KR20180030179A - 풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들에서의 간섭 억제 - Google Patents

풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들에서의 간섭 억제 Download PDF

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KR20180030179A
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시스코 테크놀러지, 인크.
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Abstract

풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들에서의 간섭 억제를 위한 예시적인 방법이 제공되며, 이 방법은, 기저대역(BB) 기준 신호를 제1 경로 상에서 신호 프로세서에 제공하는 단계, BB 기준 신호를 제1 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 단계, 제1 RF 신호를 제1 경로 상에서 전송 ―제1 RF 신호는 제2 경로 상에서 다시 반사됨― 하는 단계, 제2 RF 신호를 제2 경로 상에서 수신 ―제2 RF 신호는 반사들로부터의 간섭들을 포함함― 하는 단계, 제1 경로 상의 신호들에 기초하여 RF 기준 신호를 생성하는 단계, RF 기준 신호를 신호 프로세서에 제공하는 단계, 제2 RF 신호를 신호 프로세서에 제공하는 단계, 및 신호 프로세서에 의해, BB 기준 신호 및 RF 기준 신호에 기초하여 제1 RF 신호의 반사들로부터의 제2 RF 신호 내의 간섭들을 감소시키는 단계를 포함한다.

Description

풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들에서의 간섭 억제
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 참조로 그 전체를 본 명세서에 포함하는, 발명의 명칭이 "FULL DUPLEX OPERATION IN CABLE NETWORKS"인, 2015년 7월 15일에 출원된 미국 가출원 제62/192,924호에 대한 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 대체로 통신 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들(full duplex cable network environments)에서의 간섭 억제에 관한 것이다.
대역폭에 대한 소비자의 욕구는 케이블 네트워크 시장에서 기하급수적으로 성장하고 있다. 디지털 광섬유를 이용한 원격 물리 계층(RPHY; Remote Physical Layer)을 포함한 일부 케이블 네트워크 아키텍쳐에서, 동축 광섬유는 처리량의 병목이 되어, 대역폭 증가를 억제한다. 전형적인 멀티-시스템 오퍼레이터(MSO)는 기존 케이블 네트워크 컴포넌트들의 고유 기술 한계로 인해 현재 옵션이 없다. 예를 들어, Shannon 채널 용량 한계(예를 들어, 정보가 통신 채널을 통해 신뢰성 있게 전송될 수 있는 속도의 엄격한 상한)는 기존의 케이블 네트워크 아키텍쳐에서 이미 사실상 달성되었다. 주파수 스펙트럼을 1.2GHz 이상으로 확장하려는 소비자 주도의 요구가 있지만, 종래의 확장은 광범위한 네트워크 업그레이드를 요구할 것이다. 네트워크 컴포넌트들의 업그레이드는 자본 지출(CAPEX; capital expenditure) 예산 제한에 의해 제한된다. 모든 광학 요소(가정으로의 광섬유(FTTH; fiber to the home))는 과도한 CAPEX를 갖는다. 이러한 시나리오에서, 외부 플랜트 업그레이드에 대한 제한된 자본 지출을 동반한 완전한 다운스트림/업스트림(DS/US) 처리량(예를 들어, 2.5Gbits 다운스트림/1Gbits 업스트림 비율의 기가비트가능형 수동 광 네트워크(GPON) 표준과 매칭)을 갖는 새로운 서비스를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시내용과 그 피쳐들 및 이점들의 더 완전한 이해를 제공하기 위해, 이제 첨부된 도면과 연계하여 취해지는 이하의 설명에 대한 참조가 이루어지며, 도면에서 유사한 참조 번호들은 유사한 부분들을 나타낸다:
도 1a는 케이블 네트워크 환경에서 풀 듀플렉스 네트워크 아키텍쳐를 포함하는 통신 시스템을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 1b는 통신 시스템의 실시예들에 대한 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 2는 통신 시스템의 실시예들의 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 3은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 4는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 5는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 6은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 7은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 8은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 9는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 10은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 11은 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 흐름도이다;
도 12는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 13은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 14는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 15는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 16은 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 도면이다;
도 17은 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 흐름도이다;
도 18은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 19는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 20은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 21은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 22는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 23a는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 23b는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 24는 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 역시 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 도면이다;
도 25는 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 역시 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 도면이다;
도 26은 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다;
도 27은 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 역시 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 흐름도이다;
도 28은 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 역시 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 흐름도이다;
도 29는 통신 시스템의 한 실시예와 연관될 수 있는 역시 다른 예시적인 동작을 나타내는 간략화된 흐름도이다;
도 30a는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다;
도 30b는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다;
도 30c는 통신 시스템의 실시예들의 역시 다른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다.
개요
풀 듀플렉스 케이블 네트워크 환경들에서의 간섭 억제를 위한 예시적인 방법이 제공되며, 이 방법은, 기저대역(BB) 기준 신호를 제1 경로 상에서 신호 프로세서에 제공하는 단계; BB 기준 신호를 제1 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 단계, 제1 RF 신호를 제1 경로 상에서 전송 ―제1 RF 신호는 제2 경로 상에서 다시 반사됨― 하는 단계, 제2 RF 신호를 제2 경로 상에서 수신 ―제2 RF 신호는 반사로부터의 간섭을 포함하고, 제2 RF 신호는 제1 경로 상에서 다시 반사되어 제1 RF 신호와 간섭함― 하는 단계, RF 기준 신호를 생성하는 단계, RF 기준 신호를 신호 프로세서에 제공하는 단계, 제2 RF 신호를 신호 프로세서에 제공하는 단계, 및 신호 프로세서에 의해, BB 기준 신호 및 RF 기준 신호에 기초하여 제1 RF 신호의 반사로부터의 제2 RF 신호 내의 간섭을 감소시키는 단계를 포함한다. 관련 신호는 풀 듀플렉스 케이블 네트워크의 다운스트림 경로 및/또는 업스트림 경로 상의 통신 신호를 포함한다. 이 방법은 간섭 소거를 위해 케이블 네트워크 내의 트랜시버 및/또는 증폭기에서 구현될 수 있다.
예시적인 실시예
도 1a를 참조하면, 도 1a는 한 예시적인 실시예에 따른 케이블 네트워크 환경에서 풀 듀플렉스 네트워크 통신을 가능하게 하는 통신 시스템(10)을 나타내는 간략화된 블록도이다. 도 1은 케이블 모뎀 종단 시스템(CMTS; cable modem termination system)(14)과 하나 이상의 케이블 모뎀(CM)(16) 사이의 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 하는 케이블 네트워크(12)(일반적으로 화살표로 표시됨)를 나타낸다. 네트워크(12)는, 트랜시버(18), 증폭기(20), 및 탭 및 스플리터(22)를 포함한다. CMTS(14)는, MAC 스케쥴러(26)에 포함된 명령어들의 실행을 가능하게 하는 프로세서(27) 및 메모리 요소(28)와 함께, 간섭 회피를 위한 2차원 송수신(T-R) 조율을 가능하게 하는 지능형 미디어 액세스 제어(MAC) 스케쥴러(26)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 케이블 모뎀(16)들은 다양한 간섭 그룹(30)으로 그룹화되어 간섭이 거의 또는 전혀 없는 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 한다. 그룹(30)은 지능형 MAC 스케쥴링을 통해 주파수 재사용을 허용하는 무선 주파수(RF) 격리 그룹을 포함할 수 있다.
트랜시버(18)는 업스트림 및 다운스트림 네트워크 트래픽 양쪽 모두에 대해 전체 대역 통신을 가능하게 하고, 여기서는 적응 간섭 소거(AIC; adaptive interference cancellation)라고도 하는 동적 간섭 소거를 구현한다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "업스트림"은 케이블 모뎀(16)으로부터 CMTS(14)로 향하는 통신 방향을 지칭하며; 용어 "다운스트림"은 CMTS(14)로부터 케이블 모뎀(16)을 향하는 통신 방향을 지칭한다는 점에 유의한다. 증폭기(20)는 업스트림 및 다운스트림 네트워크 트래픽 양쪽 모두에 대해 전체 대역 통신을 가능하게 하고, 링잉(예를 들어, 에코) 억제를 동반한 AIC를 구현한다. 탭 및 스플리터(22)는 다운스트림 및 업스트림 트래픽에 대해 전체 대역 통신을 가능하게 할 수 있다.
케이블 모뎀(16)들 각각은 전체 대역 통신을 지원하지만, 업스트림 또는 다운스트림 전송에 대해 심플렉스 모드에서 동작한다. 예를 들어, 케이블 모뎀(16)들 각각은 업스트림 및 다운스트림 통신을 위해 중첩되지 않는 주파수 대역들을 할당받을 수 있지만, 다운스트림 및 업스트림 통신을 위해 동일한 캐리어 세트가 이용될 수 있어서, 현존하는 비-풀 듀플렉스 시스템에 비해 2배의 처리량을 제공할 수 있다. 통신 시스템(10)은, 풀-듀플렉스 통신을 통해 더 높은 대역폭(예를 들어, 대역폭은 통신 채널을 통해 이동할 수 있는 최대량의 데이터이다)과 처리량(예를 들어, 처리량이란 통신 채널을 통해 실제로 성공적으로 이동하는 데이터의 양을 말한다)을 가능하게 할 수 있다.
일반적으로 설명하면, 일부 통신 네트워크에서는 듀플렉스 통신을 통해 대역폭 제한이 해결된다. 일반적인 의미에서, 듀플렉스 통신은 양방향이어서, 통신 채널의 양쪽 끝 노드가 동시에 및 한 번에 하나씩 데이터를 전송 및 수신하는 것을 허용한다. 양쪽 끝 노드는, 전송자와 수신자로서 동시에 동작하거나, 차례로 데이터를 전송하거나 수신하는 능력을 갖는다. 듀플렉스-기반의 시스템은 전형적으로 업스트림(US)(예를 들어, 업링크, 송출, 전송) 및 다운스트림(DS)(예를 들어, 다운링크, 인입, 수신) 통신을 위한 별개의 매체(예를 들어, 경로)를 제공하는 듀얼 통신 채널을 갖는다. 풀 듀플렉스 모드에서 노드는 동일한 주파수 범위에서 동시에 신호를 전송 및 수신한다.
통신 기술의 예는, 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 및 시분할 듀플렉싱(TDD)을 포함한다. FDD에서, 전송기 및 수신기에서 별개의 주파수 대역(예를 들어, 캐리어 주파수들)이 이용된다. FDD는 업스트림 및 다운스트림 동작들에 대해 상이한 주파수 대역들을 이용하기 때문에, 업스트림 통신과 다운스트림 통신은 서로 간섭하지 않는다. FDD 시스템의 예는 : 비대칭 디지털 가입자 회선(ADSL) 및 초고속 비트레이트 디지털 가입자 회선(VDSL); UMTS/WCDMA 주파수 분할 듀플렉싱 모드 및 CDMA2000 시스템을 포함하는 셀룰러 시스템; IEEE 802.16 WiMax 주파수 분할 듀플렉싱 모드를 포함한다.
TDD에서, 업스트림 통신은 동일한 주파수 범위 내의 상이한 타임 슬롯들의 할당에 의해 다운스트림 통신으로부터 분리된다. 예를 들어, 케이블 모뎀 등의 사용자는 업스트림 전송 및 다운스트림 수신을 위한 시간 슬롯을 할당받는다. TDD는 업스트림 및 다운스트림 데이터 전송을 위한 비대칭 흐름을 허용한다. TDD는 업스트림 및 다운스트림 데이터 레이트가 비대칭인 경우 유리하다. 다운스트림 통신 링크 및 업스트림 통신 링크의 용량은, 업스트림 전송 구간보다 다운스트림 수신 구간에 대해 시간 슬롯을 통해 더 큰 시간 할당을 제공함으로써 한 방향에 비해 다른 방향에 우호적으로 변경된다.
FDD 또는 TDD가 아닌 풀 듀플렉스 통신 메커니즘은, 그 고유 네트워크 아키텍쳐 및 통신 프로토콜이 이러한 통신 메커니즘을 지원하지 않기 때문에 케이블 네트워크에서 이용되지 않았다. 예를 들어, 케이블은 1950년대 후반에 미국에서 처음 소개되었다. 다음 30년 동안, 거의 모든 마일의 매립된 케이블이 하프 듀플렉스였다; 따라서, 네트워크는 헤드 엔드로부터 가입자까지의 다운스트림 방향에서 광대역 전송이 가능했지만, 업스트림 방향에서는 가능하지 않았다 ― 가입자로부터 헤드 엔드까지의 통신은 전화 회선을 통해서만 가능했다. 최근 케이블 사업자들은 통합된 데이터 및 음성 서비스에 대한 수요를 활용하는데 필요한 첫 번째 단계로서 그들의 매립된 케이블을 하프 듀플렉스로부터 풀 듀플렉스로 업그레이드하기 위해 많은 투자를 해왔다. 그러나, 업스트림 전송은 지속적으로 다운스트림 수신보다 느리다(전형적으로 1.5 내지 3 Mbps의 다운스트림과 500 Kbps 내지 2.5 Mbps의 업스트림).
그럼에도 불구하고, 통신 시스템(10)의 케이블 네트워크(12) 등의, 적절히 구성된 케이블 네트워크 아키텍쳐에 의해, 풀 듀플렉스 통신은 이용가능한 업스트림 스펙트럼을 대폭 확장시킬 수 있다(예를 들어, 업스트림 용량 증가의 5 내지 10배로 추정). 풀 듀플렉스 통신은 거의 대칭적인 다운스트림 및 업스트림 처리량을 제공할 수 있다. 시스템 용량(예를 들어, 대역폭)은 풀 듀플렉스 통신으로 향상될 수 있다. 또한, 풀 듀플렉스 통신은 기술-독립적이거나 및/또는 표준-독립적일 수 있다.
그러나, 기존의 케이블 네트워크에서 풀 듀플렉스를 구현하는 것은 소정의 해결과제와 부딪힌다. 예를 들어, CMTS(14), 케이블 모뎀(16), 및 트랜시버(18), 증폭기(20), 및 탭 및 스플리터(22)를 포함하는 임의의 네트워크 컴포넌트에서 반사로 인해 수신기에 다시 결합되는 큰 전송된 신호(예를 들어, 하나의 동일한 트랜시버 내의 전송 경로로부터 수신 경로로의 자체-간섭)는 수신기에서의 수신된 신호를 죽일 수 있다. 또한, 케이블 모뎀(16)들 중 하나로부터의 업스트림 전송 신호는 케이블 모뎀(16)들 중 또 다른 하나의 다운스트림 경로 내로 누출되어, 간섭을 야기할 수 있다. 자체-간섭과는 달리, 이러한 CM간 간섭은, 다운스트림 경로에서 업스트림 전송 신호가 알려지지 않기 때문에 단순한 에코 소거 기술로 제거될 수 없다.
통신 시스템(10)의 실시예는, 적절히 구성된 컴포넌트 및 스펙트럼 공유 기술을 이용하여 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 풀 듀플렉스 통신은, 수신기에 다시 결합되는 전송된 신호(예를 들어, 에코, 다운스트림 경로 내로 누설되는 업스트림 신호 및 그 반대의 신호 등)를 억제(예를 들어, 제거)함으로써 성공적으로 구현될 수 있다. 충분한 전송된 신호 소거 및/또는 제거가, (파라미터들 중 특히), 최신 디바이스, 디지털 신호 처리 기술, 고속 및 고성능(예를 들어, 고분해능) 아날로그-디지털 변환기(ADC), 더 많은 신호 처리 능력을 갖는 강력한 디바이스들, AIC 방식, 및 스펙트럼 공유를 위한 고급 MAC 스케쥴링을 활용함으로써 달성될 수 있다. 다양한 실시예에서, AIC 방식은, (적절하게는 전송기(18) 또는 증폭기(20)의) 전송기에 의해 전송된 신호를 (적절하게는 트랜시버(18) 또는 증폭기(20)의) 수신기에서 억제한다. 또한, AIC 방식에 추가하여, 전체 대역 증폭기(20)는 에코 소거를 구현하는 링잉 억제 방식을 구현한다.
통신 시스템(10)의 실시예에 따르면, MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12) 내의 케이블 모뎀(16)들 사이에서 2차원 송수신(T-R) 조율 방식을 구현한다. T-R 조율 방식에 따르면, 케이블 모뎀(16)들은 간섭 그룹(30)으로 분류되어, 임의의 하나의 간섭 그룹의 어떠한 케이블 모뎀도 동일한 간섭 그룹 내의 또 다른 케이블 모뎀이 주파수 범위에서 다운스트림을 수신할 때 그 주파수 범위에서 동시에 업스트림을 전송하지 않게 함으로써, 주파수 범위에 걸쳐 케이블 네트워크(12)에서 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 한다. 케이블 모뎀(16)은, 다운스트림 수신 및 업스트림 전송을 위한 전체 대역 동작을 지원하면서 심플렉스 모드에서 동작한다. 상이한 간섭 그룹(30)들 내의 케이블 모뎀(16)들은 주파수 범위에서 동시에 업스트림을 전송하고 다운스트림을 수신한다는 점에 유의한다. 다양한 실시예에서, CMTS(14)는 전체 주파수 범위에 걸쳐 네트워크 트래픽을 수신 및 전송하여, 케이블 네트워크(12)에서 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 케이블 모뎀(16)들은 레인징 프로세스(ranging process)를 통해 간섭 그룹(30)들로 분류된다.
일부 실시예에서, MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12) 중앙에서 T-R 조율을 구현한다. 더 상세하게 설명하면, 통신 시스템(10)의 가용 주파수 스펙트럼은 인접한 주파수들의 대역(예를 들어, 연속적인 서브캐리어들)을 포함하는 주파수 자원 블록들로 분할된다. 시공간(time space)에서의 OFDM 심볼들은 주파수 공간에서 자원 블록들로 그룹화된다. 중앙 구현된 T-R 조율 방식에 따르면, MAC 스케쥴러(26)는 임의의 하나의 간섭 그룹에 이용가능한 자원 블록을 적어도 제1 부분 및 제2 부분으로 분할한다; 제1 부분은 업스트림 전송을 위해 예약되고, 제2 부분은 다운스트림 수신을 위해 예약되되, 제1 부분 및 제2 부분은 간섭 그룹 내의 임의의 케이블 모뎀에 대해 시간 및 주파수에서 중첩되지 않는다. 다른 실시예에서, MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12)에서 분산형 방식으로 T-R 조율을 구현한다. 분산형 T-R 조율 방식에 따르면, 케이블 모뎀(16)은 임의의 하나의 간섭 그룹 내의 업스트림 전송 및 다운스트림 수신의 스케쥴링을 관리한다. MAC 스케쥴러(26)는 다운스트림 전송에 앞서 다운스트림 전송 맵을 케이블 모뎀(16)에 전송하고, 케이블 모뎀(16)은 다운스트림 맵에 따라 각각의 업스트림 전송을 스케쥴링한다.
