KR102314259B1 - 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신 방법은 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정하고, 주파수를 분할하는 경우, 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류하고, 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정하고, 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하는 리모트 파이(remote-PHY)에서 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거한다.

Description

리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD FOR SIMULTANEOUSLY TRANSMITTING AND RECEIVING UPSTREAM AND DOWNSTREAM USING REMOTE-PHY STRUCTURE AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 상하향 신호 동시 송수신 기술에 관한 것으로, 특히 양방향 서비스를 기반으로 하는 케이블 방송망에서 부족한 상향 주파수 대역 문제를 해결하기 위해 리모트 파이(Remote-PHY) 구조를 이용하여 동일 주파수 대역에서 상향 RF 신호와 하향 RF 신호를 동시에 송수신하는 기술에 관한 것이다.

케이블 방송망은 일반적인 방송 서비스를 포함하는 양방향 통신이 가능한 매체 특성을 기반으로 케이블 모뎀을 이용한 통신 서비스를 제공한다. 일반적으로 유선 매체에서의 양방향 전송은 시간 분할 방식(TDD: Time Division Duplex) 또는 주파수 분할 방식(FDD: Frequency Division Duplex)을 사용한다. 시간 분할 방식은 동일 주파수 대역에서 시간을 나눔으로써 일정 시간에 해당하는 구간 동안 하향 신호와 상향 신호를 번갈아 가면서 사용하는 방식이며, 주파수 분할 방식은 주파수 대역을 나누어 하향 신호와 상향 신호를 동시에 전송하는 방식이다.

일반적인 케이블 방송망은 도 1에 도시된 것처럼 광동축 혼합망으로 구성된다. 이 때, 광동축 혼합 망의 구조는 일반적으로 도 1과 같이 분배센터(Headend)(110)내에 포함된 광 송/수신기로부터 옥외의 광 송/수신기(Optical Node Unit: ONU)(120)까지는 광 전송 구간으로 성형(Star) 구조이다. 또한, 옥외 광 송/수신기부터 복수개의 가입자 단말들(CM: Cable Modem)(130-1~130-N)까지는 동축 전송 구간이고, 수지분기(Tree and Branch) 구조로 증폭기, 분배기, 방향성 결합기, 탭 오프 등을 통하여 가입자 단말로 RF (Radio Frequency) 신호가 전송된다.

이러한 케이블 방송망에서 양방향 전송은 주파수 분할 방식을 기반으로 한다. 단, 상향 신호 전송을 위한 상향 주파수 대역이 하향 신호 전송을 위한 하향 주파수 대역에 비해 매우 적게 할당되어 상하향의 비대칭적인 전송이 불가피한 상황이다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이, 케이블 방송망은 약 1 GHz까지의 주파수 대역을 사용하며, 대부분의 주파수 대역을 하향 전송을 위해 사용하기 때문에 상향 전송을 위한 대역은 상대적으로 적게 할당되는 상하향 비대칭 구조를 가진다. 이 때, 케이블 방송망의 주파수는, 상향 신호의 주파수 대역과 하향 신호의 주파수 대역 간의 경계 위치에 따라 Low-Split 방식, Mid-Split 방식 및 High-Split 방식으로 구분된다.

대부분의 케이블 방송망에서 사용되는 상향 및 하향 대역의 주파수는 Low-Split 방식 또는 Mid-Split 방식으로, 전체 사용 대역에서 상향 대역이 차지하는 비중은 1/10 이하이다. 케이블 방송망의 서비스는 초기 하향 신호에 의한 단 방향 위주의 방송 서비스가 대부분이었기 때문에, 상향 대역의 비중이 상대적으로 하향 대역보다 낮았다. 따라서, 상향 대역보다는 하향 대역에 주파수가 대부분 할당되었다.

하지만, 최근 케이블 모뎀을 통한 초고속 인터넷 서비스 활성화 및 개인 미디어 소비 증가에 따라 상향 대역의 확장 요구가 점차 증가하고 있다. 이러한 추세를 반영하듯이 최근의 상향 대역은 High-Split 방식으로 확대되었다. 그럼에도 불구하여 상하향의 비대칭으로 인한 상하향 전송 용량 및 속도의 차이는 해결되지 못하고 있다. 상향 대역의 확대는 결국 하향 대역의 축소로 이어지고, 하향 대역은 이미 다채널 방송 서비스와 통신 서비스 제공을 위해 대부분 사용하고 있기 때문에 더 이상의 상향 대역 확대가 여의치 않은 상태이다.

한국 공개 특허 제10-2017-0061087호, 2017년 6월 2일 공개(명칭: 자기간섭제거 회로 및 이를 포함하는 동일대역 전이중 송수신기)

본 발명의 목적은 케이블 방송망의 하향 대역을 축소하지 않고 상향 대역을 확장하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 케이블 방송망을 주파수 사용효율을 2배로 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 케이블 방송망을 경쟁력을 확보하고, 고품질 방송 서비스 및 기가 급의 초고속 인터넷 서비스 등의 신규 서비스 제공을 용의하게 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상하향 신호 동시 송수신 방법은 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정하는 단계; 주파수를 분할하는 경우, 상기 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류하는 단계; 상기 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 상기 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정하는 단계; 및 상기 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하는 리모트 파이(remote-PHY)에서 상기 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거하는 단계를 포함한다.

이 때, 상하향 신호 동시 송수신 방법은 상기 주파수를 분할하지 않는 경우, 상기 리모트 파이(remote-PHY)에서 상기 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거하는 단계; 및 상기 복수개의 가입자 단말들이 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 주파수는 상기 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할될 수 있다.

이 때, 리모트 파이는 상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 상기 그룹 별 자기간섭신호 및 상기 가입자 단말 별 자기간섭신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.

이 때, 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거하는 단계는 상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 상기 복수개의 가입자 단말들 내부에 포함된 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 상기 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

이 때, 리모트 파이와 상기 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결될 수 있다.

이 때, 신호간섭 발생여부는 상기 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 상기 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상기 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단할 수 있다.

이 때, 상향 신호는 상기 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core)가 상기 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 상기 리모트 파이로 전송될 수 있다.

이 때, 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 상기 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신 장치는, 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정하고, 주파수를 분할하는 경우에 상기 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류하고, 상기 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 상기 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정하고, 상기 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core); 및 상기 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하고, 상기 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거하는 리모트 파이(Remote-PHY)를 포함한다.

