KR100734532B1 - 소프트웨어 기반 ａｄｓｌ 모뎀에서 데이터 샘플들을버퍼링하기 위한 방법과 장치 - Google Patents

소프트웨어 기반 ａｄｓｌ 모뎀에서 데이터 샘플들을버퍼링하기 위한 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

소프트웨어 기반 ADSL 모뎀(120)에 데이터 샘플들을 버퍼링하기 위한 방법과 장치가 개시된다. 상기 방법은 버퍼(405)의 샘플들을 수신하는 단계와, 상기 수신된 데이터의 샘플들이 상기 버퍼(405)의 저장 용량을 초과하는지를 판단하는 단계를 포함한다. 상기 버퍼(405)에서 선택된 데이터의 샘플들은 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여 삭제되거나 압축된다. 삭제된 상기 선택 샘플들은 이후 복원되거나 압축해제된다.

Description

소프트웨어 기반 ＡＤＳＬ 모뎀에서 데이터 샘플들을 버퍼링하기 위한 방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BUFFERING DATA SAMPLES IN A SOFTWARE BASED ADSL MODEM}
본 발명은 일반적으로 모뎀 통신, 특히 소프트웨어 기반 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line) 모뎀에서 데이터 샘플들을 버퍼링하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
통신 시스템들, 특히 전화에서, 2선식 양방향 통신 채널을 통해 가입자국과 중앙 교환국 사이에 신호를 전송하는 것이 통례이다. 원래 음성 통신을 위해 설계되었던 기존 전화 시스템(POTS: Plain Old Telephone System)은 많은 모뎀 어플리케이션들에 부적당한 데이터 전송률을 제공한다. 고속 통신에 대한 요구를 충족시키기 위하여, 설계자들은 기존의 네트워크 기본구조의 장점을 갖는 혁신적이고 비용 효율적인 해결책들을 찾아내려고 노력해왔다. 몇몇 기술적인 진보들은 원격 통신 산업에 기존의 전화선들의 네트워크를 사용할 것을 제시하였다. 이 기술들 중 하나가 디지털 가입자 회선(DSL: Digital Substriber Line) 기술이다. DSL 기술은 광대역 통신에 기존의 전화선들의 네트워크를 사용한다. DSL 인터페이스에 설비된 일반적인 꼬임쌍(twisted pair)은 비디오, 텔레비젼, 그리고 고속 데이터를 전송할 수 있다.
DSL 기술들은 상기 POTS 서비스를 방해하지 않는다. 전형적인 아날로그 음성 대역 인터페이스들은 전화 서비스와 동일한 주파수 대역, 0-4 kHz 를 사용함으로써, 음성과 데이터를 동시에 사용하지 못하게 한다. 반면, DSL 인터페이스는 100 kHz에서 1.1 MHz까지 음성 채널보다 높은 주파수들에서 동작한다. 따라서, 단일의 DSL 회선은 음성과 데이터를 위한 동시 채널들을 제공할 수 있다.
DSL 시스템들은 디지털 신호 처리(DSP: Digital Signal Processing)를 이용하여 통상의 구리 전화선를 통하여 스루풋(throughput)과 신호 품질을 증가시킨다. 어떤 DSL 시스템들은 다운스트림 데이터 전송률을 DSL 상호 접속 위치(POP: Point-of-Presence)에서 가입자 위치까지 약 1.5 MBPS의 속도로 제공한다. 예를 들면, 상기 1.5 MBPS의 전송률은 통상적인 28.8 KBPS 보다 50배 더 빠르다.
상기 DSL 기술 중 하나의 대중적인 버전은 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL) 기술이다. 상기 ADSL 표준은 "네트워크들과 고객 설비 사이의 인터페이스 - 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL) 금속 인터페이스("Interface Between Networks and Customer Installation-Asymmetric Digital Subscriber Line(ADSL) Metallic Interface", Rev. R4, 98년 12월 6일, ANSI T1.413 Issue 2에 설명되어 있고, 이는 본원의 참조로서 인용된다.
ADSL 모뎀들은 두개의 경합하는 변조 방식들, 즉 불연속 다중톤(DMT : discrete multi-tone)과 무반송파 진폭/위상 변조(CAP : carrierless amplitude/ phase modulation)를 사용한다. DMT는 미국 표준 협회(ANSI: American National Standards Institute)에 의해 채택된 표준이다. 상기 표준은 각각의 톤이 데이터를 전송하기 위해 디지털 신호로 변조될 수 있는 반송파 신호를 나타내는 256개의 불연속 톤들을 정의한다. 주어진 톤에 대한 특정 주파수는 톤 수의 4.3125 kHz배이다. 톤들 1-7은 음성 대역과 보호 대역(guard band)을 위해 확보된다(즉, 톤 1은 음성 대역이고, 2-7은 보호 대역이다). 데이터는 단일 회선에서 음성과 데이터를 동시에 전송하도록 하기 위하여 상기 음성 대역 근처에서는 전송되지 않는다. 상기 보호 대역은 ADSL 데이터 대역으로부터 상기 음성 대역을 분리하는 것을 돕는다. 전형적으로, 스플리터(splitter)는 데이터 톤들로부터 임의의 음성 대역 신호를 분리하기 위하여 사용될 수 있다. 톤들 8-32는 업스트림(즉, 사용자로부터)으로 데이터를 전송하기 위하여 사용되고, 톤들 33-256은 다운스트림(즉, 사용자로)으로 데이터를 전송하기 위하여 사용된다. 대안적으로, 데이터 톤들 8-256 모두는 다운스트림 데이터에 대하여 사용될 수 있고, 톤들 8-32에 존재하는 업스트림 데이터는 반향 소거(echo cancellation)를 사용하여 검출될 수 있다. 업스트림 통신보다 다운스트림 통신에 더 많은 톤들이 사용되기 때문에, 상기 전송을 비대칭이라고 한다.