다양한 실시예에서, 케이블 네트워크 운영자는 풀 듀플렉스 통신을 지원하는 적절한 컴포넌트들을 추가함으로써 심플렉스 모드에서 동작하는 기존의 케이블 네트워크를 풀 듀플렉스 모드로 업그레이드할 수 있다. 예를 들어, 케이블 네트워크 운영자는, 케이블 모뎀들(16) 사이에서 전술된 2차원 T-R 조율 방식을 구현하는 MAC 스케쥴러(26)를 동작시키고, AIC 방식을 구현하는 전체 대역 트랜시버(18)를 동작시키고, AIC 방식 및 에코 소거를 구현하는 링잉 억제 방식을 구현하는 전체 대역 증폭기(20)를 동작시킴으로써 케이블 네트워크(12)에서 풀 듀플렉스 통신을 위한 방법을 구현할 수 있다. 케이블 네트워크 운영자는, 케이블 네트워크(12)에서 전체 대역 통신을 지원하는 하나 이상의 탭 및 스플리터(22)를 케이블 네트워크(12)에 추가할 수 있다.
또한, 풀 듀플렉스 통신으로 업그레이드하기 위한 자본 지출은 소정 컴포넌트를 재사용함으로써 감소될 수 있다. 도 1b를 참조하면, 도 1b는 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 하기 위해 기존의 케이블 네트워크에서 대체되거나 추가될 수 있는 네트워크(12)의 네트워크 컴포넌트들을 나타내는 간략한 도면을 도시한다. m = 0인 N + m 아키텍쳐(예를 들어, N은 노드의 수를 나타내며, m은 각각의 노드 이후의 증폭기의 수를 나타냄) 등의 일부 실시예에서, 증폭기(20)는 전혀 이용되지 않는다는 점에 유의한다. 한 예시적인 실시예에서, 다수의(예를 들어, 97%의) 탭 및 스플리터(22)는 풀 듀플렉스 동작을 위해 재사용될 수 있다. 이것은, 표준 탭 및 스플리터 결합기가 업스트림 및 다운스트림 모두에 대해 전체 대역(예를 들어, 5-1000 MHz)으로 동작할 수 있어서, 지원되는 주파수 대역에서 풀 듀플렉스 통신을 지원할 수 있기 때문일 수 있다. 다운스트림 및 업스트림 전체 대역을 지원하지 않는 소수의(예를 들어, 3%의) 탭 및 스플리터(22)만이 풀 듀플렉스 통신을 위해 대체되어야 할 수 있다. 마찬가지로, 케이블 모뎀(16)들은 단독으로 풀 듀플렉스 모드로 동작하지 않기 때문에, 이들은, 이들이 전체 대역을 지원한다면 재사용될 수 있다(예를 들어, 이들은 업스트림 및 다운스트림 주파수들에 대해 완전히 민첩하게 FDD를 수행하는 능력을 포함한다). (트랜시버(18) 및 증폭기(20) 등의) 다이플렉서를 포함하는 네트워크(12) 내의 컴포넌트들은 풀 듀플렉스 통신을 지원하기 위해 완전히 대체되어야 할 수도 있다.
다양한 실시예에서, 지능형 MAC 스케쥴링은 이웃 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 피하기 위해 이용될 수 있다. 지능형 MAC 스케쥴링은 다음을 포함할 수 있다 : (i) 레인징(예를 들어, 간섭 그룹(30)을 설정함으로써 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 측정 및/또는 모니터링) 및 (ii) T-R 조율(예를 들어, 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 피하기 위해 중앙형 또는 분산형 스케쥴러를 통해 전송 및 수신이 조율된다). 일부 실시예에서, T-R 조율은 2차원(주파수 및 시간) 간섭 회피 방식을 구현한다.
레인징은 케이블 모뎀(16)들을 하나 이상의 간섭 그룹(30)에 할당하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 레인징 동안, 각각의 케이블 모뎀(16)은 간섭 패턴 업스트림을 전송한다. 예를 들어, 간섭 패턴은 하나 이상의 주파수에서 단일 톤을 포함할 수 있다. 다른 케이블 모뎀(16)들은 그들의 다운스트림 수신 주파수에서 간섭 패턴을 수신하려고 시도한다. 간섭 패턴에 대한 상이한 주파수들 및/또는 마킹된 톤들은 동일한 레인징 주파수 간격을 이용하는 많은 케이블 모뎀(16)을 가능하게 할 수 있다. 일부 경우에는, 한 케이블 모뎀이, 제3 케이블 모뎀을 간섭하는 또 다른 케이블 모뎀을 간섭할 수 있지만, 제3 케이블 모뎀은 제1 케이블 모뎀을 간섭하지 않을 수 있다. 예를 들어, CM1이 CM3을 간섭하는 CM2를 간섭하지만, CM3은 CM1을 간섭하지 않아 중첩하는 간섭 그룹(30)으로 이어지는 경우가 있을 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 이러한 중첩하는 그룹들은 그 내부에 하위 그룹들을 갖는 하나의 최상위 그룹(overarching group)으로 집단화될 수 있다.
일부 실시예에서, 케이블 모뎀(16)들 중 하나는 유지보수 시간 윈도우에서 특정한 주파수 상에서 전송하도록 스케쥴링될 수 있고, 다른 케이블 모뎀(16)들은 그 주파수 상에서의 그들의 다운스트림 변조 에러율(MER) 또는 간섭 레벨을 MAC 스케쥴러(26)(또는 CMTS(14), 또는 케이블 네트워크(12) 내의 다른 적절한 보고 수신 모듈)에 보고한다. 보고된 다운스트림 MER 또는 간섭 레벨(경우에 따라)에 기초하여, 케이블 모뎀(16)들 중 전송 중인 어느 하나에 의해 어느 케이블 모뎀(16)이 간섭받는지에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 간섭받는 케이블 모뎀(16)은 간섭 그룹(30) 중 특정한 하나의 그 주파수 상에서 케이블 모뎀(16)들 중 전송 중인 하나와 연관된다. 이 프로세스는 다양한 주파수 및 케이블 모뎀(16)에 대해 반복될 수 있다. 간섭 그룹(30)은 자주 업데이트되지 않을 수 있다. 간섭 그룹(30)을 업데이트하는 것은 각각의 간섭 그룹(30)으로 분류된 케이블 모뎀(16)들에게 그들의 멤버쉽에 대해 통보하는 것을 포함한다. 케이블 모뎀(16)의 멤버쉽은, 다양한 환경 조건, 네트워크 부하 밸런싱, 특정한 CM에 의한 대역폭 이용, 및 기타의 요인들로 인해 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 간섭 그룹(30)은 하이브리드 광섬유-동축(HFC; Hybrid fiber-coaxial)에 변화가 있을 때 업데이트될 수 있다; 다른 실시예에서, 간섭 그룹(30)은 미리결정된 시간 간격(예를 들어, 24 시간) 후에 업데이트될 수 있다.
일부 실시예에서, 지능형 MAC 스케쥴러(26)는 T-R 조율을 위한 정적 주파수 계획을 구현한다. 스펙트럼 공유는 간섭을 피하기 위한 동적 전송 조율을 통해 구현될 수 있다. 간섭을 설명하기 위해, CM1로부터의 업스트림 전송을 고려하자. CM1로부터의 업스트림 전송은 제한된 격리를 동반한 공통 탭-스플리터(22)에서 CM2 내에 결합될 수 있고 CM2에서의 다운스트림 수신과의 간섭을 야기할 수 있다. CM2는 CM1로부터 어떠한 기준 신호도 가지지 않기 때문에 CM1로부터의 간섭은 CM2에서 소거될 수 없다(예를 들어, CM2는 CM2에서의 다운스트림 수신이 CMTS(14)로부터인지 또는 CM1로부터인지를 결정할 수 없다).
케이블 모뎀(16)에서의 간섭을 감소시키기 위해, CM 주파수 계획 방식이 다양한 실시예에서 구현된다. 케이블 네트워크(12)에서 이용되는 주파수 스펙트럼은 채널 경계들과 정렬되는 복수의 주파수 범위로 분할된다. 케이블 모뎀(16)들 각각 및 각각의 주파수 범위에 대해, 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나의 다운스트림 수신을 간섭하는 업스트림 전송을 갖는 케이블 모뎀(16)들이 식별되고, 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나의 업스트림 전송에 의해 그 다운스트림 수신이 간섭받는 케이블 모뎀들(16)이 식별되는데, 이것은 (풀 듀플렉스 통신의 경우와 같이) 이들이 동일한 주파수 상에서 동작하는 경우에 해당된다. MAC 스케쥴러(26)는 케이블 모뎀(16)들을 이들간에 간섭을 야기하는 주파수 범위에 할당하는 것을 피한다.
풀 듀플렉스 통신은 케이블 네트워크(12)의 다양한 컴포넌트의 동작에 영향을 미치며, 그 영향은 컴포넌트들마다 상이하다. 예를 들어, CMTS(14)에 관한 영향은 2개 분야에서 발생한다: (a) 풀 듀플렉스는 전체 대역 다운스트림 트래픽 및 업스트림 트래픽의 처리량을 지원하는 CMTS(14)를 포함한다(이것은 주로 그 처리량을 지원하는 용량 명세이다); 및 (b) 여기서 설명된 알고리즘에 따라 간섭/피간섭 목록을 확립하고, 주파수 계획 알고리즘을 실행하고, 주파수 할당을 결정하는 것, 및 적절하다면 T-R 조율을 포함한, 주파수 계획 및 지능형 MAC 스케쥴링. 일부 실시예에서, 이러한 기능들은 CMTS(14)의 MAC 스케쥴러(26) 내에 통합될 수 있다.
일부 실시예에서, 풀 듀플렉스 통신은 트랜시버(18)의 주요 재설계를 수반할 수 있다. 트랜시버(18)는 그 다이플렉서를 2-방향 결합기-스플리터 및 다른 수정들로 대체함으로써 재구성될 수 있다. 트랜시버(18)는, 다운스트림 및 업스트림 양쪽 모두를 위한 전체 대역 동작을 지원하도록, 및 전체 대역 다운스트림 및 업스트림의 처리량을 지원하는 높은 용량을 위해 재배선될 수 있다. 트랜시버(18)는 또한, AIC 알고리즘을 구현하도록 변경될 수 있다. 풀 듀플렉스를 지원하는 다른 기능은 : 주파수 계획을 위해 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 측정하는 것; 적절한 경우 T-R 조율을 지원하기 위해 케이블 모뎀 다운스트림 타이밍 및 업스트림 타이밍을 측정하는 것을 포함한다.
케이블 모뎀(16)이 FDD 모드에서 동작하더라도(예를 들어, 임의의 하나의 케이블 모뎀에서 상이한 주파수들 상에서의 다운스트림 수신 및 업스트림 전송), 케이블 모뎀(16)은 다운스트림 및 업스트림 양쪽 모두의 전체 대역 FDD 동작을 지원한다. 전체 대역 FDD는, 다운스트림 및 업스트림 주파수들이, 서로 중첩하지 않더라도, 10MHz 내지 1000MHz(1.2GHz) 사이의 임의의 주파수 상에 있을 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 케이블 모뎀(16)이 어떠한 다이플렉서도 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 케이블 모뎀(16)은, 전체 주파수 민첩성, 양호한 RF 충실도(예를 들어, 다운스트림과 업스트림 사이의 최소한의 보호 대역), 및 전체 대역 처리량(예를 들어, 500MHz DS 및 500MHz US)을 지원하는 높은 용량을 갖는다.
증폭기(20)는 풀 듀플렉스 통신을 지원하는 주요 재설계의 대상이 될 수 있다. 예를 들어, 증폭기(20)는, 다이플렉서 없이, 전체 대역 동작으로, 및 디지털화된 입력 신호로 재설계될 수 있다. 링잉 억제를 포함하는 간섭 소거 블록이 기존의 증폭 기능에 추가될 수 있다. 2-단계 간섭 소거 방식을 구현하는 증폭기(20)는 50dB 이상의 간섭 억제를 제공할 수 있고 간섭을 노이즈 플로어(noise floor) 아래로 밀어 낼 수 있다. 그러나, 약간의 신호 무결성 저하는 불가피할 수 있다. 예를 들어, 간섭이 시스템 노이즈 플로어보다 6dB 낮게 억제된다면, 신호의 SNR(signal-to-noise ratio) 대 MER(modulation error ratio)의 비율(SNR/MER)에서 1dB 저하가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, (트렁크, 브릿지 및 확장기를 포함하는) 캐스캐이드 증폭기들의 최대 수는, 예를 들어, 신호 열화를 최소화하기 위해 5로 제한될 수 있다(N+5, 라인의 끝에서 최대 5dB 열화).
HFC 내의 광학 링크는, 풀 듀플렉스 하에서 동축 네트워크의 높은 처리량을 지원하기 위해 DS와 US 양쪽 모두에 대해 높은 용량을 제공함으로써 풀 듀플렉스 동작을 지원하도록 변경될 수 있다. 일반적 의미에서, 동축 네트워크 내의 증폭기는 대체될 수 있다. 동축 네트워크에서 내장된 다이플렉서를 갖는 디바이스(예를 들어, 역 감쇄기)는 대체될 수 있다(Cisco CATV 시장에 따르면 탭들의 3 %). 확장된 주파수로 인해 시스템 이득 리엔지니어링/리밸런스가 적합할 수 있다. 디바이스들 중 일부는 케이블 모뎀(16)들 사이의 격리를 향상시키기 위해 (더 나은 포트-대-포트 격리로) 대체될 수 있다. 때때로, 케이블 모뎀들(16) 사이의 격리를 향상시키기 위해 동축 네트워크를 다시 설계해야 할 수도 있다. 예를 들어, 격리된 케이블 모뎀 그룹들을 생성하기 위해 증폭기를 스플리터 바로 앞에 추가할 수 있다.
풀 듀플렉스는 케이블 액세스 업스트림 처리량을 상당히 증가시킬 수 있다. 풀 듀플렉스에 대한 인에이블러(enabler)는 간섭 소거 및 회피이다. 시뮬레이션 결과는, 진보된 디지털 신호 처리 알고리즘을 통해 간섭 소거가 달성될 수 있음을 보여준다. 풀 듀플렉스는, 케이블 액세스 기술 및 상위 계층 아키텍쳐에 수직이며(예를 들어, 직교하며, 독립하며, 등); 따라서 임의의 상위 레벨 프로토콜 및 아키텍쳐와 함께 작동할 수 있다. 풀 듀플렉스 방식은, 기존의 액세스 기술(CABU R-PHY shelf/노드 및 CDBU CM)과 함께, 또는 차세대 DOCSIS 액세스 기술의 후보로서 이용될 수 있다. 풀 듀플렉스는 신규하고 중요하며, 케이블 액세스(예를 들어, 무선) 이상의 비즈니스 및 기술 영향을 갖는다.
통신 시스템(10)의 인프라스트럭쳐로 돌아가면, 네트워크 토폴로지는 임의의 수의 케이블 모뎀, 고객 댁내 장비, 서버, (분산형 가상 스위치를 포함한) 스위치, 라우터, 증폭기, 탭, 스플리터, 결합기 및 상호접속된 다른 노드들을 포함하여 크고 복잡한 네트워크를 형성할 수 있다. 네트워크(12)는 통신 시스템(10)에 전달되는 정보의 패킷 및/또는 프레임을 수신하고 전송하기 위한 상호접속된 통신 경로의 일련의 지점들 또는 노드들을 나타낸다. 노드는, 전자 디바이스, 컴퓨터, 프린터, 하드 디스크 드라이브, 클라이언트, 서버, 피어, 서비스, 애플리케이션, 또는 네트워크 내의 통신 채널을 통해 신호를 전송, 수신, 증폭, 분할, 또는 포워딩할 수 있는 다른 객체일 수 있다. 도 1의 요소들은, 전자 통신을 위한 가능한 경로를 제공하는, 임의의 적절한 접속(유선 또는 무선)을 이용하는 하나 이상의 인터페이스를 통해 서로 결합될 수 있다. 추가로, 이들 요소들 중 하나 이상은 특정한 구성 필요성에 기초하여 아키텍쳐와 결합되거나 아키텍쳐로부터 제거될 수 있다.
케이블 네트워크(12)는, 케이블 네트워크 컴포넌트들 사이에 통신 인터페이스를 제공하며, 임의의 근거리 통신망(LAN), 무선 근거리 통신망(WLAN), 대도시 통신망(MAN), 인트라넷, 인터넷, 엑스트라넷, 광역 통신망(WAN), 가상 사설망(VPN), 또는 네트워크 환경에서 통신을 가능하게 하는 기타 임의의 적절한 아키텍쳐 또는 시스템을 포함할 수 있다. 네트워크(12)는 통신 시스템(10) 내에서 데이터 패킷을 전송 및 수신하기 위한 임의의 적절한 통신 프로토콜을 구현할 수 있다. 본 개시내용의 아키텍쳐는, DOCSIS, TCP/IP, TDMA 및/또는 네트워크에서 신호의 전자적 전송 또는 수신을 위한 기타의 통신이 가능한 구성을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 아키텍쳐는 또한, 적절한 경우 및 특정한 필요성에 기초하여, 임의의 적절한 프로토콜과 연계하여 동작할 수 있다. 또한, 게이트웨이, 라우터, 스위치, 및 기타 임의의 적절한 노드(물리적 또는 가상)가 네트워크 내의 다양한 노드들 사이의 전자 통신을 가능하게 하기 위해 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 통신 링크는, 예를 들어, 케이블, Ethernet, 무선 기술(예를 들어, IEEE802.11x), ATM, 광섬유, 또는 그 임의의 적절한 조합 등의, 네트워크 환경을 지원하는 임의의 전자적 링크를 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 통신 링크는, 임의의 적절한 매체(예를 들어, 디지털 가입자 회선(DSL), 동축 광섬유, 전화선, T1 회선, T3 회선, 무선, 위성, 광섬유, 케이블, Ethernet, 또는 이들의 임의의 조합) 또는 이들의 임의의 조합) 및/또는 광역 네트워크(예를 들어, 인터넷) 등의 임의의 추가적인 네트워크를 통한 원격 접속을 나타낼 수 있다.
도 1의 요소들에 할당된 숫자 및 문자 지정은 임의의 유형의 계층구조를 의미하지 않는다; 그 지정은 임의적이며 교시의 목적으로만 이용되었다는 점에 유의한다. 이러한 지정은, 통신 시스템(10)의 피쳐들로부터 이익을 얻을 수 있는 잠재적인 환경에서 능력, 기능, 또는 응용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 도 1에 도시된 통신 시스템(10)은 설명의 용이성을 위해 간략화된 것으로 이해해야 한다.
