KR940004432B1 - 전자교환기의 PCM CODEC(DOCER and DECODER) 집적회로 - Google Patents

전자교환기의 PCM CODEC(DOCER and DECODER) 집적회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전자교환기의 PCM CODEC(DOCER and DECODER) 집적회로
제1도는 종래 PCM CODEC 집적회로를 이용한 전자교환기의 PCM 신호처리회로의 블록구성도.
제2도는 종래 PCM CODEC 집적회로의 상세한 블록구성도.
제3도는 라인가입자 정합부인 인터페이스회로부(1,1')의 기능중 2/4선 전환기능의 모델링(modeling)을 도시한 도면.
제4도는 본 발명 PCM CODEC 집적회로를 이용한 전자교환기의 PCM 신호처리회로의 일실시예를 나타낸 도면.
제5도는 본 발명 PCM CODEC 집적회로의 상세한 블록구성도.
제6a-제6c도는 각각 본 발명 PCM CODEC 집적회로의 변형예를 나타낸 도면.
본 발명은 전자교환기의 펄스부호변조(PCM) 신호처리 집적회로에 관한 것으로서, 특히 공중전화기등에 있어서, 과금(課金)시 팁(Tip)과 링(Ring)의 공급전원 극성을 반전 이를 감지 과금함으로서 극선반전시 "딸깍 딸깍"하는 불필요한 잡음신호가 발생하는데 이 잡음신호를 없애기 위해 과금신호 이용시 송신측으로 유기되는 과금신호를 제거하는 여파기를 내장시킨 전자교환기의 PCM CODEC(pulse code modulation coder and decoder) 집적회로에 관한 것이다.
일반적으로 종래 PCM 전자교환기의 PCM 신호처리회로는 제1도에 도시한 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 인터페이스회로부(1)와 과금신호제거부(2), 과금신호합성부(3), 임피던스정합부(4) 및 PCM CODEC 집적회로(5)로 이루어진 PCM 신호처리회로(IC1-ICn)가 가입자의 수요(n)에 따라 다수개(n개) 구성되고, 이 다수개의 PCM 신호처리회로(IC1-ICn)에 PCM 하이웨이(PCM Highway)라고 일컫는 공통버스(7)와 과금신호원(8)이 각각 연결되어 과금을 요할때 신호(MSYNC)를 이용 과금신호원(8)의 과금신호를 과금신호합성부(3)에서 합성시켜 인터페이스회로부(1)에 공급하는 구성을 갖는다.
또한 상기 PCM CODEC 집적회로(5)는 제2도에 도시한 바와 같이 신호선택부(11)와 신호합성부(12), 송신측이득제어부(13), 안티엘리아싱필터(14 : AFF : Anti-aliasing filter), 대역통과여파기(BPF), 코더(16 : CODER), 디코더(17 : DECODER), 저역통과여파기(18 : LPF), 수신측이득제어부(19), 연산증폭기(20), 하이브리드 발란스필터(21 ; Hybrid Balance Filter) 및 이득제어부(22)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 종래 PCM 신호처리회로는 라인가입자 선로측에 있는 팁(T1-Tn: Tip)과 링(R1-Rn: Ring)으로 인가되는 전압의 극성을 반전시켜 "딸깍 딸깍"하는 소리와 함께 통화요금을 계산하게 되는바, 이때 "딸깍 딸깍"하는 소리를 없애기 위해서 극성반전을 사용하지 않고 정현파의 과금신호를 인가할 수 있는데 과금신호(12KHz 혹은 16KHz)는 송신측 음성영역의 신호와 합성되어 신호왜곡과 변조로 원하지 않는 신호가 PCM화 되므로 아날로그신호로 과금시에는 송신측에서 불필요한 과금신호를 제거해야만 한다. 구체적으로는 라인가입자선로인 인터페이스회로부(1)의 특성중 제3도에 도시한 바와 같은 하이브리드(Hybrid) 2/4선로 변환장치의 기능으로 인하여 수신측(Rx) 즉, PCM CODEC 집적회로(5)의 단자(A0)에서 출력되는 신호에 의해 코일(L1)에는 전류(i1)가 흐르게 된다. 그에 따라 라인가입자선로측에 있는 코일(L2)에는 유기전류(i2)가 유기되고, 이 유기전류(i2)에 의해 송신측(Tx)에 있는 코일(L3)에는 새로운 유기전류(i2)가 유기되어 실제로 원하지 않은 불필요한 정현파의 과금신호가 송신측(Tx)으로 전달되는바, 이와 같읕 불필요한 과금신호를 제거하기 위해 제1도에 도시한 종래의 PCM CODEC 집적회로에서는 PCM CODEC 집적회로(5)의 단자(A0)에서 출력되는 신호중 음성신호대역의 신호만을 하이브리드 발란스 필터(21)와 이득제어부(22)로 송신측(Tx)으로 유기되는 유기전류(i2)와 반대극성의 신호를 반들어 보상했으나, 과금신호합성부(3)를 통해서 출력되는 과금신호는 PCM CODEC 집적회로(5)로 제거할 수가 없어서 집적회로 외부의 응용회로인 과금신호제거부(2)를 필요로 하게 된다.
