KR19990071096A - 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치에 관한 것으로서 2 비트 디지털 기억소자와 2개의 멀티플렉서로 이루어진다.

케이블모뎀의 I-Q 디매핑기(Inphase-Quadrature demapper)에서 디매핑 되어 출력되는 신호 중 차분부호화(coded)되어있는 2 비트 신호를 각각 M1, M0라하고, I-Q 디매핑기 출력신호의 주기를 T라고 하면, 2 비트 디지털 기억소자는 M1과 M0을 입력받아서 T만큼 지연시킨 후, 출력시키는 동작을 수행한다.

또한 2 개의 멀티플렉서 중 하나의 멀티플렉서는 M1, M0, 및 디지털 기억소자의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 상위 비트를 출력시키는 동작을 수행하며, 다른 하나의 멀티플렉서는 M1, M0, 및 디지털 기억소자의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 하위 비트를 출력시키는 동작을 수행한다.

본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치를 사용하면, 케이블모뎀의 수신단에 있어서, 송신단에서 차분부호화 되어 보내진 기호신호에 대하여 차분복호화를 효율적으로 수행할 수있는 효과가 있다.

Description

케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치(A decoding unit of differential coded symbol in cablemodem)

본 발명은 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치에 관한 것으로서, 특히 케이블 네트워크의 수신단에서 I-Q 디매핑기(Inphase-Quadrature demapper)를 통하여 출력되는 기호신호 중 QAM 차분부호화(Quadrature Amplitude Modulation Differential-coded) 되어있는 신호를 멀티플렉서와 2 비트 디지털 기억소자를 이용하여 복호시키는 장치인 QAM 차분부호화 기호 디매핑 장치에 관한 것이다.

케이블모뎀 네트워크는 원격지 접속 분야에서 종합정보통신망(ISDN), 멀티디지털가입자회선(xDSL) 등과 함께 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷이나 인트라넷에 접속하여 Mbps(Mega bits per second) 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.

도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크의 구성도로서, 케이블망에 다수개의 케이블모뎀(CM)이 연결되고, 케이블모뎀에는 각각 PC가 연결되어 있어 가입자가 백본망으로부터 인터넷 등의 서비스를 제공받으며, 케이블모뎀 단말시스템(CMTS:Cable Modem Termination System)은 헤드엔드에 위치하여 상향 채널 및 하향 채널을 제공하는 역할을 한다. CMTS는 하향 채널에서 500Kbps~30Mbps의 전송 속도로 광대역의 데이터를 방송하고, 각 CM은 상향 채널에서 96Kbps~10Mbps의 속도로 협대역 질의데이터를 점대점 방식으로 전송한다.

CMTS와 CM은 상향스트림(Upstream) 및 하향스트림(Downstream)에서 기본 전송 단위인 MAC(Medium Access Control) 프레임을 이용하여 데이터를 주고받는데, 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. 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. 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 데이터 전송 처리 단계에 관한 블록도로서, MPEG 프레임부, FEC 인코더, QAM 변조부로 이루어지는 송신부, MPEG 프레임부, FEC 디코더, QAM 복조부로 이루어지는 수신부, 및 채널로 구성된다.

송신부의 MPEG 프레임부는 연속적인 188바이트의 고정길이 패킷으로 이루어진 MPEG-2 데이터 스트림을 입력받아, MPEG 패킷의 동기를 수신부에 전달하고, FEC(Forward Error Correction) 인코더는 케이블 채널을 통하여 데이터를 신뢰성 있게 전달하기 위하여 리드솔로몬 코딩, 인터리빙, 랜덤화, 및 트렐리스 코딩을 수행하며, QAM 변조부는 QAM 변조방식을 사용하여 전송하려는 신호를 채널로 전송한다. 그리고, 수신부의 MPEG 프레임부, FEC 디코더, QAM 복조부는 송신부의 역기능을 수행한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, FEC 인코더는 리드솔로몬 인코더, 인터리버, 랜덤화부, 트렐리스 인코더로 이루어지고, FEC 디코더는 트렐리스 디코더, 역랜덤화부, 디인터리버, 리드솔로몬 디코더로 이루어지는데, 리드솔로몬 인코더는 리드솔로몬 인코딩을 수행하여, 최대 3개의 심볼까지 에러 정정이 가능하도록 하고, 인터리버는 에러를 야기시키는 군집 노이즈를 방지하기 위한 처리과정을 수행하며, 랜덤화부는 QAM 복조부의 동기를 위하여 데이터를 랜덤화 시킨다.

