KR20020079829A - 침묵 기간을 이용하는 ｐｃｍ 모뎀 적응 시스템 - Google Patents

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Abstract

전 2중 PCM 모뎀 시스템(도 2)에서, 아날로그 모뎀(12)에 의한 트레이닝 신호의 발생동안 디지털 모뎀(26) 전송기가 침묵되는(silenced)(54) 통신 채널(67)의 로버스트 측정(robust measuring)을 위한 방법과 장치가 제공되며, 디지털 모뎀의 전송기의 침묵(silencing)은 디지털 모뎀에서의 채널 측정동안의 에코와 연관되는 문제들을 제거한다. 따라서, 상기 방법은 채널 추정동안의 에코를 제거하며, 정상적으로 이용되는 에코 상쇄기의 성능에 대한 임의의 의존들을 제거한다.

Description

침묵 기간을 이용하는 ＰＣＭ 모뎀 적응 시스템{PCM modem adaptation system utilizing a silence period}
아날로그 및 디지털 모뎀들을 상호접속한 전 2중 모뎀 시스템에서, 초기 시작 절차이후에 그리고 양쪽 모뎀들이 데이터 전송을 시작했을 때, 디지털 모뎀이 아날로그 모뎀 파라미터들을 갱신할 필요성을 검출하거나 감지하는 시간이 올 수 있다. 이것은 에러 레이트가 증가했는지를 확인하기 위해 업스트림 채널을 다시 조사함으로써 행해진다. 초기의 시작이 완료됐으므로, 아날로그 모뎀 전송은 루프백 타이밍 계획(loopback timing scheme)을 통해 네트워크 타이밍으로 록킹된다 (locked). 네트워크 타이밍으로의 이러한 로크(lock)는 루프백 타이밍이 채널을 정확하게 추정하기 위한 본질적 요구조건이므로 중요하다.
루프백 타이밍을 얻기 위해, 모뎀들은 전 2중 모드에 있어야 한다. 그러나, 이 시점에서 에코가 문제로 된다. 전 2중 모드에 있을 때, 모뎀 전송기들은 동작(keyed on)되고, 모뎀의 전송기로부터, 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기들을 통한, 채널 프로빙(channel probing)이 발생하는 모뎀의 수신기로의 에코 경로가 존재한다. 디지털 모뎀에서의 에코 상쇄(echo cancellation)는 매우 효과적일 수 있지만, 결코 100% 효과적이지는 않다.
더 명확하게는, 아날로그 모뎀이 채널 변동들(channel variations)을 고려하여 자신을 재구성하기 위해 이용된, 일련의 파라미터들이 디지털 모뎀에서 발생될 수 있다는 것은 중요하다. 디지털 모뎀에서 측정되어야 할 것은 이들 채널 변동들 또는 손상들이다. 몇몇 경우들에서, 아날로그 모뎀에서의 전치-등화 파라미터들(pre-equalization parameters), 전송 성상도(transmit constellation) 및 전송 전력은 업스트림 통신 채널에서의 변화들을 수용하기 위해 변화될 필요가 있을 수 있다. 이들 변화들은, 디지털 측에서 감지된 채널 변동들이 주어지면, 아날로그 모뎀의 성능을 최대화할 수 있기 위해 아날로그 측에서 이루어진다.
전 2중 PCM 모뎀 시스템들에서, 에코 상쇄는 모뎀 전송기들에 의해 발생된 에코가 채널 측정들 또는 데이터 전송 자체와 간섭하는 것을 방지하기 위해 아날로그 모뎀 및 디지털 모뎀 모두에서 이용된다. 에코 상쇄는 여러 종류의 왜곡들을 배제하는데 있어 과거에 효과적이었다. 그러나, 에코 상쇄기들(echo cancellers)이 에코로서 모뎀의 수신기로 대개 반사되는 모든 전송된 에너지를 상쇄하기에 충분한 성능일 수는 없다. 이것은 전 2중 모뎀 동작동안 채널 변동 또는 손상들을 측정하기 위해 측정들이 취해질 때 특히 다루기 힘들게 된다.
