KR20170066536A - 공유 송신 매체를 통한 전이중 통신을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

공유 송신 매체를 통한 전이중 통신을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공유 송신 매체(270)를 통한 통신을 위한 통신 디바이스(200)에 관한 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 통신 디바이스는 송신기 출력 단자(211)를 통하여 통신 신호를 송신하기 위한 송신기(210), 수신기 입력 단자(221)를 통하여 통신 신호를 수신하기 위한 수신기(220), 및 공유 송신 매체에 송신기 출력 단자와 수신기 입력 단자를 결합시키기 위한 결합 유닛(230)을 포함하고, 제1 통신 주파수 범위(FLOW) 내에 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제1 필터(231), 및 제1 통신 주파수 범위로부터 비중첩(disjoint) 제2 통신 주파수 범위(FHIGH) 내에 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제2 필터(232)를 포함한다. 결합 유닛은, 제1 스위칭 상태(S1)에서 송신기 출력 단자를 제1 필터에 연결 및 수신기 입력 단자를 제2 필터에 연결시키거나, 제2 스위칭 상태(S2)에서 송신기 출력 단자를 제2 필터에 연결 및 수신기 입력 단자를 제1 필터에 연결시키기 위한 구성가능한 스위치(233)를 추가로 포함한다. 통신 디바이스는 공유 송신 매체를 통해 통신 디바이스에 결합된 원격 액세스 노드(11)로부터 수신된 구성 정보(conf_info)에 기초하여 제1 또는 제2 스위칭 상태 사이에서 선택하기 위한 스위칭 제어기(240)를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명은 복수의 통신 디바이스에 통신 리소스를 할당하는 방법에 관한 것이다.

Description

공유 송신 매체를 통한 전이중 통신을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FULL-DUPLEX COMMUNICATION OVER A SHARED TRANSMISSION MEDIUM}
본 발명은 케이블 플랜트와 같은, 공유 송신 매체를 통한 전이중(full-duplex) 통신에 관한 것이다.
대역폭-제한된 동 플랜트(copper plant)를 통하여 매우 높은 데이터 레이트를 달성하는 데 특히 성공적인 것으로 입증된, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 및 DMT(Discrete Multi-Tone) 기술을 포함하는, DSL 패러다임은 이제 동축 케이블과 같은, 고품질 송신 매체에 대해 고려되고 있다.
동축 케이블 플랜트는 탭, 전력 스플리터/컴바이너, 커플러 등에 의하여 서로 결합된 동축 세그먼트를 통해 액세스 노드를 복수의 가입자 단말기에 연결하는 공유 P2MP(Point to Multi-Point) 매체이다.
전이중 통신은 케이블 플랜트의 가장 최적의 사용을 만드는 방식으로서 고려된다. 단말기에는 여전히 중첩하지 않는 주파수 캐리어의 세트가 할당되지만, 캐리어는 이제 (반드시 동일한 가입자 단말기에 대해서는 아닌) 다운스트림 및 업스트림 통신 양쪽 모두에 이용될 수 있어, G.Fast에 고려된 바와 같은 반이중(half-duplex) 기술, 또는 xDSL 또는 DOCSIS에 사용된 바와 같은 FDD(Frequency Division Duplexing) 기술에 비해 2배의 데이터 처리량을 생성할 수 있다. 그러나, 일부 기술적 장애가 극복되어야 한다.
예를 들어, 하나의 그리고 동일한 송수신기 내의 송신 경로로부터 수신 경로로의 자기 간섭(이후 반향(echo)이라고 함)은 적절히 제거되어야 한다. 반향은 일반적으로 소위 아날로그 하이브리드 회로를 이용하여 제거된다. 하이브리드 회로는 예를 들면 아날로그 도메인에서의 신호 감산에 의해, 송신기의 출력에서 수신기의 입력으로 결합 경로(coupling path) 손실을 증가시키는 것을 목표로 한다. 하이브리드 회로는 LMS 필터, 벡터링 등과 같은 디지털 반향 제거 기술과 추가로 조합될 수 있다
하이브리드 회로와 반향 제거기는 일반적으로 케이블 플랜트의 양쪽 단부, 즉 네트워크 측(액세스 노드)과 가입자 측(케이블 모뎀)에 요구된다. 이러한 하이브리드 회로는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 동작하도록 적응되어야 하고, 따라서 복잡하고 고가인 것으로 예상된다. 그러나, 가입자 장비는 집중적인 비용 압력에 직면하고 가능한 한 저렴해야 한다.
공유 송신 매체를 통해 전이중 통신의 가입자 측에 효율적이고 저렴한 해결책을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 공유 송신 매체를 통해 통신하기 위한 통신 디바이스는 송신기 출력 단자를 통하여 통신 신호를 송신하기 위한 송신기, 수신기 입력 단자를 통하여 통신 신호를 수신하기 위한 수신기, 및 공유 송신 매체에 송신기 출력 단자와 수신기 입력 단자를 결합시키기 위한 결합 유닛을 포함한다. 결합 유닛은 제1 통신 주파수 범위 내에 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제1 필터, 및 제1 통신 주파수 범위로부터 비중첩(disjoint) 제2 통신 주파수 범위 내에 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제2 필터를 포함한다. 결합 유닛은, 제1 스위칭 상태에서 송신기 출력 단자를 제1 필터에 연결 및 수신기 입력 단자를 제2 필터에 연결시키거나, 제2 스위칭 상태에서 송신기 출력 단자를 제2 필터에 연결 및 수신기 입력 단자를 제1 필터에 연결시키기 위한 구성가능한 스위치를 추가로 포함한다. 통신 디바이스는 공유 송신 매체를 통해 통신 디바이스에 결합된 원격 액세스 노드로부터 수신된 구성 정보에 기초하여 제1 또는 제2 스위칭 상태 사이에서 선택하기 위한 스위칭 제어기를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 스위칭 제어기는 액세스 노드와 통신 디바이스 사이의 기본 통신 채널의 확립을 위해 제1 및 제2 스위칭 상태 중 하나를 디폴트 스위칭 상태로서 선택하도록 통신 디바이스의 초기화 단계 동안 더 구성된다. 구성 정보는 기본 통신 채널을 통해 반송된다.
