KR19980083009A

KR19980083009A - 디지탈 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 다수 반송파 시스템의 빠른 초기화와 다점 전송 방법

Info

Publication number: KR19980083009A
Application number: KR1019970018136A
Authority: KR
Inventors: 천유식
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-05-10
Filing date: 1997-05-10
Publication date: 1998-12-05
Also published as: SE519906C2; US6307889B1; SE9801559L; BE1014234A3; KR100421212B1; SE9801559D0

Abstract

본 발명은 고속의 다수 반송파 데이터 신호를 디지털 가입자선(Digital Subscriber Line)에서 연속 전송을 위한 다수 반송파 시스템(multicarrier system)의 빠른 초기화와 이를 이용한 VDSL에서 다점(point-to-multipoint) 전송 방법에 관한 것이다.

이산 다수 반송파 시스템(Discrete Multi-tone : DMT)에서는 송신단과 수신단 사이에서 데이터 서비스를 지원하기 위해 반드시 초기화 과정이 필요하다. 그러나 종래의 DMT 시스템에서 channel analysis와 Exchange 과정에서 많은 지연 시간을 가지고 있다. 또한 초기화 지연시간에 의해서 가입자 단말측에서 다점(point-to-multipoint) 전송이 불가능하다.

본 발명에서는 빠른 초기화를 위해서 시스템을 처음에 구입한 사용자는 초기화를 통하여 초기화 정보를 메모리에 저장한 후 다음 초기화 과정때는 메모리에서 초기화 정보를 다운 로드하여 초기화 정보를 전송하고 비트 스웝핑 방식에 의하여 초기화 데이터의 최적화를 이루고 데이터 서비스를 시작한다. 본 발명에 의한 초기화 과정을 현재 표준화 작업중에 있는 VDSL에 적용하여 빠른 초기화와 다점 전송이 가능하다.

Description

디지탈 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 다수 반송파 시스템의 빠른 초기화와 다점 전송 방법

본 발명은 디지털 가입자선에서 다수 반송파를 가지는 고속의 데이터 신호를 연속적으로 전송하는 시스템에 관한 것으로, 특히 다수 반송파 시스템에서 비트 스웝핑(bit swapping) 방식을 이용하여 초기화(initialization) 과정에서 발생하는 초기 지연 시간을 줄이고, 동시에 점대점(point-to-point) 및 다점(point-to-multipoint) 전송이 가능하도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

미국 표준화기구인 ANSI 산하의 T1.413에서는 ADSL(Asymetric Digital Sub-scriber Lines) 전송을 위한 표준안으로서 이산 다수 반송파 (Discrete Multi-tone : DMT) 시스템을 채택하였다. ANSI에서 채택한 다수 반송파 시스템의 기본 개념, 특성, 기본 구성도를 도 1 ~ 도 5 에 나타내었다.

도 1 에서는 기본적인 DMT 시스템의 송/수신기 구조를 나타내고 있으며, 송신기(transmitter)(10)는 직/병렬 변환기(serial-to-parallel converter)(14), 다수 반송파 변조기(multicarrier modulator)(16) 및 전송 전처리부(pre-transmitter processing)(18)로 구성된다. 수신기(receiver)(12)는 수신 후 처리부(post-receive processing)(20), 다수 반송파 복조기(multicarrier demodulator)(22) 및 병/직렬 변환기(parrallel-to-serial)(24)로 구성되고, 송신기와 수신기 사이에는 디지털 가입자선(DSL) 또는 다른 형태의 통신 채널(communication channel)이 연결될 수 있다.

초당 b_total/T [bits/sec] 속도로 전송되는 직렬 입력 데이터(serial input data)는 직/병렬 변환기(14)에 의해 b_total비트씩 모여서 각각 다수 반송파 심벌을 이루고 이때의 심벌 주기는 T이다. 각 다수 반송파 심벌내의 비트들은 변조기(16)에 의해서 변조되며, i번째 부채널에 b_i비트씩 변조하여 총 N 개의 부채널에 b_total비트를 변조한다. 변조기의 구현은 역고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)를 이용하여 b_total비트를 갖는 각 다수 반송파 심벌을 2N개에 해당하는 N_s개의 시간 영역 신호를 만든다. 또한 수신기(12)에서는 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 i번째 부채널에 b_i번째 비트를 복조하는 다수 반송파 복조기(22)를 구현할 수 있다. 이렇게 구현된 변조 방식을 이산 다수 반송파 변조(Discrete Multi-tone modulation) 방식이라고 하고, 다수 반송파 시스템의 각 부채널에 대한 주파수 사용형식을 도 2 에 나타내었다.

도 2 에서와 같이 DMT 시스템의 각 부채널은 1/T [㎐]의 주파수 공간으로 N/T [㎐]까지의 주파수 범위를 차지한다.

