KR19990028524A - 광대역 통신 시스템용의 변조기 - Google Patents

광대역 통신 시스템용의 변조기 Download PDF

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KR19990028524A
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modulator
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KR1019970709842A
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라민 보아자니
케빈 리 밀러
Original Assignee
케네쓰 엠. 마사로니
사이언티픽 아틀란타, 인코포레이티드
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Abstract

광대역 통신 시스템 내에서 전신 신호를 전송하기 위한 다중채널 변조기가 개시되어 있다. 필터는 전신 정보의 디지탈화된 데이타 스트림을 I 및 Q 신호 성분의 형태로 받아들이고, 이들을 필터하여 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 생성한다. 보간 모듈은 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성한다. 교대로, 이들 프로세스된 I 및 Q 신호 성분은 한 세트의 채널 변조기로 통과되고, 각 채널 변조기는 리버스 대역의 서브밴드의 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 생성할 수 있다. 각 채널 변조기는 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 받아들이고, 이에 응답하여 선택된 캐리어 신호를 전신 신호들 중의 하나로 변조하여 복소 변조 신호를 생성한다. 가산기 모듈은 복소 변조 신호에 응답하여, 실 신호 성분을 가산해서 실 합성 신호를 생성하고, 허 신호 성분을 가산해서 허 합성 신호를 생성한다. 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 디지탈 데이타 스트림으로 표시된 실 합성 신호 및 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 아날로그 신호에 응답하는 송신기는 광대역 통신 네트워크의 주파수 대역 내에서 변조 신호를 전송한다.

Description

광대역 통신 시스템용의 변조기
관련출원
본 발명은 발명의 명칭이 "Broadband Communications System"인 1993년 9월 17일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제08/123,363호의 연속분할 출원인, 발명의 명칭이 "Frequency Agile Broadband Commucations System"인 1994년 3월 30일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제08/219,848호의 연속 분할 출원으로서 발명의 명칭이 "Revese Path Allocation and Contention Resolution Scheme for a Broadband Communications System"인 1995년 6월 7일자로 출원된 미합중국 특허 출원에 관련된 출원이다.
발명의 분야
본 시스템은 일반적으로 케이블 또는 CATV(Community Antenna Television) 네트워크와 같은 광대역 통신 시스템의 변조기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 CATV 및 이와 대등한 네트워크를 통해 전신(telephony) 신호, 및 다른 신호 또는 이와 유사한 신호의 통신을 지원하기 위한 다중채널 변조기에 관한 것이다.
발명의 배경
광대역 통신 시스템은 전신 네트워크의 가입자와 CATV 네트워크의 가입자 사이의 전신 신호를 통신할 수 있다. 전신 신호는 케이블 네트워크의 포워드(forward) 대역에서 전신 네트워크로부터 CATV 가입자에게로 통신된다. 전신 신호는 케이블 네트워크의 리버스(reverse) 대역에서 CATV 가입자로부터 전신 네트워크로 통신된다.
"고객 인터페이스 유닛" 또는 "CIU"라고도 칭해지는 전신 단말기는 포워드 대역 내의 착신 디지탈 전신 신호를 종래의 전화 핸드셋으로 프로세싱하기 위한 아날로그 신호로 변환시키기 위해 전형적으로 하나 이상의 CATV 가입자 부근에 위치된다. CIU는 또한 전화 핸드셋으로부터의 발신 아날로그 전화 신호를 리버스 대역에서 전송하기 위한 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 신호로 변환시킬 수 있다.
CIU는 발신 전화 신호의 전송을 지원하기 위해 선택된 무선 주파수(RF) 캐리어 신호를 전신 정보로 변조하는 동작을 한다. CIU는 포워드 대역을 통해 데이타 링크 또는 디렉토리 채널에 의해 공급된 채널 정보에 응답하여 RF 캐리어 주파수를 선택함으로써 주파수 민감 동작을 지원할 수 있다. 이것은 리버스 대역 내의 대역폭의 선택적인 할당이 가입자의 전신 서비스 욕구를 만족시켜서 잡음 간섭의 영향을 받기 쉬운 특정 리버스 대역 채널을 회피하게 한다.
종래의 CIU는 리버스 대역 변조기로서 설명된 하나 이상의 변조기를 포함하여 선택된 RF 캐리어 신호를 DS0 채널과 같은 전신 정보로 변조해서 케이블 네트워크의 리버스 대역 내의 변조 신호를 전송한다. 각 변조기는 디지탈화 전신 정보의 데이타 스트림을 받아들이고, 이에 응답하여 리버스 대역의 이용가능 주파수 슬롯 또는 채널 내에 전신 정보를 전송하기 위해 단일 RF 캐리어를 QPSK 변조한다.
단일 변조 신호를 리버스 대역의 주파수 범위 내에 배치하기 위한 단일 채널 변조기의 사용은 단일 종래의 전화선에 의해 그밖에 달리 서비스될 수 있는 전형적인 주택용 가입자의 통신 요구를 서비스하기에 충분하다. 그러나, 가입자 영역 내의 사무실 또는 아파트와 같은 다수의 주거 단위 내에 거주하는 사업자 및 고객의 전신 요구사항은 광대역 통신 시스템의 피크 사용 동안에 종래의 CIU의 전송 용량을 초과할 수 있다. 게다가, CIU의 각 변조기가 케이블 네트워크의 리버스 대역 내의 특정 채널에서 단일 변조 신호를 배치하는 동작으로 제한되면 리버스 대역의 주파수 스펙트럼을 관리하는 기회는 제한된다.
그러므로, 기존의 공중 교환 전화망과 호환 가능한 광대역 통신 시스템의 리버스 대역 내의 변조 신호의 전송을 지원하도록 선택된 RF 캐리어를 변조하기 위해 다중 데이타 스트림을 수용하는 다중채널 변조기가 필요하다. 또한, 광대역 통신 시스템의 가입자 영역 내에서의 고밀도 사용 동안에 주파수 스펙트럼의 융통성있는 관리를 지원하기 위해 리버스 대역의 특정 서브밴드 내에 독립적인 채널을 배치할 수 있는 다중채널 변조기가 필요하다.
본 발명은 DS0 신호와 같은 전신 정보의 디지탈화 데이타 스트림을 수용하여, 케이블 네트워크의 리버스 대역의 채널 내에서 변조 신호를 전송하기 위해 선택된 RF 캐리어를 변조함으로써, 상술된 요구를 수행한다. 이 다중채널 변조기는 "독립성"에 기초하여 각 선택 RF 캐리어를 변조함으로써 광대역 통신 시스템의 주파수 스펙트럼의 융통성 있는 관리를 용이하게 함으로써, 리버스 대역 내의 소정의 주파수 슬롯 또는 채널에 각 변조 신호를 배치할 수 있게 한다.
<발명의 요약>
본 발명은 CATV 분배 네트워크를 통해 양방향 전신 통신을 포함하는 광대역 통신을 지원하기 위해 다중 캐리어 신호를 통신 관련 정보로 변조할 수 있는 장치에 대한 요구사항을 충족시킨다. 특히, 본 발명은 오늘날의 공중 교환 전화망과 호환가능한 결합된 케이블 네트워크/전신 시스템의 동작 환경에서 사용하기 위한 다중채널 변조기를 제공한다.
다중채널 변조기는 전신 정보의 디지탈화 데이타 스트림을 받아들이고, 이에 응답하여 케이블 네트워크로서 설명된 CATV 분배 네트워크의 리버스 대역 내에서 전신 신호를 전송하기 위한 선택된 RF 캐리어를 변조한다. 다중 채널 변조기는 "독립성"에 기초하여 각 선택된 RF 캐리어를 변조하여 케이블 네트워크의 리버스 채널에 의해 사용하도록 할당된 주파수 스펙트럼의 융통성있는 관리를 지원함으로써, 리버스 대역 내의 소정의 주파수 슬롯 또는 채널에서 각 변조 신호를 배치할 수 있게 한다. 채널은 다른 채널의 주파수 할당에 관계없이 할당된 주파수 스펙트럼 내의 어디든지 배치될 수 있다면 "독립적"인 것으로 간주된다.
변조 신호가 리버스 대역 내에 인접한 형태로 배치될 수 있다는 것을 알 수 있지만, 이 대안적인 변조 기술은 광대역 통신 시스템의 고밀도 사용 동안에 가입자 영역 내에서의 가능한 주파수 할당의 융통성을 제한할 수 있다. 예를 들어, 고집중 전신 서비스가 가입자 영역 내에서 사용되면, 소정의 단일 채널이 다수의 "인접한" 채널보다 리버스 대역에서 사용하기 위해 이용될 가능성이 훨씬 더 많다. 따라서, 본 발명은 광대역 통신 네트워크의 주파수 스펙트럼의 융통성있는 관리를 용이하게 하는 장점을 제공한다.
광대역 통신 시스템에 대한 주파수 스펙트럼의 대표적인 예에 있어서, 리버스 대역 내의 각 채널 또는 변조 신호는 49.5 kHz의 대역폭을 갖고 있고, 리버스 대역의 각 서브밴드는 5.0 MHz의 대역폭을 갖고 있다. 변조 신호는 서브밴드의 소정의 약 100개의 주파수 슬롯(구체적으로 101개) 또는 채널에 할당될 수 있다. 즉, 이 예에 있어서, 약 100개의 주파수 슬롯은 5.0 MHz 서브밴드 내의 다중채널 변조기에 의한 할당에 이용될 수 있다.
다중채널 변조기는 광대역 통신 네트워크로의 접속을 위한 고객 인터페이스 유닛(CIU)으로 전형적으로 사용된다. CIU는 광대역 통신 네트워크의 제1 주파수 대역, 즉 포워드 대역 또는 채널 내의 제1 신호를 헤드엔드(headend)로부터 수신하도록 동작한다. CIU는 또한 광대역 통신 네트워크의 제2 주파수 대역, 즉 리버스 대역에서 가입자와 헤드엔드 사이의 전신 신호를 통신한다. 제1 복조기는 제1 주파수 대역 내의 제1 신호를 복조하여 복조된 제1 신호를 출력 포트에 결합시키는데 전형적으로 사용된다. CIU는 또한 동상(I) 및 직교(Q) 신호 성분을 각각 포함하는 전신 신호에 따라 캐리어 신호를 변조함으로써 제2 주파수 대역 내의 변조 신호를 생성하기 위한 최소한 하나의 다중채널 변조기를 포함할 수 있다.
이제 디중채널 변조기를 상세하게 검토해보면, 필터는 I 및 Q 신호 성분을 받아들여 이들을 필터해서 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 생성한다. 필터는 입력 신호의 대역폭을 예리하게 정하여 가능한 심볼간 간섭을 줄이기 위해 나이퀴스트(Nyquist) 필터로 실현될 수 있다. 보간 모듈은 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성할 수 있다. 교대로, 이들 프로세스된 I 및 Q 신호 성분은 채널 변조기 세트로 통과되고, 각각의 채널 변조기는 리버스 대역의 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 생성할 수 있다.
각 채널 변조기는 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 받아들이고, 이에 응답하여 복소 변조 신호를 생성하기 위해 선택된 캐리어 신호를 하나의 전신 신호로 변조한다. 복소 변조 신호는 "f(t)=x+jy" 형태의 실(real) 신호 성분과 허(imaginary) 신호 성분을 갖는다. 복소 변조 신호는 크로스 승산 및 가산 연산의 결과로서 생성된다.
가산기 모듈은 실 합성 신호를 생성하기 위해 실 신호 성분을 가산함으로써 복소 변조 신호에 응답한다. 가산기 모듈은 또한 허 합성 신호를 생성하기 위해 허 신호 성분을 가산한다. 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 디지탈 데이타 스트림으로 표현된 실 합성 신호와 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 아날로그 신호에 응답하는 송신기는 광대역 통신 네트워크의 제2 주파수 대역 내에 변조 신호를 전송할 수 있다.
다중채널 변조기는 또한 필터로의 억세스를 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 정보 신호의 I 및 Q 신호 성분은 제어 모듈에 의해 큐(queue)되고, 각각의 큐된 I 신호 성분과 큐된 Q 신호 성분은 한번에 하나씩 필터로 직렬로 입력된다. 제어 모듈은 I 신호 성분과 Q 신호 성분을 저장하기 위해 각각의 I 신호 성분과 Q 신호 성분에 대해 하나씩 있는 시프트 레지스터의 세트를 포함할 수 있다. 시프터 레지스터에 접속된 멀티플렉서는 어드레스 신호에 응답하여 선택된 I 신호 성분 또는 선택된 Q 신호 성분을 필터에 공급할 수 있다. 어드레스 신호는 선택된 I 신호 성분 또는 선택된 Q 신호 성분에 대응한다. 필터와 채널 변조기 사이에 접속된 디멀티플렉서는 필터링된 I 신호 성분과 필터링된 Q 신호 성분을 채널 변조기에 공급하는데 유용하다.
이제 다중채널 변조기의 다른 국면을 참조하면, 다중채널 변조기의 각채널 변조기는 사인(SIN) 및 코사인(COS) 값을 저장하기 위한 룩업 테이블, 크로스 승산 연산을 공급하는 한 세트의 승산기, 및 크로스 승산 연산에 의해 생성된 합성 신호를 가산하기 위한 한쌍의 가산기를 포함한다. 캐리어 신호 주파수에 대응하는 위상값에 응답하여, 사인 및 코사인 값은 룩업 테이블로부터 판독되어 승산기에 공급된다. 승산기는 또한 보간 모듈의 출력으로서 "IIN 및 OIN"의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 받아들인다. 승산기 세트는 복소 변조 신호를 생성하기 위해 가산기에 의해 가산된 실 및 허 성분을 출력한다. 복소 변조 신호의 실 성분은 "IIN x COS(PHASE) + QIN x SIN(PHASE)"로 표현되고, 복소 변조 신호의 허 성분은 "QIN x COS(PHASE) - IIN x SIN(PHASE)"로 표현된다.
가산기 모듈은 제1 가산기 및 제2 가산기에 의해 실현될 수 있다. 제1 가산기는 실 합성 신호를 생성하도록 실 신호 성분을 가산하기 위해 각 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답한다. 이와 마찬가지로, 제2 가산기는 허 합성 신호를 생성하도록 허 신호 성분을 가산하기 위해 각 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답한다.
다중 채널 변조기의 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 실 합성 신호를 제1 아날로그 신호로 변환하는 제1 DAC 및 허 합성 신호를 제2 아날로그 신호로 변환하는 제2 DAC를 포함할 수 있다. 송신기는 제1 아날로그 신호 및 제2 아날로그 신호를 선택된 주파수에 의해 시프트하기 위해 제2 주파수 대역의 선택된 주파수를 갖는 주파수 시프트 신호 및 아날로그 신호에 응답하는 주파수 시프터를 포함할 수 있다. 가산기는 제1 및 제2 아날로그 신호를 가산하여 제2 주파수 대역의 변조 신호를 생성한다.
상기 설명에서, 본 발명의 목적은 선택된 RF 캐리어를 변조하기 위해 통신 정보의 다중 데이타 스트림을 받아들이는 다중채널 변조기를 제공함으로써, 광대역 통신 시스템의 주파수 대역 내의 변조 신호의 전송을 지원하기 위한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선택된 RF 캐리어를 변조하기 위해 전신 정보의 다중 데이타 스트림을 받아들이는 다중채널 변조기을 제공함으로써, 기존의 공중 교환 전화망과 호환가능한 광대역 통신 시스템의 리버스 대역 내의 변조 신호의 전송을 지원하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광대역 통신 시스템의 가입자 영역 내에서의 고밀도 사용 동안에 주파수 스펙트럼의 융통성있는 관리를 지원하기 위해 리버스 대역의 서브밴드 내에 독립적인 채널을 배치할 수 있는 다중채널 변조기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면 및 특허청구의 범위와 함께 다음의 상세한 설명을 숙독한다면 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 광대역 전신 시스템의 시스템 블럭도.
도 2는 전신 네트워크에 접속된 도 1의 광대역 통신 시스템의 한 실시예를 도시한 시스템 블럭도.