일 실시예에서, 기본 통신 채널은 제1 및 제2 통신 주파수 범위의 미리 결정된 주파수 캐리어에 걸쳐 정의된다.
일 실시예에서, 제1 통신 주파수 범위는 하나의 제1 저주파수 대역을 포함하고, 제2 통신 주파수 범위는 보호 대역에 의해 제1 저주파수 대역으로부터 비중첩의 그리고 분리된 하나의 제2 고주파수 대역을 포함한다.
일 실시예에서, 제1 및 제2 필터는 다이플렉서로서 구현된다.
일 실시예에서, 공유 송신 매체는 케이블 플랜트이며, 통신 디바이스는 케이블 모뎀이다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 공유 송신 매체를 통한 통신을 위해 복수의 통신 디바이스에 통신 리소스를 할당하는 방법은, 다운스트림 통신을 위한 제1 통신 주파수 범위의 제1 주파수 캐리어 및 업스트림 통신을 위한 제1 주파수 범위로부터 비중첩인 제2 통신 주파수 범위의 제2 주파수 캐리어를 복수의 통신 디바이스의 제1 부분에 할당하는 단계, 및 다운스트림 통신을 위한 제2 주파수 캐리어 및 업스트림 통신을 위한 제1 주파수 캐리어를 복수의 통신 디바이스의 제2 나머지 부분에 할당하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은, 복수의 통신 디바이스 중에 제1 통신 디바이스 및 제2 통신 디바이스가 많이 간섭하는 통신 디바이스로 특성화되는 경우, 통신 디바이스의 동일한 부분에 제1 및 제2 통신 디바이스를 할당하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 복수의 통신 디바이스 중 각자의 통신 디바이스들과의 기본 통신 채널의 확립을 위해 제1 및 제2 통신 주파수 범위에서 제3 미리 결정된 주파수 캐리어를 할당하는 단계를 포함한다. 구성 정보는 통신 디바이스의 제1 또는 제2 부분에 속하는 것으로서 복수의 통신 디바이스 중 각자의 통신 디바이스들을 구성하기 위해 기본 통신 채널을 통해 반송된다.
본 발명은 또한 그러한 통신 제어기를 포함하는 액세스 노드(예를 들어, 파이버 동축 유닛)에 대해, 상기 방법에 따라 복수의 통신 디바이스에 통신 리소스를 할당하기 위한 통신 제어기, 및 본 발명에 따른 통신 디바이스 및 액세스 노드를 포함하는 통신 시스템(예를 들어, 하이브리드 파이버 동축 네트워크)에 관한 것이다.
이용가능한 통신 스펙트럼은 2개 부분: 필터의 롤-오프(roll-off)를 처리하기 위해 통상적으로 보호 대역에 의해 분리되는 저주파수 대역과 고주파수 대역으로 분할된다. 파이버-동축 유닛은 동일한 캐리어가 다운스트림(DS) 및 업스트림(US) 송신 양자 모두에 동시에 사용되는 것을 의미하는 전이중 모드에서 계속 동작한다. 그러나, 임의의 주어진 케이블 모뎀에 할당된 DS 캐리어 세트 및 US 캐리어 세트가 동일한 주파수 대역 내에 위치되지 않게 하여야 하는데, 이는 주어진 케이블 모뎀에 할당된 DS 캐리어 세트가 저주파수 대역에 위치되면, 해당 케이블 모뎀에 할당된 US 캐리어 세트가 고주파수 대역에(또는 반대로) 위치된다는 것을 의미한다. 해당 케이블 모뎀과의 DS(각각, US) 송신에 사용되는 캐리어는 따라서 다른 케이블 모뎀과의 US(각각, DS) 송신에 재사용될 수 있다. 전체 스펙트럼이 여전히 동시에 전체 공유 매체를 통해 양쪽 방향으로 활용될 수 있지만, 각각의 케이블 모뎀은 예를 들어, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 주파수 분할 다중화 및 역다중화를 구현하는 저렴한 수동 디바이스인 다이플렉서에 의해 주파수 도메인에서의 DS 신호로부터 US 신호를 용이하게 분리할 수 있다.
케이블 모뎀은 초기에 통신 방향에 어떤 주파수 대역을 사용할지 인식하지 못하기 때문에, US 송신 및 DS 수신을 위해 올바른 주파수 대역을 선택하고 연결하는 데 일부 스위칭 회로 및 제어 로직이 요구된다.
일반적인 하이브리드 회로 및 반향 제거기를 다이플렉서 및 여분의 스위칭 회로로 가입자 측에서 대체하면 케이블 모뎀의 설계를 대폭적으로 단순화시키고 그 비용을 실질적으로 감소시키게 할 수 있다. 또한, 이러한 구현예는 교차-사용자 간섭(근처 모뎀의 다운스트림으로 누설한 하나의 모뎀의 업스트림)에 대한 용이한 해결책을 제공한다.
