따라서, 비트 할당·주파수 오더링부(23)는 통신을 위해 선택된 각각의 캐리어들에 대해 전송되어야 하는 패키지의 비트들을 할당한다. 이것은 평행 데이터(83)를 생성한다.

그러므로, 데이터 처리블록(6)에 대해 설명한 특성들은 시간 분할 다중 액세 스(TDMA), 주파수분할 다중 액세스(FDMA) 및 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)의 실행을 결정한다.

TDMA 는 유저에 대해 통신이 의도된 매 단일 순간에 있어서의 제어에 의해 행해진다(전송에 유용한 모든 또는 일부의 캐리어를 이용함).

FDMA 는 MAC(14) 의 부분상에서의 비트 할당·주파수 오더링부(23)에 의해 행해져서 전송을 위해 어느 캐리어가 이용되어야 하는지를 나타낸다.

OFDMA 에서, 각 유저는 통신에 있어서의 전체 사용가능한 캐리어의 일부에 제공된다.

주파수 인터리빙은 전송될 정보의 각 패키지 및 각 유저 마다 변경될 수 있으며, 더 상세히 후술하는 바와 같이 상이한 거리에 위치한 상이한 유저에 적용되며, 상이한 주파수를 사용한다.

이 구조는 상향 채널 및 하향 채널 모두에서 공유 처리가 주파수 및 시간에 서 행해지므로 상향 및 하향 채널들의 최대 사용을 허용한다.

결국, 데이터 처리블록(6)은 아날로그 처리블록(8)의 출력부에서 전압을증가시킬 수 있는 다중 캐리어의 위상 신호를 발생시키는 비트의 패턴생성을 방지하는 스크램블러(24)를 포함함으로써, 상기 아날로그 처리블록이 전압을 견디기에 충분한 동적 범위를 갖지 않을 때 전압피크의 컷을 발생시킨다. 스크램블러는 상기 피크가 발생할 가능성을 감소시킨다.

그 후, 데이터는 m-DPSK (차동 위상 변조), m-PSK (위상 변조), m-QAM (구적 증폭 변조) 및/또는 (m, n) - ASPK (진폭 및 위상변조) 일 수 있는 컨스털레이션 부호기(28)를 갖는, 디지털 처리블록(7)(도 2 참조)에 전송됨으로써, 각 순간에 측정된 채널 특성에 따른, 또한 지시된 상이한 표시(codification)의 변수 "n" 및 "m" 에 의해 지시된 소망 통신속도에 따른 캐리어당 가변 개수의 비트를 가지는 인코더를 사용할 때 전송가능한 데이터의 양을 최적화한다. 따라서 컨스털레이션 부호기(28)의 출력시, 주파수 영역에서의 OFDM 디지털 변조(시간 직교 분할 다중화)가 획득된다.

이어서, 부호화된 신호는 MAC(14)에 의해 제어되는 주파수 영역 처리기(29)에 도입되는데, 이 처리기의 구성은 헤드엔드 송신기인지 유저 송신기인지에 따라 변한다. 유저 송신기인 경우의 주파수 영역 처리기(29)는 전력 마스크 및 로터로 구성된다. 전력 마스크는 채널의 공지 주파수특성에 우선하여 예비 등화를 행하도록 작용하여, 통신에 사용된 주파수로 수신된 신호의 진폭을 변경하고, 로터는 전송과 관련하여 수신시의 컨스털레이션이 "회전"되도록 야기하는 채널의 전달기능의 변화로 인한 주파수 및 위상의 작은 변이에 대해 보상한다.

헤드엔드의 주파수 영역 처리기는 상기 예비 등화를 행하는 전력 마스크만을 포함하는데, 그 이유는 유저의 송신기 및 수신기 모두가 상기 로터를 포함한다면 헤드엔드의 모뎀이 이 기능을 수행할 수 있으므로 로터를 포함할 필요가 없기 때문이다.