도 3A는 포워드 및 리버스 시그널링 대역을 도해하는 전형적인 분할된 CATV 시스템의 주파수 할당을 도시한 도면.
도 3B는 도 2에 도시된 광대역 통신 시스템의 주파수 할당을 도시한 도면.
도 3C는 도 2에 도시된 광대역 통신 시스템의 대안적인 주파수 할당을 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 광대역 통신 시스템의 전신 네트워크에서 CATV 네트워크로의 입력 인터페이스의 상세 블럭도.
도 5는 도 2에 도시된 광대역 통신 시스템의 전신 네트워크에서 CATV 네트워크로의 출력 인터페이스의 상세 블럭도.
도 6은 전신 네트워크로부터 CATV 네트워크를 통해 전신 신호를 수신하여 CATV 네트워크를 통해 전신 네트워크로 전신 신호를 송신하기 위한 전신 단말기의 상세 블럭도.
도 7은 도 6에 도시된 전신 단말기의 변조기에 대한 변조기 인터페이스의 상세 블럭도.
도 8은 도 6에 도시된 전신 단말기의 다중채널 변조기의 상세 블럭도.
도 9는 도 8에 도시된 변조기의 단일 채널의 상세 블럭도.
도 10은 도 8에 도시된 변조기의 보간 필터의 상세 블럭도.
도 11은 전신 단말기의 대안적인 실시예의 상세 블럭도.
본 발명 및 본 발명이 해결하는 문제점을 이끌어내기 위해, 종래의 CATV 광대역 통신 시스템을 개략적으로 살펴본 다음에, 전신 신호를 광대역 통신 환경으로 유입하기 위해 본 출원의 양수인에 의해 취해진 방법을 살펴보는 것이 유용하다.
<종래의 케이블 텔레비젼 시스템(CATV)>
때때로 공동시청 안테나 텔레비젼(CATV) 시스템이라고 칭해지는 케이블 텔레비젼 시스템은 텔레비젼, 오디오 및 데이타 신호를 가입자 집 또는 사무실로 분배하는 동축 케이블 및 광섬유의 광대역 통신망이다. 전형적인 CATV 시스템에 있어서, 케이블 네트워크를 제공하는 하나의 유리하게 위치된 안테나 어레이는 각각의 개별 가입자에게 이용가능 텔레비젼 신호를 공급한다.
케이블 네트워크는 미합중국에서, 특히 도시 네트워크에서 거대한 성장과 확장을 해왔다. CATV 네트워크는 현재 미합중국 국민의 약 90%를 통과하고 있고, 모든 가구의 약 60-65%가 실제로 접속되어 있는 것으로 추정된다. 케이블 시스템은 원래 매우 단순한 아키텍처를 갖고 제한된 수의 상이한 텔레비젼 신호를 제공했지만, 지난 수십년에 걸쳐 텔레비젼 방송 설비가 증가하고 텔레비젼 사업자가 증가함에 따라 훨씬 더 복잡하고 비싼 현대의 케이블 분배 시스템이 되었다.
전형적인 CATV 시스템은 4개의 주요 소자: 헤드엔드(headend), 트렁크(trunk) 시스템, 분배 시스템 및 가입자 드롭(drops)을 포함한다.
"헤드엔드"는 신호를 수집하고 구성하여 분배하는 신호 수신 및 프로세싱 센터이다. 헤드엔드는 위성-전달식 비디오 및 오디오 프로그래밍, 대기외(over-the air) 방송 TV국 신호, 및 지상의 마이크로파 및 그밖의 다른 통신 시스템에 의해 전달된 네트워크 피드(feeds)를 수신한다. 또한, 헤드엔드는 스투디오에서 작성된 광고방송 및 생방송 프로그래밍과 같은 가입자에게 보내진 신호의 패키지 내로 지방 방송을 삽입할 수 있다.
헤드엔드는 신호의 출력 레벨을 제어하고, 신호 대 잡음비를 조절하여 바람직하지 못한 대역외 신호를 억제하는 신호-프로세싱 장치를 포함한다. 전형적인 신호-프로세싱 장치는 헤테로다인(heterodyne) 프로세서 또는 복조기-변조기쌍을 포함한다. 그 다음 헤드엔드는 분리된 고주파(RF) 캐리어 상으로 수신된 신호를 변조하여 이들을 결합해서 케이블 시스템을 통해 전송한다.
"트렁크 시스템"은 신호를 헤드엔드로부터 공동체 내의 다수의 분배 지점으로 전달하는 CATV 네트워크의 주요 간선이다. 현대의 트렁크 시스템은 전형적으로, 회선을 따른 신호의 감쇠를 보상하기 위해 트렁크 증폭기가 주기적으로 격설되어 있는 동축 케이블과 광섬유의 결합으로 구성된다. 광섬유 및 동축 케이블을 이용하는 이러한 현대의 트렁크 시스템은 종종 "광섬유/동축" 시스템으로 언급된다.
"분배 시스템"은 광섬유와 동축 케이블의 결합을 이용하여 신호를 트렁크 시스템에서 개별 지역으로 전달해서 가입자에게 분배한다. 케이블 네트워크를 따른 신호의 전송 시에 본래 존재하는 여러가지 손실 및 왜곡을 보상하기 위해, 연장 증폭기가 케이블의 길이를 따라 소정 간격으로 배치된다. 각각의 증폭기는 케이블보다 선행하는 케이블의 구역의 감쇠 손실을 극복하기에 충분한 이득이 정확하게 제공된다. 분배 네트워크는 또한 "피더(feeder)"라고도 칭해진다.
광섬유 통신이 종래의 네트워크보다 많은 신호를 전달할 수 있기 때문에, CATV 및 전기통신 산업에서 광섬유를 공동체 내로 가능한 한 깊이 확장시키고자 하는 강력한 욕구가 있다. 기술적·경제적 여건으로 인해, 광섬유가 가입자의 집으로 제공될 수 있다는 것이 증명되지 못하고 있다. 오늘날 "파이버 딥(fiber deep)" CATV 분배 시스템은 종종 "Fiber-To-the-Serving-Area" 또는 "FTSA" 시스템이라고 칭해진다.
"가입자 드롭"은 종종 "가입자 구내 장치" 또는 "고객 구내 장치"("CPE")라고 칭해지는 가입자 단말기 또는 가입자의 텔레비젼 수상기로 75 Ω 동축 케이블 라인을 공급하는 분배 시스템 내의 탭(tap)이다. 탭이 가입자 구내 바로 이전의 최종 서비스 지점이기 때문에, 채널 인가 회로가 스크램블되거나 또는 프리미엄이 붙은 프로그래밍으로의 억세스를 제어하기 위해 탭 내에 종종 배치된다.
케이블 분배 시스템은 원래 텔레비젼 및 라디오 신호를 "다운스트림" 방향으로만(즉, "포워드(forward)" 경로라고도 칭해지는 중앙 헤드엔드 위치에서 다수의 가입자 위치로) 분배하도록 설계되었다. 그러므로, 증폭기와 보상 네트워크를 포함하는 많은 기존의 케이블 시스템의 부품 장비는 전형적으로 포워드 방향으로만 신호를 전달하도록 채택된다. 다운스트림 전송을 위해, 전형적인 CATV 시스템은 주파수 스펙트럼의 50 MHz 내지 550 MHz 영역 내의 포워드 대역을 가로질러 주파수 분할 멀티플렉스된 대역폭이 각각 6 MHz인 일련의 비디오 채널을 제공한다. 광섬유가 광섬유/동축 및 FTSA 구성형태로 서빙(serving) 영역 내로 더욱 깊이 이동됨에 따라, 동축 부분의 대역폭은 1 GHz를 초과하여 증가할 것으로 예상된다.
시청 프로수 당 요금지불(pay-per-view) 서비스 및 그밖의 다른 쌍방향 텔레비젼 응용의 도래는 또한 신호의 전송을 위해 가입자 위치에서 다시 헤드엔드로 제공하는 양방향 또는 쌍방향 케이블 시스템의 개발을 가열시켰다. 이것은 종종 "업스트림" 방향 또는 "리버스" 경로로 칭해진다. 이 기술은 케이블 사업자가 IPPV(Impulse-Pay-Per-View)와 같은 네트워크 상의 많은 새로운 쌍방향 가입자 서비스를 제공할 수 있게 했다. 많은 CATV 시스템에 있어서, 5 MHz에서 30 MHz까지의 신호의 대역은 리버스 경로 신호에 사용된다.
그러나, 기지국에 헤드엔드를 갖고 가입자에게로 외부로 브랜치하는 "트리와 브랜치(tree and branch)"로 보이는 전형적인 CATV 시스템의 기하학은 신호를 업스트림 방향으로 헤드엔드로 다시 전송할 때 기술적인 어려움이 생긴다. 전통적인 트리 및 브랜치 케이블 네트워크에 있어서, 다운스트림 신호의 공통 세트는 네트워크 내의 모든 가입자 집에 분배된다. 하나의 가입자로부터 헤드엔드 쪽을 향하여 흐르는 업스트림 신호는 근처 지역을 서브하는 분배 케이블의 세그먼트 상에서 그밖의 다른 모든 업스트림 가입자 집을 지나친다.
표준적인 트리 및 브랜치 기하학은 쌍방향 통신 서비스에 요구될 때 신호를 각 가입자 위치에서 다시 헤드엔드로 보내는데 적절하다는 것이 증명되지 못했다. 트리 및 브랜치 케이블 분배 시스템은 신호가 다운스트림 방향으로만 분배되어야 할 때 케이블 및 분배 사용의 면에서 가장 효율적이다. 케이블 분배 시스템은 일반적으로, 특히 리버스 경로에서 매우 잡음성있는 환경이다. 신호 간섭은 상공을 통과하는 비행기와 같은 다수의 공통 소스로부터 발생하거나, 또는 CATV 네트워크의 전형적인 리버스 채널 대역폭 내에 있는 27 MHz의 공통 주파수에서 동작하는 CB(Citizens Band) 라디오로부터 발생할 수 있다. 트리 및 브랜치 구성의 리버스 방향이 역 트리로서 나타나기 때문에, 잡음은 다수의 분배 지점에서 하나의 지점인 헤드엔드로 전달된다. 그러므로, 모든 개별적인 잡음의 기여는 집합적으로 함께 합해져서 매우 잡음성있는 환경 및 헤드엔드에서의 통신 문제를 일으킨다.
오늘날의 FTSA 시스템은 케이블 네트워크의 가입자 기지를 대략 400-2500 가입자의 관리가능한 서빙 영역으로 분할함으로써 리버스 방향으로 신호의 통신을 용이하게 한다. 이것은 가입자의 보다 작은 그룹에 대해 제한된 리버스 대역 주파수 범위를 재사용할 수 있게 한다. 헤드엔드는 각 서빙 영역이 광섬유 노드 내에서 끝나는 광통신 경로에 의해 결합되는 별 모양의 중앙 허브(hub)로서 작용한다. 광섬유 노드는 피더의 동축 케이블 분배 서브네트워크 상에서 서빙 영역 가입자에게 접속되어 각 서빙 영역 내로 드롭한다. FTSA 구성에 있어서, 포워드 방향의 몇몇 신호(예를 들어, 텔레비젼 프로그램 신호)는 동일한 가입자 서비스가 모든 가입자에게 제공되도록 각 서빙 영역에 동일하다. 리버스 방향에 있어서, 구성은 특정 서빙 영역에 제한된 주파수의 독립적인 스펙트럼을 제공한다. 그러므로, FTSA 아키텍처는 주파수 스펙트럼의 리버스 부분의 대역폭을 서빙 영역 수의 배로 배가하는 장점을 제공한다.
<전신 서비스의 요구>
전국에 걸친 CATV 시스템에서의 광섬유 기술의 항상적인 확장 전개에서는 케이블 사업자는 케이블 네트워크 상의 쌍방향 서비스의 모든 새로운 범위를 제공하는데로 눈을 돌린다. 특히 관심있는 한 분야는 전신 서비스이다. 규정의 완화뿐만 아니라 최근 기술의 발달때문에, 케이블 텔레비젼 네트워크와 전신 네트워크 사이의 이전의 뚜렷한 경계는 상당히 희미해졌다. 현재는 기존의 케이블 분배 시스템 상에서 전화 서비스를 효율적으로 제공할 수 있는 광대역 통신 시스템을 매우 필요로 하고 있다.
더우기, 텔레비젼; 쌍방향 컴퓨팅, 쇼핑 및 엔터테인먼트; 영상회의 등과 같은 전화 가입자에게로의 새로운 서비스를 제공하기 위해 대역폭 증가의 견해가 전화 시스템 사업자에 의해 상당한 관심이 표명되고 있다. 오늘날 "구리"에 기초한 전신 서비스(전화선으로 구리선이 사용되기 때문에 이렇게 불림)는 대역폭이 약 3 kHz로 매우 제한되고, 전화망 기간 시설에 큰 변화를 주지않고서는 전화 사업자에 의해 이러한 향상된 서비스를 제공할 수 없다.
그러나, 기존의 통신 시스템은 케이블 네트워크 상에서 전신 신호를 전송하기에 적합하다는 것이 증명되지 못했다. 전신 신호를 전송하는 시스템은 한 지점 대 한 지점 분배(즉, 하나의 가입자에게서 하나의 가입자에게로의 분배)가 가능하도록 구성되어야 한다. 그러나, 잘 설정되어 있는 국내 양방향 네트워크를 가진 전화 사업자와 달리, 케이블 산업은 대체로 서로 통신할 수 없는 수천의 개별 시스템으로 분해된다. 케이블 네트워크는 대신에 한 지점 대 다지점 신호 전송을 위해(즉, 하나의 헤드엔드 다운스트림으로부터 다수의 가입자 위치로) 이상적으로 구성된다.
더우기, CATV 시스템은 점 대 점 통신을 제공하기 위해 필요한 스위칭 능력을 갖고 있지 않다. 그러므로, 전화 신호를 전송하기 위한 통신 시스템은 전화 사업자에 의해 운영된 공중 교환 통신망("PSTN")과 호환가능해야 한다. 전신 신호의 캐리지에 유용하게 되기 위해, CATV 네트워크는 전신 신호를 전달하기 위해 상업적으로 실행가능한 지점에서 전신 네트워크로 시임레스(seamless)하게 인터페이스할 수 있게 되어야 한다. 또한, 광범위한 변조 또는 프로토콜 변화없이 상호접속된 전화 시스템의 다른 부분으로 통과됨으로써 국제 전화 시스템의 부분이 될 수 있는 신호를 제공해야 한다.
본 출원의 양수인에 의해 개발된 광대역 통신 시스템은 이들 통신 문제점에 착안한 것이다. 배경설명을 더 추가하자면, 판독기는 발명의 명칭이 "Broadband Communications System"인 1993년 9월 17일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제08/123,363호의 연속분할 출원인, 발명의 명칭이 "Frequency Agile Broadband Commucations System"인 1994년 3월 30일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제08/219,848호의 연속 분할 출원으로서 발명의 명칭이 "Revese Path Allocation and Contention Resolution Scheme for a Broadband Communications System"인 1995년 6월 7일자로 출원된 미합중국 특허 출원의 광대역 통신 시스템의 상세한 설명란에 언급된다. 이들 출원들은 본 발명에 참고문헌으로 사용되고 본 출원의 양수인에게 양도된다.
광대역 통신 시스템은 케이블 네트워크의 포워드 대역에서 전신 네트워크로부터 CATV 가입자에게로 전신 신호를 통신할 수 있고, 케이블 네트워크의 리버스 대역에서 CATV 가입자로부터 전신 네트워크로 전신 신호를 통신할 수 있다. 이 광대역 통신 시스템은 개별 가입자 전신 신호를 디지탈화하고, 케이블 네트워크의 포워드 대역 내의 주파수 분할 멀티플레스화(FDM) 캐리어 상에 전달된 멀티플렉스된 신호를 생성한다. 디지탈 멀티플렉스된 신호는 CATV 네트워크 포워드 대역의 다른 비사용된 부분 내에 위치된 캐리어 상에서 QPR(Quadrature Partial Response) 변조된다. QPR 신호는 대역폭이 약 3 MHz가 바람직하고, 표준 6 MHz 비디오 채널 내에 용이하게 잘 맞는다. 대안적으로, 한쌍의 QPR 신호는 대략 6 MHz의 대역폭을 적절하게 이용하기 위해 케이블 라인의 다른 비사용된 채널에 배치될 수 있다. 견고한 디지탈 신호를 사용하는 시스템을 제조함으로써, 포워드 CATV 대역의 대역폭은 효율적으로 할당될 수 있다. 시스템 사업자는 새로운 서비스가 이용가능해지거나 기존의 서비스가 필요없어질 때 융통성에 기초하여 이들 할당을 계획하고 변경할 수 있다.
