KR20010027118A - 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로 - Google Patents

비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로 Download PDF

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KR20010027118A
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Abstract

비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로가 개시된다. 본 발명에 따른 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로는, 개인용 컴퓨터로부터 외부로 전송하고자 하는 송신 데이타를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 데이타를 필터링 및 이득 조절하여 외부의 전화 라인을 통하여 출력하는 송신부, 전화 라인을 통하여 외부에서 인가된 수신 데이타를 전화 라인의 길이에 상응하여 등화하고, 등화된 신호를 이득 조절 및 필터링하여 디지탈 신호로 변환함으로써 수신 데이타를 복원하는 수신부, 개인용 컴퓨터의 컴퓨터 카드로부터 인가된 제어 클럭 및 제어 데이타에 응답하여 송신부 및 수신부의 신호 이득을 자동으로 조절하기 위한 이득 조절 신호를 생성하는 제어부, 및 송신부와 수신부에서 송신 데이타 또는 수신 데이타를 필터링할 때, 필터링 주파수 특성을 제어하기 위한 자동 튜닝 제어부를 구비하는 것을 특징으로하고, ADSL을 위한 프론트 엔드 회로 내부에 적응적 등화기를 구비하여 전화 라인에 의한 신호의 감쇄를 보상할 수 있고, 이로 인해 아날로그/디지탈 변환기의 분해능(RESOLUTION)을 보다 작게 설계하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

Description

비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로{Analog front end circuit for asymmetric digital subscriber line}
본 발명은 비대칭 디지탈 가입자 라인(Asymmetric Digital Subscriber Line :이하, ADSL)에 관한 것으로서, 특히, ADSL의 아날로그 프론트 엔드 회로에 관한 것이다.
ADSL은 현행 전화선이나 전화기를 그대로 사용하면서도 고속 데이타 통신이 가능할 뿐 아니라, 데이타 통신과 일반 전화를 동시에 이용할 수 있는 것이 특징이다. 기존 모뎀은 전화와 데이타 통신을 동시에 사용할 수 없었으며, 종합 정보 통신망(Integrated Services Digital Network:ISDN)은 동시 사용이 가능하지만 데이타 통신 속도가 절반으로 떨어진다는 문제점이 있다. 반면, ADSL은 한 개의 전화선에서 전화는 낮은 주파수를, 데이타 통신은 높은 주파수를 사용하는 원리를 이용하기 때문에 혼선이 일어나지 않고 통신 속도도 떨어지지 않는다는 특징이 있다.
즉, ADSL은 교환국과 가정의 컴퓨터 사이에서 고속의 데이타 전송을 위해 이용하며, 송신 시에는 100Kbsp로 전송하는 반면, 교환국으로부터 요구하는 데이타를 수신할 때는 1Mbsp의 빠른 속도로 수신할 수 있다는 특징이 있다. 상술한 바와 같이, 데이타 송신과 수신 시의 데이타 교환 속도가 서로 다르기 때문에 ASDL은 비대칭 디지탈 가입자 라인이라고 부른다.
이러한 ADSL에서는 디지탈 처리된 데이타를 일반 전화 라인을 통하여 전송하기 위해, 아날로그 프론트 엔드(Front End) 회로를 각 단말기에 구비하게 되며, 프론트 엔드 회로에서는 외부에서 인가된 데이타를 디지탈 데이타로 변환하여 개인용 컴퓨터로 전송하거나, 컴퓨터에서 외부로 송신해야 할 데이타를 아날로그 신호로 변환하여 전화 라인을 통하여 전송하도록 한다.
도 1은 종래의 ADSL을 위한 프론트 엔드 회로를 설명하기 위한 블럭도로서, 송신부(100), 수신부(150), 제어부(120) 및 자동 튜닝 제어부(130)를 포함한다. 여기에서, 송신부(100)는 디지탈/아날로그 변환기(102), 제1저역 통과 필터(104) 및 제1자동 이득 조절기(106)를 포함하고, 수신부(150)는 아날로그/디지탈 변환기(152), 제2저역 통과 필터(154) 및 제2자동 이득 조절기(156)를 포함한다.
송신부(100)의 디지탈/아날로그 변환기(102)는 개인용 컴퓨터에서 외부의 교환국으로 전송하고자하는 N비트의 디지탈 데이타(TX_DATA)를 전화 라인을 통하여 전송하기 위해 아날로그 신호로 변환한다.