트레이닝(training) 절차를 통해, 연결의 양쪽의 모뎀들은 어떤 톤들이 전화선내의 손상들에 영향을 적게 받는지를 감지하고 분석한다. 승인되는 각각의 톤은 정보를 운반하는데 사용된다. 따라서, 최대 용량은 상기 전화 연결의 품질에 의해 정해진다. ADSL 사양에 의해 정의된 최대 데이터율은 모든 톤들이 사용된다고 가정할 때, 다운스트림에서 약 8 MBPS와 업스트림에서 약 640 KBPS이다. 전형적인 ADSL 시스템에서, 중앙국(CO: central office) 모뎀은 고객 구내(CP: customer premise)의 모뎀과 통신한다. 상기 CP 모뎀은 전형적으로 집이나 사무실에 설치된다.
일반적으로 ADSL 모뎀들은 실시간으로 데이터를 전송하고 수신한다. 그러나, 이 ADSL 모뎀의 몇개의 실시간 기능들은 특히 감소된 제조 비용 및 증가된 유연성으로 인하여 소프트웨어 루틴들로서 구현되고 있다. 이러한 소프트웨어 루틴들은 전형적으로, 예를 들어, 마이크로소프트 윈도우즈(Microsoft Windows)와 같은 멀티-태스킹(multi-tasking) 운영 체계하에서 실행되는 호스트 컴퓨터상에서 실행된다.
비-실시간(non-real-time) 기능들을 수행할 때, ADSL 모뎀은 어떠한 특정한 시기에 상기 운영 체계가 실시간 기반으로 모뎀에 필요한 지원을 제공하는데 있어서 지연되는 경우, 상기 연결이 끊어지거나 적절한 데이터 전송을 실패할 수 있다는 점에서 불안정한 것으로 여겨진다. 예를 들어, 만약 상기 운영 체계가 실시간 기반으로 모뎀 루틴 처리 또는 버스 전송들을 제공하는데 있어서 지연된다면, 상기 모뎀의 연결이 끊어질 수 있다. 이러한 상황은 상기 운영 체계가 다른 루틴들에 서비스하는 부하가 과중하게 걸렸을 때, 또는 주변 장치들 또는 장치 드라이버들이 비교적 긴 시간 주기 동안 시스템 자원들을 점유할 때 발생할 수 있다. 연결이 끊어진 결과, 연결을 재확립하고 데이터의 전송을 재시작해야 하기 때문에 컴퓨터 사용자가 불편을 느끼게 된다.
본 발명의 목적은 상기 설명된 하나 이상의 문제점들로 인한 영향들을 없애거나 적어도 줄이는 것이다.
본 발명의 일 양상에서는, 버퍼에 데이터의 샘플들을 수신하는 단계와, 그리고 상기 수신된 데이터의 샘플들이 상기 버퍼의 저장 용량을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 저장 용량이 초과하는 경우, 상기 버퍼로부터 선택된 데이터의 샘플들이 삭제되고, 삭제된 상기 선택 데이터의 샘플들은 복원된다.
본 발명의 다른 양상에서는, 데이터의 샘플들을 수신하는 수신기와, 그리고 상기 수신된 데이터의 샘플들을 저장하는 버퍼를 포함하는 장치가 제공된다. 제어기가 또한 제공되고, 상기 제어기는 상기 수신된 데이터의 샘플들이 상기 버퍼의 저장 용량을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 저장 용량을 초과하는데 응답하여 상기 버퍼로부터 선택된 데이터의 샘플들을 삭제하며, 삭제된 상기 선택 데이터의 샘플들을 복원되도록 되어 있다.
본 발명은 첨부된 도면들과 함께 설명되는 하기의 설명을 참조함으로써 좀더 명확히 이해될 수 있고, 도면들에서 동일한 참조 부호들은 동일한 요소들을 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 ADSL DMT 통신 시스템의 블럭도이고;
도 2 는 도 1 의 상기 통신 시스템의 일부분을 형성하는 프로세서 시스템의 블럭도이고;
도 3 은 도 1 의 상기 통신 시스템의 일부분을 형성하는 모뎀 통신 장치의 블럭도이고;
도 4 는 도 3 의 상기 모뎀 통신 장치의 송신 버퍼 장치의 블럭도이고; 그리고
도 5 는 도 3 의 상기 모뎀 통신 장치의 수신 버퍼 장치의 블럭도이다.
