KR101627168B1

KR101627168B1 - G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101627168B1
Application number: KR1020160031040A
Authority: KR
Inventors: 서인식; 백준현; 박성훈
Original assignee: 라이트웍스 주식회사
Priority date: 2016-03-15
Filing date: 2016-03-15
Publication date: 2016-06-03
Anticipated expiration: 2036-03-15

Abstract

본 발명은 홈네트워크를 위한 G.hn 기술을 구리선 가입자망에 적용하여 기가비트 이상의 고속 통신을 제공하기 위해 필요한 수신부 아날로그 디지털 변환기의 성능을 능동적으로 개선할 수 있도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, 집선장비와 단말이 미리 약속된 트레이닝 심볼 셋을 송수신하면서 수신단에 포함된 TI-ADC(Time Interleaved ADC)의 편차를 조절하도록 하되, 이미 포설된 구리선 매체를 사용하는 G.hn 기반 가입자망의 매체 특성 상 발생되는 선로의 영향을 줄이기 위해 심볼이 반복되는 반복심볼 셋을 이용하도록 함으로써, 선로 및 TI-ADC에 의한 수신 신호 오류 중 선로에 의한 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC를 구성하는 ADC의 설정 편차 조절에 의한 TI-ADC 보정이 이루어지도록 하여 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템의 SNR 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치{SNR improving method and apparatus for FTTdp access network system with G.hn}

본 발명은 G.hn 기반 FTTdp(Fiber To The distribution point) 가입자망 시스템을 위한 SNR(Signal to Noise Ratio, 신호대 잡음비) 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, 홈네트워크를 위한 G.hn 기술을 구리선 가입자망에 적용하여 기가비트 이상의 고속 통신을 제공하기 위해 필요한 수신부 아날로그 디지털 변환기의 성능을 능동적으로 개선할 수 있도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.

다양한 통신 기술과 단말의 급격한 발전에 따라 네트워크 서비스 역시 고품질, 고용량 멀티미디어 콘텐츠 수요에 대응할 수 있도록 발전하고 있다.

따라서 인터넷 환경 역시 수백 Mbps를 넘어 1Gbps급 이상의 서비스 환경으로 고도화되고 있다.

현재 기가급 인터넷 서비스는 공동주택이나 단독주택의 댁내 배선환경이 광케이블, UTP 선로로 구성된 경우를 기준으로 추친되고 있으며, 배선 환경이 전화선이나 동축 케이블과 같은 구리 배선인 경우를 위해서 기존 구리선 기반 통신 기술을 대체할 수 있는 새로운 기술이 연구되고 있다.

G.hn은 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector)의 G.996x를 비롯한 관련 기관에서 추친된 홈네트워크 기술에 대한 일반적인 기술명으로, 전화선, 전력선, 동축 케이블 등의 기존 구리선 물리 매체를 이용하여 1Gbps 이상의 데이터 전송 속도를 제공하는 네트워크 기술이다.

예를 들어 전화선을 이용한 통신 기술의 경우 25kHz~1.1MHz 대역을 이용하여 512kbps의 전송 속도를 제공하는 ADSL 기술에서 25kHz~30MHz 대역을 이용하여 200Mbps의 전송 속도를 제공하는 VDSL2 기술까지 발전하였으나 그 이상의 속도는 제공하지 못하고 있다. 그에 반해서 전화선을 이용하는 ITU-T G.996x표준 권고안 고속 가입자 네트워크 기술인 G.hn에서는 2~100MHz의 넓은 대역을 이용하여 1Gbps의 전송 속도를 제공할 수 있으며 최근에는 200MHz까지 사용 대역을 넓혀 전송 속도를 두 배로 증가시키는 연구도 이루어지고 있다.

이러한 G.hn 기술은 기본적으로 매체에 따라 적절한 대역의 서브캐리어를 이용하는 OFDM 방식 전송과 시분할의 반이중 송수신 방식(half duplex)을 이용한다. 예를 들어 전화선의 경우 48.828125kHz 대역의 서브캐리어 2048개를 이용하여 100MHz 대역으로 1Gbps 전송 속도를 구현하고 있으며 사용 대역을 200MHz로 확장하여 서브캐리어 4096개를 사용하는 방식도 소개되고 있다.

이러한 G.hn 기술을 가입자망에 적용할 경우 건물의 구내까지는 광선로를 통해 연결하고, 건물 내부에서는 이미 배선된 전화선에 G.hn 기술을 적용하여 기가비트 이상의 전송 속도를 댁내까지 제공할 수 있도록 한 기가와이어(Gigawire) 기술이 등장하게 되었다.

이렇게 수천개의 서브캐리어 신호가 포함된 광대역 아날로그 신호를 특성이 제한된 구리선 매체를 통해 전송하기 때문에 G.hn 기술을 적용한 가입자망의 집선 장비(CO:Central Office)와 댁내의 통신 단말(CPE:Customer Premises Equipment)의 물리계층 수신단에 적용되는 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 고속 처리가 요구된다. 특히, 사용 대역이 200MHz인 경우라면 ADC의 샘플링 속도가 신호의 최대 주파수보다 2배 이상 커야 하고, 실무적으로 2.5배를 이용하므로 ADC의 샘플링 속도로 500MS/s를 요구하게 된다.

더불어, G.hn 기술 표준에 따른 신호 변조 방식은 4096-QAM이기 때문에 아날로그 디지털 변환기는 적어도 12bit의 유효 해상도를 요구하며, 오차 발생이나 추가 정보 삽입 등을 고려해 볼 때 실질적으로는 14~16bit의 해상도를 필요로 한다.

결국, G.hn 기술을 적용한 가입자망의 집선 장비나 댁내 단말에는 수신 신호의 처리를 위해 14~16bit 해상도 500MS/s ADC가 적용되어야 한다.

하지만, 500MS/s 샘플링 속도를 가지는 14bit 이상의 ADC를 구현하는 것은 용이하지 않기 때문에 이러한 고속의 샘플링이 요구되는 경우 통상 복수의 저속 ADC를 이용하는 TI-ADC(Time Interleaved ADC)를 적용한다.

예를 들어, 4개의 ADC를 이용하는 TI-ADC의 경우 수신 신호를 4개의 ADC에 순차적으로 제공하고 각각의 ADC가 자신의 변환 결과를 순차적으로 출력하도록 구성되므로 각각의 ADC는 샘플링 속도를 1/4로 낮출 수 있게 되는데, 125Ms/s 샘플링속도의 14~16bit ADC를 4개 구성하는 것은 500Ms/s 샘플링 속도를 가지는 14~16bit ADC 하나를 구성하는 것과 비교할 수 없을 정도로 구현이 용이하며 저렴하다.

하지만, 이렇게 복수의 ADC를 순차적으로 이용하는 TI-ADC의 경우 내부적으로 구성된 복수의 ADC 간 이득 편차, 처리 타이밍(특히, 자동 이득 조절부의 처리 타이밍) 편차, 기준 전압 편차가 존재할 수 밖에 없고, 이러한 편차들에 의해 수신SNR(Signal to Noise Ratio, 신호대 잡음비)특성이 악화되게 된다.