디지털 모뎀이 업스트림 채널 특성들을 측정할 수 있기 위해, 테스트 또는트레이닝 프로토콜이 아날로그 모뎀으로부터 디지털 모뎀으로 전송된다. 테스트 또는 트레이닝 프로토콜은, 채널에 의해 변경되고, 채널의 효과가 확인될 수 있도록 디지털 모뎀에서 검출되는, 공지된 특성들을 가지고 있다. 채널 변동들 또는 손상들을 확인하면, 아날로그 모뎀을 감지된 측정 채널 특성들에 대해 최적화하도록 아날로그 모뎀을 재구성 또는 리셋하기 위해, 한 세트의 파라미터들이 아날로그 모뎀으로 되돌려져 전송된다. 통상적인 파라미터들은 맵핑 파라미터들, 성상도 세트들 및 전치-등화 파라미터들이다.
전 2중 전송은 중앙국(central office) 또는 CO에서의 디지털-아날로그 변환기를 통해서 및 반대로 아날로그-디지털 변환기를 통해서, 전송기로부터 채널 특성들이 측정되는 수신기로의 에코 경로를 발생시킨다는 것이 알려져 있다. 이해되는 바와같이, 수신된 신호에 대한 에코의 효과들을 적절하게 상쇄할 수 없음은 채널의 잘못된 측정을 발생시키며, 따라서 파라미터들의 서브-최적의 세트는 디지털 모뎀으로부터 아날로그 모뎀으로 되돌려져 전송된다.
본 발명은 특히, 규칙적 레이트 재교섭 시퀀스(regular rate renegotiation sequence)내에서 침묵의 기간동안 업스트림 채널 손상들 또는 변화들이 측정되는 전 2중 PCM 모뎀 시스템(a full duplex PCM modem system)으로의 원격 통신의 분야에 관한 것이다.
도 1은 디지털 모뎀의 전송부로부터 중앙국을 통한 디지털 모뎀의 수신부로의 에코 경로를 예시하는, 아날로그 모뎀과 디지털 모뎀의 이용을 포함하는 전 2중 PCM 모뎀 시스템의 블록도.
도 2는 레이트 재교섭동안 아날로그 모뎀으로부터 디지털 모뎀으로의 트레이닝 시퀀스의 전송을 예시하고, 또한 테스트 또는 트레이닝 시퀀스의 수신을 위해 확립된 시간 윈도우동안 디지털 모뎀의 전송기부로부터의 전송의 중지를 예시하여, 더 정확한 채널 추정을 위해 에코를 완전히 제거하는, 도 1의 전 2중 PCM 모뎀 시스템의 블록도.
전 2중 모드에서 디지털 및 아날로그 모뎀들을 동작시키기 보다는, 본 발명에서는 레이트 재교섭 시퀀스에서 디지털 모뎀으로부터의 전송이, 아날로그 측으로부터의 테스트 또는 트레이닝 프로토콜이 전송되는 윈도우동안 억제된다. 디지털 모뎀에서의 전송 중지는 디지털 모뎀의 수신기에서의 인자로서 에코를 완전히 제거하여, 테스트 또는 트레이닝 프로토콜 신호들은 업스트림 채널을 정확하게 측정하는데 이용될 수 있다. 침묵 기간이 제한된다는 것을 유의해야 하는데, 연장된다면루프백 타이밍이 손실될 것이기 때문이다. 루프백 타이밍이 손실되면, 채널은 정확하게 추정될 수 없다.
채널 특성들의 에코없는 측정(echo-free measurement)으로, 아날로그 모뎀으로 송신되거나 되돌려져 전송된 파라미터들은 더 정확히 채널 상태를 반영하며, 따라서 아날로그 모뎀에서 이용된 사전보상 요소들(precompensation elements)의 더 정확한 세팅을 발생시킨다. 사전보상은 일반적으로 전치-등화 상수들(pre-equalization constants), 아날로그 모뎀의 출력 전력을 설정하기 위한 맵핑 파라미터들 및 데이터의 전송을 위한 성상도를 최적화하기 위한 전송 성상도의 세팅을 포함한다.
파라미터들의 최적의 세트로, 통신은 더 로버스트하게(robust) 되고, 시스템이 동작할 수 있는 속도는 증가된다는 것이 이해될 것이다. 이러한 경우가 아니라면, 채널 조건들을 변화시킴으로써 발생되는 높은 에러 레이트들의 경우와 같이, 속도는 저하되거나 감소(throttled back)된다.