또한 트렐리스 인코더는 연접 부호화(concatenated coding) 기법의 내부 부호(inner code)를 이용하여 이진 길쌈 부호화(convolutional encoding)를 수행하여 전송된 신호를 부호화하는데, 64 QAM의 경우, 랜덤화부로부터 4개의 7비트 심볼, 즉 28비트를 입력받아 6비트 심볼의 5개 그룹으로 만들고, 64레벨 심볼로 변환시켜 QAM 변조부로 출력한다.

도 3은 64 QAM에 대한 트렐리스 인코더의 구성을 도시한 블록도로서, 입력심볼 분배부, 비부호처리부, 부호처리부(300), 및 I-Q 매핑기(200)로 구성된다. 입력심볼 분배부(Parser)는 랜덤화부로부터 4개의 7비트 심볼로 이루어진 28비트스트림을 입력받아 QAM 규격에 맞도록 배분하는 것으로서, 입력심볼은 A 심볼과 B 심볼, 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

입력심볼들은 입력심볼 분배부에 저장되었다가 매 시간마다 비부호처리부 및 부호처리부(300)로 출력되는데, 이 때 입력심볼들 가운데 A(2)심볼의 상위 비트(MSB)인 A9,A6,A3,A0과 B(2)심볼의 상위 비트(MSB)인 B9,B6,B3,A0은 각각 하위 비트부터 부호처리부(300)로 입력되고, A(2)심볼의 나머지 비트와 B(2)심볼의 나머지 비트, A(1)심볼 비트, 및 B(1)심볼 비트는 비부호처리부로 입력된다.

도 4는 매 주기당 입력심볼분배부로부터 출력되는 심볼들에 관한 개요도로서, T0 시간에는 A2,A1,B2,B1 비트들이 비부호처리부로 출력되고, A0,B0 비트들이 부호처리부(300)로 출력되며, T1 시간에는 A5,A4,B5,B4 비트들이 비부호처리부로 출력되고, A3,B3 비트들이 부호처리부(300)로 출력되며, T2 시간에는 A8,A7,B8,B7 비트들이 비부호처리부로 출력되고, A6,B6 비트들이 부호처리부(300)로 출력되며, T3 시간에는 A11,A10,B11,B10 비트들이 비부호처리부로 출력되고 A9,B9 비트들이 부호처리부(300)로 출력되며, T4 시간에는 A13,A12,B13,B12 비트들이 비부호처리부로 출력된다.

부호처리부(300)로 입력된 A0,A3,A6,A9 비트들과 B0,B3,B6,B9 비트들은 각각 부호처리부(300)의 2진 길쌈 부호화기에 의해 (U1,U2,U3,U4,U5)와 (V1,V2,V3,V4, V5)로 부호화된다. 또한, 비부호처리부는 입력 심볼들을 그대로 I-Q 매핑기(200)로 전달한다. 이와 같이, 4개의 7비트 심볼, 즉 28비트 중에서 A0,A3,A6,A9와 B0,B3,B6,B9가 부호처리부(300)를 거쳐 10비트가 되어, 총 30비트의 심볼들이 상기 I-Q 매핑기(200)로 전달되게 된다.

이 때, 부호처리부(300)로부터 출력되는 신호, 즉 (U1,U2,U3,U4,U5)와 (V1,V2,V3,V4,V5)를 부호화신호라고 정의하면, 이 부호화신호들은 I-Q 매핑기(200)로 입력되기 전에 수신측에서의 QAM 변조신호 위상판별을 용이하게 해주기 위하여, 차분부호화(Differential-coded) 신호로 변환된 후, QAM 변조기를 통하여 채널로 전송된다.

한편, 케이블모뎀의 수신단에서 채널을 통하여 전송된 변조신호는 도 2에 보인바와 같이 QAM 복조부를 통하여 수신되고, FEC 디코더로 입력되는데, FEC 디코더로 입력된 신호는 먼저 트렐리스 디코더를 거치게 된다.

트렐리스 디코더는 트렐리스 인코더의 역기능을 수행하는 것으로서, I-Q 디매퍼와 비복호처리부, 복호처리부, 입력 심볼 결합부 등으로 구성되어, QAM 복조부로부터 각 QAM 모드에 따른 기호신호를 입력받고, I-Q 디매핑과 복호처리 및 비복호처리를 한 후, 해당 비트스트림으로 변환하여 역랜덤화부로 출력한다.

이때, I-Q 디매핑기에서 출력되는 기호신호 중에서 차분부호화되어 있는 신호는 차분부호화되기 전의 신호로 복호화 되어야 할 필요가 있다.