따라서, 현실적인 시스템 구성을 위해 TI-ADC를 이용하면서도 이러한 TI-ADC를 구성하는 각 ADC 간의 편차를 능동적으로 조절하여 SNR을 개선할 수 있는 새로운 방법 및 장치가 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제10-2015-0132091호 [발명의 명칭: Ｉ/Ｑ 변환된 신호 및 2채널 ＴＩＡＤＣ의 채널 불일치를 처리하기 위한 방법 및 장치] 한국공개특허 제10-2015-0069599호 [발명의 명칭: 통신 시스템에서의 신호 처리 방법 및 장치]

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 G.hn 기반 FTTdp(Fiber To The distribution point) 가입자망 시스템을 구성하는 집선장비와 단말이 미리 약속된 트레이닝 심볼 셋을 송수신하면서 수신단에 포함된 TI-ADC(Time Interleaved ADC)의 편차를 조절하도록 하되, 이미 포설된 구리선 매체를 사용하는 G.hn 기반 가입자망의 매체 특성 상 발생되는 선로의 영향을 줄이기 위해 심볼이 반복되는 반복심볼 셋을 이용하도록 함으로써, 수신 신호에 대한 다양한 오류 원인 중 선로에 의한 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC를 구성하는 ADC의 설정 편차를 조절하여 심볼의 수신 오류를 줄일 수 있도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 G.hn 기술 표준에 따른 4096-QAM 심볼을 그대로 사용하면서도 실질적인 선로 영향을 줄이기 위해서 4096-QAM의 심볼 중 선택된 심볼들을 각각 일정 숫자로 반복되도록 순차 구성한 반복 심볼셋을 설정함으로써 고주파 대역에서 열화되는 선로 특성을 개선하고, 이렇게 특성이 개선된 선로를 통해 제공되는 반복 심볼의 수신 오차를 줄이도록 TI-ADC를 구성하는 각 ADC의 이득, 타이밍, 기준전압 등을 조절하여 편차를 최소화하는 값으로 TI-ADC를 능동적으로 보정하도록 함으로써 결과적으로 SNR을 개선할 수 있도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반복심볼 셋을 제공하여 선로 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC의 각 ADC 편차를 조절하도록 한 후 랜덤심볼 셋을 제공하여 조절된 ADC 편차에 따른 TI-ADC의 성능을 확인하도록 함으로써 G.hn 기반 가입자망 시스템을 구성하는 집선장비와 단말 간 통신 성능을 높일 수 있도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트레이닝을 위한 심볼셋을 전송할 때 전송할 심볼셋의 성상도 상 위치에 따라 성상도의 중심 영역과 외곽 영역을 복수로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정(FEC:Forward Error Correction) 코드를 삽입하여 마치 비균일 직교진폭변조(UN-QAM:Non-Uniform Quadrature Amplitude Modulation) 성상좌표를 이용하는 것과 유사한 SNR 개선 특성을 제공하도록 함으로써 선로 선로 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC의 각 ADC 편차를 조절하도록 한 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp(Fiber To The distribution point) 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법은 다수의 단말(CPE:Customer Premises Equipment) 및 이들과 구리선 매체로 연결되는 복수의 도메인 마스터를 가진 집선장비(CO:Central Office)를 포함하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR(Signal to Noise Ratio) 개선 방법으로서, 하나의 심볼이 기 설정된 횟수로 반복되는 방식으로 복수의 심볼들에 대해 구성된 반복심볼셋의 정보를 공유하는 도메인 마스터와 단말 중 적어도 하나가 구리선 매체를 통해 상기 반복심볼셋을 상대측에 전송하는 반복심볼 전송 단계와; 상기 반복심볼셋을 수신하는 도메인 마스터나 단말이 수신부의 TI-ADC(Time Interleaved ADC)를 통해 수신된 반복심볼셋과 기 보유한 반복심볼셋 정보를 비교하면서 상기 TI-ADC를 구성하는 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 각 ADC의 편차를 조정하는 TI-ADC 조정 단계를 포함하되, 상기 반복심볼셋을 구성하는 심볼의 반복 전송을 통해 구리선 매체의 고주파 대역 서브캐리어 전송 특성을 개선한다.

반복심볼셋은 4096-QAM 심볼로 구성된다.

TI-ADC의 각 ADC 편차를 조정하는 단계는 ADC 간의 이득, 타이밍, 기준 전압 중 적어도 하나 이상의 값에 대한 편차를 조정할 수 있다.

반복심볼 전송 단계는 심볼 성상 좌표의 중심 영역과 외곽 영역을 복수로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정(FEC:Forward Error Correction) 코드를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

TI-ADC 조정 단계 이후, TI-ADC 조정 상태를 검증하기 위해 도메인 마스터와 단말이 공통으로 구비한 랜덤심볼셋을 상대측에 전송하고 조정된 TI-ADC를 통해 수신된 심볼을 검증하는 보정 확인 단계를 더 포함할 수 있다.

도메인 마스터와 단말은 복수의 반복심볼셋을 포함하는 트레이닝 심볼셋을 구비하며, 선로 특성에 따라 사용할 반복심볼셋을 선별할 수 있다.

도메인 마스터와 단말은 기 설정된 규칙에 따라 반복심볼셋을 생성할 수도 있다.

한편, 반복심볼셋 선별 혹은 생성 시 선로 상태에 따라 심볼 당 반복 횟수가 다른 반복심볼셋을 선택하거나 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치는 다수의 단말 및 이들과 구리선 매체로 연결되는 복수의 도메인 마스터를 가진 집선장비에 각각 구성되는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치로서, 설정을 조정할 수 있는 복수의 ADC로 이루어진 TI-ADC를 포함하는 송수신부와; 하나의 심볼이 기 설정된 횟수로 반복되는 방식으로 복수의 심볼들에 대해 구성된 반복심볼셋을 약속된 방식으로 생성하거나 선택하는 트레이닝 심볼 생성부와; 트레이닝 심볼 생성부에서 제공되는 반복심볼셋을 구리선 매체를 통해 전송하거나, 구리선 매체를 통해 수신되어 상기 TI-ADC로 변환된 반복심볼셋을 상기 트레이닝 심볼 생성부를 통해 얻은 원본 반복심볼셋과 비교하면서 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 상기 각 ADC의 설정을 조정하는 트레이닝부를 포함하되, 상기 트레이닝부는 상기 반복심볼셋을 구성하는 심볼의 반복 전송을 통해 구리선 매체의 고주파 대역 서브캐리어의 전송 특성을 개선한다.

반복심볼셋은 4096-QAM 심볼로 구성된다.

트레이닝부는 TI-ADC를 구성하는 각 ADC 간의 이득, 타이밍, 기준 전압 중 적어도 하나 이상의 설정을 조정할 수 있다.

트레이닝부는 반복심볼셋 심볼의 성상 좌표를 중심 을 기준으로 복수 영역으로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정 코드를 삽입하여 전송할 수 있다.