다음의 첨부 도면들과 연계하여 취해지는 실시예의 다음의 설명을 참조하는 것에 의해 본 발명의 상기의 및 다른 목적들과 특징들은 더욱 명확하게 될 것이고 본 발명 자체는 최상으로 이해될 것이며:
- 도 1은 하이브리드 파이버 동축 네트워크의 일부를 나타내고;
- 도 2는 네트워크 측과 가입자 측 양자 모두에서의, 본 발명에 따른 예시적인 리소스 할당 방식을 나타내고;
- 도 3은 본 발명에 따른 케이블 모뎀을 나타낸다.
케이블 플랜트를 통해 케이블 모뎀(CM)(41 내지 44)에 결합되고 하나 이상의 광 링크(81)를 통해 운영자의 네트워크(도시되지 않음)에 결합되는 파이버 동축 유닛(FCU)(11)을 포함하는 하이브리드 파이버 동축(HFC) 통신 시스템(1)의 일부가 도 1에 도시된다.
케이블 플랜트는 일차 동축 세그먼트(51, 52), 이차 동축 세그먼트(61, 62) 및 삼차 동축 세그먼트(74 내지 71)를 포함한다. 일차 동축 세그먼트(51)는 양방향 탭(21)(또는 TAP1)의 입력 포트 P1에 FCU(11)를 결합시킨다. 탭(21)의 출력 포트 P2는 다른 양방향 탭의 입력 포트에 일차 동축 세그먼트(52)를 통해 결합된다(도시되지 않음). 탭(21)은 CM 또는 추가로 스플리터에 연결하기 위한 2개의 탭 포트 T1 및 T2를 추가로 포함한다. 현재, 탭(21)의 탭 포트 T1은 스플리터(31)의 입력 포트 P3에 이차 동축 세그먼트(61)를 통해 결합되고, 그 탭 포트 T11 및 T12는 CM(41(또는 CM1) 및 42(또는 CM2))에 삼차 동축 세그먼트(71 및 72)를 통해 각각 결합되고; 탭(21)의 탭 포트 T2는 스플리터(32)의 입력 포트 P4로 이차 동축 세그먼트(62)를 통해 결합되고, 그 탭 포트 T13 및 T14는 삼차 동축 세그먼트(73 및 74)를 통해 CM(43(또는 CM3) 및 44(또는 CM4))에 각각 결합된다.
케이블 플랜트는 가능하게는 상이한 방식으로 상호접속된 탭, 스플리터 및 CM을 추가로 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 특정한 플랜트 토폴로지는 많은 것들 중 하나일 뿐이고, 하기 설명에 대한 예시적인 예의 역할을 할 뿐이다.
탭(21) 및 스플리터(31 및 32)에 의해 유도된 결합 손실은 그들의 정확한 하드웨어 아키텍처 및 구현에 의존하고, 커플러 유형마다, 그리고 또한 제조업체마다 달라질 수 있다. 그러나, 주목할 만한 일부 일반적인 결합 특성이 존재한다.
탭(21)의 입력 포트 P1과 출력 포트 P2 사이의 양방향성 결합 경로의 경로 손실은 일반적으로 1 내지 3 dB(도 1에 가정된 2dB)의 범위에 있다. 일차 포트 P1과 각자의 탭 포트 T1 또는 T2 사이의 경로 손실은 더 높고, FCU(11)까지의 거리에 따라 일반적으로 8 내지 27 dB(도 1에 가정된 17 dB)의 범위에 있다. 스플리터(31 및 32)의 입력 포트와 각자의 탭 포트 사이의 경로 손실은 양방향 스플리터에 대해 일반적으로 약 4 dB(도 1에서 가정된 4 dB)이다. 탭(21)의 그리고 스플리터(31 및 32)의 탭 포트는 20 내지 25 dB(도 1에 가정된 23 dB)의 범위의 경로 손실에 의해 서로 격리된다. 마지막으로, 탭(21)은 탭 포트로 다시 결합되는 출력 포트 P2에서 수신된 리턴 업스트림 신호를 또한 막는다. 이 경로 손실은 일반적으로 약 30 dB(도 1에 가정된 30 dB)이다.
동축 플랜트를 통한 통신은 전이중이고 직교 캐리어의 공통 세트에 걸쳐 정의되는데, 이는 캐리어의 동일한 세트가 (FCU로부터 CM을 향한) 다운스트림 및 (CM들로부터 FCU를 향한) 업스트림 통신 양쪽 모두에 동시에 이용된다는 것을 의미한다. 따라서, 집계 용량은 DOCSIS 또는 xDSL 기술을 위해 배치되는 FDD, 또는 미래의 G.Fast 배치를 위해 고려되는 TDD(Time Division Duplexing)와 같은 레거시 기술들에 비하여 2배가 된다. 전술한 바와 같이, 전이중 송신에도 불구하고, 사용자에게는 여전히 중첩하지 않는 캐리어의 세트가 할당된다.
FCU(11)는 각자의 CM에 이용가능한 캐리어를 할당하는 통신 제어기(12)(또는 COMCTRL)를 포함한다. 캐리어는 통신의 특정 방향의 특정 사용자에게 할당된다. 본 설명에서 더 기재될 바와 같이, 아주 동일한 캐리어가 통신의 반대 방향의 다른 사용자에게 할당된다.
