KR19990066558A

KR19990066558A - 케이블모뎀 다운스트림 시스템 tcm 인코더의 부호처리장치

Info

Publication number: KR19990066558A
Application number: KR1019980002594A
Authority: KR
Inventors: 제갈헌
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-16

Abstract

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치에 관한 것으로, TCM 인코더로 입력되는 비트스트림중에서 부호화할 4비트씩의 두 그룹을 미분 전부호화하는 미분 프리코더(41), 미분 프리코더(41)의 출력을 G1(=010101), G2(=011111) 발생 코드, 16스테이트, 1/2 전송률의 특성에 따라 길쌈 부호화하여 매 클럭마다 Y₁,Y₂를 출력하는 이진 길쌈 부호기(42), 및 4/5 펑처링 코드레이트에 따라 펑처링을 수행하여 이진 길쌈 부호기(42)의 출력중에서 해당 비트만을 선택하여 출력하는 펑처링 블록(43)으로 구성된다.

따라서, 본 발명의 장치는 종래 TCM 인코더로 입력되는 비트스트림중에서 두 그룹을 부호화할 경우 각 그룹에 대하여 길쌈 부호기와 펑처링 블록을 구비하였던 것에 반해, 부호화할 두 그룹을 병렬처리하여 하나의 길쌈 부호기와 펑처링 블록으로 펑처드된 길쌈 부호화를 수행하도록 함으로써, 효율적인 TCM 인코더를 구성할 수 있다.

Description

케이블모뎀 다운스트림 시스템 ＴＣＭ 인코더의 부호처리장치(A coded block of TCM encoder in a cablemodem downstream system)

본 발명은 케이블모뎀 다운스트림 시스템의 TCM 인코더에 관한 것으로, 특히부호화할 두 그룹에 대하여 각각 부호화하지 않고 병렬처리하도록 된 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치에 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, 도 3에 TCM 인코더의 구성이 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 64QAM에 대한 TCM 인코더는, 입력 심볼 분배부(Parser,300)가 랜덤화부(22-3)로부터 출력된 4개의 RS심볼(28bits)의 비트를 일정한 규칙에 따라 5비트 그룹 L1∼L4와 4비트 그룹 L5∼L6로 구분하여 출력하고, 상기 그룹 L1∼L4는 부호화되지 않고 64QAM 매퍼(320)로 제공되며, 상기 그룹 L5=A₀,A₃,A₆,A₉, L6=B₀,B₃,B₆,B₉는 미분 프리코더(311)와 이진 길쌈 부호기(BCC:Binary Convolution Coder, 312,313), 펑처링 블록(314,315)을 포함한 부호처리부(coded block,310)를 통하여 미분 전부호화(precoding), 1/2 길쌈 부호화된 후 4/5 펑처링되어 5비트의 U=U₁,U₂,U₃,U₄,U₅, V=V₁,V₂,V₃,V₄,V₅으로 64QAM 매퍼(320)로 제공된다. 상기 64QAM 매퍼(320)는 매 클럭마다 L1∼L4와 U,V의 총 6비트씩(C5~C0)을 입력받아 64(=2⁶)레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부(도 2의 23)로 출력한다.

그리고, 256QAM에 대한 TCM 인코더는, 입력 심볼 분배부가 랜덤화부(22-3)로부터 38비트스트림을 입력받아 5비트의 부호화되지 않는 그룹 M1∼M6과 4비트의 부호화되는 그룹 M7∼M8로 구분하여 출력하고, 부호처리부(340)는 상기 그룹 M7=A₀,A₄,A₈,A₁₂, M8=B₀,B₄,B₈,B₁₂을 전부호화, 및 길쌈 부호화 처리하여 5비트의 U=U₁,U₂,U₃,U₄,U₅, V=V₁,V₂,V₃,V₄,V₅를 256QAM 매퍼(350)로 출력한다. 상기 256QAM 매퍼(350)는 매 클럭마다 M1∼L6와 U,V의 8비트씩(C7~C0)을 입력받아 256(=2⁸)레벨 심볼로 변환시켜 출력한다.

이러한 64 QAM 및 256 QAM의 TCM 인코더에 있어서, 부호처리부는 상기와 같이 이진 길쌈 부호기(BCC:Binary Convolutional Coder)와 함께 4/5 코드레이트의 펑처링(Puncturing) 블록을 구비하고 있다. 상기 펑처링 블록은 보다 높은 전송율을 얻기 위한 것으로, 기존의 전송률보다 20% 이상 더 높은 전송율을 얻을 수 있기 때문에 각종 디지털 전송 시스템에서 많이 채용하고 있다. 즉, 전송률이 1/2인 상기 이진 길쌈 부호기는 4개의 입력비트를 부호화하여 8비트를 보내야 하는데, 전송하고자 하는 8비트를 4/5 코드레이트의 펑처링 기능에 의하여 5개 비트만을 전송하게 되므로, 그만큼 보다 많은 데이터를 같은 채널상으로 전송할 수 있게 된다.