이에 본 발명은 상기의 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 케이블모뎀의 I-Q 디패핑기에서 출력되는 기호신호 중 차분부호화 되어있는 신호를 차분부호화 되기 전의 신호로 다시 복호시켜 주는 QAM 차분부호화 기호 복호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치는 케이블모뎀의 I-Q 디매핑기에서 디매핑 되어 출력되는 기호신호 중 차분부호화되어 있는 2 비트 신호를 각각 M1, M0라하고, I-Q 디매핑기 출력신호의 주기를 T라고 할 때, M1과 M0을 입력받아서 T만큼 지연시킨 후, 출력시키는 디지털 기억소자; M1, M0, 및 디지털 기억소자의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 상위 비트를 출력시키는 제 1 멀티플렉서; 및 M1, M0, 및 상기의 디지털 기억소자의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 하위 비트를 출력시키는 제 2 멀티플렉서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 케이블모뎀을 이용하여 구축한 네트워크의 구성도,

도 2는 케이블모뎀 시스템에 있어서 데이터 전송 처리 단계에 관한 블록도,

도 3은 64 QAM에 대한 트렐리스 인코더의 구성을 도시한 블록도,

도 4는 매 주기당 입력심볼분배부로부터 출력되는 심볼에 관한 개요도,

도 5는 본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치에 대한 블록도,

도 6은 본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치에 대한 상세구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 차분부호화 기호 복호장치 110: 차분(differential) 비트 계산기

111,112: 161 멀티플렉서 120: 2 비트 디지털 기억소자

200: I-Q 매핑기 210: I-Q 디매핑기

300: 부호처리부 310: 비부호처리부

이하에 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치(100)에 대한 블록도로서, 차분 비트 계산기(110)와 2 비트 디지털 기억소자(120)로 이루어진다. 또한 QAM 차분부호화 기호 복호장치(100)는 I-Q 디매핑기(210)에서 출력되는 기호(symbol)신호 중에서 차분부호화 되어 있는 2 비트 신호를 입력받는다.

I-Q 디매핑기(210)는 16 QAM 모드의 디매핑기, 64 QAM 모드의 디매핑기, 256 QAM 모드의 디매핑기 중, 어느 하나이며, 각 모드에 따라서 해당 디매핑 기능을 수행한다. I-Q 디매핑기(210)로부터 디매핑된 후 출력되는 기호신호는 2 비트의 차분부호화 신호(M1,M0)와 부호화되지 않은 비부호화 신호들로 이루어지는데, 비부호화 신호는 16 QAM 모드일 경우 2 비트의 크기를 가지고, 64 QAM 모드일 경우 4 비트의 크기를 가지며, 256 QAM 모드일 경우, 6 비트의 크기를 가진다. 즉 I-Q 디매핑기(210)는 16 QAM 모드에서는 4 비트의 디지털 신호를 병렬로 출력시키고, 64 QAM 모드에서는 6 비트의 디지털 신호를 병렬로 출력시키며, 256 QAM 모드에서는 8 비트의 디지털 신호를 병렬로 출력시킨다.

이 때 2 비트의 차분부호화 신호(M1,M0)는 송신단에서 차분부호화된 신호이므로, 각 QAM 모드에 따라 임의의 규정값으로 변환시켜야 하는데, 이 변환은 현재 I-Q 디매핑기(210)에서 출력되는 차분부호화 신호(M1,M0) 및 한 주기 전에 I-Q 디매핑기(210)에서 출력되었던 차분부호화 신호(P1,P0)의 상관관계에 의하여 수행되며, 차분비트 계산기(110)에서 이 동작이 이루어진다.

다음의 표 2와 표 3은 이 변환관계에 대한 변환표로서, 표 2는 16 QAM 모드에 관한 것이고, 표 3은 64 QAM 모드와 256 QAM 모드에 관한 것이다.

또한 다음의 표 2와 표 3에서 M1과 M0은 현재 I-Q 디매핑기(210)에 의하여 디매핑된 기호신호 중, 차분부호화 신호에 관계된 2 비트를 의미하고, P1과 P0은 한 주기 전의 M1과 M0을 의미하며, 결정부호신호(C1,C0)는 현재 차분부호화 기호 복호장치(100)에서 출력되는 신호를 의미한다.

M1,M0	위상변화	P1,P0	C1,C0
00	00	11	11
00	00	01	01
00	00	00	00
00	00	10	10
01	900	11	01
01	900	01	00
01	900	00	10
01	900	10	11
11	1800	11	00
11	1800	01	10
11	1800	00	11
11	1800	10	01
10	2700	11	10
10	2700	01	11
10	2700	00	01
10	2700	10	00

M1,M0	위상변화	P1,P0	C1,C0
00	1800	00	11
00	1800	10	01
00	1800	11	00
00	1800	01	10
01	2700	00	01
01	2700	10	00
01	2700	11	10
01	2700	01	11
11	00	00	00
11	00	10	10
11	00	11	11
11	00	01	01
10	900	00	10
10	900	10	11
10	900	11	01
10	900	01	00

도 6은 본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치에 대한 상세 구성도로서, 차분비트 계산기(110)와 2 비트 디지털 기억소자(120)로 이루어진다.