특정한 실시예에서, CMTS(14)는, 적절한 포트, 프로세서, 메모리 요소, 인터페이스, 및 (예를 들어, 디지털, RF, 또는 기타의 적절한 신호의 형태의) 케이블 인터넷 또는 VoIP 등의 고속 데이터 서비스를 케이블 모뎀(16) 등의 케이블 가입자에게 제공하는 것을 포함한, 여기서 설명된 기능을 가능하게 하는 기타의 전기적 및 전자적 컴포넌트들을 갖는 하드웨어 기기를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, CMTS(14)는, uBR 프로토콜 제어 정보(PCI) 버스와 DOCSIS HFC 케이블 네트워크 상의 무선 주파수(RF) 신호 사이에 인터페이스를 제공하는, 적절한 케이블 모뎀 카드를 통해 하이브리드 광섬유 동축(HFC) 케이블 네트워크와 통신할 수 있게 하는 피쳐를 갖는 범용 광대역 라우터(uBR)를 포함한다.
일부 실시예에서, CMTS(14)는, 디지털 IP 신호를 RF 신호로 변환하고 그 반대로도 변환하는 트랜시버(18) 등의 하나 이상의 물리적인 인터페이스(PHY) 트랜시버와 결합된, 디지털 신호를 IP 프로토콜로 전송 및 수신하는 수렴형 케이블 액세스 플랫폼(CCAP; converged cable access platform) 코어를 포함할 수 있다. 트랜시버(18) 등의 PHY 트랜시버는, 공통 위치에서 CCAP 코어와 함께 위치될 수 있거나, CCAP 코어로부터 원격지에 위치하여 수렴형 상호접속 네트워크(CIN; converged interconnect network)를 통해 접속될 수 있다. 일부 실시예에서, CMTS(14)는 단일 CCAP 코어 및 트랜시버(18) 등의 복수의 PHY 트랜시버를 포함할 수 있다. CMTS(14)는, 케이블 네트워크(12) 내의 케이블 모뎀(16), 트랜시버(18), 및 증폭기(20)에 접속된다(예를 들어, 유선 또는 무선 통신 채널을 통해 통신가능하게 결합된다).
일부 실시예에서, 지능형 MAC 스케쥴러(26)는, 케이블 모뎀(16)에 의한 스펙트럼 공유를 가능하게 하기 위해 CMTS(14) 내에서 실행되는 하드웨어 디바이스 또는 소프트웨어 애플리케이션 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 지능형 MAC 스케쥴러(26)는, CMTS(14) 외부에서 실행되는, 예를 들어, 별도의 기기(예를 들어, 광섬유 동축 유닛(FCU) 액세스 노드 등), 서버, 또는 기타의 네트워크 요소에서 실행되고 케이블 네트워크(12)의 CMTS(14)에 결합된(예를 들어, 접속된, 통신하는, 등) 하드웨어 디바이스 또는 소프트웨어 애플리케이션을 포함할 수 있다.
트랜시버(18)는 여기서 설명된 동작을 가능하게 하기 위한 적절한 하드웨어 컴포넌트 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜시버(18)는, 마더 보드, 마이크로프로세서 및 기타의 하드웨어 컴포넌트를 포함하는 광대역 처리 엔진 등의, 또 다른 하드웨어 컴포넌트에 내장되거나 그 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜시버(18)는, PHY 계층에서 RF 기능을 지원하는 동축 매체 변환기(Coaxial Media Converter; CMC)에 배치된 다운스트림 및 업스트림 PHY 모듈을 포함한다. 트랜시버(18)는, 네트워크 요소 섀시에 플러그될 수 있는 플러그가능한 모듈(예를 들어, 소형 폼 팩터 플러그가능한(SFP)), 또는 케이블에 직접 부착되는 내장형 모듈을 포함할 수 있다. 광학적 및 전기적 인터페이스에 추가하여, 트랜시버(18)는, 특정한 필요성에 따라, PHY 칩, 적절한 디지털 신호 프로세서(DSP) 및 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 트랜시버(18) 내의 DSP는, 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 하기 위해 본 명세서에 설명된 바와 같은 적절한 간섭 소거를 수행하도록 구성(예를 들어, 프로그래밍)될 수 있다.
증폭기(20)는 케이블 네트워크(12)에서의 이용에 적절한 RF 증폭기를 포함한다. 증폭기(20)들은, 전형적으로 케이블 감쇠 및 다양한 요인들(예를 들어, 동축 케이블의 분할 또는 탭핑)에 의해 야기되는 전기 신호의 수동 손실을 극복하기 위해 네트워크(12)에서 소정 간격들로 이용된다. 증폭기(20)는, 트렁크 증폭기, 분배 증폭기, 라인 확장기, 하우스 증폭기, 및 케이블 네트워크에 이용되는 기타 임의의 적절한 유형의 증폭기를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 실질적으로 모든 증폭기(20)들은 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 하기 위해 여기서 설명된 바와 같이 적절하게 구성된다.
도 2를 참조하면, 도 2는, 통신 시스템(10)의 예시적인 실시예에 따른, MAC 스케쥴러(26)에 의한 주파수 계획의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다. 간섭 그룹(30)들 중 임의의 하나에서 케이블 모뎀(16)에 의해 이용되는 다양한 주파수 범위는, 시간적으로, 업스트림 자원 블록(32), 다운스트림 자원 블록(34), 및 보호 시간 자원 블록(36) 등의, 자원 블록들로 분할될 수 있다. 일반적 의미에서, 소정량의 데이터를 전송하는데 이용되는 시간 및 주파수는 자원 블록으로서 그룹화될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 자원 블록은, 시간에서 8개 또는 16 개의 심볼을, 및 주파수에서 1개의 서브캐리어를 포함할 수 있다. 주파수 분할은 일부 실시예에서 채널 경계들과 정렬된다. 다른 실시예에서, 주파수 분할은 DOCSIS 3.1에 대한 서브캐리어 그룹들에 대응하는 것과 같은, 더 정밀한 세분도를 갖는다. 시간 분할은 일부 실시예에서 프레임 경계들과 정렬된다. 다른 실시예에서, 시분할은 미니슬롯 경계들과 정렬된다. 다양한 실시예에서, 관련 간섭 그룹 내의 업스트림 자원 블록(32) 및 다운스트림 자원 블록(34)은 시분할 경계들 상에서 동기화되지 않는다; 동일한 간섭 그룹 내의 주파수-시간 공간에서 업스트림 전송과 다운스트림 수신 사이에는 중첩이 없다.
일부 실시예에서, 설명된 자원 할당 방식으로 T-R 조율을 달성하기 위해 중앙형 스케쥴러 알고리즘이 이용될 수 있다. 다른 실시예는 T-R 조율을 위해 분산형 스케쥴러 알고리즘을 이용한다. 중앙형 스케쥴러 알고리즘의 경우, 시간 및 주파수에서의 자원 스케쥴링은, 중앙에서, 예를 들어, CMTS(14)의 MAC 스케쥴러(26)를 이용하여 이루어진다. 분산 스케쥴러 알고리즘에서, 업스트림 스케쥴링은 주로 경쟁 방식을 통해 케이블 모뎀(16)에 의해 이루어진다. CMTS(14)는 충돌을 피하기 위해 케이블 모뎀(16)에 의한 자원 이용을 규제함으로써 업스트림 스케쥴링을 보조한다. 즉, 이것은 충돌 회피를 수반한 경쟁 기반의 업스트림 스케쥴링이다. 분산형 스케쥴러 알고리즘은, 분산형 알고리즘은 가용 대역폭을 자원 블록들로 분할하고, 간섭 그룹(30)들 중의 임의의 하나 내에서 다운스트림 자원 블록(34)과 업스트림 자원 블록(32)이 중첩되지 않는다는 규칙을 따른다는 점에서, 어떤 방식에서 중앙형 스케쥴러 알고리즘과 유사하다.
스케쥴링 정보를 교환하기 위해 CMTS(14)와 케이블 모뎀(16) 사이에 심플렉스 양방향 시그널링 채널이 설정된다. CMTS(14)는, 실제 할당 시간에 앞서 시그널링 채널에서 다운스트림 미디어 액세스 프로토콜(MAP) 메시지를 포함하는 다운스트림 자원 블록 할당 정보를 케이블 모뎀들(16)에 방송한다. 케이블 모뎀(16)은 시그널링 채널에서 다운스트림 MAP을 청취한다. 다운스트림 MAP에 기초하여, 케이블 모뎀(16)은 업스트림 전송에 이용가능한 업스트림 자원 블록(32)을 소팅한다. 다양한 실시예에서, 특정한 다운스트림 MAP 메시지는 간섭 그룹(30)들 중 특정한 하나에 적용가능(예를 들어, 대응)할 수 있다. 큐 깊이(queue depth)(예를 들어, 전송을 위해 큐잉중인 데이터의 양)에 기초하여, 케이블 모뎀(16)은 예약 통보를 CMTS(14)에 전송함으로써 업스트림 자원 블록(32)을 예약한다. CMTS(14)는 시간 스탬프와 함께 다운스트림 시그널링 채널에서 케이블 모뎀의 예약을 에코한다. 케이블 모뎀(16)들 각각은 그 자신의 예약의 에코 및 다른 케이블 모뎀(16)들의 예약을 시간 스탬프들과 함께 수신한다. 예약에 대해 가장 이른 시간 스탬프를 갖는 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나는 업스트림 자원 블록(32)을 점유하여 전송을 시작할 수 있다.
다운스트림 및 업스트림 스케쥴링은 서로 독립적이지 않다. 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나에 대해, MAC 스케쥴러(26)는 소정의 업스트림 자원 블록(32)들에서 그 업스트림 전송을 스케쥴링할 수 있다; 또한, MAC 스케쥴러(26)는, 동일한 간섭 그룹으로부터의 다른 케이블 모뎀(16)이 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나의 스케쥴링된 업스트림 자원 블록(32)과 중첩하지 않는 다운스트림 자원 블록(34)에서 그들의 다운스트림 수신을 수신하는 것을 보장할 수 있다. 마찬가지로, 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나에 대해, MAC 스케쥴러(26)는 소정의 다운스트림 자원 블록(34)들에서 그 다운스트림 수신을 스케쥴링할 수 있다; 또한, MAC 스케쥴러(26)는, 동일한 간섭 그룹으로부터의 다른 케이블 모뎀(16)들이 스케쥴된 다운스트림 자원 블록(34)들과 중첩하지 않는 업스트림 자원 블록(32)들에서 업스트림을 전송하는 것을 보장할 수 있다. 멀티캐스트 및 브로드캐스트 메시지는, 임의의 케이블 모뎀(16)으로부터의 업스트림 전송없이 특정한 자원 블록 상에서 스케쥴링될 수 있다. 방송 비디오의 경우, 다운스트림 스펙트럼 블록(예를 들어, 주파수 범위)이 방송 비디오에 할당될 수 있고, 대응하는 업스트림 스펙트럼은 케이블 모뎀(16)에서 비디오에 대한 간섭을 피하기 위해 유휴될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 T-R 조율의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다. 케이블 네트워크(12) 내의 간섭 그룹(30)들 중 특정한 하나에서 2개의 CM, 즉, CM1과 CM2 사이의 T-R 조율을 고려한다. MAC 스케쥴러(26)는 자원 블록(38)을 CM1에, 및 자원 블록(40)을 CM2에 할당할 수 있다. 설명을 용이성을 위해, 자원 블록들(38 및 40)에 포함된 업스트림 자원 블록들 및 다운스트림 자원 블록들은 명시적으로 도시되지 않는다. MAC 스케쥴러(26)는, CM1이 다운스트림을 수신하고 있을 때 동시에 동일한 주파수에서 업스트림을 전송하도록 CM2를 스케쥴링하지 않을 것이다. 즉, CM1과 CM2는 업스트림 전송 또는 다운스트림 수신을 위해 중첩하는 자원 블록을 갖지 않는다. 이러한 쌍별 관계는 간섭 그룹(30)들 중 임의의 하나 내의 임의의 쌍의 케이블 모뎀(16)에 대해 유지된다.
도 4를 참조하면, 도 4는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 대한 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 일부 실시예에서, MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12) 중앙에서 동작하여, 예를 들어, CMTS(14)에서 중앙형으로 T-R 조율을 구현할 수 있다. MAC 스케쥴러(26)는 케이블 모뎀(16)들을 간섭 그룹(30)들로 분류하고, 임의의 하나의 간섭 그룹의 어떠한 케이블 모뎀도 동일한 간섭 그룹 내의 또 다른 케이블 모뎀이 주파수 범위에서 다운스트림을 수신하는 것과 동시에 그 주파수 범위에서 업스트림을 전송하지 않도록, 각각의 간섭 그룹(30) 내의 케이블 모뎀(16)들에 대한 업스트림 전송 및 다운스트림 수신을 스케쥴링한다. 스케쥴링은 상이한 간섭 그룹(30)들 내의 케이블 모뎀(16)들이 주파수 범위에서 동시에 업스트림을 전송하고 다운스트림을 수신하는 것을 허용할 수 있다. MAC 스케쥴러(26)는 스케쥴링에 관한 스케쥴링 정보를 생성한다. 일부 실시예에서, 스케쥴링 정보는 적절한 MAC 제어 메시지에 포함될 수 있다. MAC 스케쥴러(26)는 스케쥴링 정보를 케이블 모뎀(16)에 전송한다.
다양한 실시예에서, 다운스트림 수신 시간은, 다운스트림 데이터가 서로 중첩된 복수의 심볼들에 걸쳐 있도록 지그재그 패턴으로 인터리빙된다. 일반적인 의미에서 "인터리빙"이란, 일부 파라미터에 관해 데이터를 확산시키는 것을 말한다; 시간에 관해 확산된 데이터는 시간 인터리빙된 데이터라고 지칭되며; 주파수에 관해 확산된 데이터는 주파수 인터리빙된 데이터라고 지칭된다. 예를 들어, 인터리빙 이전에 하나의 심볼에 포함된 데이터는 인터리빙 이후에 32 심볼에 걸쳐 확산된다. 용어 "심볼"은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 익숙한 일반적인 의미를 가지며 통신에 이용되는 변조 방식에 따라 소정 주파수들에서 캐리어 상으로 변조되는 데이터 비트들을 전달하기 위한 시간 구간을 말한다(단일 캐리어 변조 방식에서, 더 높은 데이터 레이트가 이용될수록, 하나의 심볼의 지속시간은 더 작아진다); 데이터는 한 번에 하나의 심볼씩 주파수 도메인으로 코딩된다는 점에 유의한다. 다시 말해, 데이터는 시간 도메인에서 심볼 단위로 및 주파수 도메인에서 주파수 서브캐리어 단위로 케이블 네트워크(12)의 통신 채널에서 운반된다.
인터리빙 이전에, 다운스트림 데이터를 포함하는 후속 심볼들은 중첩되지 않는다; 인터리빙 이후에, 다운스트림 데이터는 복수의 심볼에 걸쳐 있고 사실과 그 자신과 중첩된다. 한 예에서, 하나 또는 2개의 심볼에 맞는 데이터 패킷은 인터리빙 이후에 32개의 심볼을 점유한다. 다양한 실시예에서, 업스트림 전송 시간은 인터리빙되지 않는다. 다양한 실시예에서, 다운스트림 전송 주파수는 직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 자원 블록(예를 들어, 192 MHz)의 주파수 범위(및 케이블 네트워크(12)에 대해 이용가능한 전체 주파수 스펙트럼은 아님)에 걸쳐있는 다운스트림 심볼에 걸쳐 인터리빙된다. 업스트림 전송 주파수는 업스트림 심볼에 걸쳐 인터리빙된다. 업스트림 심볼은 다운스트림 심볼과 정렬된다.
시간 및 주파수 도메인에서 인터리빙을 가능하게 하기 위해, 간섭 그룹(30)은 또한, 간섭 블록(IB)(42)들로 소팅될 수 있다. 각각의 간섭 블록(42)은 보호 시간을 위한 심볼을 포함한 복수의 심볼을 포함하고, 인터리빙은 간섭 블록들(42)을 이용하여 구현된다. 일부 실시예에서, 케이블 모뎀(16)은 특별한 레인징 프로세스를 이용하여 초기화시에 간섭 그룹(30)들로 소팅될 수 있다. 간섭 그룹(30)은 간섭 블록(42)들로 소팅된다. 간섭 블록(42)은 간섭 그룹(30)들의 임의의 적합한(예를 들어, 편리한, 적절한) 그룹화를 포함할 수 있다는 점에 주목한다. 한 예시적인 실시예에서, 간섭 블록(42)들은, 대문자들 A, B, C, D의 DOCSIS 3.1 프로파일 지정들과의 구별을 위해 소문자들 a, b, c, d로 지정될 수 있다. 한 예시적인 실시예에서, 임의의 하나의 간섭 블록(42)은 (인터리빙된 심볼들을 포함한) 32개의 심볼 및 보호 시간을 위한 하나의 추가 심볼, 즉, 총 33개의 심볼과 동일할 수 있다. 보호 시간 심볼은 전용 심볼이 아닐 수 있지만, 데이터 패턴 또는 적절하다면 다른 파라미터에 기초하여 편리하게 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 다수(예를 들어, 100)의 간섭 그룹(30)들이 비교적 훨씬 적은 수(예를 들어, 4)의 간섭 블록(42)들에 맵핑될 수 있다. 다른 실시예에서, 다수의 간섭 그룹(30)(예를 들어, 100)은 동일하거나 유사한 차수의 간섭 블록(42)(예를 들어, 100 또는 50)에 맵핑될 수 있다. 후자의 실시예들에서, 각각의 간섭 블록(42)은 CMTS(14)로부터 케이블 모뎀(16)으로의 다운스트림 전송에서 보호 시간으로서의 역할할 수 있다. 업스트림 전송은, 3x 간섭 블록 시간(예를 들어, 다운스트림 데이터를 수신하는 기간인 것으로 가정되는 제1 간섭 블록 시간, 및 제1 간섭 블록 시간의 양측의 2개의 다른 간섭 블록)을 무시할 것이다. 간섭 블록(42)들로의 간섭 그룹(30)들의 동적 할당에 의해, 각각의 간섭 그룹(30)은 다운스트림 수신과 업스트림 전송 사이에서 97%의 스펙트럼을 얻을 수 있다. 일반적인 의미에서, 하나의 간섭 그룹(30) 내의 지연 및 타이밍 차이는 하나의 심볼 보호 시간을 제공받을 수 있는 반면, CMTS(14)와 간섭 그룹(30) 사이의 지연 및 타이밍 차이는 추가의 보호 시간을 제공받을 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 5는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 4개의 간섭 블록(42)을 포함하는 예시적인 전송을 고려하자. 즉, 간섭 그룹(30)들은 4개의 간섭 블록(42), 즉, a, b, c 및 d로 분류된다(예를 들어, 100개의 간섭 그룹들은 4개의 간섭 블록에 맵핑됨). 시간 인터리빙이 없다면, 간섭 블록 a, b, c, d는 반복 패턴으로 차례로 적층될 수 있다. 시간 인터리빙을 이용하면, 간섭 블록 a, b, c 및 d는, 인터리빙의 정도에 따라 시간적으로 서로 중첩될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 시간 지연들 및 다른 요인들을 감안하기 위해, 간섭 블록(42)들의 다음 세트가 간섭 블록(42)들의 이전 세트로부터 소정 시간만큼 떨어져 있도록 하는 시간 오프셋도 역시 구현될 수 있다. 이러한 시간 오프셋은, 케이블 모뎀(16)들 사이의, CMTS(14)와 케이블 모뎀(16) 사이 등의 지연을 감안하기 위해 보호 시간을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 6은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 비-풀 듀플렉스 케이블 네트워크에서, 주기적 전치부호(CP; cyclic prefix)는 다운스트림 심볼과 업스트림 심볼에 대해 상이한데, 그 이유는 이들이 상이한 주파수들에 있기 때문이다. 그러나, 풀 듀플렉스 통신을 이용하면, 다운스트림 심볼과 업스트림 심볼은 동일한 주파수에 있을 수 있다. 다양한 실시예에서, CP는, 전송의 방향(예를 들어, 업스트림 또는 다운스트림)에 관계없이, 특정한 주파수에 대해 동일하여, OFDM 자원 블록당 다운스트림 및 업스트림 심볼들의 정렬을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 업스트림 심볼과의 다운스트림 심볼의 시간-공간 정렬은 업스트림 방향의 직사각형과 정렬되는 다운스트림의 사다리꼴에 의해 비유적으로 표현될 수 있다. 사다리꼴의 "하단" 측은 시간 인터리빙의 양에 따라 "상단" 측과 길이가 상이할 수 있다. 이러한 비유적 표현에서, 다운스트림 사다리꼴의 상단은 제로 인터리빙되고 기준점으로서 간주될 수 있다.
