KR20020054002A

KR20020054002A - 2선식 선로에서 양단극성 신호를 이용한 전이중전송방식및 장치

Info

Publication number: KR20020054002A
Application number: KR1020000082414A
Authority: KR
Inventors: 이찬구; 오정열; 정용주
Original assignee: 정용주; 기가시스네트(주)
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-06

Abstract

본 발명은 전송경로 대역이 제한된 전화망과 같은 2 선식 전송경로에 광대역의 신호를 전송하기 위한 전이중 방식을 구현하고자 하는 것으로, 종래의 주파수분할다중화, 시간분할다중화의 개념과는 달리 송신과 수신이 같은 대역을 점유하며, 같은 시간에 전송되지만, 서로 양극이 다른 단극성을 갖는 송수신 신호를 두개의 선로에 가상접지를 기준으로 하여 전송하므로서, 송수신 주파수 분할에 따른 추가 대역을 제거하고, 시간분할에 따른 전송율(throughput)의 감소를 제거하는 전송방법과 전송장치를 고안하였다.

또한 송신과 수신이 동시에 동작하므로 서 필연적으로 발생하는 인접 케이블이나 장치에서 나오는 신호로 인해 케이블이나 장치에 생기는 간섭 현상인 크로스토크(crosstalk)를 효과적으로 제거하여 대역제한 된 전송전송경로에서의 효율적인 전이중 방식을 실현할 수 있는 획기적인 전송방법 및 그의 장치에 관한 것이다.

Description

2 선식 선로에서 양단극성 신호를 이용한 전이중전송방식 및 장치{Apparatus and Full-duplex method for 2-wire line communication using dual-unipolar pulse signal}

본 발명은 전화선과 같이 대역이 제한된 전송경로에 광대역의 신호를 전송하기 위한 전이중 송수신방식을 추가적인 대역을 사용하거나 전송율을 줄이지 않고 구현하며, 이에 필연적으로 인가된 크로스토크(crosstalk)의 간섭을 제거할 수 있는 획기적인 전송방식과 그의 장치의 구현에 관한 것을 목적으로 한다.

본 발명은 디지털 신호를 선로 부호화 하여 전송하여 송수신하는 통신 신호처리분야이며, 송수신을 위한 방법 중 전이중 통신방식의 기술분야이다. 종래에는 주파수분할다중화(FDM)와 시간분할다중화(TDM)가 주로 사용되었다. 그러나 주파수분할다중화방식은 송수신대역이 같을 경우 이를 간섭 없이 분할하기위해 두 배이 상의 대역이 필요로 하고 유선전송경로와 같은 대역제한 된 전송경로에서 광대역의 데이터를 전송하는데는 대역효율에 큰 낭비가 된다. 따라서 송수신데이터를 같은 대역으로 전송하고 이를 시간으로 분할하여 전송하는 시분할 다중화방식이 있으나 회로구현이 복잡하고, 데이터의 전송율을 낮추어야 하는 결점이 있다. 따라서 이 두 가지 모든 결점을 해결할 수 있는 방안으로 도 1 과같이 송수신데이터를 같은 대역으로 전송하며, 또한 전송율을 낮추지 않고 서로 다른 양극성을 갖는 단극성 신호로 송신과 수신을 2 선식의 전화선을 이용하여 이를 전송하는 방식을 발명하였다. 또한 크로스토크(crosstalk)의 간섭은 신호전력이 낮은 수신신호에 영향을 주어 수신측에서 수신신호의 이득을 조정하기 위해 증폭하면 이러한 간섭의 영향 또한 증폭이 되어서 심각한 오류의 원인이 된다. 그래서 이를 제거하기 위한 방안으로 도 4 와 같이 송신기에 인가된 크로스토크의 양을 연산증폭기(OpAmp)의 동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)을 이용하여 간섭 양을 검출하여 이를 제거하는 방안을 제시하였다.