본 발명은 다양한 수정들과 변형들을 갖지만, 본원에서는 특정 실시예들이 예시적으로 상세히 설명된다. 그러나 주목할 사항으로서, 이러한 특정 실시예들은 본 발명을 개시된 특정 형태들로 한정하지 않는다. 본 발명은 첨부된 특허 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 정신과 범위내에 있는 모든 수정들, 등가물들 및 대안들을 포함한다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들이 설명된다. 명확성을 위하여, 본 명세서에서 실제 실행의 모든 특징들을 다 설명하지는 않는다. 물론 이해되는 바와 같이, 어떠한 실제 실시예의 개발에 있어서, 실현예마다 변하게 되는 시스템 관련 및 사업 관련 제약들에 따르는 실현에 특유한 다수의 결정을 행해야 한다. 또한, 이해되는 바와 같이, 이러한 개발 노력은 복잡하고, 시간 소모적이지만, 그럼에도 불구하고 본원의 개시의 이익을 갖는 당업자에게 있어서는 일상적인 일이다.
이제 도면들, 특히 도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 통신 시스템(100)의 블럭도가 제공된다. 상기 통신 시스템(100)은 프로세서 시스템(110)과, 연결 링크(125)를 통해 상기 프로세서 시스템(110)과 연결되는 모뎀 통신 장치(120)를 포함한다. 상기 실시예에서, 상기 모뎀 통신 장치(120)는 DMT ADSL 모뎀이다. 상기 통신 시스템(100)은 통신 링크(130)를 통하여 실시간 및 비-실시간을 기초로 원격 통신 장치(140)와 통신하며, 상기 장치(140)는 또한 일 실시예에서 DMT ADSL 모뎀이다. 도시된 실시예에서, 상기 모뎀 통신 장치(120)와 상기 원격 통신 장치(140)를 연결하는 상기 통신 링크(130)는 일반 전화 교환망(PSTN: Public Switched Telephone Network)(미도시)을 통한 통신을 위해 일반적인 꼬임쌍 연결을 포함한다. 그러나, 이해되는 바와 같이 원하는 경우, 광섬유, 무선 등과 같은 공지된 다른 타입들의 통신 링크들이 꼬임쌍 연결 대신 이용될 수 있다.
도시된 실시예에 따르면, 상기 통신 시스템(100)은 사무실, 가정 등과 같은 고객 구내(CP)(150)에 존재한다. 반면에, 상기 원격 통신 장치(140)는 중앙국(160)의 부분이다. 상기 원격 통신 장치(140)는 예를 들어, 근거리 또는 광역 네트워크 또는 인터넷과 같은 더 큰 통신 네트워크들(미도시)에 대한 게이트웨이의 역할을 한다. 그러나, 이해되는 바와 같이 상기 원격 통신 장치(140)는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 상기 중앙국(160) 대신 제 2 고객 구내(미도시)에 설치될 수 있다.
전형적으로, 상기 모뎀 통신 장치(120)는 상기 원격 통신 장치(140)를 통해 통신 네트워크(미도시)와 연결을 확립한다. 연결을 확립하는 과정 동안, 상기 모뎀 통신 장치(120)와 상기 원격 통신 장치(140)는 트레이닝 과정을 겪음으로써, 상기 모뎀 통신 장치(120)와 상기 원격 통신 장치(140) 간의 통신에 이용가능한 스루풋이 결정된다. 이것은 예를 들어, 톤들상의 데이터를 변조하기 위해 어느 톤들에 손상이 없는지를 확인하는 것을 포함할 수 있다.
도 2 를 보면, 상기 통신 시스템(100)의 상기 프로세서 시스템(110)의 블럭도가 도시되어 있다. 상기 프로세서 시스템(110)은 중앙 처리 장치(CPU)(210)와 주 기억 장치(220)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서 시스템(110)은 예를 들어, 컴팩 컴퓨터사(Compaq Computer Corp.) 등의 많은 제조업체들로부터 입수할 수 있는 개인용 컴퓨터의 형태를 가질 수 있다. 상기 실시예에서, 상기 CPU(210)는 상기 주 기억 장치(220)에 존재하는 멀티-태스킹 운영 체계 소프트웨어(230), 모뎀 기능 소프트웨어(240), 그리고 다른 어플리케이션 소프트웨어(250)를 실행시킨다. 도시된 실시예에 따르면, 상기 멀티-태스킹 소프트웨어(230)는 실시간이 아닐 수 있다. 따라서, 상기 멀티-태스킹 운영 체계 소프트웨어(230)가 상기 모뎀 기능 소프트웨어(240)와 상기 다른 어플리케이션 소프트웨어(250)의 계속적인 동작을 유지하기 위하여 CPU(210)로부터 적절한 자원들을 항상 제공할 수 있는 것은 아니다. 이에 의해, 상기 모뎀 통신 장치(120)와 상기 원격 통신 장치(140) 간의 통신 링크(130)가 끊어지거나, 또는 그들 간의 데이터의 손실이 발생할 수 있다.