이 때, 리모트 파이는 상기 주파수를 분할하지 않는 경우에 상기 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거하고, 상기 복수개의 가입자 단말들이 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

이 때, 주파수는 상기 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할될 수 있다.

이 때, 리모트 파이는 상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 상기 그룹 별 자기간섭신호 및 상기 가입자 단말 별 자기간섭신호 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.

이 때, 복수개의 가입자 단말들은 상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 상기 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

이 때, 리모트 파이와 상기 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결될 수 있다.

이 때, 신호간섭 발생여부는 상기 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 상기 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상기 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단할 수 있다.

이 때, 상향 신호는 상기 시스템 코어가 상기 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 상기 리모트 파이로 전송될 수 있다.

이 때, 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 상기 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 케이블 방송망의 하향 대역을 축소하지 않고 상향 대역을 확장할 수 있다.

또한, 본 발명은 케이블 방송망을 주파수 사용효율을 2배로 향상시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 케이블 방송망을 경쟁력을 확보하고, 고품질 방송 서비스 및 기가 급의 초고속 인터넷 서비스 등의 신규 서비스 제공을 용의하게 할 수 있다.

도 1은 케이블 방송망의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 케이블 방송망의 주파수 사용의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 상향 대역과 하향 대역이 동일한 주파수 대역을 사용하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 신호간섭 발생여부를 판단하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 복수개의 가입자 단말들을 그룹핑하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따라 그룹 별로 교차되도록 설정된 전송 대역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따라 자기간섭신호를 제거하는 리모트 파이의 상세구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따라 단일 전송대역을 사용하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따라 주파수를 분할하지 않는 경우에 자기간섭신호를 제거하는 과정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 과정에서 자기간섭신호를 제거하는 가입자 단말의 상세구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신 방법을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법은 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정한다(S310).

이 때, 주파수 분할이 실행되어 분할되는 주파수 대역들은 각각 상향 신호나 하향 신호 중 어느 하나의 신호 대역으로 이용되는 것이 아니라, 상하향 신호를 동시에 사용하는 전송 대역으로 이용되되 서로 다른 가입자 단말 그룹의 상하향 신호를 동시에 사용하는 전송 대역일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 주파수 분할은 주파수 대역 전체를 구분 없이 동시에 사용할지 또는 그룹이 존재하는 경우에 효율적으로 분할하여 동시에 사용할지에 따른 분할에 해당할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, 상향 신호가 전송되는 상향 대역(410)과 하향 신호가 전송되는 하향 대역(420)을 모든 주파수 영역 내에서 동시에 사용함으로써 주파수 이용 효율을 2배로 증가시키되, 그룹간 신호간섭을 고려한 효율성을 위해서 가입자 단말 그룹에 따라 분할된 전송 대역을 할당해 줄 수 있다.

이 때, 주파수는 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할될 수 있다.

이 때, 자기간섭신호는 CMTS(Cable Modem Termination System)가 가입자 단말(CM)로부터 전송된 상향 신호를 하향 신호와 동시에 동일한 주파수 대역으로 수신하는 경우, 하향 신호가 일으키는 간섭에 의해 발생하는 신호에 상응할 수 있다. 따라서, 상향 신호와 하향 신호가 동시에 동일한 주파수를 사용하기 위해서는 자기간섭신호를 제거해야 한다.

이 때, 신호간섭 발생여부는 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이(520)와 동축 네트워크를 기반으로 연결된 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N)에 대해서 순차적으로 체크를 수행할 수 있다. 먼저, 첫 번째 가입자 단말(510-1)에게 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안에 상향 신호 발생을 명령할 수 있다. 이 때, 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N) 중 상향 신호를 발생하는 첫 번째 가입자 단말(510-1)을 제외한 나머지 가입자 단말(511)에서는 첫 번째 가입자 단말(510-1)이 상향 신호를 발생시키는 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안에 자기간섭신호가 검출되는지 여부를 체크할 수 있다. 이 때, 나머지 가입자 단말(511) 중 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안 자기간섭신호가 검출되는 가입자 단말이 존재하는 경우, 복수개의 가입자 단말들 사이에 신호간섭이 발생하는 것으로 판단하고 주파수를 분할할 수 있다.

이 때, t부터 t+1에 해당하는 시간 동안 나머지 가입자 단말(511) 중 자기간섭신호가 검출되는 단말이 존재하지 않으면, 두 번째 가입자 단말(510-2)에 대해 동일한 과정을 반복할 수 있다. 예를 들어, 두 번째 가입자 단말(510-2)에게 t+1부터 t+2에 해당하는 시간 동안에 상향 신호 발생을 명령할 수 있고, 나머지 가입자 단말(511)에는 두 번째 가입자 단말(510-2) 대신에 첫 번째 가입자 단말(510-1)이 포함될 수 있다.

이와 같이 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N)에 대해 동일한 과정을 수행하는 동안에 나머지 가입자 단말에서 자기간섭신호가 검출되는 경우, 주파수 영역을 분할하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법은 주파수를 분할하는 경우, 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류한다(S320).

예를 들어, 도 6을 참조하면, 케이블 망에 포함된 복수개의 가입자 단말들이 그룹 A(610)와 그룹 B(620)에 해당하는 두 개의 그룹으로 분류된 것을 나타낼 수 있다. 이 때, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)는 그룹 간 자기간섭신호가 발생하지 않을 수 있다.

이 때, CMTS(Cable Modem Termination System)가 그룹핑 여부를 판단하고 그룹핑을 수행할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 가입자 단말들 중 신호간섭이 없는 가입자 단말들이 존재하여 그룹핑이 가능한 경우에 그룹핑을 수행할 수 있다.

만약, 복수개의 가입자 단말들 중 신호간섭이 없는 가입자 단말이 존재하지 않는 경우, 즉 모든 가입자 단말들이 서로 자기간섭신호를 발생시키는 경우에는 종래의 주파수 분할 방식(FDD) 또는 종래의 시간 분할 방식(TDD) 중 어느 하나를 이용하도록 할 수도 있다.

이 때, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)는 도 5에 도시된 신호간섭 발생여부를 체크하는 과정에서 자기간섭신호가 검출되는 가입자 단말들을 그룹핑하여 생성된 것일 수 있다. 즉, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하면, 그룹 A(610)에 속한 나머지 가입자 단말들에서 자기간섭신호가 검출될 수 있다. 그룹 B(620)도 동일한 방식으로 그룹핑하여 생성된 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법은 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정한다(S330).