도 3 은 DMT 시스템의 변/복조기의 동작에 관한 일반적인 구조를 나타낸 것이다. {X₀, X₁, ...., X_N-1}는 원 복소 입력 데이터 심볼(original complex input data symbol), {x_k}는 변조된 데이터 열(cyclic prefix가 붙기 전), {h_k}는 이산 시간 채널 응답, {n_k}는 부가적인 잡음열, {y_k}는 수신된 열(cyclic prefix 제거한 후), {,, ...,}는 복조된 복소 데이터 심볼(decoded complex data symbol)을 나타낸다. p_i와 p^* _i는 각각 변조 벡터와 복조 벡터를 나타내는데, 주로 직교 함수(orthonormal function)를 사용한다. 즉, p_i·p^* _i=δ_ij, 여기서 ·는 두 벡터의 dot 곱으로 표시되고;

δ_ij=1(i=j),

=0(i≠j)

과 같은 성질을 가진다. 각 벡터는 다음과 같이 역이산 퓨리에 변환(Inverse Discrete Fourier Transform : IDFT)와 이산 퓨리에변환 벡터(Discrete Fourier Transform : DMT)를 이용하여 나타낼 수 있다. :

주파수 영역에서 N개의 부채널을 가지는 DMT 시스템은 2N 크기의 이산 퓨리에 변환(DFT)을 사용하며, 이때 주파수 영역에서의 공액 대칭성(conjugate symmetry)에 의해서 시간 영역에서의 표본치는 실수값을 갖는다. 역 이산 퓨리에 변환(IDFT)과 이산 퓨리에 변환(DFT)은 각각 역 고속퓨리에 변환(IFFT)과 고속 퓨리에변환(FFT) 알고리즘을 이용한다. cyclic prefix는 다수 반송파 시스템에서 한블럭의 꼬리 부분에 의해서 한블럭의 시작점이 영향을 받는 상호 블럭간 간섭(Interblock Interference)을 없애기 위해서 사용하는 기술로서, 역 이산 퓨리에 변환(IDFT)를 한 후의 시간 영역에서 표본의 마지막 v개를 복사해서 해당 블럭의 앞에 전송하는 것이다. 이때 v값은 채널의 입펄스 응답 길이에 의해 결정된다.

도 4 는 DMT 시스템의 송신기(30)와 수신기(32)에 대한 자세한 동작을 나타내는 블록도이다. 직렬 입력 데이터는 블럭으로 모아져서 병렬 데이터 형태로 변환되고 부호화기(36)에 의해서 부호화된다. 부호화기의 병렬 출력은 역고속 퓨리에변환(38)에 의해 변조되고 다시 병/직렬 변환기(40)에 의해서 직렬 형태로 변환된다. 이렇게 변조된 신호는 cyclic prefix가 붙여진 이후에 디지털-아나로그 변환기(digital-to-analog converter)(42)에 의해서 아날로그 형태로 바뀌고, 다시 저역 여파기(44)와 직류 제거 변성기(DC isolating transformer)(44)를 거쳐 전송 채널(34)로 전달된다. DMT 시스템의 수신기(32)에 수신된 아날로그 신호는 직류 제거 변성기와 저역 여파기(48)를 거친 후 아나로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter)(50)를 거쳐 디지털 형태로 바뀐다. 그리고 이 신호는 채널의 실제적인 메모리의 길이를 최소화하기 위해서 FIR(Finite impulse response)(52) 여파기의 형태를 가지는 시간 영역 등화기(Time domain Equalizer : TEQ)(52)를 지나고, cyclic prefix가 제거된 후 직/병렬 변환기(54)에 의해 병렬 형태로 변환된 후, 다시 고속 퓨리에 변환(56)에 의해서 복조된다. 그러나 이때 사용된 주파수 대역내에서 각각의 주파수에 대한 진폭 성분과 지연 특성이 다르기 때문에 송신된 신호와 수신된 신호 사이에 차이가 발생하게 된다. 즉, 복호화기의 병렬 입력값과 부호화기의 병렬 출력값에 차이가 생기게 된다. 이를 해결하기 위해서 간단한 형태의 주파수 영역 등화기(Frequency domain Equalizer : FEQ)(58)를 사용하는데 이는 각 부채널의 누하(attenuation) 현상과 지연(delay)을 조절해주기 위해서 N개의 one-tap complex 등화기를 이용한다. 이 FEQ를 통과한 신호는 복호화기(decoder)를 거쳐 직렬 형태로 변환된다. 일반적으로 이상적인 시스템에서는 직렬 복호화기 출력 데이터 열과 직렬 부호화기 입력 데이터열은 동일하다.

