KR20170126305A - 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법과 물리계층 송신기 및 물리계층 수신기 - Google Patents

케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법과 물리계층 송신기 및 물리계층 수신기 Download PDF

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Abstract

케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법과 물리계층 송신기 및 물리계층 수신기이 개시된다. 일 실시 예에 따른 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은, 물리계층 수신기가 물리계층 송신기로부터 신호를 수신하는 단계와, 수신신호를 채널 프리앰블과 상호상관 연산하여 수신신호에서 채널 프리앰블이 존재하는 심볼과 그 심볼에서 채널 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 채널 동기를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법과 물리계층 송신기 및 물리계층 수신기 {Method for acquiring synchronization, PHY transmitter and PHY receiver for cable network}
본 발명은 케이블 네트워크 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 기술에 관한 것이다.
케이블 네트워크는 원격지 접속 분야에서 관심을 끌고 있는 네트워크 시스템으로서, 인터넷, 인트라넷에 접속하여 고속 데이터 전송 속도로 가입자에게 재택근무, 영상회의, 웹검색 등의 다양한 서비스를 제공한다. 케이블 네트워크의 개념은 케이블 티브이(CATV) 망을 데이터 통신분야에 끌어들인 것으로서, 동축 케이블을 이용한다는 측면에서는 서로 유사하지만, CATV는 외부의 동축 케이블을 셋톱박스로 연결한 후 이 셋톱박스에 TV를 접속시키는 반면, 케이블 네트워크는 케이블 모뎀(Cable Modem)으로 동축 케이블과 가입자 장치를 연결하는 방식이다.
일 실시 예에 따라, 케이블 네트워크 시스템의 물리계층 수신기에서 수신신호의 복원을 위해 신뢰성 있게 동기를 획득할 수 있는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법과 물리계층 송신기 및 물리계층 수신기를 제안한다.
일 실시 예에 따른 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은, 물리계층 수신기가 물리계층 송신기로부터 신호를 수신하는 단계와, 수신신호를 채널 프리앰블과 상호상관 연산하여 수신신호에서 채널 프리앰블이 존재하는 심볼과 그 심볼에서 채널 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 채널 동기를 획득하는 단계를 포함한다.
채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블이고, 채널 부반송파는 물리계층 링크 채널 부반송파이며, 채널 동기는 물리계층 링크 채널 동기일 수 있다.
케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은, 수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 동기 획득 방법은, 채널 프리앰블과 상호상관 연산할 수신신호를 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
동기 획득 방법은, 수신신호 중에서 채널 프리앰블과 동일한 크기를 가지는 수신신호를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수신신호를 선택하는 단계에서는, 수신신호에서 물리계층 링크 채널 대역폭의 시작점에서 시작하여 미리 설정된 크기의 증분으로 미리 설정된 개수의 부반송파씩 증가하며 미리 설정된 크기 신호 단위로 상호상관 연산할 수신신호를 선택할 수 있다.
채널 동기를 획득하는 단계는, 수신신호를 실수부와 허수부로 구분하는 단계와, 실수부 수신신호와 허수부 수신호를 대상으로 각각 채널 프리앰블과 상호상관 연산하는 단계와, 실수부 상호상관 값과 허수부 상호상관 값을 동일한 샘플 위치에서 합산하여 상호상관 합을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
채널 동기를 획득하는 단계는, 상호상관 최대값을 가지는 심볼의 위치를 구하는 단계와, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 부반송파 위치를 구하는 단계를 포함할 수 있다.
채널 동기를 획득하는 단계는, 상호상관 최대값을 가지는 심볼 위치를 채널 프리앰블의 첫 번째 심볼 위치로 결정하는 단계와, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 채널 프리앰블이 시작되는 주파수 값으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
동기 획득 방법은, 수신신호에서 채널 프리앰블을 기준으로 배치되는 파일럿 신호의 위치를 검출하여 파일럿 신호의 패턴을 추출하는 단계와, 추출된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고 등화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 케이블 네트워크에서의 물리계층 송신기는, 채널 비트 스트림을 입력받아 인코딩하는 인코더와, 인코더를 통해 인코딩된 채널 비트 스트림을 성상도 값들로 맵핑하여 채널 데이터 신호를 생성하는 맵퍼와, 맵퍼를 통해 생성된 채널 데이터 신호를 입력받아 수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 삽입하는 삽입부와, 채널 프리앰블이 삽입된 채널 데이터 신호를 입력받아 파일럿 신호를 삽입하고 변조하는 파일럿 삽입 및 변조부를 포함한다.
채널 비트 스트림은 물리계층 링크 채널 비트 스트림이고, 채널 데이터 신호는 물리계층 링크 채널 데이터 신호이며, 채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블일 수 있다.
또 다른 실시 예에 따른 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기는, 물리계층 송신기로부터 수신된 신호를 채널 프리앰블과 상호상관 연산하여 수신신호에서 채널 프리앰블이 존재하는 심볼과 그 심볼에서 채널 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 채널 동기를 획득하는 동기화부를 포함한다.
채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블이고, 채널 부반송파는 물리계층 링크 채널 부반송파이며, 채널 동기는 물리계층 링크 채널 동기일 수 있다.
동기화부는 수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하고, 채널 프리앰블과 상호상관 연산할 수신신호를 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환할 수 있다. 동기화부는 수신신호 중에서 채널 프리앰블과 동일한 크기를 가지는 수신신호를 선택할 수 있다.
동기화부는 수신신호를 실수부와 허수부로 구분하고, 실수부 수신신호와 허수부 수신신호를 대상으로 각각 채널 프리앰블과 상호상관 연산하며, 실수부 상호상관 값과 허수부 상호상관 값을 동일한 샘플 위치에서 합산하여 상호상관 합을 생성할 수 있다.