예를 들어, 도 6 내지 도 7을 참조하면, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)의 상향 대역과 하향 대역을 서로 교차되게 설정할 수 있다. 이 때, 시스템 코어에서는 도 7에 도시된 것과 같이, 그룹 A(610)에는 주파수 대역 F1을 상향 신호 전송을 위한 그룹 A 상향 대역(611)으로 할당하고, 주파수 대역 F2을 하향 신호 전송을 위한 그룹 A 하향 대역(612)으로 할당할 수 있다. 반대로 그룹 B(620)에는 주파수 대역 F2을 상향 신호 전송을 위한 그룹 B 상향 대역(621)으로 할당하고, 주파수 대역 F1을 하향 신호 전송을 위한 그룹 B 하향 대역(622)으로 할당할 수 있다.

이러한 경우, 도 6에 도시된 것처럼, 그룹 A(610)의 상향 신호와 그룹 B(620)의 하향 신호 및 그룹 A(610)의 하향 신호와 그룹 B(620)의 상향 신호는 서로 동일한 주파수 대역을 사용하지만, 그룹 간에는 서로 신호 간섭이 없기 때문에 신호 송수신에 문제가 발생하지 않을 수 있다. 즉, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들에서 발생되는 상향 신호들이 그룹 B(620)에 속한 가입자 단말들의 하향 신호 수신에 간섭을 주지 않고, 마찬가지로 그룹 B(620)의 가입자 단말들에서 발생되는 상향 신호들이 그룹 A(610)의 가입자 단말들의 하향 신호 수신에 간섭을 일으키지 않을 수 있다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이(Remote-PHY)의 경우에는 그룹 A(610)에서 전송되는 주파수 대역 F1의 상향 신호를 수신하는 데에 그룹 B(620)로 전송되는 주파수 대역 F1의 하향 신호가 간섭을 일으키므로, 자기간섭신호를 제거해야 한다. 마찬가지로 그룹 B(620)에서 전송되는 주파수 대역 F2의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 A(610)로 전송되는 주파수 대역 F2의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다.

이 때, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들과 그룹 B(620)에 속한 가입자 단말들에는 각 그룹 내에서 상향 신호와 하향 신호가 다른 주파수를 사용하는 주파수 분할(FDD) 방식이 적용되지만, 리모트 파이(Remote-PHY) 측면에서의 주파수 사용은 동일한 대역에서 상향 신호와 하향 신호가 동시에 적용되는 것을 알 수 있다. 즉, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)의 상향 대역과 하향 대역이 서로 교차 사용됨으로써 전채적인 주파수 사용 관점에서는 동일 주파수 대역에서 상하향 신호가 동시에 사용되는 것에 해당할 수 있다.

이 때, 도 7에서는 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 가입자 단말들을 2개의 그룹으로 분류하였으나, 분류되는 그룹의 수는 이에 한정되지 않고 도 8에 도시된 것처럼 3개 이상으로 확장시킬 수도 있다.

도 8을 참조하면, 3개의 그룹 A, 그룹 B, 그룹 C에 대해서 각각의 상향 대역과 하향 대역이 교차하도록 전송 대역을 할당한 것을 알 수 있다. 즉, 주파수 대역 F1은 그룹 A의 상향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 C의 하향 대역으로 사용될 수 있다. 또한, 주파수 대역 F2는 그룹 A의 하향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 B의 상향 대역으로 사용될 수 있으며, 주파수 대역 F3은 그룹 B의 하향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 C의 상향 대역으로 사용될 수 있다. 따라서, 그룹 A, 그룹 B 및 그룹 C 사이에서는 서로 신호 간섭이 없기 때문에 신호 송수신에 문제가 발생하지 않을 수 있다.

그러나, 리모트 파이의 경우에는 그룹 A에서 전송되는 주파수 대역 F1의 상향 신호를 수신하는 데에 그룹 C로 전송되는 주파수 대역 F1의 하향 신호가 간섭을 일으키므로, 자기간섭신호를 제거해야 한다. 또한, 그룹 B에서 전송되는 주파수 대역 F2의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 A로 전송되는 주파수 대역 F2의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다. 마지막으로 그룹 C에서 전송되는 주파수 대역 F3의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 B로 전송되는 주파수 대역 F3의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법은 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하는 리모트 파이(Remote-PHY)에서 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거한다(S340).

이 때, 리모트 파이(Remote-PHY)는 종래의 CMTS(Cable Modem Termination System)에서 MAC 계층 이상의 기능을 헤드엔드(Head-End)에 위치시키고 물리계층 기능만 분리하여 원격지에 두는 것을 의미할 수 있다.

이 때, 리모트 파이와 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결될 수 있다.

예를 들어, 일반적인 케이블 방송망에서는 헤드엔드(Head-End)에 CMTS가 위치하고 광 네트워크를 통해 옥외의 광 송/수신기인 ONU(Optical Node Unit)까지 연결된다. 이 때, ONU 이후는 동축 네트워크로 증폭기, 분배기 등을 거쳐 가입자 단말까지 연결될 수 있지만, 기존 케이블 방송망에서 사용되는 ONU 및 증폭기 등의 망 장비들은 FDD 방식을 지원하기 때문에 본 발명에 따른 동일대역 내 상하향 동시전송이 어려울 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 상향 대역과 하향 대역을 주파수 전 대역에서 동시에 사용하기 위해 기존의 케이블 방송망 구조에서 ONU를 리모트 파이(Remote-PHY)로 대치하였다. 이 때, 리포트 파이와 복수개의 가입자 단말들 간에 증폭기가 없는 망을 구성하되, 최근 케이블 방송망이 광을 최대한 가입자 쪽으로 가깝게 위치시키는 Fiber-Deep 구조로 발전함을 고려하여 리모트 파이와 복수개의 가입자 단말들 간의 거리는 최대 300m 내로 한정될 수 있다. 즉, Fiber-Deep 구조로 발전함에 따라 점자 증폭기가 없는 케이블 망이 증가될 것으로 예상되므로, 본 발명에 따른 케이블 방송망 구조를 적용할 수 있다.

이 때, 리모트 파이는 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 그룹 별 자기간섭신호를 검출할 수 있다.

예를 들어, 도 9를 참조하면, 리모트 파이(900)에서의 자기간섭신호의 제거는, 리모트 파이(900)의 내부에 포함된 프로세서를 기반으로 생성된 하향 신호에서 케이블 망을 거치지 않은 참조(Reference) 신호인 제1 하향 신호(910)와 서큘레이터(930)를 통해 케이블 망으로 출력되어 상향 신호(920)와 섞여 입력되는 제2 하향 신호(911)를 비교하여 수행될 수 있다. 즉, 제1 하향 신호(910)와 제2 하향 신호(911)를 기반으로 자기간섭신호를 검출하고, 제거함으로써 상향 신호를 수신할 경우에 발생하는 간섭을 제거할 수 있다.