이산 퓨리에 변환(discrete Fourier transform: DFT)의 연산을 위한 바람직한 알고리즘은 FFT(fast Fourier transform)인데, 이는 이 알고리즘이 고효율을 갖기 때문이다. 동일한 방식으로, DFT의 역(inverse)은 알고리즘 IFFT (inverse of fast Fourier transform)으로 우선적으로 행해진다.

이어서, 디지털 처리블록(7)은 패스트 퓨리에 변환의 복소 역을 행하는 디바이스 IFFT(30)를 가지며, 그에 의해 주파수 영역에서 시간 영역으로의 변환을 행하고, 이어서 제어 MAC 에 의해 정보를 일련의 캐리어에 분포시킨 비트 할당·주파수 오더링부(23)에 의해 생성된 평행관계를 제거하고; 단일 신호를 얻는다.

시간 영역으로의 전환을 행한 후에, 신호는 MAC(14)에 의해 제어되는 저장장치로 구성되는 순환 프리픽스 발생기(31)에 도입되어, 순환 프리픽스(65) (도 7 참조)를 생성하는데, 이는 전송될 OFDM 심볼의 최종부분의 시간에 있어서의 반복이다. 이 도면에는, 전술한 심볼(74) 및 후속하는 심볼(75)이 나타나 있다.

그 다음, 신호는 IQ 변조기(33) (위상 및 구적)내로 도입되어 보간기 (interpolator)를 통과함으로써, 보간기에 의해 IQ 변조를 행하기 전에 적절한 개수의 샘플이 획득된다. 이 변조는 베이스밴드의 주파수를 상향 밴드로 전환하여 전기 통신망에 적응시킨다.

IQ 변조기와 함께 복합 IFFT 를 채용하면 주파수 변환을 용이하게 하는데, 그 이유는 IFFT 장치(30)의 입력이 개별 입력에 관련한 캐리어의 신호이고, 이들이 직접 도입되며 그의 출력은 복소신호(즉, 가상 부분이 제로가 아닌 신호)이기 때문이다. 이것은 이 출력에 직접적으로 IQ 변조의 실현을 허용하는데, 그 이유는 실수부분이 위상(I)의 신호인 반면 허수부분은 구적(Q)의 신호에 대응하거나 그 역일 수 있으며, 단지 적절한 중심 주파수의 오실레이터로 적산하여 밴드를 이 중앙 주파수로 변환하기만 하면 되기 때문이며, 이는 하드웨어 구조를 상당히 감소시킨다.

IQ 변조기(33)의 출력은 아날로그 처리블록(8)에 인가되며, 이 블록은 변조된 디지털 신호를 전기 통신망(5)을 통한 전송을 위해 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기(34)를 포함한다 (도 2 및 도 3 참조).

이 때, 이로 인해 IQ 변조는 디지털이지만, 시스템의 구성에 상당한 개조가 행해지더라도, 마찬가지로 디지털/아날로그 변환기 이후에 아날로그 IQ 변조가 행해질 수도 있다.

더욱이, 아날로그 처리블록(8)은 저역 통과필터 (35a) 및 고역 통과필터(35b)로 구성되는 평활 필터(35)를 가지며, 이 필터에 이어지는 프로그램가능 이득 증폭기(36)는 고정이득 증폭기(37)에 통합됨으로써 신호의 레벨들을 전송에 적응시키고 단말들 간의 접속을 보장한다. 이 신호는 하이브리드 블록(3)에 인가되고 이어서 분리기(4)에 인가되며, 이 분리기는 전기 통신망에 신호를 도입하여 50 - 60 Hz 의 통신망 성분을 필터링하여 수신시의 성분의 포화를 회피한다.

디지털/아날로그 변환기(34)의 작동 주파수는 동기 제어 모듈(27)에 의해 제어되며, 이에 의해 디지털 신호가 디지털/아날로그 변환기(29)에 제공되고, 이 변환기는 그의 출력에 전압신호를 제공하여 전압(38)에 의해 제어된 오실레이터의 동작을 규제하는데, 상기 전압은 아날로그 처리블록(8)의 디지털/아날로그 변환기(34)에 인가된다.