동기화부는 상호상관 최대값을 가지는 심볼의 위치를 구하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 부반송파 위치를 구할 수 있다. 동기화부는 상호상관 최대값을 가지는 심볼 위치를 채널 프리앰블의 첫 번째 심볼 위치로 결정하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 채널 프리앰블이 시작되는 주파수 값으로 결정할 수 있다.
물리계층 수신기는, 수신신호에서 채널 프리앰블을 기준으로 배치되는 파일럿 신호의 위치를 검출하여 파일럿 신호의 패턴을 추출하고, 추출된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고 등화하는 채널 추정 및 등화기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 케이블 네트워크 시스템에서 수신신호와 송신 채널 프리앰블 신호의 상호상관을 이용하여 10dB 정도의 낮은 신호대 잡음비에서도 신뢰성 있게 채널 동기를 획득할 수 있다. 나아가 송신 채널 프리앰블을 기준으로 분산 파일럿 신호의 위치를 알아내어 주파수 동기, 샘플링 동기, 채널 추정 및 등화에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 네트워크 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명이 적용되는 하향 스트림 전송을 위한 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 4K-FFT 모드에서의 PLC OFDM 심볼 구조도,
도 3은 본 발명이 적용되는 하향 스트림 전송을 위한 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 8K-FFT 모드에서의 PLC OFDM 심볼 구조도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 4K-FFT 모드에서 PLC 대역폭 내 부반송파의 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 8K-FFT 모드에서 PLC 대역폭 내 부반송파의 구조도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PHY 송신기 및 PHY 수신기의 구성도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 네트워크 시스템에서의 동기 획득 방법을 도시한 흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 2차원 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1차원 신호로 변환하는 예를 도시한 참조도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 8K-FFT 모드에서 2차원 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1차원 신호로 변환하는 예를 도시한 참조도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 수신신호 중 상호상관 연산할 수신신호를 선택하는 예를 설명하기 위한 수신신호의 구조도,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 8K-FFT 모드에서 수신신호 중 상호상관 연산할 수신신호를 선택하는 예를 설명하기 위한 수신신호의 구조도,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 상호상관 연산할 2차원 수신신호를 1차원으로 변환하는 예를 도시한 참조도,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 8K-FFT 모드에서 상호상관 연산할 2차원 수신신호를 1차원으로 변환하는 예를 도시한 참조도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 케이블 네트워크 시스템(1)은 네트워크 종단 모뎀(network termination modem)(10)과 케이블 모뎀(cable modem: CM)(12)을 포함한다. 네트워크 종단 모뎀(10)은 케이블 모뎀 종단 시스템(Cable modem termination system: CMTS)일 수 있다. 네트워크 종단 모뎀(10)은 헤드앤드에 포함되고, 케이블 모뎀(12)은 가입자 장치에 포함될 수 있다. 네트워크 종단 모뎀(10)과 케이블 모뎀(12)은 분배 망을 통해 연결될 수 있다. 분배 망은 동축 케이블(coaxial cable)고 다른 동축 성분을 포함할 수 있다.
케이블 네트워크 시스템은 닥시스(Data Over Cable Service Interface Specification: DOCSIS, 이하 DOCSIS라 칭함) 3.1 전송 프로토콜을 따를 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템을 중심으로 설명하나, 전송 프로토콜은 DOCSIS 3.1에 한정되지 않는다. 예를 들어, 차후 완성될 DOCSIS 차기 버전 규격을 이용할 수 있고, 케이블 네트워크에 따라 EPoC(Ethernet PON over Coax)나 다른 개방 또는 사설 프로토콜을 이용할 수도 있다.
DOCSIS는 케이블 네트워크 시스템을 위한 표준 인터페이스 프로토콜을 정의한다. 최근 진화한 DOCSIS 규격은 대용량 고품질의 데이터 전송을 위하여 채널 본딩, 멀티캐스팅 지원 기능 강화 등을 제공하고 있다. IP(Internet protocol) 기반 전송으로 방송과 통신의 융합화가 진행됨에 따라 DOCSIS 규격은 케이블 네트워크를 위한 규격에서 방송 통신 융합형 멀티미디어 전송 서비스를 수용할 수 있는 인프라로서 자리잡고 있다.
네트워크 종단 모뎀(10)과 케이블 모뎀(12)은 각각 매체 접근 제어(Media Access Control: MAC, 이하 MAC이라 칭함) 계층(100, 120)과 물리(Physical: PHY, 이하 PHY라 칭함) 계층(102, 122)을 가진다. 네트워크 종단 모뎀 MAC 계층(100)과 케이블 모뎀 MAC 계층(120) 간에 연결이 가능하며, 네트워크 종단 모뎀 PHY 계층(102)과 케이블 모뎀 PHY 계층(122) 간에 연결이 가능하다. MAC 계층(100, 120)은 DOCSIS MAC 계층 또는 EPoC MAC 계층일 수 있다. PHY 계층(102, 122)은 DOCSIS PHY 계층 또는 EPoC PHY 계층일 수 있다.
네트워크 종단 모뎀(10)은 PHY 송신기를 포함할 수 있고, 케이블 모뎀(12)에는 PHY 수신기를 포함할 수 있다. 네트워크 종단 모뎀(10)에서 케이블 모뎀(12)으로 하향 스트림(down-stream)을 전송할 수 있고, 케이블 모뎀(12)에서 네트워크 종단 모뎀(10)으로 상향 스트림(up-stream)을 전송할 수 있다. 본 발명은 특히 하향 스트림 송수신을 위주로 설명한다. 케이블 네트워크 시스템(1)은 다중 부반송파(multi-subcarrier)를 사용하여 하향 스트림을 전송할 수 있다. 하향 스트림에는 채널 스크램블 신호를 가진 채널 신호가 포함되는데, 해당 채널 신호는 물리계층 링크 채널(Physical layer Link Channel: PLC, 이하 PLC라 칭함) 신호이고, 채널 스크램블 신호는 PLC 스크램블 신호일 수 있다. 이때, 채널 신호를 이용하여 채널 동기를 획득하는데, 채널 동기는 PLC 동기일 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 하향 스트림 전송을 위한 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 4K-FFT 모드에서의 PLC OFDM 심볼 구조도이고, 도 3은 8K-FFT 모드에서의 PLC OFDM 심볼 구조도이다.
DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 PHY 수신기는 수신신호에 존재하는 주파수 옵셋 보상, 샘플링 옵셋 보상 및 채널추정/등화 과정을 통해 수신신호를 복원하여, PLC 데이터에 포함된 변조 파라미터 정보를 추출한다. 변조 파라미터 정보는 FFT 크기(Size), CP(Cyclic Prefix) 크기, 롤오프 구간(Roll-Off Period) 크기, 채널부호 부호율, 시간 인터리빙 깊이(Time Interleaving Depth) 등일 수 있다. 이를 위해, 제일 먼저 DOCSIS 3.1 하향 스트림 신호에 포함된 분산 파일럿(scattered pilot) 신호의 패턴을 추출할 수 있어야 한다.
DOCSIS 3.1 하향 스트림의 분산 파일럿 신호의 패턴은 다음과 같은 특징을 가진다. 채널 등화를 위해 분산 파일럿 신호를 이용하는데, 4K-FFT 모드 및 8K-FFT 모드에 따라 약간의 파일럿 신호 배치에 차이가 존재한다. 도 2를 참조하면, 4K-FFT 모드의 분산 파일럿 신호 배치는 도 2의 PLC 데이터의 9번 OFDM 심볼(20)에서 PLC 부반송파가 끝나는 바로 다음 부반송파를 기준으로 OFDM 심볼 번호가 증가하면 고주파 방향으로 1개의 부반송파 위치씩 이동하고, OFDM 심볼 번호가 감소하면 저주파 방향으로 1개의 부반송파 위치씩 이동하며 배치된다.
분산 파일럿 신호의 패턴은 도 2에 도시된 바와 같이 PLC 프리앰블(preamble)이 시작하는 OFDM 심볼을 시작 OFDM 심볼로 하여 매 128개 OFDM 심볼마다 동일한 패턴이 반복된다. 도 2의 9번 OFDM 심볼(20)은 분산 파일럿 배치 기준 부반송파이며, 분산 파일럿 배치 기준 부반송파를 기준으로 주파수가 증가하는 방향 및 감소하는 방향으로 128개 부반송파마다 분산 파일럿 신호가 존재한다. 10~128번 OFDM 심볼은 9번 OFDM 심볼에서 PLC 부반송파가 끝나는 바로 다음 부반송파를 기준으로 128번 OFDM 심볼까지 OFDM 심볼 번호가 증가할 때마다 분산 파일럿 신호가 주파수 값이 커지는 방향으로 1개 부반송파 위치를 이동하면서 존재한다. 반면에 1~8번 OFDM 심볼을 대상으로는 분산 파일럿 배치 기준 부반송파를 기준으로 OFDM 심볼 번호가 감소할 때마다 1개의 부반송파 위치를 이동하면서 분산 파일럿 신호가 존재한다.
분산 파일럿 신호는 PLC 부반송파가 존재하는 부반송파 위치에는 존재할 수 없고, 분산 파일럿 신호의 위치와 연속 파일럿(continual pilot) 신호의 위치가 겹치는 경우에는 연속 파일럿 신호로 간주한다.
한편, 8K-FFT 모드에서는 도 3의 9번 OFDM 심볼(30)에서 PLC 부반송파가 끝나는 바로 다음 부반송파를 기준으로 OFDM 심볼 번호가 증가하면 주파수가 증가하는 방향으로 2개의 부반송파 위치씩 이동하며 분산 파일럿 신호가 배치되고, OFDM 심볼 번호가 감소하면 주파수가 감소하는 방향으로 2개의 부반송파 위치씩 이동하며 분산 파일럿 신호가 배치된다.
도 3의 9번 OFDM 심볼(30)은 분산 파일럿 배치 기준 부반송파로서, 주파수가 증가하는 방향 및 감소하는 방향으로 128개 부반송파마다 분산 파일럿 신호가 존재한다. 1~8번 OFDM 심볼은 분산 파일럿 신호 배치의 기준 부반송파를 기준으로 1번 OFDM 심볼까지 OFDM 심볼 번호가 감소할 때마다 2개 부반송파 위치를 주파수가 감소하는 방향으로 이동하며 분산 파일럿 신호가 배치된다. 그리고 10~128번 OFDM 심볼은 기준 부반송파를 기준으로 128번 OFDM 심볼까지 OFDM 심볼 번호가 증가할 때마다 주파수 값이 커지는 방향으로 2개 부반송파 위치를 이동하면서 분산 파일럿 신호가 존재한다.
도 2 및 도 3을 참조로 하여 전술한 바와 같이 분산 파일럿 신호를 배치하면 128개 OFDM 심볼에 대해 분산 파일럿 신호가 존재하지 않는 부반송파가 존재하게 되어 채널추정 성능이 저하될 수 있다. 이것을 피하기 위하여, 8K-FFT 모드는 1~64번의 64개 OFDM 심볼과 65~128번의 64개 OFDM 심볼로 64개씩 두 그룹(group)으로 분류하고, 첫 번째 64개 OFDM 심볼 그룹과 두 번째 64개 OFDM 심볼 그룹에 대해 분산 파일럿 신호가 배치된 OFDM 심볼 바로 다음 OFDM 심볼은 1개의 부반송파만 이동하여 두 번째 64개의 분산 파일럿 신호를 배치한다. 즉, 첫 번째 64개 OFDM 심볼 그룹과 두 번째 64개 OFDM 심볼 그룹 간에는 1개 부반송파 간격이 존재한다.