4개의 간섭 블록(42)을 포함하는 예시적인 전송을 고려하자. 즉, 간섭 그룹(30)은 4개의 간섭 블록(42), 즉, a, b, c 및 d로 분류된다(즉, 100개의 간섭 그룹은 4개의 간섭 블록에 맵핑됨). 이러한 예시적인 실시예에서, 모든 간섭 블록(42)이 동일한 대역폭을 갖는다면, 각각의 간섭 그룹(30)은 주파수 스펙트럼의 25%만을 얻는다.
각각의 간섭 블록(42)은 이 예에서는 33 심볼 폭이다. 다운스트림 전송을 위해 할당된 간섭 블록(42)은 패턴 a-b-c-d-반복의 다운스트림 블록(44)이라고 지칭되고; 업스트림 전송을 위해 할당된 간섭 블록(42)은 패턴 c-d-a-b-반복의 업스트림 블록(46)이라고 지칭된다고 가정한다. 다운스트림 블록(44)은 2개 블록의 오프셋을 동반하며 업스트림 블록(46)과 정렬될 수 있다. 블록 a와 c 사이의 갭은 (블록 b와 블록 d를 포함하는) 보호 시간이다. 보호 시간은 다운스트림 주파수 인터리빙을 수용하기 위해 적어도 32 심볼 폭이다. 추가 심볼이 포함되어 총 33개의 심볼에 대해 간섭 그룹 내의 시간차를 허용한다.
도 7을 참조하면, 도 7은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 일반적인 의미에서, 시간 도메인 인터리빙 방식이 통상적으로 심볼 레벨에서 구현될 때, OFDM 심볼의 상이한 캐리어들은 상이한 양만큼 지연된다. 캐리어 할당이 주파수를 따라 이루어지기 때문에, 시간에서의 인터리빙은 버스트 간섭에 대해 효과적이다; 간섭은 시간 축에서 심볼들을 가로질러 복수의 순방향 에러 정정(FEC) 블록들 내로 확산될 것이다. 버스트 간섭이 많은 서브캐리어들을 커버하는 경우, 인터리빙 깊이는 각각의 FEC 블록에 대한 간섭받은 서브캐리어의 수를 최소화하기에 충분히 크다. 그러나, 시간 인터리빙은 인터리빙 깊이와 동일한 지연을 도입한다.
일부 실시예에 따르면, 인터리빙(50)은 각각의 심볼에서 주파수를 따라 복수의 FEC 블록을 이용한다. 시간 인터리빙(52)은 심볼들에 관해 수행되고, 주파수 인터리빙(54)은 예를 들어 시간 인터리빙(52)에 추가되어 최소화된 지연을 동반한 더 양호한 인터리빙 효율을 달성한다. 따라서, 각각의 심볼 시간에서의 심볼들은 지연을 도입하지 않고 간단한 저장 액세스 방식을 통해 재배열된다. 시간 인터리빙(52)에 주파수 인터리빙(54)을 추가함으로써, 유효 인터리빙 깊이는 주파수 인터리빙 깊이와 시간 인터리빙 깊이의 곱이다. 인터리빙된 데이터는 고속 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform; IFFT)되어 버스트 채널을 통해 전송된다. 수신기에서, 수신된 데이터는 고속 푸리에 변환(FFT) 및 주파수 디인터리빙(56)을 거치고, 후속해서 시간 디인터리빙(58)을 동반한다.
도 8을 참조하면, 도 8은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 시간 인터리빙(52)이 주파수 인터리빙(54)에 추가되는 실시예의 인터리빙(50)에 따르면, 시간에 따른 얕은 인터리빙 깊이를 갖는 경우에도 간섭들은 디인터리빙 후에 상이한 FEC 블록들 내로 떨어지므로, 최소한의 지연을 동반한 향상된 인터리빙 성능으로 이어진다.
도 9를 참조하면, 도 9는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 주파수 인터리빙(54)의 예시적인 상세사항을 도시하는 간략화된 블록도이다. 심볼(62)과 서브캐리어(64) 사이의 맵핑(60)을 포함하는 가상의 예를 고려하자. 12개의 심볼(62)은 맵핑(60)에서 대응하는 12개의 서브캐리어(64)에 맵핑된다. 주파수 인터리빙(54)에 따르면, 서브캐리어(64)들은 2개의 열로 배열되고, 각각의 열을 따라 오름차순으로 정렬된다(예를 들어, 열 1에서 1-6 및 열 2에서 7-12). 서브캐리어(64)들은 2개의 열의 행들을 오름차순으로(예를 들어, 아래에서 위로) 판독함으로써 재정렬된다. 주파수 인터리빙(54) 이후의 서브캐리어(64)의 최종 순서는 더 이상 순수하게 오름차순이 아니다. 심볼(62)과 서브캐리어(64) 사이의 최종 맵핑(66)은 주파수 인터리빙(54) 이전의 맵핑(60)과는 상이하다.
도 10을 참조하면, 도 10은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 인터리빙(50)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 더 설명하기 위해, 16384 서브캐리어(192 MHz, 12.5 kHz CS)의 예를 고려하자. 16384개의 서브캐리어들은 8개의 열로 배열되고, 각각의 열은 2048개의 서브캐리어를 갖는다. 16200 비트-밀도 패리티-체크(LDPC) 및 256-직교 진폭 변조(QAM)를 이용하면, 각각의 열은 1개의 FEC 코드 워드(CW)를 갖는다. 인터리빙 단계에서, 심볼과 서브캐리어 사이의 맵핑은, 심볼들이 열을 따라 기입되고 행을 따라 판독되도록 하는 방식이다. 디인터리빙 단계에서, 심볼들은 행을 따라 기입되고, 열을 따라 판독된다.
도 11을 참조하면, 도 11은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 동작(70)을 나타내는 간략화된 흐름도이다. 동작들(70)은 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나에서 실행되는 것으로 가정될 수 있다. 일부 실시예에서, 분산 지능형 스케쥴링 방식은, T-R 조율을 위해, 예를 들어, 스케쥴링 방식을 더욱 확장성있게 하기 위해 MAC 스케쥴러(26)에 의해 구현된다. 분산 지능형 스케쥴링은 케이블 모뎀(16)에 의해 실시되며 CMTS(14)에서 중앙집중식으로 실시되지 않는다. 분산 스케쥴링 방식은 다운스트림 및 업스트림 스케쥴링을 서로 비동기로 유지한다.
일반적으로, 분산 스케쥴링 방식에 따르면, 케이블 모뎀(16)들은 많은 수의 간섭 그룹(30)으로 분할되고, 각각의 그룹은 비교적 적은 수의 케이블 모뎀(16)을 갖는다. 간섭 그룹(30)은 레인징 프로세스로 설정된다. CMTS(14)로부터 케이블 모뎀(16)까지의 주파수 범위에서의 다운스트림 전송은 FEC CW 등의 하나 이상의 전송 유닛에서 구현된다. 각각의 FEC CW는, 그 FEC CW에 대한 데이터를 수신하고 있는 특정한 간섭 그룹을 식별하고, 그 간섭 그룹에 대한 그 주파수 범위에서의 다운스트림 전송을 다른 간섭 그룹에 대한 다운스트림 전송으로부터 구별하는 그룹 라벨을 포함한다. 예시적인 실시예에서, FEC CW 그룹 라벨은, DOCSIS 3.1 표준에 따라 FEC 다음 코드워드 포인터 필드(NCP)에 포함될 수 있다. 72에서, 동작 70을 실행하는 케이블 모뎀은 FEC CW를 수신한다. 74에서, 케이블 모뎀은 FEC CW 내의 그룹 라벨로부터 타겟 간섭 그룹을 식별한다. 76에서, 타겟 간섭 그룹이 케이블 모뎀이 속하는 국지적 간섭 그룹과 동일한지에 대한 결정이 이루어진다. 국지적 간섭 그룹이 타겟 간섭 그룹이 아니라면, FEC CW(및 후속하는 다운스트림 전송)는 78에서 무시될 수 있다.
국지적 간섭 그룹이 타겟 간섭 그룹이라면, 케이블 모뎀은 80에서 다운스트림 수신 시간 윈도우를 결정한다. FEC CW 내의 그룹 라벨은, 타겟 간섭 그룹 내의 케이블 모뎀이 다운스트림 데이터를 실제 수신에 앞서 예상하고, 그에 따라 업스트림 전송을 스케쥴링할 수 있도록, 시간적으로 선행하는 또는 별개의 구조의 수 개의 CW이다. 82에서, 케이블 모뎀은 예상된 시간 윈도우 동안 임의의 업스트림 전송을 스케쥴링했는지를 결정한다. 다양한 실시예에 따르면, FEC CW를 수신하는 타겟 간섭 그룹 내의 케이블 모뎀(16)은 업스트림을 전송하는 것이 허용되지 않는다. 케이블 모뎀(16)이 업스트림 전송보다 앞서 대역폭을 요청하기 때문에, 일부 케이블 모뎀(16)은 다운스트림 전송의 시간 윈도우 동안 허가를 수신했을 수 있다. (CMTS(14)는 스케쥴링 제약을 실시하지 않고 있으며, 자유로이 허가를 내린다) 따라서, 82에서의 결정은 예상된 시간 윈도우 동안의 이용을 위해 이용가능한 임의의 허가를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
어떠한 업스트림 전송도 스케쥴링되어 있지 않다면, 84에서, 케이블 모뎀은 예상된 시간 윈도우 외부에서 (예를 들어, 예상된 시간 윈도우 이전 또는 이후에) 업스트림 전송을 스케쥴링한다. 86에서, 케이블 모뎀은 업스트림 전송의 미니슬롯 또는 심볼 시간을 다운스트림 수신의 미니슬롯 또는 심볼과 연관시켜, 업스트림 및 다운스트림 심볼들을 정렬시킨다. 반면에, 업스트림 전송이 스케쥴링되어 있다면, 88에서, 케이블 모뎀은 예상된 시간 윈도우 동안 업스트림 전송을 억제하여, 업스트림 전송 기회를 상실한다. 90에서, 이러한 상실은 더 높은 우선권으로 CMTS(14)에 대한 요청을 재발행함으로써 관리될 수 있다. 일부 실시예에서, CMTS(14)는 자신이 다운스트림 전송을 전송하고 있는 타겟 케이블 모뎀을 폴링하여 억제된 전송에 관해 체크할 수 있다.
일부 실시예에서, 케이블 모뎀당 다운스트림 대역폭은 제한적이며, 간섭 그룹당 다운스트림 대역폭은 업스트림 전송이 록 아웃(lock out)되는 것을 방지하기 위해 계층적 방식으로 속도-제한될 수 있다. 통신 시스템(10)의 실시예들은 CMTS(14)에서의 임의의 다운스트림 및 업스트림 캘리브레이션 및 정렬을 요구하지 않을 수 있다. 예를 들어, 큰 서빙 영역 크기 때문에, 긴 보호 시간이 불필요할 수도 있다. 그 기준은, 서로 영향을 줄 만큼 충분히 근접한 케이블 모뎀(16)들에 대해 국지적이다. 다양한 실시예에서, 케이블 모뎀(16)들은 데이터의 다운스트림 전송에 앞서 "경고받고" 그에 따라 업스트림 전송을 억제할 수 있다.
간섭 그룹(30)들 각각은 한 번에 한 방향으로 전송이 발생하는 심플렉스 그룹이 된다. 간섭 그룹(30)의 크기(예를 들어, 회원들)가 작고 간섭 그룹들 중 많은 수가 있기 때문에, 케이블 네트워크(12)의 전체 효과는 풀 듀플렉스 통신이다. 다양한 실시예에서, 임의의 하나의 케이블 모뎀은 전체 스펙트럼의 하나의 사본과 동일한 집성 대역폭을 갖는다. 노드 상의 전체 간섭 그룹은 스펙트럼의 2배와 동일한 집성 대역폭을 가진다.
분산 지능형 스케쥴링을 포함하는 일부 실시예에서, 제1 간섭 그룹은 특정한 주파수 범위가 제2 간섭 그룹에 의한 업스트림 전송을 위해 이용되지 않을 것으로 예측하고, 자신의 업스트림 전송을 위해 그 주파수 범위를 하이재킹한다. 예측은 제2 간섭 그룹 내의 하나 이상의 케이블 모뎀에 대한 트래픽, 트래픽 또는 디바이스의 우선순위, CMTS(14)로부터의 백업 목록 정보, 경쟁 REQ 슬롯들의 세트, 또는 다른 적절한 파라미터들에 기초할 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 12는 통신 시스템(10)의 실시예들에 따른 MAC 스케쥴러(26)의 예시적인 상세사항을 도시하는 간략화된 블록도이다. MAC 스케쥴러(26)는, 레인징 스케쥴러(100), 보고 수신기(102), MER 분석기(104), 분류기(106), 집성기(108), 주파수 계획기(110), 및 그룹 생성기(112)를 포함한다. 메모리 요소(28)는, 하나 이상의 피간섭 목록(114), 전역 피간섭 목록(116), 하나 이상의 간섭 목록(118), 및 전역 간섭 목록(120)을 포함하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
주파수 계획 및 그룹화 동안, MAC 스케쥴러(26)는, 케이블 네트워크(12) 내의 케이블 모뎀(16)들 중 특정한 하나(예를 들어 CM1)에 대해, 주파수 범위와 연관된 피간섭 목록(114)을 생성할 수 있다. 피간섭 목록(114)은, 주파수 범위에서의 다운스트림 수신이 그 주파수 범위에서의 케이블 모뎀(CM1)의 업스트림 전송에 의해 간섭받는 케이블 모뎀(16)들의 제1 목록을 포함한다. 단지 예시의 목적을 위해, 케이블 모뎀들의 제1 목록은 케이블 모뎀 CM2 및 CM3을 포함한다고 가정한다. 즉, CM1에 대한 피간섭 목록(114)은 CM2 및 CM3을 포함한다. MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12) 내의 다른 케이블 모뎀(16)(예를 들어, CM1...CMm)에 대한 피간섭 목록 생성 프로세스를 반복할 수 있다. 예를 들어, CM2에 대한 피간섭 목록(114)은 CM2 및 CMm을 포함할 수 있고; CM3에 대한 피간섭 목록(114)은 CM1 ... CMm을 포함할 수 있다; 기타 등등.
피간섭 목록 생성 프로세스는 케이블 네트워크(12)에서 이용되는 주파수 스펙트럼의 다른 주파수 범위들에 대해 반복된다. 예를 들어, 주파수 스펙트럼은 n개의 주파수 범위들(예를 들어, F(1) 내지 F(n))로 분할될 수 있고, 피간섭 목록 생성 프로세스는 n개의 주파수 범위들 각각에 대해 반복될 수 있으며, 별개의 피간섭 목록(114)이 케이블 네트워크(12) 내의 각각의 주파수 범위 및 각각의 케이블 모뎀에 대해 생성된다. 집성기(108)는 생성된 피간섭 목록들을 전역 피간섭 목록(116)으로 집성시킬 수 있다.
MAC 스케쥴러(26)는 또한, 케이블 모뎀(16)들 중 하나에 대해, 예를 들어, CM1에 대해, 주파수 범위와 연관된 간섭 목록(118)을 생성할 수 있다. 간섭 목록(118)은, 주파수 범위 내의 업스트림 전송이 주파수 범위 내의 케이블 모뎀(CM1)의 다운스트림 수신을 간섭하는 케이블 모뎀들의 제2 목록을 포함한다. 단지 예시의 목적을 위해, 케이블 모뎀들의 제2 목록은 케이블 모뎀들 CM2... CMm을 포함한다고 가정한다. 즉, CM1에 대한 간섭 목록(118)은 CM2, CM3, ... CMm을 포함한다. MAC 스케쥴러(26)는 케이블 네트워크(12) 내의 다른 케이블 모뎀(16)(예를 들어, CM1...CMm)에 대한 간섭 목록 생성 프로세스를 반복할 수 있다. 예를 들어, CM2에 대한 간섭 목록(118)은 CM1 및 CM3을 포함할 수 있고; CM3에 대한 간섭 목록(118)은 CM2를 포함할 수 있고; 등등이다. 간섭 목록 생성 프로세스는 케이블 네트워크(12)에서 이용되는 주파수 스펙트럼의 다른 주파수 범위 F(1) -F(n)에 대해 반복된다. 집성기(108)는 생성된 간섭 목록들을 전역 간섭 목록(120)으로 집성시킬 수 있다.
