KR20020071043A

KR20020071043A - 케이블 모뎀의 ｄｃ 오프셋 제거 장치

Info

Publication number: KR20020071043A
Application number: KR1020010010769A
Authority: KR
Inventors: 김종한; 이쌍수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2002-09-12

Abstract

본 발명은 케이블 모뎀의 다운 스트림 전송에서 상기 DC 켄슬러(canceller)를 사용하지 않고 DC 오프셋을 제거하기 위한 장치를 제공하기 위한 것으로서, 케이블 채널을 통해 수신되는 아날로그 신호를 샘플링을 통해 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기에서 출력되는 각각의 디지털 신호에 0이상 1이하의 값을 가산하는 덧셈기와, 상기 덧셈기에서 소정의 값과 더해진 디지털 신호를 정의된 비트 이상되는 비트의 제거(truncation)를 통해 2진수 형태로 변환하는 2의 보수 변환기와, 상기 2의 보수 변환기에서 출력되는 신호와 복구된 캐리어 주파수를 이용하여 베이스밴드 신호로 변환하는 콤플렉스 믹서부를 포함하여 구성되어, DC 켄슬러(canceller)의 설계에 필요한 많은 게이트와 메모리를 절약할 수 있으며, 이에 따라 시스템의 크기를 줄임과 동시에 제작비용을 절감할 수 있다.+

Description

케이블 모뎀의 ＤＣ 오프셋 제거 장치{apparatus for DC offset cancel in cable modem}

본 발명은 케이블 모뎀에 관한 것으로, 특히 케이블 모뎀의 수신기 중 A/D 변환기에서 발생되는 DC 오프셋을 제거하기 위한 DC 오프셋 제거 장치에 관한 것이다.

케이블 네트워크 통신은 아날로그 신호, 데이터 신호, 음성 및 동영상 등 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하는 미디어(media)로서 전 세계적으로 보급되어 왔다.

이와 같은 케이블 네트워크 통신은 도 1에서 나타낸 것과 같이 크게 사용자측에서 데이터를 송수신 가능하도록 도와주는 케이블 모뎀(Cable Modem : CM)(20)과, 사용자와 데이터를 송수신하는 케이블 네트워크와 연결된 케이블 모뎀 단말 시스템(Cable Modem Terminal System : CMTS)(10)으로 나눌 수 있다.

상기 CMTS(10)는 전파 중계소(headend)부분에 포함되어 있는 것으로 각 가정의 케이블 모뎀(20)으로부터 전송되는 신호(upstream)를 수신하고, 각 가정의 케이블 모뎀(20)에 데이터 신호(downstream)를 전송하게 된다.

이 CMTS(10)로부터 전송되는 다운스트림(downstream)신호 내에는 여러 개의 케이블 모뎀(20)이 공통으로 사용되어 케이블 미디어를 제어해 주기 위한 MAC(Media Access Control) 관리 메시지(management message)들이 전송되는데, 이 정보를 이용하여 케이블 모뎀(20)은 자신이 어떠한 방식으로 동작되어야 하는가에 대한 정보를 얻게 된다.

그리고 CMTS에서 각 CM으로 전송되는 다운스트림 채널은 50~860MHz의 전송 속도로 광대역의 서비스 데이터를 방송하며, 각 CM에서 CMTS로 전송되는 업스트림 채널은 5~42MHz로 가입자의 질의 및 요구 협대역 데이터를 점대점 방식으로 전송한다.

케이블 전송 시스템의 다운스트림 프로토콜은 ITU-T Recommendations J.83, Annex B에 확정된 바에 따르며, 다운스트림 신호 처리과정을 보면 도 2와 같다.

도 2를 보면, 송신부에서 수행되는 다운스트림 변조를 위한 처리는 MPEG프레임부(30)에서 패킷단위로 입력되는 MPEG-2 데이터 스트림을 프레이밍 처리한 후, FEC(Forward Error Correction) 인코더(40)에서 순방향 에러정정 알고리즘을 수행하여 채널(70)에 의한 신뢰성있는 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 이어 상기 FEC인코더(40)에서 출력된 FEC부호어는 QAM변조부(50)를 통해 QAM 변조된 후 D/A 변환기(60)를 통해 아날로그 신호로 변환하고, 케이블 채널(70)을 통해 수신부로 RF 신호를 전송된다.

그리고 수신부에서 수행되는 다운스트림의 복조를 위한 처리는 케이블 채널(70)을 통해 수신된 RF 신호를 IF 신호로 다운시키고, 이 IF 신호를 A/D 변환기(80)에서 디지털 신호로 변환한다. 이어 상기 변조와 반대과정으로 QAM복조부(100), FEC디코더(110), MPEG프레임부(120)를 통해 수행된다.

