KR19990043418A - 케이블모뎀 다운스트림 시스템 tcm 인코더의 입력 심볼 분배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템에 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치에 관한 것으로, 스위칭부(51)와 제1 내지 제4 저장 선택부(52~55)로 구성된다. 스위칭부(51)는 TCM 인코더로 입력되는 A(1),A(2),B(1),B(2)심볼을 차례로 입력받아, 스위치 제어신호(S_CONTROL)에 따라 A심볼과 B심볼중에서 부호화하지 않을 비트를 각각 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)로 전달하고, A심볼과 B심볼중에서 부호화할 비트를 각각 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)로 전달하며, 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)와 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)는 버퍼 제어신호(B_CONTROL)에 따라 각각 5클럭에 걸쳐 부호화하지 않을 비트를 비부호처리부(32)로 출력하고, 부호화할 비트를 부호처리부(33)로 출력한다. 따라서, 입력된 심볼들을 부호화하지 않을 비트와 부호화할 비트로 구분하여 저장하였다가 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 각 클럭에 출력되어야 하는 해당 심볼을 선택하여 비부호처리부와 부호처리부로 출력하도록 함으로써, 입력 심볼들을 보다 효율적으로 분배할 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀 다운스트림 시스템 ＴＣＭ 인코더의 입력 심볼 분배 장치(A parser for input symbol of TCM encoder in a cablemodem downstream system)

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 인코더에 관한 것으로, 특히TCM 인코더로 입력되는 28비트의 데이터스트림을 QAM 매핑시키기 전에 입력 심볼들을 적절히 분배하도록 된 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치에 관한 것이다.

케이블모뎀 네트워크는 원격지 접속 분야에서 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷, 인트라넷에 접속하여 Mbps 급의 고속 데이터 전송 속도로 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다.

케이블모뎀 네트워크의 개념은 케이블 TV망을 데이터 통신분야에 끌어들인 것으로서 동축케이블을 이용한다는 측면에서는 서로 유사하지만, 케이블 TV는 외부의 동축케이블을 셋톱박스로 연결한 후 이 셋톱박스에 TV를 접속시키는 반면 케이블모뎀 네트워크는 케이블모뎀으로 동축케이블과 PC를 연결하는 방식이다. 이때 케이블모뎀에 접속되는 PC는 1 대일 수도 있고 여러 대일 수도 있다.

케이블모뎀은 워크그룹용, 멀티유저용, 및 개인용으로 구분된다. 워크그룹 케이블모뎀은 PC를 접속시킬 수 있는 포트 수가 4개, 8개 등으로 소규모 그룹을 대상으로 하고, 이를 통해 소형 LAN을 구축할 수 있으며, 멀티유저 케이블모뎀은 도서관, 학교, 공장 등 비교적 규모가 큰 곳에 사용된다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크를 도시한 도면으로, 케이블망(20)에 다수개의 케이블모뎀(CM,11~14)이 연결되고 케이블모뎀(11~14)에는 각각 PC가 연결되어 있어, 가입자가 백본망(40)으로부터 인터넷 등의 서비스를 제공받으며, 케이블모뎀 단말시스템(30,CMTS:Cable Modem Termination System)은 헤드엔드에 위치하여 상향 채널 및 하향 채널을 제공하는 역할을 한다. 상기 CMTS(30)는 하향 채널에서 500kbps~30Mbps의 전송 속도로 광대역의 데이터를 방송(broadcast )하고, 각 CM은 상향 채널에서 96kbps~10Mbps의 속도로 협대역의 질의데이터를 점대점 방식으로 전송한다.