전화망으로의 가입자 전신 신호는 CATV 시스템의 리버스 대역 내의 캐리어 상에서 디지탈화되어 개별적으로 변조된다. 도시된 예와 같이, 가입자 DS0 전신 라인은 약 50 kHz 대역폭 신호(예를 들어, 49.5 kHz)로 QPSK 변조되고, CATV 네트워크의 리버스 대역 상에서 주파수 분할 멀티플렉스된다. 개별 전신 신호는 전신 네트워크의 DS1, DS2 또는 DS3 포맷 신호와 같은 다른 표준 전신 접속 또는 SONET 포트 내로 바로 결합하도록 적용될 수 있는 표준 시분할 멀티플렉스화(TDM) 전신 신호로 멀티플렉스된다.
광대역 통신 시스템으로의 억세스는 전형적으로 가입자의 구내 밖에 설치된 "고객 인터페이스 유닛"(CIU)이라고도 칭해지는 주택용 인터페이스 유닛에 의해 제공된다. 광대역 전신 신호는 CATV 드롭 케이블의 끝에서 종단되어 표준 2선 전화 신호로서 가정을 통해 보낸다. 가입자의 내부 전화망은 전화 회사의 구리 네트워크에 의해 단절될 수 있고, CIU로 직접 접속되거나 점퍼(jumper)될 수 있다.
약 50 kHz의 작은 증분의 CATV 네트워크의 리버스 대역을 사용함으로써, 리버스 시그널링 대역의 융통성이 절충되지 않는다. 시스템 사업자는 또한 전신 서비스를 제공하면서 쌍방향 TV 서비스, IPPV 및 다른 리버스 경로 신호를 제공할 수 있다.
전신 신호에 의해 서브된 가입자 수는 CATV 네트워크가 FTSA 네트워크이면 몇배 증가될 수 있다. 리버스 대역에서 사용된 공간 (주파수) 분할 멀티플렉싱(FDM)은 경제적으로 서빙 영역 내의 상당 수의 가입자에게 전신 서비스를 제공할 수 있게 한다. 서빙 영역이 500명의 가입자를 포함하면, 가입자 당 약 50 kHz에서 이중 경로 시스템에 필요하게 된 대역폭은 가장 널리 보급된 스플릿 대역 시스템의 5-30 MHz 리버스 대역 내에 잘맞는 25 MHz일 수 있다.
리버스 대역 회로는 주파수 민감성을 보조할 수 있고, 하나 이상의 선택된 캐리어 주파수에 동조하기 위해 헤드엔드 인터페이스 유닛으로부터 포워드 대역 내의 데이타 링크 또는 디렉토리 채널에 제공된 채널 정보에 응답할 수 있다. 고객 인터페이스 유닛은 하나 이상의 선택된 채널에 변조 신호를 배치하기 위해 전신 정보에 따라 선택된 캐리어를 변조할 수 있다. 주파수 민감 특징은 대역폭의 선택적인 할당이 채널 내의 잡음에 응답하여 리버스 대역 채널의 가입자 요구 및 변경을 만족시키게 한다. 주파수 민감성은 동적 대역폭 할당을 실행하는 본 발명이 가입자의 다양한 서비스 레벨, 예를 들어 하나의 음성 라인, 다수의 음성 라인, IDSN, 데이타 통신 등을 실행하게 하여, 잡음에 민감하고/민감하거나 잡음성이 있는 특정 리버스 대역 채널을 회피하게 한다.
광대역 통신 시스템은 또한 통신을 특정 가입자에게 제공하기 위한 적절한 서비스 레벨을 결정하고, 결정된 적절한 서비스 레벨에 상응한 가변 대역폭을 선택가능하게 제공하기 위해 가입자 네트워크의 리버스 대역 내의 하나 이상의 선택된 주파수 서브밴드를 할당하는 동작을 한다. 하나 이상의 선택된 주파수 서브밴드의 일치성은 포워드 대역의 데이타 링크 또는 디렉토리 채널 내의 특정 가입자에게 통신된다. 착신 전신 신호는 주파수의 포워드 대역 내의 특정 가입자에게 통신된다. 특정 가입자와 관련된 가입자 단말기에서, 헤드엔드로 다시 통신하기 위한 하나 이상의 선택된 주파수 서브밴드의 일치성은 데이타 링크 또는 디렉토리 채널을 모니터함으로써 수신된다. 그 다음, 가입자 전신 신호는 하나 이상의 선택된 주파수 리버스 서브밴드 내에서 헤드엔드로 통신된다.
이제, 여러 도면 전반에 걸쳐 동일한 소자에는 동일한 참조번호를 붙인 도면을 참조하면, 도 1에 본 발명의 양호한 동작 환경을 정하기 위해 도시된 기저대역 통신 시스템이 도시되어 있다. 시스템은 전신 신호의 통신과 관련하여 설명되지만, 이와 유사한 또는 등가인 유형의 다른 신호가 또한 사용될 수 있음은 명백하다. 더우기, 디지탈 전신 신호가 설명되지만, 시스템은 또한 아날로그 전신 신호 또는 그밖의 다른 유형의 디지탈 신호를 통신할 수 있다. 이제 도 1을 참조하면, 전신 네트워크로부터의 전신 신호는 CATV 네트워크(12)에 결합되어 어드레스된 가입자 구내(30)로 CATV 네트워크를 통해 통신된다. 어드레스된 가입자(30)는 다음에 전신 네트워크(10)에 결합되는 CATV 네트워크(12)를 통해 다시 전신 신호와 통신한다. 시스템은 가입자가 전신 네트워크(10)로 호출해내거나 또는 전신 네트워크로부터의 호출을 수신할 수 있는 전신 네트워크(10)의 내선(extension)으로서 소용된다. 이 서비스는 종래의 비디오, 오디오, 데이타, 및 CATV 시스템(12)에 의해 각 가입자에게 제공된 그밖의 다른 서비스에 추가된 것이다.
여기에서 사용된 "헤드엔드"라는 말은 CATV 헤드엔드(14)와 같은 종래의 동축 CATV 시스템용 헤드엔드에 제한되는 것이 아니다. 대신에, 헤드엔드는 또한 전화국과 같은 신호원으로부터 멀티플렉스된 통신 신호를 수신하여 이러한 신호를 광대역 네트워크 내의 가입자에게로 통신하는 기능을 서브할 수 있는 노드(16)과 같은 광섬유 노드 또는 그밖의 다른 통신 노드를 포함할 수 있다. 다음 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, CATV 헤드엔드(14)는 이들 기능을 실행하는 양호한 실시예이다.
시스템은 입력 인터페이스(32)를 통해 CATV(12)로 인터페이스하는 전신 네트워크(10)를 포함한다. CATV 네트워크(12)는 또한 출력 인터페이스(34)를 통해 전신 네트워크(10)와 인터페이스한다. 전신 신호는 가입자 구내(30)로의 입력 인터페이스(32)를 통해 CATV 네트워크(12)의 가입자에게로 통신된다. CATV 네트워크(12)의 가입자 구내(30)로부터의 전신 신호는 CATV 네트워크(12) 상에서 그리고 출력 인터페이스(34)를 통해 전신 네트워크(10)으로 통신된다. 광대역 통신 시스템은 스위칭하지 못하므로, 광대역 통신 경로에 대해서는 CATV 네트워크(12)의 강한 장점을 취하고, 접속 및 스위칭 능력에 대해서는 전신 네트워크(10)의 강한 장점을 취한다.
CATV 네트워크(12)는 서빙 영역(FTSA) 아키텍처에 대해 광섬유를 갖는 것으로 예시된다. 헤드엔드(14)는 분배 네트워크를 통해 가입자 구내(30)에서 다수의 가입자에게 분배된 CATV 프로그래밍을 제공한다. 분배 네트워크는 한 예로 참조번호(20)으로 표시되고 서로 근접하게 위치된 가입자 그룹인 다수의 "서빙 영역(serving areas)"을 서브한다. 각 서빙 영역은 약 50 가정에서 약 200 가정까지 범위의 그룹으로 구성된다. 헤드엔드(14)는 광섬유 노드(16)에서 종단하는 광섬유(18)를 통해 별 모양으로 각 서빙 영역에 결합된다. CATV 프로그래밍 및 전신 신호는 헤드엔드(14)에서 RF 광대역 신호로부터 광 변조로 변환되고, 광섬유(18)를 통해 전송된 다음에, 광섬유 노드(16)에서 RF 광대역 신호로 다시 변환된다. 서빙 영역(20) 전체에 걸친 각 광섬유(16)로부터의 방사는 신호를 증폭시키기 위한 양방향성 증폭기(24) 및 양방향성 연장 증폭기(25)를 갖는 피더(22)의 동축 서브-네트워크이다.
RF 광대역 신호는 표준 동축 케이블 드롭(28)을 통해 가입자 구내에 접속되는 탭(26)으로 가장 가까운 피더(22)로부터의 신호의 일부분을 탭함으로써 각 가입자 구내(30)에 분배된다. 그러므로, CATV 네트워크는 헤드엔드(14)로부터 수십만에 달할 수 있는 각 가입자 구내(30)로 광대역 통신 경로를 제공한다.
본 발명의 한 양호한 실시예가 입력 인터페이스(32)가 광섬유 노드(16)에 결합되고 출력 인터페이스(34)가 헤드엔드(14)에 결합되는 것으로 나타내었지만, RF 전신 신호의 삽입 및 추출은 이러한 단일 아키텍처에 제한될 필요가 없음은 명백하다. 입력 인터페이스(32) 및 출력 인터페이스(38)(팬텀으로 도시됨)는 광섬유 노드(16)에 접속될 수 있다. 대안적으로, 입력 인터페이스(36)(팬텀으로 도시됨) 및 출력 인터페이스(34)는 헤드엔드(14)에 결합될 수 있다. 게다가, 입력 인터페이스(36)는 헤드엔드(14)에 결합될 수 있는 반면, 출력 인터페이스(38)는 광섬유 노드(16)에 결합될 수 있다. 별 모양을 따르지 않는 케이블 아키텍처의 경우에는 일반적으로 헤드엔드에서 RF 전신 신호를 삽입하고 이들을 헤드엔드에서 시스템으로부터 추출하는 것이 가장 유리하다. 각 아키텍처는 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 각자 별개의 장점을 갖고 있다.
입력 및 출력 인터페이스(32 및 34)는 전신 신호를 한 방향으로 삽입하고 전신 신호를 다른 방향으로 추출하는 용이한 방법을 생성한다. 전신 신호는 네트워크 내의 여러 지점에서 다른 프로그래밍과 거의 비슷한 방식으로 CATV 네트워크(12)로부터 삽입되거나 추출될 수 있는 적합한 RF 신호로 변환될 수 있다. CATV 네트워크(12) 상의 이전의 RF 신호와의 RF 전신 신호의 호환성은 네트워크를 통한 투명한 방식으로 다른 신호 또는 이들의 전송을 위한 특정 설비로 간섭없이 전송할 수 있게 한다.
이론적으로, CATV 네트워크(12)에 의해 제공된 광대역 통신 경로는 정보가 각 방향으로 통과될 수 있도록 양방향성이다. 그러나, 협약 및 대부분 네트워크의 단지점 대 다지점 성질 때문에, 리버스 경로, 즉 가입자 구내(30)로부터 발생하여 헤드엔드(14)로 통신된 통신은 훨씬 더 제한된다. 통상적으로, 리버스 증폭기(25)는 대역폭이 제한되고, CATV 스펙트럼을 주파수에 기초한 포워드 및 리버스 경로로 분리시키는 다이플렉서(diplexers)를 포함한다.
도 2는 전신 네트워크로의 내선으로서 구성된 광대역 통신 시스템의 양호한 실현을 도시한 것이다. 전신 네트워크(10)로 접속하기 위해, 클래스 5 스위치(41)가 사용된다. 스위치(41)는 스위치를 로컬 영역, 국내 및 국제 호출 그리드(grid)로 통합하는 종래의 로컬, 트렁크 및 상호접속 신호를 조정하기 위해 적절한 회로를 갖는다. 스위치(41)는 다수의 입력들 중의 소정의 입력을 다수의 출력들 중의 소정의 출력으로 전환할 수 있는 크로스포인트의 스위칭 네트워크를 갖는다. 특히, 스위치(41)는 DS1 포맷 인터페이스를 제공하기 위한 장치를 갖는다.
본 분야에 숙련된 기술자들에게 공지된 바와 같이, "DS0" 신호는 음성, 데이타, 오디오 등에 사용될 수 있는 64 kb/s 디지탈 채널에 대응하는 표준 전신 포맷이다. 그러므로, 하나의 DS0 전신 신호는 하나의 전호 통화로 간주될 수 있다. 이와 마찬가지로, "DS1" 신호는 24 DS0 채널을 포함하는 1.544 Mb/s 디지탈 채널에 대응한다. 표준 디지탈 전신 포맷의 비트율 및 서로에 대한 이들의 관계를 요약하면 다음의 표 1과 같다.
<표 1>
디지탈 신호 비트율 DS0 DS1 DS3
DS0 64 kb/s 1 1/24 1/672
DS1(또한 T-1) 1.544 Mb/s 24 1 1/28
DSIC 3.152 Mb/s 48 2 1/14
DS2 6.312 Mb/s 96 4 1/7
DS3 44.736 Mb/s 672 28 1
OC-1 51.84 Mb/s 672 28 1
또한, 스위치(41)는 DS1 신호를 다음에 발신 지점으로 루트될 수 있는 다수의 DS0 신호로 디멀티플렉스하기 위한 수단을 갖는다. 시스템은 입력 인터페이스(32)에서 다수의 DS1 채널을 수신하는 포워드 경로를 사용하여, 이들을 CATV 네트워크를 통해 가입자 구내(30)로 접속시킨다. 가입자 구내(30)는 전신 신호를 CATV 네트워크(12)를 통해 출력 인터페이스(34)로 전송하는데, 이 출력 인터페이스는 스위치(41)로 전송하기 위해 동일한 수의 DS1 신호 채널로 다시 이들을 변환시킨다. 스위치(41)가 입력 인터페이스(32)와 출력 인터페이스(34)의 부근에 위치되면, 이들은 직접 결합될 수 있다. 대안적으로, 가장 유력한 경우에서와 같이, 헤드엔드 또는 광섬유 노드가 클래스5 스위치 부근에 위치되지 않는 경우, 광섬유 링크는 스위치(41)와 인터페이스(32 및 34)를 접속시키는데 사용될 수 있다.
포워드 방향에 있어서, 광섬유 송신기(43)는 다수의 DS1 전신 신호를 광섬유 수신기(45)에 전송된 광신호로 변환시킨다. 광섬유 수신기(45)는 광 신호를 다시 DS1 포맷 전신 신호로 변환시킨다. 이와 마찬가지로, 리버스 경로의 광섬유 송신기(49)는 발신 DS1 전신 신호를, DS1 전신 포맷 신호로 다시 변환시키기 위해 광섬유 수신기(47)에 의해 수신된 광 신호로 변환시킨다.
DS1 전신 신호 포맷은 표준 전신 포맷이기 때문에 선택되었으며, 변환과 전송을 행하기 위한 종래의 광 링크는 송신기(43, 49) 및 광 수신기(45, 47)에 용이하게 이용할 수 있다.