다양한 실시예에서, 특정한 주파수 범위, 예를 들어 F(1)에 대해 케이블 모뎀 CM1에 대한 피간섭 목록(114)을 생성하기 위해, 레인징 스케쥴러(100)는 유지관리 윈도우(예를 들어, 초기 레인징 윈도우; 경쟁 윈도우 등) 동안 케이블 모뎀 CM1이 주파수 범위 F(1) 내에서 레인징 신호를 전송하도록 스케쥴링한다. 보고 수신기(102)는 케이블 네트워크(12) 내의 다른 케이블 모뎀들(CM2 ... CMm)로부터의 그 주파수에서의 각각의 다운스트림 수신에 관한 간섭들을 나타내는 보고를 수신한다. 보고는 MER 값을 포함한다. MER 분석기(104)는 수신된 보고를 분석하고 보고에 기초하여 전송 케이블 모뎀(CM1)에 의해 간섭받는 케이블 모뎀(CM2 및 CM3)을 식별한다. 식별은 미리결정된 임계 값(절대 또는 상대 값)을 초과하는 MER의 값에 기초할 수 있다. 예를 들어, CM2와 CM3은 케이블 모뎀들 CM2... CMm 중에서 가장 높은 MER 값을 보고했을 수 있다. 분류기(106)는 식별된 케이블 모뎀들(CM2 및 CM3)을 케이블 모뎀(CM1)에 대한 제1 목록에 및 피간섭 목록(114)에 추가한다.
다양한 실시예에서, 케이블 모뎀(CM1)(및 다른 케이블 모뎀(16))에 대한 간섭 목록(118)을 생성하는 단계는 전역 피간섭 목록(116)으로부터 케이블 모뎀들의 제2 목록을 도출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 케이블 모뎀(CM1) 및 각각의 주파수 범위에 대해, 전역 피간섭 목록(116)으로부터, 분류기(106)는 그 주파수 범위에서 케이블 모뎀(CM1)을 간섭하는 케이블 모뎀들을 조회한다. 간섭하는 케이블 모뎀들은, 대응하는 간섭 목록(118) 내의 그 주파수 범위 상의 케이블 모뎀(CM1)에 대한 엔트리로서 입력된다. 다양한 실시예에서, 간섭 목록(118) 및 피간섭 목록(114)은 자주 업데이트되지 않는다; 이들은, 예를 들어, 추가적인 케이블 모뎀이 추가되거나 기존 케이블 모뎀이 제거되는 등의 변경이 케이블 네트워크(12)에 이루어질 때 업데이트될 수 있다.
주파수 계획기(110)는 전역 피간섭 목록(116) 및 전역 간섭 목록(120)에 기초하여 케이블 모뎀(16)(CM1...CMm)에 대한 각각의 다운스트림 수신 주파수 범위 및 업스트림 전송 주파수 범위를 할당한다. 예를 들어, CM1은 다운스트림 수신 주파수 범위 F(1) 및 업스트림 전송 주파수 범위 F(3)을 할당받을 수 있다; CM2는 다운스트림 수신 주파수 범위 F(3) 및 업스트림 전송 주파수 범위 F(n)을 할당받을 수 있다; 기타 등등. 다양한 실시예에서, 할당은 선착순에 기초한다. 예를 들어, 다운스트림 수신 주파수 범위는 주파수 범위들 중으로부터 선택될 수 있고, 전역 피간섭 목록(116) 및 전역 간섭 목록(120)에 기초하여 다른 케이블 모뎀들을 제외하고 처음으로 이용가능한 (예를 들어, 인식된, 식별된, 열거된, 소팅된 등등) 미할당 케이블 모뎀에 할당될 수 있다.
할당은 일부 실시예에서 대안으로서 집성되지 않은 목록들에 기초할 수 있다. 집성 동작은 단지 편의를 위한 것이며, 실시예들의 범위를 벗어나지 않고 스킵될 수도 있다는 점에 유의해야 한다. MAC 스케쥴러(26)는, 각각의 할당된 다운스트림 수신 주파수 범위 및 업스트림 전송 주파수 범위를 포함하는 대응하는 할당 정보를 케이블 모뎀(16)(CM1 ...CMm)에 전송한다.
일부 실시예에서, 그룹 생성기(112)는 케이블 모뎀(16)들을 간섭 그룹(30)들로 그룹화하고, 각각의 간섭 그룹은 다른 간섭 그룹들로부터 주파수 기반으로 격리되며, 각각의 그룹 내의 케이블 모뎀들은 공통 다운스트림 수신 주파수 범위 및 공통 업스트림 전송 주파수 범위를 할당받는다. 예를 들어, 케이블 모뎀들 CM1, CM2 및 CM3은 그룹 A에 할당될 수 있다. 케이블 모뎀들 CM1, CM2 및 CM3은 공통 다운스트림 수신 주파수 범위 F(1) 및 공통 업스트림 전송 주파수 범위 F(2)를 할당받을 수 있다. 일부 실시예에서, 그룹화는 피간섭 목록(114)에 기초한다. 예를 들어, 케이블 모뎀 CM1은 케이블 모뎀 CM2 및 CM3을 포함하는 케이블 모뎀들의 제1 목록과 함께 주파수 범위 F(1)에 대한 간섭 그룹 A로 그룹화된다. 다시 말하면, 그룹화가 피간섭 목록(114)에 기초할 때, 대응하는 주파수 범위에 대한 각각의 간섭 그룹 내의 케이블 모뎀들의 다운스트림 수신은 대응하는 주파수 범위에서의 케이블 모뎀의 업스트림 전송에 의해 간섭받는다.
일부 실시예에서, 그룹화는 자연적 네트워크 아키텍쳐를 이용할 수 있다. 예를 들어, 케이블 모뎀(CM1)은 케이블 네트워크(12) 내의 공통 결합된 증폭기에 접속된 다른 케이블 모뎀(CM3 및 CMm)과 함께 간섭 그룹(A)으로 그룹화된다. 일부 실시예에서, 간섭 그룹들은 서브-그룹들 사이에 상대적 격리를 갖는 복수의 서브그룹들로 더 나뉘어지고, 예를 들어, 여기서, 각각의 서브그룹은 (간섭 그룹의 공통 증폭기보다는 케이블 모뎀 쪽으로 향하는 네트워크의 하류에 있는) 대응하는 공통 탭에 부착된 케이블 모뎀들을 포함한다. 다양한 실시예에서, 간섭 그룹 내의 케이블 모뎀들은 제1 주파수에서 업스트림을 전송하고 주파수 범위 내의 상이한 주파수에서 다운스트림을 수신한다. 예를 들어, 케이블 모뎀 CM1은 주파수 F1에서 업스트림을 전송하고 주파수 범위 F(n) 내의 주파수 F2에서 다운스트림을 수신한다.
도 13을 참조하면, 도 13은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 CM 그룹화의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 다양한 실시예에서, 케이블 모뎀(16)들은 다양한 간섭 그룹(30)으로 그룹화되어 간섭이 거의 또는 전혀 없는 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 한다. 설명의 간소화 및 용이성을 위해, 케이블 모뎀(16)은 도면에서 명시적으로 도시되지 않고, 단지 하나의(또는 그 이상의) 탭 및 스플리터(22)로 표현된다. 각각의 탭/스플리터(22)는 하나(또는 그 이상)의 케이블 모뎀(16)에 접속될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 간섭 그룹(30)들은 지능형 MAC 스케쥴링을 통해 주파수 재사용을 허용하는 RF 격리된 그룹들을 포함할 수 있다.
간섭 그룹(30)은 다양한 실시예에서 T-R 조율을 위한 기초를 제공한다. 일반적인 의미에서, T-R 조율의 목적은 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 피하는 것이다. T-R 조율은, 동일한 간섭 그룹으로부터의 어떠한 CM도 데이터를 수신하기 위해 다른 CM들에 의해 이용중인 주파수 상에서 동시에 전송하지 않도록 및 그 반대의 경우를 보장하는 2차원 자원 할당 방식이다. 2차원은 주파수와 시간으로 구성된다.
다양한 실시예에서, 특정한 CM에 대하여, 그 간섭 그룹은 그 특정한 CM의 업스트림 전송에 의해 다운스트림 수신이 간섭받는 CM들의 그룹인 것으로 간주된다. 간섭 그룹은 주파수 종속적일 수 있다. 예를 들어, 간섭 그룹 A에서, 케이블 모뎀(16)은 주파수 F1에서 업스트림을 전송하고, F1과는 상이한 주파수 F4에서 다운스트림을 수신한다; 간섭 그룹 B에서, 케이블 모뎀(16)은 주파수 F5에서 업스트림을 전송하고, 주파수 F2에서 다운스트림을 수신한다; 기타 등등. 케이블 모뎀(16)은, 각각의 주파수(예를 들어, 캐리어)에 대해 하나씩, 복수의 간섭 그룹에 속할 수 있다. 일부 실시예에서, 간섭은 대칭적이지 아닐 수 있다 : 특정한 CM은 또 다른 CM과 간섭할 수 있지만, 그 반대는 아니다. 다른 실시예에서, 간섭은, 2개의 CM이 서로 간섭하는, 대칭적일 수 있다. 간소화를 위해, (임의의 주파수에서 간섭하는 또는 간섭받는) 관련 케이블 모뎀(16)들은 단일 간섭 그룹으로 그룹화될 수 있다. 각각의 그룹 내의 케이블 모뎀(16)들은 서로 간섭하는 경향이 있지만, 상이한 그룹들 내의 케이블 모뎀(16)들 사이에는 간섭이 전혀 없거나 거의 없다.
동일한 간섭 그룹 내에 있는 CM들은 서로 간섭할 수 있다. 즉, 업스트림 신호는 결합된 스펙트럼 바깥으로 감산되기에 충분히 감쇠되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 간섭 그룹은 동일한 탭 그룹 내의 CM들을 포함할 수 있다. 어느 CM이 어떤 탭 그룹에 있는지를 정확히 알 수 있는 방법이 없으므로, 이것은 측정되어야 하고 그 결과의 그룹화는 특정한 (예를 들어, 단일의) 탭 그룹과 정확하게 정렬되지 않을 수 있다.
한 예시적인 실시예에서, 케이블 네트워크(12)의 주파수 스펙트럼은 복수의 주파수 범위로 분할될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 주파수 범위는 채널 경계와 정렬된다. 케이블 모뎀(16)들 중 각각의 특정한 하나 및 각각의 주파수 범위에 대해, MAC 스케쥴러(26)는, 케이블 모뎀(16)들 중 그 특정한 하나의 다운스트림 수신을 간섭하는 업스트림 전송을 갖는 케이블 모뎀(16)들을 식별하고, 케이블 모뎀(16)들 중 그 특정한 하나의 업스트림 전송에 의해 그 다운스트림 수신이 간섭받는 케이블 모뎀들(16)을 식별할 수 있는데, 이것은 이들이 동일한 주파수 상에서 동작하는 경우에 해당된다. 이러한 식별에 기초하여, MAC 스케쥴러(26)는 케이블 모뎀(16)들을 서로 간에 간섭을 야기할 수 있는 주파수 범위에 할당하는 것을 피한다. 케이블 모뎀(16)들은 FDD로 동작하고 어떠한 이웃 케이블 모뎀(16)도 중첩하는 다운스트림 및 업스트림 주파수 범위에 할당되지 않는다.
도 14를 참조하면, 도 14는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 CM 그룹화는 추가적인 예시적인 상세사항을 도시하는 간략화된 블록도이다. 일부 실시예에서, 주파수 계획은 케이블 네트워크(12)에서의 자연적 CM 그룹화로부터 발생하는 격리를 활용할 수 있다. 케이블 네트워크 토폴로지는 주로 거리 및 주택 레이아웃에 의해 결정되며, 지역사회마다 크게 다를 수 있다는 점에 유의한다. 케이블 모뎀(16)들 사이의 간섭을 좌우하는 디바이스 성능(예를 들어, 결합, 지향성 등)도 역시 광범위하게 변한다. 전형적으로, 분배 케이블은 증폭기(20)의 출력에서 분기된다(예를 들어, 트리 구조). 증폭기(20)에서의 탭 및 스플리터(22)는 각각의 브랜치(예를 들어, 분할)의 케이블 모뎀(16)들 사이에서 약 20dB의 절연을 제공할 수 있는 반면, 다운스트림과 업스트림 신호들 사이의 간섭은 약 30dB 일 수 있어서, 상이한 그룹들 내의 CM들이 간섭하다 하더라도 최소한으로만 간섭하는 것을 허용한다. 단일 브랜치에 의해 커버되는 CM들은 일부 실시예에서 단일 그룹에 속할 수 있다. 예를 들어, 증폭기(20) 이후에 분기하는 CM들의 2개의 그룹 A 및 B는 서로 간섭할 가능성이 적다(그룹 A의 케이블 모뎀(16)들은 그룹 B의 케이블 모뎀(16)들을 간섭하지 않을 것이며, 그 반대도 마찬가지임).
도 15를 참조하면, 도 15는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 CM 그룹화는 추가적인 예시적인 상세사항을 도시하는 간략화된 블록도이다. 케이블 네트워크(12)에서 복수 레벨의 CM 그룹화가 구현될 수 있다. 하나의 간섭 그룹(30)에 속하는 CM들은 복수의 서브 그룹(31)으로 더 분할될 수 있다. 예를 들어, 그룹 A의 CM들은 주파수 F1에서 업스트림을 전송하고 주파수 F2에서 다운스트림을 수신하며, 그룹 B의 CM들은 주파수 F2에서 업스트림을 전송하고 주파수 F1에서 다운스트림을 수신하는 CM 그룹 A와 B를 고려하자. 탭 P에 부착된 그룹 A의 일부 케이블 모뎀(16)들은 서브그룹 X에 할당되고; 탭 Q에 부착된 그룹 B의 다른 케이블 모뎀(16)들은 또 다른 서브그룹 Y에 할당된다. 상이한 서브그룹 X 및 Y에 속하는 CM들 사이의 간섭은 동일한 서브그룹(예를 들어, X 또는 Y, 개별적으로) 내의 CM들 사이의 간섭에 비해 훨씬 적을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 자연적 네트워크 아키텍쳐를 이용하는 주파수들에 기초한 CM 그룹화는 케이블 모뎀(16)들 사이의 격리를 향상시킬 수 있고, 주파수 계획을 통해 풀 듀플렉스 동작을 가능하게 할 수 있다. 그룹들 사이의 CM 부하 밸런싱은 하위-레벨 그룹화를 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 케이블 모뎀(16)들은 하위-레벨 그룹화를 조사하고 그룹들간에 서브그룹들을 이동시킴으로써 그룹 A와 B 사이에서 부하 밸런싱될 수 있다. 예를 들어, 초기에 그룹 A에 할당된 서브그룹 Z는 CM 부하 밸런싱 사안에 기초하여 그룹 B로 재그룹화될 수 있다. 일부 실시예에서, 주파수 계획은 자동화되고, 자동화를 위한 메트릭들 중 하나로서 CM 부하 밸런싱이 이용된다.
도 16을 참조하면, 도 16은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 주파수 계획 방식의 피간섭 목록(114)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 도면이다. 따라서, 케이블 네트워크(12)에 대한 추상적 모델을 동반한 확률적 시뮬레이션 방식은 일부 실시예에서 주파수 계획 방식을 시뮬레이션하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 케이블 네트워크(12)는 2개의 목록 : 간섭 목록(118) 및 피간섭 목록(114)에 의해 모델링된다. 케이블 토폴로지와 디바이스 성능에 관계없이, 주파수 계획은 실질적으로 2개의 목록에 의존한다: 즉, 네트워크 토폴로지 및 디바이스의 관련 속성들은 실질적으로 2개의 목록에 의해 완전히 포착될 수 있다.
예시적인 피간섭 목록(114)은 케이블 네트워크(12) 내의 각각의 케이블 모뎀 및 각각의 주파수 범위에 대해 생성될 수 있다. 예를 들어, 주파수 스펙트럼은 n개의 주파수 범위로 분할될 수 있고, n개의 주파수 범위 각각에 대해 케이블 모뎀(16)들 각각에 대한 피간섭 목록(114)이 생성될 수 있다. 피간섭 목록(114)은, 일부 실시예에서, 도면에 도시된 바와 같이 주파수 범위에 따라 소팅될 수 있다. 예를 들어, 주파수 범위 F1의 경우, 케이블 모뎀들 CM'1_1, CM'1_2,.... CM'1_n의 다운스트림 수신은 케이블 모뎀 CM1의 업스트림 전송에 의해 간섭받는다; 케이블 모뎀들 CM'2_1, CM'2_2,.... CM'2_n의 다운스트림 수신은 케이블 모뎀 CM2의 업스트림 수신에 의해 간섭받는다; 기타 등등. 주파수 범위들 F1, F2, ..., Fn 각각에 대해 유사한 목록이 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 목록들은, 편의를 위해, 예를 들어, 전역 피간섭 목록(116) 등의, 단일 목록으로 합쳐질 수 있다.
도 17을 참조하면, 도 17은 통신 시스템(10)의 한 실시예와 연관될 수 있는 주파수 계획을 위한 예시적인 동작(130)들을 나타내는 간략화된 흐름도이다. 초기에, 전역 피간섭 목록(116) 및 전역 간섭 목록(120)가 생성된다. 동작은 132에서 시작될 수 있고, 여기서 케이블 모뎀 CM(i)가 선택되며, 인덱스 i는 제1 반복에서 1로 초기화된다. 134에서, 선택된 CM(i)에 대한 다운스트림 수신 주파수 범위로서 주파수 범위 F(j)가 선택되고, 여기서, 인덱스 j는 제1 반복에서 1로 초기화된다. 즉, 첫 번째 가용 케이블 모뎀은 첫 번째 반복에서 첫 번째로 선택된 주파수 범위를 시험적으로 할당받는다. 136에서, CM(i)를 간섭할 수 있는 케이블 모뎀들은 F(j)에 대한 간섭 목록(118) 내의 CM(i)에 대한 대응하는 엔트리를 조회함으로써 식별된다.
138에서, 식별된 케이블 모뎀들 중 임의의 것이 업스트림 전송 주파수로서 F(j)를 할당받았는지에 관한 결정이 이루어진다. "예"라면, 140에서, 선택된 주파수 범위 F(j)가 가용 주파수 범위의 마지막 블록인지, 즉, 주파수 인덱스 j가 주파수 범위들의 수 n의 최대 값과 동일한지에 관한 결정이 이루어진다. 만일 그렇다면, CM(i)는 142에서 풀 듀플렉스 통신을 지원하지 않는 것으로 태깅된다(대칭이란 본 명세서에서 사용될 때 풀 듀플렉스 통신과 동일하다). 동작은 단계 144로 진행하며, 선택된 케이블 모뎀 CM(i)가 마지막 이용가능한 케이블 모뎀인지(즉, 인덱스 i가 케이블 모뎀의 수 m의 최대값과 동일한지)에 관한 결정이 이루어진다. 그렇지 않다면, 145에서, 케이블 모뎀 인덱스 i가 1만큼 증가되고, 동작은 132로 진행한 후 계속된다. 선택된 케이블 모뎀 CM(i)가 마지막 이용가능한 케이블 모뎀이라면, 반복이, 허용된 반복의 최대 횟수인지에 관한 결정이 146에서 이루어진다. 그렇지 않다면, 동작은 새로운 주파수 인덱스 치환과 함께 132로 계속된다. 그 외의 경우, 동작은 종료된다. 다시 140으로 돌아가서, 주파수 인덱스 j가 n이 아니면, 147에서 1만큼 증가되고, 동작은 134로 진행한 후 계속된다. 다시 138로 돌아가서, 어떠한 케이블 모뎀도 업스트림 전송 주파수로서 F(j)를 할당받지 않았다면, 148에서, F(j)는 CM(i)에 대한 다운스트림 수신 주파수로서 할당된다.