트레이닝 심볼 생성부는 TI-ADC 조정 상태를 검증하기 위해 약속된 랜덤심볼셋을 더 생성할 수 있다.

이 때, 트레이닝부는 반복심볼셋 전송 후 상기 트레이닝 심볼 생성부가 생성한 랜덤심볼셋을 전송할 수 있고, 랜덤심볼셋을 수신하여 반복심볼셋을 통해 조정한 TI-ADC를 이용한 수신심볼을 검증하여 필요한 경우 반복심볼셋의 재전송을 구리선 매체를 통해 연결된 상대 도메인 마스터나 단말에 요청할 수 있다.

트레이닝부는 반복심볼셋 재전송 요청을 수신하면 동일하거나 상이한 약속 반복심볼셋을 트레이닝 심볼 생성부로부터 획득하여 상대 도메인 마스터나 단말에 재전송할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치는 집선장비와 단말이 미리 약속된 트레이닝 심볼 셋을 송수신하면서 수신단에 포함된 TI-ADC(Time Interleaved ADC)의 편차를 조절하도록 하되, 이미 포설된 구리선 매체를 사용하는 G.hn 기반 가입자망의 매체 특성 상 발생되는 선로의 영향을 줄이기 위해 심볼이 반복되는 반복심볼 셋을 이용하도록 함으로써, 선로 및 TI-ADC에 의한 수신 신호 오류 중 선로에 의한 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC를 구성하는 ADC의 설정 편차 조절에 의한 TI-ADC 보정이 이루어지도록 하여 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템의 SNR 특성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치는 G.hn 기술 표준에 따른 4096-QAM 심볼을 그대로 사용하면서도 실질적인 선로 영향을 줄이기 위해서 4096-QAM의 심볼 중 선택된 심볼들을 각각 일정 숫자로 반복되도록 순차 구성한 반복 심볼셋을 설정함으로써 고주파 대역에서 열화되는 선로 특성을 개선하고, 이렇게 특성이 개선된 선로를 통해 제공되는 반복 심볼의 수신 오차를 줄이도록 TI-ADC를 구성하는 각 ADC의 이득, 타이밍, 기준전압 등을 조절하여 편차를 최소화하는 값으로 TI-ADC를 능동적으로 보정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치는 반복심볼 셋을 제공하여 선로 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC의 각 ADC 편차를 조절하도록 한 후 랜덤심볼 셋을 제공하여 조절된 ADC 편차에 따른 TI-ADC의 성능을 확인하도록 함으로써 G.hn 기반 가입자망 시스템을 구성하는 집선장비와 단말 간 통신 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법 및 장치는 트레이닝을 위한 반복심볼셋 전송 시 전송할 심볼셋의 성상도 상 위치에 따라 성상도의 중심 영역과 외곽 영역을 복수로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정(FEC:Forward Error Correction) 코드를 삽입하여 마치 비균일 직교진폭변조(UN-QAM:Non-Uniform Quadrature Amplitude Modulation) 성상좌표를 이용하는 것과 유사한 SNR 개선 특성을 제공하도록 함으로써 선로 선로 영향을 최소화한 상태에서 TI-ADC의 각 ADC 편차를 조절하여 신뢰성 있는 ADC 보정이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전화선 기반 가입자망 구성을 보인 구성도.
도 2는 G.hn 기술을 적용한 가입자망 구성을 보인 구성도.
도 3은 G.hn 기술을 적용한 집선장비 도메인 마스터의 물리계층 처리부 구성도.
도 4 및 도 5는 수신부 TI-ADC의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 도메인 마스터와 단말 간의 연결 방식 및 전송 심볼 손실을 설명하기 위한 개념도.
도 7은 G.hn 기술 표준에 따른 4096-QAM 성상도.
도 8은 예시적 수신 신호의 4096-QAM 성상도.
도 9는 G.hn 기술의 서브 캐리어와 선로 특성을 보인 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SNR 개선 장치가 적용된 도메인 마스터와 단말의 구성도.
도 11은 본 발명의 실시예에서 사용되는 심볼의 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 반복심볼셋 전송 시 선로 특성 변화를 보인 개념도.
도 13은 균일하지 않은 직교진폭변조 방식의 성상좌표에 대한 예시.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 균일하지 않은 FEC 적용 방식을 설명하기 위한 성상좌표의 비균일 FEC 적용 영역을 보인 개념도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법을 보인 순서도.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

특히, 본 발명을 설명함에 있어 집선장비(CO:Central Office), 포트(port), 단말(CPE:Customer Premises Equipment)은 G.hn 기술 적용 시 대응되는 구성의 다른 용어 GAM(G.hn Access Multiplexer), 도메인 마스터(DM:Domain Master), GNT(G.hn Network Terminal)/EP(End Pointer)를 포괄하는 용어로서 사용된다.

더불어, G.hn 기술을 기반으로 좀 더 고속의 통신이 가능하도록 한 G.fast(ITU-T G.9700, G.9701) 기술 역시 포함된 G.hn 기술 구성에 적용되는 본 발명의 구성 원리를 그대로 적용할 수 있다. G.fast 역시 100~200MHz의 대역을 통해 2048 내지 4096 서브 캐리어를 OFDM 방식으로 전송하고, TDD 방식이며, 4096-QAM 변조를 이용한다. 따라서, 본 발명에서 G.hn 기술을 토대로 설명하는 내용은 해당 기술적 구성을 포함하는 G.fast 기술을 기반으로 하는 가입자망 시스템에도 그대로 적용될 수 있으므로 본 발명은 G.hn 기술을 기반으로 하는 G.fast 기반 가입자망 시스템 역시 발명의 범위로 포괄한다.

도 1은 일반적인 전화선 기반 가입자망 구성을 보인 구성도로서, 예시적으로 xDSL 가입자망을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 복수의 포트(22)를 외부 네트워크(매트로 망, 백본망, 인터넷망 등)(10)와 연결하는 교환장치(패킷 교환장치)(21)를 구비한 집선장비(CO:Central Office)(20), 집선장비(20)의 각 포트(22)와 연결되는 댁내(40)의 단말(CPE:Customer Premises Equipment)(41), 그리고 이러한 집선장비(20)와 단말(41)을 연결하는 전화선로(31 내지 33)로 이루어진다.

댁내(40)에서는 단말(41)과 연결되어 각종 데이터 통신 단말(PC, 셋톱박스, IPTV 등)의 접속이 가능하도록 하는 허브(42)를 포함하며, 일반 전화기는 단말(41)과 연결되어 기존 전화 서비스를 그대로 이용할 수 있다.

이러한 일반적인 전화선 기반 가입자망의 경우 집선장비(20)는 대부분 네트워크 서비스 운영자측에 위치하며, 단말(41)은 댁내에 위치한다.