요약하면, 전 2중 PCM 모뎀 시스템에서, 아날로그 모뎀에 의한 트레이닝 신호들의 발생동안 디지털 모뎀의 전송기가 침묵되는 통신 채널의 로버스트 측정을 위한 방법 및 장치가 제공되고, 디지털 모뎀의 전송기의 침묵은 디지털 모뎀에서의 채널 측정동안의 에코와 연관된 문제들을 제거한다. 따라서, 상기 방법은 채널 추정동안 에코를 제거하며, 정상적으로 이용된 에코 상쇄기의 성능에 대한 임의의 의존들을 제거한다.
이들 및 다른 도면들은 도면들와 연결된 상세한 설명과 연계하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1에 관해서 설명한다. PCM 모뎀 시스템(10)은 로칼 아날로그 루프(local analog loop)(16)를 통하여 하이브리드 회로(14)에 의해 중앙국(18)에 연결된 아날로그 모뎀(12)을 포함한다. 유사 모뎀에서 아날로그-디지털 변환기는 대개 수신 경로에 존재하고 디지털-아날로그 변환기는 대개 전송 경로에 존재한다는 것을 유의해야 한다. 중앙국에는, 화살표(22)에 의해 예시된 업스트림 방향으로 아날로그-디지털 변환기(24)를 이용하여 아날로그 데이터를 디지털 스트림으로 변환하는 하이브리드 회로(20)가 있다. 특히, (28)에 예시된 파라미터 발생 및 채널 측정을 허용하기 위해 디지털 모뎀(26)의 수신부에 인가되는 것이 이러한 정보이다.
일반적으로, 디지털 모뎀(26)의 전송부는, 디지털-아날로그 변환기(30)를 통해 연결되고 거기서부터 중앙국(18)내의 회로(20)에 연결되는 출력 신호를 연속적으로 전송한다. 중앙국으로부터의 신호는 화살표(32)에 의해 예시된 다운스트림 방향으로 로칼 아날로그 루프(16) 및 회로(14)를 통해 아날로그 모뎀(12)의 수신부에 인가된다. 파라미터들(P1, P2 및 P3)을 전송하는 목적은 채널에 대한 아날로그 모뎀의 출력을 최적화하는데 이용되는 아날로그 모뎀내에서 사전보상 회로들을 구성하거나 설정하기 위해서이다. 다른 것들중에서 전치-등화기, 전송 성상도들 및 맵핑 파라미터들(mapping paramters)의 세팅과 관련된 파라미터들(P1, P2 및 P3)이 이용되어, 아날로그 모뎀의 출력 전송 전력이 제어된다.
알 수 있는 바와같이, 점선으로 예시된 에코 경로(34)는 아날로그 모뎀의 전송기로부터 그 수신기까지 하이브리드를 통해서 존재하여, 전송된 에너지는 수신기로 되돌려져 흘러간다. (36)에 예시된 에코 상쇄기는 아날로그 측에서 에코들의 효과를 상쇄하는데 이용되었다.
유사한 타입의 에코 상쇄는 (40)에 예시된 디지털 모뎀들에서 이용되었다. 몇몇 디지털 모뎀 에코 상쇄기들은 에코 상쇄의 수행을 개선하기 위해 디지털 손상들, 다운 스트림 및 업스트림의 효과를 고려한다. 에코 상쇄기는 에코의 효과들을 상쇄하도록 전송기와 수신기 사이에 연결되고, 에코 경로는 점선(42)으로 예시되어 있다. 이러한 에코 경로는 디지털-아날로그 변환기를 통하고 하이브리드(20)를 통하고 아날로그-디지털 변환기를 통해서 전송측으로부터 수신기 노드(44)로 진행한다. 일반적인 경우와 같이, 에코 상쇄기는 전송측으로부터의 신호들을 취출하고 (tap off), 에코의 효과들을 상쇄하도록 이상(異相) 신호(out-of-phase signal)를노드(44)에 제공한다.
그와 같은 계획에서의 문제점은 몇몇 잔여 에코가 남는다는 것이다. 변함없이 원하지 않는 성분들이 디지털 모뎀의 수신기로 되돌려져 들어가서, 유닛(28)에서 이루어진 채널 측정들은 종종 잔여 에코 신호로 훼손된다. 결과는, 이전에 언급된 바와같이, 비-최적 채널 추정들(non-optical channel estimations)로 인해 완전히 정확하지 않은 파라미터들 P1, P2 및 P3의 발생이다. 이들 파라미터들이 에러가 일어나기 쉬울 때,아날로그 모뎀은 적절하게 셋업되지 않는다. 결과로서, 데이터 전송 레이트가 저하되고, 처리량이 낮아질 수 있다.