두 개의 64개 OFDM 심볼 그룹 간에 1개 부반송파 위치만큼 어긋나게 분산 파일럿 신호를 배치하면, 첫 번째 64개 OFDM 심볼 그룹에 분산 파일럿 신호가 존재하지 않는 부반송파 위치에 두 번째 OFDM 심볼 그룹에는 분산 파일럿 신호가 존재하게 된다. 이렇게 하여 128개 OFDM 심볼에 걸쳐 모든 부반송파 위치에 분산 파일럿 신호가 존재하게 되고, 모든 부반송파 위치에서 신뢰성 있는 채널추정이 가능하게 된다.
분산 파일럿 신호는 PLC 부반송파가 존재하는 부반송파 위치에는 존재할 수 없고, 분산 파일럿 신호의 위치와 연속 파일럿 신호의 위치가 겹치는 경우에는 연속 파일럿 신호로 간주한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 4K-FFT 모드에서 PLC 대역폭 내 부반송파의 구조도이고, 도 5는 8K-FFT 모드에서 PLC 대역폭 내 부반송파의 구조도이다.
PLC 신호는 DOCSIS 3.1 하향 스트림의 모든 OFDM 심볼에 존재한다. PLC 신호는 PLC 프리앰블(preamble)과 PLC 데이터(data)로 구성되며, 총 128개의 OFDM 심볼로 구성된다. PLC 프리앰블은 8개의 OFDM 심볼로 구성되고, PLC 데이터는 120개의 OFDM 심볼로 구성된다. 따라서, PLC 프리앰블은 128개의 OFDM 심볼 주기로 반복된다. PLC 프리앰블은 BPSK(binary phase shift keying) 변조되고, PLC 데이터에는 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조될 수 있다.
PLC 부반송파는 6MHz 대역폭(bandwidth)을 가지며, PLC 부반송파를 포함한 6MHz 대역폭은 주파수 축 상에서 1MHz 단위로 위치를 이동하며 존재한다. PLC 부반송파는 이 6MHz 대역의 중앙에 존재한다.
도 4를 참조하면, 4K-FFT 모드에서 부반송파 간 간격(subcarrier spacing)(Δf)은 50KHz이므로, 6MHz 대역 내에서 120개((6×106)/(50×103))의 부반송파가 존재하며, PLC 부반송파 좌우편에 각각 56개씩의 부반송파가 존재한다. 이 중에서 중앙에 위치하는 8개의 부반송파가 PLC 부반송파에 해당한다.
도 5를 참조하면, 8K-FFT 모드에서 부반송파 간 간격(Δf)은 25KHz이므로, 6MHz 대역 내에서 240개((6×106)/(25×103))의 부반송파가 존재하며, PLC 부반송파 좌우편에 각각 112개씩의 부반송파가 존재한다. 이 중에서 중앙에 위치하는 16개의 부반송파가 PLC 부반송파에 해당한다.
이하, PLC 프리앰블 신호의 구조에 대해 설명한다.
PLC 프리앰블 신호는 0, 1의 값을 가지는데, 송신할 때, 0은 +1, 1은 -1로 매핑(mapping)되어 BPSK 변조신호로 변환된다.
4K-FFT 모드에서, PLC 프리앰블 신호는 주파수 영역에서 8개의 부반송파로 구성되며, 시간 영역에서 8개의 OFDM 심볼에 걸쳐 존재한다. 4K-FFT 모드의 PLC 프리앰블 8×8 행렬(matrix)의 값은 표 1과 같다.
Symbol1 Symbol2 Symbol3 Symbol4 Symbol5 Symbol6 Symbol7 Symbol8
Subcarrier 1 0 0 1 0 1 1 0 1
Subcarrier 2 1 0 0 0 1 1 1 0
Subcarrier 3 0 1 1 1 1 0 0 1
Subcarrier 4 0 1 0 0 0 1 1 0
Subcarrier 5 1 1 1 0 1 1 1 1
Subcarrier 6 1 0 0 0 0 0 0 1
Subcarrier 7 0 1 0 1 0 0 1 1
Subcarrier 8 0 0 1 0 0 0 1 1
8K-FFT의 모드에서, PLC 프리앰블 신호는 주파수 영역에서 16개의 부반송파로 구성되며, 시간 영역에서 8개의 OFDM 심볼에 걸쳐 존재한다. 8K-FFT 모드의 PLC 프리앰블 16×8 행렬의 값은 표 2와 같다.
Symbol1 Symbol2 Symbol3 Symbol4 Symbol5 Symbol6 Symbol7 Symbol8
Subcarrier 1 1 0 0 1 0 1 0 0
Subcarrier 2 0 1 1 0 0 1 0 0
Subcarrier 3 0 1 1 1 0 0 0 1
Subcarrier 4 0 0 0 1 0 1 1 1
Subcarrier 5 1 1 0 0 1 0 1 0
Subcarrier 6 0 0 0 1 1 0 0 1
Subcarrier 7 0 1 1 1 0 1 1 0
Subcarrier 8 1 1 1 0 0 0 1 0
Subcarrier 9 0 1 1 1 1 0 0 1
Subcarrier10 1 1 1 1 0 1 1 1
Subcarrier11 1 1 1 0 0 0 0 0
Subcarrier12 1 1 0 1 0 1 0 1
Subcarrier13 1 1 0 0 1 1 0 0
Subcarrier14 1 0 1 1 1 0 1 0
Subcarrier15 0 1 0 1 1 0 0 0
Subcarrier16 0 0 1 0 0 0 0 1
본 발명은 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 PHY 수신기에 있어서, 주파수 옵셋 보상, 샘플링 옵셋 보상 및 채널추정/등화를 위한 분산 파일럿 신호 및 연속 파일럿 패턴을 추출하고, PLC 데이터에 포함된 변조 파라미터를 추출하기 위한 PLC 동기 획득 방법에 관한 것이다.