한편, 이러한 기존의 전화선 기반 가입자망은 댁내 배선으로 이미 구성된 전화선을 이용하게 되는데, 집선장비(20)와 연결되는 전화선은 수십쌍 내지 수백쌍의 전화선 번들 형태를 가지게 된다. 특히, 집합건물(아파트나 빌딩 등)(50)에 구성된 각 세대에 전화선을 분배하는 배선망의 경우 수십쌍의 전화선 페어를 수직 배치하고 각 세대별로 수평 분기하여 분배하는 방식으로 구성된다.

이러한 기존 xDSL 기반 가입자망은 최대 200Mbps 정도의 전송 속도를 제공하고 있으나, 최근의 고품질 고선명 멀티미디어 서비스에 대응하기에는 모자란 실정이다.

도 2는 G.hn 기술을 적용한 가입자망 구성을 보인 구성도로서, 최근 G.hn에 대한 국제표준(G.996x)을 수용하여 국내 표준으로 승인된 기가와이어(Giga Wire)의 구성을 예시한 것이다.

즉, 기존 구리선 기반(전화망, 케이블망) 가입자망의 집선장비가 네트워크 서비스 제공자측에 구성되는 것과 달리 전송 매체의 한계를 고려하여 집선장비(100)를 집합건물(50)의 구내에 배치하고, 해당 집선장비(100)와 네트워크 서비스 제공자 사이는 광케이블로 연결함으로써 집합건물 내부의 짧은 거리에서 기존 구리선 매체를 초고속 통신을 위해 사용할 수 있도록 한 것이다. 예컨대 FTTdp(Fiber To The distribution point) 가입자망의 종단부 구성으로 활용할 수 있도록 한 것이다.

한편, G.hn 기술에서는 집선장비(100)의 각 포트를 도메인 마스터(DM:Domain Master)(130)라고 하고, 단말을 엔드 포인트(EP:End Pointer)(46)라 하며, 개별 연결 선로를 G.hn 도메인이라 한다. 이는 G.hn 기술을 지원하는 포트와 단말을 구분하기 위한 용어로서, 포괄적으로 보면 G.hn 기술을 지원하는 포트와 단말을 의미한다.

더불어, 최근 국내 표준으로 승인된 기가와이어에서는 이러한 집선장비(100)를 별도로 GAM(G.hn Access Multiplexer)라고 하며, 단말은 GNT(G.hn Network Terminal)(45)라 한다.

예시된 집선장비(100)는 G.hn의 글로벌 마스터(Global Master)의 역할을 수행하여 각 G.hn 도메인의 간섭을 줄이기 위해 도메인 마스터(130)의 설정 값들을 조정하는 GAM Manager(110)를 포함할 수 있다.

도시된 G.hn 기술을 적용한 FTTdp 가입자망 구성의 예시와 같이, 기존의 댁내 배선으로 이미 구성된 구리선로, 예컨대 전화선로(31, 32, 33)는 집합 건물(50)내 효과적인 배선을 위해 번들로(30)로 관리되므로 실제 각 도메인 마스터(130)에 연결된 전화선로(31, 32, 33)는 물리적으로 인접해있다.

따라서, 도메인 마스터(130)에서 발생되는 선로간 누화(특히, 전단 누화)를 줄이기 위해서 송수신 신호의 타이밍을 동기화하여 모든 도메인 마스터(130)가 동시에 송신과 수신을 실시하도록 한다.

특히, 서비스 제공 환경에 따라 하나의 집선 기능은 물리적으로 여러 개의 집선장비(100)로 구성될 수 있으므로 국내 표준 및 G.9961에서는 외부 동기화 클럭을 이용하도록 하고 있다. 도 2에 도시된 현재의 표준에서 집선장비(100)는 도메인 마스터(130)와 단말(46) 간 송수신 신호의 동기화를 위해 외부 동기 클럭 제공부(140)로부터 동기 신호를 제공 받도록 하고 있다.

이렇게 동기 신호를 이용하여 송수신 타이밍을 동기화하기 때문에 누화가 상당 부분 줄어들 수 있지만, 실질적으로 번들을 공유하는 집선 장비 간 내부 클럭의 편차, 신호를 실제 전달하는 과정에서 발생되는 포트 간 전파 지연 편차, 상이한 통신 서비스 업체 장비와의 타이밍 편차 등에 의해서 완벽한 누화 방지는 어려우며, 이러한 다양한 요인과 더불어 가입자의 증감에 의한 인접 도메인 마스터의 활성화/비활성화에 의한 각종 환경적 요인에 의해 G.hn 가입자망의 통신 환경 안정성은 상당히 낮은 편에 속한다.

특히, G.hn 기술을 적용한 FTTdp 가입자망으로 이미 포설된 구리선 매체를 사용하기 때문에 해당 구리선 매체의 특성 상 고주파 대역의 손실이 크며, 이는 100~200MHz의 넓은 대역폭을 필요로 하는 G.hn 가입자망 선로의 SNR(Signal to Noise Ratio, 신호대 잡음비) 특성이 좋지 않음을 의미한다.

도 3은 G.hn 기술을 적용한 집선장비 도메인 마스터의 물리계층 처리부 구성도를 보인 것이다. 도메인 마스터는 각각 베이스밴드 처리부와 물리계층 처리부를 포함하는데, 이러한 물리계층 처리부(100)에는 송신부(110)와 수신부(120)가 구성된다.

이러한 송신부(110)는 신호를 4096-QAM 심볼로 변조하여 OFDM 방식으로 구리선 매체에 전송하기 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기(DAC)(115)가 구성되고, 수신부(120)는 OFDM 방식으로 수신된 신호에서 4096-QAM 심볼에 따른 신호를 복조하기 위해 구리선 매체를 통해 수신된 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(125)가 구성된다.

아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해서 수신 아날로그 신호를 샘플링하게 되는데, 최근 G.hn 기술은 200MHz 대역을 이용하여 4096-QAM 심볼을 4096개의 서브 캐리어로 전송하므로 나이키스트 정리에 따르면 샘플링 속도는 400Ms/s 이상이어야 하고 해상도는 12bit 이상이어야 한다. 이를 실질적으로 구현하기 위해서는 보통 입력 신호 최대 주파수의 2.5 배를 이용하는 것이 일반적이고, 해상도 역시 신뢰도가 낮은 비트를 버리고 필요에 따라 비트를 추가하기도 하므로 2~4bit(2배에서 16배) 정도 높여야 한다.

따라서, 200MHz 대역의 4096 해상도로 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해서는 500Ms/s 속도의 14~16bit급 아날로그 디지털 변환기가 필요하게 된다.

하지만, 고속의 고해상도 단일 ADC를 구성하는 것은 구현, 양산, 비용 등의 면에서 쉽지 않기 때문에 복수의 도메인 마스터별로 구성함과 아울러 댁내 단말 마다 구성해야 하는 ADC를 500Ms/s 속도의 14~16bit급 ADC로 구성하는 것은 비효율적이다.

이러한 경우 도시된 바와 같이 복수의 ADC들을 포함하는 TI-ADC(Time Interleaved ADC)(125)를 이용한다.