이 때, 하향 신호가 케이블 시스템 상의 비선형 왜곡을 가지는 소자들을 거침에 따라 자기간섭신호를 완전하게 제거하는 것이 어려울 수 있으나, 상향 신호를 수신할 수 있을 만큼 자기간섭신호의 제거함으로써 동일 대역 내에서 상하향 신호를 동시에 송수신하는 것이 가능하다.

이 때, 제2 하향 신호(911)는 추정 및 모델링 과정을 통해 검출될 수 있다. 이 때, 상향 신호(920)와 섞여서 입력되는 제2 하향 신호(911)는 서큘레이터(930)를 거치면서 신호의 크기가 감소되지만, 감소되되 완전하게 제거되지 않기 때문에 이에 대한 자기간섭신호를 반드시 제거해야 한다. 예를 들어, 자기간섭신호의 제거는 아날로그 도메인 또는 디지털 도메인에서 수행될 수 있다.

이 때, 리모트 파이(900)는 도 9에 도시된 것처럼 복수개의 가입자 단말들과 통신을 수행할 수 있으며, 리모트 파이(900)에서 복수개의 가입자 단말들로 전송되는 하향 신호는 연속적인 신호로 전송될 수 있다. 이 때, 복수개의 가입자 단말들은 모두 동일한 신호를 수신하되, 물리계층 신호처리 후 MAC(Media Access Control) 계층에서 자신의 데이터만 선별하여 수신할 수 있다.

그러나, 상향 신호는 하향 신호와는 다르게, CMTS 코어가 각각의 가입자 단말로 할당해 준 시간에 신호를 전송하는 버스트(Burst) 모드로 전달될 수 있다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 상향 신호는, 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core)가 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 리모트 파이로 전송될 수 있다.

이 때, 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함할 수 있다.

이 때, 도 9에 도시된 CMTS 코어(CMTS Core)가 시스템 코어에 해당할 수 있다.

이 때, 복수개의 가입자 단말들은 일반적으로 가입자의 집에 위치하는 단말장치에 상응하는 것으로, CMTS(Cable Modem Termination System)와 같이 고가의 복잡한 장비에 해당하지 않는다. 따라서, 가입자 단말에 자기간섭신호를 제거하기 위한 기능을 추가하면, 단말에 대한 비용상승을 초래할 수 있다. 이에, 본 발명과 같이 리모트 파이에서만 자기간섭신호를 제거하는 방식을 이용함으로써 가입자들이 부담해야 하는 단말 설치 비용을 절감할 수 있다.

또한, 도 3에는 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법은 주파수를 분할하지 않는 경우, 리모트 파이에서 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거하고, 복수개의 가입자 단말들이 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거한다.

예를 들어, 주파수를 분할하지 않는 경우, 도 10에 도시된 것처럼 복수개의 가입자 단말들과 리모트 파이는 동일한 전송 대역을 상하향 대역으로 사용할 수 있다. 즉, 가입자 단말 1(CM1)부터 가입자 단말 N(CMn)은 모두 주파수 대역 F1을 상향 대역(1010)이자 하향 대역(1020)으로 사용할 수 있으며, 리모트 파이도 동일한 주파수 대역 F1을 상향 대역(1010)과 하향 대역(1020)으로 사용할 수 있다.

따라서, 주파수를 분할하지 않는 경우에는 도 11에 도시된 것처럼 리모트 파이는 물론이고, 복수개의 가입자 단말들도 자기간섭신호를 제거하여야 정상적인 신호를 수신할 수 있다.

도 11을 참조하면, 리모트 파이(1110)는 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 가입자 단말 별 자기간섭신호를 검출할 수 있다.

이 때, 도 11에 도시된 리모트 파이(1110)에서 가입자 단말 별 자기간섭신호를 검출하고 제거하는 과정은 도 9에서 그룹 별 자기간섭신호를 검출하고 제거하는 과정과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

이 때, 도 11을 참조하면, 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N)을 분기시키는 탭(Tap)이 존재하는데, 탭(Tap)을 통해 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N) 간에 신호간섭이 발생하지 않는 환경이 구축될 수 있다. 즉, 탭(Tap)을 기반으로 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N)의 각 분기 패스간 RF 분리(Isolation)가 가능한 경우, 본 발명에 따른 단일 전송대역을 기반으로 상하향 신호를 동시에 송수신할 수 있다.

이 때, 복수개의 가입자 단말들은 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 복수개의 가입자 단말들 내부에 포함된 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

예를 들어, 도 12를 참조하면, 가입자 단말(1200)에서의 자기간섭신호의 제거는, 가입자 단말(1200)의 내부에 포함된 프로세서를 기반으로 생성된 상향 신호에서 케이블 망을 거치지 않은 참조(Reference) 신호인 제1 상향 신호(1210)와 서큘레이터(1230)를 통해 케이블 망으로 출력되어 하향 신호(1220)와 섞여 입력되는 제2 상향 신호(1211)를 비교하여 수행될 수 있다. 즉, 제1 상향 신호(1210)와 제2 상향 신호(1211)를 기반으로 가입자 단말(1200) 내부에서 자기간섭신호를 검출하고, 제거함으로써 하향 신호를 수신할 경우에 발생하는 간섭을 제거할 수 있다.

이와 같이, 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법을 이용함으로써 부족한 케이블 방송망의 상향 대역을 효과적으로 확장할 수 있다.

또한, 기존의 하향 대역을 축소시키지 않고도 상향 대역을 확장하는 것이 가능하므로 주파수 사용효율을 2배로 확대시킬 수 있어서 보다 고품질의 케이블 방송 서비스를 제공할 수도 있다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 장치를 나타낸 블록도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 장치는 시스템 코어(System Core)(1310)와 리모트 파이(Remote-PHY)(1320)를 포함한다.

먼저, 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(1310)는 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정한다.