PLC 동기는 하향 스트림을 수신하는 PHY 수신기가 수신신호에 포함된 128개의 OFDM 심볼 단위로 반복되는 분산 파일럿 신호 배치의 기준점을 찾아서, 주파수 옵셋 보상, 샘플링 옵셋 보상 및 채널 추정/등화에 적용하기 위한 분산 파일럿 신호 패턴 및 연속 파일럿 패턴을 추출하기 위한 것이다. 또한, PLC 동기는 PLC 데이터에 포함된 FFT 크기(Size), CP(Cyclic Prefix) 크기, 롤오프 구간(Roll-Off Period) 크기, 채널부호 부호율, 시간 인터리빙 깊이(Time Interleaving Depth) 등과 같은 변조 파라미터 정보를 추출하기 위해서도 필요하다. 따라서, DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템의 PHY 수신기에서 PLC 동기는 수신신호의 복원을 위해 필수적으로 요구된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PHY 송신기 및 PHY 수신기의 구성도이다.
도 6을 참조하면, DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템에서 하향 스트림 전송 시에, PHY 송신기(61)는 PLC 동기신호를 삽입하여 하향 스트림을 송신하고, PHY 수신기(62)는 수신된 하향 스트림에서 PLC 동기신호를 획득하여 동기화한다.
일 실시 예에 따른 DOCSIS 3.1 케이블 네트워크 시스템은 PLC 동기 획득을 위해 상호상관(cross correlation) 방식을 이용한다. 예를 들어, 모든 수신신호를 대상으로 수신신호와 PLC 프리앰블 신호 간에 상호상관을 연산하고 상호상관 최대값을 구하여 수신신호 중에서 PLC 프리앰블이 시작되는 OFDM 심볼과 그 OFDM 심볼에서 PLC 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출한다.
일 실시 예에 따른 PLC 동기 획득 방법에 따르면, PLC 프리앰블의 반복주기인 128 OFDM 심볼 길이의 수신신호에 대하여, PLC 프리앰블 신호와 수신신호의 상호상관을 취하여 최대 상관 값을 검출한다. 이 과정은 주파수 영역에서는 PLC 프리앰블 부반송파가 존재하는 위치와 시간 영역에서는 PLC 프리앰블이 존재하는 OFDM 심볼이 정확하게 일치하였을 때, 최대 상관 값이 얻어진다. 이렇게 PLC 프리앰블 신호의 상호상관의 최대값을 이용하는 방법은 10dB 이하의 낮은 신호대 잡음비에서도 신뢰성 있는 PLC 동기 획득이 가능하다.
이하, 도 6을 참조하여 DOCSIS 3.1 네트워크 시스템에서 하향 스트림 전송 시 PLC 동기 획득을 위한 PHY 송신기 및 PHY 수신기의 구성에 대해 설명한다.
도 6을 참조하면, PHY 송신기(61)는 네트워크 종단 모뎀에 위치할 수 있는데, 예를 들어 도 1의 네트워크 종단 모뎀(10)에 위치할 수 있다. PHY 수신기(62)는 케이블 모뎀에 위치할 수 있는데, 예를 들어 도 1의 케이블 모뎀(12)에 위치할 수 있다. PHY 송신기(61)와 PHY 수신기(62)는 케이블 채널(cable channel)(63)을 통해 연결될 수 있다.
PHY 송신기(61)는 PLC 인코더(610), 데이터 인코더(611), QAM 맵퍼(612), 시간 인터리버(613), 주파수 인터리버(614), PLC 삽입부(615), 파일럿 삽입 및 변조부(616), IFFT부(617) 및 CP 삽입 및 윈도윙부(618)를 포함한다.
PLC 인코더(610)는 PLC 비트 스트림을 입력받아 인코딩한다. QAM 맵퍼(612)는 PLC 인코더(610)를 통해 인코딩된 PLC 비트 스트림을 성상도(constellation) 값들로 맵핑하여 PLC 데이터 신호를 생성한다.
데이터 인코더(611)는 비트 스트림을 입력받아 인코딩한다. 시간 인터리버(613)는 데이터 인코더(611)를 통해 인코딩된 비트 스트림을 소정의 인터리빙 깊이에 걸쳐 인터리빙하여 시간 인터리빙된 데이터 신호를 생성한다. 주파수 인터리버(614)는 시간 인터리버(613)를 통해 시간 인터리빙된 데이터 신호를 수신하여 소정의 인터리빙 깊이에 걸쳐 인터리빙하여 주파수 인터리빙된 데이터 신호를 생성한다.
PLC 삽입부(615)는 QAM 맵퍼(612)를 통해 맵핑된 PLC 데이터 신호와 시간 인터리버(613) 및 주파수 인터리버(614)를 통해 인터리빙된 데이터 신호를 입력받아 PLC 데이터 신호에 PLC 프리앰블 신호를 삽입한다. 파일럿 삽입 및 변조부(616)는 PLC 프리앰블이 삽입된 PLC 신호를 입력받아 파일럿 신호를 삽입하고 파일럿 신호를 변조한다. 파일럿 신호는 주파수 동기화, 샘플링 동기화, 채널 추정 및 등화 등에 사용될 수 있다.
IFFT부(617)는 변조된 신호를 역 고속 푸리에 변환하여 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환한다. CP 삽입 및 윈도윙부(618)는 역 고속 역푸리 변환된 신호에 보호 구간으로서 CP(Cyclic prefix)를 삽입하고 윈도윙 처리하여 케이블 채널(63)을 통해 PHY 수신기(62)에 전송한다.
PHY 수신기(62)는 동기화부(620), FFT부(624), 채널 추정 및 등화기(625), 주파수 디인터리버(626) 및 시간 디인터리버(627)를 포함하며, 동기화부(620)는 OFDM 심볼 동기화부(621), PLC 동기화부(622) 및 주파수 및 샘플링 동기화부(623)를 포함할 수 있다.