차분비트 계산기(110)는 두 개의 161 멀티플렉서(111,112)로 구성되며, I-Q 디매핑기(210)에서 출력되는 기호신호 중에서 2 비트의 차분부호화 신호(M1,M0)를 표 2와 표 3에 따라서 변환시키는 기능을 수행하며, 2 비트 디지털 기억소자(120)는 M1과 M0을 한 주기만큼 지연시킨 후, 차분비트 계산기(110)로 보내주는 기능을 수행하는데, 2비트 레지스터가 사용될 수있다.

2개의 161 멀티플렉서(111,112)는 표 2나 표 3의 변환관계를 실현시키기 위하여 사용되며, M1과 M0, 및 2 비트 디지털 기억소자(120)의 출력신호(P1,P0)를 제어신호(입력선택신호)로 받아, 해당 복원신호를 출력시킨다.

2개의 161 멀티플렉서 중, 제 1 멀티플렉서(111)는 M1과 M0 및 2 비트 디지털 기억소자(120)의 출력신호(P1,P0)를 입력선택신호로 하여, 그에 따른 차분부호화 기호 복호장치(100)의 C1 출력신호를 생성시키기 위한 것이고, 제 2 멀티플렉서(112)는 M1과 M0 및 2 비트 디지털 기억소자(120)의 출력신호(P1,P0)를 입력선택신호로 하여, 그에 따른 차분부호화 기호 복호장치(100)의 C0 출력신호를 생성시키기 위한 것이다. 또한 2개의 161 멀티플렉서(111,112)는 4개 신호를 제어신호(입력선택신호)로서 사용하기 때문에 각각 16개의 입력신호(I1,I2)를 가진다.

하나의 161 멀티플렉서가 각각의 입력선택신호에 따라서, 표 2나 표 3과 같은 차분부호화 기호 복호장치(100)의 출력신호, 즉 결정부호신호(C1,C0)를 출력시키기 위해서는 각 멀티플렉서(111,112)의 입력신호(I1,I2)가 해당 QAM 모드에 대하여 그에 따른 논리값으로 설정되어야 한다.

예로서 16 QAM모드에서 결정부호신호 C1을 결정하는 제 1 161 멀티플렉서(111)에 논리값이 100인 입력선택신호(M1,M0,P1,P0)가 인가되는 경우, 이 입력선택신호에 의하여 16개의 입력신호(I1) 중, 5번째 입력신호가 선택되며, 이 때 16 QAM 모드에서의 C1은 표 2에 따라 논리값 '1'을 가져야 하므로 I1의 5번째 입력신호는 논리값 '1'로 설정하며, 64 QAM 모드 및 256 QAM 모드에서의 C1 값은 논리값 '0'을 가져야 하므로 I1의 5번째 입력신호는 논리값 '0'으로 설정한다.

이와 같이 각 QAM 모드에 대하여, 2개의 161 멀티플렉서(111,112)의 입력신호(I1,I2)의 논리값을 해당 입력선택신호(M1,M0,P1,P0)에 따라서, 표 2나 표 3의 결정부호신호(C1, C0)를 생성시킬 수 있도록 설정한다면, 각 QAM 모드에 대하여 표 2나 표 3에 따른 결과를 얻을 수있다.

본 발명에 따른 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치(100)를 사용하면, 케이블모뎀의 수신단에 있어서, 송신단에서 차분부호화 되어 보내진 기호신호에 대하여 차분복호화를 효율적으로 수행할 수있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 케이블모뎀의 I-Q 디매핑기(Inphase-Quadrature demapper)에서 디매핑 되어 출력되는 기호신호 중 차분부호화(coded)되어있는 2 비트 신호(M1,M0)를 입력받은 후, 이 2 비트 신호(M1,M0)의 한 주기(T)만큼 지연시켜서 출력시키는 디지털 기억소자(120); 및

   상기 M1, M0과 상기 디지털 기억소자(120)의 출력신호를 입력받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호를 출력시키는 차분 비트 계산기(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치(100).
2. 제 1 항에 있어서, 차분 비트 계산기(110)는 상기 M1, M0, 및 상기 디지털 기억소자(120)의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 상위 비트를 출력시키는 제 1 멀티플렉서(111); 및

   M1, M0, 및 상기의 디지털 기억소자(120)의 출력신호를 입력선택신호로 받아서, M1과 M0에 대한 차분복호화 신호 중 하위 비트를 출력시키는 제 2 멀티플렉서(112)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블모뎀에 있어서의 차분부호화 기호 복호장치(100).