KR19990061594A - 케이블모뎀 다운스트림 시스템 tcm 디코더의 미분 포스트코더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더에 관한 것으로, 64 QAM 디매핑된 6비트 신호, 또는 256 QAM 디매핑된 8비트 신호중 2비트를 각각 X_j,Y_j신호로 입력받아 미분 복호화한 뒤, 출력신호 W_j,Z_j를 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더에 있어서, 각각 입력 신호 X_j,Y_j를 1비트 지연시켜 X_j-1와 Y_j-1를 출력하는 제1 및 제2 레지스터(41,42), 입력 신호 X_j와 제1 레지스터(41)의 출력을 배타논리합하는 제1 배타논리합 연산부(43), 제1 및 제2 레지스터(41,42)의 출력을 배타논리합하는 제2 배타논리합 연산부(44), 입력 신호 Y_j와 제2 레지스터(42)의 출력을 배타논리합하는 제3 배타논리합 연산부(45), 제1 및 제3 배타논리합 연산부(43,45)의 출력을 배타논리합하여 출력 신호 W_j를 출력하는 제4 배타논리합 연산부(46), 제2 및 제4 배타논리합 연산부(44,46)의 출력을 논리곱하는 논리곱 연산부(47), 및 제1 배타논리합 연산부(43)의 출력과 논리곱 연산부(47)의 출력을 배타논리합하여 출력 신호 Z_j를 출력하는 제5 배타논리합 연산부(48)로 구성된다.

따라서, 본 발명은 미분 복호화를 위한 연산 방정식의 입출력 관계에 따라 레지스터와 논리곱 연산부, 및 배타논리합 연산부를 이용함으로써, 미분 복호화를 위해 요구되는 블록을 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀 다운스트림 시스템 ＴＣＭ 디코더의 미분 포스트코더(A differential postcoder of a TCM decoder in a cablemodem downstream system)

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 디코더에 관한 것으로, 특히 TCM 디코더에 구비되어 미분 복호화를 위한 연산에 따라 입력 신호를 미분 복호화할 수 있도록 설계한 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더에 관한 것이다.

케이블모뎀 네트워크는 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등의 원격지 접속 분야 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, 64QAM과 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. 또한, FEC 디코더(26)의 TCM 디코더(26-1), 역랜덤화부(26-2), 디인터리버(26-3), 리드솔로몬 디코더(26-4)는 상기 FEC 인코더(22)의 반대 기능을 수행한다.

상기 TCM 인코더(22-4)는 상기 랜덤화부(22-3)로부터 비트스트림을 입력받아 QAM 매핑시켜 상기 QAM 변조부(23)로 출력하는 것으로서, 64 QAM에 대한 TCM 인코더는 도 3에 도시된 바와 같이 입력 심볼 분배부(Parser,31)와 비부호처리부(Uncoded block,32), 부호처리부(Coded block,33), 및 QAM 매퍼(34)로 구성된다.

상기 입력 심볼 분배부(31)는 랜덤화부(도 2의 22-3)로부터 A1심볼(A10,A8,A7,A5,A4,A2,A1), A2심볼(A9,A6,A3,A0,A13,A12,A11), B1심볼(B10,B8,B7,B5,B4,B2,B1), B2심볼(B9,B6,B3,B0,B13,B12,B11)로 이루어진 28비트스트림을 입력받아 QAM 규격에 맞도록 배분하며, 상기 비부호처리부(32)는 입력 심볼을 그대로 상기 QAM 매퍼(34)로 전달한다. 그리고, 상기 부호처리부(33)는 미분 프리코더(Differential Precoder,33-1)와 제1 및 제2 이진 길쌈 부호기(BCC:Binary Convolutional Coder,33-2,33-3)로 구성되어, 상기 입력 심볼 분배부(31)로부터 A2심볼의 4비트 A0,A3,A6,A9와 B2심볼의 4비트 B0,B3,B6,B9를 입력받아 미분 부호화 및 길쌈 부호화하여 5비트의 부호화된 'U1,U2,U3,U4,U5'와 'V1,V2,V3,V4,V5'를 출력하고, 상기 QAM 매퍼(34)는 매 클럭마다 상기 비부호처리부(32)로부터 부호화되지 않은 4비트와 부호처리부(33)의 2개 이진 길쌈 부호기(33-2,33-3)로부터 각각 부호화된 1비트, 총 6비트씩(C5~C0)을 입력받아 64(=2⁶)레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부(도 2의 23)로 출력한다.

256 QAM에 대한 TCM 인코더는 랜덤화부(22-3)로부터 38비트스트림을 입력받아 QAM 매핑시켜 QAM 변조부(23)로 출력하는 것으로서, 그 구성과 동작은 상기 64 QAM의 TCM 인코더의 그것과 동일하다. 즉, QAM 매퍼는 입력 심볼 분배부로부터 비부호처리부와 부호처리부를 통하여 출력된 매 클럭의 8비트씩(C7~C0)을 입력받아 256(=2⁸)레벨 심볼로 변환시켜 출력한다.