전송된 데이터는, 라인내에 생성된 잡음 또는 에러에 저항하도록, 로버스트(robust) 변조, 예컨대 QPSK 변조에 의해 부호화된 헤더, 및 전술한 바와 같이 각 캐리어의 전송시 이용된 컨스털레이션에 부호화 자체가 좌우되는 오리지날 데이터를 포함한다. 이 헤더는 어느 유저 모뎀(들)이 정보의 목적지인지의 여부, 우선권, 사이즈 등에 관한 정보를 포함한다. 이들 헤더는 SNR가 낮고, QPSK 변조, 높은 정정능의 FEC, 및 전술한 리던던시로 인해 가능해지는 경우를 포함하여, 헤드엔드를 복조해야하는 유저 모뎀들의 각각 및 모두에 의해 이해되어야 한다. 이 리던던시는 개별 주파수, 개별 시간, 및/또는 개별 코드로 정보를 소정 회수의 시간 반복적으로 전송하는 것으로 구성됨으로써, 유저 모뎀은 헤더의 정보를 높은 신뢰도로 복조할 수 있게 된다.

전기 통신망에 의해 송신된 신호는 전송의 역처리를 행하는 수신기(2)에 의해 수신되며, 이를 위해 아날로그 처리블록(11)은 저잡음 증폭기(50a) 및 프로그램가능 이득 증폭기(50b)를 포함하는 증폭기(50)(도 2 및 도 3참조)를 가지며, 또한 저역 통과필터(51a) 및 고역 통과필터(51b)로 구성되는 필터(51)를 가지며, 상기 고역 통과필터는 대응하는 변환기(52)에 의한 신호의 후속 아날로그/디지털 변환을 위해, 신호를 프로그램가능 이득 증폭기(50b)로 실제로 전달하며, 상기 변환기(52)는 전압(38)에 의해 제어된 오실레이터를 통해 동기 제어 모듈(27)에 의해 제어된다.

그 후에, 정보는 IQ 복조기(53)로 보내지며, 이 IQ 복조기는 정보를 데서메이터(decimator)에 전달한다. 복조를 행한 후에, 심볼의 비오염된 부분(여기서 오염은 복수경로 전파의 반향에 주로 기인한다)이 취해지도록 순환 프리픽스 추출기(55)에 의해 순환 프리픽스가 추출된다(65).

도 7은 수신기에 직접 도달하는 직접파(66), 및 상이한 반향들(67, 68, 69)을 나타내며, 이들은 신호(70)와 함께 이전에 전송된 모든 신호로부터 수신기가 획득하는 신호를 나타내며, 이에 대해서 긴 심볼주기 및 적절한 순환 프리픽스를 선택하여 정확한 수신을 보장할 필요가 있다. 이 실시예에서, 순환 프리픽스는 7 마이크로 세컨드 정도이다.

수신 신호는 OFDM 심볼의 정확한 재생을 허용하기 위해 윈도우처리되며, 따라서 시간에 있어서의 신호의 등화를 행할 필요가 없어진다.

송신된 OFDM 심볼들이 정확히 추출되면, 이 심볼들은 시간에서 주파수로의 신호의 변환을 행하고 이를 주파수 등화기(57)에 전달하는 FET장치(56)(fast Fourier transform)로 보내진다.

이 모든 처리들은 동기 제어 모듈(27)에 의해 제어됨으로써, 멀티포인트 통신의 각각의 수신기에서 행해지는 샘플링은 헤드엔드 모뎀에서 행해지는 것과 유사하며, 또한 수신시의 각각의 OFDM 심볼의 개시를 알 수 있게 되고, 따라서 정확한 윈도우잉(windowing)을 수행하는 순환 프리픽스의 추출이 가능해 진다.