상기 CMTS(30)와 CM(11~14)는 상향스트림(Upsteram) 및 하향스트림(Downstream )에서 기본 전송 단위인 MAC(Medium Access Control) 프레임을 이용하여 데이터를 주고 받는데, MAC 프레임의 구조는 MAC 프레임의 내용을 정의하는 MAC 헤더 및 MAC 헤더에 따라 그 길이와 존재 여부가 정해지는 데이터 PDU(Protocol data Unit)로 구성된다. 상기 MAC 프레임은 상향스트림의 경우 MAC 헤더 앞에 물리 매체 종속(PMD) 부계층 오버헤드가 붙고, 하향스트림의 경우 MPEG 전송 헤더가 붙어서 전송된다.

한편, 케이블모뎀을 이용한 통신방식에 있어서의 계층 구조가운데 전송(transport) 계층에서는 188바이트 MPEG-2 패킷의 연속으로 이루어지는 비트스트림을 하향스트림으로 전송한다. 상기 188바이트는 동기를 위한 1바이트와, 서비스 정의, 스크램블링, 및 제어 정보를 위한 3바이트와, MPEG-2 데이터 또는 보조 데이터를 위한 184바이트로 구분된다.

도 2는 케이블모뎀 시스템에 있어서 케이블 전송 처리 단계를 나타낸 블록도로서, 송신부의 MPEG 프레임부(21), FEC 인코더(22), QAM 변조부(23), 수신부의 MPEG 프레임부(27), FEC 디코더(26), QAM 복조부(25), 및 채널(24)로 이루어져 있다.

상기 송신부의 MPEG 프레임부(21)는 188바이트의 고정길이 패킷의 연속으로 이루어진 MPEG-2 데이터 스트림을 입력받아, MPEG 패킷의 동기를 수신부에 전달하고, FEC(Forward Error Correction) 인코더(22)는 케이블 채널(24)을 통하여 데이터를 신뢰성있게 전달하기 위하여 리드솔로몬 코딩, 인터리빙, 랜덤화, 및 트렐리스 코딩을 수행하며, QAM 변조부(23)는 64 QAM, 또는 256 QAM의 변조방식을 사용한다. 그리고, 수신부의 MPEG 프레임부(27), FEC 디코더(26), QAM 복조부(25)는 송신부의 반대기능을 수행한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, FEC 인코더(22)는 리드솔로몬 인코더(22-1), 인터리버(22-2), 랜덤화부(22-3), 트렐리스 인코더(22-4)로 이루어지고, FEC 디코더(26)는 트렐리스 디코더(26-1), 역랜덤화부(26-2), 디인터리버((26-3), 리드솔로몬 디코더(26-4)로 이루어진다.

상기 리드솔로몬 인코더(22-1)는 (128,122) 코드를 이용하여 리드솔로몬 인코딩을 수행하며, 최대 3개의 심볼까지 에러정정이 가능하고 상기 RS 코드는 64QAM, 256QAM에 모두 이용된다. 상기 인터리버(22-2)는 에러를 야기시키는 군집 노이즈를 방지하는 것으로서, 64QAM와 256QAM의 경우 프로그램가능한 구조(programmable structure)로 이루어진다. 그리고, 상기 랜덤화부(22-3)는 QAM 복조부(25)의 동기를 위하여 데이터를 랜덤화시키고, 트렐리스 인코더(TCM encoder,22-4)는 연접 부호화(concatenated coding) 기법의 내부 부호(inner code)를 이용하여 이진 길쌈 부호화(convolutional encoding)를 수행하여 전송된 신호를 부호화한다.