또한, TCM 디코더(26-1)는 상기 TCM 인코더(22-4)의 반대 기능을 수행하는 것으로서, QAM 디매퍼와 비복호처리부, 복호처리부, 입력 심볼 결합부 등으로 구성되어, 64 QAM의 경우 QAM 복조부(25)로부터 64레벨 심볼을 입력받고 256 QAM의 경우 256레벨 심볼을 입력받아 QAM 디매핑과 복호처리 및 비복호처리를 한 후, 64 QAM의 경우 28비트스트림, 256 QAM의 경우 38비트스트림으로 변환하여 역랜덤화부(26-2)로 출력한다.

이때, 상기 TCM 디코더는 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기(33-2,33-3) 및 미분 프리코더(33-1)와 대응하는 이진 길쌈 복호기 및 미분 포스트코더에 의하여 복호처리를 수행하는데, 64 QAM의 경우 QAM 디매핑되어 매 클럭마다 출력되는 6비트(C5~C0)중에서 2비트(C3,C0)를 복호화하고, 256 QAM의 경우 QAM 디매핑된 8비트(C7~C0)중에서 2비트(C4,C0)를 복호화하게 된다.

이러한 64QAM 및 256QAM의 TCM 디코더에 있어서 상기 미분 포스트코더(Differential Postcoder)는 아직까지 그 구성에 대한 제안이 없었으므로, 케이블모뎀 시스템의 규격에 따라 상기 미분 포스트코더를 설계할 필요가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로, 64 QAM 및 256 QAM의 TCM 디코더에 구비되어 효율적으로 미분 복호화를 수행할 수 있도록 된 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 64 QAM의 경우 QAM 디매핑된 6비트 신호중 2비트, 256 QAM의 경우 QAM 디매핑된 8비트 신호중 2비트를 각각 X_j,Y_j신호로 입력받아 미분 복호화한 뒤, 출력신호 W_j,Z_j를 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더에 있어서, 상기 입력 신호 X_j,Y_j를 각각 입력받아 저장하였다가 1비트 지연된 X_j-1와 Y_j-1를 출력하는 제1 및 제2 레지스터, 상기 입력 신호 X_j와 상기 제1 레지스터의 출력을 배타논리합하는 제1 배타논리합 연산부, 상기 제1 및 제2 레지스터의 출력을 배타논리합하는 제2 배타논리합 연산부, 상기 입력 신호 Y_j와 상기 제2 레지스터의 출력을 배타논리합하는 제3 배타논리합 연산부, 상기 제1 및 제3 배타논리합 연산부의 출력을 배타논리합하여 출력신호 Z_j를 출력하는 제4 배타논리합 연산부, 상기 제2 및 제4 배타논리합 연산부의 출력을 논리곱 연산하는 논리곱 연산부, 및 상기 제1 배타논리합 연산부의 출력과 논리곱 연산부의 출력을 배타논리합하여 출력신호 W_j를 출력하는 제5 배타논리합 연산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크를 도시한 도면,

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

도 3은 64 QAM에 대한 TCM 인코더의 구성을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더의 구성을 도시한 블록도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41,42 : 레지스터 43~46,48 : 제1 내지 제5 배타논리합 연산부

47 : 논리곱 연산부

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

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 미분 프리코더(Differential Precoder) 및 미분 포스트코더(Differential Postcoder)에 대하여 설명하기로 한다.

미분 프리코더는 90도 위상 불변 트렐리스 부호화(90。 rotationally invariant trellis coding)를 수행하여 위상 에러를 정정하기 위한 것으로, 위상 에러가 난 경우 미분 포스트코더를 통하여 쉽게 원래 신호로 복호가 가능하다. 미분 프리코더 및 복호기는 앞서 설명한 바와 같이 64QAM과 256QAM의 TCM 인코더에 모두 요구되는데, 64QAM의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 6비트중에서 세 번째(C3)와 여섯 번째 비트(C0)를 미분 부호화 및 복호화하고, 256QAM의 경우 8비트중에서 네 번째(C4)와 여덟 번째 비트(C0)를 미분 부호화 및 복호화한다.

여기서 미분 프리코더의 입출력 관계를 살펴보면, 상기와 같은 2비트를 입력받아 미분 부호화한 후 각각 이진 길쌈 부호기(도 3의 33-2,33-3)출력하며, 미분 부호화를 위한 연산 방정식은 다음과 같다.

상기 수학식 1에서 W_j와 Z_j는 미분 프리코더의 현재 입력 신호이고, X_j와 Y_j는 현재 출력신호이고, X_j-1와 Y_j-1는 이전 출력신호를 나타낸다.

이어서, 본 발명에 따른 미분 포스트코더의 구성 및 효과를 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 미분 복호화를 위한 연산 방정식은 상기 수학식 1로부터 다음과 같이 구할 수 있다.