제1저역 통과 필터(104)는 아날로그 변환된 신호를 필터링하여 고주파 성분을 차단함으로써 에일리어싱(ALIASING)에 의한 잡음 성분을 제거한다.
제1자동 이득 조절기(106)는 저역 필터링된 신호를 입력하고, 소정 이득 조절 신호에 응답하여 출력 신호의 레벨을 적절하게 조절한다. 이 때, 이득 조절된 신호는 차동 출력 단자 TX_OUTP, TX_OUTN를 통하여 외부의 전화 라인을 통하여 전송된다. 여기에서, 전화 라인은 일반적으로 트위스트 페어 케이블이므로, 디지탈/아날로그 변환기(102), 제1저역 통과 필터(104) 및 제1자동 이득 조절기(106)의 출력은 차동 신호로서 나타난다.
제어부(120)는 개인용 컴퓨터 내부의 PC카드로부터 인가되는 직렬 클럭 신호 (SCLK), 직렬 데이타(SDAT), 스트로브 신호(STRB) 및 리셋 신호(RESETN)를 입력하고, 상기 입력된 신호들에 응답하여 데이타 송신 또는 데이타 수신 시의 이득을 자동 조절하기 위한 이득 조절 신호를 생성한다.
자동 튜닝 제어부(130)는 송신부(100)와 수신부(150)의 각 저역 통과 필터 (104, 154)에서 공정 변화에 관계없이 일정한 필터 주파수 특성을 갖도록 제어하는 역할을 한다.
수신부(150)의 제2자동 이득 조절기(156)는 전화 라인과 차동 입력 단자 RX_INP,RX_INN를 통하여 인가되는 수신 데이타를, 소정 이득 조절 신호에 응답하여 적정 레벨로 증폭한다.
제2저역 통과 필터(254)는 이득 조절된 신호의 저주파 성분을 필터링 함으로써 고주파 성분의 노이즈를 제거한다.
아날로그/디지탈 변환기(252)는 노이즈가 제거된 신호를 입력하여 N비트의 디지탈 신호로 변환하고, 디지탈 변환된 신호를 개인용 컴퓨터로 전송한다.
즉, ADSL을 통한 데이타 송수신은 일반 전화 라인을 통하여 이루어지며, 전화 라인의 특성 상, 수신되는 신호는 원래의 신호에 비해 고주파 성분이 제거되어 입력된다. 결국, 상술한 전화 라인의 저역 통과 필터 특성으로 인해, 프론트 엔드 회로에서 수신된 신호는 원래의 신호보다 주파수가 감쇄된다는 것을 알 수 있다. 또한, 감쇄된 신호가 제2자동 이득 조절기(156)에서 그대로 증폭되어 출력되기 때문에, 증폭된 신호에 있어서 최대 진폭과 최소 진폭의 차가 크게 되고, 이를 정상적으로 복원하기 위해서는 분해능(RESOLUTION)이 높은 아날로그/디지탈 변환기(152)를 구현해야 한다. 다시 말해서, 아날로그/디지탈 변환기는 양자화 레벨을 15비트 이상으로 크게 하여 디지탈 신호를 생성해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, ADSL에서의 데이타 송수신 시에 전화 라인에 의한 신호의 감쇄를 보상한 후 원래의 신호를 복원함으로써 아날로그/디지탈 변환기의 특성을 개선하는 ADSL을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 프론트 엔드(Front-End) 회로를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로를 설명하기 위한 개략적인 블럭도이다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 ADSL을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로는, 개인용 컴퓨터로부터 외부로 전송하고자 하는 송신 데이타를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 데이타를 필터링 및 이득 조절하여 외부의 전화 라인을 통하여 출력하는 송신부, 전화 라인을 통하여 외부에서 인가된 수신 데이타를 전화 라인의 길이에 상응하여 등화하고, 등화된 신호를 이득 조절 및 필터링하여 디지탈 신호로 변환함으로써 수신 데이타를 복원하는 수신부, 개인용 컴퓨터의 컴퓨터 카드로부터 인가된 제어 클럭 및 제어 데이타에 응답하여 송신부 및 수신부의 신호 이득을 자동으로 조절하기 위한 이득 조절 신호를 생성하는 제어부, 및 송신부와 수신부에서 송신 데이타 또는 수신 데이타를 필터링할 때, 필터링 주파수 특성을 제어하기 위한 자동 튜닝 제어부로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 ADSL을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 ADSL을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로를 설명하기 위한 바람직한 실시예의 블럭도로서, 송신부(200), 수신부(250), 제어부(220) 및 자동 튜닝 제어부(230)를 포함한다. 여기에서, 송신부(200)는 디지탈/아날로그 변환기(202), 제1저역 통과 필터(204) 및 제1자동 이득 조절기(206)를 포함하고, 수신부(250)는 적응적 등화기(258), 제2자동 이득 조절기(256), 제2저역 통과 필터 (254) 및 아날로그/디지탈 변환기(252)를 포함한다.
