KR19990066260A

KR19990066260A - 케이블모뎀 다운스트림 시스템 tcm 인코더의 이진 길쌈 부호기

Info

Publication number: KR19990066260A
Application number: KR1019980002032A
Authority: KR
Inventors: 제갈헌
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-16

Abstract

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더에서 G1(=010101), G2(=011111) 발생 코드, 16스테이트, 1/2 전송률의 특성을 가진 이진 길쌈 부호기에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 장치는, 직렬로 연결된 4개의 메모리(51~54)와 2개의 멀티플렉서(55,56)로 구성되어, 각 메모리(51~54)는 입력 신호를 1클럭 지연시켜 다음단 메모리로 출력하고, 제1 멀티플렉서(55)는 부호기의 입력 신호와 제2 메모리(52)의 출력, 제4 메모리(54)의 출력인 3비트의 제어 신호에 따라 0 또는 1을 선택하여 부호기의 제1 출력신호 Y1을 출력하고, 제 2 멀티플렉서(56)는 부호기의 입력 신호와 제1 내지 제4 메모리(51~54)의 출력인 5비트의 제어 신호에 따라 0 또는 1을 선택하여 부호기의 제2 출력신호 Y2를 출력한다.

따라서, 본 발명은 길쌈 부호화를 위한 배타논리합 연산기를 출력 신호 Y1,Y2에 대하여 개별적으로 설계하지 않고, 부호기의 발생 코드에 따라 제어 신호를 이용함으로써 이진 길쌈 부호기를 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀 다운스트림 시스템 ＴＣＭ 인코더의 이진 길쌈 부호기(A binary convolutional coder of TCM encoder in a cablemodem downstream system)

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 인코더에 구비되어, 입력 신호에 대해 TCM 인코더의 특성에 따라 이진 길쌈 부호화를 수행하는 이진 길쌈 부호기에 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.

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.

이러한 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, 부호처리부(Coded block,32), 및 QAM 매퍼(33)로 구성된다.

상기 입력 심볼 분배부(31)는 랜덤화부(도 2의 22-3)로부터 7비트씩의 A(1)심볼(A10,A8,A7,A5,A4,A2,A1), A(2)심볼(A9,A6,A3,A0,A13,A12,A11), B(1)심볼(B10,B8,B7,B5,B4,B2,B1), B(2)심볼(B9,B6,B3,B0,B13,B12,B11)로 이루어진 28비트스트림을 입력받아 QAM 규격에 맞도록 배분하고, 상기 부호처리부(32)는 미분 프리코더(Differential Precoder,32-1)와 두 개의 이진 길쌈 부호기(BCC:Binary Convolutional Coder,32-2,32-3) 및 두 개의 펑처링 블록(32-4,32-5)으로 구성되어, 상기 입력 심볼 분배부(31)로부터 A(2)심볼중 4비트 A0,A3,A6,A9와 B(2)심볼중 4비트 B0,B3,B6,B9를 입력받아 미분 부호화 및 1/2 길쌈 부호화한 뒤, 4/5 코드레이트의 펑처링 기능에 의해 5비트의 부호화된 'U1,U2,U3,U4,U5'와 'V1,V2,V3,V4,V5'를 출력하며, 상기 QAM 매퍼(33)는 매 클럭마다 부호화되지 않은 4비트와 부호처리부(32)를 통해 부호화된 2비트, 총 6비트씩(C5~C0)을 입력받아 64(=2⁶)레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부(도 2의 23)로 출력한다.

또한, 256 QAM에 대한 TCM 인코더는 랜덤화부(22-3)로부터 38비트스트림을 입력받아 QAM 매핑시켜 QAM 변조부(23)로 출력하며, 그 구성과 동작은 상기 64 QAM의 TCM 인코더의 그것과 동일하다. 즉, QAM 매퍼는 매 클럭마다 입력 심볼 분배부와 부호처리부로부터 8비트씩(C7~C0)을 입력받아 256(=2⁸)레벨 심볼로 변환시켜 출력한다.

이러한 TCM 인코더에 있어서의 이진 길쌈 부호기는 발생 코드 G1=[010101], G2=[011111]를 가진 16스테이트, 1/2 전송률의 부호기로서, 그 구성은 도 4에 도시된 바와 같다.

도 4를 참조하면, 이진 길쌈 부호기는 미분 프리코더로부터 매 클럭당 입력되는 비트 X를 길쌈 부호화하여 Y1,Y2의 2비트를 출력하는데, 4개의 메모리(41~44)에 의해 '0000' 내지 '1111'의 16가지 상태를 나타내며 배타논리합 연산부(45,46)는 상기 G1,G2 발생 코드에 따라 배타논리합 연산하여 Y1,Y2를 출력한다.