이 때, 주파수 분할이 실행되어 분할되는 주파수 대역들은 각각 상향 신호나 하향 신호 중 어느 하나의 신호 대역으로 이용되는 것이 아니라, 상하향 신호를 동시에 사용하는 전송 대역으로 이용되되 서로 다른 가입자 단말 그룹의 상하향 신호를 동시에 사용하는 전송 대역일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 주파수 분할은 주파수 대역 전체를 구분 없이 동시에 사용할지 또는 그룹이 존재하는 경우에 효율적으로 분할하여 동시에 사용할지에 따른 분할에 해당할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, 상향 신호가 전송되는 상향 대역(410)과 하향 신호가 전송되는 하향 대역(420)을 모든 주파수 영역 내에서 동시에 사용함으로써 주파수 이용 효율을 2배로 증가시키되, 그룹간 신호간섭을 고려한 효율성을 위해서 가입자 단말 그룹에 따라 분할된 전송 대역을 할당해 줄 수 있다.

이 때, 주파수는 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할될 수 있다.

이 때, 자기간섭신호는 CMTS(Cable Modem Termination System)가 가입자 단말(CM)로부터 전송된 상향 신호를 하향 신호와 동시에 동일한 주파수 대역으로 수신하는 경우, 하향 신호가 일으키는 간섭에 의해 발생하는 신호에 상응할 수 있다. 따라서, 상향 신호와 하향 신호가 동시에 동일한 주파수를 사용하기 위해서는 자기간섭신호를 제거해야 한다.

이 때, 신호간섭 발생여부는 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이(520)와 동축 네트워크를 기반으로 연결된 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N)에 대해서 순차적으로 체크를 수행할 수 있다. 먼저, 첫 번째 가입자 단말(510-1)에게 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안에 상향 신호 발생을 명령할 수 있다. 이 때, 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N) 중 상향 신호를 발생하는 첫 번째 가입자 단말(510-1)을 제외한 나머지 가입자 단말(511)에서는 첫 번째 가입자 단말(510-1)이 상향 신호를 발생시키는 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안에 자기간섭신호가 검출되는지 여부를 체크할 수 있다. 이 때, 나머지 가입자 단말(511) 중 t부터 t+1에 해당하는 시간 동안 자기간섭신호가 검출되는 가입자 단말이 존재하는 경우, 복수개의 가입자 단말들 사이에 신호간섭이 발생하는 것으로 판단하고 주파수를 분할할 수 있다.

이 때, t부터 t+1에 해당하는 시간 동안 나머지 가입자 단말(511) 중 자기간섭신호가 검출되는 단말이 존재하지 않으면, 두 번째 가입자 단말(510-2)에 대해 동일한 과정을 반복할 수 있다. 예를 들어, 두 번째 가입자 단말(510-2)에게 t+1부터 t+2에 해당하는 시간 동안에 상향 신호 발생을 명령할 수 있고, 나머지 가입자 단말(511)에는 두 번째 가입자 단말(510-2) 대신에 첫 번째 가입자 단말(510-1)이 포함될 수 있다.

이와 같이 복수개의 가입자 단말들(510-1~510-N)에 대해 동일한 과정을 수행하는 동안에 나머지 가입자 단말에서 자기간섭신호가 검출되는 경우, 주파수 영역을 분할하여 사용할 수 있다.

또한, 시스템 코어(1310)는, 주파수를 분할하는 경우, 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹으로 분류한다.

예를 들어, 도 6을 참조하면, 케이블 망에 포함된 복수개의 가입자 단말들이 그룹 A(610)와 그룹 B(620)에 해당하는 두 개의 그룹으로 분류된 것을 나타낼 수 있다. 이 때, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)는 그룹 간 자기간섭신호가 발생하지 않을 수 있다.

이 때, CMTS(Cable Modem Termination System)가 그룹핑 여부를 판단하고 그룹핑을 수행할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 가입자 단말들 중 신호간섭이 없는 가입자 단말들이 존재하여 그룹핑이 가능한 경우에 그룹핑을 수행할 수 있다.

만약, 복수개의 가입자 단말들 중 신호간섭이 없는 가입자 단말이 존재하지 않는 경우, 즉 모든 가입자 단말들이 서로 자기간섭신호를 발생시키는 경우에는 종래의 주파수 분할 방식(FDD) 또는 종래의 시간 분할 방식(TDD) 중 어느 하나를 이용하도록 할 수도 있다.

이 때, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)는 도 5에 도시된 신호간섭 발생여부를 체크하는 과정에서 자기간섭신호가 검출되는 가입자 단말들을 그룹핑하여 생성된 것일 수 있다. 즉, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하면, 그룹 A(610)에 속한 나머지 가입자 단말들에서 자기간섭신호가 검출될 수 있다. 그룹 B(620)도 동일한 방식으로 그룹핑하여 생성된 것일 수 있다.

또한, 시스템 코어(1310)는 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정한다.

예를 들어, 도 6 내지 도 7을 참조하면, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)의 상향 대역과 하향 대역을 서로 교차되게 설정할 수 있다. 이 때, 시스템 코어에서는 도 7에 도시된 것과 같이, 그룹 A(610)에는 주파수 대역 F1을 상향 신호 전송을 위한 그룹 A 상향 대역(611)으로 할당하고, 주파수 대역 F2을 하향 신호 전송을 위한 그룹 A 하향 대역(612)으로 할당할 수 있다. 반대로 그룹 B(620)에는 주파수 대역 F2을 상향 신호 전송을 위한 그룹 B 상향 대역(621)으로 할당하고, 주파수 대역 F1을 하향 신호 전송을 위한 그룹 B 하향 대역(622)으로 할당할 수 있다.

이러한 경우, 도 6에 도시된 것처럼, 그룹 A(610)의 상향 신호와 그룹 B(620)의 하향 신호 및 그룹 A(610)의 하향 신호와 그룹 B(620)의 상향 신호는 서로 동일한 주파수 대역을 사용하지만, 그룹 간에는 서로 신호 간섭이 없기 때문에 신호 송수신에 문제가 발생하지 않을 수 있다. 즉, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들에서 발생되는 상향 신호들이 그룹 B(620)에 속한 가입자 단말들의 하향 신호 수신에 간섭을 주지 않고, 마찬가지로 그룹 B(620)의 가입자 단말들에서 발생되는 상향 신호들이 그룹 A(610)의 가입자 단말들의 하향 신호 수신에 간섭을 일으키지 않을 수 있다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 리모트 파이(Remote-PHY)의 경우에는 그룹 A(610)에서 전송되는 주파수 대역 F1의 상향 신호를 수신하는 데에 그룹 B(620)로 전송되는 주파수 대역 F1의 하향 신호가 간섭을 일으키므로, 자기간섭신호를 제거해야 한다. 마찬가지로 그룹 B(620)에서 전송되는 주파수 대역 F2의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 A(610)로 전송되는 주파수 대역 F2의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다.