이때 MPEG프레이밍 과정은 송수신측간의 패킷 동기화를 이루기 위한 패리티 검사패턴을 제공하며, QAM변조과정은 64QAM모드와 256QAM모드를 지원한다. 또한 FEC 인코딩과정은 연접 부호화(concatenated coding) 기법을 사용하여 외부부호어(inner coder)는 부호화된 변조 부호를 생성하는 TCM 부호어를 사용하여 내부디코더에서 정정 못한 에러를 외부디코더에서 정정하도록 함으로써, 통상적으로 에러율(error rate)이 거의 제로(zero)가 되도록 한다.

그러나 이와 같은 케이블 모뎀은 A/D 변환기(80)로 입력된 IF 신호를 디지털 신호로 바꾸면서 한정된 비트 수를 사용하여 표현하여야 하기 때문에 임계치 이상되는 뒤쪽의 비트는 절단(truncation)해 주어야 한다. 그로 인해 디지털화된 신호에는 DC 오프셋(offset)이 발생되게 된다.

현재의 케이블 모뎀 칩에서도 이런 문제 때문에 A/D 변환기와 QAM 복조부 사이에 DC 켄슬러(canceller)가 포함된 믹서부(90)를 별도로 구성해서 상기 DC 오프셋의 문제점을 보완하고 있다.

상기 종래 기술에 따른 믹서부(90)의 상세 구성도를 도 3에서 나타내고 있다.

도 3을 보면, 케이블 채널(70)을 통해 전송되는 RF신호는 튜너(미도시)를 거쳐 튜닝되어 IF신호로 다운되고 상기 IF신호는 A/D 변환기(80)로 입력된다.

그리고 상기 A/D 변환기(80)는 입력된 아날로그 신호인 IF 신호를 샘플링을 통해 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

이어 2의 보수 변환기(91)는 입력되는 디지털 신호를 2진수 형태로 계산하는데, 이때 2의 보수 변환기(91)에서는 한정된 비트 길이로 임계치 이상되는 비트를 제거(truncation)하기 때문에 리니어(linear)한 아날로그 신호를 표현하는데는 한계가 있다.

그에 따라 통상 2의 보수 변환기(91)에서는 n ~ n+1의 모든 값을 n으로, ...., 0 ~ 1에 있는 모든 값을 0으로, -1이상 0이하에 있는 모든 값을 -1로,...,-m이상 -m-1이하의 모든 값을 -m으로 계산한다.

이와 같이 상기 2의 보수 변환기(91)를 통해 계산된 신호는 평균 0.5의 DC 오프셋(offset)이 발생되게 된다.

따라서 DC 오프셋이 발생되는 것을 제거하기 위해 다음단에 DC 켄슬러(92)를 별도로 구성하여 발생되는 DC 오프셋을 제거한다.

그리고 콤플렉스 믹서부(93)는 상기 DC 켄슬러(92)에서 DC 오프셋이 제거되어 출력되는 신호와 복구된 캐리어 주파수를 이용하여 IF 신호를 베이스밴드신호로 다운시켜 QAM 복조부(100)로 전송한다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치는 많은 게이트와 메모리가 필요한 DC 켄슬러에 따라 수신부의 크기가 커질 뿐만 아니라 생산시 소비되는 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 케이블 모뎀의 다운 스트림 전송에서 상기 DC 켄슬러를 사용하지 않고 DC 오프셋을 제거하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 케이블 네트워크 통신의 개략적인 도면

도 2 는 종래 기술에 따른 케이블 모뎀의 다운스트림 신호 처리과정을 나타낸 도면

도 3 은 종래 기술에 따른 케이블 모뎀의 믹서부를 나타낸 도면

도 4 는 본 발명에 따른 케이블 모뎀의 믹서부를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : CMTS20 : CM

30 : MPEG프레임부40 : FEC 인코더

50 : QAM 변조부60 : D/A 변환기

70 : 케이블 채널80 : A/D 변환기

90, 103 : 믹서부91, 132 : 2의 보수 변환기

92 : DC 켄슬러93, 133 : 콤플렉스 믹서부

100 : QAM 복조부110 : FEC 디코더

120 : MPEG 프레임부131 : 덧셈기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치의 특징은 케이블 채널을 통해 수신되는 아날로그 신호를 샘플링을 통해디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와, 상기 A/D 변환기에서 출력되는 각각의 디지털 신호에 0이상 1이하의 값을 가산하는 덧셈기와, 상기 덧셈기에서 소정의 값과 더해진 디지털 신호를 정의된 비트 이상되는 비트의 제거(truncation)를 통해 2진수 형태로 변환하는 2의 보수 변환기와, 상기 2의 보수 변환기에서 출력되는 신호와 복구된 캐리어 주파수를 이용하여 베이스밴드 신호로 변환하는 콤플렉스 믹서부를 포함하여 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에서 도시된 바와 같이 송신부에서 MPEG프레임부(30)에서 패킷단위로 입력되는 MPEG-2 데이터 스트림을 프레이밍 처리한 후, FEC(Forward Error Correction) 인코더(40)에서 순방향 에러정정 알고리즘을 수행하여 채널(70)에 의한 신뢰성있는 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 이어 상기 FEC인코더(40)에서 출력된 FEC부호어는 QAM변조부(50)를 통해 QAM 변조된 후 D/A 변환기(60)를 통해 아날로그 신호로 변환하고, 케이블 채널을 통해 수신부로 RF 신호를 전송한다.

