KR102579129B1 - Docsis 상향시스템 동기화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

DOCSIS 상향시스템 동기화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치는 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나 이상의 프로그램을 저장하는 실행메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하고, 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산한다.

Description

DOCSIS 상향시스템 동기화 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZATION IN DOCSIS UPSTREAM SYSTEM}
본 발명은 케이블 송수신 및 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DOCSIS 3.1 상향시스템에서 발생하는 CFO(Carrier Frequency Offset) 및 샘플링 클럭 옵셋을 보정하는 동기화 기술에 관한 것이다.
방송 서비스의 고화질화 및 초고속 인터넷 서비스에 대한 수요의 증가에 따른 전송대역의 부족과 FTTH 진영의 기가급 서비스에 따른 매체 경쟁의 심화에 대응하기 위해 DOCSIS 3.1 전송 규격이 제시되었다. DOCSIS 3.1 은 광케이블이 댁내까지 설치되어야 가능할 것이라 여겨졌던 10Gbps급 전송을 기존의 케이블 방송망에서 실현할 수 있는 기술이다.
그 중 DOCSIS 3.1 상향 시스템은 1 Gbps이상의 속도를 목표로 OFDMA 프레임을 사용하며, 전송단위는 다수의 미니슬롯으로 구성된 전송 버스트이다. 여기서 미니슬롯은 다수의 서브캐리어 그룹으로 구성되어 있으며 미니슬롯내의 모든 서브캐리어는 같은 변조 차수를 가진다. CM(cable modem)은 전송 프로파일을 통해 전송 버스트에 대해 하나 이상의 미니슬롯을 할당 받고, 변조 차수 및 파일롯 패턴 정보를 획득한다. 전송프로파일은 전송 버스트 단위로 미니슬롯의 변조 차수 및 파일롯 패턴을 정의한다.
한편, 한국공개특허 제 10-2018-0058621 호“광 기반 IP망을 통한 DOCSIS 상향 신호 전송을 위한 동기화 장치 및 그 방법”는 광 기반 IP망을 통하여 케이블 방송에서 사용되는 DOCSIS 기반 상향 신호를 DOCSIS망에 동기화하여 전송하기 위한 장치 및 그 방법에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 DOCSIS 3.1 상향 시스템에 효율적인 동기 및 채널등화를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 DOCSIS 3.1 상향시스템의 샘플링 클락 옵셋에 의한 주파수 및 위상옵셋을 효과적으로 제거하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치는 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나 이상의 프로그램을 저장하는 실행메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하고, 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산한다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 기정의된 보완 파일럿이 추출된 심볼 성상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법은 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치의 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법에 있어서, 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하는 단계 및 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계를 포함한다.
상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는 상기 기정의된 보완 파일럿이 추출된 심볼 성상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
이 때, 상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출할 수 있다.
이 때, 상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는 상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는 상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행할 수 있다.
본 발명은 DOCSIS 3.1 상향 시스템에 효율적인 동기 및 채널등화를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 DOCSIS 3.1 상향시스템의 샘플링 클락 옵셋에 의한 주파수 및 위상옵셋을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 3.1 상향 시스템의 파일럿 패턴(2K 모드)을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 파일럿을 이용하여 채널 등화를 수행한 결과를 나타낸 성상도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 파일럿 기반 채널 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 13은 도 11에 도시된 보완 파일럿 기반 채널 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 15는 도 14에 도시된 보완 파일럿 기반 채널 추정 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 파일럿 패턴의 파일럿 배치를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 영역에서의 CFO 보상 과정을 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 채널 추정 과정을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 보완 파일럿 심볼을 나타낸 성상도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 6번째 심볼의 보완 파일럿의 에러 보상을 위한 심볼 범위를 나타낸 성상도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 다른 8번째 심볼의 보완 파일럿의 에러 보상을 위한 심볼 범위를 나타낸 성상도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 6번째 심볼의 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 8번째 심볼의 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 보완 파일럿을 이용한 채널 추정 과정을 나타낸 도면이다.