전이중 송신은 일반적으로 fstart에서 fend까지의 범위에 있는 단일 스펙트럼 대역에 걸쳐 정의된다. 대역폭(fend-fstart)은 예를 들어 1 GHz이다.
본 발명에 따르면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 이 이용가능한 스펙트럼이 이제 2개 부분: fstart에서 fd1까지의 범위에 있는 저주파수 대역 FLOW 및 fd2에서 fend까지의 범위에 있는 고주파수 대역 FHIGH로 분할된다. 대응하는 필터의 롤-오프로 인한 보호 대역(101)은 fd1과 fd2 사이에 있다. 따라서, fd1과 fd2 사이의 주파수는 통과되지 않기 때문에 사용되지 않고, 이는 적당한 데이터 레이트 패널티(네트워크의 하나 이상의 CM이 전이중 가능한 경우 보호 대역 주파수가 여전히 사용될 수 있음)를 유도한다.
네트워크 측(FCU 측)에서, 전체 이용가능한 스펙트럼이 동시에 양쪽 방향에서 사용된다. 따라서, FCU(11)는 약한 수신 신호로부터 강한 송신 신호를 격리시키기 위해, 가능하게는 반향 제거 필터 및/또는 벡터 프로세서로 보강된 하이브리드 회로를 수용한다.
그러나, 가입자 측(CM 측)에서, 통신 제어기(12)가 각각 CM에 할당된 업스트림 및 다운스트림 캐리어가 동일한 주파수 대역 FLOW 또는 FHIGH 내에 있지 않는다는 것을 보증한다.
CM 측의 스펙트럼 점유가 도 2b에 도시되는데, 이는 CM(41 내지 44)이 케이블 플랜트로 연결되는 것을 가정한다. 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH는 DS와 US 송신 양자 모두에 사용되지만, 주어진 CM에 할당된 DS 및 US 캐리어는 상이한 주파수 대역에 위치되고, 고가의 하이브리드 회로에 대한 필요 없이 적절한 필터에 의해 용이하게 서로 격리될 수 있다.
예를 들어, 각각의 CM은 다이플렉서 및 일부 여분의 스위칭 회로 및 제어 로직을 사용할 수 있다.
다이플렉서는 H 포트에 결합된 고역 통과 필터, 및 L 포트에 결합된 저역 통과 필터를 포함하는 수동 디바이스이다. 2개의 포트는 송신 매체에 결합된 제3 포트 상에 다중화된다. 제1 스위칭 상태에서, 수신기 입력이 L 포트에 연결되어 있지만(즉, DS 캐리어는 주파수 대역 FLOW 내에 위치됨), 송신기 출력은 H 포트에 연결되어 있다(즉, US 캐리어가 주파수 대역 FHIGH 내에 위치됨). 제2 스위칭 상태에서, 수신기 입력이 H 포트에 연결되어 있지만(즉, DS 캐리어는 주파수 대역 FHIGH 내에 위치됨), 송신기 출력은 L 포트에 연결되어 있다(즉, US 캐리어가 주파수 대역 FLOW 내에 위치됨).
따라서, 각각의 CM은 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH의 전체 용량과 동일하거나 비대칭인 US와 DS 대역을 상한으로 가질 수 있다. 예를 들어, 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH의 용량이 양자 모두 5 Gb/s인 경우, 각각의 CM은 동시에 5 Gb/s US 및 5 Gb/s DS의 상한을 갖지만, FCU는 동시에 최대 10Gb/s US 및 10Gb/s DS로 동작할 수 있다(모든 CM을 통해 집계됨).
통신 제어기(12)는 계정에 각자의 데이터 레이트 요건과 서비스 등급을 고려하여 DS 및 US 통신에 사용하기 위해 캐리어의 각자의 세트를 각각의 CM에 전달한다. 그 후 각각의 CM은 그 스위칭 상태, 즉 송신기 출력 및 수신기 입력이 다이플렉서의 H 포트 및 L 포트 중 어느 것들에 연결되어야 하는지를 도출할 수 있다.
초기에 CM이 사용하는 통신 방식을 알 수 없기 때문에, 일부 캐리어(102 및 103)는 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH에서 기본 양방향 통신 채널을 확립하기 위해 예약된다. 이러한 예약된 캐리어의 위치는 FCU와 CM 양자 모두에게 공지된 예비이다. 예를 들어, 주파수 서브대역(102)은 기본 US 통신을 위해 예약될 수 있지만, 주파수 서브대역(103)은 DS 기본 통신을 위해 예약될 수 있다(또는 그 반대). 주파수 서브대역은 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH의 하부에 도시되었지만, 그것들은 그 대역 내의 임의의 고정 위치에 위치될 수 있다.
기본 통신 채널은 각자의 CM에 DS 및 US 캐리어의 세트를 할당하기 위해 특히 사용된다. 초기화 시, 주어진 CM은 (일부 경쟁 회피 알고리즘(contention avoidance algorithm)을 포함하여) FCU와의 이 기본 통신 채널을 확립하기 위해 그 송신기 출력 및 수신기 입력을 다이플렉서에 초기에 어떻게 연결할지를 안다. 기본 구성 데이터가 기본 통신 채널을 통해 수신되면, CM은 구성된 DS 및 US 캐리어 세트에 따라 다이플렉서 포트에 그 송신기 출력 및 수신기 입력을 연결시키고, 그렇게 할당된 캐리어를 통해 전체 양방향 통신 경로를 확립하도록 추가로 초기화 단계를 계속 수행한다. 그 후 기본 통신 채널은 다른 CM의 초기화를 위해 해제된다.