채널 누하가 심하고 상호 심볼 간섭(Intersymbol Interference) 현상이 많은 전화선을 전송 채널로 사용하는 디지털 가입자선에서는, 심볼간 상호 간섭을 최소화하기 위해서 등화기의 사용이 불가피하다. 또한 사용자에 따라서 각 전송로상에 요구되는 전송환경이 다르기 때문에 최대의 성능을 위해서 각 회선 단위(line-by-line)로 전송 대역폭의 최적화를 요구하게 된다.

종래의 단일 반송파 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 시스템에서는 전송 대역폭이 심볼율(symbol rate)과 반송파 주파수(carrier frequency)에 의해서 결정된다. 그러나 이러한 단일 반송파 시스템에서는 심볼율의 변화를 세밀하게 조절할 수 없었다. 즉 고정된 데이터 속도에 대해서 심볼율은 b_symbol/(b_symbol+1) 의 비율로 조절될 수 밖에 없었다. 여기서 b_symbol은 각 데이터 심볼당 전송되는 bit수를 의미한다. 예를 들어 10 ㎒의 심볼율을 가지는 단일 반송파 QAM의 경우 심볼당 전송되는 bit수에 따라서 40 Mbps(4bit/symbol), 50 Mbps(5bit/symbol)의 전송 대역폭이 결정된다. 즉 전송 대역폭이 10 ㎒ 단위로 조절될 수 밖에 없었다. 그러나 256개의 부채널을 가지는 10 ㎒의 심볼율을 가지는 DMT 시스템에서는, 각 부채널은 각 채널의 SNR에 따라서 적절한 비트수를 할당받게 되는데, 이중 하나의 부채널에 대해서 하나의 비트를 줄이거나 늘이는 것은 전체 전송 대역폭에 대해서 미세한 영향(10 ㎒/256 bps)을 주므로, 단일 반송파 시스템보다 미세한 전송 대역의 조정이 가능하다. 이를 비트 로딩(bit loading)이라고 하고 이는 DMT 시스템의 초기화 과정에서 이루어진다. 즉, SNR 특성이 좋은 부채널에는 많은 비트 수를 할당하고, 나쁜 특성을 가지는 부채널에는 적은 비트 수를 할당(도 5)하여 최대의 성능 효과를 얻을 수 있다. 또한 다수 반송파 시스템은 데이터 전송 도중에 발생할 수 있는 채널 상황의 변화에 따라서 한 개 또는 두 개의 비트를 하나의 부채널에서 다른 부채널로의 이동을 이용하여 전송시에 발생하는 오류 확률을 줄일 수 있다. 이를 비트 스웝핑 방식이라 하며, 이를 도 7 에 나타내었다. 비트 스웝핑 방식의 중요한 특징은, 수신기 뿐만 아니라 송신기도 적응적으로 동작할 수 있도록 하자는데 있다. 이를 이용하면 데이터의 전송 중단없이 각각의 부채널에 할당된 비트 수나 전송 에너지를 바꿀 수 있다. 비트 스웝핑은 우선 동작중인 다수 반송파 시스템의 수신단에서 각 부채널의 정상 상태 자승 평균 오차(mean-squared error : MSE)를 조사하여, 한 부채널의 MSE가 임계값(다른 부채널보다 3dB 떨어지는 점) 이상이면 MSE가 큰 부채널의 한 비트를 MSE가 작은 부채널로 스웝하는 것이다. 이때 수신기는 비트 수웝 정보를 간단한 hand-shaking 절차에 의해서 제어 채널을 이용하여 송신기에 전달할 수 있다.

다음은 비트 스웝핑 알고리즘에 대해 상세히 설명한다.

1. 사용되는 모든 채널의 정상 상태 MSE를 조사

,

여기서,

E_i,j는 각 부채널 i 의 시간 j에서 hard decision slicer의 입/출력 사이의 차이.

ε_i,j는 평균 successive 오차 평균에 의해서 계산되어지는 양.

λ 는 1보다 작은 양의 비율.

2. 사용되는 모든 채널에 대해서 평균 succesive 자승 오차의 최대값(ε_j,max)과 최소값(ε_j,min)을 계산한다.

3. 만약에 ε_j,maxε_j,min+ε_threshold(3dB) 이면 단계 4로 가고, 그렇지 않으면 단계 1로 간다.

4. 비트 스웝핑 정보를 송신기측으로 전송하고, 간단한 hand-shaking 절차에 의해서 변화를 동기시킨다.

5. b(min)=b(min)+1,

b(max)=b(max)-1 로 둔다.

6. ε_j,min=2·ε_j,min

그리고, ε_j,max=0.5·ε_j,max로 둔다.

7. 두 부채널의 slicer setting값을 변화시킨다.