도 4 및 도 5는 수신부 TI-ADC의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시된 바와 같이 복수의 ADC들은 모두 동일한 14~16bit급 해상도를 가지는 ADC로서, 입력되는 신호를 개별 ADC에 순차적으로 제공하며, 그 변환 결과 역시 순차적으로 출력하도록 구성된다.

도 4에 도시된 바와 같이 입력되는 신호를 설정된 시간 단위로 ADC에 제공하며, 각 ADC는 다시 자신의 차례가 올때 이전에 샘플링한 신호의 변환 결과를 제공함으로써, 개별 ADC에 요구되는 샘플링 속도를 1/4로 줄일 수 있게 된다.

즉, 도 5에 도시된 예와 같이 입력 신호를 ADC1, ADC2, ADC3, ADC4의 순서로 균일한 시간 간격으로 순차 변환하는 과정을 반복하면 500Ms/s 샘플링 속도가 요구되는 경우에도 125Ms/s 샘플링 속도를 가지는 ADC 4개로 처리할 수 있으며, ADC의 수를 증가시킬 경우 더 낮은 샘플링 속도를 가지는 ADC를 이용할 수도 있다.

하지만, TI-ADC는 복수의 ADC를 이용하여 정확한 순차 타이밍과 변환 기준에 따라 균일한 변환 결과가 출력되어야 하는데, 실제로는 각 ADC마다 자동 이득 제어 결과가 상이(이득 편차)할 수 있고, ADC별 변환 시간에 편차가 있거나 순차 변환 타이밍 조절 상 오류(타이밍 편차)가 있을 수 있으며, 각 ADC마다 변환의 기준이 되는 기준 전압(Reference Voltage)이 상이(기준 전압 편차)할 수 있다.

따라서, TI-ADC를 광대역 고해상도 변환을 위해 사용할 경우 이러한 편차를 보정하여 TI-ADC 자체의 오차를 줄여야 실질적으로 수신되는 신호의 SNR 특성을 개선할 수 있게 된다.

하지만, 선로 특성이 좋지 않은 구리선 매체와 TI-ADC를 이용하여 1~2Gbps의 고속 신호를 전송하기 위한 G.hn 기술을 적용한 FTTdp 가입자망 시스템의 경우, 매체의 한계에 따른 고주파 대역 신호 감쇄나 다양한 누화에 의한 선로 오류와 단일 ADC가 아닌 복수의 ADC를 이용하는 TI-ADC 오류가 혼재되므로 실제 환경에 적응적으로 TI-ADC를 보정하기가 어렵다.

도 6은 도메인 마스터와 단말 간의 연결 방식 및 전송 심볼 손실을 설명하기 위한 개념도이다. 도시된 바와 같이 도메인 마스터(150)와 단말(160)은 각각 송수신을 위한 DAC와 ADC를 구비하며, 구리선 매체(170)를 통해 연결된 상태로서, 도메인 마스터(150)의 DAC를 거쳐 송신되는 신호는 구리선 매체(170)를 통해 단말(160)이 수신하며 ADC(161)로 변환하고, 반대로 단말(160)의 DAC를 거쳐 송신되는 신호는 구리선 매체(170)를 통해 도메인 마스터(150)가 수신하여 ADC(151)로 변환한다.

이 경우 각 ADC(151, 161)가 TI-ADC라면, 구리선 매체(170)의 SNR 특성에 의한 오류(특히, 고주파 대역의 낮은 SNR 특성)와 TI-ADC를 구성하는 각 ADC 간의 이득, 타이밍, 기준전압 편차에 의한 변환 오류에 의한 영향이 혼재된다.

도 7은 G.hn 기술 표준에 따른 4096-QAM 성상도를 보인 것으로, 도시된 바와 같이 4096개의 심볼들을 통해서 하나의 심볼당 12bit의 데이터와 매칭되어 있으며, 이러한 심볼이 전송되는 과정에서 선로와 TI-ADC 오류에 의해 왜곡될 경우 수신 과정에서 해당 심볼을 복원할 수 없게 된다.

도 8은 예시적 수신 신호의 4096-QAM 성상도를 보인 것으로, 도 7에 도시된 심볼들을 복수회 전송하였을 경우 복원된 결과를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 수신 신호 왜곡이나 오차에 의해 원래 신호를 복원하기 어려워 수신 SNR 특성이 좋지 않음을 알 수 있다.

도 9는 G.hn 기술의 서브 캐리어와 선로 특성을 보인 예시도로서, 도시된 바와 같이 복수의 서브 캐리어가 전송되는 대역 내 선로의 SNR 특성은 고주파 영역으로 갈수록 급격하게 감쇄되는데, 비교적 저주파에 해당하는 영역(A1)의 경우 4096-QAM 심볼 전송에 큰 문제가 없지만 선로 특성이 악화되는 고주파 영역(A2)의 경우 4096-QAM 심볼을 정상적으로 복원하기 어려울 정도로 SNR 특성이 열화된다.

따라서, 2048~4096 개의 서브 캐리어를 이용하여 4096-QAM 심볼을 전송하도록 규정된 G.hn의 표준을 그대로 따를 경우 시간 도메인에서 수신되는 전압을 샘플링하는 ADC의 경우 애초에 왜곡된 신호를 수신하므로 TI-ADC의 오류를 구분하기 어렵게 된다.

이러한 수신 SNR 특성을 개선하기 위해서는 선로의 SNR 특성을 개선하거나 TI-ADC의 편차를 줄여 성능을 개선해야 하는데, 선로의 SNR 특성을 개선하는데는 한계가 있고, 복수의 ADC로 구성되는 TI-ADC의 경우 발생되는 각 편차들을 제조 단계에서 완전하게 보정하기 어렵다. 하지만 TI-ADC의 경우 ADC들 간의 편차는 설정 조정을 통해 보정 수 있는 항목이기 때문에, 실제 적용 환경에서 ADC간 편차를 보정할 수 있다면 수신 SNR 특성을 개선할 수 있다.

결국, 실제 적용 환경에서 TI-ADC를 보정하여 SNR 특성을 개선해야 하는데 TI-ADC를 통해 수신되는 신호의 오류 원인이나 오류의 정도가 선로 특성에 따른 것인지 ADC간 편차에 따른 것인지를 알 수 없으므로 TI-ADC의 보정이 어렵게 된다.

따라서, 본 발명에서는 선로의 물리적인 변화나 G.hn 표준에 따른 4096-QAM 변조를 그대로 따르면서도 설정 조정을 통해 편차를 줄일 수 있는 TI-ADC의 보정을 실제 적용 환경에서 능동적으로 수행할 수 있도록 하는 SNR 개선 장치 및 방법을 제공한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SNR 개선 장치가 적용된 도메인 마스터와 단말의 구성도를 보인 것이다.

다수의 단말 및 이들과 구리선 매체로 연결되는 복수의 도메인 마스터를 가진 집선장비에 각각 구성되는 SNR 개선 장치는 도시된 바와 같이 개별 도메인 마스터를 위한 SNR 개선 장치(230)와 단말을 위한 SNR 개선 장치(320)일 수 있다.