통신 제어기(12)는 캐리어 할당 프로세스에서 각자의 CM 사이의 상호 간섭 레벨을 또한 처리할 수 있다. 실제로, CM가 제한된 격리(isolation)를 가진다면, 하나의 CM으로부터의 US 송신 신호가 다른 CM의 DS 경로에 누설된다. 예를 들어, 탭-대-탭 격리는 단지 20-25dB이다. 이러한 간섭 신호는 FCU로부터의 직접 DS 신호에 전력을 추가할 것인데, 이는 그 2개의 신호들이 상관 관계가 없기 때문이고, 따라서 아날로그 프론트 엔드에서 신호 클리핑(clipping)을 야기하고 유용한 수신 신호의 상대 전력을 낮춘다.
수신기에서 이 CM간 간섭을 완화하기 위해, 많이 간섭하는 CM의 DS 및 US 캐리어가 동일 주파수 대역에 배치된다. 예를 들어, 서로 간에 다소 낮은 격리를 갖는 CM(41 내지 44)의 DS 캐리어는 주파수 대역 FLOW에 할당되고, 그 US 캐리어는 주파수 대역 FHIGH에 할당된다. 그렇게 하는 것에 의해, 주파수 대역 FHIGH 내에 위치된 예를 들어, CM(42)의 US 신호가, 단지 주파수 대역 FLOW를 리스닝하는 예를 들어, CM(41)의 아날로그 프론트 엔드에 의해 필터 아웃되고, 따라서 CM(41)의 직접적인 DS 신호의 수신을 손상시키지 않는다. 일차 동축 세그먼트(52)를 통해 추가의 탭(도시되지 않음)에 연결된, 그리고 따라서 (탭(21)의 30dB 리턴 경로 손실 때문에) CM(41 내지 44)과 양호한 격리를 갖는 추가의 CM(도시되지 않음)은 이용가능한 스펙트럼의 가장 효율적인 사용을 하기 위해 US 통신을 위해 주파수 대역 FLOW 및 DS 통신을 위해 주파수 대역 FHIGH를 할당할 것이다.
또한, 알까뗄 루슨트(Alcatel-Lucent)라는 명칭으로 출원 번호 14305610.9로 2014년 4월 25일자로 출원된 “Full-Duplex Communication over a Shared Transmission Medium”라는 제목의 유럽 특허 출원에 기술된 바와 같이, CM간 간섭을 완화하기 위해 일부 영리한 시분할 기술을 추가로 적용할 수 있다.
본 발명에 따른, 통신 디바이스(200)에 관한 추가의 세부 사항은 본 발명에 따라 도 3에 도시된다.
통신 디바이스(200)는:
- 출력 단자(211)를 통해 US 신호를 송신하기 위한 송신기(210)(또는 TX);
- 입력 단자(221)를 통해 DS 신호를 수신하기 위한 수신기(220)(또는 RX);
- 공유 송신 매체(270)에 송신기 출력 단자(211) 및 수신기 입력 단자(221)를 결합시키기 위한 결합 유닛(230);
- 스위칭 제어기(240)(또는 SWCTRL);
- 상호연동 기능(250)(또는 IWF); 및
- 로컬 통신 로직(260)(또는 LAN)을 포함한다.
송신기(210) 및 수신기(220)는 상호연동 기능(250) 및 결합 유닛(230)에 결합되고; 스위칭 제어기는 결합 유닛(210) 및 수신기(220) 양자 모두에 결합된다. 상호연동 기능(250)은 로컬 통신 로직(260)에 또한 결합된다.
결합 유닛(230)은 주파수 대역 FLOW에 존재하는 신호를 통과시키기 위한 제1 저역 통과 필터(231)(또는 FILT1), 및 주파수 대역 FHIGH에 존재하는 신호를 통과시키는 제2 고역 통과 필터(232)(또는 FILT2), 및 스위치(233)(또는 SW)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스위치(233)는 2개의 조정된 스위칭 요소 SW1 및 SW2를 포함하고, 또한 S1과 S2로 지칭된 2개의 스위칭 상태를 갖는다. 스위칭 요소 SW1 및 SW2의 마스터 단자는 송신기 출력 단자(211) 및 수신기 입력 단자(221)에 각각 연결된다. 스위칭 요소 SW1 및 SW2의 각각의 하나의 2개의 슬레이브 단자는 필터(231 및 232)에 각각 연결된다.
제1 스위칭 상태 S1에서, 스위칭 요소 SW1 및 SW2는 양자 모두 상부 위치에 있는데, 이는 송신기(210)의 출력 단자(211)가 저역 통과 필터(231)에 결합되는 반면 수신기(220)의 입력 단자(221)는 고역 통과 필터(232)에 결합되는 것을 의미한다. 제2 스위칭 상태 S2에서, 스위칭 요소 SW1 및 SW2는 양자 모두 하부 위치에 있는데, 이는 송신기(210)의 출력 단자(211)가 고역 통과 필터(232)에 결합되는 반면 수신기(220)의 입력 단자(221)는 저역 통과 필터(231)에 결합되는 것을 의미한다.
스위칭 제어기(240)는 공유 송신 매체(270) 및 수신기(220)를 통해 원격 FCU로부터 수신된 구성 정보 conf_info에 기초하여 시행할 올바른 스위칭 상태를 선택한다.