이와 같이 과금신호제거부(2)와 과금신호합성부(3)를 갖는 종래 PCM 신호처리 집적회로에 있어서의 PCM CODEC 집적회로(5)는 잡음신호를 포함한 모든 입력신호중에서 음성신호 대역의 필요한 신호만을 선택해서 PCM 신호로 즉, 디지탈신호로 변환하게 되는바, 제2도에서 수신측(Rx)에 유기된 신호성분에 의해 송신측(Tx)에 유기전류(i3)로서 유기되는 값을 측정한 후 하이브리드 발란스필터(21)와 이득제어부(22)의 특성을 고정하여 유기전류(i2)와 비슷한 모양의 반대되는 특성의 신호를 만들어 신호합성부(12)에서 합성시키는 결과 음성대역의 수신측(Rx)에서 송신측(Tx)으로의 유기성분을 다소 감소시키고, 제1도에 도시한 과금신호제거부(2) 및 임피던스정합부(4)를 통해 발생되는 이득의 변화를 송신측이득제어부(13)로 조정하게 된다. 이어 대역통과여파기(15)에서 샘플링회로를 채용함으로써 사용되는 주파수대역파 음성신호의 엘리아싱(aliasing)현상을 엔티엘리아싱필터(14)를 통해 제거하며, 대역통과여파기(15)에서 음성대역 이외의 불필요한 신호를 제거한 후 필요한 음성대역의 신호(아날로그)만을 코더(16)에서 PCM 신호로 즉, 디지탈 신호로 변환하여 정해진 시간에 공통버스(7)인 PCM 하이웨이에 실어주게 된다. 그러나 과금신호가 존재할 경우 과금신호는 일반적인 가입자선로 특성상 공중전화망에서 신호왜곡이 크므로 과금신호원(8)의 신호크기는 통상수볼트(Volts) 이상으로 과금신호제거부(2)가 없는 경우 송신측(Tx)으로 유기되는 과금신호가 수백 mV로 입력되어 음성신호보다 더 큰 신호가 되어 음성신호의 왜곡과 변조를 일으키므로 과금신호제거부(2)가 반드시 있어야 한다.
이와 같은 이유로 PCM CODEC 집적회로(5) 주변에 과금신호제거부(2)등 특별한 응용회로를 사용하게 되므로 주변회로가 복잡해지게 되는데, 이러한 회로의 추가는 가입자보드당 탑재되는 가입자수의 증가시 보드의 배치 및 배선의 어려움뿐만 아니라 신뢰성이 저하된다고 하는 결점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 전자교환기의 PCM 신호처리회로가 갖는 결점을 제거하고자 발명된 것으로서, 과금신호에 의해 발생되는 송신신호의 왜곡 및 변조를 없애기 위한 과금신호제거부를 PCM CODEC 집적회로에 내장시켜 가입자 보드의 단순화를 구현함으로서 단위 가입자보드당 많은 선로를 수용할 수 있으면서 통화자에게 고품질의 통화를 가능토록 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로를 제공함에 그 목적이 있다.
이하 본 발명의 구성 및 작용, 효과를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 PCM CODEC 집적회로는 교환기와 전화선로상 상호간 신호를 인터페이스하는 인터페이스회로부(1')와 임피던스정합부(2') 및 PCM CODEC 집적회로(3')로 이루어진 n개의 PCM 신호처리회로(IC1'-ICn')와, 전화가입자의 선로사용시간을 시분할 방식에 의해 공통으로 사용하는 PCM 하이웨이라 일컫는 공통버스(4'), 과금신호원(5') 및 n회선가입자의 통화를 제어하는 CPU(6')를 구비한 구성을 갖는다.