150에서, F(j')는 케이블 모뎀 CM(i)에 대한 업스트림 전송 주파수로서 선택되고, j'는 제1 반복에서 1로 초기화된다. 152에서, F(j')에 대한 피간섭 목록(114) 내의 CM(i)에 대한 대응하는 엔트리를 조회함으로써 CM(i)에 의해 간섭받을 수 있는 케이블 모뎀들이 식별된다. 단계 154에서, 식별된 케이블 모뎀들 중 임의의 것이 다운스트림 수신 주파수 범위 F(j')를 할당받았는지에 관한 결정이 이루어진다. "예"라면, 156에서, 선택된 주파수 범위 F(j')가 가용 주파수 범위의 마지막 블록인지, 즉, 주파수 인덱스 j'가 주파수 범위들의 수 n의 최대 값과 동일한지에 관한 결정이 이루어진다. 만일 그렇다면, 158에서, CM(i)는 풀 듀플렉스 통신을 지원하지 않는 것으로 태깅되고, 동작은 144로 진행한 후에 계속된다. 주파수 인덱스 j'가 n이 아니면, 159에서 1만큼 증가되고, 동작은 150으로 진행한다. 다시 154로 돌아가서, 어떠한 케이블 모뎀도 다운스트림 전송 주파수 범위로서 F(j')를 할당받지 않았다면, 148에서, F(j)는 160에서 CM(i)에 대한 다운스트림 수신 주파수 범위로서 할당된다. 동작은 144로 진행한 후 계속된다.
다양한 실시예에서, 동작(130)은 완전히 최적화되지 않을 수 있다; 예를 들어, 다운스트림 수신 및 업스트림 전송 주파수 범위는 선착순으로(FCFS; first-come-first-serve) 할당된다. 상이한 케이블 모뎀들은 상이한 간섭 특성을 가질 수 있으므로(예를 들어, 일부는 더 많은 케이블 모뎀을 간섭할 수 있고, 일부는 덜 간섭할 수 있음), FCFS는 최적화된 주파수 할당으로 이어지지 않을 수 있다(예를 들어, 많은 케이블 모뎀들이 풀 듀플렉스 통신을 지원하지 못할 수 있다). 케이블 모뎀들 사이의 절연을 더욱 완전하게 활용하기 위해, 격리가 더 양호한 케이블 모뎀들이 함께 그룹화되고 동일한 주파수 범위를 할당받도록 주파수 범위가 할당될 수 있어서, 간섭을 피하기 위해 상이한 주파수 범위들을 요구하는 케이블 모뎀들에 대해 더 많은 주파수 범위를 남겨둘 수 있다. 일부 실시예에서, 반복이 수행되어 다운스트림 수신 및 업스트림 전송 양쪽 모두에 대해 각각의 케이블 모뎀에 주파수 범위 F(1) ... F(n)을 할당하고, 주파수 범위들의 최상의 조합(예를 들어, 피간섭 케이블 모뎀의 수가 가장 적은 것)이 최종 할당으로서 선택될 수 있다. 그러나, 모든 케이블 모뎀과 모든 주파수를 포괄하기 위해, 다운스트림 수신과 업스트림 전송 양쪽 모두에 대해, 최종 할당에 요구되는 반복의 총 횟수는(n^m)^2이고, 여기서, n은 주파수 범위의 수이고, m은 케이블 모뎀의 수이다. n = 6, m = 128인 경우, 총 1.6096e199회의 반복이 있을 것이며, 이것은 기존 프로세서에서는 실용적이지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 주파수 인덱스가 치환되고, 주파수 할당은 케이블 모뎀에 대해서는 선착순에 기초하지만, 치환된 주파수 인덱스를 동반하는, 차선적인 방식이 구현될 수 있다. 주파수 할당 반복은 복수회 실행되고, 매번 상이한 무작위로 선택된 주파수 범위와 함께 이루어지며, 다운스트림 및 업스트림 주파수 범위의 최상의 조합은 완료된 반복으로부터 선택된다. 시뮬레이션은, 약 200개의 주파수 치환을 통해 최적의 성능이 달성될 수 있다는 것을 보여준다. (최적화 단계를 동반한) 주파수 계획은 지루할 수 있지만, 빈번하지 않게 발생할 수 있다(예를 들어, 새로운 탭, 케이블 모뎀 등의 추가와 같은, 네트워크에 대한 변경이 있는 경우에만 주파수 할당이 수행될 수 있다). 일부 실시예에서, 주파수 할당은, 예를 들어, 소프트웨어 설계된 네트워킹(SDN; software designed networking) 애플리케이션을 이용하여 오프라인으로 수행될 수 있다.
도 18을 참조하면, 도 18은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 트랜시버(18)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 다양한 실시예에서, 다운스트림 및 업스트림 신호들의 각각은 풀 듀플렉스 통신 동안 전체 주파수 스펙트럼을 이용한다. 결과적으로, (CMTS(14)로부터 케이블 모뎀(16)으로의 다운스트림 데이터를 포함하는) 전송된 신호(162) 및 (케이블 모뎀(16)으로부터 CMTS(14)로의 업스트림 데이터를 포함하는) 수신된 신호(164)는 트랜시버(18)에서 주파수 및 시간에 있어서 중첩한다. 전형적으로, 전송된 신호(162)는 수신된 신호(164)보다 높은 신호 레벨(예를 들어, 더 많은 전력을 가짐)을 가지며 트랜시버(18)의 전송기 부분(166)과 수신기 부분(168) 사이에 충분한 격리가 없다면 수신된 신호(164)를 완전히 지울 수 있다. 다양한 실시예에서, 케이블 네트워크(12)에서 풀 듀플렉스 통신을 가능하게 하기 위해, 전송기 부분(166)으로부터의 간섭은 트랜시버(18) 내의 DSP(170)에서 구현된 AIC 알고리즘을 이용하여 수신기 부분(168)에서 억제될 수 있다. DSP(170)는 명령어 및 데이터를 적절히 저장하기 위한 메모리 요소를 포함한다. 클록 모듈(171)은 AIC 알고리즘을 위한 타이밍 기능을 가능하게 한다. 다양한 실시예에서, 클록 모듈(171)은 DSP(170)에 내장될 수 있다. DSP(170)는 FFT/IFFT 또는 다른 표준 DSP 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 부동 소수점 연산을 지원하는 제어 동작 및 I/O 동작을 위한 내장형 프로세서도 역시 DSP(170)에 포함될 수 있다.
간섭은 풀 듀플렉스 통신의 품질을 제한하는 요인이다. 배경 잡음과는 달리, 자기-간섭의 왜곡 효과는, 간섭량이 신호 전력 그 자체에 정비례하기 때문에, 전송 전력을 증가시킴으로써 완화될 수 없다. OFDM 방식은, 특히 전송기 부분(166)과 수신기 부분(168) 사이의 채널에 시간 변화가 존재할 때 간섭을 겪는다.
다양한 실시예에서, 수신기 부분(168)에 결합된 간섭은 다운스트림 및 업스트림 주파수들이 중첩되는 풀 듀플렉스 통신으로 인해 전송기 부분(166)으로부터 발생한다. 이론적으로, 전송된 신호(162)는 트랜시버(18)의 수신기 부분(168)에 알려져 있거나 수신기 부분(168)에 의해 액세스될 수 있다; 이상적으로, 전송된 신호(162)의 사본은 수신기 부분(168)에서의 간섭을 소거하기 위한 기준 신호로서 이용될 수 있다. 그러나, 기준으로서 수신기 부분(168)에 의해 수신된 전송된 신호(162)의 사본은 어떠한 채널 효과(예를 들어, 미세-반사)없이 "이상적인" 전송된 신호인 반면, 수신기 부분(168)을 통해 결합된 실제 간섭은 채널 효과를 갖는다. 다양한 실시예에서, DSP(170)에서 실행되는 AIC 알고리즘은 채널 추정 알고리즘을 통해 전송된 신호(162)의 채널 효과를 추정한다. 수신기 부분(168)은 추정된 채널 효과를 전송된 신호(162)의 이상적인 사본에 부여하고, 간섭을 소거하기 위해 전송된 신호(162)의 수정된 사본을 이용한다.
도 19를 참조하면, 도 19는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 트랜시버(18)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 다운스트림 경로(172)에서, OFDM 신호 기저대역 생성기(미도시)는 기저대역 기준 신호를 생성한다. 예시적인 실시예에서, 기저대역 기준 신호는, 12.8MHz의 대역폭을 갖고, 20kHz의 서브캐리어 간격, 1024의 고속 푸리에 크기, 및 1.2207㎲까지의 주기적 전치부호(예를 들어, 25개의 시간 도메인 샘플)를 갖는 OFDM 특성을 가진 20.48 MHzm의 클록 레이트의 의사-랜덤 2진 시퀀스(PRBS; pseudo-random binary sequence) 신호이다. 일부 실시예에서, 외부 OFDM 신호 생성기를 갖는 외부 인터페이스는 OFDM 기저대역 기준 신호에서 전송될 데이터를 입력한다. 일부 실시예에서, 데이터를 갖는 기저대역 신호는, 예를 들어, 0MHz 내지 150MHz의 주파수 스펙트럼 내의 임의의 원하는 위치에 튜닝하기 위해 20배 내지 409.6MHz만큼 업샘플링된다. 20배 오버샘플은, 절반 대역 고조파 억제 필터링을 이용하여 각각 5배, 2배 및 2배의 3 단계로 분할된다. 직교 변조기는 오버샘플링된 신호를 변조하여 디지털 기저대역 OFDM 신호(174)를 생성한다(간결성을 위해, 디지털 기저대역(BB) OFDM 신호는 단순히 BB 신호라고 달리 지칭될 수 있다).
BB 신호(174)는 (예를 들어, DSP(170)에서 구현되는) AIC 모듈(176)에 기준 신호로서 제공된다. AIC 모듈(176)은 적절한 AIC 알고리즘을 구현하는 명령어 블록을 포함한다. BB 신호(174)는 또한, 디지털 아날로그 변환기(DAC)(177)에서 RF 신호(162)로 변환되고; 증폭기(178)는 RF 신호(162)를 증폭한다. 2-방향 결합기-스플리터(179)는 다운스트림 경로(172) 상의 트랜시버(18) 바깥으로 증폭된 RF 신호(162)를 전송한다.
전송된 RF 신호(162)는, 풀 듀플렉스 동작으로 인해 업스트림 경로(180)의 신호와 중첩되는 하나 이상의 주파수로 업스트림 경로(180) 상의 트랜시버(18)에 다시 반사될 수 있다. 업스트림 경로(180)란, (케이블 모뎀(16)으로부터의 CMTS(14)로의) 업스트림 신호의 통신 경로를 포함하는 트랜시버(18)의 부분을 말한다. 따라서, 반사된 신호는, 업스트림 경로(180) 상의 (예를 들어, 케이블 모뎀(16)으로부터) 또 다른 업스트림 전송을 간섭하여, 반사된 신호에 의해 간섭받는 업스트림 전송을 포함하는 RF 신호(164)를 생성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 반사된 신호로부터의 간섭없이 업스트림 전송을 추출하는 것이 바람직할 수 있다.
RF 신호(164)는 2-방향 결합기-스플리터(179)에서 수신될 수 있다. 수신된 RF 신호(164)의 일부는 다운스트림 경로(172)에서 다시 반사되어, 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)(183)에 의한 변환 후에 디지털 신호로서 AIC 모듈(176)에 제공되는, RF 기준 신호(182)를 생성하는 RF 신호(162)를 간섭할 수 있다. 업스트림 경로(180)에서, 수신된 RF 신호(164)는 증폭기(184)에 의해 증폭되고, ADC(185)에 의해 디지털 신호로 변환되어 AIC 모듈(176)에 공급된다.
AIC 모듈(176)은, BB 기준 신호(174) 및 RF 기준 신호(182)에 기초하여 반사된 신호로부터의 RF 신호(164) 내의 간섭을 감소시켜, 출력으로서 원하는 신호(186)를 생성한다. 일반적인 의미에서, 채널 임펄스 응답은 BB 기준 신호(174) 및 RF 기준 신호(182)로부터 측정될 수 있다. 다양한 실시예에서, AIC 모듈(176)은 AIC 알고리즘을 실행하고, 전송된 RF 신호(162)로부터 수신된 RF 신호(164) 내의 간섭을 소거한다. 일부 실시예에서, 간섭 소거에 앞서, RF 신호(164)는 직교 복조기를 통해 처리되고 데시메이션 처리되며, 이 데시메이션 처리에서는, 수신된 409.6 중간 주파수(IF) 신호가 20배 내지 20.48MHz 기저대역 신호에 의해 데시메이트된다(decimated). 일부 실시예에서, 20배 데시메이션은 절반 대역 알리아싱 필터링에 의해 각각 2배, 2배 및 5배의 3개의 단계로 분할된다. 오버 샘플링에 이용되는 고조파 억제 필터는 안티-앨리어싱 필터로서 재사용된다.
다양한 실시예에서, 간섭-소거된 신호(186)는 복조를 거쳐 OFDM 신호 수용기(미도시)에 공급된다. 간섭 소거 이후의 OFDM 신호 수신은 다음과 같은 피쳐들을 포함할 수 있다 : 시간 추적, 주파수 추적(예를 들어, 이것은 전송기 부분(166)과 수신기 부분(168)이 동일한 시스템 클록(171)을 공유하는 경우에는 이용될 수 없음), 채널 추정, 주기적 전치부호 제거, 고속 푸리에 역변환(IFFT), 성상군 계산 및 MER 계산. 일부 실시예에서, 수신기 부분(168)의 OFDM 신호 처리 부분은 외부 컴퓨팅 디바이스에서 오프라인으로 구현될 수 있다. 간섭-소거된 신호는 외부 컴퓨팅 디바이스에 전송되어 적절한 후처리 알고리즘으로 후처리될 수 있다.
도 20을 참조하면, 도 20은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 트랜시버 신호 흐름 및 간섭 소거의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 다운스트림 경로(172) 상의 전송된 RF 신호(162)는 복수의 경로를 통해 되돌아갈 수 있다. 일반적으로, 전송된 RF 신호(162)는 케이블 네트워크(12)로부터 트랜시버(18)로 다시 반사된다. 예를 들어, 반사들 중 하나는 2-방향 결합기-스플리터(179)의 포트 결합을 통해 이루어질 수 있고; 다른 반사는 각각의 탭/스플리터(22)에서의 신호 링잉으로부터 탭/스플리터(22)에서 발생할 수 있다. 반사된 신호는 전송된 RF 신호(162)의 시간-시프트된 샘플을 포함하며, 각각의 시간-시프트된 샘플은 전송된 RF 신호(162)에 관해 상이한 양만큼 감쇠된다.
증폭기(176)의 이득이 ~ 30dB이고, 2-방향 결합기-분리기(177)의 2개의 출력 포트 사이의 격리는 ~ 30dB라고 가정한다. 결합기 포트 결합을 통한 피드백 신호는 주 신호보다 30dB 낮을 수 있으며, 이것은 신호 링잉으로 인한 간섭에 비해, 전체 간섭의 작은 부분에만 기여한다. 신호 링잉을 통한 피드백이 더 우세할 수 있다. 탭의 공칭 반사 손실은 ~ 20dB이고, 케이블/결합기의 추가 4dB 손실과 함께, 전송된 신호(162)의 반사된 부분은 트랜시버(18)의 업스트림 경로(180) 상의 원하는 신호보다 6dB 높을 수 있다. 수학적 간소화를 위해, 신호 링잉으로부터의 간섭(예를 들어, 전송된 신호(162)의 업스트림 경로(180)로의 반사 및 수신된 신호(164)의 다운스트림 경로(172)로의 반사)이 트랜시버(18) 외부로부터의 반사보다 더 우세할 수 있다.
수학적으로 설명하기 위해, BB 기준 신호(174)는 도면에서 tx1' 또는 대안적으로 rx_r0으로 지칭되고; RF 기준 신호(182)는 (전송된 신호(162)를 지칭하는) tx2' 및 (수신된 RF 신호(164)의 일부를 포함하는) rx0을 포함하고 수학적 편의상 rx_r이라고 지칭된다; τ는 지연에 대응하고, τ_i는 업스트림 경로(180) 상의 지연이고, τ_r은 다운스트림 경로(172) 상의 지연이다. 본 명세서에 설명된 수학 심볼(예를 들어, 표기)에 대한 설명이 다음의 표에 제시되어 있다:
Figure pct00001
AIC 모듈(176)은 간섭을 감소시키기 위해 AIC 알고리즘에 따라 많은 반복을 수행한다. 일부 실시예에서, AIC 알고리즘은 전송된 신호 및 수신된 신호의 간섭을 계산하고 제거하는데 이용되는 스케일링 팩터 c1 및 c2의 값, 및 콘볼루션 계수 w1, w0을 계산하는 단계를 포함한다. AIC 모듈(176)은, 콘볼루션을 포함한 다양한 수학 함수를 이용하여 간섭 계산을 수행한다. 일반적 의미에서, 콘볼루션은 2개의 함수에 관한 수학적 연산으로, 통상적으로 원래의 함수들 중 하나의 수정된 버전으로 간주되는 제3의 함수를 생성한다. 예를 들어, 콘볼루션은 2개의 함수 중 하나가 역으로 되고 시프트된 후의 2개의 함수의 곱의 적분이다. 수학적으로, 함수 f(t)와 g(t)의 콘볼루션 (f * g)(t)는 다음과 같이 쓸 수 있다:
Figure pct00002
콘볼루션은, 전송된 신호와 반사된 신호 사이의 시간-시프트 또는 시간 지연으로 인해 간섭이 나타날 수 있기 때문에 적용가능하다(예를 들어, 시간 t에서의 신호는 시간 t-τ에서 전송된 신호의 반사에 의해 간섭받음; 기타 등등). 일반적인 의미에서, 시간 도메인에서의 콘볼루션은 주파수 도메인에서의 곱셈으로 표현될 수 있다. AIC 알고리즘은 수신된 RF 신호(164)와 RF 기준 신호(182)에 콘볼루션을 수행한 다음, 콘볼루트된 수신된 RF 신호로부터 콘볼루트된 RF 기준 신호의 소거를 수행한다. AIC 알고리즘은, 수신된 RF 신호(164)와 RF 기준 신호(182)의 시간-시프트된 샘플에 관해 콘볼루션 계수 w0 및 w1을 이용하여 반사시의 시간 지연을 감안하고, 시간-시프트된 샘플은 스케일링 팩터 c1 및 c2로 가중치부여된다(예를 들어, 감쇠를 감안하기 위해). AIC 알고리즘은 콘볼루션 계수 w0 및 w1와 스케일링 팩터 c1 및 c2를 반복적으로 계산한다.