저역 통과 필터(231) 및 고역 통과 필터(232)는 일반적으로 레지스터, 커패시터 또는 인덕터와 같은 수동 집중 요소(passive lumped element)를 포함하고, 어떠한 차수라도 될 수 있고 통상적으로 3차, 5차 또는 7차일 수 있다. 필터 차수가 높을수록, 필터가 더 고가이고 부피가 크지만, 보호 대역(101)은 작고 따라서 공유 매체(270)를 통한 집계 처리량은 높다.
임의의 수동 네트워크로서, 그것들은 상호(reciprocal) 네트워크인데, 이는 부하 임피던스가 제너레이터의 임피던스와 매칭하면 -이는 일반적으로 송신기(210)의 출력 임피던스 및 수신기(220)의 입력 임피던스가 양자 모두 적절한 동작을 위해 송신 매체(270)의 특성 임피던스와 매칭할 것으로 예상되는 것과 같은 경우임- 필터의 전달 함수는 제네레이터 및 부하 임피던스를 필터의 어느 단부에 두던지 상관 없이 변하지 않는다는 것을 의미한다. 완전히 대칭 필터의 경우에는, 해당 조건도 필요하지 않다.
필터(231 및 232)가 트랜지스터와 같은 일부 능동 컴포넌트를 수용하면, 더 이상 상호적이지 않으며, 그 2개의 포트는 제너레이터에 결합될 입력 포트 및 부하 임피던스에 결합될 출력 포트로서 인스턴스화(instantiated)된다. 따라서, 일부 여분의 스위칭 회로가, 해당 필터가 송신 경로에 따라 사용되는 경우 필터 입력 포트를 송신기 출력 단자(211)에 그리고 필터 출력 단자를 송신 매체(270)에 결합시키기 위해, 또는 해당 필터가 수신 경로에 따라 사용되는 경우 필터 입력 단자를 송신 매체(270)에 그리고 필터 출력 단자를 수신기 입력 단자(221)에 결합시키기 위해 요구된다.
송신기(210) 및 수신기(220)는 일반적으로 아날로그 부분 및 디지털 부분을 포함한다.
송신 아날로그 부분은 디지털-아날로그 컨버터(DAC), 및 송신 신호를 증폭하고 송신 매체를 구동하기 위한 라인 드라이버를 포함한다. 수신 아날로그 부분은 가능한 한 작은 잡음(noise)을 갖는 수신 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA), 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함한다.
일부 추가의 아날로그 컴포넌트는 송수신기(200)의 송신 또는 수신 아날로그 경로에 따라 존재할 수 있다.
예를 들어, 송수신기(200)는 송신 매체(270)의 특성 임피던스에 적응시키기 위한 임피던스 매칭 회로 또는 서지(surge) 보호 회로, 또는 격리 회로를 추가로 포함할 수 있다. 종종, 이들 블록의 전부 또는 일부는 필터 설계의 일체형 부분을 형성한다(예를 들어, 변압기의 권선이 필터의 인덕터로서 사용될 수 있음).
또한 예를 들어, 송수신기(200)는 주파수 대역 FHIGH로/로부터 신호를 상향/하향 변환하기 위해 RF 믹서를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 RF 믹서는 필터(232) 및 스위치(233) 사이에 삽입될 것이다.
디지털 부분은 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP)에 의해 구현되고, 동축 매체를 통해 사용자 트래픽을 반송하기 위해 다운스트림 및 업스트림 통신 채널을 동작시키도록 구성된다.
디지털 부분은 진단 또는 관리 커맨드 및 응답과 같은 제어 트래픽을 전송하는 데 사용되는 다운스트림 및 업스트림 제어 채널을 동작시키도록 더 구성된다. 제어 트래픽은 송신 매체를 통해 사용자 트래픽과 다중화된다.
디지털 부분은, 기본 구성 데이터를 인출하기 위해 기본 양방향 통신 채널의 확립을 포함하여 필요한 초기화 단계를 실행하고, 다음으로 스위칭 상태가 DS 및 US 캐리어 할당에 따라 시행되면, 그렇게 할당된 DS 및 US 캐리어를 통해 전체 양방향 통신 채널을 확립하기 위한 초기화 단계, 예컨대 채널 분석 및 트레이닝을 추가로 계속 수행하도록 더 구성된다.
보다 구체적으로는, 디지털 부분은 사용자 및 제어 데이터를 디지털 데이터 심볼로 인코딩 및 변조하고, 사용자 및 제어 데이터를 디지털 데이터 심볼로 복조 및 디코딩하기 위한 것이다.
다음 송신 단계는 일반적으로 디지털 부분에서 수행된다:
- 데이터 다중화, 프레이밍, 스크램블링, 오류 정정 인코딩 및 인터리빙과 같은 데이터 인코딩;
- 캐리어를 캐리어 순서화 테이블에 따라 순서화하는 단계, 인코딩된 비트 스트림을 순서화된 캐리어의 비트 로딩에 따라 파싱하는 단계, 및 가능하게는 트렐리스 코딩(Trellis coding)을 이용하여, 비트들의 각각의 청크를 (각자의 캐리어 진폭 및 위상을 갖는) 적절한 송신 성상도 포인트(constellation point) 상에 매핑하는 단계를 포함하는 신호 변조;
- 신호 스케일링;
- IFFT(Inverse Fast Fourier Transform);
- CP(Cyclic Prefix) 삽입; 및 가능하게는 시간 윈도우잉(time-windowing).