그러면 수신부는 케이블 채널을 통해 전달되는 RF 신호를 IF 신호로 다운시키고, 이 IF 신호를 A/D 변환기(80)에서 디지털 신호로 변환한다. 이어 상기 변조와 반대과정으로 QAM복조부(100), FEC디코더(110), MPEG프레임부(120)를 통해 수행된다.

그리고 A/D 변환기(80)와 QAM 복조부(100) 사이에 믹서부(90)를 형성하여 A/D 변환기에 따라 발생되는 DC 오프셋(offset)을 제거한다.

도 4 는 본 발명에 따른 케이블 모뎀의 믹서부를 나타낸 도면이다.

도 4를 살펴보면, 케이블 채널을 통해 수신되는 RF신호는 튜너(미도시)를 거쳐 튜닝된 IF신호가 A/D 변환기(80)로 입력된다.

그리고 A/D 변환기(80)는 입력된 아날로그 신호인 IF 신호를 샘플링을 통해 디지털 신호로 변환하여 출력한다.

이어 각각의 디지털 신호에 덧셈기(131)를 통해 무조건 0.5의 값(00000.1)을 더한다.

이렇게 0.5가 더해진 디지털 신호는 2의 보수 변환기(132)로 입력되어 임계치 이상되는 비트의 제거(truncation)를 통해 2진수 형태로 계산된다.

이때 상기 2의 보수 변환기(91)의 계산을 실 예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

n ~ n+1의 모든 값에 0.5를 더해주면, 덧셈기(131) 출력값은 n.5 ~ n+1.5의 값이 된다. 여기서 임계치 이상되는 비트를 제거(truncation)하면, 덧셈기(131) 수행 전인 원래의 n.5 ~ n+1의 값은 n이, n ~ n.5의 값은 0이 된다.

즉, 0 ~ 1과 -1 ~ 0의 두 경우로 살펴보면 다음과 같다.

0 ~ 1에 있는 모든 값에 0.5를 더해주면, 덧셈기(131) 출력값은 0.5 ~ 1.5의 값이 된다. 여기서 임계치 이상되는 비트를 제거(truncation)하면, 덧셈기 수행 전인 원래의 0.5 ~ 1의 값은 1이, 0 ~ 0.5의 값은 0이 된다.

그리고 -1 ~ 0에 있는 모든 값에 0.5를 더해주면, 덧셈기(131) 출력값은 -0.5 ~ 0.5의 값이 된다. 여기서 임계치 이상되는 비트를 제거(truncation)하면, 덧셈기 수행 전인 원래의 -1 ~ -0.5의 값은 -1이, -0.5 ~ 0의 값은 0이 된다.

이와 같이 덧셈기(131)에서 0.5를 더해서 2의 보수 변환기(132)로 출력함으로써, 상기 2의 보수 변환기(132)는 반올림의 값처럼 연산을 하게 되어 DC 오프셋(offset)을 제거된 IF신호를 출력하게 된다.

그리고 콤플렉스 믹서부(133)는 상기 2의 보수 변환기(132)에서 DC 오프셋이 제거되어 출력되는 IF 신호와 복구된 캐리어 주파수를 이용하여 IF 신호를 베이스밴드신호로 다운시켜 QAM 복조부(100)로 전송한다.

또한 덧셈기에 더해주는 0.5는 2진수로 00000.1로 입력되는데, 이때 2진수의 소수점 앞에 있는 제로(zero)의 개수에 따라서 임계치의 비트수가 늘어난다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치는 A/D 변환기의 처리를 통해 발생되는 DC 오프셋을 간단한 덧셈기로 해결함으로써, DC 켄슬러의 설계에 필요한 많은 게이트와 메모리를 절약할 수 있으며, 이에 따라 시스템의 크기를 줄임과 동시에 제작비용을 절감할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

케이블 모뎀의 다운 스트림 전송에서 발생되는 DC 오프셋 제거 장치에 있어서,

케이블 채널을 통해 수신되는 아날로그 신호를 샘플링을 통해 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와,

상기 A/D 변환기에서 출력되는 각각의 디지털 신호에 보정값을 가산하는 덧셈기와,

상기 덧셈기에서 보정값과 더해진 디지털 신호를 정의된 비트 이상되는 비트의 제거(truncation)를 통해 2진수 형태로 변환하는 2의 보수 변환기와,

상기 2의 보수 변환기에서 출력되는 신호와 복구된 캐리어 주파수를 이용하여 베이스밴드 신호로 변환하는 콤플렉스 믹서부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 덧셈기에 가산되는 값은 0.5인 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 덧셈기에 더해주는 0.5는 2진수로 00‥0.1로 입력되고, 상기 2진수의소수점 앞에 있는 제로(zero)의 개수에 따라서 임계치의 비트수를 조절하는 것을 특징으로 하는 케이블 모뎀의 DC 오프셋 제거 장치.