도 25 내지 도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 3.1 상향 시스템의 파일럿 패턴(2K 모드)을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, DOCSIS 3.1 상향시스템을 위한 파일럿 패턴 1-4번을 나타낸 것을 알 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 3.1 상향 프레임에서 파일럿은 프레임의 1번째와 3번째 심볼에 분산되어 존재할 수 있고, 보완파일럿(complementary pilot)은 마지막 심볼로부터 1번째와 3번째 심볼에 분산되어 존재할 수 있다. 여기서 파일럿은 송수신기간의 약속된 1,-1의 BPSK 심볼로 구성될 수 있고, 보완 파일럿은 파일럿과 달리 송수신간에 약속된 심볼이 아닌 데이터 정보를 전송할 수 있다. 보완 파일럿은 미니슬롯의 다른 데이터 부반송파보다 낮은 변조 차수를 가지는 데이터 부반송파에 상응할 수 있다. 만약 미니슬롯의 데이터 부반송파에 사용된 변조차수가 M이면 보완파일럿은 M-4에서 1(BPSK)를 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 3.1 상향 시스템의 파일럿 구조에서 채널등화 및 캐리어 주파수 옵셋(CFO; carrier frequency offset) 보정을 위해 파일럿만을 사용하면 파일럿이 존재하는 낮은 차수의 심볼에서는 샘플링 클럭 옵셋, CFO보상 및 채널등화가 잘 이루어지지만 파일럿이 존재하지 않는 높은 차수의 심볼에서는 성능 열화가 발생할 수 있다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 파일럿을 이용하여 채널 등화를 수행한 결과를 나타낸 성상도이다.
도 3 내지 도 10을 참조하면, 데이터 심볼로 1024QAM, 보완 파일럿 심볼로 64QAM일때 채널등화 및 캐리어 주파수 옵셋(CFO; carrier frequency offset) 보정을 위해 파일럿만을 사용하는 일실시예를 나타낸 것을 알 수 있다. 파일럿만을 사용하여 동기를 수행할 경우, 도 3 내지 도 10과 같이 파일럿이 존재하는 낮은 차수의 심볼(symbol 1 ~ symbol 3)에서는 샘플링 클럭 옵셋, CFO보상 및 채널등화가 잘 이루어지지만 파일럿이 존재하지 않는 높은 차수의 심볼(symbol 4 ~ symbol 8)에서는 성능 열화가 발생하는 것을 알 수 있다. 이러한 성능열화는 송수신단의 주파수 옵셋 차이가 클수록 심하게 나타날 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치를 나타낸 블록도이다. 도 12는 도 11에 도시된 파일럿 기반 채널 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다. 도 13은 도 11에 도시된 보완 파일럿 기반 채널 추정부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치는 파일럿 기반 채널 추정부(110) 및 보완 파일럿 기반 채널 추정부(120)를 포함한다.
파일럿 기반 채널 추정부(110)는 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산할 수 있다.
도 12를 참조하면, 파일럿 기반 채널 추정부(110)는 STO 추정부(111), FFT 수행부(112), CFO 추정부(113) 및 제1 채널 추정부(114)를 포함할 수 있다.
STO 추정부(111)는 수신 신호에 대한 시간영역에서 심볼타이밍 옵셋(STO; Symbol Timing Offset)을 추정할 수 있다.
FFT 수행부(112)는 수신 신호에 대한 FFT 수행후 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
CFO 추정부(113)는 주파수 영역에서 반송파 주파수 옵셋(CFO; Carrier Frequency Offset)을 보상할 수 있다.
이 때, CFO 추정부(113)는 주파수 영역에서 심볼과 심볼 사이의 주파수 각도 회전량은 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
여기서 P1은 첫번째 심볼의 N개의 파일럿 심볼 벡터, P3는 3번째 심볼의 N개의 파일럿 심볼 벡터를 의미할 수 있다.
이 때, CFO 추정부(113)는 수학식 1에서 계산된 심볼간의 주파수 각도 회전량을 8개의 심볼에 수학식 2를 적용할 수 있다.
여기서, 의 k는 k번째 심볼을 나타낼 수 있다.
제1 채널 추정부(114)는 8개의 심볼에 시간영역에서는 P1과 P3파일럿을 이용하여 채널이득을 평균하여 적용하고 주파수 영역에서는 시간영역에 계산된 채널이득 값을 보간하여 적용할 수 있다.
보완 파일럿 기반 채널 추정부(120)는 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산할 수 있다.
도 13을 참조하면, 보완 파일럿 기반 채널 추정부(120)는 제1 보완 파일럿 검출부(121), 보상 파라미터 검출부(122), 제2 보완 파일럿 검출부(123) 및 제2 채널 추정부(124)를 포함할 수 있다.
제1 보완 파일럿 검출부(121)는 기정의된 보완 파일럿을 검출할 수 있다.
예를 들어, 6번째 심볼과 8번째 심볼의 성상도에는 1024QAM의 데이터 심볼과 64QAM 보완 파일럿 심볼이 같이 존재할 수 있다.