개별 도메인 마스터를 위한 SNR 개선 장치(230)는 집선장비의 각 도메인 마스터별로 구성되거나 집선 장비에 통합 구성되어 개별 도메인 마스터 별로 상이한 방식으로 TI-ADC를 보정할 수 있다.

이러한 SNR 개선 장치(230, 320)는 논리적으로 동일한 구성을 가질 수 있으므로 우선 도메인 마스터에 구성되는 SNR 개선 장치(230)를 기준으로 설명한다.

도메인 마스터(200)는 내부적으로 베이스밴드 처리부(210)와 디지털 신호와 아날로그 신호를 변환하는 물리계층 처리부(220)를 포함하며, SNR 개선 장치(230)를 구비한다.

이때, 물리계층 처리부(220)의 수신단에 구성되는 TI-ADC(221)는 설정(이득, 타이밍, 기준 전압 등)을 조정할 수 있는 복수의 ADC를 포함한다.

SNR 개선 장치(230)는 하나의 심볼이 기 설정된 횟수로 반복되는 방식으로 복수의 심볼들에 대해 구성된 반복심볼셋을 약속된 방식으로 생성하거나 선택하는 트레이닝 심볼 생성부(231)와, 트레이닝 심볼 생성부(231)에서 제공되는 반복심볼셋을 구리선 매체를 통해 단말(300)에 전송하고, 구리선 매체를 통해 수신되어 상기 TI-ADC로 변환된 단말(300) 전송 반복심볼셋을 상기 트레이닝 심볼 생성부를 통해 얻은 원본 반복심볼셋과 비교하면서 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 상기 각 ADC의 설정을 조정하는 트레이닝부(232)를 포함한다.

도시된 트레이닝 심볼 생성부(230)는 약속된 트레이닝 심볼(반복심볼셋 포함)을 생성하는데, 이러한 트레이닝 심볼은 단말(300) 역시 알수 있는 것으로, 복수의 트레이닝 심볼셋들 중에서 하나를 선택하고 이를 단말에 알려주는 방식일 수 있고, 특정한 규칙에 따라 트레이닝 심볼을 생성하는 방식일 수 있다. 만일 특정한 규칙이 복수이거나 특정 파라미터에 따라 가변될 수 있다면 그 정보(선택 규칙이나 파라미터 값)를 단말에 알려주어 사용할 반복심볼셋 정보를 공유할 수 있다.

이러한 트레이닝 심볼 생성부(230)는 기본적으로 반복심볼셋을 트레이닝부(232)에 제공하고, 트레이닝부(232)가 이러한 반복심볼셋을 단말(300)에 전송하는 것으로 구리선 매체의 고주파 대역 서브캐리어의 전송 특성을 개선한다.

즉, 4096-QAM 심볼 중 하나가 일정 횟수로 반복 전송되도록 하는 반복심볼셋 전송을 통해 선로의 특성을 개선하는 것으로 수신 신호의 오류를 TI-ADC에 의한 것으로 한정한 후, 수신된 반복심볼셋과 미리 알고 있는 반복심볼셋을 비교하여 TI-ADC의 각종 설정 정보(ADC별 이득, 타이밍, 기준 전압 등)를 조정하면서 오류가 최소화되는 설정을 찾도록 한다.

도 11 및 12를 참조하여 이러한 반복심볼셋의 전송을 통해 선로의 특성을 개선함으로써 수신 신호 오류가 대부분 TI-ADC에 의한 것으로 한정하도록 하는 방식을 설명하도록 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에서 사용되는 심볼을 예시한 것으로, 4096-QAM의 4096개 심볼들 중에서 TI-ADC의 오류 원인을 확인하기 용이하도록 상이한 위치의 심볼들을 선택한 경우를 보인 것이다.

이렇게 선택된 심볼들에 대해서 하나의 심볼을 복수회 반복하여 전송하도록 하는 반복심볼셋을 구성할 수 있다. 예를 들어 심볼 A를 100번 보내고, 심볼 B를 100번 보내고, 심볼 C를 100번 보내고, 심볼 D를 100번 보내는 형태의 반복심볼셋을 구성할 수 있다.

이러한 반복심볼셋으로 선택되는 심볼의 수는 다양할 수 있는데, 32개, 64개, 128개, 256개, 512개 등일 수 있다.

또한 도메인 마스터와 단말의 거리, 현재 선로의 SNR 특성에 따라 심볼의 반복 횟수는 달라질 수 있는데, 선로 특성이 좋지 않은 경우(원거리, 환경 변화) 심볼의 반복 횟수를 증가시킬 수 있다. 이를 위해서 트레이닝 심볼 생성부는 복수의 반복심볼셋을 포함하는 트레이닝 심볼셋을 구비하며 선로 특성에 따라 사용할 반복심볼셋을 이들 중에서 선별하거나, 이러한 규칙에 따라 반복심볼셋을 생성할 수 있다.

이렇게 반복심볼셋을 전송할 경우 동일한 심볼을 계속하여 전송하기 때문에 기본적으로 비트 트랜지션에 의한 오류를 줄일 수 있고, 반복적인 신호 송신에 의해 보레이트가 낮아지는 효과를 얻을 수 있다.

이에 따라 도 12에 도시된 바와 같이 랜덤한 신호를 전송하는 경우의 선로 SNR 특성(점선)에 비해 동일한 심볼을 반복하여 보내는 경우 고주파 서브캐리어 전송 대역의 SNR 특성(실선)이 개선되는 효과가 얻어지게 된다.

따라서, 실질적으로 4096-QAM 심볼을 이용하는 G.hn 표준에 따르면서(즉, 변조 방식을 1024, 512 혹은 256 QAM 등으로 낮춘 후 TI-ADC를 보정할 수도 있으나 이 경우 송신단 구성을 변경해야 함)도 선로 특성에 의한 수신 신호 오류나 왜곡을 최소화함으로써 수신 SNR 특성을 TI-ADC를 구성하는 ADC간 설정 조정을 통해 개선할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 앞서 설명한 반복심볼셋 적용에 의한 선로 SNR 특성 개선 구성 외에도 심볼의 성상도 좌표를 기준으로 하는 불균일한 전송 방식을 더 적용함으로써 선로 SNR 특성을 더욱 개선 한다.

일반적으로 균일한 QAM 성상좌표를 비균일하게 구성하는 것으로 SNR을 개선하고자 하는 방법은 한국 공개특허 10-2015-0069599호, '통신 시스템의 신호 처리 방법 및 장치'에 상세히 소개되어 있는데, 성상 좌표가 균일하여 심볼 간 거리가 동일할 경우 채널 용량은 이론적 한계(샤논 한계(Shannon Limit))에 근접하지 못하고 변조 차수가 높아질 수록 실제 채널 용량과 이론적 한계의 차이가 커지므로, 성상 좌표를 도 13에 도시한 비균일 64-QAM의 성상도 예시와 같은 비균일 배치로 심볼 간 거리를 달리하여 SNR 특성을 개선함으로써 채널 용량을 증가시킬 수 있다는 내용이 개시되어 있다.