상기 TCM 인코더(22-4)를 좀더 설명하면, 64 QAM의 경우 상기 랜덤화부(22-3)로부터 4개의 7비트 심볼, 즉 28비트를 입력받아 6비트 심볼의 5개 그룹으로 만들어 64레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부(23)로 출력하게 되는데, 이때 TCM 인코더는 상기 28비트를 입력받아 적절히 재정렬하여 QAM 규격에 맞도록 배분하여야 하므로, TCM 인코더의 입력 심볼을 분배하기 위한 장치가 필수적이다. 그런데, 아직까지 그 구성에 대한 논의가 없었으므로, TCM 인코더로 입력되는 심볼을 보다 효율적으로 배분하기 위한 입력 심볼 분배 장치(Parser)를 설계하여야 한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로, 본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템에 있어서 4개의 7비트 입력심볼로 이루어진 28비트스트림을 입력하는 TCM 인코더에 구비되어, 입력 심볼들을 재정렬하여 64 QAM 매핑에 맞도록 분배할 수 있도록 된 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 인코더에 있어서, 상기 TCM 인코더로 입력되는 A(1),A(2),B(1),B(2)심볼을 차례로 입력받아 스위치 제어 신호(S_CONTROL)에 따라 A심볼중 부호화하지 않을 비트와 부호화할 비트, B심볼중 부호화하지 않을 비트와 부호화할 비트를 구분하여 제1 내지 제4 저장 선택부로 출력하는 스위칭부, 상기 스위칭부로부터 A심볼 및 B심볼의 부호화하지 않을 비트를 각각 입력받아, 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 매 클럭에 출력되어야 하는 해당 비트를 선택하여 비부호처리부로 출력하는 상기 제1 및 제2 저장 선택부, 및 상기 스위칭부로부터 A심볼 및 B심볼의 부호화할 비트를 각각 입력받아, 상기 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 매 클럭에 출력되어야 하는 해당 비트를 선택하여 부호처리부로 출력하는 상기 제3 및 제4 저장 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크를 도시한 도면,

도 2는 케이블모뎀 시스템에 있어서 케이블 전송 처리 단계를 도시한 블록도,

도 3은 64 QAM에 대한 TCM 인코더의 구성을 도시한 블록도,

도 4는 매 시간당 도 4의 입력심볼 분배부로부터 출력되는 심볼들을 도시한 것,

도 5는 본 발명에 따른 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치를 도시한 블록도,

도 6은 도 5의 제1 내지 제4 저장 선택부의 일실시예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51 : 스위칭부 52~55 : 저장 선택부

61,62 : 10:2 멀티플렉서

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

먼저, 케이블모뎀 다운스트림 시스템에 있어서 일반적인 TCM 인코더의 구성을 살펴보기로 한다.

도 3은 64 QAM에 대한 TCM 인코더의 구성을 도시한 블록도로서, 입력심볼 분배부(31), 비부호처리부(uncoding,32), 부호처리부(coding,33), 및 QAM 매퍼(34)로 구성되어 있다.

상기 입력심볼 분배부(Parser,31)는 랜덤화부(도 2의 22-3)로부터 4개의 7비트 심볼로 이루어진 28비트스트림을 입력받아 QAM 규격에 맞도록 배분하는 것으로서, 상기 입력 심볼은 A 심볼들과 B 심볼들의 두 그룹으로 구분되며, 다시 다음의 표 1과 같이 A(1)심볼, A(2)심볼, B(1)심볼, B(2)심볼로 나누어진다.

A 그룹	B 그룹
A(1) 심볼	A(2) 심볼	B(1) 심볼	B(2) 심볼
A10,A8,A7,A5,A4,A2,A1	A9,A6,A3,A0,A13,A12,A11	B10,B8,B7,B5,B4,B2,B1	B9,B6,B3,B0,B13,B12,B11

상기 입력 심볼들은 상기 입력심볼 분배부(31)에 저장되었다가 매 시간마다 상기 비부호처리부(32) 및 부호처리부(33)로 출력된다.

이때, 상기 입력 심볼들 가운데 A(2)심볼의 상위 비트(MSB) A9,A6,A3,A0과 B(2)심볼의 상위 비트(MSB) B9,B6,B3,A0은 각각 하위비트부터 상기 부호처리부(33)로 입력되고, A(2)심볼의 나머지 비트와 B(2)심볼의 나머지 비트, A(1)심볼 비트, 및 B(1)심볼 비트는 상기 비부호처리부(32)로 입력된다.