이 때, 그룹 A(610)에 속한 가입자 단말들과 그룹 B(620)에 속한 가입자 단말들에는 각 그룹 내에서 상향 신호와 하향 신호가 다른 주파수를 사용하는 주파수 분할(FDD) 방식이 적용되지만, 리모트 파이(Remote-PHY) 측면에서의 주파수 사용은 동일한 대역에서 상향 신호와 하향 신호가 동시에 적용되는 것을 알 수 있다. 즉, 그룹 A(610)와 그룹 B(620)의 상향 대역과 하향 대역이 서로 교차 사용됨으로써 전채적인 주파수 사용 관점에서는 동일 주파수 대역에서 상하향 신호가 동시에 사용되는 것에 해당할 수 있다.

이 때, 도 7에서는 본 발명의 일실시예에 따른 복수개의 가입자 단말들을 2개의 그룹으로 분류하였으나, 분류되는 그룹의 수는 이에 한정되지 않고 도 8에 도시된 것처럼 3개 이상으로 확장시킬 수도 있다.

도 8을 참조하면, 3개의 그룹 A, 그룹 B, 그룹 C에 대해서 각각의 상향 대역과 하향 대역이 교차하도록 전송 대역을 할당한 것을 알 수 있다. 즉, 주파수 대역 F1은 그룹 A의 상향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 C의 하향 대역으로 사용될 수 있다. 또한, 주파수 대역 F2는 그룹 A의 하향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 B의 상향 대역으로 사용될 수 있으며, 주파수 대역 F3은 그룹 B의 하향 대역으로 사용됨과 동시에 그룹 C의 상향 대역으로 사용될 수 있다. 따라서, 그룹 A, 그룹 B 및 그룹 C 사이에서는 서로 신호 간섭이 없기 때문에 신호 송수신에 문제가 발생하지 않을 수 있다.

그러나, 리모트 파이의 경우에는 그룹 A에서 전송되는 주파수 대역 F1의 상향 신호를 수신하는 데에 그룹 C로 전송되는 주파수 대역 F1의 하향 신호가 간섭을 일으키므로, 자기간섭신호를 제거해야 한다. 또한, 그룹 B에서 전송되는 주파수 대역 F2의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 A로 전송되는 주파수 대역 F2의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다. 마지막으로 그룹 C에서 전송되는 주파수 대역 F3의 상향 신호를 수신하는 데에는 그룹 B로 전송되는 주파수 대역 F3의 하향 신호가 간섭을 일으키게 되므로, 이에 대한 자기간섭신호를 제거해야 한다.

리모트 파이(1320)는 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하고, 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거한다.

이 때, 리모트 파이(Remote-PHY)는 종래의 CMTS(Cable Modem Termination System)에서 MAC 계층 이상의 기능을 헤드엔드(Head-End)에 위치시키고 물리계층 기능만 분리하여 원격지에 두는 것을 의미할 수 있다.

이 때, 리모트 파이와 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결될 수 있다.

예를 들어, 일반적인 케이블 방송망에서는 헤드엔드(Head-End)에 CMTS가 위치하고 광 네트워크를 통해 옥외의 광 송/수신기인 ONU(Optical Node Unit)까지 연결된다. 이 때, ONU 이후는 동축 네트워크로 증폭기, 분배기 등을 거쳐 가입자 단말까지 연결될 수 있지만, 기존 케이블 방송망에서 사용되는 ONU 및 증폭기 등의 망 장비들은 FDD 방식을 지원하기 때문에 본 발명에 따른 동일대역 내 상하향 동시전송이 어려울 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 상향 대역과 하향 대역을 주파수 전 대역에서 동시에 사용하기 위해 기존의 케이블 방송망 구조에서 ONU를 리모트 파이(Remote-PHY)로 대치하였다. 이 때, 리포트 파이와 복수개의 가입자 단말들 간에 증폭기가 없는 망을 구성하되, 최근 케이블 방송망이 광을 최대한 가입자 쪽으로 가깝게 위치시키는 Fiber-Deep 구조로 발전함을 고려하여 리모트 파이와 복수개의 가입자 단말들 간의 거리는 최대 300m 내로 한정될 수 있다. 즉, Fiber-Deep 구조로 발전함에 따라 점자 증폭기가 없는 케이블 망이 증가될 것으로 예상되므로, 본 발명에 따른 케이블 방송망 구조를 적용할 수 있다.

이 때, 리모트 파이는 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 그룹 별 자기간섭신호를 검출할 수 있다.

예를 들어, 도 9를 참조하면, 리모트 파이(900)에서의 자기간섭신호의 제거는, 리모트 파이(900)의 내부에 포함된 프로세서를 기반으로 생성된 하향 신호에서 케이블 망을 거치지 않은 참조(Reference) 신호인 제1 하향 신호(910)와 서큘레이터(930)를 통해 케이블 망으로 출력되어 상향 신호(920)와 섞여 입력되는 제2 하향 신호(911)를 비교하여 수행될 수 있다. 즉, 제1 하향 신호(910)와 제2 하향 신호(911)를 기반으로 자기간섭신호를 검출하고, 제거함으로써 상향 신호를 수신할 경우에 발생하는 간섭을 제거할 수 있다.

이 때, 하향 신호가 케이블 시스템 상의 비선형 왜곡을 가지는 소자들을 거침에 따라 자기간섭신호를 완전하게 제거하는 것이 어려울 수 있으나, 상향 신호를 수신할 수 있을 만큼 자기간섭신호의 제거함으로써 동일 대역 내에서 상하향 신호를 동시에 송수신하는 것이 가능하다.

이 때, 제2 하향 신호(911)는 추정 및 모델링 과정을 통해 검출될 수 있다. 이 때, 상향 신호(920)와 섞여서 입력되는 제2 하향 신호(911)는 서큘레이터(930)를 거치면서 신호의 크기가 감소되지만, 감소되되 완전하게 제거되지 않기 때문에 이에 대한 자기간섭신호를 반드시 제거해야 한다. 예를 들어, 자기간섭신호의 제거는 아날로그 도메인 또는 디지털 도메인에서 수행될 수 있다.

이 때, 리모트 파이(900)는 도 9에 도시된 것처럼 복수개의 가입자 단말들과 통신을 수행할 수 있으며, 리모트 파이(900)에서 복수개의 가입자 단말들로 전송되는 하향 신호는 연속적인 신호로 전송될 수 있다. 이 때, 복수개의 가입자 단말들은 모두 동일한 신호를 수신하되, 물리계층 신호처리 후 MAC(Media Access Control) 계층에서 자신의 데이터만 선별하여 수신할 수 있다.