ANSI 산하 T1.413에서는 ADSL의 경우 송/수신단 사이의 비트 스웝핑 정보에 대한 handshaking 프로토콜에 대해서 규정하고 있으며, 이 프로토콜에서는 하나의 superframe(1 superframe=69 DMT 심볼이고, 1 DMT 심볼= 544 데이터 샘플)이 전송될 때마다 최대 2쌍(4개의 부채널)의 비트 스웝핑 정보가 전달된다.

이러한 DMT 시스템에서는 종래의 단일 반송파 시스템과는 다른 몇가지의 부가적인 동작을 요구하게 된다. 본 발명은 DMT 시스템에서 비트 스웝핑 방식을 이용하여 초기화의 지연을 최소화하기 위한 것이다.

초기화 과정은 물리적으로 연결된 DMT 시스템의 송/수신기 사이에서 통신 링크를 설정하고, 또 처리량(throughput)과 신뢰성(reliability)을 극대화하기 위해서 서로 약속된 신호를 주고 받으면서 자동 이득조절기(Automatic Gain Controller)의 레벨 조정, 동기화 및 등화기 트레이닝(trianing) 등을 하고, 또 각 부채널의 특성(SNR)를 측정하여, 전체 전송 속도, 각 부채널 당 전송할 비트수 및 전력 등을 결정한다.

DMT 시스템이 정상적으로 동작하기 위해서는 초기화 과정이 필수적이다. ANSI 산하의 T1.413에서는 DMT 시스템에 대한 초기화 과정을 다음과 같이 네가지 단계로서 규정하고 있다.

1. 활성화와 승인(Activation acknowledgment)

ATU-C(ADSL Terminal Unit-Central office)와 ATU-R(ADSL Terminal Unit-Remote)간에 링크가 설정되었는지를 조사한다.

2. 송신기 트레이닝(Transceiver Training)

자동 이득 조절기(AGC) 조절, 업 스트림 및 다운 스트림의 전력 레벨 결정, 타이밍 복구 그리고, 등화기 트레이닝을 한다.

3. 채널 분석(Channel analysis)

데이터 레이트 및 데이터 포맷에 관한 4가지 옵션을 전송, 송신 전력 레벨 결정, 각 부채널의 신호대 잡음비(SNR) 측정 등을 한다.

4. 교환(Exchange)

심볼당 전송 가능한 최대 비트수, 평균 루프(loop) 누화 및 각 옵션에 대한 성능 마아진을 구하고, 이중 적절한 마아진을 갖는 1가지 옵션(데이터 레이트)을 선택한다. 이로부터 각 부채널의 비트수 및 이득값을 구한 후 쇼타임(showtime) 상태로 옮긴다.

사용자는 상기와 같은 4가지의 동작을 수행한 후에야 실제 데이터 서비스를 받을 수 있다.

종래의 DMT 시스템은 다음과 같은 두가지의 단점을 가지고 있었다.

그 첫 번째로는 상기에서 설명하였듯이 DMT 시스템은 실제 데이터 서비스를 받기 이전에 상기 초기화의 4가지 과정을 반드시 거쳐야 한다.

상기의 네가지 과정중 3과 4의 과정을 합하면 최소한 20,000 DMT 심볼이 된다(ADSL에서는 하나의 DMT 심볼은 544개의 표본치로 250 μsec의 시간이 요구된다). 결국 상기의 1과 2의 과정(이들은 송/수신기 사이에서 상호 응답을 기다려 동작하므로 정확히 알 수는 없다)을 제외하고라도 20,000 DMT 심볼 기간(약 5초) 이상을 기다려야 한다는 것이다. 이것은 가입자에게 있어서 매우 지루한 시간인 것이다.

두 번째 문제는 ADSL에서 다점 전송이 불가능하다는 것이다.