시스템은 64 kb/s 디지탈 데이타 채널의 그룹이 고려될 수 있는 24 DS0 채널을 각각의 DS1 신호가 포함하는 양방향 통신 모드를 사용한다. 64 kb/s 채널은 음성, 데이타, 오디오(음악, 저장된 정보) 등에 사용될 수 있다. 일반적으로, 전신 형태의 신호인 경우에, 접속 DS1 링크로부터 비롯된 각 DS0 채널은 특정 가입자에게로, 그리고 특정 가입자와 관련하여 어드레스된다. 접속된 DS1 링크 내의 각 DS0 신호의 전송은 광대역 시스템 포워드 경로의 선택된 DS0 다운스트림 채널 내의 착신 전신 신호를 다운스트림 전송함으로써 특정 가입자에게 제공된다. 대응하는 DS0 업스트림 채널은 발신 전신 신호를 위해 광대역 시스템 리버스 대역 내의 상기 가입자에게 할당된다. 그 다음, 가입자로부터 수신된 DS0 신호는 발신 신호를 위해 DS1 링크 내의 대응하는 DS0 타임 슬롯에 루트된다. 이것은 스위치(41)가 소정의 로컬, 트렁크 또는 상호접속 호출 지점을 포워드 경로의 소정의 DS0 채널에 접속하게 하고, 동일한 로컬, 트렁크 또는 상호접속 지점에 대한 리버스 경로의 관련 DS0 채널에 접속하게 하여 통신 경로를 완료한다. 각 가입자(30)는 클래스5 스위치(41)에 바로 접속된 다른 DS0 가입자로서 나타난다. CATV 네트워크(12)의 분배 시스템은 스위치(41)에 변형을 가하지 않고, 기저대역 통신 시스템으로의 소정의 통신, 정보 또는 접속을 더할 필요가 없다.
상기 설명으로부터, 광대역 통신 시스템의 전신 호출에 2가지 형태가 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 한가지 호출 형태는 착신 호출이고, 다른 하나는 발신 호출이다. 이러한 형태의 호출의 결합으로, 다른 전화기로/로부터 및 CATV 네트워크 가입자로/로부터의 필요한 모든 접속이 이루어질 수 있다. 가입자는 CATV 네트워크 시스템 내에서 다른 가입자를 호출하고(또는 다른 가입자에게 의해 호출되고), 전화망의 로컬 영역 내에서 로컬 전화기를 호출하고(또는 로컬 전화기에 의해 호출되고), 또는 장거리 및 국제 전화 시스템으로 접속하기 위해 전화망을 호출할 수 있다(또는 전화망에 의해 호출될 수 있다).
착신 호출은 호출이 CATV 네트워크에 속하는 가입자 그룹 중의 하나로 향해지는 것을 인식하는 전신 네트워크에 의해 CATV 네트워크의 특정 가입자에게 향해진다. 그 다음, 호출은 그 가입자에게 할당된 타임 슬롯에서 CATV 네트워크에 결합된 OC-1 또는 다른 표준 전신 신호로 전신 네트워크에 의해 전환된다. 그 다음, CATV 네트워크의 어드레싱 및 제어 시스템은 멀티플렉스된 정보를 디코드하여, 이것을 특정 가입자에게 할당되어 있는 포워드 멀티플렉스로 주파수 및 타임 위치로 변환한다. 어드레싱 및 제어 시스템은 또한 가입자 장치가 가입자에게 착신 호출을 링 또는 경고하게 하기 위해 필요한 제어를 제공한다.
전신 네트워크 및 CATV 네트워크는 메시지 데이타 패턴 등의 끝과 같이 통신이 완료된 것을 나타내는 다른 신호 또는 당사자들 중의 하나에 의해 "온 훅" 신호의 표시가 있을 때까지 접속을 유지한다. 접속을 유지함으로써 표시되는 것은 전신 네트워크가 호출된 당사자의 데이타의 패킷을 표준 전신 신호의 할당된 DS0 위치로 계속 배치하고, 광대역 통신 시스템이 특정 가입자에게 향해진 포워드 멀티플렉스로 이들을 위치 및 주파수로 계속 변환하라는 것이다.
발신 호출의 경우, 전신 네트워크는 데이타 패킷이 CATV 네트워크의 특정 발신 가입자에 속하는 표준 전신 신호의 DS0 위치로부터 인식한다. 이것은 할당된 위치이고, CATV 시스템은 리버스 멀티플렉스로 할당된 위치로 복조기에 입력된 어떠한 캐리어 주파수든지 데이타를 변환한다. 그러므로, 발신 호출의 경우, 전신 네트워크는 표준 전신 신호를, 리버스 멀티플렉스 내의 위치가 발신 가입자를 식별하는 개별 DS0 신호의 그룹으로서 간주할 수 있다.
도 3A는 다수의 설정된 분할 대역 CATV 네트워크에 대한 전형적인 주파수 할당을 도시한 것이다. 시스템 사업자의 수익을 발생시키는 프로그래밍에 사용된 주파수는 50 MHz에서 약 550 MHz까지의 포워드 대역에 전달된다. 비록 550 MHz 이상의 주파수가 현재 사용되지 않고 있지만, 이러한 비사용된 포워드 대역폭에 추가 서비스를 제공하는데 관심이 증가되고 있으며, 현재 약 1 GHz까지의 연장이 고려되고 있다. 종래에, 포워드 대역은 포워드 대역에 걸쳐 주파수 분할 멀티플렉스되고 각 대역폭이 6 MHz인 일련의 비디오 채널을 포함한다. 몇몇 영역은 사용되지 않고 있으며, 각 비디오 채널은 다른 인접한 채널들 사이에 1.5 MHz 보호 대역을 갖는다.
포워드 대역과의 결합 시에, 전형적인 CATV 스펙트럼은 약 5-30 MHz부터의 리버스 대역을 포함한다. 이들 주파수는 가입자로부터 헤드엔드로 복귀하는 신호에 할당되어 있다. 이 대역은 한 지점에 추가되는 다수의 다지점 신호의 퍼널링(funneling) 효과로부터의 높은 잡음으로 인해 비교적 좁은편이다. 또한, 포워드 대역으로부터 취해진 과거의 대역폭에서는 다른 서비스로부터의 수익성이 적다. 여기에 설명된 광대역 통신 시스템은 가입자 구내로의 전신 신호가 스펙트럼의 포워드 대역으로 통신되고, 가입자 구내로부터의 전신 신호가 CATV 시스템의 리버스 대역으로 통신되는 시스템을 제공함으로써 이러한 문제점을 해결한다.
도 3B로부터 알 수 있는 바와 같이, 광대역 통신 시스템은 전신 신호를 가입자에게 통신하기 위해 포워드 대역에서 다수의 주파수 분할 멀티플렉스된 캐리어를 사용한다. 도시된 실시예에 있어서, 대략 3 MHz의 7개의 채널은 전신 네트워크(10)로부터 착신 전신 신호를 전달하는데 사용된다. 각각의 포워드 채널은 QPR 변조된 캐리어이고, 여기에서 변조는 72 DS0 전신 신호를 포함하는 3개의 DS1 전신 신호에 6.312 Mb/s 디지탈 데이타 스트림으로서 발생한다. 이때 이러한 시스템의 캐리지 능력은 최소한 20 DS1 채널이고, 또는 최소한 480 DS0 음성 채널에 충분하다.
각각의 리버스 대역 신호의 대역폭은 주파수 스펙트럼 내의 상이한 주파수 분할 멀티플렉스된 지점에 용이하게 배치될 만큼 충분히 좁은 약 50 kHz, 양호하게는 49.5 kHz이다. 변조기는 주파수에 예민하고 시스템 상의 트래픽, 잡음, 채널조건 및 사용 시간에 기초하여 주파수를 재할당할 수 있다. 49.5 kHz 폭의 캐리어는 이들을 위한 공간이 있는 리버스 대역의 어디에든 배치될 수 있다. CATV 시스템에 따라, 즉 분배 네트워크에서의 리버스 증폭 경로가 있는 지에 따라, 이들은 또한 포워드 대역 전송을 위해 통상적으로 리버스된 주파수로 할당될 수 있다. 또한, 이러한 시스템은 개별 전신 신호 외에 다른 용도의 대역폭에 의해 확장가능하다. 예를 들어, 특정 가입자가 49.5 kHz보다 큰 대역폭의 복귀 경로를 필요로 하면, 대역폭은 시스템을 완전하게 재구성하지 않고 이러한 용도에 용이하게 할당될 수 있다. 이러한 용도는 고속 데이타 전송, 작은 전화국에 대한 트렁크 접속, 전신 네트워크로부터 발생하는 비디오 서비스, 및 비표준 대역폭을 필요로 하는 그밖의 다른 용도를 포함할 수 있다.
도 3C는 분할된 대역 CATV 네트워크의 대안적인 주파수 할당을 도시한 것이다. 시스템 사업자에게 수익성을 발생시키는 텔레비젼 프로그래밍에 사용된 주파수는 약 50 MHz 이상의 포워드 대역에서 발생된다. 도 3C의 스펙트럼은 약 5 MHz에서 약 30 MHz까지의 리버스 대역을 포함한다. 5-30 MHz 대역은 388 DS0의 형태로 업스트림 전신 신호에 사용되어 DS0 쌍을 형성하도록 결합되고, 각 업스트림 채널 UPn이 2 DS0을 전달하는 UP1, UP2, …UP194로 표시된 128 kHz 업스트림 채널 또는 서브밴드에서 QPSK 변조된다. 그러므로, 388 DS0을 수용하기 위해, 194 QPSK 캐리어 또는 채널이 요구된다. 각각의 업스트림 채널 UPn은 108 kHz의 변조 신호 스페이스와 20 kHz의 보호 대역으로 이루어진 128 kHz 대역폭을 소모한다. 다운스트림 전신은 다운스트림 채널 DN1, DN2, … DN480에 제공되고, 각 DN은 DS0에 대응한다. 총 21 MHz의 대역폭은 3.168 MHz 서브밴드에 제공되고, 각 3.168 MHz 서브밴드는 대등한 3개의 DS1 전신 신호(72 DS0)를 QPR 변조로 전달한다.
도 4에 입력 인터페이스(32)의 상세 블럭도가 도시되어 있다. 입력 인터페이스(32)의 기능은 20 DS1 전신 신호를 CATV 시스템(12)의 포워드 대역 내의 가입자에게 보내지는 7개의 QPR 변조 RF 신호로 변환하는 것이다. 입력 인터페이스(32)는 광섬유 수신기(45) 및 디멀티플렉서(44)를 포함하는 광 인터페이스(40)에 접속된다. 광 섬유 수신기(45)는 광 신호를 표준 전신 포맷의 RF 디지탈 신호로 변환시키는 동작을 한다. 디멀티플렉서(44)는 디지탈 D3 전신 신호를 수신하여, 이것을 28 콤포넌트 DS1 신호로 분리하고, 각각의 DS1 신호는 24 DS0 신호를 포함한다. 광 인터페이스(40)는 또한 어드레싱 및 제어 유닛(42)이 상기 신호로부터 오버헤드 및 프레임 지시 비트를 디코드하여 스트립할 수 있게 한다.
입력 인터페이스(32)는 일련의 5개의 멀티플렉서(46)를 포함하는데, 이 멀티플렉서는 디멀티플렉서(44)로부터 각각 4개의 DS1 신호를 취하여 이들을 어드레싱 및 제어 유닛(42)으로부터 시그널링 및 어드레싱 비트와 결합해서 6.312 Mb/sec 시리얼 디지탈 신호를 형성한다. 5개의 디지탈 신호 각각은 관련된 QPR 변조기(48)에 의해 선택된 캐리어 주파수 상에서 변조된다. 변조기(48)의 출력으로부터의 5개의 전신 채널은 상투적으로 CATV 네트워크(12) 상에 삽입되기 전에 RF 컴바이너(50) 내에서 함께 주파수 분할 멀티플렉스된다.
이제 도 5를 참조하여 출력 인터페이스(34)에 대해 더욱 상세하게 설명하겠다. 출력 인터페이스(34)는 전신 네트워크(10)에 결합하기 위한 광 포맷으로 리버스 대역 캐리어 상에서 QPSK 변조된 480 DS0 디지탈 신호를 변환시키는 기능을 한다. 출력 인터페이스(34)는 리버스 대역 신호를 종래의 방식으로 추출하여, 이들을 신호 디바이더(60)를 이용하여 다수의 튜너/복조기(62)로 산개한다. 각각의 튜너/복조기(62)는 리버스 대역 신호의 캐리어 주파수들 중의 하나를 동조시켜 이것을 DS0 포맷 디지탈 신호로 복조시키도록 채택된다. 튜너/복조기(62)의 튜너는 가변되거나 고정될 수 있고, 또는 리버스 스펙트럼의 소정의 대역만을 동조시키도록 채택될 수 있다. 튜너/복조기(62)의 출력은 어드레싱 및 제어 유닛(66)의 제어 하에서 멀티플렉서(64)의 그룹에 의해 DS1 신호의 그룹으로 집중된 480 DS0 신호이다.
멀티플렉서(64)의 각각은 24 DS0 포맷 신호를 입력하고, 하나의 DS1 포맷 신호를 광섬유 송신기(49)에 출력한다. 광섬유 송신기(49)에서, 20 DS1 신호는 광 송신기(70)에 입력되는 하나의 DS3 디지탈 신호로 멀티플렉서(68)에 의해 집중된다. 어드레싱 및 제어 유닛(66)은 디지탈 DS1 신호를 광 포맷으로 통신하기 전에 광 송신기(70) 내에 필요한 제어 정보를 추가한다. 광 송신기(70)는 또한 RF 신호를 광으로 변환시키므로, 전신 네트워크의 광섬유가 이것을 전송할 수 있다.
가입자 구내(30)에서의 시스템 장치의 상세 블럭도가 도 6에 도시되어 있다. 일반적으로, 가입자는 CATV 비디오 또는 다른 서비스를 유지하고 싶어하고, CATV 드롭 라인(28)과 텔레비젼 수상기(88) 사이에 접속된 이러한 용도의 CATV 단말기(84)를 갖고 있다. CATV 단말기는 CATV 동축 서브네트워크 피더들 중의 하나로부터 드롭(28)에 결합된 스플리터/컴바이너/다이플렉서(80)에 접속된다.
여기에 설명된 광대역 통신 시스템이 종래의 CATV 프로그래밍 및 주파수 할당과 간섭하거나 이들을 변위시키거나 하지 않기 때문에, CATV 단말기(84)는 일반적으로, 설치된 단말기 베이스의 동작 시에 변형 또는 변경없이 사용될 수 있다. 시스템 사업자는 이것의 분배 네트워크 동작을 변경하거나 재구성할 필요가 없고, 새로운 전신 서비스는 설치된 CATV 가입자 단말기 베이스와 호환 가능하다.
광대역 통신 서비스는 스플리터/컴바이너/다이플렉서(80)와 전화 장비(86) 사이에서 "고객 인터페이스 유닛"(82)이라고도 칭해지는 전신 단말기를 결합함으로써 제공된다. 고객 인터페이스 유닛(82)은 가입자에게로의 착신 전신 신호를 한쌍의 연선(85)을 통해 표준 전화 핸드셋(86)에 의해 사용될 수 있는 아날로그 신호로 변환시킨다. 또한, 고객 인터페이스 유닛(82)은 핸드셋(86)으로부터의 발신 전신 신호를 나타내는 아날로그 신호를 CATV 네트워크에 결합된 QPSK 변조로 변환시킨다. 표준 전화 핸드셋(86)은 예시를 위해 도시되었지만 실제로는 디지탈 통신 목적을 위해 전화선에 통상적으로 접속된 소정의 장비일 수 있다.
CIU(82)는 가입자에 의해 가입될 수 있는 선택가능한 대역폭 기능 또는 서비스로 이용하도록 채택될 수 있다. 대표적인 서비스는 단선 전신 서비스, 다선 전신 서비스, IDSN 서비스, 데이타 통신 서비스, ETHERNET과 같은 데이타 통신의 국부 또는 넓은 영역 네트워크 등을 포함한다.