주파수 등화기(57)는 심볼의 출력시에 심볼을 송신기로부터 송신된 심볼에 가능한 한 근접시켜, 통신에 이용된 각각의 캐리어에 감쇠 및 위상왜곡을 도입하는 채널의 비헤비어(behaviour)를 보상하는 주파수 영역 처리기를 포함한다.

전술한 바와 같이, 전기 통신망은 시간이 안정적이지 않고, 따라서 등화 처리는 연속적인 형태로 행해져야 한다.

주파수 영역 처리기(57)에 의해, SNR 이 얻어지고 이것은 송신기에서 비트를 할당하는데 이용된다. 이 실시예에서, 상기 SNR 은 전송시 이용된 전력이 공지이므로, 주파수 등화에 있어서의 에러신호 연산의 부분으로서 얻어진다.

SNR 의 측정은 캐리어내에 새로운 SNR 을 유효하게 하기 전에 시간의 특정주기에 걸쳐 행해짐으로써, 전기 통신망에서의 정규 잡음으로 인한 SNR 의 순간적인 오류값을 회피한다. 전술한 바와 같이, SNR 정보는 비트를 상이한 캐리어에 할당하고 따라서 전송속도를 적응시키는데 이용된다.

본 발명의 시스템에서, 지시된 바와 같이 획득된 SNR 값의 함수로서, 캐리어당 제로로부터 8 비트를 사용할 수 있다. 현재, 전기 통신망을 통한 전송에 채용된 어떠한 시스템도 캐리어당 2비트 이상의 조합을 허용하지 않았으며, 따라서 이들은 본 발명에서 설명한 시스템에 의해 해결되어야 하는 느린 전송속도를 갖는다.

따라서, 캐리어에 채용된 비트의 함수에 있어서, 전송속도가 적응되며, 이를 위해 측정 SNR(80)은 SNR이 임계치 중 일부와 일치하는 경우, 연속변경을 회피하도록 일정 히스테리시스가 도입되어 있는 일련의 임계치들(76 내지 79)(도 8 참조)과 비교되며, 이로부터 주파수의 각 그룹(81)에서 캐리어당 비트(bpc)의 수가 얻어진다. 도 8은 캐리어당 비트의 선택을 위해 설정된 상이한 임계치들의 가능한 실시예를 나타낸다.

적응 처리는 모든 캐리어에 대해, 또는 이들중 하나 또는 여러 세트에 대해 연속적으로 반복됨으로써, 전술한 바와 같이 전기 통신망의 특성으로 인해 시간의 함수에 따라 변하는 채널의 직접적인 특성에 따라, 항상 전기 통신망을 통해 최대 적용가능한 속도가 도달된다.

앞에 나타낸 바와 같이, MAC(14)는 상이한 유저에 대해 상이한 캐리어를 할당하며, 또한 이들 각각과 관련되는 비트의 수를 할당한다. 이 기능은 SNR 이 얻어지고 나서, 저 SNR 을 가짐으로 인해 유저가 이용할 수 없는 캐리어를, 사용할 수 있도록 충분한 SNR 을 가지는 상이한 유저에게 할당하도록 계속된다. 또한, 이 MAC 는 캐리어 각각에서 이용될 수 있는 캐리어당 비트의 함수로서 개별 유저에게 주파수를 할당한다.

이어서, 얻어진 신호는 OFDM 심볼의 캐리어의 복조를 수행하는 가변 컨스털레이션 복호기(58)를 통과하며, 이 복호기는 디스크램블러(de-scrambler)(59)에 의해 신호를 디스크램블하고, 송신기에 대해 설명한 비트할당·주파수 오더링부(23)와 상보적인 비트할당 주파수 배치 모듈(60)에 의해 FDMA 및 TDMA 복조가 행해진다.

더욱이, 수신기는 상기 송신기의 인터리브 블록(22)과 상보적인 디인터리브(de-interleave) 블록(62)을 갖는다. 이어서, 외부장비와의 인터페이스(12)에 데이터를 전달하는 FEC장치(63)에 의해 에러 정정/검출이 행해진다.