이제 도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모뎀 통신 장치(120)의 간략화된 블럭도가 도시되어 있다. 발명을 명확히 하고 이해하기 쉽게 하기 위해, 모든 기능 블럭들이 상세하게 예시되어 있지는 않은데, 그 이유는 상기 기능 블럭들은 당업자에게 알려져 있으며, 전술한 ANSI T1.413 Issue 2 표준과 같은 문서들에 더 정의되어 있기 때문이다. 상기 모뎀 통신 장치(120)는 송신기(305)와 수신기(310)를 포함한다. 상기 송신기(305)와 수신기(310)는 상기 원격 통신 장치(140)와 통신하기 위하여 전화선 등의 상기 통신 링크(130)와 인터페이스한다. 제어 장치(315)는 상기 송신기(305) 및 상기 수신기(310)와 인터페이스하여, 이들의 동작을 제어한다. 상기 제어 장치(315)는 명령 세트들로 프로그램되어 상기 모뎀 통신 장치(120)가 예를 들어, 연결 확립과 상기 연결 트레이닝과 같은 다양한 기능들을 수행할 수 있게 한다. 상기 송신기(305) 및 상기 수신기(310)와 상기 제어 장치(315)와의 상호작용은 설명이 진행됨에 따라 좀더 상세히 설명된다.
상기 송신기(305)는 데이터 출력선(325)을 통해 출력되는 디지털 데이터를 수신하는 부호화 장치(320)를 포함한다. 상기 출력 디지털 데이터는 연결 링크(125)를 통해 모뎀 통신 장치(120)와 연결된 프로세서 시스템(110)으로부터 수신되고, 여기에서 상기 데이터 출력선(325)은 상기 링크(125)의 일 부분을 형성한다. 상기 부호화 장치(320)는 당업자에게 잘 알려진 방법들에 따라 순환 중복 검사(CRC), 스크램블링(scrambling), 순방향 오류 정정 및 인터리빙과 같은 기능들을 수행한다. 이 방법들 상기 전술한 ANSI T1.413 Issue 2 표준에 더 개시된다.
상기 송신기(305)는 전송된 데이터를 갖는 톤 반송파들을 변조하는 변조기(330)를 더 포함한다. 상기 변조기(330)는 톤 정렬(ordering), 배열 부호화(constellation encoding), 이득 스케일링(scaling), 그리고 역 이산 퓨리에 변환(IDFT: inverse discrete Fourier transform) 기능들을 수행하여 시간 영역 파형 샘플들을 제공한다. 상기 시간 영역 파형 샘플들은 프레임들로 그룹화되고, 예시되는 실시예에서는 68개로 되는 복수의 프레임들이 수퍼 프레임을 형성한다. 데이터의 프레임에 대응하는 시간 영역 파형 샘플들의 세트는 DMT 데이터 심볼을 형성하고, 이것은 상기 통신 링크(130)를 통해 원격 통신 장치(140)로 전송된다. DMT 동기 심볼은 각각의 수퍼 프레임 다음에 생성된다. 따라서, 도시된 실시예에서는 68개의 데이터 심볼들 다음에 동기 심볼이 존재한다. 물론, 하나의 동기 심볼이 뒤따르는 데이터 심볼들의 수는 달라질 수 있고, 따라서 상술된 바와 같이 반드시 68개로 제한할 필요는 없다.
상기 송신기(305)는 순환 프리픽스 장치(cyclic prefix unit)(335)를 더 포함하고, 이것은 변조기(330)의 출력 신호에 순환 프리픽스를 삽입한다. 즉, 변조기(330)로부터의 출력 샘플들의 일부분이 복사되어 기존의 출력 샘플들에 추가되어 오버랩(overlap)이 제공되고 더 양호한 심볼 정렬을 가능하게 한다.
송신 버퍼 장치(340)는 출력 샘플들을 송신 아날로그 프론트 엔드(TX AFE) (345)로 전송하기 전에 출력 샘플들을 수신하여 버퍼링한다. 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)는 상기 송신 버퍼 장치(340)로부터의 디지털 출력 샘플들을 통신 링크(130)를 통한 전송에 적합한 아날로그 파형으로 변환하기 위한 디지털/아날로그(D/A) 변환기(미도시) 및 필터(미도시)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 통신 링크(130)는 전형적으로 통상의 꼬임쌍으로 이루어지고, 그로 인해 상기 모뎀 통신 장치(120)와 상기 원격 통신 장치(140) 간에 아날로그 전화 연결을 형성한다. 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)는 표준 기존 전화 시스템(POTS) 신호 기술들 (예를 들어, 2선식에서 4선식으로의 변환, 온 후크 및 오프 후크 임피던스들(on and off-hook impedances), 링 검출(ring detection), FCC 조정 일렉트로닉스(FCC regulated electronics) 등)을 이용하여 상기 꼬임쌍 연결부와 상기 모뎀 통신 장치(120)를 인터페이스하기 위한 일반적인 전화 하이브리드 회로(미도시)를 더 포함한다.