그러나, 상향 신호는 하향 신호와는 다르게, CMTS 코어가 각각의 가입자 단말로 할당해 준 시간에 신호를 전송하는 버스트(Burst) 모드로 전달될 수 있다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 상향 신호는, 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core)가 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 리모트 파이로 전송될 수 있다.

이 때, 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함할 수 있다.

이 때, 도 9에 도시된 CMTS 코어(CMTS Core)가 시스템 코어에 해당할 수 있다.

이 때, 복수개의 가입자 단말들(1330-1~1330-N)은 일반적으로 가입자의 집에 위치하는 단말장치에 상응하는 것으로, CMTS(Cable Modem Termination System)와 같이 고가의 복잡한 장비에 해당하지 않는다. 따라서, 가입자 단말에 자기간섭신호를 제거하기 위한 기능을 추가하면, 단말에 대한 비용상승을 초래할 수 있다. 이에, 본 발명과 같이 리모트 파이에서만 자기간섭신호를 제거하는 방식을 이용함으로써 가입자들이 부담해야 하는 단말 설치 비용을 절감할 수 있다.

또한, 리모트 파이(1320)는 주파수를 분할하지 않는 경우, 리모트 파이에서 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거한다. 이 때, 복수개의 가입자 단말들(1330-1~1330-N)도 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거한다.

예를 들어, 주파수를 분할하지 않는 경우, 도 10에 도시된 것처럼 복수개의 가입자 단말들과 리모트 파이는 동일한 전송 대역을 상하향 대역으로 사용할 수 있다. 즉, 가입자 단말 1(CM1)부터 가입자 단말 N(CMn)은 모두 주파수 대역 F1을 상향 대역(1010)이자 하향 대역(1020)으로 사용할 수 있으며, 리모트 파이도 동일한 주파수 대역 F1을 상향 대역(1010)과 하향 대역(1020)으로 사용할 수 있다.

따라서, 주파수를 분할하지 않는 경우에는 도 11에 도시된 것처럼 리모트 파이는 물론이고, 복수개의 가입자 단말들도 자기간섭신호를 제거하여야 정상적인 신호를 수신할 수 있다.

도 11을 참조하면, 리모트 파이(1110)는 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 가입자 단말 별 자기간섭신호를 검출할 수 있다.

이 때, 도 11에 도시된 리모트 파이(1110)에서 가입자 단말 별 자기간섭신호를 검출하고 제거하는 과정은 도 9에서 그룹 별 자기간섭신호를 검출하고 제거하는 과정과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

이 때, 도 11을 참조하면, 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N)을 분기시키는 탭(Tap)이 존재하는데, 탭(Tap)을 통해 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N) 간에 신호간섭이 발생하지 않는 환경이 구축될 수 있다. 즉, 탭(Tap)을 기반으로 복수개의 가입자 단말들(1120-1~1120-N)의 각 분기 패스간 RF 분리(Isolation)가 가능한 경우, 본 발명에 따른 단일 전송대역을 기반으로 상하향 신호를 동시에 송수신할 수 있다.

이 때, 복수개의 가입자 단말들(1330-1~1330-N)은 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 복수개의 가입자 단말들 내부에 포함된 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

예를 들어, 도 12를 참조하면, 가입자 단말(1200)에서의 자기간섭신호의 제거는, 가입자 단말(1200)의 내부에 포함된 프로세서를 기반으로 생성된 상향 신호에서 케이블 망을 거치지 않은 참조(Reference) 신호인 제1 상향 신호(1210)와 서큘레이터(1230)를 통해 케이블 망으로 출력되어 하향 신호(1220)와 섞여 입력되는 제2 상향 신호(1211)를 비교하여 수행될 수 있다. 즉, 제1 상향 신호(1210)와 제2 상향 신호(1211)를 기반으로 가입자 단말(1200) 내부에서 자기간섭신호를 검출하고, 제거함으로써 하향 신호를 수신할 경우에 발생하는 간섭을 제거할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신 방법을 상세하게 나타낸 동작 흐름도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신 방법은 먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향 신호 동시 송수신을 위한 운용에 앞서 종래의 주파수 분할(FDD) 방식으로 시스템의 운용을 초기화할 수 있다(S1410).

이 후, 케이블 방송망에 연결된 복수개의 가입자 단말들 간에 신호간섭 발생여부를 체크할 수 있다(S1420).

이 때, 다른 가입자 단말의 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 발생하는지 여부를 체크하여 신호간섭 발생여부를 체크할 수 있다.

이 후, 복수개의 가입자 단말들 간에 신호간섭이 발생하는지 여부를 판단하고(S1425), 신호간섭이 발생하면 주파수 분할 및 가입자 단말 그룹핑을 수행할 수 있다(S1430).

이 때, 그룹 내 속한 가입자 단말들끼리는 신호간섭이 존재하되, 그룹 간에는 신호간섭이 존재하지 않도록 복수개의 가입자 단말들을 복수개의 그룹들로 그룹핑할 수 있다.

이 후, 그룹핑된 복수개의 그룹들의 전송대역을 교차하도록 설정하고(S1440), 리모트 파이(Remote-PHY)에서는 자기간섭신호를 제거할 수 있다(S1450).

예를 들어, 복수개의 그룹들에 대해, 어느 하나의 그룹의 상향 대역이 다른 그룹의 하향 대역과 교차하도록 전송 대역을 설정함으로써 전체 주파수 대역을 동시에 사용하도록 할 수 있다.

이 때, 리모트 파이에서는 서큘레이터를 기반으로 자기간섭신호 제거를 위한 처리를 수행함으로써 자기간섭신호를 검출 및 제거할 수 있다.

이 후, 리모트 파이에서 추정 및 모델링 과정을 통해 자기간섭신호의 제거가 완료되었는지 여부를 판단하고(S1455), 상향 신호를 수신할 수 있을 정도로 자기간섭신호가 충분히 제거되었으면 동일대역을 이용한 상하향 동시 신호 전송을 운용할 수 있다(S1460). 이 때, 단계(S1455)의 판단결과, 자기간섭신호가 충분히 제거되지 않았으면, 제거가 완료될 때까지 리모트 파이를 통해 자기간섭신호를 반복적으로 검출하여 제거할 수 있다.