따라서, 앞에 언급한 상이점을 제외하고, 헤드엔드 및 유저 모뎀은 유사한 구성을 가지며, 하나의 부가되는 차이점은 전술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 헤드엔드 모뎀의 경우의 MAC 처리기(14)가 유저의 경우보다 더 복잡한 구성을 가지는 것이며, 그 이유는 이 처리기가 각각의 유저에게 송신되어야 하는 캐리어당 비트의 수를 저장해야 하고, 또한 정보가 수신되거나 보내지는 대상 및 각각의 유저가 이용할 수 있는 주파수와 시간주기를 제어하는 헤더를 포함하기 때문이다.

더욱이, 본 발명의 시스템에서, 본 발명의 설명과 관련한 부분에서 설명한 처리를 적용할 수 있고, 도면을 참고로한 상세한 설명으로부터 명확히 유추될 수 있다.

Claims

헤드엔드로부터 다수의 상이한 유저까지의 링크로 정해진 하향 채널에 있어서의 통신과, 유저 각각으로부터 상기 헤드엔드까지의 링크로 정해진 상향 채널에 있어서의 통신을 포함하며; 통신 매체는 상기 전기 통신망이며, OFDM 변조(직교 주파수 분할 다중화)하여 OFDM 심벌을 구하는 수단에 의해 통신이 이루어지며; 상기 헤드엔드 및 유저 모두 마스터-슬리브 통신을 제공하도록 매체 액세스 제어 모듈(MAC)(14), OFDM 심벌에 순환 프리픽스(31,55)를 추가/추출하는 수단, 주파수(30,56)로부터 시간 및 시간으로부터 주파수로 OFDM 심벌을 변환하는 수단 및 디지털/아날로그(34) 및 아날로그/디지털 변환기(52)를 구비하는 송신기(1)/수신기(2)를 포함하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템에 있어서:

상기 헤드엔드 및 유저의 송/수신기는 상기 디지털 신호를 상기 전기 통신망에 적응시키는 수단을 포함하며,

이 수단은, 상기 각 유저와 헤드엔드사이의 전기 통신망에 있어서의 가변하는 케이블길이에 의해 발생하는 선택적인 주파수 페이딩에 대항하여 강화시킴과 아울러 상기 전기 통신망에 있어서의 간섭에 대항하여 강화시키도록, 1.5KHz 이상으로 캐리어 폭이 감소됨과 아울러 상기 캐리어의 수가 각 10MHz당 500캐리어 이상으로 증가하는 OFDM 변조와,

상기 신호를 재생시키기 위해 7 마이크로 세컨드 이상의 긴 기간을 가진 순환 프리픽스(65)를 제공하며;

상기 송신기(1)는 다중 유저를 위해 상, 하향 채널 모두로 전송될 데이터의, 시간 TDMA(시분할 다중 액세스), 주파수 FDMA(주파수 분할 다중 액세스), 및/또는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)로 매체를 공유하는 수단을 포함하며;

상기 수신기(2)는,

시간 및 주파수 영역에서의 통신으로 송신된 데이터에 상응하여 정보를 처리하여 최대 처리량에 도달하게 하는 수단, 및

상기 상, 하향 모두에서 OFDM 변조된 캐리어 각각에 대한 SNR(신호대 잡음비)(57)를 인터럽션(interruption) 없이 계산함으로써 상기 헤드엔드로부터 상이한 거리에 위치한 상이한 유저가 캐리어당 비트의 변수와 상기 OFDM 심벌에 있어서 상이한 캐리어를 동적으로 이용하여 시간당 채널의 처리량을 최대로 하는 수단을 포함하며;

상기 송신기는,

상기 SNR 계산 결과로부터 OFDM 변조된 캐리어 각각에 대해서 캐리어와 캐리어당 특정한 비트수를 인터럽션 없이 할당하는 수단(23),

각 할당된 캐리어(83)에 전송될 비트의 수를 관련시켜 상기 유저와 상기 헤드엔드 간의 상이한 거리로 각 주파수에 있어서의 전기 라인(5) 응답에 의한 변화를 고려하여 전송을 달성하고, 상기 SNR 계산값과 각 유저에 대해 요구되는 전송 품질의 함수에 전송속도를 적응시키는 수단, 및