즉, 성상도를 구성하는 심볼의 거리를 축의 원점(중심)을 기준으로 점차 증가하는 형태로 배치하는 것으로 비교적 수신 오류 가능성이 높은 성상도 외곽 영역 심볼들이 인접한 심볼과 더 멀리 이격되도록 하여 해당 심볼을 좀 더 명확하게 구분할 수 있도록 함으로써 수신 SNR을 개선하는 방식이다.

다만, 실질적으로 이를 적용하기 위해서는 송신단에서 비균일한 좌표에 해당하는 비균일 아날로그 신호를 생성하기 위한 DAC를 구성하거나 별도의 왜곡 필터를 구성해야 하고, 수신단에서도 각각 다른 크기의 아날로그 값에 대해 심볼에 대응되는 비트열로 재구성하는 구성을 적용해야 하므로 현실적으로 이러한 구성을 적용하기 어렵다는 한계가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 도 14에 도시된 바와 같이 실질적으로는 균일한 성상 좌표를 이용하면서도 실제 수신 시에는 상대적으로 SNR값이 낮은 성상도의 외곽 영역의 수신 성능을 높일 수 있도록, 성상 좌표를 원점을 기준으로 복수의 영역으로 구분(도시된 경우는 예시적으로 2개의 사각 영역으로 구분하였으나, 복수의 사각 영역이나 복수의 원형 영역 등으로 구분 가능)하고, 원점(중심)에 가까운 영역은 약한 에러 보정(FEC:Forward Error Correction) 코드를 적용하고 먼 영역은 상대적으로 강한 에러 보정 코드를 적용하도록 함으로써, 실질적으로 비균일 QAM 성상 좌표를 이용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 한다.

도시된 예시의 경우 상대적으로 SNR값이 우수한 특성을 가지는 중앙 영역 좌표는 패리티 비트를 적게 사용한 FEC1을 적용하고, 상대적으로 SNR값이 낮은 특성을 가지는 외곽 영역 좌표는 패리티 비트를 많이 사용한 FEC2를 적용하는 경우이다.

이를 위해서, 도 10에 도시된 트레이닝부(232)는 반복심볼셋을 단말(300)에 전송할 때 송신할 심볼의 좌표에 따라 적용할 FEC의 종류별로 심볼을 구분하여 FEC를 달리 코딩하여 전송하며, 이를 수신하는 단말의 트레이닝부(322)는 수신되는 심볼의 좌표에 따라 다른 FEC 복호화 방법을 통해 에러를 보정함으로써 선로의 SNR을 낮추는 효과를 기대할 수 있다. 물론, 이는 반대로 단말(300)의 트레이닝부(322)가 반복심볼셋을 도메인 마스터(200)에 전송할 경우에도 동일하게 적용할 수 있고, 이를 수신하는 도메인 마스터의 트레이닝부(232) 역시 수신 심볼의 좌표에 따라 다른 FEC 복호화 방법을 통해 에러를 보정하여 선로 SNR을 낮출 수 있다.

즉, 본 발명은 표준에 따른 송수신단 구조 변경을 최소화하고 논리적 방법인 반복심볼셋 전송, 좌표에 따라 상이한 FEC 적용을 채택하는 것으로 선로 SNR을 개선함으로써, 실제 수신 SNR의 특성을 TI-ADC의 ADC간 편차에 따른 것으로 한정하도록 하여 TI-ADC를 구성하는 ADC 간 편차를 자동 보정할 수 있도록 한다.

이렇게 선로에 의한 영향을 최소화 한 환경을 제공하면, TI-ADC가 수신 SNR 특성을 결정하는 주요 요인이 되므로, TI-ADC의 ADC를 적절히 보정할 경우 TI-ADC에 의한 SNR 감소를 줄일 수 있게 된다. 이를 위해서 트레이닝부(232)는 수신된 반복심볼셋과 알고 있는 반복심볼셋을 비교하면서 TI-ADC(221)의 ADC 설정(이득, 타이밍, 기준 전압 등)을 변경하면서 오차가 최소화되도록 설정을 조정하는데, 이러한 복수 변수에 대한 조정은 각각의 조정 범위에 대한 정보들을 여러 심볼들에 대해 획득하여 수신 SNR이 최소화되는 설정값을 파악하는 방식일 수 있고, 알려져 있는 다양한 최소 추정 알고리즘 등을 통해 파악하는 방식일 수 있다.

한편, 단말(300) 역시 내부적으로 설정 조정이 가능한 TI-ADC(311)를 포함하는 송수신부(310)와 SNR 개선 장치(320)를 구비한다. 단말측 SNR 개선 장치(320) 역시 약속된 반복심볼셋을 생성하거나 선택하는 트레이닝 심볼 생성부(321)와 생성 혹은 선택된 반복심볼셋을 도메인 마스터(200)에 전송하고, 도메인 마스터(200)로부터 수신하여 TI-ADC(311)로 변환한 반복심볼셋을 트레이닝 심볼 생성부(321)를 통해 얻은 원본 반복심볼셋과 비교하면서 개별 ADC 편차에 따른 오차가 최소화되도록 각 ADC 설정을 조정하는 트레이닝부(322)를 포함한다.

추가로, 트레이닝 심볼 생성부(230)는 반복심볼셋 뿐만 아니라 랜덤심볼셋(실제 신호에 대응되는 약속된 심볼셋)도 선택 혹은 생성할 수 있으며, 트래이닝부(232)는 해당 랜덤심볼셋을 반복심볼셋 전송 이후 단말(300)에 전송할 수 있고, 단말(300)로부터 수신한 랜덤심볼셋을 통해 TI-ADC 설정 조정이 이루어진 후 해당 조정된 TI-ADC의 특성을 검증하여 추가적인 설정 조정이 더 필요한지 현재 조정된 설정을 통해 보정을 완료할 것인지를 판단할 수 있다. 만일 설정 조정이 더 필요한 경우 트레이닝부(232)는 반복심볼셋 재전송을 단말(300)에 요청할 수 있고, 만일 단말(300)로부터 반복심볼셋 재전송을 요청 받을 경우 동일하거나 상이한 약속 반복심볼셋을 단말(300)에 전송할 수 있다. 물론, 이러한 구성은 단말에도 동일하게 적용될 수 있다.

앞서 설명한 SNR 개선 장치(230, 320)를 이용한 TI-ADC 보정은 도메인 마스터(200)와 단말(300)에서 동시에 실시될 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법을 보인 순서도로서, 단말이 제공하는 트레이닝 심볼셋을 통해 도메인 마스터가 TI-ADC 보상을 실시하는 과정을 예시적으로 설명한다.

먼저, 도시된 바와 같이 단말의 SNR 개선 장치가 사용할 반복심볼셋을 선택하거나 생성한다. 이 경우 선택하거나 생성된 반복심볼셋에 대한 정보는 도메인 마스터 역시 공유(미리 설정, 정보 전달 등)한다.