이 때, 제1 보완 파일럿 검출부(121)는 입력 보완 파일럿 심볼에서 6번째 심볼과 8번째 심볼의 64QAM 보완 파일럿 심볼만을 추출할 수 있다.
보상 파라미터 검출부(122)는 상기 기정의된 보완 파일럿이 추출된 심볼 성상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
추출된 보완 파일럿 심볼은 높은 차수의 심볼에서 현저히 높은 에러율이 나타날 수 있다.
이 때, 보상 파라미터 검출부(122)는 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출할 수 있다.
이 때, 보상 파라미터 검출부(122)는 이러한 에러율을 보정하기 위해서, 6번째 심볼과 8번째 심볼의 성상도의 에러가 발생하지 않는 저전력 심볼 범위(파란색 사각형 범위)를 설정하고, 심볼 범위를 기반으로 보상 파라미터를 추출할 수있다. 보완 파일럿 검출 값 는 다음과 같이 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
여기서 는 단계 1의 채널 추정 및 등화 후의 6번째와 8번째 보완 파일럿 값으로 으로 나타낼 수 있다. 는 CFO 추정 및 보상후의 입력된 보완파일럿 값이고 은 보완파일럿 위치의 추정된 채널 값을 나타낼 수 있다.
이 때, 보상 파라미터 검출부(122)는 일정한 크기반경(x)안의 보완 파일럿 심볼만을 선택할 수 있다.
이 때, 보상 파라미터 검출부(122)는 [x < c]로 6번째와 8번째의 심볼에러가 발생하지 않는 범위를 설정할 수 있다.
예를 들어, 보상 파라미터 검출부(122)는 범위를 [x < 0.6]으로 설정할 수 있다.
[x < 0.6]범위에서는 보완파일럿 추정치는 송신된 보완파일럿 값 와 심볼에러 없이 일치한다. 보상 파라미터는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
제2 보완 파일럿 검출부(123)는 상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상하고 에러가 보상된 보완 파라미터를 검출할 수 있다.
보상 파라미터에 의해 보상된 보완파일럿 값 은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
이 때, 제2 보완 파일럿 검출부(123)는 보상 파라미터를 적용 후 다시 보완 파일럿을 검출했을 때 6번째와 8번째 심볼의 보완 파일럿 에러율은 0이 될 수 있다.
보완 파일럿 에러율은 0이라는 의미는 6번째와 8번째 보완 파일럿을 파일럿과 같은 known 신호(송수신단에서 서로 약속된 신호)로 사용할 수 있음을 의미할 수 있다.
제2 채널 추정부(124)는 상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법을 나타낸 동작흐름도이다. 도 15는 도 14에 도시된 보완 파일럿 기반 채널 추정 단계의 일 예를 세부적으로 나타낸 동작흐름도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법은 파일럿 기반 채널 추정을 수행할 수 있다(S210).
즉, 단계(S210)는 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 수신 신호에 대한 시간영역에서 심볼타이밍 옵셋(STO; Symbol Timing Offset)을 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 수신 신호에 대한 FFT 수행후 주파수 옵셋을 추정할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 주파수 영역에서 반송파 주파수 옵셋(CFO; Carrier Frequency Offset)을 보상할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 주파수 영역에서 심볼과 심볼 사이의 주파수 각도 회전량은 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 수학식 1에서 계산된 심볼간의 주파수 각도 회전량을 8개의 심볼에 수학식 2를 적용할 수 있다.
이 때, 단계(S210)는 8개의 심볼에 시간영역에서는 P1과 P3파일럿을 이용하여 채널이득을 평균하여 적용하고 주파수 영역에서는 시간영역에 계산된 채널이득 값을 보간하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법은 보완 파일럿 기반 채널 추정을 수행할 수 있다(S220).
즉, 단계(S220)는 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산할 수 있다.
도 15를 참조하면, 단계(S220)는 보완 파일럿을 검출할 수 있다(S221).
즉, 단계(S221)는 기정의된 보완 파일럿을 검출할 수 있다.
예를 들어, 6번째 심볼과 8번째 심볼의 성상도에는 1024QAM의 데이터 심볼과 64QAM 보완 파일럿 심볼이 같이 존재할 수 있다.
이 때, 단계(S221)는 입력 보완 파일럿 심볼에서 6번째 심볼과 8번째 심볼의 64QAM 보완 파일럿 심볼만을 추출할 수 있다.
또한, 단계(S220)는 보상 파라미터를 검출할 수 있다(S222).