상기 주파수를 베이스밴드보다 높은 유저 대역폭으로 변환하여 상기 전기 통신망에 적응시켜서 베이스밴드보다 우수한 스펙트럼 영역을 사용하게하는 수단(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 주파수 변환수단은 IQ(위상 및 구적) 변조기(33) 및 복조기(53)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제2항에 있어서,

상기 IQ 변조기(33) 및 복조기(53)는 디지털기기인 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제2항에 있어서,

상기 IQ 변조기(33) 및 복조기(53)는 아날로그기기인 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 주파수 변환 수단(33, 53)은 필터링 처리하여 상기 디지털/아날로그 변환기의 출력부에서의 OFDM 심벌의 스팩트럼에 있어서 제2고조파로부터 시작되는 고조파중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제5항에 있어서,

상기 선택된 고조파를 전치 등화하여 상기 디지털/아날로그 변환기(34)의 동작에 의해서 상이한 주파수가 상이한 처리를 받는 것을 방지하도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제2항 또는 제5항에 있어서,

상기 송신기에 의해서 이루어진 주파수 변환(33)은 상기 전기 통신망을 통해 송신된 신호를 1MHz 보다 높게 배치하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 송신기에 있어서 OFDM 심벌의 주파수-시간 변환 수단(30)은 역 이산 퓨리에 변환(IDFT)의 복소 형태로 만드는 장치에 의해서 이루어되고, 상기 수신기에 의해서 이루어진 시간-주파수 변환은 상기 이산 퓨리에 변환(DFT)의 복소 형태를 만드는 장치(56)를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제3항 또는 제8항에 있어서,

상기 복소 DFT(56)는 보간기 및 데서메이터를 포함하는 디지털 IQ 변조기(53)와 조합하여 사용되어서 상기 이산 퓨리에 변환에 필요한 포인트의 수를 감소시켜 상기 시스템 하드웨어를 단순화시키는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저는 에러의 정정/검출용 정보를 포함하는, 데이터 블록을 할당하는 FEC(순방향 에러 정정) 정보(20)를 동적으로 가산함으로써 각 블록에 있어서의 각 유저에 대한 FEC가 가변되어 상이한 유저 상황에 상이한 거리에서 상이한 캐리어를 사용하여 적응시키도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저는 시간에 따라 인터리빙하여 수신시에 상기 통신망에 있어서의 잡음에 의해 발생되는 에러가 다양한 데이터 블록을 통해 확산되는 방식으로 송신된 정보 데이터를 분배하도록 하는 수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 FEC 코드(20) 및 시간에 따라 이루어진 인터리빙(22)은 각 유저에 송신될 각 정보 패킷에 있어서 변경됨으로써 상기 상이한 OFDM 변조 캐리어를 이용하여 상이한 헤드엔드로부터의 거리에 위치한 상이한 유저와의 통신에 그것들을 적응시키는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저 송신기(1)는 디지털 영역으로부터 아날로그 영역으로 변환하기 위해 아날로그 처리를 하게 하는 수단(8), 디지털/아날로그 변환기(34), 송신될 신호의 전압 및 전력을 설정하는 수단(36), 및 상기 전기 통신망을 통해 송신될 신호를 적응시키기 위해 필터링하는 수단(5)을 포함하며;