본 발명은 전화선과 같은 2 선식 선로에 데이터를 전송하는 방식에 있어서 종래의 주파수분할이나 시간분할에 의한 송수신다중화방식에 의한 데이터전송의 장벽을 해결하여, 데이터의 전송율을 낮추지 않고, 동일한 대역에서 송수신을 가능하게 하여 고속 데이터에 대한 수용을 가능하게 하는 기술을 제시하며, 또한 인접장비나 선로의 간섭에 의한 크로스토크(crosstalk)를 효과적으로 제거하는 방안을 가능하게 제시하였다.

1. 도 1 :양단극성 신호전송의 전이중방식의 장치블록도

(1) 가상접지생성부: 전화선의 두선로를 팁(Tip)과 링(Ring)로 구분되어지는 경우 팁(Tip)과 링(Ring)에 각각 데이터를 동일한 주파수대역에서 동일한 시간에 전송하기 위해 가상의 접지를 생성한다. 먼저 임의로 멀티플렉서부(a)와 터미널부(b)로 분리하여 고려한다. 멀티플렉서부에서의 송신부에는 플러스(+)극성을 갖는 단극성 입력데이터(가)가 팁(Tip)에 인가되고, 터미널부는 마이너스(-)극을 갖는 단극성 입력데이터(마)가 링(Ring)에 인가된다. 마찬가지로, 멀티플렉서의 수신부에는 마이너(-)극을 갖는 단극성 수신데이터(다)가 링(Ring)에서 수신되고, 터미널부의 수신부에서는 플러극(+)극을 갖는 단극성 수신데이터(라)가 팁(Tip)에서 수신된다. 이러한 입력데이터간에 구분을 위해 가상접지(virtual ground)를 생성한다. 생성원리는 도 3 에서 나타난 원리와 같다. 또한 전송경로를 통과한 신호에 대해 전송경로에서 감쇄된 만큼 증폭하여 출력신호(나), (바)로 제공함으로써 신호 검출을 용이하게 하는 블록이다.

(2) 크로스토크 제거부: 크로스토크 제거부에서는 인접한 케이블이나 장치에의한 간섭현상인 크로스토크(crosstalk)를 제거하는 블록으로 송신부의 단극성 신호성분(가),(마)에 인가된 크로스토크의 영향에 의한 신호를 연산증폭기(OpAmp)의 동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)를 이용하여 선로전송경로의 크로스토크양을 검출하고 이를 수신신호로(다),(라),부터 제거하는 블록이다

(3) 가상접지생성부 :(1)블록과 동일한 역할

(4) 크로스토크제거부 :(2)블록과 동일한 역할

2. 도 2: 도 1 블록구성도의 각 단에서의 파형도

(가) 의 스펙트럼 및 시간영역에서의 파형: 입력되는 데이터를 NRZ(Not Return to Zero)신호로 가정한다면 스펙트럼은 1/T (여기서 T 는 데이터의 한주기)에서 스펙트럼이 "0"이되므로 이 신호의 신호 대역은 0 - 1/T 인 신호이다. 시간축에서 보여주고 있는 신호는 "10110100"데이터를 보내는 경우를 도시한 것이다. 이 입력신호는 플러스(+)극성을 가진 단극성 신호로 가상접지생성부(1)에 인가되어 전화선의 팁(Tip)을 경유하여 전송된다.

(나) 의 시간영역에서의 파형: (나)의 신호는 터미널부에서 송신된 데이터가 전화선의 링(Ring)에 인가되어, 멀티플렉서부의 크로스토크제거부(2)를 거쳐 크로스토크(crosstalk)를 제거한 후 이득조정후 원래의 송신신호가 복원된 마이너스(-)극성을 갖는 단극성 수신 신호이다. 보내어진 송신신호가 "00101101"인 경우를 도시한 것이다.