즉, 단계(S222)는 상기 기정의된 보완 파일럿이 추출된 심볼 성상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
추출된 보완 파일럿 심볼은 높은 차수의 심볼에서 현저히 높은 에러율이 나타날 수 있다.
이 때, 단계(S222)는 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출할 수 있다.
이 때, 단계(S222)는 이러한 에러율을 보정하기 위해서, 6번째 심볼과 8번째 심볼의 성상도의 에러가 발생하지 않는 저전력 심볼 범위(파란색 사각형 범위)를 설정하고, 심볼 범위를 기반으로 보상 파라미터를 추출할 수있다. 보완 파일럿 검출 값 는 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
이 때, 단계(S222)는 일정한 크기반경(x)안의 보완 파일럿 심볼만을 선택할 수 있다.
이 때, 단계(S222)는 [x < c]로 6번째와 8번째의 심볼에러가 발생하지 않는 범위를 설정할 수 있다.
예를 들어, 단계(S222)는 범위를 [x < 0.6]으로 설정할 수 있다.
[x < 0.6]범위에서는 보완파일럿 추정치는 송신된 보완파일럿 값와 심볼에러 없이 일치한다. 보상 파라미터는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
또한, 단계(S220)는 보상 파라미터를 적용하여 보완 파라미터를 검출할 수 있다(S223).
즉, 단계(S223)는 상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상하고 에러가 보상된 보완 파라미터를 검출할 수 있다.
보상 파라미터에 의해 보상된 보완파일럿 값 은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
이 때, 단계(S223)는 보상 파라미터를 적용 후 다시 보완 파일럿을 검출했을 때 6번째와 8번째 심볼의 보완 파일럿 에러율은 0이 될 수 있다.
보완 파일럿 에러율은 0이라는 의미는 6번째와 8번째 보완 파일럿을 파일럿과 같은 known 신호(송수신단에서 서로 약속된 신호)로 사용할 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 단계(S220)는 에러가 보상된 보완 파일럿을 이용하여 채널 추정 및 등화를 수행할 수 있다(S224).
즉, 단계(S224)는 상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 파일럿 패턴의 파일럿 배치를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 3.1 상향시스템의 파일럿 패턴2의 파일럿 배치를 나타낸 것을 알 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 영역에서의 CFO 보상 과정을 나타낸 그래프이다.
도 17을 참조하면, 주파수 영역에서 반송파 주파수 옵셋(CFO; Carrier Frequency Offset)을 보상하는 과정을 나타낸 것을 알 수 있다.
주파수 영역에서 심볼과 심볼 사이의 주파수 각도 회전량은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 채널 추정 과정을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 파일럿 만을 이용하여 8개의 심볼에 시간영역에서는 P1과 P3파일럿을 이용하여 채널이득을 평균하여 적용하고 주파수 영역에서는 시간영역에 계산된 채널이득 값을 보간하여 적용하는 과정을 나타낸 것을 알 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 보완 파일럿 심볼을 나타낸 성상도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 입력 보완 파일럿 심볼을 나타낸 것을 알 수 있다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 6번째 심볼의 보완 파일럿의 에러 보상을 위한 심볼 범위를 나타낸 성상도이다. 도 21은 본 발명의 일실시예에 다른 8번째 심볼의 보완 파일럿의 에러 보상을 위한 심볼 범위를 나타낸 성상도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 검출결과 샘플링 클럭 옵셋 및 CFO의 영향에 의해 6번째 심볼의 보완 파일럿 에러율은 0.0042이고 8번째 심볼의 보완 파일럿 심볼율은 0.46인 것을 알 수 있다. 즉 높은 차수의 심볼에서 현저히 높은 에러율을 나타낸 것을 알 수 있다.