상기 헤드엔드 및 유저 수신기(2)는 아날로그/디지털 변환기(52)에 의해 아날로그 영역으로부터 디지털 영역으로 변환하게 하여 원래의 디지털 신호를 재생하게 하는 수단(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 송신기(1)는 외부장비와의 인터페이스 접속(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제13항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 송신기(1)는 소정 데이터 패턴이 상기 아날로그 처리 수단(8)에 의해 운영 가능한 것 보다 높은 피크전압을 갖는, 위상에서의 신호를 발생시키는 것을 피하기 위해 스크램블링 수단(24)을 포함하며; 상기 헤드엔드 및 유저의 수신기(2)는 스크램블링 처리 전의 원래의 데이터를 얻기 위해 디스크램블링 수단(59)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 송신기(1)는, 톤 오더링 및 결합 모듈(23)로 구성되며, 주파수 인터리빙을 하여 각 유저에게 상향/하향 캐리어에서의 OFDM 캐리어를 할당하고 OFDM 변조에서의 각 캐리어와 결합되는 비트수를 인터럽션 없이 할당하도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제16항에 있어서,

상기 각 캐리어와 함께 전송될 비트를 결합시켜 전송시키는 수단은 각 캐리어에 대해 특정화된 비트수를 갖는, 송신될 데이터를 부호화하는 가변 컨스털레이션 부호기(28)를 포함하며,

상기 가변 부호기는, m-DPSK(차동 위상 변조), m-PSK(위상 변조), m-QAM(구적 진폭 변조), (m,n)-APSK(진폭 및 위상 변조) 중 하나, 다수 또는 모두로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제17항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 수신기는 각 캐리어에 대해 특정화된 비트수를 갖는, 수신된 데이터를 복호화하는 가변 컨스털레이션 복호기(58)를 포함하며,

상기 가변 복호기는, m-DPSK(차동 위상 복조), m-PSK(위상 복조), m-QAM(구적 진폭 복조), (m,n)-APSK(진폭 및 위상 복조) 중 하나, 다수 또는 모두로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제16항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 수신기는 헤드엔드 및 유저의 송신기에서의 톤 오더링 및 결합 모듈에 대해 상보성 톤 오더링 및 결합 모듈(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 수신기는 수신된 신호의 진폭 및 위상을 수정하기 위한 전치등화 수단(57)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제13항에 있어서,

상기 아날로그 처리 수단은, 전기 통신망에 신호를 도입하거나 이 전기 통신망(5)으로부터의 추출을 허용하여 통신망(50∼60Hz)에 의해 전달되는 성분을 제거하도록 하이브리드 회로 및 분리기(4)에 접속되는, 증폭기 및/또는 감쇠기(36,50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저는, 상기 송신기(1)와 상기 수신기(2) 간의 동기를 제어하여 주파수 에러 정정 및 시간에서의 신호의 윈도우잉하는 모듈(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제19항에 있어서,

유저의 발신기 및 수신기의 경우, 전기 통신망을 통해 송신될 컨스털레이션의 회전각의 정정을 위한 로터 및 전력 전치등화를 위한 모듈로 구성된 주파수 처리 모듈; 및 상기 전력 전치등화 모듈을 포함하는 상기 주파수 처리 모듈(29)에 연결되어 있는 헤드엔드의 수신기내의 동기 제어기를 포함하며:

상기 주파수 처리 모듈 및 상기 동기 제어기는, 헤드엔드의 송/수신기가 상향 채널에서의 컨스털레이션의 회전각을 정정해야 하는 것을 피하도록 하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 수신기(2)는, 상향 및 하향 모두에서의 각 캐리어를 등화시켜, 이들 캐리어에 전송되는 정보의 코히런트 복조를 허용하도록 하는 주파수 등화기(FEQ)(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제22항에 있어서,

상기 주파수 에러 정정은 아날로그/디지털 및 디지털/아날로그 변환기(34)의 마스터 클록(38)의 샘플링 속도를 변경함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제22항에 있어서,