그런데, 상기와 같은 부호처리부에 있어서 두 개의 1/2 길쌈 부호기는 그 구성 및 동작이 동일하며, 두 개의 펑처링 블록도 그 구성 및 동작이 동일하다. 따라서, 동일한 두 개의 구조를 하나로 구성할 수 있을 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구성과 동작이 동일한 길쌈 부호기와 펑처링 블록을 하나로 구성한 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 랜덤화부로부터 비트스트림을 입력받아 부호화한 뒤 QAM 매핑시켜 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더에 있어서, 비트스트림가운데 부호화할 4비트의 제1 및 제2 그룹을 각각 1비트씩 입력받아 미분 전부호화하여 출력하는 미분 프리코더, 상기 미분 프리코더로부터 병렬로 출력되는 2비트 신호를 1/2 길쌈 부호화하여 4비트씩의 Y₁(1)Y₂(1), Y₁(2)Y₂(2), Y₁(3)Y₂(3), Y₁(4)Y₂(4)를 차례대로 출력하는 이진 길쌈 부호기, 및 상기 이진 길쌈 부호기의 출력을 소정의 코드레이트에 따라 펑처링을 수행하는 펑처링 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크를 도시한 도면,

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

도 3은 종래 64 QAM 및 256 QAM에 대한 TCM 인코더의 구성을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치를 도시한 블록도,

도 5는 도 4의 이진 길쌈 부호기를 도시한 블록도,

도 6은 도 4의 펑처링 블록을 도시한 블록도이다.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 미분 프리코더 42 : 이진 길쌈 부호기

43 : 펑처링 블록 51~54 : 메모리

55~58 : 배타논리합 연산부 61 : 버퍼

62 : 멀티플렉서

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

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 이진 길쌈 부호기와 펑처링 블록에 대하여 설명하기로 한다.

케이블모뎀 다운스트림 시스템의 이진 길쌈 부호기는 G1=[010101], G2=[011111] 발생 코드를 가지며, 16스테이트, 1/2 전송률의 특징을 갖는다. 그리고, 펑처링 블록은 상기 이진 길쌈 부호기로부터 4클럭에 걸쳐 2비트씩, 총 8비트를 입력받아 4/5 코드레이트의 펑처링 기능에 의하여 3비트를 걸러내고 5비트만을 전송하며, 이때의 펑처링 매트릭스는 (여기서, 1은 전송함을 의미하고, 0은 전송하지 않음을 의미한다)이다.

이러한 이진 길쌈 부호기와 펑처링 블록은 도 3에 도시된 바와 같이 TCM 인코더의 부호처리부에 대하여 두 개씩 구비되어 있었으나, 본 발명은 이를 통합하여 구성하기 위한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치를 도시한 블록도로서, 미분 프리코더(41)와, 이진 길쌈 부호기(42), 펑처링 블록(43)으로 구성되어 있다.

상기 미분 프리코더(41)는 입력 심볼 분배부로부터 4비트의 2개 그룹(64QAM의 L5,L6, 256QAM의 M7,M8, 이하 제1 및 제2 그룹이라 함)을 클럭마다 제1 및 제2 그룹의 1비트씩 입력받아 미분 전부호화(precoding)를 수행한다. 이와 같이 미분 프리코더로 전처리하는 이유는 연속 심볼마다 90°위상천이를 갖도록 하여 간략반송파 위상 추적을 가능케 하기 위함이다. 상기 이진 길쌈 부호기(42)는 상기 미분 프리코더(41)를 통해 전부호화된 제1 및 제2 그룹의 1비트씩을 매 클럭마다 병렬 입력받아 길쌈 부호화하여 2비트씩의 Y₁,Y₂를 출력하며, 상기 펑처링 블록(43)은 이진 길쌈 부호기(42)로부터 4개의 Y₁,Y₂을 순차적으로 입력받아 펑처링 매트릭스에 따라 6비트를 걸러내고 10비트만을 출력한다.

도 5는 본 발명에 따른 이진 길쌈 부호기(42)의 구성을 도시한 블록도로서, 2비트를 저장하는 제1 내지 제4 메모리(51~54)와 2비트 연산기능을 갖는 제1 내지 제4 배타논리합 연산부(55~58)로 구성되어 있다.

상기 제1 내지 제4 메모리(51~54)는 부호기의 16스테이트 특성에 따라 '0000' 내지 '1111'의 각각에 해당하는 16개 상태를 나타내는 것으로서, 2비트씩 저장하였다가 저장된 신호를 1클럭 지연시켜 출력한다. 상기 제1 내지 제4 배타논리합 연산부(55~58)는 이진 길쌈 부호기의 G1(=[010101]), G2(=[011111]) 발생 코드에 따라 미분 프리코더(41)로부터 클럭마다 입력되는 2비트 입력 신호와 해당 메모리의 출력을 배타논리합 연산하여 Y₁(2비트), Y₂(2비트)를 펑처링 블록(43)으로 출력한다.