도 4는 매 시간당 입력심볼 분배부(31)로부터 출력되는 심볼들을 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, T0 시간에는 A2,A1,B2,B1 비트들이 비부호처리부(32)로 출력되고 A0,B0 비트들이 부호처리부(33)로 출력되며, T1 시간에 A5,A4,B5,B4 비트들이 비부호처리부(32)로 출력되고 A3,B3 비트들이 부호처리부(33)로 출력되며, T2 시간에 A8,A7,B8,B7 비트들이 비부호처리부(32)로 출력되고 A6,B6 비트들이 부호처리부(33)로 출력되며, T3 시간에 A11,A10,B11,B10 비트들이 비부호처리부(32)로 출력되고 A9,B9 비트들이 부호처리부(33)로 출력되며, T4 시간에 A13,A12,B13,B12 비트들이 비부호처리부(32)로 출력된다.

상기에서 부호처리부(33)로 입력된 A0,A3,A6,A9 비트들과 B0,B3,B6,B9 비트들은 각각 부호처리부(33)의 2진 길쌈 부호화기(BCC:Binaut Convolutional Coder, 미도시)에 의해 (U1,U2,U3,U4,U5)와 (V1,V2,V3,V4,V5)로 부호화된다. 또한, 비부호처리부(32)는 입력 심볼들을 그대로 QAM 매퍼(34)로 전달한다.

이와 같이, 4개의 7비트 심볼, 즉 28비트중에서 A0,A3,A6,A9과 B0,B3,B6,B9이 상기 부호처리부(33)를 거쳐 10비트가 되어, 총 30비트의 심볼들이 상기 QAM 매퍼(34)로 전달되게 된다.

이때, 상기 비부호처리부(32)와 부호처리부(33)를 거친 심볼들은 64 QAM 매핑을 위하여, 매 클럭마다 6비트씩 QAM 매퍼(34)의 C5 내지 C0 단자로 입력되어 I신호와 Q신호를 구성하게 되는데, 이를 표로 나타내면 다음과 같다.

	I 신호	Q 신호
	C5,C4,C3	C2,C1,C0
1 클럭	A2,A1,U1	B2,B1,V1
2 클럭	A5,A4,U2	B5,B4,V2
3 클럭	A8,A7,U3	B8,B7,V3
4 클럭	A11,A10,U4	B11,B10,V4
5 클럭	A13,A12,U5	B13,B12,V5

QAM 매퍼(34)는 상기 표 2와 같이 매 클럭마다 6비트씩을 입력받아 64레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부(도 2의 23)로 출력하게 된다.

이어서, 본 발명에 따른 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치의 동작 및 효과를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치를 도시한 블록도로서, 본 발명의 장치는 스위칭부(51)와 제1 내지 제4 저장 선택부(52~55)로 구성되어 있다.

상기 스위칭부(51)는 상기 표 1에서 보인 바와 같은 7비트씩의 A(1),A(2),B(1),B(2)심볼을 차례로 입력받아 상기 A심볼, 및 B심볼을 부호화하지 않을 비트와 부호화할 비트별로 상기 제1 내지 제4 저장 선택부(52~55)로 출력하는 것으로서, 스위치 제어 신호(S_CONTROL)에 따라 상기 입력 심볼이 상기 제1 내지 제4 저장 선택부(52~55)가운데 어디로 전달될 것인지가 결정된다.

즉, 상기 스위칭부(51)는 상기 스위치 제어 신호(S_CONTROL)에 따라, 첫 번째로 입력되는 A(1)심볼의 (A10,A8,A7,A5,A4,A2,A1)을 상기 제1 저장 선택부(52)로 출력하고, 두 번째로 입력되는 A(2)심볼의 (A9,A6,A3,A0,A13,A12,A11)중에서 하위 3비트를 제1 저장 선택부(52)로 출력하고 상위 4비트를 제3 저장 선택부(54)로 출력하고, 세 번째로 입력되는 B(1)심볼의 (B10,B8,B7,B5,B4,B2,B1)를 제2 저장 선택부(53)로 출력하며, 네 번째로 입력되는 B(2)심볼의 (B9,B6,B3,B0,B13,B12,B11)중에서 하위 3비트를 제2 저장 선택부(53)로 출력하고 상위 4비트를 제4 저장 선택부(55)로 출력한다.