전형적으로, 상기 프로세서 시스템(110)이 비-실시간 기능들을 수행할 때, 상기 운영 체계가 상기 모뎀 통신 장치(120)에 실시간 기반으로 필요한 지원을 제공함에 있어서 지연되는 경우(즉, 지연 문제가 발생하는 경우), 상기 원격 통신 장치(140)와의 연결이 끊어지거나 적절한 데이터 전송을 실패할 수 있다는 점에서 상기 모뎀 통신 장치(120)는 불안정하게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 순환 프리픽스 장치(335)로부터 출력되는 DMT 심볼들의 부존재가 발생하는 경우, 송신 버퍼(340)는 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)로 전송하기 위해 적절한 DMT 심볼을 생성하여 원격 통신 장치(140)에 대한 연속적인 데이터 송신을 유지한다.
이제 도 4 를 참조하면, 상기 송신 버퍼(340)의 간략화된 블럭도가 제공된다. 상기 송신 버퍼(340)는 상기 순환 프리픽스 장치(335)로부터 출력되는 DMT 심볼을 수신하고, 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)에 상기 샘플들을 전송하기 전에 이 샘플들을 임시로 저장하는 샘플 버퍼(405)를 포함한다. 비록 상기 샘플 버퍼(405)가 상기 순환 프리픽스 장치(335)로부터 송신되는 다중 DMT 심볼들을 포함할지라도, 상기 샘플 버퍼(405)는 하나의 DMT 심볼에 대응하는 디지털 심볼들을 하나의 단위로 간주한다. 상기 송신 버퍼(340)는 또한 상기 샘플 버퍼(405)로 전송하기 위한 DMT 데이터 또는 동기 심볼을 발생시키는 유휴(idle) 심볼 버퍼(410)를 포함한다. 상기 유휴 심볼 버퍼(410)는 다중화기(multiplexer)(425)를 통해 상기 샘플 버퍼(405)와 연결된다. 상기 순환 프리픽스 장치(335)로부터 전송되는 상기 DMT 심볼들 또한 상기 샘플 버퍼(405)로 전송되기 전에 상기 다중화기(425)로 전송된다. 내부 카운터(420)를 포함하는 버퍼 로직(415)이 제공되어, 심볼이 상기 샘플 버퍼(405)로부터 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)로 전송될 때마다, DMT 동기 심볼을 포함하는 타임 슬롯을 추적한다. 일 실시예에 따르면, 상기 내부 카운터(420)들은 모듈로(modulo) 카운터이다. 그러나, 이해되는 바와 같이 상기 내부 카운터(420)는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 다른 타입의 카운터들을 포함할 수 있다. 상기 동기 심볼들을 추적하기 위하여, 상기 제어 장치(315)에 상기 DMT 동기 심볼들의 위치를 시그널링하게 함으로써, 송신 버퍼(340)가 먼저 초기화되는데, 이는 트레이닝 절차 다음의 모뎀 통신 장치의 데이터 모드의 시작시에 달성될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 상기 송신 버퍼(340)의 초기화는 다른 때에도 발생할 수 있고, 원하는 경우에는 심지어 반복적으로도 발생할 수 있다. 상기 버퍼 로직(415)은 또한 상기 순환 프리픽스 장치(335)의 출력이 언제 유휴 상태인지를 판단하고, 어느쪽이 필요로 되는지에 따라 상기 유휴 심볼 버퍼(410)에 DMT 데이터 또는 동기 심볼 중 하나를 발생시키도록 구성된다.
통상의 동작 모드에서는(즉, 상기 DMT 심볼들이 전송되고 지연시간이 발생하지 않는 경우), 상기 송신 버퍼(340)는 상기 순환 프리픽스 장치(335)로부터 상기 샘플 버퍼(405)에 의해 수신되는 상기 송신된 DMT 데이터와 동기 심볼들을 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)로 이동시킨다. 대안적인 실시예에서, 상기 DMT 동기 심볼들은 상기 송신 버퍼(340)의 입력부에 전송되지 않지만, 상기 버퍼 로직(415) 자체에 의해 적절한 때에 발생될 수 있고, 상기 내부 카운터(420)에 의해 지시되는 바와 같이 동기 심볼들이 필요할 때 적절하게 삽입될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 내부 카운터(420)는 상기 데이터 심볼들에 관한 상기 동기 심볼들의 위치를 추적한다.