OFDM 심볼 동기화부(621)는 PHY 송신기(61)로부터 신호를 수신하여 수신신호에서 OFDM 심볼 동기를 획득한다. OFDM 심볼 동기 획득을 위해 OFDM 심볼 간의 자기 상관을 이용할 수 있다. PLC 동기화부(622)는 OFDM 심볼 동기화부(621)에서 OFDM 심볼 동기를 획득한 신호를 입력받아 PLC 동기를 획득한다. 일 실시 예에 따른 PLC 동기화부(622)는 수신신호를 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산하여 수신신호에서 PLC 프리앰블 신호가 존재하는 심볼과 그 심볼에서 PLC 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 PLC 동기를 획득한다. 수신신호와 상호상관 연산할 PLC 프리앰블 신호는 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환된 신호일 수 있다. PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수신신호는 PLC 프리앰블 신호와 동일한 크기를 가질 수 있다. PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수신신호는 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환된 신호일 수 있다.
일 실시 예에 따른 PLC 동기화부(622)는 상호상관 최대값을 가지는 심볼의 위치를 구하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 부반송파 위치를 구한다. 상호상관 최대값을 가지는 심볼 위치를 PLC 프리앰블 신호의 첫 번째 심볼 위치로 결정하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 PLC 프리앰블 신호가 시작되는 주파수 값으로 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 PLC 동기화부(622)는 수신신호를 실수부와 허수부로 구분하고, 실수부 수신신호와 허수부 수신신호를 대상으로 각각 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산하며, 실수부 상호상관 값과 허수부 상호상관 값을 동일한 샘플 위치에서 합산하여 상호상관 합을 생성한다.
주파수 및 샘플링 동기화부(623)는 OFDM 심볼 동기화부(621)에서 OFDM 심볼 동기를 획득한 신호를 입력받아 주파수 옵셋을 보상하고 샘플링 옵셋을 보상한다. FFT부(624)는 주파수 및 샘플링 동기화부(623)로부터 동기화된 신호를 입력받아 고속 푸리에 변환하여 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다.
채널 추정 및 등화기(625)는 FFT부(624)를 통해 고속 푸리에 변환 처리된 수신신호를 입력받아 채널을 추정하고 추정된 채널을 이용하여 채널을 등화한다. 이때, 채널 추정 및 등화기(625)는 수신신호 중에서 파일럿 신호를 검출하고, 검출된 파일럿 신호를 기반으로 채널 추정을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 채널 추정 및 등화기(625)는 수신신호에서 PLC 프리앰블 신호를 기준으로 배치되는 파일럿 신호의 위치를 검출하여 파일럿 신호의 패턴을 추출하고, 추출된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정 및 등화한다.
주파수 디인터리버(626)는 채널 추정 및 등화기(625) 출력을 입력받아 역 인터리빙하여 주파수 역 인터리빙된 신호를 생성한다. 시간 디인터리버(627)는 주파수 디인터리버(626)로부터 주파수 역 인터리빙된 신호를 입력받아 역 인터리빙하여 시간 역 인터리빙된 신호를 생성한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 네트워크 시스템에서의 동기 획득 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, PHY 수신기(62)는 PLC 프리앰블 신호를 2D 형태에서 1D 형태로 변환한다(710). 예를 들어, PLC 프리앰블 신호는 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 4K-FFT 모드에서는 [8×8] 크기의 2D 형태를 가지고, 8K-FFT 모드에서는 [8×16] 크기의 2D 형태를 가진다. 수신신호와의 상호상관 연산을 위해 2D 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1D 형태의 PLC 프리앰블 신호로 변환한다.
이어서, PHY 수신기(62)는 수신신호 중에서 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수신신호를 선택한다(720). 이때, 수신신호 중에서 PLC 프리앰블 신호와 크기가 동일한 수신신호를 선택할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조로 하여 전술한 바와 같이 PLC 프리앰블 신호의 반복주기는 128개의 OFDM 심볼로 구성되므로, 최소 128개 이상의 OFDM 심볼 크기를 가진 수신신호를 선택한다. 이렇게 하면, 수신된 128개의 OFDM 심볼 내에 적어도 하나의 PLC 프리앰블 신호가 존재하게 된다. 4K-FFT 모드의 수신신호 중에 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수신신호 선택 방법은 도 10을 참조로 하여 후술하고, 8K-FFT 모드의 수신신호 중에 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수신신호 선택 방법은 도 11을 참조로 하여 후술한다.
이어서, PHY 수신기(62)는 선택된 수신신호를 2차원 형태에서 1D 형태로 변환한다(730). 선택된 2D 수신신호를 1차원 수신신호로 변환하는 예는 도 12 및 도 13을 참조하여 후술한다.
이어서, PHY 수신기(62)는 1D 형태의 PLC 프리앰블 신호와 1D 형태의 선택된 수신신호를 상호상관 연산한다(740). 상호상관 연산할 PLC 프리앰블 신호와 1D 수신신호는 동일한 크기를 가진다.
상호상관 연산 단계(740)에서, PHY 수신기(62)는 수신신호의 실수부(real part)와 허수부(imaginary part)를 각각 PLC 프리앰블 신호와 상호상관 연산할 수 있다. 이를 위해, 수신신호를 실수부와 허수부로 분류한 이후, 이 2개의 신호를 2D 신호 형태에서 1D 신호로 변환하며, 이들에 대해 PLC 프리앰블 신호와 각각 상호상관을 취한다. 이어서, PLC 프리앰블 신호와 수신신호의 실수부의 상호상관 값과, PLC 프리앰블 신호와 수신신호의 허수부의 상호상관 값을, 동일한 위치끼리 합산하여 상호상관 합 신호를 생성한다. 이어서, 상호상관 합 신호에서 최대값, 최대값이 얻어지는 OFDM 심볼 번호, 최대값이 얻어지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 구한다.