이러한 에러율을 보정하기 위해서 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치 및 방법은 6번째 심볼과 8번째 심볼의 성상도의 에러가 발생하지 않는 저전력 심볼 범위(파란색 사각형 범위)를 정하고 이를 기반으로 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 6번째 심볼의 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다. 도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 8번째 심볼의 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 보상 파라미터를 적용 후 다시 보완 파일럿을 검출했을 때 6번째와 8번째 심볼의 보완 파일럿 에러율은 0이 된 것을 알 수 있다. 보완 파일럿 에러율은 0이라는 의미는 6번째와 8번째 보완 파일럿을 파일럿과 같은 known 신호(송수신단에서 서로 약속된 신호)로 사용할 수 있음을 의미할 수 있다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 보완 파일럿을 이용한 채널 추정 과정을 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 에러가 보상된 보완 파일럿을 이용한 채널 추정 및 등화의 일실시예를 나타낸 것을 알 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향 시스템 동기화 장치 및 방법은 붉은색 점선사각형은 1번째와 3번째 심볼의 파일럿을 이용하여 시간영역으로 평균하고 주파수 영역으로는 보간을 수행할 수 있다. 파일럿 만을 이용한 채널 추정 값은 그대로 사용하면 되므로, 보완 파일럿을 이용한 채널 추정 및 등화 과정에서는 연산과정을 수행하지 않고 메모리에 저장된 채널이득 값을 가져와 사용할 수 있다. 그러나, 4번부터 8번째 심볼은 새로 검출된 보완파일럿을 이용하여 연산과정을 수행해야 할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향 시스템 동기화 장치 및 방법은 푸른색 점선블록(4번째와 6번째 심볼)에서 3번째 파일럿과 6번째 보완 파일럿을 시간영역평균, 시간영역평균값을 기반으로 주파수 영역 평균을 통해 채널이득을 계산할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향 시스템 동기화 장치 및 방법은 검은색 점선 블록(7번째와 8번째 심볼)에서 채널이득은 6번째와 8번째 보완 파일럿으로 시간영역평균, 시간영역평균값을 기반으로 주파수 영역 평균을 통해 채널이득을 계산할 수 있다.
도 25 내지 도 32는 본 발명의 일실시예에 따른 에러가 보상된 보완 파일럿을 나타낸 성상도이다.
도 25 내지 도 32를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향 시스템 동기화 장치 및 방법은 파일럿 기반 채널 추정 및 등화를 수행하고, 에러가 보상된 보완 파일럿 기반 채널 추정 및 등화를 수행하여, 도 3 내지 10에 도시된 심볼 성상도가 도 25 내지 도 32 심볼 성상도로 샘플링 클럭 옵셋 및 CFO 가 보상된 것을 알 수 있다.
도 33은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)에서 구현될 수 있다. 도 33에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치는 하나 이상의 프로세서(1110); 및 상기 하나 이상의 프로세서(1110)에 의해 실행되는 적어도 하나 이상의 프로그램을 저장하는 실행메모리(1130)를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하고, 기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산한다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 기정의된 보완 파일럿이 추출된 심볼 성상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 보상 파라미터를 추출할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 기설정된 심볼 범위로부터 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상할 수 있다.
이 때, 상기 적어도 하나 이상의 프로그램은 상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치 및 방법은 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: 파일럿 기반 채널 추정부
111: STO 추정부 112: FFT 수행부
113: CFO 추정부 114: 제1 채널 추정부
120: 보완 파일럿 기반 채널 추정부
121: 제1 보완 파일럿 검출부 122: 보상 파라미터 검출부
123: 제2 보완 파일럿 검출부 124: 제2 채널 추정부
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크

Claims (10)

  1. 하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 적어도 하나 이상의 프로그램을 저장하는 실행메모리;
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 프로그램은
    신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하고,
    기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산하고,
    상기 적어도 하나 이상의 프로그램은
    적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 에러가 발생되지 않는 기설정된 저전력의 심볼 범위를 설정하고, 상기 심볼 범위를 기반으로 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출하고,
    상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상하는 것을 특징으로 하는 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 프로그램은
    상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 채널 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행하는 것을 특징으로 하는 DOCSIS 상향시스템 동기화 장치.
  6. DOCSIS 상향시스템 동기화 장치의 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법에 있어서,
    신호를 수신하고, 기정의된 파일럿을 이용하여 수신한 상기 신호의 제1 채널 추정 값을 계산하는 단계; 및
    기정의된 보완파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는
    적어도 두 개의 보완 파일럿들의 심볼 상상도에서 에러가 발생되지 않는 기설정된 저전력의 심볼 범위를 설정하고, 상기 심볼 범위를 기반으로 상기 적어도 두 개의 보완 파일럿들의 보상 파라미터를 각각 추출하고,
    상기 보상 파라미터를 이용하여 상기 보완 파일럿의 에러를 보상하는 것을 특징으로 하는 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 채널 추정 값을 계산하는 단계는
    상기 에러가 보상된 보완 파일럿, 상기 파일럿 및 상기 제1 채널 추정 값을 이용하여 상기 제2 채널 추정 값을 계산하고, 상기 제2 채널 추정 값에 기반하여 채널 등화를 수행하는 것을 특징으로 하는 DOCSIS 상향시스템 동기화 방법.
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