다음의 수신 단계가 전형적으로 디지털 부분 내에서 수행된다:
- CP 제거, 및 가능하게는 시간 윈도우잉;
- FFT(Fast Fourier Transform);
- FEQ(Frequency EQualization, 주파수 등화);
- 각각의 그리고 모든 등화된 주파수 샘플에 적절한 성상도 그리드(constellation grid) - 그 패턴은 각자의 캐리어 비트 로딩에 의존함 - 를 적용하는 단계, 예상되는 송신 성상도 포인트 및 그와 함께 인코딩된 대응하는 송신 이진 시퀀스를, 가능하게는 트렐리스 디코딩을 이용하여 검출하는 단계, 및 모든 검출된 비트의 청크를 캐리어 순서화 테이블에 따라 재순서화하는 단계를 포함하는, 신호 복조 및 검출; 및
- 데이터 디인터리빙, 오류 정정, 디-스크램블링, 프레임 경계 식별(frame delineation) 및 역다중화와 같은, 데이터 디코딩.
이들 송신 또는 수신 단계들의 일부는 생략될 수 있거나, 또는 일부 추가적인 단계들이, 사용되고 있는 정확한 디지털 통신 기술에 의존하여, 제시될 수 있다.
수신기(220)는 추가의 처리를 위해 디코딩된 페이로드 데이터를 상호연동 기능(250)에 공급하고 반대로 상호연동 기능(250)은 공유 송신 매체를 통해 추가의 인코딩 및 송신을 위해 페이로드 데이터를 송신기(210)에 공급한다.
상호연동 기능(250)은 송신기(210) 및 수신기(220)를 로컬 통신 로직(260)과 인터페이스하고, 일반적으로 일부 레이트 적응 및 트래픽 디스패치/우선순위화 로직을 포함한다.
로컬 통신 로직(260)은 무선 또는 유선 근거리 네트워크(LAN)를 통해 가입자 단말기로/로부터 로컬 트래픽을 적절히 포워딩/라우팅하고 처리하기 위한 것이다.
설명은 2개의 주파수 대역, 즉, 저주파수 대역 FLOW와 고주파수 대역 FHIGH와의 통신 방식에 초점을 맞추고 있지만, 통신의 방향에 따라 2개 이상의 주파수 대역을 가질 수 있는데, 이는 결합 유닛 내에서 여분의 대역 통과 필터 및 여분의 스위칭 회로, 및 따라서 CM에 대해 고비용 및 증가된 보드 공간을 의미한다. 이들 필터로부터의 신호를 함께 조합하거나, 캐리어가 해당 특정 CM에 대해 실제로 구성되는 하나 이상의 필터를 선택할 수 있다. 이들 추가적인 대역은 DS/US 피크 데이터 레이트를 맞춤화하는 것(tailoring)에 더 많은 자유를 허용한다.
또한, 주파수 대역 FLOW 및 FHIGH는 지금까지 고정된 것으로 가정했다. 그러나, 한 번은 구성가능한 분할 주파수 및 구성가능한 필터를 고려할 수 있다. 이러한 방법으로, FCU는 정확한 트래픽 수요에 통신 리소스를 적응시킬 수 있다. 구성된 분할 주파수는 DS 및 US 캐리어의 구성된 세트와 함께 기본 통신 채널을 통해 초기화 시에 송신될 것이다.
여전히 또한, 스위칭 제어기는 별도의 유닛으로서 도시되었지만, 유사하게 CM의 송수신기 유닛의 일부를 형성할 수 있다.
마지막으로, 구성 정보 conf_info는 스위치(233) 내에서 시행되어야 하는 스위칭 상태의 명시적인 지시, 또는 스위치(233)의 스위칭 상태가 도출될 수 있는 임의의 정보 요소를 대안적으로 포함할 수 있다.
'포함(comprising)'이라는 용어는 이후 열거된 수단들에 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 유의해야 한다. 따라서, '수단 A 및 B를 포함하는 디바이스'라는 표현의 범위는 컴포넌트 A 및 B만으로 구성된 디바이스들로 제한되어서는 안 된다. 그것은 본 발명에 관하여 디바이스의 관련 컴포넌트가 A 및 B라는 것을 의미한다.
'결합된'이라는 용어는 직접 연결들만으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 또한 유의해야 한다. 따라서 '디바이스 B에 결합된 디바이스 A'라는 표현의 범위는 디바이스 A의 출력이 디바이스 B의 입력에 직접 연결되는, 및/또는 그와 반대인 디바이스들 또는 시스템들로 제한되어서는 안 된다. 이는 A의 출력과 B의 입력 사이에, 및/또는 그와 반대에서, 다른 디바이스들 또는 수단들을 포함하는 경로일 수 있는, 경로가 존재한다는 것을 의미한다.
상기 설명과 도면은 단지 본 발명의 원리를 예시할 뿐이다. 비록 본원에서 명시적으로 설명되거나 또는 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리들을 구체화하는 다양한 배치구성들을 본 기술분야의 통상의 기술자들이 고안할 수 있다는 것이 따라서 이해될 것이다. 또한, 본원에서 기재된 모든 예들은 발명의 원리들 및 본 기술분야를 발전시키는 것에 대해 발명자(들)에 의해 기여된 개념들을 이해함에 있어서 독자를 보조하기 위하여 명백히 오직 교율적인 목적들을 위한 것으로 주로 의도된 것이고, 이러한 구체적으로 기재된 예들 및 조건들에 대한 제한이 없는 것으로서 해석되어야 한다. 게다가, 본 발명의 원리, 양태, 및 실시예를 인용하는 여기서의 모든 진술뿐만 아니라 그 구체적인 예들은 그 균등물들을 포괄하는 것으로 의도한다.