단말의 SNR 개선 장치가 반복심볼셋을 좌표에 따라 상이한 FEC를 적용하면서 도메인 마스터에 전송하면, 도메인 마스터의 SNR 개선 장치는 수신 및 TI-ADC를 통해 변환된 후 수신 심볼의 좌표에 따라 상이한 FEC를 수행하여 얻은 반복심볼셋과 기 보유한 반복심볼셋 정보를 비교하면서 TI-ADC의 각 ADC 설정(이득, 타이밍, 기준 전압 등)을 조정하여 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 한다.

이러한 ADC 설정의 조정은 약속된 반복심볼셋 전체가 전송되는 동안 실시되거나 보상을 위한 설정 조정 알고리즘(최소값 추정 알고리즘)을 통해 추정치를 얻을 때까지 실시될 수 있다.

이렇게 조정이 완료되면 단말의 SNR 개선 장치는 약속된 랜덤심볼셋을 선택하여 도메인 마스터에 전송한다(이 경우도 필요 시 심볼의 좌표에 따른 상이한 FEC를 적용할 수 있다).

도메인 마스터의 SNR 개선 장치는 수신 랜덤심볼셋을 TI-ADC를 통해 변환한 후 알고 있는 랜덤심볼셋과 비교하여 보정 완료 여부(목표 수신 SNR 달성)를 판단한다.

만일 보정이 완료되지 않은 것으로 판단할 경우 단말에 반복심볼셋 재전송을 요청하여 상기 과정을 반복하고, 만일 보정이 완료되었다고 판단할 경우 조정된 설정값으로 TI-ADC의 설정을 유지하는 것으로 보정을 완료한다.

전술된 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 물리계층 처리부 110: 송신부
120: 수신부 125: TI-ADC
200: 도메인 마스터 210: 베이스밴드 처리부
220: 물리계층 처리부 221: TI-ADC
230: SNR 개선장치 231: 트래이닝 심볼 생성부
232: 트레이닝부 310: 송수신부
311: TI-ADC 320: SNR 개선장치
321: 트래이닝 심볼 생성부 322: 트레이닝부

Claims

다수의 단말(CPE:Customer Premises Equipment) 및 이들과 구리선 매체로 연결되는 복수의 도메인 마스터를 가진 집선장비(CO:Central Office)를 포함하는 G.hn 기반 FTTdp(Fiber To The distribution point) 가입자망 시스템을 위한 SNR(Signal to Noise Ratio) 개선 방법으로서,
하나의 심볼이 기 설정된 횟수로 반복되는 방식으로 복수의 심볼들에 대해 구성된 반복심볼셋의 정보를 공유하는 도메인 마스터와 단말 중 적어도 하나가 구리선 매체를 통해 상기 반복심볼셋을 상대측에 전송하는 반복심볼 전송 단계와;
상기 반복심볼셋을 수신하는 도메인 마스터나 단말이 수신부의 TI-ADC(Time Interleaved ADC)를 통해 수신된 반복심볼셋과 기 보유한 반복심볼셋 정보를 비교하면서 상기 TI-ADC를 구성하는 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 각 ADC의 편차를 조정하는 TI-ADC 조정 단계를 포함하되,
상기 반복심볼셋을 구성하는 심볼의 반복 전송을 통해 구리선 매체의 고주파 대역 서브캐리어 전송 특성을 개선하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 반복심볼셋은 4096-QAM 심볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 TI-ADC의 각 ADC 편차를 조정하는 단계는 ADC 간의 이득, 타이밍, 기준 전압 중 적어도 하나 이상의 값에 대한 편차를 조정하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 반복심볼 전송 단계는 심볼 성상 좌표의 중심 영역과 외곽 영역을 복수로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정(FEC:Forward Error Correction) 코드를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 TI-ADC 조정 단계 이후, TI-ADC 조정 상태를 검증하기 위해 도메인 마스터와 단말이 공통으로 구비한 랜덤심볼셋을 상대측에 전송하고 조정된 TI-ADC를 통해 수신된 심볼을 검증하는 보정 확인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 도메인 마스터와 단말은 복수의 반복심볼셋을 포함하는 트레이닝 심볼셋을 구비하며, 선로 특성에 따라 사용할 반복심볼셋을 선별하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 도메인 마스터와 단말은 기 설정된 규칙에 따라 반복심볼셋을 생성하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
청구항 6 또는 7에 있어서, 선로 상태에 따라 심볼 당 반복 횟수가 다른 반복심볼셋을 선택하거나 생성하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 방법.
다수의 단말 및 이들과 구리선 매체로 연결되는 복수의 도메인 마스터를 가진 집선장비에 각각 구성되는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치로서,
설정을 조정할 수 있는 복수의 ADC로 이루어진 TI-ADC를 포함하는 송수신부와;
하나의 심볼이 기 설정된 횟수로 반복되는 방식으로 복수의 심볼들에 대해 구성된 반복심볼셋을 약속된 방식으로 생성하거나 선택하는 트레이닝 심볼 생성부와;
트레이닝 심볼 생성부에서 제공되는 반복심볼셋을 구리선 매체를 통해 전송하거나, 구리선 매체를 통해 수신되어 상기 TI-ADC로 변환된 반복심볼셋을 상기 트레이닝 심볼 생성부를 통해 얻은 원본 반복심볼셋과 비교하면서 개별 ADC의 편차에 따른 오차가 최소화되도록 상기 각 ADC의 설정을 조정하는 트레이닝부를 포함하되,
상기 트레이닝부는 상기 반복심볼셋을 구성하는 심볼의 반복 전송을 통해 구리선 매체의 고주파 대역 서브캐리어의 전송 특성을 개선하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 반복심볼셋은 4096-QAM 심볼로 구성되는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 트레이닝부는 TI-ADC를 구성하는 각 ADC 간의 이득, 타이밍, 기준 전압 중 적어도 하나 이상의 설정을 조정하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 트레이닝부는 반복심볼셋 심볼의 성상 좌표를 중심 을 기준으로 복수 영역으로 구분한 후 외곽 영역으로 갈수록 더 강한 에러 보정 코드를 삽입하여 전송하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 트레이닝 심볼 생성부는 TI-ADC 조정 상태를 검증하기 위해 약속된 랜덤심볼셋을 더 생성하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 트레이닝부는 반복심볼셋 전송 후 상기 트레이닝 심볼 생성부가 생성한 랜덤심볼셋을 전송하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 13에 있어서, 상기 트레이닝부는 랜덤심볼셋을 수신하여 반복심볼셋을 통해 조정한 TI-ADC를 이용한 수신심볼을 검증하여 필요한 경우 반복심볼셋의 재전송을 구리선 매체를 통해 연결된 상대 도메인 마스터나 단말에 요청하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 트레이닝부는 반복심볼셋 재전송 요청을 수신하면 동일하거나 상이한 약속 반복심볼셋을 트레이닝 심볼 생성부로부터 획득하여 상대 도메인 마스터나 단말에 재전송하는 것을 특징으로 하는 G.hn 기반 FTTdp 가입자망 시스템을 위한 SNR 개선 장치.