도 21을 참조하면, 도 21은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 AIC 모듈(176)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. AIC 모듈(176)은 인입 신호(예를 들어, RF 신호들(164 및 182))를 복수의 서브캐리어(예를 들어, M개의 서브캐리어)로 분리하기 위한 FFT 모듈(190)을 포함한다. 복수의 서브캐리어에 대응하는 복수의 AIC 블록(192)(예를 들어, AIC0, AIC1, AICM - 1)은 각각의 신호에 관해 AIC 반복을 수행한다. RF 기준 신호(182)는 (예를 들어, ADC(183)에 의해) 디지털 신호로 변환된 후 FFT 모듈(190)에 제공된다; 마찬가지로, 수신된 RF 신호(164)는 (예를 들어, ADC(185)에 의해) 디지털 신호로 변환된 후에 FFT 모듈(190)에 입력된다. 풀 듀플렉스 통신은 업스트림 및 다운스트림에 대한 공통 주파수 범위를 의미하기 때문에, BB 기준 신호(174) 및 RF 기준 신호(182)는 업스트림 및 다운스트림 통신 양쪽 모두에 대한 공통 채널 임펄스 응답을 나타낼 수 있다. FFT 모듈(190)로부터의 변환된 신호는 디지털 기준 신호(174)에 포함된 복수의 서브캐리어 주파수의 정보에 기초하여 개별 서브캐리어 주파수들로 분리될 수 있다. 각각의 AIC 블록(192)은 간섭을 감소시키기 위해 AIC 알고리즘을 별도로 실행할 수 있다.
도 22를 참조하면, 도 22는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 AIC 모듈(176)의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. R(t)는 AIC 모듈(176)에 입력되는 RF 기준 신호(182)이고; l(t)는 원하는 신호(186)와 결합된 간섭 신호이고; Z(t)는 입력 RF 신호(164)이고, 간섭 신호 l(t) 및 원하는 신호 S(t)의 조합을 포함한다. AIC 알고리즘은 n개의 기간으로 분할된 시구간 동안 신호로부터의 간섭을 가정하여 실행할 수 있다. 예를 들어, 간섭은 기준 신호 R(t), R(t-τ), R(t-2τ) ... R(t-(n-1)τ)를 포함할 수 있다. 각각의 시간-시프트된 샘플 R(t-τ), R(t-2τ) ...R(t-(n-1)τ)은 적절하게 감쇠될 수 있다. 감쇠는 n개의 기간들에 대응하는 가중 팩터 c0, c1, ... cN-1로서 캡쳐될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호에 기초한 추정된 간섭 신호는, c0R(t) + c1R(t-τ) + ... + cN-1R(t-(n-1)τ)를 포함한다. 한 예시적인 실시예에서, 가중 팩터는 스케일링 팩터 c1 및 c2와 콘볼루션 계수 w0 및 w1의 조합을 포함할 수 있다.
추정된 간섭 신호는, 입력 신호 및 계산된 차이를 포함하는 잔차(residue)와 비교될 수 있다. 잔차는 가중 팩터들 c0, c1, ... cN-1의 값을 적절히 업데이트하는데 이용될 수 있다. 잔차는 추가 반복들이 제대로 있다는 것을 나타낼 수 있고, 가중 팩터들 c0, c1, ... cN-1의 값은 업데이트될 수 있고, 허용가능한 잔차가 획득될 때까지 동작들이 반복될 수 있다. AIC 알고리즘은 수 초 내에 수렴하고 완전한 효과를 나타낼 수 있다. 케이블 네트워크(12) 내의 채널은 준-정적(즉, 이동성이 없음)이지만, AIC 알고리즘은, 온도 변화, 환경 변화 또는 디바이스 노화 등의 다양한 파라미터에 의해 야기된 채널 변동의 추적을 유지할 수 있다.
일부 실시예에서, AIC 모듈(176)은 각각의 서브캐리어 주파수에 대해 별개로 여기서 설명된 AIC 알고리즘을 실행한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 실시예에서, R(t), Z(t), l(t) 및 S(t)는, AIC 알고리즘이 실행되고 있는 특정한 서브캐리어 주파수에 대응하는 각각의 신호의 부분(예를 들어, RF 기준 신호(182), RF 신호(164), 간섭 신호, 및 원하는 신호(186))에 대응한다. 예를 들어, 서브캐리어 주파수 i에서 AIC 알고리즘이 실행중에 있다면, Ri(t), Zi(t), li(t) 및 Si(t)는 RF 기준 신호(182), RF 신호(164), 간섭 신호, 및 서브캐리어 주파수 i에서의 원하는 신호(186) 부분들에 대응한다.
도 23a 및 도 23b를 참조하면, 도 23a 및 도 23b는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 예시적인 증폭기(20)를 나타내는 간략화된 블록도이다. 증폭기(20)는 트랜시버(18)보다 복잡하지만, 기본적인 DSP 구축 기능 블록들은 유사하다는 점에 유의한다. 증폭기(20)는 다운스트림 경로(172) 및 업스트림 경로(180) 각각 상의 링잉 억제기(200); 다운스트림 증폭기(202); 업스트림 증폭기(204); 및 각각의 끝단의 2-방향 결합기-스플리터(206)를 포함한다. 링잉 억제기(200)의 DSP 알고리즘은 트랜시버(18)의 AIC 모듈(176)과 유사하지만, 에코 소거를 위한 일부 수정을 동반한다. 일반적인 의미에서, 불연속성(예를 들어, 탭/스플리터의 제한된 반사 손실 등)은 케이블 네트워크(12)에서 불가피하게 존재하고, 신호 바운싱을 야기하여, 신호 링잉을 초래한다. 신호 링잉은 풀 듀플렉스 동작에서 다운스트림 경로(172)와 업스트림 경로(180) 사이의 간섭의 주요 원인이 될 수 있다.
다운스트림 경로(172) 상의 신호 흐름은 한 쪽 끝의 2-방향 결합기-스플리터(206)를 통해 증폭기(20)에 들어가고, 다운스트림 경로(172) 상의 링잉 억제기(200)를 통해 흘러, 다운스트림 증폭기(202)에서 증폭되고, 다른 쪽 끝의 2-방향 결합기-스플리터(206)를 통해 빠져 나온다. 업스트림 경로(180) 상의 신호 흐름은 한 쪽 끝의 2-방향 결합기-스플리터(206)를 통해 증폭기(20)에 들어가고, 업스트림 경로(180) 상의 링잉 억제기(200)를 통해 흘러, 업스트림 증폭기(204)에서 증폭되고, 다른 쪽 끝의 2-방향 결합기-스플리터(206)를 통해 빠져 나온다. 다운스트림 경로(172) 및 업스트림 경로(180) 상의 신호 흐름은 서로 거울상으로 간주될 수 있다; 따라서, 다운스트림 경로(172) 상의 링잉 억제기(200)는 업스트림 경로(180) 상의 링잉 억제기(200)와 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 에코 소거의 2개 단계가 링잉 억제기(200)에서 구현된다. 단계 1에서, 트랜시버(18)의 AIC 알고리즘은 완화된 소거 명세(예를 들어, 원하는 신호의 수 dB 이하로 간섭을 억제)로 구현된다. 이 단계에서 나오는 간섭 잔여물 중 일부는 증폭기(20)의 다른 경로로 되돌아가고 단계 2에서 억제되며, 간섭 잔여물 중 일부는 트랜시버(18)로 진행하여, 그 곳에서 트랜시버(18)의 AIC 모듈(176)에서 소거된다. 단계 2에서, 동일한 경로의 에코들이 소거될 수 있다. 단계 2의 에코 소거 알고리즘은 수정된 AIC 알고리즘을 포함하며, 이 경우 기준 신호는 동일한 경로 상의 이전 단계의 출력 신호이다. 에코 소거를 가능하게 하기 위해, 반사가 주 신호와 시간적으로 구분되어 에코 소거 알고리즘으로 반사가 억제될 수 있도록 보장하기 위해 각각의 경로에 지연이 추가될 수 있다.
더 설명하면, 링잉 억제기(200)는 2개의 에코 소거 모듈(208 및 210)을 포함한다. 에코 소거 모듈(208)에 대한 입력은 다른 경로로부터의 BB 기준 신호(212) 및 RF 기준 신호(214)를 포함한다(예를 들어, 업스트림 경로(180) 상의 링잉 억제기(200)의 경우, BB 기준 신호(212) 및 RF 기준 신호(214)는 다운스트림 경로(172)로부터 나오고, 그 반대도 마찬가지이다). 트랜시버(18)와 달리, 증폭기(20)는 자신의 신호로부터의 각각의 경로 상의 에코 소거를 요구한다. 이를 위해, 에코 소거 모듈(210)은 에코 소거 모듈(208)로부터 출력된 신호에 관해 에코 소거를 수행한다. 에코 소거 모듈(210)에 대한 기준 신호는 에코 소거 모듈(208)로부터의 시간-시프트된 출력 신호를 포함할 수 있다. 한 예시적인 실시예에서, 시간 시프팅은 2배 기간(2τ)에 의해 이루어질 수 있다. 에코 소거 모듈(210)로부터의 출력의 디지털 부분은 BB 기준 신호(212)로서 다른 경로 상의 링잉 억제기(200)에 공급될 수 있다.
도 23b를 참조하면, 도 23b는 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 증폭기(20)의 예시적인 수학적 상세사항을 도시한다. 증폭기(20)는 가상 분리기(219) 주위에 거울 이미지(216 및 218)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 각각의 부분(216 및 218)은, 증폭기, 다운스트림 경로(172)를 통해 흐르는 신호, 업스트림 경로(180)를 통해 흐르는 다른 신호, 및 2개의 에코 소거 모듈(208 및 210)을 포함한다. 간소화를 위해, 에코 소거 모듈(208)은 등화기 1(EQ1)이라고 지칭되고, 에코 소거 모듈(210)은 등화기 2(EQ2)라고 지칭된다. EQ1은 콘볼루션 계수 w0 및 w1을 계산하고; EQ2는 콘볼루션 계수 w2를 계산한다. 도면 내의 다양한 심볼과 표기는 다음의 표에서 설명된다:
Figure pct00003
Figure pct00004
도 24를 참조하면, 도 24는 예시적인 실시예에 따른 콘볼루션 계수들을 계산하기 위한 예시적인 AIC 알고리즘(220)을 도시한 간략화된 도면이다. 증폭기(20)의 등화기(208)(EQ1) 및 트랜시버(18)의 AIC 모듈(176)은 알고리즘(220)을 실행하고 콘볼루션 계수 w0 및 w1의 값을 결정한다. 본 명세서에 제시된 AIC 알고리즘(220)은 MATLAB 언어로 되어 있다. 그러나, 실시예들의 넓은 범위 내에서 AIC 알고리즘(220)을 구현하기 위해 임의의 적절한 프로그래밍 언어가 이용될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 것이다.
도 25를 참조하면, 도 25는 예시적인 실시예에 따른 콘볼루션 계수를 계산하기 위한 예시적인 에코 소거 알고리즘(222)을 도시한 간략화된 도면이다. 증폭기(20)의 등화기(210)(EQ2 또는 EQ2')는 에코 소거 알고리즘(222)을 실행하고 콘볼루션 계수 w2의 값을 결정한다. 본 명세서에 제시된 에코 소거 알고리즘(222)은 MATLAB 언어로 되어 있다. 그러나, 실시예들의 넓은 범위 내에서 에코 소거 알고리즘(222)을 구현하기 위해 임의의 적절한 프로그래밍 언어가 이용될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 것이다.
도 26을 참조하면, 도 26은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 증폭기(20)의 하드웨어 구현의 예시적인 상세사항을 나타내는 간략화된 블록도이다. 증폭기(20)는, 다운스트림 증폭기(202), 업스트림 증폭기(204), 다운스트림 수신 모듈(224), 및 업스트림 수신 모듈(226)을 포함할 수 있다. 각각의 수신 모듈(224)은 트랜시버(18)의 수신기 부분(168)과 유사할 수 있다. DSP(228)는 AIC 알고리즘(220) 및 에코 소거 알고리즘(222)을 실행할 수 있다. 일부 실시예에서, 링잉 억제기(200)는 DSP(228)에서 구현될 수 있다. 클록(230)은 DSP(228)의 타이밍 동작을 가능하게 할 수 있다. 다운스트림 증폭기(202), 업스트림 증폭기(204), 다운스트림 수신 모듈(224), 및 업스트림 수신 모듈(226) 등의 다양한 모듈은 적절하게 서로 RF 차폐될 수 있다.
도 27을 참조하면, 도 27은 통신 시스템(10)의 한 실시예에 따른 간섭 소거와 연관된 예시적인 동작(250)을 나타내는 간략화된 흐름도이다. 252에서, 네트워크 요소의 제1 경로(예를 들어, 다운스트림 경로(172) 또는 업스트림 경로(180)) 상에 BB 기준 신호(예를 들어, tx1')가 생성된다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "네트워크 요소"는, 트랜시버(예를 들어, 트랜시버(18)), 증폭기(예를 들어, 증폭기(20)), 또는 풀 듀플렉스 통신을 지원하고 업스트림 방향과 다운스트림 방향에서 중첩하는 주파수 범위로 신호가 통과하여 흐르는 케이블 네트워크(12)의 다른 네트워크 컴포넌트를 포함한다. 네트워크 요소가 트랜시버라면, BB 기준 신호(tx1')는 트랜시버(14)에서 생성될 수 있고; 네트워크 요소가 증폭기라면, BB 기준 신호는 제2 경로로부터 제공될 수 있다(예를 들어, 제1 경로가 다운스트림 경로(172)이면, 제2 경로는 업스트림 경로(180)이고, 그 반대도 마찬가지이다).
254에서, BB 기준 신호(tx1')는 제1 RF 신호(tx2')로 변환된다. 256에서, BB 기준 신호(tx1')는 BB 기준 신호(rx_r0)로서 신호 프로세서(예를 들어, DSP(170), DSP(228))에 제공된다. 258에서, 제1 RF 신호(tx2')는 제1 경로 상에서 전송된다. 260에서, 제1 RF 신호(tx2')는 제2 경로 내로 반사된다. 262에서, 반사(예를 들어, rx_i)는 제2 경로 상의 신호(예를 들어, rx0)를 간섭하여 제2 경로 상의 제2 RF 신호 rx(rx = rx0 + c1*rx_i)를 생성한다. 264에서, 제2 RF 신호(rx)는 (예를 들어, 적절히 증폭되고 디지털 도메인으로 변환된 후에) 신호 프로세서에 입력으로서 제공된다. 266에서, 제2 RF 신호는 제1 경로 내로 반사된다. 268에서, 반사는 제1 RF 신호 tx2'를 간섭하여 제1 경로 상에서 RF 기준 신호 rx_r을 생성한다(rx_r = tx2'+c2*rx0). 270에서, RF 기준 신호(rx_r)는 신호 프로세서에 제공된다(예를 들어, 적절히 증폭 및 디지털 도메인으로 변환한 후). 272에서, 신호 프로세서는 BB 기준 신호(rx_r0) 및 RF 기준 신호(rx_r)에 기초하여 제1 RF 신호(tx2')의 반사로부터의 제2 RF 신호(rx) 내의 간섭을 감소시켜 출력(tx0)을 생성한다. 274에서, 네트워크 요소가 (예를 들어, 트랜시버와는 대조적으로) 증폭기라면, 신호 프로세서는 그 자체의 에코로부터의 제2 RF 신호(rx) 내의 간섭을 감소시켜 출력(tx1)을 생성한다; 실제로 tx0의 시간-시프트된 샘플은 에코 소거 목적을 위한 기준 신호로서 공급된다. 일부 실시예에서, 시간-시프팅은 276에서 2배 기간(예를 들어, 2τ)과 동일하다. 지금까지 설명된 동작들(252 내지 276)은 제1 경로로부터의 반사로 인한 제2 경로 상의 간섭 소거를 포함한다.
278에서, 제1 브랜치 및 제2 브랜치는 비유적으로 전치(transpose)된다. 즉, 출력 tx1은, 제1 경로 상의 간섭 소거를 위한 BB 기준 신호로서 제1 경로의 AIC 모듈에 공급되는 제2 경로상의 BB 신호를 포함한다. 동작들(252 내지 276)은 제2 경로로부터의 반사로 인한 제1 경로 상의 간섭 소거를 위해 반복된다. 트랜시버는 평행한 거울-이미지 경로를 갖지 않으며 간섭 소거 동작과 관련하여 증폭기보다 덜 복잡하다는 점에 유의한다.
도 28을 참조하면, 도 28은 통신 시스템(10)의 한 예시적인 실시예에 따른 AIC 동작과 연관될 수 있는 예시적인 동작(280)을 도시하는 간략화된 흐름도이다. 282에서, 신호 프로세서(예를 들어, DSP(170), DSP(228))에 제공된 입력 신호(rx, rx') 및 기준 신호(예를 들어, rx_r, rx_r')는 디지털 도메인에서 서브캐리어 주파수들로 분리될 수 있다(예를 들어, FFT 및 BB 기준 신호 rx_r0, rx_r0'와의 비교 후). 입력 신호란, 간섭을 소거하기 위해 처리될 신호를 말한다. 284에서, 입력 신호는 콘볼루션 함수를 거친다. 예를 들어, 콘볼루션 함수의 결과, 입력 신호의 가중 시간-시프트된 샘플을 포함하는 신호가 생성될 수 있다. 286에서, 기준 신호는 또 다른 콘볼루션 함수를 거친다. 예를 들어, 또 다른 콘볼루션 함수의 결과, 기준 신호의 가중된 시간-시프트된 샘플을 포함하는 또 다른 신호를 생성할 수 있다. 290에서, 콘볼루트된 입력 신호로부터 콘볼루트된 기준 신호가 소거(예를 들어, 감산)된다. 동작들(284-290)은 각각의 서브캐리어 주파수에서 반복될 수 있다.