도 2에 도시된 송신부(200)는 개인용 컴퓨터와 같은 단말기에서 외부로 전송하고자 하는 송신 데이타를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 데이타를 필터링 및 이득 조절하여 외부의 전화 라인을 통하여 출력한다.
송신부(200)의 구체적인 구성에 있어서, 디지탈/아날로그 변환기(202)는 N비트의 병렬로 인가되는 송신 데이타(TX_DATA)를 입력하여 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 신호를 차동 신호로서 출력한다.
제1저역 통과 필터(204)는 일반적으로 상호 콘덕턴스 값(gm)에 따라 이득이 변화하는 gm증폭기와 커패시터를 이용한 gm*C필터로 구현되는 것이 바람직하며, 아날로그 신호로 변환된 송신 데이타를 필터링하여 고주파 성분을 차단함으로써 에일리어싱 잡음을 제거한다.
제1자동 이득 조절기(206)는 전송 라인의 감쇄 특성에 따라서 이득을 변화시킬 수 있는 프로그래머블 이득 조절기로 구현되는 것이 바람직하고, 제어부 (120)에서 인가되는 이득 조절 신호에 응답하여 출력 이득을 자동 조절하여 상기 조절된 신호를 차동 출력 단자 TX_OUTP와 TX_OUTN를 통하여 전화 라인으로 전송 한다.
제어부(220)는 개인용 컴퓨터의 PC카드에서 인가되는 직렬 클럭 신호(SCLK), 직렬 데이타(SDAT), 스트로브 신호(STRB) 및 리셋 신호(RESETN)를 입력하고, 상기 입력된 신호들에 응답하여 송신 및 수신 시의 이득을 자동 조절하기 위한 이득 조절 신호를 생성한다. 여기에서, 직렬 데이타(SDAT)는 개인용 컴퓨터의 PC카드의 상위 프로세스에서 받아들이는 신호로서, 전화 라인의 길이에 대해서 실제 입력 또는 출력 데이타량을 판단함으로써 송신 시 또는 수신 시의 이득을 자동으로 조절하기 위한 데이타를 생성하는데 이용된다.
수신부(250)는 전화 라인을 통하여 교환국으로부터 인가되는 데이타들을 수신하고, 전화 라인의 주파수 감쇄 특성으로 인해 신호가 왜곡되어 인가되는 것을 우선적으로 보상하고, 보상된 신호로부터 이득 조절한 및 필터링한 후 원래의 신호를 복원한다. 이 때, 복원된 신호는 N비트의 디지탈 데이타(RX_DATA)로서 개인용 컴퓨터 내부로 인가된다.
수신부(250)의 구체적인 구성에 있어서, 적응적 등화기(258)는 전화 라인과 차동 입력 단자들 RX_INP, RX_INN을 통하여 인가된 신호들을 적정 값으로 등화 하여 전송 라인에 의한 감쇄 성분을 보상한다. 전화 라인의 길이에 따라서 신호의 왜곡이 발생하는 크기도 달라질 수 있으며, 이러한 전화 라인의 길이에 상응하여 적절하게 등화하도록 적응적 등화기로 구현하는 것이 바람직하다. 즉, 적응적 등화기(258)는 전화 라인에서 나타나는 저주파 필터 특성 즉, 신호의 주파수 특성이 전대역을 통하여 평탄하게 나타나는 것이 아니라, 저주파 성분만을 통과시키고 고주파 성분을 제거하는 저역 통과 필터 특성을 가지므로, 이로 인해 나타나는 감쇄 현상을 우선 보정한 후 제2자동 이득 조절기(256)로 인가하여 이득 조절하게 된다.
제2자동 이득 조절기(256)는 적응적 등화기(258)에서 주파수 특성이 보상된 신호를 입력하고, 제어부(220)에서 출력되는 이득 조절 신호에 응답하여 소정 레벨로 증폭시킴으로써 이득을 조절한다. 입력된 신호의 레벨이 작으면, 이를 증폭시켜 원하는 레벨로 키워준다.