전술한 과정을, 상호상관 연산할 2D 수신신호 선택 단계(610)에서 얻어지는 모든 [8×8](4K-FFT 모드), [8×16](8K-FFT 모드)의 수신신호에 대해 적용하여, 각각의 경우에 얻어지는 상호상관 최대값, 최대값이 얻어지는 OFDM 심볼 번호, 최대값이 얻어지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 각각 구한다. 예를 들어, 모든 [8×8](4K-FFT 모드), [8×16](8K-FFT 모드)의 수신신호에 대해 얻은 상호상관 최대값을 검색해서, 상호상관 최대값이 얻어지는 OFDM 심볼 번호와 주파수 축 상의 부반송파 위치를 구한다.
이어서, 상호상관 연산결과를 이용하여 PLC 동기를 획득한다(750). 이때, 상호상관 최대값이 얻어지는 OFDM 심볼 번호가 PLC 프리앰블의 1번째 OFDM 심볼이 되고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치가 PLC 프리앰블이 시작되는 주파수 값이 된다. 전술한 과정을 통하여 PLC 프리앰블이 존재하는 OFDM 심볼과 PLC 부반송파가 존재하는 주파수 영역의 부반송파 위치를 구함으로써 PLC 동기를 획득하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 2차원 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1차원 신호로 변환하는 예를 도시한 참조도이고, 도 9는 8K-FFT 모드에서 2차원 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1차원 신호로 변환하는 예를 도시한 참조도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 4K-FFT 모드 및 8K-FFT 모드에서, 2D 형태의 PLC 프리앰블 신호를 1D 형태의 PLC 프리앰블 신호로 변환하기 위해서, 제1행의 가장 오른쪽 부반송파 다음에 제2행의 부반송파를 배치한다. 제3행의 부반송파는 제2행의 부반송파 다음에 배치하고, 이 과정을 제4행~제8행까지 반복하여, [1×64] 크기의 1D 형태의 PLC 프리앰블 신호 또는 [1×128] 크기의 1D 형태의 PLC 프리앰블 신호를 얻는다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 수신신호 중 상호상관 연산할 수신신호를 선택하는 예를 설명하기 위한 수신신호의 구조도이고, 도 11은 8K-FFT 모드에서 수신신호 중 상호상관 연산할 수신신호를 선택하는 예를 설명하기 위한 수신신호의 구조도이다.
주파수 축 방향의 수신신호 선택 범위에 대해 설명하자면, PLC 신호는 6MHz의 대역폭을 가지기 때문에, 주파수 축 방향으로 PLC 6MHz 대역이 존재할 수 있는 범위는 도 10에 도시된 바와 같이 4K-FFT 모드의 경우 [8×8] 크기의 신호를 가지고 (N~(3800-N+1))의 범위에서 1MHz 간격으로 존재할 수 있다.
8K-FFT 모드의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 PLC 신호는 [8×16] 크기의 신호를 가지고 (N~(7800-N+1))의 범위에서 1MHz 간격으로 존재할 수 있다. 1MHz 내에 존재하는 부반송파의 개수는 4K-FFT 모드는 20개, 8K-FFT 모드는 40개가 된다.
따라서, 4K-FFT 모드에서 주파수 축 방향으로 [8×8] 크기 신호를 선택하는 범위는, 시작점 N을 기준으로 부반송파 20개 단위로 위치가 증가하면서 (3800-N+1)의 위치까지이다. 8K-FFT 모드에서 주파수 축 방향으로 [8×16] 크기 신호를 선택하는 범위는, 시작점 N을 기준으로 부반송파 40개 단위로 위치가 증가하면서 (7600-N+1)의 위치까지이다.
시간 축 방향의 수신신호 선택 범위에 대해 설명하자면, PLC 신호는 8개의 OFDM 6MHz의 대역폭을 가지기 때문에, 전체 128개 OFDM 심볼에 대해 1번 OFDM 심볼부터 1개 OFDM 심볼 단위로 증가하면서, 해당 OFDM 심볼을 포함한 연속적인 8개 OFDM 심볼에서 4K-FFT 모드에서는 [8×8], 8K-FFT 모드에서는 [8×16] 크기의 수신신호를 추출하여 상호상관에 적용한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 4K-FFT 모드에서 상호상관 연산할 2차원 수신신호를 1차원으로 변환하는 예를 도시한 참조도이고, 도 13은 8K-FFT 모드에서 상호상관 연산할 2차원 수신신호를 1차원으로 변환하는 예를 도시한 참조도이다.
4K-FFT 모드에서는, 수신신호에서 8개의 연속적인 OFDM 심볼에 대해, 8개 OFDM 심볼에 대해 동일한 8개의 연속적인 주파수 위치의 부반송파를 추출하여 PLC 프리앰블 신호와 상호상관을 취한다. 따라서, 수신신호에서 8개의 연속적인 OFDM 심볼에서 8개의 부반송파를 취하면, 도 12의 2D 형태의 수신신호가 된다. 이 2D 수신신호를 상호상관에 적용한 1D 신호로 변환하기 위해 제1행의 가장 오른쪽 부반송파 다음에 제2행의 부반송파를 배치한다. 제3행의 부반송파는 제2행의 부반송파 다음에 배치하고, 이 과정을 제4행~제8행까지 반복하여, [1×64] 크기의 1D 형태의 수신신호를 얻는다.