파라미터들 P1, P2 및 P3의 제공은, 파라미터들이 아날로그 모뎀의 다양한 사전보상 성분들에 대해 설정되는, 소위 레이트 재교섭 시퀀스에서 일어난다는 것이 이해될 것이다. 대개, P1, P2 및 P3는, 테스트 또는 트레이닝 시퀀스가 아날로그 모뎀으로부터 디지털 모뎀으로 전송되고 채널 측정들이 이러한 선험적 신호 스트림(a priori signal stream)에 기초하여 이루어지는, 절차동안 설정된다. 이러한 재교섭 시퀀스에서, 파라미터들 P1, P2 및 P3의 세팅 오류는 채널의 잘못된 측정에서 비롯된다.
도 2를 설명한다. 상기에 언급된 테스트 또는 트레이닝 시퀀스는 (50)에 예시되며, 아날로그 모뎀으로부터 디지털 모뎀으로의 데이터 스트림의 미리 결정된 부분내에 있도록 음영(shading)(52)에 의해 표시된 윈도우에서 일어나게 설정된다. 이러한 윈도우의 위치는 디지털 모뎀에서 알려지며, 유닛(54)은 이러한 윈도우동안 디지털 모뎀의 전송기를 멈추(keyed off)는데 이용된다. 결과는 테스트 또는 트레이닝 시퀀스 윈도우동안 에코 경로(42)가 사라진다. 따라서, 노드(44)에서의 이루어진 채널의 측정들은 에코 고려들 없이 이루어질 수 있다.
따라서, 에코 상쇄기는 에코 상쇄기(40)에 의해 표시된 바와같이, 수신측과 전송측사이에서 이용될 수 있지만, 이러한 에코 상쇄기의 성능은 트레이닝 시퀀스동안 에코가 결코 완전히 제거되도록 될 수 있는 정도일 수 없다.
동작시에, 시스템은 (60)에 예시된 시작 모드로 스위칭된다. 이러한 사실은 유닛(62)에 의해 검출되며, 이것은 적합한 시간에서 디지털 모뎀의 전송기를 멈추게 하도록 유닛(54)을 활성화하는데 이용되며, 따라서 침묵 기간을 제공하는데 이용된다.
디지털 모뎀내의 소프트웨어는 모뎀이 이러한 침묵 기간동안 (28)에 예시된 바와같이, 수신 채널을 측정하고 (64)에서 새로운 파라미터 세트들 P1, P2 및 P3를 발생시키고, 화살표(67)에 의해 도시된 디지털 모뎀의 전송부를 동작시킨 후에 아날로그 모뎀으로 새로운 파라미터들(66)을 전송하도록 한다.
테스트 및 트레이닝 프로토콜뿐만 아니라 이들 신호들을 아날로그 모뎀이 디지털 모뎀으로 송신하는 방법이 본 발명의 양수인에게 양도된 1999년 9월3일 출원이 된 "데이터 전송을 위해 펄스 코드 변조를 이용하는 디지털 및 아날로그 모뎀들에 대한 시작 절차를 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for a Startup Procedure for Digital and Analog Modems Utilizing Pulse Code Modulation for Data Transmission)"라 명명된 미국 특허 출원번호 제 09/390,106 호에 서술되어 있다.
본 발명은 채널 측정들이 전 2중 모드에 있을 때 이루어지는 것을 허용하도록 디지털 모뎀의 전송기의 침묵과 연결되어 서술되었지만, 본 발명의 침묵 시스템은 아날로그 모뎀에도 유리하게 이용될 수 있다. 이것은 아날로그 모뎀이 에코에 의한 방해가 없는 다운 스트림 채널을 검출하게 한다.
그러나 한가지 차이는, 아날로그 모뎀 전송기가 중단된다면 루프 백된 타이밍이 손실되지 않는다는 것이다. 이것은 아날로그 모뎀이 디지털 모뎀으로부터의 수신된 신호를 통해 네트워크 타이밍을 추적할 수 있기 때문이다. 동작되면, 아날로그 모뎀은 네트워크 타이밍으로 록킹된 전송을 계속할 수 있다.