상기 주파수 에러 정정은 상기 수신기에서 얻어지는 디지털 신호를 리샘플링함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제22항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 수신기는, 전기 통신망(5)을 통한 신호의 다경로 전파에서의 반향에 의해 발생되는 수신시의 심볼 간의 간섭을 제거하여 전송된 원래의 OFDM 심볼을 얻기 위해, 동기 모듈에 얻어지는 정보로부터 수신되는 OFDM 심볼의 순환 프리픽스(65)를 추출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 SNR(80)은 기대되는 신호와 소정 시간 주기에 걸쳐 수신되는 신호의 차이로부터 계산되며, 전송속도는 시스템에 사용되는 다른 변조 컨스털레이션과 언제라도 원하는 에러의 최대속도의 함수인 소정의 고정된 임계치(76,77,78,79)와 SNR(80)을 비교함으로써 적응되며, 상기 임계치(76,77,78,79)는 히스테리시스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드엔드 및 유저의 MAC(14)는 유저가 각 시간 주기에서 상향으로 전송할 수 있고 캐리어가 사용 가능한, 하향을 통한 정보화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 유저 및 헤드엔드의 MAC(14)는, 데이터가 누구에게 그리고 누구로부터 송신되는지와 상기 데이터가 부호화된 형태를 나타내는, 전송될 데이터(15)에 헤더(17)를 삽입하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제1항에 있어서,

상기 상향 및 하향 채널은 주파수, 시간 코드 또는 그들의 조합으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
제29항 또는 제30항에 있어서,

상기 하향 채널에 전송된 정보는 유저의 수신기 모두에 의해 수신되며, 이들 수신기는 수신된 정보가 재생되어야 할지의 여부를 판단하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 시스템.
헤드엔드로부터 다수의 상이한 유저까지의 링크로 정해진 하향 채널에 있어서의 통신과, 유저 각각으로부터 상기 헤드엔드까지의 링크로 정해진 상향 채널에 있어서의 통신을 포함하며; 통신 매체는 상기 전기 통신망이며, OFDM 변조(직교 주파수 분할 다중화)하여 OFDM 심벌을 구하는 수단에 의해 통신이 이루어지며; 상기 헤드엔드 및 유저 모두 마스터-슬리브 통신을 제공하도록 매체 액세스 제어 모듈(MAC)(14), OFDM 심벌에 순환 프리픽스(31,55)를 추가/추출하는 수단, 주파수(30,56)로부터 시간 및 시간으로부터 주파수로 OFDM 심벌을 변환하는 수단 및 디지털/아날로그(34) 및 아날로그/디지털 변환기(52)를 송신/수신하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 처리에 있어서,

상기 데이터의 디지털 전송을 위한 상기 처리는,

전송 가능한 프레임을 생성하기 위해 전송 가능한 디지털 데이터 신호(12)의 적응 및 이 신호의 다중화 단계;

수신시 에러의 정정/검출을 위해 충분한 리던던시(20)를 삽입하는 단계;

에러를 감소시키고 에러의 정정을 용이하게 하기 위한 시간(22) 인터리빙 단계;

SNR(80)의 측정 단계;

SNR의 측정 결과와 각 유저에 의해 요구되는 품질의 함수에 캐리어(23)당 비트수의 동적 할당 단계;

캐리어당 할당되는 가변 비트수로 OFDM 변조(28)의 각 캐리어를 부호화하는 단계;

역 고속 퓨리에 변환(IFFT)을 이용하여 주파수 영역으로부터 시간 영역으로의 상기 부호화된 신호를 변환하는 단계(30);

다경로 전파에 의해 반향이 발생되는 것, 전기 통신망에 신호가 발생하여, OFDM 심볼의 재생을 방해하는 것을 피하기 위해 시간에 따라 신호에 순환 프리픽스를 추가하는 단계(31);

베이스밴드 보다 높은 밴드를 사용하여 전기 통신망으로의 전송을 적응시켜 베이스밴드 보다 우수한 스펙트럼을 사용하기 위해 주파수에서의 얻어지는 신호의 변환 단계(33); 및

디지털 신호를 아날로그 신호로 변환(34)하여 통신망을 통해 그 신호를 송신하기 위해 적응시키는 단계(35,36)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 처리.
제33항에 있어서,

수신(2)시에는 발생하는 역처리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 통신망을 통한 포인트 투 멀티포인트 방식의 디지털 데이터 전송 처리.