ANSI 산하의 T1E1.4에서 표준화 작업이 진행중인 VDSL(Very-high-speed Digital Subscriber Lines)의 경우를 보면 최대 52 Mbps의 사용자 데이터를 제공하고자 한다. 이 경우 사용자는 집 또는 사무실에서 여러 STU(Set Top Unit)로 동시에 여러 가지 멀티미디어 서비스를 받을 수 있는데, 사용자측의 망 구조는 점대점 또는 다점 전송 방식의 두가지를 생각할 수 있다.(도 6) 점대점 전송의 경우 한 가정 또는 사무실에서 하나의 VDSL 모뎀만 존재하고 이를 통해 받은 데이터는 근거리 통신망(Local Area Network) 또는 다른 가정내 구내 통신망(in-house network)을 경유하여 각 STU로 데이터를 전송하는 방식이다. 다점 전송의 경우 하나의 통신로를 가정 또는 사무실에서 분배기(splitter)를 통해 각 STU로 전송된다. DMT 시스템에서 다점 전송이 불가능한 것은 하나의 STU-1이 동작중인 동안에 다른 STU-2가 다른 동작을 시도하면 반드시 초기화 과정을 거쳐야 하기 때문이다. 그러나 이미 동작중인 STU-1이 데이터 서비스를 받고 있기 때문에 서비스를 제공하는 광 네트워크 장치(Optical Network Unit:ONU)측에서는 초기화를 위하여 트레이닝 시퀀스를 보낼 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해, DMT 시스템에서 반드시 요구되는 초기화 과정에서 사용자가 처음 시스템을 구입하였을 때 초기화에 의한 초기화 정보를 메모리에 저장한 후 다음의 초기화 과정때는 메모리에 있는 초기화 정보를 다운 로드하여 고속 초기화를 이루고, 이를 이용하여 가입자단에서의 다점 전송이 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 종래의 다수 반송파 시스템의 송/수신기 블럭도

도 2 는 다수 반송파 시스템의 주파수 사용형식을 나타내는 도면

도 3 은 다수 반송파 시스템의 일반적인 개념을 나타내는 블럭도

도 4 는 다수 반송파 시스템의 상세한 블럭도

도 5 는 다수 반송파 시스템의 유연한 대역폭 사용면을 나타내는 예시도

도 6 은 점대점 전송 및 다점 통신 구조를 나타내는 예시도

도 7 은 비트 스웝핑 절차를 나타내는 흐름도

도 8 은 종래의 DMT 시스템에서 초기화와 데이터 전송 절차를 나타내는 흐름도

도 9 는 본 발명에 의한 빠른 초기화 과정에 대한 흐름도

도 10 은 본 발명의 실시예로서 FEXT가 3개와 12개일 때의 신호대 잡음비를 나타내는 도면

도 11 은 도 10 에 대한 비트 로딩의 예시도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : DMT 시스템의 송신부12 : DMT 시스템의 수신부

14 : 직/병렬 변환기16 : 다수 반송파 변조기

18 : 전 처리부20 : 후 처리부

22 : 다수 반송파 복조기24 : 직/병렬 변환기

26 : 통신 채널30 : DMT 시스템의 송신부

32 : DMT 시스템의 수신부34 : 통신 채널

36 : 데이터 비트 버퍼/부호화기38 : 역 고속 퓨리에 변환기(IFFT)

40 : 병/직렬 변환기42 : 디지털/아날로그 변환기

44 : 전송 여파기46 : 변성기

48 : 변성기/저역 여파기50 : 디지털/아날로그 변환기

52 : 시간 등화기54 : 직/병렬 변환기

56 : 고속 퓨리에 변환기(FFT)58 : 주파수 등화기/복호화기

60 : 종래의 초기화 절차62 : Activation and Acknowledgement

64 : 송신기 트레이닝66 : 채널 분석

68 : 교환70 : 사용자 정보 전송

80 : 본 발명에 의한 초기화 절차82 : Activation and Acknowledgement

84 : 송신기 트레이닝86 : 스위치

88 : 채널 분석90 : 교환

92 : 초기값 저장

94 : 초기값 내려받기/초기화정보전송/비트스웝핑

96 : 사용자 데이터 전송

도 8 은 종래의 ADSL 방식에 의한 초기화 과정의 흐름도를 나타내고 있다. 사용자가 데이터 서비스를 원하면 시스템은 곧바로 초기화(60) 상태에 들어가고, 활성화와 승인(Activation and acknowledgment)(62), 송/수신기 트레이닝(transceiver training)(64), 채널 분석(channel analysis)(66) 및 교환(Exchange)(68)의 과정을 거쳐서 DMT 시스템을 최적화하고 데이터의 전송(70)을 시작한다. 초기화 과정에서 각 블럭들은 여러 가지 신호를 주고 받는데, 전송되는 데이터 간에 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호에 의해서 에러가 발생하였거나 정해진 시간내에 상대 송신단의 응답이 없으면(timeout) 다시 처음으로 돌아가 활성화와 승인 과정부터 시작한다. 초기화가 성공적으로 끝나면 데이터 전송을 시작하여 사용자에게 서비스를 제공하는데 이때 천천히 변하는 채널 특성을 고려하여 최대의 전송 효율을 내기 위하여 비트 스웝핑에 의해 송/수신단간을 최적화시키는 작업을 계속한다.