지연 문제가 발생하고, 상기 송신 버퍼(340)가 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)로의 출력을 위한 새로운 DMT 심볼을 수신하지 않을 때, 상기 유휴 심볼 버퍼(410)는 상기 버퍼 로직의 내부 카운터(420)에 의해 획득한 결과들을 기초로 DMT 데이터 또는 동기 심볼 중 하나를 생성한다. 앞서 논의된 바와 같이, 이것은 특정 패턴(즉, 동기 심볼 주기성)으로 송신되는 상기 DMT 심볼들로부터 판단될 수 있다. 만약 상기 버퍼 로직(415)이 동기 심볼이 필요하다고 판단한다면, 상기 유휴 심볼 버퍼(410)는 적절한 동기 심볼을 발생시킨다. 상기 유휴 심볼 버퍼(410)에서 발생된 동기 심볼은 이전에 프로세서 소프트웨어로부터 전송되어 저장된 동기 심볼로부터 발생할 수 있고, 상기 버퍼 로직(415)의 상기 내부 카운터(420)는 송신된 심볼이 동기 심볼임을 나타낼 때 상기 버퍼(405)에 의해 저장된 이전에 송신된 심볼로부터 발생되거나, 또는 다른 어떠한 내부적으로 계산된 소스(미도시)로부터 발생될 수 있다. 그러나, 만약 상기 버퍼 로직(415)이 데이터 심볼을 필요로 하는 것으로 판단한다면, 상기 유휴 심볼 버퍼(410)는 다양한 소스들로부터 발생될 수 있는 적절한 데이터 심볼을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 발생된 데이터 심볼은 이미 버퍼링된 이전의 심볼의 복사, 이전에 버퍼링된 심볼에 대한 근소한 변형이나, 단순한 파일럿 톤이 될 수도 있고, 또는 다른 어떠한 내부적으로 계산된 소스(미도시)로부터 발생될 수 있다.
따라서, 소프트웨어가 비-실시간을 기초로 상기 프로세서 시스템(110)에 의해 실행될 때, 상기 송신 버퍼(340)에 의한 유휴 데이터 및 동기 심볼들의 발생 및 상기 송신 아날로그 프론트 엔드(345)로의 전송에 의해, 상기 모뎀 통신 장치(120)와 원격 통신 장치(140) 사이의 연결 및/또는 데이터 손실의 위험성이 상당히 감소된다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서 시스템(110) 상에서 실행되는 소프트웨어는 동기 또는 데이터 심볼이 스트림내에 삽입된 때를 통보받는다. 이것은 상기 소프트웨어가 비-실시간으로 동작하고 있는 동안 얼마나 많은 심볼들이 자동으로 삽입되었는지를 나타내기 위하여 언더플로(underflow) 비트 카운터(미도시)에 의해 삽입 이벤트가 발생될 때, 상기 소프트웨어에 정보를 되돌리는 상기 제어 장치(315)에 의해 이루어질 수 있다. 대안적으로, 상기 시스템(100)은 상기 소프트웨어가 상기 카운터(420)를 직접적으로 판독할 수 있고, 임의의 비-순차적인 이벤트를 직접적으로 판단할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 상기 수신기(310)는 상기 아날로그 전화 통신 링크(130)를 통해 아날로그 파형을 수신하는 수신 아날로그 프론트 엔드(RX AFE)(350)를 포함한다. 상기 수신 아날로그 프론트 엔드(350)는 이전에 논의된 바와 같이 통신 링크(130)의 상기 아날로그 전화 연결에 대하여 상기 원격 통신 장치(140)와 상기 모뎀 통신 장치(120)를 인터페이스하는 일반적인 하이브리드 회로를 포함한다. 상기 수신 아날로그 프론트 엔드(350)는 아날로그 파형을 시간 영역 디지털 샘플들로 변환하기 위한 아날로그/디지털(A/D) 변환기(미도시) 및 필터(미도시)를 더 포함한다.
상기 수신 아날로그 프론트 엔드(350)는 수신 버퍼(355)로 샘플들을 전송한다. 도 5 를 참조하면, 상기 수신 버퍼(355)의 기본적인 블럭도가 제공된다. 상기 수신 버퍼(355)는 샘플 대 샘플 기초로 상기 수신 아날로그 프론트 엔드(350)로부터 전송된 샘플들을 수신하는 샘플 버퍼(505)를 포함한다. 상기 수신 버퍼(355)는 상기 샘플 버퍼(505)와 연결된 버퍼 제어부(510)를 더 포함한다. 상기 버퍼 제어부(510)는 상기 샘플 버퍼(505)내에 샘플들의 임의의 오버런(overrun)이 있는지를 결정하고, 어떠한 샘플들이 손실되었는지를 표시한다.
상기 수신 버퍼(355)에 버퍼링된 샘플들은 배열 및 등화 장치(360)로 전송되고(도 3 참조), 상기 배열 및 등화 장치(360)는 종래 기술에 널리 공지되어 있는 바와 같이 심볼 배열과 시간 영역 등화를 수행한다. 시간 영역 등화에 있어서, 톤들은 서로 다른 주파수들에 있기 때문에, 특정 주파수들이 다른 주파수들보다 더 빨리 이동하고, 그리고 이와 마찬가지로, 톤들은 동시에 도달하지 못할 수 있다. 상기 배열 및 등화 장치(360)의 시간 영역 등화 기능은 전달 속도차를 보상하기 위하여 더 빠른 톤들을 지연시킨다. 더 높은 프레임 배열 정확도가 시간 영역 등화에서 정확도를 더 낮추게 한다는 점에서 상기 프레임 배열 및 시간 영역 등화 기능들 간에는 성능 트레이드 오프(trade off)가 존재한다. 상기 모뎀 통신 장치(120)에 의해 수행되는 순환 프리픽스 삽입은 심볼 배열 정확도를 향상시킨다. 상기 배열 및 등화 장치(360)는 또한 수신된 신호의 진폭을 증가시키기 위하여 이득 제어를 수행한다.