도 29를 참조하면, 도 29는 통신 시스템(10)의 한 예시적인 실시예에 따른 AIC 동작과 연관될 수 있는 예시적인 동작(300)을 도시하는 간략화된 흐름도이다. 302에서, (예를 들어, 시간 t, t-τ, t-2τ, ... t-(n-1)τ에서) RF 기준 신호(R(t))의 시간-시프트된 샘플이 결정된다. 304에서, 가중 팩터(예를 들어, C1, C2, ... CN - 1)가 추정된다. 306에서, 간섭 신호는 시간-시프트된 샘플들의 가중된 합으로서 추정된다(예를 들어,
Figure pct00005
). 308에서, 추정된 간섭 신호와 입력 신호(Z(t)) 사이의 잔차가 계산된다. 310에서, 계산된 잔차가 미리결정된 임계값보다 작은지에 대한 결정이 이루어진다. 그렇지 않다면, 312에서, 가중 팩터들은 계산된 잔차에 기초하여 업데이트되고, 동작은 306으로 되돌아 가서, 그 후 연속적인 반복에서 계속된다. 잔차가 미리결정된 임계값보다 작다면, 314에서, 출력 신호(S(t))는 간섭없는 입력 신호인 것으로 결정된다(예를 들어, S(t) = Z(t) -l(t)).
도 30a, 30b, 및 30c를 참조하면, 도 30a, 30b, 및 30c는 다양한 증폭기 유형에서의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 30a는, 에코 소거 모듈(210)을 포함하지 않는 (예를 들어, EQ2 없는) 증폭기(20)에서의 수신된 신호 성상군을 도시한다. 수신기 입력에서, 간섭 레벨은 14dBM이고, 원하는 신호 레벨은 0dBm이다. 원하는 신호(열 잡음, 손상 없음)의 SNR은 50dB이다. 도 30b는 신호 tx2의 신호 품질을 도시하고, 도 30c는 신호 tx2'의 신호 품질을 도시한다.
본 명세서에서, "한 실시예", "예시적인 실시예", "실시예", 또는 "또 다른 실시예", "일부 실시예", "다양한 실시예", "다른 실시예들", "대안적 실시예" 등에 포함된 다양한 피쳐들(예를 들어, 요소, 구조, 모듈, 컴포넌트, 단계, 동작, 특성 등)은, 임의의 이러한 피쳐들이 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 포함된다는 것을 의미하지만, 반드시 동일한 실시예들에서 반드시 결합될 필요는 없다는 점에 유의한다. 또한, "최적화하다", "최적화", 및 관련 용어들은 명시된 결과의 속도 및/또는 효율성의 향상을 지칭하는 관련 기술분야의 용어이며, 명시된 결과를 달성하기 위한 프로세스가 달성되었다거나, "최적의" 또는 완벽하게 빠른/완벽하게 효율적인 상태를 달성할 수 있다는 것을 나타낸다고 주장하는 것은 아니다.
예시적인 구현에서, 본 명세서에 개관된 활동들의 적어도 일부는, 예를 들어, CMTS(14), MAC 스케쥴러(26), 증폭기(20), 및 트랜시버(18)에서 소프트웨어로 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 이들 피쳐들 중 하나 이상은 하드웨어로 구현되거나, 이들 요소의 외부에 제공되거나, 의도된 기능을 달성하기 위해 임의의 적절한 방식으로 통합될 수 있다. 다양한 컴포넌트는 여기서 설명된 동작을 달성하기 위해 조율할 수 있는 소프트웨어(또는 교환 소프트웨어)를 포함할 수 있다. 역시 다른 실시예에서, 이들 요소들은 그 동작을 가능하게 하는 임의의 적절한 알고리즘, 하드웨어, 소프트웨어, 컴포넌트, 모듈, 인터페이스, 또는 객체를 포함할 수 있다.
또한, 여기서 설명되고 도시된 CMTS(14), MAC 스케쥴러(26), 증폭기(20), 및 트랜시버(18)(및/또는 그들의 연관된 구조)는 또한, 네트워크 환경에서 데이터 또는 정보를 수신, 전송, 및/또는 기타의 방식으로 전달하기 위한 적절한 인터페이스를 포함할 수 있다. 추가로, 다양한 노드와 연관된 프로세서들 및 메모리 요소들 중 일부는 제거되거나, 기타의 방식으로 통합되어, 단일의 프로세서 및 단일의 메모리 요소가 소정 활동을 담당할 수 있다. 일반적인 의미에서, 도면들에 도시된 구조들은 그 표현에 있어서 더욱 논리적일 수 있는 반면, 물리적 아키텍쳐는 이들 요소들의 다양한 치환, 조합, 및/또는 혼성을 포함할 수 있다. 여기서 설명된 동작 목적을 달성하기 위해 무수히 많은 가능한 설계 구성이 이용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 연관된 인프라스트럭쳐는, 많은 수의 대안적 구조, 설계 선택, 디바이스 가능성, 하드웨어 구성, 소프트웨어 구현, 장비 옵션 등을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들 중 일부에서, 하나 이상의 메모리 요소(예를 들어, 메모리 요소(28))는 여기서 설명된 동작들에 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 이것은, 명령어들이 실행되어 본 명세서에서 설명된 활동들을 수행하도록, 비일시적인 매체에 명령어(예를 들어, 소프트웨어, 로직, 코드 등)를 저장할 수 있는 메모리 요소를 포함한다. 프로세서는 데이터와 연관된 임의의 유형의 명령어들을 실행하여 본 명세서에 설명된 동작을 달성할 수 있다. 한 예에서, 프로세서들(예를 들어, 프로세서(27), DSP(170), DSP(228))은 요소 또는 항목(예를 들어, 데이터)을 하나의 상태 또는 상황으로부터 또 다른 상태 또는 상황으로 변환할 수 있다. 또 다른 예에서, 본 명세서에서 개략적으로 설명된 활동들은 고정된 로직 또는 프로그램가능한 로직(예를 들어, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어/컴퓨터 명령어들)으로 구현될 수 있고, 본 명세서에서 식별되는 요소들은, 소정 유형의 프로그램가능한 프로세서, 프로그램가능한 디지털 로직(예를 들어, FPGA(field programmable gate array), EPROM(erasable programmable read only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read only memory)), 디지털 로직을 포함하는 ASIC, 소프트웨어, 코드, 전자적 명령어, 플래시 메모리, 광학 디스크, CD-ROM, DVD ROM, 자기 또는 광학 카드, 전자적 명령어들을 저장하기에 적절한 다른 유형의 머신-판독가능한 매체, 또는 이들의 임의의 적절한 조합일 수 있다.
이들 디바이스들은 또한, 적절한 경우 및 특정한 필요성에 기초하여, 임의의 적절한 유형의 비-일시적 저장 매체(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 소거가능한 프로그래머블 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그래머블 ROM(EEPROM) 등), 소프트웨어, 하드웨어, 또는 기타 임의의 적절한 컴포넌트, 디바이스, 요소, 또는 객체에 정보를 유지할 수 있다. 통신 시스템(10)에서 추적, 전송, 수신 또는 저장되는 정보는, 특정한 필요성 및 구현에 기초하여, 임의의 데이터베이스, 레지스터, 테이블, 캐시, 큐, 제어 목록, 또는 저장 구조에서 제공될 수 있으며, 이들 모두는 임의의 적절한 시간프레임에서 참조될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 임의의 메모리 항목은 광의적 의미의 용어 '메모리 요소' 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 유사하게, 본 명세서에서 설명된 임의의 잠재적인 처리 요소, 모듈, 및 머신은 광의적 의미의 용어 '프로세서' 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
선행하는 도면들을 참조하여 설명된 동작들 및 단계들은 시스템에 의해 실행되거나 시스템 내에서 실행될 수 있는 가능한 시나리오들의 일부만을 나타낸다는 점에 유의하는 것도 중요하다. 이들 동작들 중 일부는 적절하다면 삭제 또는 제거되거나, 이들 단계들은 논의된 개념의 범위를 벗어나지 않고도 상당히 수정되거나 변경될 수 있다. 또한, 이들 동작들의 타이밍은 상당히 변경될 수 있으며, 여전히 본 개시내용에서 교시된 결과를 달성할 수 있다. 전술된 동작 흐름은 예시와 논의의 목적을 위해 제공되었다. 설명된 개념의 교시로부터 벗어나지 않고 임의의 적절한 배열, 시간순, 구성 및 타이밍 메커니즘이 제공될 수 있다는 점에서 시스템에 의해 상당한 유연성이 제공된다.
본 개시내용이 특정한 배열 및 구성을 참조하여 상세히 설명되었지만, 이러한 예시적인 구성 및 배열은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 상당히 변경될 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용이 소정의 네트워크 액세스 및 프로토콜을 수반하는 특정한 통신 교환을 참조하여 설명되었지만, 통신 시스템(10)은 다른 교환 또는 라우팅 프로토콜에 적용가능할 수 있다. 또한, 통신 시스템(10)이 통신 프로세스를 가능하게 하는 특정한 요소 및 동작을 참조하여 예시되었지만, 이들 요소 및 동작들은 통신 시스템(10)의 의도된 기능을 달성하는 임의의 적절한 아키텍쳐 또는 프로세스로 대체될 수 있다.
수 많은 다른 변경, 대체, 변형, 개조 및 수정이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 확인될 수 있으며, 본 개시내용은 첨부된 청구항들의 범위 내에 드는 이러한 모든 변경, 대체, 변형, 개조 및 수정을 포함하고자 한다. 미국 특허상표청(USPTO) 및 추가적으로 본 출원에 허여되는 임의의 특허에 관한 임의의 독자가 첨부된 청구항들을 해석하는데 있어서 보조하기 위하여, 출원인은, 출원인이, (a) 특정한 청구항에서 용어 "~하기 위한 수단" 또는 "~하기 위한 단계"가 구체적으로 사용되지 않는 한 첨부된 청구항들 중 어느 것도 출원일에 존재하는 35 U.S.C. section 112의 패러그래프 (6)을 적용하는 것을 의도하지 않으며; (b) 본 명세서의 어떠한 구문에 의해서도, 본 개시내용을 첨부된 청구항에서 반영하지 않은 어떠한 방식으로도 제한하고자 하지 않는다는 점에 유의하기를 원한다.

Claims (20)

  1. 케이블 네트워크에서 간섭 소거를 위한 방법으로서,
    기저대역(BB; baseband) 기준 신호를 제1 경로 상에서 네트워크 요소 내의 신호 프로세서에 제공하는 단계;
    상기 BB 기준 신호를 제1 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 단계;
    상기 제1 RF 신호를 상기 제1 경로 상에서 전송하는 단계 ―상기 제1 RF 신호는 제2 경로 상에서 다시 반사됨―;
    제2 RF 신호를 상기 제2 경로 상에서 수신하는 단계 ―상기 제2 RF 신호는 상기 제2 경로 상의 상기 제1 RF 신호의 반사들로부터의 간섭들을 포함함―;
    상기 제1 경로 상의 신호들에 기초하여 RF 기준 신호를 생성하는 단계;
    상기 RF 기준 신호를 상기 신호 프로세서에 제공하는 단계;
    상기 제2 RF 신호를 상기 신호 프로세서에 입력으로서 제공하는 단계; 및
    상기 신호 프로세서에 의해, 상기 BB 기준 신호 및 상기 RF 기준 신호에 기초하여 상기 제1 RF 신호의 반사들로부터의 상기 제2 RF 신호 내의 간섭들을 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 RF 기준 신호 및 상기 제2 RF 신호를 상기 신호 프로세서에 제공하기 전에 대응하는 디지털 신호들로 변환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 RF 신호의 반사들은 상이한 양들만큼 감쇠된 상기 제1 RF 신호의 시간-시프트된 샘플들을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 프로세서에 의해 간섭들을 감소시키는 단계는, 상기 제2 RF 신호 및 상기 RF 기준 신호에 관한 콘볼루션들(convolutions), 및 그 후속의, 상기 콘볼루트된 제2 RF 신호로부터 상기 콘볼루트된 RF 기준 신호의 소거를 포함한, 적응 간섭 소거(AIC; adaptive interference cancellation) 알고리즘을 실행하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 상기 RF 기준 신호에 포함된 복수의 서브캐리어 주파수 각각에 대해 개별적으로 상기 AIC 알고리즘을 실행하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 AIC 알고리즘을 실행하는 단계는,
    상기 RF 기준 신호 및 상기 제2 RF 신호의 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 단계;
    상기 BB 기준 신호에 포함된 상기 복수의 서브캐리어 주파수에 관한 정보에 기초하여, 상기 복수의 서브캐리어에 따라 상기 변환된 신호들을 분리하는 단계; 및
    상기 서브캐리어 주파수들 각각에 대응하는 변환된 RF 기준 신호 및 제2 RF 신호의 쌍들에 관해 상기 AIC 알고리즘을 실행하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, AIC 알고리즘을 실행하는 단계를 포함한 상기 신호 프로세서에 의해 간섭들을 감소시키는 단계는:
    상기 RF 기준 신호의 시간-시프트된 샘플들을 결정하는 단계;
    각각의 시간-시프트된 샘플에 대한 가중 팩터들을 추정하는 단계;
    시간-시프트된 샘플들의 가중된 합으로서 간섭 신호를 추정하는 단계;
    상기 추정된 간섭 신호와 상기 제2 RF 신호 사이의 잔차(residue)를 계산하는 단계;
    상기 계산된 잔차에 기초하여 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 단계; 및
    상기 잔차가 미리결정된 임계값 아래가 될 때까지, 상기 간섭 신호를 추정하는 단계, 상기 잔차를 계산하는 단계, 및 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 단계를 연속 반복들에서 반복 ―상기 반복들은 반사된 신호로부터의 상기 제2 RF 신호 내의 간섭들을 연속적으로 감소시킴― 하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 요소는 트랜시버를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 네트워크 요소는 증폭기를 포함하고,
    상기 방법은, 상기 신호 프로세서에 의해, 자체의 에코들(echoes)로부터의 상기 제2 RF 신호 내의 간섭들을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 등화기에 의해, 상기 제1 RF 신호의 반사들로부터의 상기 제2 RF 신호 내의 간섭들을 감소시켜, 제1 출력 신호를 생성하는 단계; 및
    제2 등화기에 의해, 자체의 에코들로부터의 상기 제1 출력 신호 내의 간섭들들을 감소시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 등화기는 제2 출력 신호를 생성하고, 상기 제2 출력 신호의 BB 부분은 또 다른 BB 기준 신호로서 상기 신호 프로세서에 제공되고, 상기 제2 출력 신호의 RF 부분은 또 다른 RF 기준 신호로서 상기 신호 프로세서에 제공되고, 상기 제2 RF 신호의 반사들에 기인한 상기 제1 RF 신호 내의 상기 제1 경로 상의 간섭들은 상기 또 다른 BB 기준 신호 및 상기 또 다른 RF 기준 신호에 기초하여 감소되는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 등화기는 AIC 알고리즘을 실행하고, 상기 제2 등화기는 에코 소거 알고리즘을 실행하는, 방법.
  13. 실행을 위한 명령어들을 포함하는 비일시적인 유형의 컴퓨터-판독가능한 매체로서, 상기 명령어들은, 네트워크 요소의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하도록 동작가능하며, 상기 동작들은:
    기준 신호의 시간-시프트된 샘플들을 결정하는 동작;
    시간-시프트된 샘플들에 대한 가중 팩터들을 추정하는 동작;
    시간-시프트된 샘플들의 가중된 합으로서 간섭 신호를 추정하는 동작;
    상기 추정된 간섭 신호와 입력 신호 사이의 잔차를 계산하는 동작;
    상기 계산된 잔차에 기초하여 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 동작; 및
    상기 잔차가 미리결정된 임계값 아래가 될 때까지, 상기 간섭 신호를 추정하는 동작, 상기 잔차를 계산하는 동작, 및 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 동작을 연속 반복들에서 반복 ―상기 반복들은 상기 입력 신호 내의 간섭들을 연속적으로 감소시키고, 상기 기준 신호 및 상기 입력 신호는 풀 듀플렉스 케이블 네트워크 내의 통신 신호들을 포함함― 하는 동작
    을 포함하는, 비일시적인 유형의 컴퓨터-판독가능한 매체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 동작들은 상기 기준 신호에 포함된 복수의 서브캐리어 주파수 각각에 대해 개별적으로 수행되는, 매체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 동작들은,
    상기 기준 신호 및 상기 제2 RF 신호의 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 동작;
    상기 BB 기준 신호에 포함된 상기 복수의 서브캐리어 주파수에 관한 정보에 기초하여, 상기 복수의 서브캐리어들에 따라 상기 변환된 신호들을 분리하는 동작; 및
    상기 서브캐리어 주파수들 각각에 대응하는 변환된 기준 신호 및 제2 RF 신호의 쌍들에 관해 상기 동작들을 실행하는 동작
    을 더 포함하는, 매체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 기준 신호는 간섭들에 의해 왜곡된 제1 RF 신호를 포함하고, 상기 제1 RF 신호는 장치로부터 전송기에 의해 제1 경로 상에서 전송되고, 상기 제2 RF 신호는 상기 장치에서 수신기에 의해 제2 경로 상에서 수신되는, 매체.
  17. 제14항에 있어서, 상기 기준 신호는 에코 소거를 위한 상기 입력 신호의 시간-시프트된 샘플들을 포함하는, 매체.
  18. 장치로서,
    전송기;
    수신기;
    메모리 요소; 및
    데이터와 연관된 명령어들을 실행하도록 동작가능한 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서와 상기 메모리는 상기 장치가 동작들을 위해 구성되도록 협력하며, 상기 동작들은,
    기준 신호의 시간-시프트된 샘플들을 결정하는 동작;
    시간-시프트된 샘플들에 대한 가중 팩터들을 추정하는 동작;
    시간-시프트된 샘플들의 가중된 합으로서 간섭 신호를 추정하는 동작;
    상기 추정된 간섭 신호와 입력 신호 사이의 잔차를 계산하는 동작;
    상기 계산된 잔차에 기초하여 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 동작; 및
    상기 잔차가 미리결정된 임계값 아래가 될 때까지, 상기 간섭 신호를 추정하는 동작, 상기 잔차를 계산하는 동작, 및 상기 가중 팩터들을 업데이트하는 동작을 연속 반복들에서 반복 ―상기 반복들은 상기 입력 신호 내의 간섭들을 연속적으로 감소시키고, 상기 기준 신호 및 상기 입력 신호는 풀 듀플렉스 케이블 네트워크 내의 통신 신호들을 포함함― 하는 동작을 포함하는, 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기준 신호는 간섭들에 의해 왜곡된 제1 RF 신호를 포함하고, 상기 제1 RF 신호는 상기 장치로부터 상기 전송기에 의해 제1 경로 상에서 전송되고, 상기 제2 RF 신호는 상기 장치에서 상기 수신기에 의해 제2 경로 상에서 수신되는, 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 동작들은 상기 기준 신호에 포함된 복수의 서브캐리어 주파수들 각각에 대해 개별적으로 수행되는, 장치.
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