도 9 는 본 발명에 의한 고속 초기화 과정을 나타내는 흐름도를 나타낸 것이다. 시스템을 구입한(또는 시스템의 위치를 이동시킨) 사용자가 처음 시스템을 설치할 때는 기존 방식대로 초기화한 후에 그 데이터(bit and power allocation table)를 메모리에 저장해 두었다가 다음부터는 이를 다운로드하여 다시 사용하는 방식이다. 이때 잡음 상황(AWGN, NEXT, FEXT, RFI 등)의 변화에 따른 비트 전력 할당 테이블 값의 변화는 비트 스웝핑 알고리즘에 의해서 처리된다.

실제 전화선을 이용한 ADSL/VDSL의 망 구조상, 사용자 각각의 정보는 모두 다르지만 이동하지 않고 고정되어 있으므로 한번 정해진 사용자 각각의 정보는 그리 많은 변화가 없다. 그 이유는 채널 특성을 결정하는 가장 큰 요인은 송/수신단간의 거리 및 선로의 종류이기 때문이다. 그러나 사용자에 대한 채널 특성은 전송로 주위의 잡음 상황에 따라서 사용 시간대별로 달라질 수 있다. 그러나 그것은 상대적으로 미세한 변화이기 때문에 이는 비트 스웝핑 알고리즘에 의해서 충분히 보상될 수 있다.

이러한 방식을 사용하면 초기화 과정에서 많은 시간을 요구하는 채널 분석과 교환 과정이 초기화 데이터의 다운로드/초기화 데이터 전송 및 비트 스웝핑으로 대치되어 기존의 방식보다 고속으로 DMT 시스템의 초기화가 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 초기화 방식 또한 종래의 방식과 같이 활성화와 승인(82)과 송/수신기 트레이닝 과정을 거친다. 스위치(Switch)(86)는 상기에서 설명하였듯이 처음 시스템을 설치하는지 아니면 설치한 후 재사용하는지에 따라 종래 방식과 본 방식에 의한 것인지를 선택할 수 있다. 이 스위치는 사용자가 직접 조절하는 수동 스위치로 구성할 수 있다. 때에 따라서는 초기화 정보를 메모리로부터 저장하거나 읽을 때의 오류 또는 처음 설치시보다 채널 상황이 많이 변화하여 비트 스웝핑 알고리즘에 의해서 해결하지 못할 정도로 전송 효율이 떨어진 등의 여러 가지 요인에 의해서 처음에 초기화를 하였을지라도 다음에 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다. 이때는 상기의 스위치(86)를 조절하여 처음 설치할 때처럼 기존 방식으로 초기화하고 이때도 역시 초기화 정보를 다음에 사용할 때에 메모리로부터 내려받기(download)하면서 본 발명에 의한 알고리즘을 수행하면 된다.

스위치에 의해서 종래의 초기화 과정이 선택된 경우 채널 분석(88)과 교환(90) 과정을 거친 후 그 값을 메모리에 저장하는 과정(92)을 사용자 시스템측에서 수행하게 된다. 또한 스위치에 의해서 본 발명에 의한 알고리즘을 사용하는 경우에는 사용자측 시스템에서 이미 저장되어 있는 초기화 정보들을 내려받기 하고, 이 값을 다시 서비스 제공자측에 전달하여 초기화 정보를 공유한 후, 비트 스웝핑 알고리즘에 의해 현재의 채널 상태를 고려한 송/수신기 최적화 과정을 거치고, 비트 스웝핑 알고리즘을 유지하면서 데이터 서비스를 시작하면 된다.

본 발명에 의한 초기화 과정을 이용하면 다점(point-to-multipoint) 전송을 요구하는 가입자측에 정보 전송이 가능하다. 다점 전송의 가장 중요한 요인은 별도의 트레이닝 시퀀스 없이 각각의 수신단이 데이터를 수신할 수 있어야 하는 것이다. 그러나 DMT 시스템은 송/수신단간의 전송 효율을 극대화하기 위하여 각종 트레이닝 시퀀스들로 구성된 초기화 과정을 거쳐야 하는데, 본 발명에 의한 초기화 방식은 이 송/수신단간의 초기화 과정을 생략할 수 있으므로 다점 전송이 가능해진다.

다점 전송에서도 동일하게 사용자측의 모뎀에서는 위의 비트 스웝핑 알고리즘을 이용하여 동일하게 사용하면 된다. 그러나 서비스 제공자측에서 동시에 여러개의 STU(Set Top Unit)에서 비트 스웝핑 요구가 올 수 있고, 또 각각의 비트 스웝핑 요구가 다를 수 있으므로 이중에서 두 부채널 사이의 오류양의 차이(ε_j,max- ε_j,min)가 가장 큰 것에 가장 높은 우선 순위를 부여하여 먼저 수용하게 된다. 이를 위해서 비트 스웝 정보에는 스웝핑할 정보 비트 수와 부채널의 수 뿐만 아니라 에러양의 차이값도 포함되어야 한다. 이러한 방식에 의해서 고속 초기화가 가능하고 또 서비스 제공자측에서는 데이터 전송 도중에 다른 STU에 의한 요구가 있어도 초기화를 위한 트레이닝 시퀀스를 전송할 필요가 없으므로 DMT 시스템에서의 다점 통신이 가능하게 된다.