따라서, 디지털 모뎀과 연결되어 논의된 에코 제거는 요구된다면 아날로그 모뎀에서 반영될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들 및 실시예에 대한 여러 수정들과 변동들을 이제 서술했으므로, 그 분야에 숙련된 자에게는 단지 예로서 제시된 앞의 내용이 단지 예시적일 뿐 한정적이지 않다는 것이 분명해야 한다. 수많은 수정들 및 다른 실시예들은 그 분야 당업자의 상식범위내에 있으며, 첨부된 청구항들 및 그와 동등한 것들에 의해서만 제한된 본 발명의 범위내에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (11)

  1. 전 2중 PCM 모뎀 시스템(full duplex PCM modem system)에서, 모뎀의 전송기와 수신기사이의 에코 경로(echo path)로 인한, 모뎀에서의 채널 추정에 대한 에코의 효과들을 제거하는 방법으로서, 채널 추정 측정들이 이루어질 기간동안 전송기를 멈추게(keying off)하는 단계를 포함하는, 에코 효과 제거 방법.
  2. 네트워크 채널을 통해 상호접속된 아날로그 및 디지털 모뎀을 갖는 전 2중 PCM 모뎀 시스템에서, 상기 디지털 모뎀에서 채널 추정의 에러들을 감소시키는 방법으로서,
    상기 아날로그 모뎀에서 트레이닝 신호들의 시퀀스를 발생시키는 단계;
    네트워크 채널을 통해 상기 디지털 모뎀에 상기 트레이닝 신호들을 전송하는 단계; 및
    상기 트레이닝 신호들이 상기 디지털 모뎀에서 수신되는 기간동안 상기 디지털 모뎀의 전송기를 멈추게 하는 단계로서, 그에 의해 상기 디지털 모뎀의 전송기로부터 수신기로의 신호들과 정상적으로 연관된 에코는 제거되어, 디지털 모뎀의 수신기에서의 채널 추정이 에코로 인한 에러 성분들이 없게 되는 것을 허용하는, 상기 전송기를 멈추게 하는 단계를 포함하는, 에러 감소 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모뎀들은 네트워크 타이밍으로 록킹되고(locked), 상기 전송기는 네트워크 타이밍이 상기 아날로그 모뎀에서 손실되기 전에 동작(keyed back on)되는, 에러 감소 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 모뎀은 시작 모드(starup mode)로 스위칭되고, 상기 디지털 모뎀이 상기 시작 모드로 언제 스위칭될지를 검출하는 단계로서, 상기 전송기의 멈춤은 상기 디지털 모뎀에서 시작 모드로의 스위칭 검출시에 일어나는, 상기 검출 단계를 더 포함하는 에러 감소 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전송기가 멈춘 기간동안 채널을 측정하는 단계로서, 따라서 에코없는 채널 추정을 허용하는 상기 채널 측정 단계를 더 포함하는 에러 감소 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 채널 추정에 응답하여 새로운 파라미터들을 결정하는 단계를 더 포함하는 에러 감소 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전송기를 동작시키는 단계와, 상기 전송기가 동작될 때 상기 아날로그모뎀으로 상기 새로운 파라미터들을 전송하는 단계를 더 포함하는 에러 감소 방법.
  8. 네트워크 채널을 통해 접속된 아날로그 및 디지털 모뎀을 갖는 전 2중 PCM 모뎀 시스템에서, 상기 디지털 모뎀에서 채널 추정의 에러들을 감소시키는 장치로서,
    상기 디지털 모뎀에서의 전송기; 및
    상기 채널 추정동안 상기 전송기로부터의 전송이 중단되게 하여, 상기 채널 추정에 대한 에코의 효과들을 제거하는 유닛을 포함하는 에러 감소 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유닛은 상기 전송기를 턴 온 및 턴 오프하는 키잉 회로(keying circuit )를 포함하는, 에러 감소 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 디지털 모뎀에 인가된 네트워크 타이밍을 더 포함하며, 상기 전송기는 상기 아날로그 모뎀에 의해 상기 네트워크 타이밍에 대한 로크(lock)가 손실되기 이전에 동작되는, 에러 감소 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 디지털 모뎀을 시작 모드로 위치시키는 회로와, 상기 디지털 모뎀이 상기 시작 모드에 위치되고 상기 채널 추정이 시작되려고 할 때 미리 결정된 출력을 갖는 검출기를 더 포함하고, 상기 유닛은 상기 검출기의 출력에 응답하여 멈추게되는, 에러 감소 장치.
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