(다) 의 시간영역에서의 파형: 전화선의 링(Ring)으로부터 멀티플렉서부로 입력된 수신신호의 파형을 보여준다. 이 수신신호는 인접신호와 장비에서 크로스토크(crosstalk)의 간섭에 의한 영향으로 인해 왜곡을 겪게 된다. 따라서 크로스토크제거부(2)에 의해 크로스토크(crosstalk)를 제거한후, 가상접지생성부(1)에 인가되어 신호를 검출하여 이득을 조정하게 된다.

(라) 의 시간영역에서의 파형 : 전화선의 팁(Tip)으로부터 터미널부로 입력된 수신신호의 파형을 보여준다. 이 수신신호는 플러스(+)극성의 단극성신호로서 인접신호와 장비의 크로스토크(crosstalk)의 간섭에 의한 영향으로 인해 왜곡을 겪게 된다. 따라서 크로스토크제거부(4)에 의해 크로스토크(crosstalk)를 제거한 후, 가상접지생성부(1)에 인가되어 신호를 검출하여 이득을 조정하게 된다..

(마) 의 시간영역에서의 파형: 터미널 부의 송신신호의 "00101101" 데이터를 보내는 경우를 도시한 것이다. 이 입력신호는 플러스(-)극성을 가진 단극성 신호로 가상접지생성부(3)에 인가되어 전화선이 링(Ring)을 경유하여 전송된다.

(바) 의 시간영역에서의 파형 : 멀티플렉서부에서 송신된 데이터가 전화선의 팁(Tip)에 인가되어, 멀티플렉서부의 크로스토크제거부(3)를 이용해 크로스토크(crosstalk)를 제거한 후 이득조정후 원래의 송신신호가 복원된 마이너스(+)극성을 갖는 단극성 수신 신호이다. 보내어진 송신신호가 "10110100"인 경우를 도시한 것이다.

3. 도 3: 가상접지(Virtual ground)생성의 기본원리

(1) 전화선의 팁(Tip)과 링(Ring)을 R 과 같이 같은저항으로 분리하면, 가상의 접지(Virtual ground)을 얻을 수 있다. 따라서 S1 과 S2 는 가상의 접지(G)를 기준하여 서로 반대의 극성을 갖게 된다. 만일 입력 데이터를 이러한 조건에 맞게양극성을 갖는 단극성신호를 인가한다면 서로의 신호를 가상의 접지를 이용하여 분리할 수 있게 된다.

4. 도 4: 브리지회로를 이용한 전이중방식의 단극성 신호전송장치 구성도

(1) 도 3 과 같은 구조로 신호를 전송하면 전송경로상의 감쇄가 있을 경우 이러한 것을 왜곡 없이 전송할 수 없게 된다. 따라서 도 4 와 같은 브리지회로로 구현하였을 경우 전송경로상의 감쇄에 따른 문제를 해결할 수 있다.

(2) L1,L2: 큰 전력을 갖는 송신신호가 작은 전력을 갖는 수신신호에 간섭을 주는 것을 저지하는 인덕터이다.

(3) R1,R2: 전화선 선로의 임피던스 정합용 저항

5. 도 5 : 효과적인 크로스토크(crosstalk)의 제거방안에 대한 구성도

(1) 송신데이터를 전화선전송경로에 전송하기 적합하도록 충분히 증폭하여 전송하는 증폭단임.

(2) (가)영역의 절점에서의 인접한 다른 장비와 케이블에 의한 크로스토크의 영향을 받은 신호와 순수한 송신신호데이터와의 차이를 연산증폭기(OpAmp)의 동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)안 안를 이용하여 크로스토크의 영향의 신호만을 검출한다.

(3) 수신신호를 증폭하기 전에 크로스토크에 의한 영향을 연산증폭기(OpAmp)의 동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)을 이용하여 제거한다.