다음은 부가 백색잡음(Additive White Guassian Noise : AWGN)과 원단 누화(Far-End Crosstalk : FEXT)(0~12개) 잡음 상황에서 기존 초기화 방법을 이용한 방법과 본 발명에 의한 초기화 과정을 이용한 방식의 실시예이다.

도 10, 도 11 은 TP1(Twisted Pair type1) 케이블에 SDMT(Synchronized DMT)에 의한 비균일(Asymmetric) 전송(16-1-2-1)을 이용하여 26 Mbps의 다운스트림과 3.2 Mbps의 업스트림 전송의 경우 VDSL FEXT 잡음이 3개와 12개일 때의 신호대 잡음비와 각 부채널의 비트 로딩 결과를 보여준다. 도 10 에서 알 수 있듯이 FEXT 잡음이 많아질수록 저주파 부분의 신호대 잡음 특성이 나빠져서, 저주파수 영역의 부채널에서 고주파수 영역 부채널로의 비트 스웝핑이 필요함을 알 수 있다. 표 1 과 표 2 는 TP1과 TP2 1000m 케이블에서 비트 로딩 테이블의 변화정도를 나타낸다.

[표 1]

FEXT수의 변화에 따른 비트 로딩 테이블의 변화량 (TP1)

[표 2]

FEXT 수의 변화에 따른 비트 로딩 테이블의 변화량 (TP2)

표 1 과 표 2 의 결과에서 알 수 있듯이 FEXT가 없을 때와 있을 때 간에는 스웝핑할 비트 수가 많지만 나머지 경우에는 FEXT 수의 증감에 따라서 스웝핑할 비트의 수가 많지 않다. 즉, 사용자가 처음 시스템을 설치하여 초기화 정보를 메모리에 저장해 놓을 당시의 FEXT의 수가 3개였는데, 다음번 서비스를 원할 때의 FEXT의 수가 12개로 변화하였다면, TP1 1000m 케이블의 경우 위의 표 1 에 의해 25 쌍(6+4+1+5+2+2+2+2+1)의 비트 스웝핑이 이루어지면 된다. 앞서 언급하였듯이 ADSL 표준안의 경우 비트 스웝핑 프로토콜에 의해서 매 슈퍼 프레임(1 슈퍼프레임=69 DMT 심볼)마다 2쌍의 비트 스웝핑이 가능하므로, 총 13개의 슈퍼 프레임에서(13×69=897 DMT 심볼)내에 채널 분석과 교환 과정을 대치할 수 있어 종래의 경우 채널 분석과 교환 과정에서 20,000 DMT가 요구되는 것에 비해서 고속 초기화가 가능함을 알 수 있다. 또한 비트 스웝핑 프로토콜을 조금만 수정하여 만약에 1 슈퍼프레임마다 4쌍의 비트 스웝핑이 가능하도록 만들면 이 시간은 ½로 줄어들어 고속 초기화가 가능해진다.

이상 본 발명의 실시예에 대해 서술하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 방법은 각종 유효한 변경이 가능하다.

본 발명에 의하면, ADSL 응용의 경우 간단한 초기화 과정의 수정과 약간의 메모리 추가만으로써 종래의 방식보다 훨씬 빠른 속도로 초기화할 수 있고, 또 표준화 작업이 진행중인 VDSL 응용의 경우도 본 발명에 의한 고속 초기화 방식을 이용하면, 역시 빠른 초기화가 가능하고 다점 전송이 가능해지는 이점이 있다.

Claims

통신 채널을 통하여 전송될 직렬 입력 데이터를 병렬적으로 바꾸는 직/병렬 변환기; 상기 바뀐 데이터를 각 부채널별로 부호화한 후에 다수 반송파 변조를 하는 다수 반송파 변조기; 상기 변조된 신호를 채널을 통하여 효과적으로 전송하기 위한 전송 전 처리부로 이루어진 송신부와;

상기 채널을 통하여 입력된 신호를 복조하기 위한 신호로 만드는 수신 후 처리부; 상기 신호를 복조하기 위한 다수 반송파 복조부; 상기 복조된 신호를 다시 원래의 직렬 데이터 형태로 바꾸는 병/직렬 변환기로 이루어진 수신부로;

이루어진 DMT 시스템에서, 시스템의 채널 효율을 극대화하기 위하여,

ATU-C와 ATU-R 사이의 통신 링크 설정을 조사하는 활성화/ 승인 과정;