복조기(365)는 상기 배열 및 등화 장치(360)로부터 시간 영역 샘플들을 수신하고 시간 영역 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하여 톤을 복구한다. 상기 복조기(365)는 배열 부호화 데이터로부터 배열지점들을 결정하는 분할 기능, 확인된 배열지점들을 다시 비트들로 맵핑하는 디맵핑(demapping) 기능 및 복호 기능(예를 들어, 만약 트렐리스(trellis) 배열 부호화가 사용된다면, 비터비(Viterbi) 복호)을 수행한다. 상기 복조기(365)는 또한 이용가능한 톤들 중에서 분할되었던 직렬 바이트들을 다시 조합하도록 톤 디오더링(deordering)을 수행한다.
복호 장치(370)는 당업자에게 잘 알려진 방법들을 사용하여 상기 복조기 (365)에서 수신된 데이터에 순방향 오류 정정, CRC 검사, 그리고 디스크램블링 (descrambling) 기능들을 수행한다. 상기 복호 장치(370)에 의해 제공된 복원된 데이터는 상기 원격 통신 장치(140)에 의해 전송된 연속적인 2진 데이터를 나타낸다. 상기 복원된 데이터는 상기 모뎀 통신 장치(120)에 연결된 상기 프로세서 시스템(110)으로 디지털 데이터를 전송하기 위해 데이터 입력선(375)에 제공된다. 이전에 논의된 상기 데이터 출력선(325)과 함께, 상기 데이터 입력선(375)은 상기 프로세서 시스템(110)과 모뎀 통신 장치(120) 사이에 연결 링크(125)를 형성한다.
상기 샘플 버퍼(505)의 오버런이 전혀 존재하지 않는 상기 수신기(310)내에서의 정상 동작 모드에서, 상기 샘플 버퍼(505)는 어떠한 샘플 손실도 없으므로 상기 배열 및 등화 장치(360)로 직접 샘플들을 전송한다. 그러나, 상기 수신기(310)내에서 지연 문제가 발생하고, 상기 샘플 버퍼(505)가 모든 샘플들을 보유할 수 없을 때, 상기 버퍼 제어부(510)는 샘플들 중 일부를 삭제할 것이다. 일 실시예에 따르면, 상기 버퍼 제어부(510)는 상기 샘플 버퍼(505) 내에 버퍼링된 데이터의 처음, 끝 또는 중간에서 인접 블럭들내의 샘플들을 삭제할 수 있다. 상기 버퍼 제어부(510)는 삭제된 모든 샘플들의 정확한 시작위치와 종료위치를 저장하고, 이 위치 정보를 상기 샘플 버퍼(505)로부터의 잔여 샘플들과 함께 상기 제어 장치(315)상에서 실행되는 수신 소프트웨어에 전송함으로써, 삭제된 데이터가 복원될 수 있게 된다. 대안적으로, 상기 버퍼 제어부(510)는 매 n 번째의 샘플에 대응하는 상기 샘플 버퍼(505)의 샘플들을 삭제할 수 있다. 상기 버퍼 제어부(510)는 또한 정확한 시작, 정지, 그리고 사용된 단계를 기록하고, 이 정보를 잔여 샘플들과 함께 상기 제어 장치(315)에서 실행되는 수신 소프트웨어로 전송한다.
또 다른 실시예에서, 상기 샘플 버퍼(505)내의 데이터가 압축될 수 있다. 이것을 달성하기 위해, 상기 버퍼 제어부(510)는 라운딩(rounding) 또는 절단(truncation) 방법을 사용하여 샘플의 해상도를 줄일 수 있고, 이에 따라 샘플들이 상기 샘플 버퍼(505)의 더 적은 수의 버퍼 기억 위치들(미도시)에 저장될 수 있게 한다. 상기 버퍼 제어부(510)는 상기 라운딩 또는 절단이 일어나는 정확한 위치를 기록하고, 이 정보를 수신 소프트웨어에 전송하여, 압축된 샘플들이 확장되고 복구될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 버퍼 제어부(510)는 구분적인(piecewise) 선형 압축 방식을 사용하여 상기 샘플 버퍼(505)내에 데이터를 압축할 수 있다. 압축된 후 복구된 샘플들에는 전형적으로 이전에 논의된 상기 절단 또는 라운딩 방법들에 의한 것보다도 더 적은 잡음이 부가된다.
상기 제어 장치(315)에 실행하는 상기 수신 소프트웨어는 비-실시간 환경에서 동작하는 소프트웨어 모뎀의 일부분으로 이해하도록 구성된다. 상기 소프트웨어는 상기 수신 버퍼(355)로부터 데이터를 전송할 때, 어떠한 유실된 또는 부분적으로 유실된 샘플들이 있는지 검사한다. 만약 유실된 샘플들이 어느정도 있다면, 상기 제어 장치(315)는 0 들을 삽입하거나, 데이터의 평균을 내거나, 다른 알려진 기술들을 이용하여 없어진 샘플들을 추정할 수 있다. 만약 샘플들이 상기 버퍼 제어부(510)에 의해 압축되었다면, 상기 제어 장치(315)는 적당하게 상기 샘플들의 압축을 해제한다.