8K-FFT 모드에서는, 수신신호에서 8개의 연속적인 OFDM 심볼에 대해, 8개 OFDM 심볼에 대해 모두 동일한 16개의 연속적인 주파수 위치의 부반송파를 추출하여 PLC 프리앰블 신호와 상호상관을 취한다. 따라서 수신신호에서 8개의 연속적인 OFDM 심볼에서 16개의 부반송파를 취하면, 도 13의 2D 형태의 수신신호가 된다. 이 수신신호를 상호상관에 적용한 1D 신호로 변환하기 위해 제1행의 가장 오른쪽 부반송파 다음에 제2행의 부반송파를 배치한다. 제3행의 부반송파는 제2행의 부반송파 다음에 배치하고, 이 과정을 제4행~제8행까지 반복하여, [1×128] 크기의 1D 형태의 수신신호를 얻는다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 케이블 네트워크 시스템 10: 네트워크 종단 모뎀
12: 케이블 모뎀 61: PHY 송신기
62: PHY 수신기 63: 케이블 채널
610: PLC 인코더 611: 데이터 인코더
612: QAM 맵퍼 613: 시간 인터리버
614: 주파수 인터리버 615: PLC 삽입부
616: 파일럿 삽입 및 변조부 617: IFFT부
618: CP 삽입 및 윈도윙부 620: 동기화부
621: OFDM 심볼 동기화부 622: PLC 동기화부
623: 주파수 및 샘플링 동기화부 624: FFT부
625: 채널 추정 및 등화기 626: 주파수 디인터리버
627: 시간 디인터리버

Claims (20)

  1. 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법에 있어서, 물리계층 수신기가:
    물리계층 송신기로부터 신호를 수신하는 단계; 및
    수신신호를 채널 프리앰블과 상호상관 연산하여 수신신호에서 채널 프리앰블이 존재하는 심볼과 그 심볼에서 채널 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 채널 동기를 획득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블이고,
    상기 채널 부반송파는 물리계층 링크 채널 부반송파이며,
    상기 채널 동기는 물리계층 링크 채널 동기인 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은,
    수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은,
    채널 프리앰블과 상호상관 연산할 수신신호를 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은,
    수신신호 중에서 채널 프리앰블과 동일한 크기를 가지는 수신신호를 선택하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 수신신호를 선택하는 단계는,
    수신신호에서 물리계층 링크 채널 대역폭의 시작점에서 시작하여 미리 설정된 크기의 증분으로 미리 설정된 개수의 부반송파씩 증가하며 미리 설정된 크기 신호 단위로 상호상관 연산할 수신신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 동기를 획득하는 단계는,
    수신신호를 실수부와 허수부로 구분하는 단계;
    실수부 수신신호와 허수부 수신호를 대상으로 각각 채널 프리앰블과 상호상관 연산하는 단계; 및
    실수부 상호상관 값과 허수부 상호상관 값을 동일한 샘플 위치에서 합산하여 상호상관 합을 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 동기를 획득하는 단계는,
    상호상관 최대값을 가지는 심볼의 위치를 구하는 단계: 및
    상호상관 최대값을 가지는 주파수 부반송파 위치를 구하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 채널 동기를 획득하는 단계는,
    상호상관 최대값을 가지는 심볼 위치를 채널 프리앰블의 첫 번째 심볼 위치로 결정하는 단계; 및
    상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 채널 프리앰블이 시작되는 주파수 값으로 결정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법은,
    수신신호에서 채널 프리앰블을 기준으로 배치되는 파일럿 신호의 위치를 검출하여 파일럿 신호의 패턴을 추출하는 단계; 및
    추출된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고 등화하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 동기 획득 방법.
  11. 채널 비트 스트림을 입력받아 인코딩하는 인코더;
    상기 인코더를 통해 인코딩된 채널 비트 스트림을 성상도 값들로 맵핑하여 채널 데이터 신호를 생성하는 맵퍼;
    상기 맵퍼를 통해 생성된 채널 데이터 신호를 입력받아, 수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 삽입하는 삽입부; 및
    채널 프리앰블이 삽입된 채널 데이터 신호를 입력받아 파일럿 신호를 삽입하고 변조하는 파일럿 삽입 및 변조부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 송신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 채널 비트 스트림은 물리계층 링크 채널 비트 스트림이고,
    상기 채널 데이터 신호는 물리계층 링크 채널 데이터 신호이며,
    상기 채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블인 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 송신기.
  13. 물리계층 송신기로부터 수신된 신호를 채널 프리앰블과 상호상관 연산하여 수신신호에서 채널 프리앰블이 존재하는 심볼과 그 심볼에서 채널 부반송파가 존재하는 주파수 위치를 검출함에 따라 채널 동기를 획득하는 동기화부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 채널 프리앰블은 물리계층 링크 채널 프리앰블이고,
    상기 채널 부반송파는 물리계층 링크 채널 부반송파이며,
    상기 채널 동기는 물리계층 링크 채널 동기인 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 동기화부는,
    수신신호와 상호상관 연산할 채널 프리앰블을 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하고, 채널 프리앰블과 상호상관 연산할 수신신호를 2차원 형태에서 1차원 형태로 변환하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 동기화부는,
    수신신호 중에서 채널 프리앰블과 동일한 크기를 가지는 수신신호를 선택하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 동기화부는,
    수신신호를 실수부와 허수부로 구분하고, 실수부 수신신호와 허수부 수신신호를 대상으로 각각 채널 프리앰블과 상호상관 연산하며, 실수부 상호상관 값과 허수부 상호상관 값을 동일한 샘플 위치에서 합산하여 상호상관 합을 생성하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 동기화부는,
    상호상관 최대값을 가지는 심볼의 위치를 구하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 부반송파 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 동기화부는,
    상호상관 최대값을 가지는 심볼 위치를 채널 프리앰블의 첫 번째 심볼 위치로 결정하고, 상호상관 최대값을 가지는 주파수 축 상의 부반송파 위치를 채널 프리앰블이 시작되는 주파수 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기는,
    수신신호에서 채널 프리앰블을 기준으로 배치되는 파일럿 신호의 위치를 검출하여 파일럿 신호의 패턴을 추출하고, 추출된 파일럿 신호를 이용하여 채널을 추정하고 등화하는 채널 추정 및 등화기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 네트워크에서의 물리계층 수신기.
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