자동 이득 조절기(AGC) 조절, 업 스트림 및 다운 스트림의 전력 레벨 조정, 타이밍 복구 그리고 등화기 트레이닝 단계를 차례로 수행하는 송수신기 트레이닝 과정;

데이터 레이트 및 데이터 형식에 관한 4가지 옵션을 전송, 송신 전력 레벨결정 및 각 부채널의 신호대 잡음비(SNR)을 조사하는 채널 분석 과정;

심볼당 전송 가능한 최대 비트수, 평균 회선의 누화 및 각 옵션에 대한 성능 마아진을 구하고, 이로부터 각 부채널의 비트 수 및 이득값을 결정하는 교환 과정;

활성화와 승인(Activation Acknowledgement) 과정;

송/수신기 트레이닝(Transceiver training) 과정;

스위치를 이용하여 시스템을 처음 구입하였을 때 초기화하는 과정과;

이미 설치된 시스템에 대한 초기화 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 디지털 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 반송파 시스템의 빠른 초기화 방법.
청구항 1 에 있어서, 사용자가 처음 시스템을 구입하였을 때 상기 송/수신기 트레이닝 과정을 마친 뒤,

스위치를 종래의 초기화 방법을 선택하는 위치로 설정하는 과정;

채널 분석 과정;

교환 과정;

초기화 정보를 사용자 단말의 메모리에 저장하는 과정;

실제 데이터를 전송하면서 비트 스웝핑 알고리즘을 수행하는 과정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는, 디지털 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 반송파 시스템의 빠른 초기화 방법.
청구항 1 에 있어서, 이미 설치된 시스템에서 초기화 과정의 수행시 상기 송수신기 트레이닝 과정 이후에, 스위치를 본 발명에 의한 고속 초기화 방법을 선택하는 위치로 설정하고,

사용자 단말의 메모리에 저장된 초기화 정보를 내려받기하는 과정;

초기화 정보를 전송하는 과정;

비트 스웝핑 과정;

데이터 전송을 하면서 비트 스웝핑 알고리즘을 수행하는 과정을 차례로 수행하는 것을 특징으로 하는, 디지털 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 반송파 시스템의 빠른 초기화 방법.
통신 채널을 통하여 전송될 직렬 입력 데이터를 병렬적으로 바꾸는 직/병렬 변환기; 상기 변환된 데이터를 각 부채널별로 부호화한 후에 다수 반송파 변조를 하는 다수 반송파 변조기; 변조된 신호를 채널을 통하여 효과적으로 전송하기 위한 전송 전 처리부로 이루어진 송신부와;

채널을 통하여 입력된 신호를 복조하기 위한 신호로 만드는 수신 후 처리부; 상기 과정에서 처리된 신호를 복조하기 위한 다수 반송파 복조부; 상기 복조된 신호를 원래의 직렬 데이터 형태로 바꾸는 병/직렬 변환기로 이루어진 수신부로 이루어진 DMT 시스템에서,

ATU-C와 ATU-R 사이의 통신 링크 설정을 조사하는 활성화/ 승인 과정;

자동 이득 조절기(AGC) 조절, 업 스트림 및 다운 스트림의 전력 레벨 조정, 타이밍 복구 그리고 등화기 트레이닝 단계를 수행하는 송수신기 트레이닝 과정;

데이터 레이트 및 데이터 형식에 관한 4가지 옵션을 전송, 송신 전력 레벨결정 및 각 부채널의 신호대 잡음비(SNR)을 조사하는 채널 분석 과정;

심볼당 전송 가능한 최대 비트수, 평균 회선의 누화 및 각 옵션에 대한 성능 마아진을 구하고, 이로부터 각 부채널의 비트 수 및 이득값을 결정하는 교환 과정;

시스템의 처음 설치시의 초기화 과정과 이미 설치된 시스템의 초기화 과정중의 활성화/승인(Activation Acknowledgement) 과정;

송/수신기 트레이닝(Transceiver training) 과정;

종래의 초기화 방법과 본 발명에 의한 고속 초기화 방법을 자동으로 조절하는 과정;

종래의 초기화 방법과 본 발명에 의한 고속 초기화 방법을 사용자가 직접 조절하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 디지털 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 반송파 시스템의 빠른 초기화 방법.
서비스 제공자가 여러 STU로부터 수신되는 비트 스웝핑 정보를 검토하여;

두 부채널 사이의 채널 에러양의 차이(ε_j,max- ε_j,min)가 가장 큰;

STU에 비트 스웝 우선 순위를 부여하여 비트 스웝핑을 수행하는 것을 특징으로 하는, 디지털 가입자선에서 고속 다수 반송파 데이터 신호의 연속 전송을 위한 반송파 시스템의 다점 전송 방법.