또한, 단계(S1425)의 판단결과, 복수개의 가입자 단말들 간에 신호간섭이 발생하지 않으면, 먼저 리모트 파이에서 단일 전송대역에 기반한 자기간섭신호를 제거할 수 있다(S1470).

이 때, 복수개의 가입자 단말들에 의한 상향 신호가 없는 환경에서 리모트 파이의 자기간섭신호 제거가 수행될 수 있다.

이 후, 리모트 파이에서 자기간섭신호가 충분히 제거되었는지 여부를 판단하고(S1475), 상향 신호를 수신할 수 있는 정도로 자기간섭신호가 충분히 제거되었으면, 복수개의 가입자 단말들에서 각각 자기간섭신호를 제거할 수 있다(S1480).

이 때, 리모트 파이에 의한 하향 신호가 없는 환경에서 복수개의 가입자 단말들 각각의 자기간섭신호 제거가 수행될 수 있다. 따라서, 이 경우에는 리모트 파이에서 하향 신호의 전송을 잠시 중단할 수 있다.

이 후, 복수개의 가입자 단말들 각각에서 하향 신호를 수신할 수 있는 정도로 자기간섭신호가 충분히 제거되었는지 여부를 판단하고(S1485), 각각의 가입자 단말에서 자기간섭신호가 충분히 제거되었으면, 단일 전송대역을 이용한 상하향 동시 신호 전송을 운용한다(S1460).

또한, 단계(S1475) 또는 단계(S1485)의 판단결과, 자기간섭신호 제거가 완료되지 않았으면, 제거가 완료될 때까지 리모트 파이 또는 각각의 가입자 단말을 통해 자기간섭신호를 제거할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 리모트 파이 구조를 이용한 상하향 신호 동시 송수신 방법 및 이를 위한 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

110: 분배센터(Head-End) 120: 광 송수신기(ONU)
130-1~130-N, 510-1~510-N, 1120-1~1120-N, 1200, 1330-1~1330-N: 가입자 단말(CM)
410, 1010: 상향 대역 420, 1020: 하향 대역
511: 나머지 가입자 단말 520, 900, 1110, 1320: 리모트 파이
610: 그룹 A 611: 그룹 A 상향 대역
612: 그룹 A 하향 대역 620: 그룹 B
621: 그룹 B 상항 대역 622: 그룹 B 하향 대역
910: 제1 하향 신호 911: 제2 하향 신호
920: 상향 신호 930, 1230: 서큘레이터
1210: 제1 상향 신호 1211: 제2 상향 신호
1220: 하향 신호 1310: 시스템 코어

Claims (18)

1. 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정하는 단계;
   주파수를 분할하는 경우, 상기 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류하는 단계;
   상기 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 상기 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정하는 단계; 및
   상기 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하는 리모트 파이(remote-PHY)에서 상기 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거하는 단계
   를 포함하고,
   상기 리모트 파이는
   상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 상기 그룹 별 자기간섭신호 및 가입자 단말 별 자기간섭신호 중 적어도 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상하향 신호 동시 송수신 방법은
   상기 주파수를 분할하지 않는 경우, 상기 리모트 파이(remote-PHY)에서 상기 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거하는 단계; 및
   상기 복수개의 가입자 단말들이 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주파수는
   상기 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
4. 삭제
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거하는 단계는
   상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 상기 복수개의 가입자 단말들 내부에 포함된 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 상기 자기간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 리모트 파이와 상기 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 신호간섭 발생여부는
   상기 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 상기 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상기 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 상향 신호는
   상기 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core)가 상기 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 상기 리모트 파이로 전송되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 상기 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 방법.
10. 케이블 망에 연결된 복수개의 가입자 단말(Cable Modem)들 사이의 신호간섭 발생여부에 따라 주파수 분할 여부를 결정하고, 주파수를 분할하는 경우에 상기 복수개의 가입자 단말들을 그룹 내 신호간섭은 발생하되 그룹 간 신호간섭이 발생하지 않는 복수개의 그룹들로 분류하고, 상기 주파수를 그룹 수에 상응하게 분할하여, 상향 대역과 하향 대역이 다른 그룹과 교차하도록 상기 복수개의 그룹들에 대한 전송 대역을 설정하고, 상기 케이블 망의 헤드엔드(Head-End)에 위치하는 시스템 코어(System Core); 및
    상기 케이블 망의 광 네트워크 종단에 위치하고, 상기 전송대역을 기반으로 그룹 별 자기간섭신호를 제거하는 리모트 파이(Remote-PHY)
    를 포함하고,
    상기 리모트 파이는
    상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 하향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 상향 신호와 섞여 입력되는 제2 하향 신호를 비교하여 상기 그룹 별 자기간섭신호 및 가입자 단말 별 자기간섭신호 중 적어도 하나를 검출하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 리모트 파이는 상기 주파수를 분할하지 않는 경우에 상기 주파수에 상응하는 단일 전송대역을 기반으로 가입자 단말 별 자기간섭신호를 제거하고,
    상기 복수개의 가입자 단말들이 단말 내부에서 발생하는 자기간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 주파수는
    상기 복수개의 가입자 단말들 사이에 자기간섭신호에 의한 신호간섭이 발생하는 경우에 분할되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
13. 삭제
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 가입자 단말들은
    상기 케이블 망을 통과하지 않은 제1 상향 신호와 서큘레이터(circulator)를 기반으로 하향 신호와 섞여 입력되는 제2 상향 신호를 비교하여 상기 자기간섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
15. 청구항 10에 있어서,
    상기 리모트 파이와 상기 복수개의 가입자 단말들은 증폭기가 포함되지 않은 수동 동축 네트워크(Passive Coaxial Network)로 연결되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
16. 청구항 10에 있어서,
    상기 신호간섭 발생여부는
    상기 복수개의 가입자 단말들 중 어느 하나의 가입자 단말이 상향 신호를 전송하는 동안에 상기 어느 하나의 가입자 단말을 제외한 나머지 가입자 단말에서 상기 상향 신호에 의한 자기간섭신호가 검출되는지 체크하여 판단하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
17. 청구항 10에 있어서,
    상기 상향 신호는
    상기 시스템 코어가 상기 복수개의 가입자 단말들 각각에 대해 할당한 기설정된 시간 동안에 상기 리모트 파이로 전송되는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 시스템 코어는 맥(MAC) 계층 이상의 기능을 포함하고, 상기 리모트 파이는 물리계층의 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 상하향 신호 동시 송수신 장치.

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