대안적인 실시예에서, 상기 수신 버퍼(335)는 수퍼프레임 카운터(미도시)를 갖출 수 있고, 상기 수퍼프레임 카운터의 배열은 상기 버퍼 제어부(510)에 의해 이루어진다. 상기 수퍼프레임 카운터를 이용하여, 상기 버퍼 제어부(510)는 상기 샘플 버퍼(505)내에 공간이 필요할 때 어떤 데이터도 손실 없이 상기 수퍼프레임 동기 심볼들을 삭제할 수 있다. 또한, 상기 수퍼프레임 카운터를 제공함으로써, 순환 프리픽스가 프레임내에서 그들의 잉여 부분들에 의해 근접할 수 있기 때문에(즉, 상기 순환 프리픽스는 프레임 일부의 단순한 반복임) 상기 버퍼 제어부(510)는 송신된 데이터의 순환 프리픽스 영역에서 샘플들을 삭제할 수 있다.
상기 개시된 특정 실시예들은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명은 본원의 개시의 이익을 갖는 당업자에게 다르지만 명백한 방법들로 변형 및 실행될 수 있다. 또한, 본 발명은 본원에 개시된 구조 또는 설계의 세부적인 사항들에 한정되지 않으며, 하기의 청구 범위에 의해서만 규정된다. 따라서 상기 개시된 특정 실시예들은 본 발명의 범위와 정신내에서 변형 또는 수정될 수 있다. 그러므로, 본원에서 보호받고자 하는 권리는 하기의 청구 범위들에서 정의된다.

Claims (11)

  1. 수신되는 데이터의 샘플들이 버퍼의 저장 용량을 초과하는지를 판단하는 단계와;
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 버퍼로부터 데이터의 샘플들을 선택하고 삭제하는 단계와; 그리고
    상기 선택되어 삭제된 데이터의 샘플들을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 버퍼로부터 데이터의 샘플들을 선택하고 삭제하는 단계는,
    상기 버퍼 내에 버퍼링된 데이터의 인접 블럭들에서의 샘플들을 선택하고 삭제하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 버퍼로부터 데이터의 샘플들을 선택하고 삭제하는 단계는,
    상기 버퍼내에 버퍼링된 데이터의 n 번째 샘플마다의 샘플들을 선택하고 삭제하는 것과; 그리고
    삭제되는 상기 n 번째 샘플들을 정의하는 시작 포인트 및 종료 포인트의 위치들을 기록하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼내에 버퍼링된 데이터의 인접 블럭들에서의 샘플들을 선택하고 삭제하는 단계는,
    삭제되는 상기 인접 블럭을 정의하는 시작 포인트와 종료 포인트의 위치들을 기록하는 것을 더 포함하고; 그리고
    상기 선택되어 삭제된 데이터의 샘플들을 복원하는 단계는,
    적어도 상기 기록된 위치들에 기초하여, 상기 선택되어 삭제된 데이터의 샘플들을 복원하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 샘플들에 대하여 심볼 배열 및 시간 영역 등화를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신된 샘플들에 대하여 심볼 배열 및 시간 영역 등화를 수행하는 단계는,
    상기 버퍼의 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 선택되어 삭제된 샘플들을 복원한 후, 상기 수신된 샘플들에 대하여 심볼 배열 및 시간 영역 등화를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  7. 수신되는 데이터의 샘플들이 버퍼의 저장 용량을 초과하는지를 판단하는 단계와;
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 버퍼로부터의 데이터의 샘플들을 압축하는 단계와; 그리고
    상기 압축된 데이터의 샘플들의 압축을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터의 샘플들을 압축하는 단계는,
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여 상기 버퍼로부터의 데이터의 샘플들을 라운딩하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터의 샘플들을 압축하는 단계는,
    상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여 상기 버퍼로부터의 데이터의 샘플들을 절단하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
  10. 데이터의 샘플들을 수신하는 수신기와;
    상기 수신된 데이터의 샘플들을 저장하는 버퍼와; 그리고
    수신되는 데이터의 샘플들이 상기 버퍼의 저장 용량을 초과하는지를 판단하고, 상기 저장 용량이 초과되는 것에 응답하여, 상기 버퍼로부터 데이터의 샘플들을 선택하고 삭제하며, 그리고 상기 선택되어 삭제된 데이터의 샘플들을 복원하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 수신된 샘플들에 대하여 심볼 배열 및 시간 영역 등화를 수행하는 단계는,
    상기 버퍼의 저장 용량이 초과되지 않는 것에 응답하여, 상기 수신된 샘플들에 대하여 심볼 배열 및 시간 영역 등화를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 샘플들을 버퍼링하는 방법.
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