CIU(82)는 가입자의 전신 펀치 블럭 내에 또는 근처에 위치된 분리된 고객 구내 장비로서, 또는 하나 이상의 RJ-11 또는 이와 유사한 전화 커넥터를 포함하는 CATV 셋톱 단말기로 실제로 구성될 수 있다. 더우기, CIU(82)가 컴퓨터 및 관련 회로를 포함하기 때문에 시청프로수 당 지불 제어, 디스크램블링 등과 같은 종래의 CATV 신호 관리에 사용될 수 있다. 그러므로, 양호한 CIU(82)는 셋톱 단말기 또는 분리된 회로함으로 실현되든지 간에, 비지불 또는 소정의 프로그래밍을 수신하지못하도록 선정된 경우에 프로그래밍 신호가 가입자로부터 단절될 수 있게 하는 제어 접속을 포함할 수 있다.
CIU(82)는 2개의 통신 경로를 갖는다. 신호를 착신하기 위한 제1 경로는 튜너/복조기(92), 디멀티플렉서(96), 및 라인 카드(98a-n)의 일부를 포함하고, 신호를 발신하기 위한 제2 경로는 라인 카드(98a-n)의 일부 및 다수의 변조기(94a-n)를 포함한다. 튜너/복조기(92), 변조기(94), 디멀티플렉서(96) 및 라인 카드(98)는 어드레싱 및 제어 유닛(CPU)(90)의 제어 하에 있다.
착신 통신 경로는 FDM 캐리어 상에서 변조된 3 MHz 채널에 수신된 전신 신호를 전송한다. 제어 유닛(90)은 튜너/복조기(92)가 가입자에게 향해진 특정 호출 정보가 전달되는 캐리어를 동조시키게 한다. 캐리어는 3 DS1 또는 3 E-1 전신 신호가 QPR 변조된 7개의 3 MHz 채널들 중의 하나를 정한다.
전신 신호는 디멀티플렉서(96)에 입력되기 전에 3 DS1 또는 3 E-1 전신 신호를 포함하는 시리얼 데이타 스트림으로 튜너/복조기(92)에 의해 복조된다. 디멀티플렉서(96)는 64 kb/s의 입력 속도로 가입자에게 할당된 특정 DS0 디지탈 전신 채널을 선택하고, 데이타를 라인 카드(98)의 입력 단말기에 입력한다. 제어 유닛(90)은 동조시키기 위한 포워드 전신 채널 및 상기 채널로부터 선택하기 위한 DS0 신호를 신호 및 어드레싱 정보로부터 결정하고, 라인(89)을 통해 스플리터/컴바이너/다이플렉서(80)로의 접속에 의해 수신한다.
DS0 디지탈 포맷은 음성 품질 통신을 위해 충분한 대역폭을 갖는 음성 채널을 제공한다. DS0 포맷은 아날로그 음성 신호의 타임 샘플을 형성하는 바이트의 64 kb/s 데이타 스트림이다. 이것은 8 kHz의 샘플링 비율로 샘플 당 8 비트(256 값)로 양자화되고 4 kHz의 대역폭을 갖는 음성 신호를 생성한다.
각 라인 카드(98)는 표준 출력 포트 또는 커넥터 형태로 적절한 물리적 접속을 고객에게 제공하고, 어드레스 및 제어 유닛(90)으로부터의 커맨드에 응답하여 출력으로서 디지탈 데이타 스트림을 제공한다. 또한, 다수의 라인 카드(98)는 고객에게 제공될 서비스의 특정 형태에 따라 소정의 주어진 고객 구내에서 CIU(82)에 의해 제공될 수 있다.
여러가지 형태의 대안적인 라인 카드(98)는 접속될 서비스의 성질에 따라 CIU(82) 내에 사용될 수 있다. 예를 들어, 라인카드(98)는 본 분야에 숙련된 기술자들에게 공지된 바와 같이 팁(T) 및 링(R)을 갖는 2선 연선 쌍 구리 접속부를 포함하는 종래의 음성 그레이드(grade) 전신 라인용으로 채택될 수 있다. 한편, 라인 카드(98)는 또한 ISDN용으로 채택될 수 있고 표준 ISDN 커넥터를 포함한다. 다른 형태의 라인 카드(98)는 로컬 영역 네트워크 데이타 통신(예를 들어, ETHERNET), 안전성 모니터링 시스템, 영상 원격회의 등과 같은 그밖의 다른 형태의 고객 데이타 서비스의 접속을 위해 제공될 수 있다.
라인 카드(98)는 디지탈 전신 신호를 DS0 포맷으로 수신하고, 이것을 적절한 아날로그 전압 및 신호로 변환하여 전화 핸드셋(86)을 구동시킨다. 또한, 라인 카드(98)는 제어 유닛(90)의 관리 하에 링잉 전류, 단말기 식별 및 그밖의 다른 표준 기능을 제공한다. 라인 카드(98)는 아날로그 전신 신호를 전화 핸드셋(86)으로부터 수신하고, 이들을 디지탈 DS0 포맷으로 변환시킨다. 핸드셋(86)으로부터의 다이얼링 신호 및 다른 어드레싱 및 제어 신호는 또한 라인 카드(98)에 의해 디지탈화된다. 그 다음, 디지탈화된 발신 전화 신호는 64 kb/s의 디지탈 포맷으로 라인 카드(98)에 의해 결합되어 포맷되고, 변조 인터페이스(95)를 통해 변조기(94)에 입력된다.
각 라인 카드(98)는 일반적으로 변조기 인터페이스(95)에 의해 결합되어 포맷된 한쌍의 DS0(64 kbps) 데이타 스트림을 제공한 다음, 다중 채널 변조기(94)에 의해 캐리어 상에서 리버스 경로로 전송된다. 라인 카드(98) 및 변조기 인터페이스(95)는 "독립적인" 채널의 변조기, 즉 6채널 변조기의 각각을 지원하기 위해 제공되도록 할당되고, 6 라인 카드 및 6 변조기 인터페이스는 이들 변조기의 다중 채널을 조정하도록 할당될 수 있다. 그러나, 라인 카드 및 변조기 인터페이스의 기능이 다중 채널 변조기로 사용하기 위한 이들 디바이스를 효율적으로 패키지하도록 하나 이상의 모듈 내에 통합될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 다중 채널 변조기(94)에 관한 다음 설명을 위해, 변조기는 DS0 신호와 같은 전신 정보의 동상 및 직교 신호 쌍을 나타내는 다중 데이타 스트림을 받아들인다는 것을 충분히 알 수 있을 것이다.
다중 채널 변조기(94)는 리버스 대역의 서브밴드의 5.0 MHz 대역폭 내의 DS0 신호와 관련된 전신 정보를 갖는 6개의 독립적인 캐리어 신호를 변조할 수 있다. 구체적으로, 제어 유닛(90)의 조정 하의 다중 채널 변조기(94)는 리버스 대역 내의 캐리어 주파수를 선택하고, DS0 전신 신호를 QPSK 변조한다. 양호한 대역폭이 49.5 kHz인 QPSK 변조된 신호는 스플리터/컴바이너/다이플렉서(80)를 통해 CATV 네트워크 상에서 결합된다. 변조기(94)에 의해 출력된 6개의 변조 신호 중의 소정의 한 신호는 5.0 MHz 서브밴드 내의 101 주파수의 소정의 주파수에 할당될 수 있다.
도 7에 변조기 인터페이스(95)의 개략도가 도시되어 있다. 라인 카드(98)의 일부로서 실현될 수 있는 변조기 인터페이스(95)는 데이타 속도를 라인 카드(98)에서의 64 kbps 음성 신호로부터의 데이타 속도를 약간 증가된 72 kbps 데이타 속도로 변경하는 기능을 함으로써, 프레이밍(framing) 바이트가 신호에 추가될 수 있게 한다. 변조기 인터페이스(95)는 또한 CATV 네트워크를 통해 궁극적으로 전송하기 위해 데이타를 랜덤화하는 의사랜덤 비트 시퀀스(PRBS)와 데이타를 결합시킨다. 다중채널 변조기(94)는 72 kbps 데이타 스트림을 변조기 인터페이스(95)로부터 받아들이고, 교대로 RF 캐리어를 QPSK 변조하여 49.5 kHz 채널 내의 동축 케이블 서브네트워크를 통해 헤드엔드로 정보를 전송한다. CIU(82)는 다중채널 변조기(94)가 입력 신호로서 다수의 데이타 스트림을 받아들일 수 있기 때문에 하나 이상의 변조기 인터페이스(95)를 포함하는 것이 바람직하다.
이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 디지탈식으로 인코드된 후의 음성 데이타는 64 kbps의 3단 버퍼(100) 내로 시프트되고, 72 kbps의 버퍼(100)으로 시프트되어 나간다. 이것은 나머지 바이트가 26 바이트 간격의 데이타 스트림에 추가될 수 있게 하여 27 바이트의 서브프레임을 생성한다. 특정화된 바이트 또는 프레이밍 바이트는 프레임 인식, 에러 검출 및 정정 등에 사용된다. DL(데이타 링크) 바이트 또는 SIG/MES(신호/메세지) 바이트는 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 여러가지 실시예에서 시그널링 및 데이타 링크에 사용된다.
데이타 스트림의 주파수가 증가되었을 때, 신호는 27 데이타 바이트마다 특정 프레이밍 바이트를 삽입하는 프레이머(102) 내에 프레임된다. 프레이밍 포맷은 바이트가 우수 및 기수 프레임 시기에 데이타 신호에 추가되는 유럽 E-1 포맷과 유사하다.
그 다음, 랜덤화기(104)는 데이타 상에서 더욱 긴 기간동안 신호의 에너지를 분배하는 작용을 한다. 이러한 랜덤화는 중앙 또는 헤드엔드 위치에서 복조기의 클럭 회복 회로에 유리하다는 것이 공지되어 있다. 랜덤화는 의사랜덤 비트 스트링("PRBS")을 생성한 다음에, 이것을 데이타 신호에 한 바이트씩 추가함으로써 달성된다. 더욱 길고 더욱 많이 랜덤한 스트링, 즉 더욱 많은 랜덤화는 데이타 상에서 이러한 동작이 일어나게 한다. PRBS는 여러가지 방식으로 생성될 수 있지만, 시퀀스를 연속적으로 재순환시키는 시프트 레지스터가 가장 단순한데, 양호한 실현화에서는 127 비트 패턴이 사용된다. 널리 공지된 바와 같이, 출력은 비트 스트림에 가해진 것과 동일한 순서로 동일한 시퀀스를 감함으로써 비랜덤화될 수 있다. 이 디지탈 데이타는 인코더(16)에 의해 동상(I) 및 직교(Q) 데이타 스트림으로 분할되고, 수신단에서 캐리어 회복부 내의 위상 모호성을 제거하기 위해 미분 인코드된다. 각각의 I 및 Q 데이타 스트림은 36 kbps의 데이타 속도로 인코더에 의해 출력된다.
도 8은 다중 채널 변조기(94)의 양호한 실현의 블럭도이다. 다중채널 변조기(94)는 케이블 네트워크의 리버스 대역 내에 주파수를 갖고 있는 캐리어 신호를 변조하기 위해 전신 정보를 포함하는 다수의 변조 신호를 입력 신호로서 받아들인다. 양호한 실시예의 경우, 다중채널 변조기(94)는 리버스 대역의 선택된 5.0 MHz 서브밴드 내의 6개의 "독립적인" DS0 채널로 표현된 전신 정보에 따라 6개까지의 분리된 캐리어 신호를 변조한다. 각 변조 신호가 약 50 kHz(구체적으로 49.5 kHz)의 대역폭을 갖고 있기 때문에, 변조기(94)는 리버스 대역의 5.0 MHz 대역폭 내의 약 100개의 주파수 슬롯들 중의 소정의 이용가능한 한 주파수 슬롯 내에 6개의 DS0 채널들 중의 소정의 한 채널의 전신 정보를 배치할 수 있다. 이것은 각 변조 신호가 리버스 대역의 이용가능 주파수 스펙트럼 내에 용이하게 배치될 수 있게 한다.
다중채널 변조기(94)에 의해 제시된 해결책은 DS0 신호의 전신 정보를 갖는 "인접한" 캐리어 신호를 변조하는, 즉 인접한 채널을 통해 전신 정보를 전송하는 대안적인 기술과 관련된 주파수 스펙트럼 관리 문제점을 극복한다. 변조 신호 또는 채널은 채널들이 할당된 주파수 스펙트럼 내에서 서로의 사이드를 따라 배치되면 "인접해있다"고 한다. 이와 반대로, 채널이 다른 채널에 대한 주파수 할당에 관계없이 할당된 주파수 스펙트럼의 어디에나 배치될 수 있으면 채널은 "독립적"인 것으로 간주된다. 기저대역 통신 시스템 사용의 고집중도를 나타내는 가입자 영역의 경우, 소정의 하나의 주파수 슬롯이 다중채널 변조기(94)에 의한 전신 정보의 배치에 이용가능해질 수 있는 가능성은 인접한 주파수 슬롯이 대안적인 인접한 채널 기술에 의해 요구됨에 따라 이용가능해질 수 있는 확률보다 높다. 이러한 방식으로, 다중채널 변조기(94)는 리버스 대역의 독립적인 채널을 통해 변조 신호를 전송하는 능력에 기초하여 융통성있는 주파수 스펙트럼 관리의 바람직한 목표를 달성한다.
이제 다중 채널 변조기(94)의 성분을 검토하기 위해 도 8을 참조하면, 36 kbps의 데이타 속도를 각각 갖는 동상(I) 및 직교(Q) 데이타 스트림은 멀티플렉서(112)에 의한 I 및 Q 데이타 스트림의 소정의 하나의 선택 이전에 저장을 위한 일련의 시프트 레지스터(1101-n)를 통해 나이퀴스트 필터(114)에 입력된다. I 및 Q 데이타 스트림은 원하는 변조 신호를 생성하도록 선택된 캐리어 신호를 변조하는 변조기(94)에 의해 사용될 전신 정보를 포함하는 변조 신호를 나타낸다. 양호한 실시예(시프트 레지스터(1101-n)에서 n=12)에서, 12개의 시프트 레지스터 및 12:1 멀티플렉서는 변조기(94)로의 6쌍의 I 및 Q 데이타 스트림의 순차적인 전송을 지원하는데 사용된다. 각 시프트 레지스터(1101-n)는 I 데이타 스트림 또는 Q 데이타 스트림의 이전의 7 비트를 양호하게 저장하고, 한쌍의 시프트 레지스터는 I 및 Q 데이타 스트림의 대응하는 쌍과 관련된다. 데이타 스트림의 각각의 비트는 대응하는 심볼과 관련된다.
어드레스 생성기(116)에 의해 출력된 어드레스 신호에 응답하여, 멀티플렉서(112)는 시프트 레지스터(1101-n)들 중의 하나로부터 디지탈 데이타 스트림을 선택하고, 선택된 디지탈 데이타 스트림을 나이퀴스트 필터(114)에 출력한다. 나이퀴스트 필터(114)는 어드레스 생성기(116)로부터 선택된 I 데이타 스트림(또는 Q 데이타 스트림)의 각 7비트(또는 심볼) 및 4비트 어드레스를 받아들여, 심볼 당 11샘플을 갖는 필터 신호를 출력한다. 4비트 카운터로서 양호하게 실현된 어드레스 생성기(116)는 선택된 데이타 스트림의 각 입력 심볼에 대해 나이퀴스트 필터에 의해 11샘블의 출력을 지원하기 위해 멀티플렉서(112) 및 나이퀴스트 필터(114)를 클럭한다. 이러한 방식으로, I 및 Q 신호의 데이타 속도는 36 kHz에서 396 kHz까지 효율적으로 증가된다.
나이퀴스트 필터(114)는 선택된 신호가 심볼간 간섭이 0이 되게 양호하게 396 kHz(8 x 49.5 kHz)인 선정된 대역폭 내에 잘 맞을 수 있도록 하기 위해 선택된 I 신호 또는 Q 신호의 주파수 스펙트럼을 만든다. 필터링이 396 kHz에서 선택된 I 및 Q 데이타 스트림의 각각에 대해 행해지기 때문에, 심볼 당 11개의 샘플(36 kHz x 11 = 396 kHz)이 나이퀴스트 필터(114)에 의해 출력된다. 나이퀴스트 필터(114)의 양호한 설계는 3/8의 롤-오프(roll-off) 계수를 갖는 나이퀴스트 필터의 평방근이 바람직하다.