즉, 상기 발생 코드 G1은 미분 프리코더로부터의 2비트 입력 신호와 제2 및 제4 메모리(52,54)의 출력의 배타논리합을 의미하고, 발생 코드 G2는 2비트 입력 신호와 제1 내지 제4 메모리(51~54)의 출력의 배타논리합을 의미하므로, 상기 출력 신호 Y₁은 제1 및 제2 배타논리합 연산부(55,56)에 의해 미분 프리코더로부터의 입력 신호 I₀와 제2 메모리(52)의 출력 I₂와 제4 메모리(54)의 출력 I₄를 배타논리합 연산하여 구하고, 출력 신호 Y₂는 제3 및 제4 배타논리합 연산부(57,58)에 의해 상기 제1 및 제2 배타논리합 연산부(55,56)에 의한 연산 결과를 제1 메모리(51)의 출력 I₁과 제3 메모리(53)의 출력 I₃과 배타논리합 연산하여 구한다.

이진 길쌈 부호기(42)는 이와 같은 연산에 의해 구한 2비트씩의 Y₁,Y₂을 매 클럭마다 펑처링 블록(43)으로 전달하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 펑처링 블록을 도시한 블록도로서, 버퍼(61)와 멀티플렉서(62)로 구성되어 있다.

상기 버퍼(61)는 제어 신호(CONTROL)에 따라 5클럭을 주기로 하여 첫 클럭부터 4번째 클럭까지는 각각 Y₁(1)Y₂(1), Y₁(2)Y₂(2), Y₁(3)Y₂(3), Y₁(4)Y₂(4)를 순서대로 입력받아 저장하고, 마지막 5번째 클럭에서는 입력을 받지 않으며, 이를 메트릭스로 표현하면 와 같다.

상기 멀티플렉서(62)는 앞서 설명한 펑처링 매트릭스 에 따라 상기 버퍼(61)의 출력중에서 Y₁(2),Y₁(3),Y₁(4)는 보내지 않고, Y₁(1),Y₂(1),Y₂(2), Y₂(3),Y₂(4)를 순서대로 선택하여 출력한다. 즉, 멀티플렉서(62)는 상기 제어 신호(CONTROL)에 따라 1번째 클럭에는 Y₁(1)을 선택하고, 2번째 클럭에는 Y₂(1), 3번째 클럭에는 Y₂(2), 4번째 클럭에 Y₂(3), 마지막 클럭에 Y₂(4)를 각각 선택하여 출력한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 장치는, 종래 TCM 인코더로 입력되는 비트스트림중에서 두 그룹을 부호화할 경우 각 그룹에 대하여 길쌈 부호기와 펑처링 블록을 구비하였던 것에 반해, 부호화할 두 그룹을 병렬처리하여 하나의 길쌈 부호기와 펑처링 블록으로 펑처드된 길쌈 부호화를 수행하도록 함으로써, 효율적인 TCM 인코더를 구성할 수 있다.

Claims

랜덤화부로부터 비트스트림을 입력받아 부호화한 뒤 QAM 매핑시켜 출력하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더에 있어서,

비트스트림가운데 부호화할 4비트의 제1 및 제2 그룹을 각각 1비트씩 입력받아 미분 전부호화하여 출력하는 미분 프리코더(41);

상기 미분 프리코더(41)로부터 병렬로 출력되는 2비트 신호를 길쌈 부호화하여 4비트씩의 Y₁(1)Y₂(1), Y₁(2)Y₂(2), Y₁(3)Y₂(3), Y₁(4)Y₂(4)를 차례대로 출력하는 이진 길쌈 부호기(42); 및

상기 이진 길쌈 부호기(42)의 출력을 소정의 코드레이트에 따라 펑처링을 수행하는 펑처링 블록(43)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 이진 길쌈 부호기(42)는

서로 직렬로 연결되어, 입력 신호를 소정 클럭 지연시킨 후 다음단의 메모리로 출력하는 다수개의 2비트 메모리(51~54);

미분 프리코더(41)로부터의 2비트 입력 신호와 상기 제2 메모리(52)의 출력을 배타논리합 연산하는 제1 배타논리합 연산부(55);

상기 제1 배타논리합 연산부(55)의 출력과 상기 제4 메모리(54)의 출력을 배타논리합 연산하는 제2 배타논리합 연산부(56);

상기 제1 메모리(51)의 출력과 제 3 메모리(53)의 출력을 배타논리합 연산하는 제3 배타논리합 연산부(57); 및

상기 제3 배타논리합 연산부(57)의 출력과 제2 배타논리합 연산부(56)의 출력을 배타논리합 연산하는 제4 배타논리합 연산부(58)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 펑처링 블록(43)은

제어 신호(CONTROL)에 따라 상기 이진 길쌈 부호기(42)로부터 출력되는 Y₁(1)Y₂(1), Y₁(2)Y₂(2), Y₁(3)Y₂(3), Y₁(4)Y₂(4)를 순서대로 저장하는 버퍼(61); 및

상기 제어 신호(CONTROL)에 따라 상기 버퍼(61)의 출력중 Y₁(1),Y₂(1),Y₂(2), Y₂(3),Y₂(4)를 순서대로 선택하여 출력하는 멀티플렉서(62)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀 다운스트림 시스템 TCM 인코더의 부호처리장치.