상기 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)는 입력 심볼들중에서 부호화하지 않을 비트들을 처리하기 위한 블록이고, 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)는 입력 심볼들중에서 부호화할 비트들을 처리하기 위한 블록이다.

도 6a는 상기 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)를 10:2 멀티플렉서로 구현한 일실시예이고, 도 6b는 상기 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)를 4:1 멀티플렉서로 구현한 일실시예이다.

상기 스위칭부(51)가 스위치 제어 신호(S_CONTROL)에 따라 28비트의 입력 심볼을 모두 출력한 뒤, 상기 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)는 도 6a에 도시된 바와 같이 각각 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 상기 스위칭부(51)로부터 입력받은 10비트씩의 입력 심볼 (A1,A2,A4,A5,A7,A8,A10,A11,A12,A13)과 (B1,B2,B4,B5,B7, B8,B10,B11,B12,B13)중에서 2비트씩을 선택하여 비부호처리부(32)로 출력한다.

그리고, 상기 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)는 도 6b에 도시된 바와 같이 각각 (A0,A3,A6,A9)와 (B0,B3,B6,B9)를 입력받아 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 한비트씩을 선택하여 부호처리부(33)로 출력한다.

이에 따라, 상기 비부호처리부(32)는 매 시간마다 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)로부터 각각 2비트씩, 총 4비트를 입력받아 QAM 매퍼(34)로 전달하고, 부호처리부(33)는 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)로부터 각각 1비트씩, 총 2비트를 입력받아 2진 길쌈 부호화(BCC:Binaut Convolutional Coding)하여 QAM 매퍼(34)로 전달하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 입력 심볼 분배 장치는 다수개의 비트스트림으로 이루어진 입력 심볼을 적절히 분배해주는 것으로, 본 명세서에서는 본 발명을 특정한 실시예들과 관련하여서만 설명하였으나, 이외에도 데이터를 분배(parse)하는 다른 시스템에서도 적합하게 변형하여 적용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 장치는 4개의 7비트 심볼을 입력받아 64 QAM 매핑시키기 위하여 매 클럭마다 6비트씩을 출력함에 있어서, 입력된 심볼들을 부호화하지 않을 비트와 부호화할 비트로 구분하여 저장하였다가 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 각 클럭에 출력되어야 하는 해당 심볼을 선택하여 비부호처리부와 부호처리부로 출력함으로써, 입력 심볼들을 보다 효율적으로 분배할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 인코더에 있어서,

   상기 TCM 인코더로 입력되는 A(1),A(2),B(1),B(2)심볼을 차례로 입력받아 스위치 제어 신호(S_CONTROL)에 따라 부호화할 비트와 부호화하지 않을 비트를 구분하여 제1 내지 제4 저장 선택부(52~55)로 출력하는 스위칭부(51);

   상기 스위칭부(51)로부터 A심볼 및 B심볼의 부호화하지 않을 비트를 각각 입력받아, 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 매 클럭에 출력되어야 하는 해당 비트를 선택하여 비부호처리부(32)로 출력하는 상기 제1 및 제2 저장 선택부(52,53); 및

   상기 스위칭부(51)로부터 A심볼 및 B심볼의 부호화할 비트를 각각 입력받아, 상기 버퍼 제어 신호(B_CONTROL)에 따라 매 클럭에 출력되어야 하는 해당 비트를 선택하여 부호처리부(32)로 출력하는 상기 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 저장 선택부(52,53)는 10:2 멀티플렉서로 구현되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 및 제4 저장 선택부(54,55)는 4:1 멀티플렉서로 구현되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 입력 심볼 분배 장치.