나이퀴스트 필터(114)는 아날로그 도메인에서보다 디지탈 필터로서 16 kbit 소거가능 프로그램가능 메모리(EPROM)에 의해 실현되는 것이 바람직하다. 나이퀴스트 필터의 원하는 총 응답이 디지탈 실현에 의해 적절하게 달성될 수 있기 때문에 디지탈 필터링이 바람직하다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 아날로그 필터 설계와 관련된 주파수 튜닝으로부터 손상받지 않는다. 본 분야에 숙련된 기술자들에게 공지된 디지탈 신호 프로세싱 기술은 나이퀴스트 필터(114)의 설계에 유용하다.
나이퀴스트 필터(114)의 출력은 디멀티플렉서(118)에 공급된 8비트 필터링된 신호이다. 필터링된 신호의 대역폭은 나이퀴스트 필터(114)의 필터링 특성에 의해 설정된 396 kHz이다. 1:12 디멀티플렉서로서 양호하게 실현된 디멀티플렉서(118)는 8비트 필터링된 신호를 나이퀴스트 필터(114)로부터, 그리고 4비트 어드레스 신호를 어드레스 생성기(116)로부터 받아들인다. 이에 응답하여, 디멀티플렉서(118)는 한 세트의 보간 필터(1201-n)에 출력되고, 8비트 디지탈 데이타 스트림은 I 및 Q쌍의 필터링된 버젼을 나타낸다. 디멀티플렉서(112)에 의해 출력된 각 디지탈 데이타 스트림은 396 kHZ의 데이타 속도를 갖는다.
다중 채널 변조기(94)의 양호한 실현은 한 세트의 12 보간 필터를 포함하고, 각 쌍의 필터는 I 및 Q 데이타를 나타내는 디지탈 데이타 스트림을 조정한다. 예를 들어, 제1쌍의 보간 필터(1201-n)는 제1쌍의 I 및 Q 데이타를 프로세스하고, 제2쌍의 보간 필터는 제2쌍의 I 및 Q 데이타를 조정한다. 각 보간 필터(1201-n)는 샘플 비율을 6.33 MHz로 상승시키기 위해 계수 16에 의해 대역폭이 396 kHz인 입력 디지탈 데이타 스트림을 "업샘플"하는 동작을 한다. 이러한 방식으로, 보간 필터(120)는 I 및 Q 데이타를 나타내는 디지탈 데이타 스트림의 샘플링 비율과 리버스 대역의 서브밴드의 대역폭 사이에 1 대 1 대응관계를 제공한다.
각각의 보간 필터(1201-n)는 2개의 분리된 단, 즉 하이 보간 필터(HIF) 및 업샘플링단으로 양호하게 실현된다. HIF는 보간 기술을 사용하여 입력 디지탈 데이타 스트림을 계수 8로 업샘플하는 디지탈 필터이다. 업샘플링단은 샘플 반복 기술을 사용하여 디지탈 데이타 스트림을 계수 2로 업샘플한다. HIF는 입력 디지탈 데이타 스트림의 샘플링 비율을 3.168 MHz로 효과적으로 상승시키고, 샘플 반복단은 샘플링 비율을 6.336 MHz의 원하는 목표로 더 상승시킨다. 양호한 하이 보간 필터의 아키텍처는 도 10과 관련하여 더욱 상세하게 후술된다.
보간 필터(1201-n)에 의해 행해진 업샘플링 동작은 12개의 업샘플된 디지탈 데이타 신호를 초래하고, 각 쌍은 시프트 레지스터(1101-n)에 원래 존재한 I 및 Q 신호의 디지탈식으로 프로세스된 버젼을 나타낸다. 이점에서, 각 I 및 Q 쌍은 36 kHz의 원래의 데이타 속도에서 6.336 MHz의 데이타 속도로 업샘플되어 있다. 보간 필터(120a-n)는 프로세스된 I 및 Q 신호를 일련의 6개의 채널 변조기(1221-n)에 출력하고, 각 변조기는 한쌍의 디지탈식 프로세스된 I 및 Q 신호에 대응하는 한쌍의 입력 신호를 받아들인다.
채널 변조기(1221-n)는 도 9와 관련하여 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이 복소 변조 신호를 생성하는 변조 동작을 행하기 위해 I 및 Q 신호쌍의 디지탈식 프로세스된 버젼으로 표시된 변조 신호에 응답한다. 각 채널 변조기는 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호쌍을 받아들이고, I 및 Q 신호 성분과 관련된 전신 정보를 포함하는 복소 변조 신호를 생성한다. 일반적으로, 복소 변조 동작은 (1) 선택된 캐리어 주파수에 대응하는 위상값 "PHASE"에 응답하여 룩업 테이블에 저장된 데이타로부터 사인 및 코사인 값을 판독하는 동작, 및 (2) 각각 식(1)과 (2)로 표시된 바와 같이 OUTREAL및 OUTIMAG항을 포함하는 복소 변조 신호를 출력하기 위해 승산 및 가산 연산을 완료하는 동작을 포함한다.
(1) OUTREAL= I x Cos(PHASE) + Q x Sin(PHASE)
(2) OUTIMAG= Q x Cos(PHASE) - I x Sin(PHASE)
각각의 채널 변조기(1221-n)는 복소 변조 신호의 실부(real portion), OUTREAL를 가산기(124)에 출력하고, 복소 변조 신호의 허부(imaginary portion), OUTIMAG를 가산기(126)에 출력한다.
다중채널 변조기(94)의 양호한 실시예가 16개의 분리된 채널 변조기(122)를 포함하지만, 본 발명은 이 특정 실현화에 제한되지 않고 더 적거나 더 많은 양의 채널 변조기를 갖는 설계를 포함할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
가산기(124)는 채널 변조기(1221-n)에 의해 생성된 "실" 출력 신호의 각각을 가산함으로써 8비트의 합성 신호를 생성한다. 이와 유사한 형태로, 가산기(126)는 "허" 출력 신호를 가산하여 8비트 합성 신호를 생성한다. 가산기(124 및 126)는 8비트 합성 신호를 6.336 MHz 속도로 아날로그 신호로 변환하기 위해 디지탈/아날로그 변환기(DAC)(130 및 132)에 의해 형성된 DAC 모듈(128)로 합성 신호를 출력한다. DAC(130)는 가산기(124)에 의해 출력된 합성 신호를 변환하고, DAC(132)는 가산기(126)에 의해 출력된 합성 신호를 변환한다. 이러한 방식으로, 변조 신호의 "실"부의 합 및 변조 신호의 "허"부의 합을 나타내는 합성 신호는 아날로그 포맷으로 변환된다. DAC(130 및 132)는 변조 신호의 아날로그 버젼을 필터(140 및 142)를 통해 송신기(133)에 출력한다. 교대로, 송신기(133)는 양호한 광대역 통신 시스템의 리버스 대역의 주파수 범위 내에, 구체적으로 5 내지 30 MHz 사이에 변조 신호를 배치하는 동작을 한다. DAC 모듈(128) 및 송신기(133) 사이에 위치된 필터(140 및 142)는 리버스 대역의 5 MHz 서브밴드에 대한 주파수 스펙트럼의 가능한 앨리어싱(aliasing)을 제거하기 위해 5 MHz 대역폭을 정하는 로우 패스 필터로 실현되는 것이 바람직하다.
송신기(133)는 주파수 시프터(135) 및 가산기(140)를 포함한다. 주파수 시프터(135)는 가변 오실레이터(138)로 변환되는 승산기(134 및 136)에 의해 행해진 믹싱 동작에 대응하여 각각의 변환된 합성 신호에 대해 주파수를 이동시킨다. 승산기(134)는 변환된 신호를 DAC(130)로부터, 그리고 선택된 주파수 신호(sin)를 가변 오실레이터(138)로부터 받아들인다. 이와 유사한 형태로, 승산기(136)는 DAC(132)에 의해 출력된 변환 합성 신호 및 가변 오실레이터(138)로부터의 선택 주파수 신호(cos)를 받아들인다. 가변 오실레이터(138)는 리버스 대역의 대역폭, 즉 5-30 MHz와 같은 선정된 동작 범위로부터 선택된 소정의 주파수를 나타내는 주파수 신호를 생성할 수 있다. 승산기(134 및 136)의 출력은 가산기(140)에 의해 가산됨으로써, 송신기(133)가 리버스 대역 내의 원하는 주파수에서 변조 신호를 송신할 수 있게 한다.
이제 각 채널 변조기(1221-n)의 양호한 실현을 도시한 도 9를 참조하면, I 및 Q 신호의 한쌍의 업샘플된 버젼은 입력 신호 또는 변조 신호로서 채널 변조기에 공급된다. 각 채널 변조기(122)는 한쌍의 룩업 테이블(150 및 152), 한 세트의 승산기(154, 156, 158 및 160), 및 한쌍의 가산기(162 및 164)를 양호하게 포함한다. 룩업 테이블(150 및 152)은 ROM 내에 저장된 사인 및 코사인 값을 각각 포함한다. 사인 및 코사인 값은 리버스 대역의 5.0 MHz 서브밴드 내의 선택된 캐리어 주파수에 대응하는 위상 값의 인가에 응답하여 억세스될 수 있다. 양호한 룩업 테이블(150 및 152)은 각각 8비트 폭인 64 워드를 저장할 수 있는 단일 ROM으로서 실현되는 것이 바람직하다.
선택된 5비트 위상값 PHASE에 응답하여, 룩업 테이블(150)은 대응하는 8비트 사인값을 승산기(158 및 160)에 출력한다. 이와 유사한 형태로, 룩업 테이블(152)은 8비트 코사인 값을 승산기(154 및 156)에 출력함으로써 선택된 위상값 위상에 응답한다. 룩업 테이블(150 및 152) 내의 사인 및 코사인 값은 어드레스 생성기(116)에 의해 출력된 어드레스 신호에 응답하여 저장된 데이타의 어드레스, 즉 사인 및 코사인 값에 의해 억세스된다.
또한, 승산기(154 및 158)는 직교 또는 Q 신호의 업샘플된 버젼을 받아들이고, 각각의 적 "Q x COS(PHASE)" 및 "Q x SIN(PHASE)"를 출력한다. 이와 마찬가지로, 승산기(156 및 160)는 동상 신호 또는 I 신호의 업샘플된 버젼을 받아들이고, 각각의 적 "I x COS(PHASE)" 및 "I x SIN(PHASE)"을 출력한다. 이러한 방식으로, 룩업 테이블(150)에 의해 출력된 사인값은 동상 신호의 업샘플된 버젼과 승산되고, 룩업 테이블(152)에 의해 출력된 코사인 값은 직교 신호의 업샘플된 버젼에 의해 승산된다.
양호한 실시예에서, 반전/통과 블럭(151)은 룩업 테이블(150)과 승산기(158 및 160) 사이에 접속된다. 이와 마찬가지로, 다른 반전/통과 블럭(153)은 룩업 테이블(152)과 승산기(154 및 156) 사이에 접속된다. 반전/통과 모듈(151 및 153)은 (1) 함수의 양(positive)의 절반 사이클동안 룩업 테이블로부터의 각각의 사인 및 코사인 값을 통과시키고, (2) 함수의 음(negative)의 절반 사이클동안 룩업 테이블로부터의 각각의 사인 및 코사인 값을 반전시킴으로써 어드레스 생성기(116)로부터의 제어 신호에 응답한다. 이것은 함수의 절반만이, 즉 양의 절반만이 메모리 내에 유지되기 때문에 룩업 테이블에 의한 이용가능 메모리 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 따라서, 룩업 테이블(150 및 153)은 데이타 저장 요구사항을 보존하기 위해 사인 및 코사인 함수의 절반 사이클 값만을 포함한다.
채널 변조기(122)의 대안적인 실시예는 사인 및 코사인 함수의 값에 대한 전체 사이클을 포함하는 룩업 테이블을 포함함으로써, 반전/통과 모듈(151 및 153)에 의해 공급된 함수의 필요성을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 승산기(156 및 158)에 의해 출력된 적은 가산기(162)에 공급된다. 이와 마찬가지로, 승산기(154 및 160)에 의해 출력된 크로스-승산된 신호 또는 적은 가산기(164)에 공급된다. 가산기(162)는 적 "Q x SIN(PHASE)" 및 "I x COS(PHASE)"를 합하는 동작을 하고, 가산기(164)는 적 "Q x COS(PHASE)" 및 "I x SIN(PHASE)"를 합하는 동작을 한다. 가산기(162)에 의해 생성된 합, "I x COS(PHASE) + Q x SIN(PHASE)"은 복소 변조 신호의 실부 또는 "RE" 값을 나타낸다. 이와 반대로, 가산기(1640에 의해 생성된 합은 "Q x COS(PHASE) - I x SIN(PHASE)"은 복소 변조 신호의 허부 또는 "IM" 값을 나타낸다.
이제 도 8 및 도 9를 참조하면, 가산기(124)가 식(3)에 표시된 바와 같이 변조 신호 또는 채널의 실 성분의 합을 생성한다.
(3) 실부 합
Icosw1t + Qsinw1t + Icosw2t + Qsinw2t + … + Icoswnt + Qsinwnt
여기에서, w1=제1 캐리어 주파수,
w2=제2 캐리어 주파수,
…
wn=n번째 캐리어 주파수,
t=시간
wt=위상, 및
6 채널에 대해 n=6.
이와 유사한 형태로, 가산기(126)는 식(4)에 표시된 바와 같이 변조 신호 또는 채널의 허 성분의 합을 생성한다.
(4) 허부 합
Qcosw1t - Isinw1t + Qcosw2t - Isinw2t + … + Qcoswnt - Isinwnt
여기에서, w1=제1 캐리어 주파수,
w2=제2 캐리어 주파수,
…
wn=n번째 캐리어 주파수,
t=시간
wt=위상, 및
6 채널에 대해 n=6.
그 다음, 식(3) 및 (4)에 의해 정해진 합, 즉 가산기(124)에 의해 출력된 실부 합 및 가산기(126)에 의해 출력된 허부 합은 DAC(130 및 132)에 의해 아날로그 신호로 변환된다. 교대로, 실부 및 허부 합의 아날로그 형태는 주파수 트랜스레이터(translator)(135)에 의해 선택된 주파수만큼 주파수 시프트되고, 가산기(140)에 의해 가산된다. 가산기(140)에 의해 생성된 합은 아래에 표시된 바와 같이 식(5)로 표현된다.
(5) sinwmt x [Icosw1t + Qsinw1t + Icosw2t + Qsinw2t + … + Icoswnt + Qsinwnt] + coswmt x j[Qcosw1t - Isinw1t + Qcosw2t - Isinw2t + … + Qcoswnt - Isinwnt]
여기에서, w1=제1 캐리어 주파수,
w2=제2 캐리어 주파수,
…
wn=n번째 캐리어 주파수,
wm=시프트 주파수,
t=시간
wt=위상, 및
6 채널에 대해 n=6.
가산기(140)에 의해 출력된 합은 케이블 네트워크의 리버스 대역 내에 배치된 변조 채널을 나타낸다. 특히, 가산기(140)로부터 출력된 RF 신호는 대역폭이 5.0 MHz이고 약 5 MHz 및 30 MHz의 리버스 대역 내에 배치된 서브밴드 내의 캐리어 주파수에서 QPSK 변조된 신호를 나타낸다.
제1단의 보간 필터(120), 하이 보간 필터(165)의 기능 블럭도가 도 10에 도시되어 있다. 이제 도 10을 참조하면, 하이 보간 필터(165)의 양호한 실현은 제1 시간 지연 유닛(167)과 제2 시간 지연 유닛(168) 사이에 접속된 업샘플부(166)를 포함한다. 제1 시간 지연 유닛(167)은 시간 지연부(170 및 174) 및 가산기(172 및 176)를 포함한다. 이와 마찬가지로, 제2 시간 지연 유닛(168)은 시간 지연부(182 및 186) 및 가산기(180 및 184)를 포함한다.