제2저역 통과 필터(254)는 제2자동 이득 조절기(256)에서 출력되는 이득 조절된 신호를 입력하고, 아날로그/디지탈 변환기(252)의 특성을 향상시키기 위해 자동 튜닝 제어부(230)의 제어에 의해 입력된 신호를 저역 필터링한다.
아날로그/디지탈 변환기(252)는 상기 필터링된 신호를 입력하여 소정 샘플링 주파수 및 소정 양자화 레벨에 상응하여 N비트의 디지탈 데이타로 변환하고, 상기 변환된 데이타를 개인용 컴퓨터로 전송한다.
한편, 자동 튜닝 제어부(230)는 상술한 바와 같이, gm*C필터로 구현되는 저역 통과 필터(204, 254)에 대해서 공정 변화에 따른 gm값을 일정하게 조정하여 필터의 주파수 특성을 안정화시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 적응적 등화기를 이용함으로써 전송 선로에서의 감쇄 특성을 보상하며, 이로 인해 분해능(RESOLUTION)이 낮은 아날로그/디지탈 변환기를 이용할 수 있다는 특징이 있다.
즉, 종래의 아날로그/디지탈 변환기에서는 상기 전화 라인에 의해 감쇄된 신호를 그대로 증폭하여 아날로그 신호로 변환하였기 때문에, 아날로그 신호의 진폭은 그 최소값과 최대값의 차가 심하게 되어 디지탈 변환 시 양자화 레벨을 15비트 이상으로 구현해야 했다. 그러나, 본 발명에서는 주파수 특성이 감쇄된 신호를 적응적 등화기(258)에서 일단 등화해주어 아날로그 신호의 최소 진폭과 최대 진폭의 차를 줄여줌으로써 전화 라인에 의해 왜곡된 신호를 보상하게 된다. 따라서, 아날로그/디지탈 변환기(252)에서는 왜곡이 보상된 신호를 입력하여 디지탈 변환하기 때문에, 양자화 비트를 13비트로 구현해도 원래의 신호를 충분히 복원할 수 있다.
본 발명에 따르면, ADSL을 위한 프론트 엔드 회로 내부에 적응적 등화기를 구비하여 전화 라인에 의한 신호의 감쇄를 보상할 수 있고, 이로 인해 아날로그/디지탈 변환기의 분해능(RESOLUTION)을 보다 작게 설계하는 것이 가능하다는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 개인용 컴퓨터로부터 외부로 전송하고자 하는 송신 데이타를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 변환된 데이타를 필터링 및 이득 조절하여 외부의 전화 라인을 통하여 출력하는 송신부;
    상기 전화 라인을 통하여 외부에서 인가된 수신 데이타를 상기 전화 라인의 길이에 상응하여 등화하고, 상기 등화된 신호를 이득 조절 및 필터링하여 디지탈 신호로 변환함으로써 상기 수신 데이타를 복원하는 수신부;
    상기 개인용 컴퓨터의 컴퓨터 카드로부터 인가된 제어 클럭 및 제어 데이타에 응답하여 상기 송신부 및 상기 수신부의 신호 이득을 자동으로 조절하기 위한 이득 조절 신호를 생성하는 제어부; 및
    상기 송신부와 상기 수신부에서 상기 송신 데이타 또는 상기 수신 데이타를 필터링할 때, 상기 필터링 주파수 특성을 제어하기 위한 자동 튜닝 제어부를 포함하는 것을 특징으로하는 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 전화 라인의 길이에 따라 적절하게 등화 레벨이 조정되며, 상기 수신 데이타를 등화하는 적응적 등화기;
    상기 제어부에서 인가되는 이득 조절 신호에 응답하여 상기 등화된 신호의 이득을 소정 레벨로 증폭하는 자동 이득 조절기;
    상기 증폭된 신호를 저역 성분을 필터링함으로써 상기 수신 데이타에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 저역 통과 필터; 및
    상기 필터링된 신호를 입력하여 소정 샘플링 주파수 및 소정 양자화 레벨에 상응하여 N비트의 디지탈 데이타로 변환하고, 상기 변환된 데이타를 상기 개인용 컴퓨터로 출력하는 아날로그/디지탈 변환기를 포함하는 것을 특징으로하는 비대칭 디지탈 가입자 라인을 위한 아날로그 프론트 엔드 회로.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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