이때, 실제로 출력 Y1을 구하기 위해서는 미분 프리코더로부터 출력된 입력 비트와 제2 메모리(42)의 출력과 제4 메모리(44)의 출력을 배타논리합하기 위하여 2개의 배타논리합 연산기가 요구되며, 이와 마찬가지로 출력 Y2를 구하기 위해서는 미분 프리코더로부터의 입력 비트와 4개 메모리의 출력을 배타논리합하기 위하여 모두 4개의 배타논리합 연산기가 요구된다. 그런데, 이와 같이 Y1,Y2를 구하기 위하여 6개의 배타논리합 연산기를 이용하면 면적이 증가하게 되므로, 케이블모뎀 시스템의 이진 길쌈 부호기 특성에 따라 보다 효율적으로 부호화하기 위한 이진 길쌈 부호기를 설계할 필요가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 안출된 것으로, 미분 프리코더의 출력을 16스테이트 1/2 전송률에 따라 효율적으로 길쌈 부호화할 수 있도록 된 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, TCM 인코더의 부호처리부에 구비되어, 미분 프리코더로부터 매 클럭당 입력되는 1비트 입력 신호 X를 1/2 길쌈 부호화하여 Y1,Y2를 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 이진 길쌈 부호기에 있어서, 서로 직렬로 연결되어, 입력 신호를 소정 클럭 지연시킨 후 다음단의 메모리로 출력하는 다수개 메모리, 및 각각 제1 및 제2 제어신호에 따라 0 또는 1을 선택하여 출력하는 제1 및 제2 멀티플렉서를 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 TCM 인코더의 종래 이진 길쌈 부호기의 구성을 도시한 블록도,

도 5는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기의 구성을 도시한 블록도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51~54 : 메모리 55,56 : 멀티플렉서

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

도 5는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기의 구성을 도시한 블록도로서, 직렬 연결된 제1 내지 제4 메모리(51~54)와, 제1 및 제2 멀티플렉서(55,56)로 구성되어 있다.

상기 제1 내지 제4 메모리(51~54)는 서로 직렬로 연결되어 있으며 1비트의 입력 신호를 저장하였다가 1클럭 지연시켜 다음단에 연결된 메모리로 출력하며, '0000' 내지 '1111'의 각각에 해당하는 16개 상태(State)를 나타낸다. 만일, 클럭 시간 t 동안에 메모리(51~54)에 저장된 상태가 a이고, 클럭 시간 t+1 일 때 부호기로 k가 입력되면, 상기 제1 메모리(51)는 미분 프리코더로부터 상기 k를 입력받고, 제2 메모리(52)는 제1 메모리(51)가 저장하고 있던 값을 입력받고, 제3 메모리(53)는 제2 메모리(52)의 저장값을 입력받으며, 제4 메모리(54)는 제3 메모리(53)의 저장값을 입력받는다. 이와 같이, 클럭 시간이 변함에 따라 메모리의 저장값이 변하게 되어 부호기의 상태는 a에서 다른 상태 b로 천이되게 된다.

상기 제1 멀티플렉서(55)와 제2 멀티플렉서(56)는 각각 제1 입력단자에 '0', 제2 입력단자에 '1'이 연결되어 있으며, 제1 멀티플렉서(55)는 부호기의 발생 코드 G1(=[010101])에 따라 I_O,I₂,I₄를 제어 신호로 하여 입력단자에 연결된 0 또는 1을 선택하여 부호기의 제1 출력 신호 Y1을 출력하고, 제2 멀티플렉서(56)는 발생 코드 G2(=[011111]) I_O,I₁,I₂,I₃,I₄를 제어 신호로 하여 0 또는 1을 선택하여 부호기의 제2 출력 신호 Y2를 출력한다. 상기에서 I₀는 미분 프리코더로부터 부호기로 입력되는 입력 신호 X를 나타내고, I₁은 제1 메모리(51)의 출력, I₂는 제2 메모리(52)의 출력, I₃은 제3 메모리(53)의 출력, I₄는 제4 메모리(54)의 출력을 각각 나타낸다.

상기 제1 멀티플렉서(55)는 'I_O,I₂,I₄'의 제어 신호가 '1'의 개수가 홀수개(예컨대, '001','010','100','111')이면 제2 입력단자에 연결된 '1'을 선택하여 출력하고, 제어 신호의 '1'의 개수가 짝수개(예컨대, '000','011','101','110')이면 제1 입력단자에 연결된 '0'을 선택하여 출력한다. 그리고, 제2 멀티플렉서(56)는 'I_O,I₁,I₂,I₃,I₄'의 제어 신호가 '1'의 개수가 홀수개(예컨대, '00001',…, '11111')이면 '1'을 선택하여 출력하고, 제어 신호의 '1'의 개수가 짝수개이면 '0'을 선택하여 출력한다.

이와 같이, 본 발명의 이진 길쌈 부호기는 발생코드, 스테이트, 전송률의 특성에 따라 입력 신호를 부호화시키는 것으로, 본 명세서에서는 본 발명을 특정한 실시예들과 관련하여서만 설명하였으나, 부호기의 특성에 따라 적합하게 변형하여 적용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 장치는 이진 길쌈 부호화를 위해 요구되는 배타논리합 연산기를 개별적으로 설계하지 않고, 부호기의 발생코드에 대응하는 제어신호를 이용하여 최소의 구성 요소만으로 이진 길쌈 부호기를 효율적으로 설계할 수 있는 효과가 있다.

Claims

TCM 인코더의 부호처리부(32)에 구비되어, 미분 프리코더(32-1)로부터 매 클럭당 입력되는 1비트 입력 신호 X를 1/2 길쌈 부호화하여 Y1,Y2를 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 이진 길쌈 부호기에 있어서,

서로 직렬로 연결되어, 입력 신호를 소정 클럭 지연시킨 후 다음단의 메모리로 출력하는 다수개 메모리(51~54); 및

각각 제1 및 제2 제어신호에 따라 0 또는 1을 선택하여 출력하는 제1 및 제2 멀티플렉서(55,56)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 제어신호는 상기 입력 신호 X, 제2 메모리(52)의 출력, 제4 메모리(54)의 출력을 조합시키고, 제2 제어신호는 상기 입력 신호 X, 제1 내지 제4 메모리(51~54)의 출력을 조합시킨 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 이진 길쌈 부호기.