이제 도 8 및 도 10을 참조하면, 나이퀴스트 필터(114)에 의해 출력된 필터링된 신호는 디멀티플렉서(118)를 통해 하이 보간 필터(165)에 입력으로서 제공된다. 필터링된 신호는 시간 지연부(170) 및 가산기(172)에 직접 공급된다. 가산기(172)는 시간 지연부(170)에 의해 출력된 필터 신호의 시간 지연 버젼과 필터 신호를 합한다. 필터 신호와 지연 필터 신호의 합을 나타내는 합 신호는 가산기(176) 및 지연부(174)에 출력된다. 합 신호의 시간 지연 버젼과 합 신호를 합하는 가산기(176)는 합성 신호를 생성한다. 이 합성 신호는 그 다음 업샘플부(166)에 공급된다.
업샘플부(166)는 합성 신호를 계수 8로 업샘플함으로써, 이 합성 신호의 데이타 속도를 증가시킨다. 이 업샘플된 신호는 그 다음 업샘플부(166)에 의해 제2 시간 지연 유닛(168)에 공급된다.
이제 제2 시간 지연 유닛(168)의 기능 블럭도를 검토하면, 가산기(180)는 가산기(180)에 의해 출력된 합 신호의 시간 지연 버젼과 업샘플 신호를 입력으로서 받아들인다. 시간 지연부(182)의 출력과 가산기(180)에 대한 입력들 중의 한 입력 사이의 루프는 가산기(180)로의 합 신호의 지연 버젼의 피드백을 지원한다. 합 신호의 지연 버젼은 또한 시간 지연부(182)에 의해 가산기(184)에 출력된다.
이에 응답하여, 가산기(184)는 합 신호의 지연 버젼을 가산기(184)에 의해 출력된 다른 합 신호의 지연 버젼과 결합한다. 시간 지연부(186)의 출력과 가산기(184)로의 입력들 중의 한 입력 사이의 피드백 루프는 가산기(184)에 의해 출력된 합 신호의 지연 버젼의 피드백을 이 성분에 대한 입력 신호로서 지원한다. 가산기(184)에 의해 출력된 합 신호의 지연 버젼은 또한 보간된 신호를 계수 2로 반복 업샘플링하기 위해 보간 프로세스의 제2단, 즉 업샘플링단에 보간 신호로서 출력된다.
도 11은 고객 인터페이스 유닛, 주파수 민감 고객 인터페이스 유닛 또는 CIU(200)의 대안적인 실시예를 도시한 것이다. CIU(200)는 전신 단말기(82)와 관련하여 상술된 것과 동일한 방식으로 이용되고, 도 6과 관련하여 설명된 것과 동일한 구성부품을 포함한다. 그러나, 후술되는 바와 같이 몇가지 차이점이 있다.
CIU(200)는 가입자에 의해 가입될 수 있는 선택가능 대역폭 기능 또는 서비스, 예를 들어 단일 라인 전신 서비스, 다중 라인 전신, 서비스, ISDN 서비스, 데이타 통신 서비스, ETHERNET과 같은 데이타 통신의 국부 또는 넓은 영역 네트워크 등으로 이용하도록 특별히 적용된다.
원하는 선택가능 서비스를 실현하고 이러한 서비스에 대한 다양한 데역폭을 수용하기 위해, CIU(200)는 기본적으로 도 6에 도시된 라인 카드(98)와 동일하게 구성된 하나 이상의 라인 카드(98')를 포함한다. 대안적인 라인 카드(98')는 접속될 서비스의 성질에 따라 여러가지 형태가 있다. 예를 들어, 라인 카드(98'a)는 본 분야에 숙련된 기술자들에게 공지된 바와 같이 팁(T) 및 링(R)을 갖는 종래의 2선 연선 쌍 구리 접속부를 포함하는 2개의 종래의 음성 그레이드 전신 라인(202a, 202b)으로 적용된다. 한편, 라인 카드(98'b)는 ISDN에 적용되고, 표준 ISDN 커넥터를 포함한다. 라인 카드(98'n)의 다른 형태는 로컬 영역 네트워크 데이타 통신(예를 들어, ETHERNET), 안전성 모니터링 시스템, 영상 원격회의 등과 같은 다른 형태의 고객 데이타 서비스의 접속에 제공될 수 있다.
그러므로, 라인 카드(98')는 고개측에 제공될 특정 형태의 데이타 서비스에 적절한 커넥터를 포함한다. 예를 들어, 안전성 경보 네트워크에 접속하도록 구성된 라인 카드는 고객의 경보 시스템 네트워크로 접속하기 위한 적합한 물리적 커낵터를 포함할 수 있고, 데이타를 경보 시스템 네트워크로부터 업스트림 통신에 제공된 64 kbps 디지탈 데이타 스트림으로 변환하는 회로를 포함할 수 있다.
표준 전신 라인 카드(98'a)는 음성 그레이드 전신 라인(202) 상의 신호를 수신하여 이들을 디지탈화용 코더/디코더(CODEC)(207)에 결합하도록 채택된 한쌍의 가입자 라인 인터페이스 회로(SLIC)(205)를 포함한다. 음성 그레이드 전신 라인(202)은 병렬로 접속된 다수의 가입자 전화가 주어진 전화선을 억세스할 수 있도록 가입자의 가정 배선 네트워크에 결합될 수 있다.
양호한 SLIC(205)는 미합중국 캘리포니아주 서니베일에 있는 어드밴스 마이크로 디바이스(Advanced Micro Devices) 사에 의해 제조된 타입 AM7943 또는 AM7949이다. CODEC(207)은 음성 그레이드 전화선을 직렬 64 kbps 디지탈 데이타로 디지탈화하는 동작을 한다. 양호한 CODEC(207)은 어드밴스 마이크로 디바이스 사에 의해 제조된 타입 AM79C02가 바람직하다.
CODEC(207)의 출력은 도 6에 도시된 실시예에서의 어드레스 및 제어 유닛(90)에 대응하는 능력을 서브하는 제어 CPU(210)로부터의 커맨드에 응답하여 출력된 디지탈 시리얼 데이타를 포함한다.
98'b와 같은 ISDN-유용 라인 카드는 SLIC 회로가 적절한 ISDN 접속을 제공하도록 동작하는 것을 제외하고는 라인 카드(98'a)와 거의 동일하고, 여전히 2개의 64 kbps 디지탈 데이타 스트림을 출력으로서 제공한다. 라인 카드(98')의 주요한 요구사항은 표준 출력 포트 또는 커넥터 형태로 고객 데이타에 적절한 물리적 접속을 제공하고, CPU(210)로부터의 커맨드에 응답하여 디지탈 데이타 스트림을 출력으로서 제공하는 것이다. 또한, 다수의 라인 카드는 고객에게 제공될 특정 형태의 서비스에 따라 소정의 주어진 고객 구내에 제공될 수 있다.
소정의 주어진 CIU(200)에 제공된 서비스의 성질은 선택된 서비스를 요구에 따라 제공할 수 있게 하기 위해, 전신 네트워크 인터페이스로서 이용되는 헤드엔드 내의 메모리내에 사전식별되어 사전저장되어야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 선택된 CIU에서 가입자로부터 발생하는 서비스의 요청, 또는 네트워크 외부로 발생하는 가입자로의 착신 서비스의 요청, 가입자 고잉 오프훅(going off hook)과 같은 상태 신호, 또는 착신 라인 상의 링잉 조건에 응답하여, 시스템은 선택된 서비스에 상응한 선택가능 가변 대역폭을 제공하기 위해 요구된 적절한 대역폭, DS0 채널, 리버스 채널, 캐리어 등의 선택 및 할당을 야기한다.
도 11을 더 참조하면, 하나 이상의 라인 카드(98')는 여러 라인 카드들로부터의 신호가 적절한 변조기 및 복조기에 결합되어 CPU(210)로부터 제어 신호를 수신할 수 있도록 CIU 내의 백플랜(backplane)(212)에 양호하게 접속된다. 양호한 백플랜(212)은 선택된 라인 카드 내에서 선택된 CODEC(207)로부터 다중 채널 변조기(94')로 TDMA 방식으로 64 kbps 데이타를 전송하도록 동작하는 4.096 Mbps 시리얼 데이타 버스를 포함한다. 또한, 발신 전송을 위해 포워드 채널 복조기(220)로부터 선택된 라인 카드 내의 선택된 CODEC(207)로 데이타를 전송하기 위한 제2의 4.096 Mbps 디지탈 버스가 제공된다. CPU(210)는 라인 카드, 리버스 채널 변조기 및 포워드 채널 복조기의 선택을 제어하도록 동작한다. 양호한 실시예가 2개의 4.096 Mbps 디지탈 버스를 병렬로 사용하는 것으로 도해했지만, 본 분야에 숙련된 기술자들은 하나의 8.192 Mbps 디지탈 버스 또한 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
CPU(200) 내의 백플랜(212)은 라인 카드(98')와 CPU(210) 사이의 제어 신호를 결합하는 시그널링 버스를 더 포함한다. 시그널링 버스는 오프훅, 온훅, 경보, 비지(busy), 링(ring)과 같은 전신 라인의 상태와 관련된 상태 신호를 전달하여, 선택된 서비스와 관련된 상태 정보의 일부로서 포함한다.
라인 카드(98')로부터의 발신 데이타는 광대역 네트워크에 제공하기 위해 한 세트의 다중 채널 변조기(94')에 제공된다. 각 라인 카드는 일반적으로 한쌍의 DS0(64 kbps) 데이타 스트림을 제공하는데, 이 데이타 스트림은 다중채널 변조기(94')들 중의 하나의 단일 채널 변조기에 의해 캐리어 상에 리버스 경로로 후속적으로 결합 전송된다. 다중 채널 변조기(94')는 전신 단말기(82)와 관련하여 상술된 것과 동일한 방식으로 이용되고, 도 6과 도 8 및 도 9와 관련하여 설명된 것과 동일한 구성부품을 포함한다. 그러나, 후술되는 바와 같이 소정의 차이점이 있다.
본 발명의 선택적인 실시예에 따라 구성된 다중 채널 변조기(94')는 전신 정보(DS0)의 형태로 디지탈 버스로부터 시리얼 데이타 입력(I 및 Q 신호 성분)을 수신하고, CPU(210)(어드레스 및 제어 유닛)으로부터의 제어 신호에 응답하며, 선택된 RF 캐리어를 변조함으로써 착신 데이타에 응답하여 리버스 대역 주파수 스펙트럼의 다중 채널들 중의 선택된 한 채널 내로 변조된 신호를 배치한다.
광대역 네트워크로부터의 착신 데이타는 착신 전신 신호에 이용된 QPR 변조 포워드 채널 내의 사전할당 채널을 모니터하도록 동작하는 최소한 하나의 포워드 채널 복조기(220)로부터 얻어진다. 양호한 포워드 복조기(220)는 15.840 MHz의 지정된 전신 다운스트림 서브밴드 내의 QPR 변조 포워드 채널 신호를 복조하고, 오버헤드 데이타의 일부로서 제공된 디렉토리 채널 및 시그널링 채널을 모니터하도록 상술된 방식으로 동작한다.
다수의 다중채널 변조기(94')는 주어진 서비스 레벨에 요구된 적절한 대역폭을 제공하도록 요구될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 선택된 서비스가 대등한 4개의 DS0을 필요로 하면, 다중 채널 변조기(94')들 중의 한 변조기의 4개의 채널, 또는 다수의 변조기(94')의 하나 이상의 채널이 필요하다. 더우기, 업스트림 채널이 가입자의 요구에 응답하여 대역폭의 재할당 및 잡음 레벨과 같은 조건 변경에 응답하여 동적으로 재할당될 수 있기 때문에, 각 다중 채널 변조기(94')는 주파수에 민감하고 주어진 고정 업스트림 캐리어 주파수에서 반드시 동작하는 것은 아니다. RF 캐리어 주파수 선택은 CPU(210)로부터의 명령에 따라 완료된다.
다수의 다중 채널 변조기(94')는 RF 출력 신호가 동축 케이블에 결합될 수 있도록 컴바이너(225)에 접속된다. 컴바이너(225)의 출력은 가입자의 동축 케이블 드롭에 접속된 스플리터(232)를 결합하기 위해 5-30 MHz 범위로 신호를 통과시키는 다이플렉서 필터(230)에 접속된다. 다이플렉스 필터(230)는 디렉토리 채널, 시그널링 채널 및 다운스트림 전신 DS0이 적절한 라인 카드에 복조 결합될 수 있도록 신호의 다운스트림을 위해 선택된 포워드 15.840 MHz 스펙트럼 내의 신호를 포워드 채널 변조기(220)로 보내도록 더 동작한다.
스플리터(232)는 전형화된 것으로, 5-30 MHz 리버스 대역 내에서 다이플렉스 필터(230)로부터 신호를 수신하여 이들을 동축 케이블 드롭에 결합하고, 포워드 주파수 대역에서 착신 다운스트림 전신 신호를 수신하여 이들을 포워드 채널 복조기(220)에 결합하며, 30 MHz 이상(종래의 CATV 프로그래밍 스펙트럼에서)의 신호를 가입자의 텔레비젼 장비에 보내도록 동작한다.
CIU(200)는 가입자의 전신 펀치 블럭 내에 또는 그 근처에 위치된 분리된 고객 구내 장비로서 또는 하나 이상의 RJ-11 또는 이와 유사한 전화 커넥터를 포함하는 CATV 셋톱 단말기로서 실제로 구성될 수 있다른 것을 알 수 있을 것이다. 더우기, CIU는 컴퓨터(CPU(210)) 및 관련 회로를 포함하기 때문에 시청프로수 당 요금지불 제어, 디스크램블링 등과 같은 종래의 CATV 신호 관리에 사용될 수 있다. 그러므로, 양호한 CIU는 셋톱 박스이든지 분리된 회로함이든지, CPU(210)로부터 스플리터(232)와 가입자의 텔레비젼 사이의 신호 라인과 관련된 스위치(235)로 제공된 제어 접속을 포함한다. 이것은 프로그래밍 신호가 비지불 또는 소정의 프로그래밍을 수신하지 못하도록 선정된 경우에 가입자로부터 단절될 수 있게 한다.
최종적으로, 각 CIU(200)는 네트워크 내의 식별을 위한 유일한 선정된 시리얼 넘버와 관련된다. 이 시리얼 넘버는 ROM 내부에 양호하게 유지된다. 또한, 특정 네트워크 구성부 내에서, 각 CIU는 HIU에 의해 유일한 16비트 어드레스가 할당된다. CIU의 어드레스는 CIU가 서비스를 요청할 때마다 HIU로 업스트림 채널 내에서 제공된다. 어드레스 정보는 HIU에 의해 이용되어, 어드레스 정보와 관련된 가입자를 식별하기 위한 서비스 레벨 테이블을 검사하여 제공될 서비스의 적절하고 인가된 레벨을 결정한다. 예를 들어, CIU에 접속된 전화가 오프훅될 때, CIU의 어드레스는 업스트림 채널 내의 오프 훅 상태 정보와 관련하여 HIU로 전송되고, 여기에서 어드레스는 적절한 서비스 레벨, DS0 할당, 주파수 할당 등을 결정하기 위해 수신 검사된다.
요약하면, 광대역 통신 시스템은 광범위한 스위칭 장비 및 이러한 시스템의 재설계를 필요로 하지 않으면서 디지탈 통신, 전신, 및 전신관련 서비스를 포함하는 광대역 통신을 제공한다. 광대역 통신 시스템은 가입자로부터 또는 가입자로 전신에 기초한 호출을 접속할 때 통상적인 상황에서 스위칭할 필요가 없다. 다수의 호출은 최상의 기능을 이용하기 위해 CATV 네트워크의 광대역폭을 효율적으로 이용하고 최상의 기능을 이용하기 위해 전신 네트워크에 의해 실행된 호출 접속을 위한 스위칭을 갖는 시스템을 통해 배치될 수 있다.