도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은, 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어에 연관하여 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 제공될 수도 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 기능들은, 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유 프로세서에 의해, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개개 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 추가로, 프로세서는 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 명시적으로 나타내는 것으로 이해되어서는 안 될 것이고, 암시적으로, 한정 없이, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등을 포함할 수 있다. 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 저장소와 같은, 종래의 및/또는 주문 제작의, 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

Claims (12)

  1. 공유 송신 매체(270)를 통한 통신을 위한 통신 디바이스(200)로서,
    송신기 출력 단자(211)를 통해 통신 신호를 송신하기 위한 송신기(210)와,
    수신기 입력 단자(221)를 통해 통신 신호를 수신하기 위한 수신기(220)와,
    상기 송신기 출력 단자 및 상기 수신기 입력 단자를 상기 공유 송신 매체에 결합시키고, 제1 통신 주파수 범위(FLOW) 내에 상기 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제1 필터(231), 및 상기 제1 통신 주파수 범위로부터 비중첩(disjoint) 제2 통신 주파수 범위(FHIGH) 내에 상기 공유 송신 매체로/로부터 통신 신호를 통과시키기 위한 제2 필터(232)를 포함하는 결합 유닛(230)
    을 포함하고,
    상기 결합 유닛은, 제1 스위칭 상태(S1)에서 상기 송신기 출력 단자를 상기 제1 필터에 연결시키고 상기 수신기 입력 단자를 상기 제2 필터에 연결시키거나, 제2 스위칭 상태(S2)에서 상기 송신기 출력 단자를 상기 제2 필터에 연결시키고 상기 수신기 입력 단자를 상기 제1 필터에 연결시키기 위한 구성가능한 스위치(233)를 추가로 포함하고,
    상기 통신 디바이스는 상기 공유 송신 매체를 통해 상기 통신 디바이스에 결합된 원격 액세스 노드(11)로부터 수신된 구성 정보(conf_info)에 기초하여 상기 제1 스위칭 상태 또는 제2 스위칭 상태 사이에서 선택하기 위한 스위칭 제어기(240)를 추가로 포함하는, 통신 디바이스(200).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어기는 상기 통신 디바이스의 초기화 단계 동안, 상기 액세스 노드와 상기 통신 디바이스 사이의 기본 통신 채널의 확립을 위해 상기 제1 스위칭 상태 및 제2 스위칭 상태 중 하나를 디폴트 스위칭 상태로서 선택하도록 더 구성되고,
    상기 구성 정보는 상기 기본 통신 채널을 통해 반송되는, 통신 디바이스(200).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기본 통신 채널은 상기 제1 및 제2 통신 주파수 범위의 미리 결정된 주파수 캐리어(102; 103)에 걸쳐 정의되는, 통신 디바이스(200).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 주파수 범위는 하나의 제1 저주파수 대역을 포함하고, 상기 제2 통신 주파수 범위는 보호 대역(101)에 의해 상기 제1 저주파수 대역으로부터 비중첩(disjoint)의 그리고 분리된 하나의 제2 고주파수 대역을 포함하는, 통신 디바이스(200).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 필터는 다이플렉서로서 구현되는, 통신 디바이스(200).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공유 송신 매체는 케이블 플랜트이고, 상기 통신 디바이스는 케이블 모뎀인, 통신 디바이스(200).
  7. 공유 송신 매체를 통한 통신을 위한 복수의 통신 디바이스(CM1 내지 CM4)에 통신 리소스를 할당하는 방법으로서,
    상기 방법은 다운스트림 통신을 위한 제1 통신 주파수 범위(FLOW)의 제1 주파수 캐리어 및 업스트림 통신을 위한 상기 제1 주파수 범위로부터 비중첩인 제2 통신 주파수 범위(FHIGH)의 제2 주파수 캐리어를 상기 복수의 통신 디바이스의 제1 부분(CM1; CM2)에 할당하는 단계, 및 다운스트림 통신을 위한 상기 제2 주파수 캐리어 및 업스트림 통신을 위한 상기 제1 주파수 캐리어를 상기 복수의 통신 디바이스의 나머지 제2 부분(CM3; CM4)에 할당하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 복수의 통신 디바이스 중에 제1 통신 디바이스(CM1) 및 제2 통신 디바이스(CM2)가 많이 간섭하는 통신 디바이스들로서 특징지워지는 경우, 통신 디바이스들의 동일한 부분에 상기 제1 및 제2 통신 디바이스를 할당하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 방법은 상기 복수의 통신 디바이스 중 각자의 통신 디바이스들과의 기본 통신 채널의 확립을 위해 상기 제1 및 제2 통신 주파수 범위에서 제3 미리 결정된 주파수 캐리어(102; 103)를 할당하는 단계를 포함하고,
    구성 정보(conf_info)는 통신 디바이스들의 상기 제1 또는 제2 부분에 속하는 것으로서 상기 복수의 통신 디바이스 중 각자의 통신 디바이스들을 구성하기 위해 상기 기본 통신 채널을 통해 반송되는, 방법.
  10. 공유 송신 매체를 통한 통신을 위해 복수의 통신 디바이스(41 내지 44)에 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 통신 리소스를 할당하는 통신 제어기(12).
  11. 제10항에 따른 통신 제어기(12)를 포함하는 액세스 노드(11).
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 복수의 통신 디바이스(41 내지 44) 및 제11항에 따른 액세스 노드(11)를 포함하는 통신 시스템(1).
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