상기 수학식 2에서 X_j와 Y_j는 미분 포스트코더의 현재 입력 신호를 나타내고, W_j와 Z_j는 미분 포스트코더의 현재 출력신호를 나타내며, X_j-1와 Y_j-1는 이전 입력신호를 나타낸다. 상기 수학식 2에 따라 단순히 계산 블록을 구성한다면 가산기와 곱셈기 및 레지스터가 요구되지만, 상기 수학식 2는 1비트 연산이므로 가산기 대신 배타논리합 게이트를 이용하여 미분 포스트코더를 구성할 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더의 구성을 도시한 블록도로서, 제1 및 제2 레지스터(41,42), 제1 내지 제5 배타논리합 연산부(XOR_1~XOR_5,43~46,48), 및 논리곱 연산부(AND,47)로 구성되어 있다.

상기 제1 및 제2 레지스터(41,42)는 미분 포스트코더의 입력 신호 X_j와 Y_j를 각각 입력받아 저장하였다가 1비트 지연시켜 X_j-1와 Y_j-1를 출력하고, 상기 제1 배타논리합 연산부(XOR_1,43)는 미분 포스트코더의 입력 신호중 X_j와 상기 제1 레지스터(41)의 출력 X_j-1을 입력받아 배타논리합 연산을 수행하고, 상기 제2 배타논리합 연산부(XOR_2,44)는 상기 제1 레지스터(41)의 출력 X_j-1과 제2 레지스터(42)의 출력 Y_j-1을 입력받아 배타논리합 연산을 수행하며, 상기 제3 배타논리합 연산부(XOR_3,45)는 미분 포스트코더의 입력 신호중 Y_j와 상기 제2 레지스터(42)의 출력 Y_j-1을 입력받아 배타논리합 연산을 수행한다.

그리고, 상기 제4 배타논리합 연산부(XOR_4,46)는 상기 제1 배타논리합 연산부(43)의 출력과 제3 배타논리합 연산부(45)의 출력을 입력받아 배타논리합 연산을 수행하고, 상기 논리곱 연산부(AND,47)는 상기 제2 배타논리합 연산부(44)의 출력과 제4 배타논리합 연산부(46)의 출력을 입력받아 논리곱 연산을 수행하고, 상기 제5 배타논리합 연산부(XOR_5,48)는 상기 제1 배타논리합 연산부(43)의 출력과 논리곱 연산부(47)의 출력을 입력받아 배타논리합 연산을 수행한다.

이와 같이, 상기 수학식 2에 따라 미분 복호화를 위한 연산을 수행한 뒤, 상기 제5 배타논리합 연산부(48)와 제4 배타논리합 연산부(46)는 배타논리합 연산한 결과를 각각 미분 포스트코더의 출력 단자 W_j,Z_j를 통하여 출력하며, 상기 출력 신호 W_j,Z_j는 TCM 디코더의 입력 심볼 결합부(미도시)로 전달된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 장치는 2비트 입력 신호를 미분 복호화함에 있어서, 미분 복호화를 위한 연산 방정식의 입출력 관계에 따라 레지스터와 논리곱 연산부, 및 배타논리합 연산부를 이용함으로써, 미분 복호화를 위해 요구되는 블록을 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 64 QAM의 경우 QAM 디매핑된 6비트 신호중 2비트, 256 QAM의 경우 QAM 디매핑된 8비트 신호중 2비트를 각각 X_j,Y_j신호로 입력받아 미분 복호화한 뒤, 출력신호 W_j,Z_j를 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더에 있어서,

   상기 입력 신호 X_j,Y_j를 각각 입력받아 저장하였다가 1비트 지연된 X_j-1와 Y_j-1를 출력하는 제1 및 제2 레지스터(41,42);

   상기 입력 신호 X_j와 상기 제1 레지스터(41)의 출력을 배타논리합하는 제1 배타논리합 연산부(43);

   상기 제1 및 제2 레지스터(41,42)의 출력을 배타논리합하는 제2 배타논리합 연산부(44);

   상기 입력 신호 Y_j와 상기 제2 레지스터(42)의 출력을 배타논리합하는 제3 배타논리합 연산부(45);

   상기 제1 및 제3 배타논리합 연산부(43,45)의 출력을 배타논리합하여 출력신호 Z_j를 출력하는 제4 배타논리합 연산부(46);

   상기 제2 및 제4 배타논리합 연산부(44,46)의 출력을 논리곱 연산하는 논리곱 연산부(47); 및

   상기 제1 배타논리합 연산부(43)의 출력과 논리곱 연산부(47)의 출력을 배타논리합하여 출력신호 W_j를 출력하는 제5 배타논리합 연산부(48)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미분 포스트코더는 미분 복호화를 위한 방정식 에 의해 제1 출력신호 W_j를 구하고, 에 의해 제2 출력신호 Z_j를 구하는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 디코더의 미분 포스트코더.