광대역 통신 시스템의 한가지 주요한 장점은 주파수 민감성과, 요구에 따라 대역폭을 가입자에게 할당할 수 있는 능력이다. 주파수 민감 특징은 통신 시스템의 리버스 대역에서 양호하게 제공되고, 선택된 가입자 통신 기능에 상응한 제2 대역 내의 선택가능 가변 대역폭을 제공하기 위해 가입 네트워크의 리버스 대역 내의 하나 이상의 주파수 서브밴드 내의 가입자로부터 전신 신호를 변조하도록 동작한다. 예를 들어, 가입자는 단일 음성 그레이드 라인 전신 서비스, 다수의 음성 그레이드 전화 라인 서비스, ISDN 전화 서비스, 국부 또는 넓은 영역 네트워크 통신 서비스(예를 들어, ETHERNET, Appletalk), 안전성 모니터링 통신 서비스 등에 가입할 수 있다.
고객의 동작을 지원하기 위해, 우리는 광대역 통신 시스템으로 인터페이스하고, 본 발명은 광대역 통신 시스템 내에서 전신 신호를 전송하기 위한 다중 채널 변조기를 제공한다. 필터는 전신 정보의 디지탈화된 데이타 스트림을 I 및 Q 신호 성분 형태로 받아들이고, 이들을 필터하여 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 생성한다. 보간 모듈은 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성한다. 교대로, 이들 프로세스된 I 및 Q 신호 성분은 한 세트의 채널 변조기로 보내지고, 각 채널 변조기는 리버스 대역 내의 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 생성할 수 있다. 각 채널 변조기는 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 받아들이고, 이에 응답하여 선택된 캐리어 신호를 전신 신호들 중의 한 신호로 변조하여 복소 변조 신호를 생성한다. 가산기 모듈은 실 합성 신호를 얻기 위해 실 신호 성분을 합하고, 허 합성 신호를 얻기 위해 허 성분을 합함으로써 복소 변조 신호에 응답한다. 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 디지탈 데이타 스트림으로 표시된 실 합성 신호와 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 아날로그 신호에 응답하는 송신기는 광대역 통신 시스템의 주파수 대역 내에서 변조된 신호를 전송한다.
본 발명의 양호한 실시예에 대해 도시되고 설명되었지만, 본 분야에 숙련된 기술자들이라면 첨부된 특허 청구의 범위 및 그 등가물 내에서 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고서 본 발명을 여러가지로 변형 및 변경할 수 있음은 명백하다.

Claims (27)

  1. 동상(I) 및 직교(Q) 신호 성분을 각각 포함하는 정보 신호에 따라 캐리어 신호를 변조함으로써 주파수 대역 내의 이산 증분 채널 내에 변조된 신호를 생성하는 장치에 있어서,
    상기 I 및 Q 신호 성분을 필터링하는 필터,
    필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성하는 보간 모듈,
    실(real) 신호 성분과 허(imaginary) 신호 성분을 갖는 복소 변조 신호를 생성하도록 캐리어 신호들 중의 선택된 한 신호를 정보 신호들 중의 선택된 한 신호로 변조하기 위해 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분에 각각 응답하는 다수의 채널 변조기,
    각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여, 실 합성 신호를 생성하기 위해 실 신호 성분을 가산하고, 허 합성 신호를 생성하기 위해 허 신호 성분을 가산하는 가산기 모듈,
    실 합성 신호와 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈, 및
    상기 아날로그 신호에 응답하여, 주파수 대역의 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 전송하는 송신기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 신호 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서, I 신호 성분과 Q 신호 성분을 큐잉(queuing)하여 각각의 큐잉된 I 신호 성분과 큐잉된 Q 신호 성분을 직렬로 입력함으로써 필터로의 정보 신호의 I 및 Q 신호 성분에 의한 억세스를 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 신호 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    I 신호 성분과 Q 신호 성분을 저장하기 위해 각각의 I 신호 성분과 Q 신호 성분마다 하나씩 있는 다수의 시프트 레지스터, 및
    I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분에 대응하는 어드레스 신호에 응답하여 I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분을 필터에 공급하기 위해 상기 다수의 시프트 레지스터에 접속된 멀티플렉서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 신호 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서, 필터링된 I 신호 성분과 필터링된 Q 신호 성분을 상기 채널 변조기에 공급하기 위해 상기 필터와 채널 변조기 사이에 접속된 디멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 신호 생성 장치.
  5. 착신 데이타의 수신지 및 발신 데이타의 발신지를 정하는 고객 인터페이스 유닛(CIU)을 포함하는 양방향 통신 시스템 내의 다중 채널 변조기에 있어서,
    상기 고객 인터페이스 유닛은 수신지에서 변조 다운스트림 캐리어의 할당된 캐리어를 복조하여 상기 수신지들 중의 특정한 한 수신지와 관련된 특정 데이타 채널 내의 착신 데이타를 회복하는 복조기, 및 다수의 업스트림 채널의 할당 캐리어를 다수의 발신지로부터의 발신 데이타로 변조함으로써 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 생성하는 다중 채널 변조기를 포함하고,
    상기 다중 채널 변조기는
    상기 발신 데이타의 동상(I) 신호 성분 및 직교(Q) 신호 성분에 응답하여 상기 I 및 Q 신호 성분을 필터링하는 필터,
    한쌍의 필터링된 I 및 Q 신호 성분에 각각 응답하여, 다수의 업스트림 채널의 할당 캐리어들 중의 선택된 한 캐리어를 다수의 발신지들 중의 선택된 한 발신지로부터의 발신 데이타로 변조해서, 실 신호 성분과 허 신호 성분을 갖는 복소 변조 신호를 생성하는 다수의 채널 변조기,
    각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여, 실 합성 신호를 생성하기 위해 실 신호 성분을 가산하고, 허 합성 신호를 생성하기 위해 허 신호 성분을 가산하는 가산기 모듈,
    상기 실 합성 신호와 상기 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈, 및
    상기 아날로그 신호에 응답하여, 상기 변조된 신호를 광대역 통신 네트워크의 주파수 대역의 이산 증분 채널 내에 전송하는 송신기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터와 체널 변조기 사이에 접속되어, 상기 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 필터링된 I 및 Q 신호의 데이타 속도를 증가시키는 보간 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 I 신호 성분과 상기 Q 신호 성분을 큐잉하여 각각의 큐잉된 I 신호 성분과 큐잉된 Q 신호 성분을 직렬로 입력함으로써 상기 필터로의 정보 신호의 I 및 Q 신호 성분에 의한 억세스를 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    I 신호 성분과 Q 신호 성분을 저장하기 위해 각각의 I 신호 성분과 Q 신호 성분마다 하나씩 있는 다수의 시프트 레지스터, 및
    I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분에 대응하는 어드레스 신호에 응답하여 I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분을 필터에 공급하기 위해 다수의 시프트 레지스터에 접속된 멀티플렉서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  9. 제8항에 있어서, 필터링된 I 신호 성분과 필터링된 Q 신호 성분을 채널 변조기에 공급하기 위해 필터와 채널 변조기 사이에 접속된 디멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디멀티플렉서와 체널 변조기 사이에 접속되어, 상기 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 필터링된 I 및 Q 신호의 데이타 속도를 증가시키는 보간 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중채널 변조기.
  11. 제5항에 있어서, 상기 가산기 모듈은 제1 가산기와 제2 가산기를 포함하는데, 상기 제1 가산기는 각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여 실 신호 성분을 가산해서 실 합성 신호를 생성하고, 제2 가산기는 각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여 허 신호 성분을 가산해서 허 합성 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  12. 제5항에 있어서, 상기 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 상기 실 합성 신호를 아날로그 신호들 중의 제1 아날로그 신호로 변환하는 제1 DAC, 및 상기 허 합성 신호를 상기 아날로그 신호들 중의 제2 아날로그 신호로 변환하는 제2 DAC를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  13. 제5항에 있어서, 상기 송신기는
    상기 아날로그 신호, 및 주파수 대역의 이산 증분 채널들 중의 한 채널의 선택된 주파수를 갖는 주파수 시프트 신호에 응답하여, 상기 제1 아날로그 신호를 선택된 주파수만큼 시프트시키고 상기 제2 아날로그 신호를 선택된 주파수만큼 시프트시키는 주파수 시프터, 및
    상기 주파수 대역의 이산 증분 채널 내에 변조 신호를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 아날로그 신호를 가산하는 가산기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  14. 제5항에 있어서, 각각의 채널 변조기는 49.5 kHz 채널의 이산 채널 증분치 내에서 변화하는 선택가능 캐리어 주파수에서 동작하는 QPSK(Quadrature Phase Shift eying) 변조기이고, 각각의 캐리어 주파수는 주파수 대역의 5.0 MHz 서브밴드의 101개 채널들 중의 한 채널 내에 위치설정되며, 공칭 데이타 속도는 채널 당 144 kbps인 것을 특징으로 하는 다중 채널 변조기.
  15. 광대역 통신 네트워크에 접속하기 위한 것으로서, 제1 주파수 대역 내의 제1 신호를 광대역 통신 네트워크와 관련된 헤드엔드로부터 수신하고, 광대역 통신 네트워크의 제2 주파수 대역에서 가입자와 헤드엔드 사이의 전신 신호를 통신하도록 동작하는 고객 인터페이스 유닛(CIU)에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역 내의 제1 신호를 복조하여, 복조된 제1 신호를 상기 고객 인터페이스 유닛의 출력 포트에 결합하는 제1 복조기, 및
    동상(I) 및 직교(Q) 신호 성분을 각각 포함하는 전신 신호에 따라 캐리어 신호를 변조함으로써 상기 제2 주파수 대역 내에 변조 신호를 생성하는 다중 채널 변조기를 포함하는데,
    상기 다중 채널 변조기는
    상기 I 및 Q 신호 성분을 필터링하는 필터,
    필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성하는 보간 모듈,
    실 신호 성분과 허 신호 성분을 갖는 복소 변조 신호를 생성하도록 캐리어 신호들 중의 선택된 한 신호를 정보 신호들 중의 선택된 한 시로로 변조하기 위해 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분에 각각 응답하는 다수의 채널 변조기,
    각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여, 실 합성 신호를 생성하기 위해 실 신호 성분을 가산하고, 허 합성 신호를 생성하기 위해 허 신호 성분을 가산하는 가산기 모듈,
    실 합성 신호와 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈, 및
    상기 아날로그 신호에 응답하여, 광대역 통신 네트워크의 제2 주파수 대역 내에 변조 신호를 전송하는 송신기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  16. 제15항에 있어서, I 신호 성분과 Q 신호 성분을 큐잉하여 각각의 큐잉된 I 신호 성분과 큐잉된 Q 신호 성분을 직렬로 입력함으로써 필터로의 정보 신호의 I 및 Q 신호 성분에 의한 억세스를 제어하는 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어 모듈은
    I 신호 성분과 Q 신호 성분을 저장하기 위해 각각의 I 신호 성분과 Q 신호 성분마다 하나씩 있는 다수의 시프트 레지스터, 및
    I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분에 대응하는 어드레스 신호에 응답하여 I 신호 성분과 Q 신호 성분들 중의 선택된 한 신호 성분을 필터에 공급하기 위해 다수의 시프트 레지스터에 접속된 멀티플렉서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  18. 제17항에 있어서, 필터링된 I 신호 성분과 필터링된 Q 신호 성분을 채널 변조기에 공급하기 위해 필터와 채널 변조기 사이에 접속된 디멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 상기 디멀티플렉서와 체널 변조기 사이에 접속되어, 상기 필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 필터링된 I 및 Q 신호의 데이타 속도를 증가시키는 보간 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  20. 제15항에 있어서, 상기 가산기 모듈은 제1 가산기와 제2 가산기를 포함하는데, 상기 제1 가산기는 각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여 실 신호 성분을 가산해서 실 합성 신호를 생성하고, 상기 제2 가산기는 각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여 허 신호 성분을 가산해서 허 합성 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  21. 제15항에 있어서, 상기 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈은 상기 실 합성 신호를 아날로그 신호들 중의 제1 아날로그 신호로 변환하는 제1 DAC, 및 상기 허 합성 신호를 상기 아날로그 신호들 중의 제2 아날로그 신호로 변환하는 제2 DAC를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  22. 제15항에 있어서, 상기 송신기는
    상기 아날로그 신호, 및 제2 주파수 대역의 선택된 주파수를 갖는 주파수 시프트 신호에 응답하여, 상기 제1 아날로그 신호를 선택된 주파수만큼 시프트시키고 상기 제2 아날로그 신호를 선택된 주파수만큼 시프트시키는 주파수 시프터, 및
    상기 제2 주파수 대역의 변조 신호를 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 아날로그 신호를 가산하는 가산기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  23. 광대역 통신 네트워크로 접속하기 위한 것으로서, 제1 주파수 대역 내의 제1 신호를 광대역 통신 네트워크와 관련된 헤드엔드로부터 수신하고, 제2 신호를 헤드엔드로부터 수신하며, 가입자와 헤드엔드 사이의 전신 신호를 통신하도록 동작하는 고객 인터페이스 유닛(CIU)에 있어서,
    상기 제1 주파수 대역 내의 제1 신호를 복조하여 이들을 상기 고객 인터페이스 유닛의 출력 포트에 결합하는 제1 복조기,
    제2 신호를 수신하여, 상기 제2 신호로부터 광대역 통신 네트워크 내에서 제2 주파수 대역 내의 다수의 주파수 서브밴드들 중의 하나를 식별해서, 전신 신호를 헤드엔드로 통신하는 제2 복조기, 및
    제2 주파수 대역 내의 상기 다수의 주파수 서브밴드들 중의 식별된 주파수 서브밴드에 응답하여, 상기 식별된 주파수 서브밴드 내의 고객 인터페이스 유닛으로부터 동상(I) 및 직교(Q) 신호 성분을 각각 포함하는 전신 신호를 변조함으로써 변조 신호를 생성하는 주파수 민감 변조기를 포함하는데,
    상기 주파수 민감 변조기는
    상기 I 및 Q 신호 성분을 필터링하는 필터,
    필터링된 I 및 Q 신호 성분을 업샘플링함으로써 프로세스된 I 및 Q 신호 성분을 생성하는 보간 모듈,
    실 신호 성분과 허 신호 성분을 갖는 복소 변조 신호를 생성하도록 제2 주파수 대역 내의 다수의 주파수 서브밴드들 중의 식별된 주파수 서브밴드에 응답하여 선택된 캐리어 신호들 중의 한 신호를 전신 신호들 중의 선택된 한 신호로 변조하기 위해 한쌍의 프로세스된 I 및 Q 신호 성분에 각각 응답하는 다수의 채널 변조기,
    각각의 채널 변조기에 의해 생성된 복소 변조 신호에 응답하여, 실 합성 신호를 생성하기 위해 실 신호 성분을 가산하고, 허 합성 신호를 생성하기 위해 허 신호 성분을 가산하는 가산기 모듈,
    실 합성 신호와 허 합성 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환기(DAC) 모듈, 및
    상기 아날로그 신호에 응답하여, 광대역 통신 네트워크의 제2 주파수 대역의 식별된 주파수 서브밴드 내에 변조 신호를 전송하는 송신기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 신호는 텔레비젼 프로그램 신호를 포함하고, 상기 출력 포트는 CATV 셋톱(set top) 변환기로의 접속을 위한 비디오 신호 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  25. 제23항에 있어서, 상기 출력 포트는 전신 신호를 고객 인터페이스 유닛 내로 수신하기 위한 전신 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  26. 제23항에 있어서, 상기 제2 신호는 제1 주파수 대역 내에서 통신되고, 선택된 가입자에 대응하는 어드레스 정보 및 주파수 서브밴드들 중의 선택된 서브밴드에 대응하는 주파수 서브밴드 정보를 포함하는 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
  27. 제23항에 있어서, 상기 주파수 민감 변조기는 상기 제2 신호로서 수신된 커맨드에 응답하여 전신 신호가 헤드엔드로 통신되는 주파수를 제1 주파수 서브밴드에서 제2 주파수 서브밴드로 변경하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고객 인터페이스 유닛.
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