도 1 과 같이 전화선의 2 선에 팁(Tip)과 링(Ring)으로 구분되어지는 경우 팁(Tip)과 링(Ring)에 각각 데이터를 동일한 주파수대역에서 동일한 시간에 전송하기 위해 가상의 접지를 생성한다. 멀티플렉서부에서의 송신부에는 플러스(+)극성을 갖는 단극성 입력데이터가 팁(Tip)에 인가되고, 터미널부는 마이너스(-)극을 갖는 단극성 입력데이터가 링(Ring)에 인가된다. 마찬가지로, 멀티플렉서부의 수신부에는 마이너(-)극을 갖는 단극성 수신데이터가 링(Ring)에서 수신되고, 터미널부의 수신부에서는 플러스(+)극을 갖는 단극성 수신데이터가 팁(Tip)에서 수신된다. 이러한 입력데이터 간에 접지설정을 위해 가상접지(virtual ground)를 생성한다. 생성원리는 도 3 에서 나타난 원리와 같이 전화선의 팁(Tip)과 링(Ring)을 R 과 같이 같은 저항으로 분리하면, 가상의 접지(Virtual ground)를 얻게 된다. 따라서 S1 과S2 는 가상의 접지(G)를 기준 하여 서로 반대의 극성을 갖게 된다. 입력 데이터를 이러한 조건에 맞게 양극성을 갖는 단극성 신호를 인가한다면 서로의 신호를 가상의 접지를 이용하여 분리할 수 있게 된다. 또한 도 4:와 같이 브리지회로를 이용하면 선로의 감쇄효과에서도 송수신을 분리할 수 있다.

도 1 의 크로스토크 제거부에서는 인접한 케이블이나 장치에 의한 간섭 현상인 크로스토크를 효과적으로 제거하는 블록으로 송신부의 단극성 신호성분에 인가된 크로스토크의 영향에 의한 신호를 연산증폭기(OpAmp)의 동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)을 이용하여 크로스토크 양을 검출하고 이를 수신신호로부터 제거하는 블록이다

본 발명은 전화선과 같은 전송경로 대역이 제한된 전화망과 같은 전송경로에 광대역의 신호를 전송하기 위한 전이중 방식을 구현하므로 서, 종래의 주파수분할다중화, 시간분할다중화방식으로 전송이 어려운 광대역데이터를 용이하게 전송할 수 있는 효과가 있다. 또한 송수신을 동시에 전송하므로서 필연적으로 발생하는 인접 케이블이나 장치에서 나오는 신호로 인해 케이블이나 장치에 생기는 간섭 현상인 크로스토크(crosstalk)를 효과적으로 제거할 수 있는 장치를 고안하였다.

Claims

2 선식 전송경로에 대해 신호를 단극성신호로 변환하고 가상접지를 설정하여 설정된 가상접지와 플러스(+)극 전위신호를 하나의 신호전송경로로 구성하고 설정된 가상접지와 마이너스(-)극 전위신호를 다른 하나의 신호전송경로로 구성하여 독립적인 2 개의 전송경로로 사용하는 양단극성 전이중신호전송 방법 및 이를 이용한 장치
1 항에 있어 송수신국에 접지신호를 송신하지 않고 두선 간에 가상접지를 설정하여 각 전송경로에 전송된 신호를 복원하는 가상접지설정 및 복원 및 이를 이용한 장치
2 선식 전화선에서 가상 접지를 생성하여 3 개의 신호선을 만들고 접지와 전화선 하나는 송신전송경로로 접지와 전화선 다른 하나는 수신전송경로로 사용하고 수신측에서는 송신측에서 사용한 가상접지를 복원하여 사용하는 방식으로 전이중 송수신이 동시에 가능하게 하는 방법 및 장치
2 선식 전화선을 이용하여 송수신을 동시에 전송하므로 서 발생하는 인접 케이블이나 장치에서 나오는 신호로 인해 케이블이나 장치에 생기는 간섭 현상인 크로스토크(crosstalk)를 도 5 와 같이 연산증폭기(OpAmp)의동상신호제거방안(Common Mode Rejection Method)을 이용하여 효과적으로 제거할 수 있는 방안 및 장치