또한 상기 PCM CODEC 집적회로(3')는 고입력 임피던스를 얻기 위한 버퍼(11')와, PCM 하이웨이측 선로이상을 체크하기 위해 아날로그 루프백(Analog Loopback)을 이용하는 신호선택부(12')가, 가입자선로측의 규정을 맞추기 위한 회로실현시 발생하는 이득을 보상하는 송신측이득제어부(13'), 뒷단의 샘플링을 고려하여 잡음을 방지하기 위한 안티엘리아싱필터(14; AFF), 과금신호의 궤환요소를 제거하는 과금신호제거부(15'), 음성신호대역의 신호(300Hz-3.3KHz)만을 통과시키는 대역통과여파기(16'; BPF), 아날로그신호를 PCM 출력신호로 변환하는 코더(17'; CODER), PCM 입력신호를 아날로그신호로 변환하는 디코더(18; DECODER), 음성신호대역의 신호(OHz-3.3KHz)만을 통과시키는 저역통과여파기(19'; LPF), 수신측의 이득을 보상하는 수신측이득제어부(20'), 상기 저역통과여파기(19')를 스위치드 캐패시터(SC : Switched Capacitor)로 실현시 발생하는 계단파형태의 고부파신호를 감쇄시키는 스무실필터(21'; Smoothing filter), 라인가입자선로를 직접 구동할 수 있도록 신호구동능력을 높이는 연산증폭기(22' ; OPAMP) 및 상기 과금신호원(5')의 신호를 연결시켜주는 과금게이트(23')로 구성된다.
제4도는 본 발명 PCM CODEC 집적회로를 이용한 전자교환기의 PCM 신호처리회로의 실시예를 도시한 도면, 제5도는 본 발명 PCM CODEC 집적회로의 블록구성도로서, 통화자가 전화기로 통화하게 되면, 통화하는 음성신호는 제3도에 도시한 바와 같이 가입자선로측에 유기전류(i2)를 유기시키고, 이는 송신측(Tx)에 유기전류(i3)를 유기시키게 된다. 이 유기전류(i3)에 따른 신호는 PCM CODEC 집적회로(3')의 단자(AI)로 인가된다. 이때 단자(AI)로 인가되는 신호는 팁(T:Tip)과 링(R;Ring)측으로부터 오는 음성신호와 회로구성상 전원으로부터의 전원잡음, 단자(AI)로의 입력전까지 발생한 화이트잡음(White noise) 및 수신측(Rx)으로부터 i1→i2→i3의 경로로 유기되는 수신측유기성분(음성신호대역 및 과금신호)등의 성분으로 구성된다. 그러므로 PCM CODEC 집적회로(3')는 이 모든 신호성분중에 음성신호대역의 필요한 신호만 선택하여 PCM 신호로 즉, 디지탈신호로 변환하게 된다. PCM CODEC집적회로(3')로 인가되는 신호는 버퍼(11')와 신호선택부(12')를 거쳐 송신측이득제어부(13')로 인가된다. 그러면 송신측이득제어부(13')는 입력된 신호가 가입자선로 측의 규정에 맞도록 신호의 이득을 보상해 주게되고 이렇게 하여 이들이 가잊바선로측 규정에 맞게된 신호는 안티엘리아싱필터(14')와 과금신호제거부(15') 및 대역통과여파기(16')를 차례로 통과하여 불필요한 신호가 제거되는바, 여기서 안티엘리아싱필터(14')는 뒷단의 과금신호제거부(15')나 대역통과여파기(16')의 샘플링시 샘플링에 의해 발생하는 신호를 제거하고, 즉, 대역통과여파기(16')에서 샘플링회로를 채용하므로 사용되는 주파수대역과 음성신호의 엘리아싱현상(aliasing 현상)을 제거하여 주고, 과금신호제거부(1')가 과금신호의 궤환요소를 제거하게 된다.
이렇게 하여 대역통과여파기(16')를 통과한 음성신호대역(300Hz-3.3KHz)의 신호는 코더(17')에서 PCM 출력신호(디지탈신호)로 변환되어 정해진 시간에 공통버스(4')인 PCM 하이웨이에 실려 다른 가입자측으로 전송된다. 한편 수신측(Rx)으로 입력되는 PCM 출력신호는 디코더(18')에서 아날로그신호로 변환된 후 저역통과여파시(19')를 거쳐 통과된 음성신호대역의 신호(0Hz-3.3KHz)만이 수신측이득제어부(20')로 인가되어 향후 인터페이스회로부(1')의 특성을 고려하여 미리 신호이득을 보상하게 된다. 이렇게 이득이 조정된 신호는 스무싱필터(21')로 입력되어 스위치드 캐패시터로 이루어진 상기 저역통과여파기(19')에서 발생된 계단파 형태의 고주파 신호를 감쇄한 후 라인가입자선로를 직접 구동할 수 있는 연산증폭기(22')를 통해 임피던스정합부(2')와 인터페이스회로부(1')를 거쳐 가입자선로로 전송된다.
여기서 과금게이트(23')는 과금처리를 위한 신호와 선로가입자에게 곰급해야할 음성신호를 간단한 저항만으로 합성공급할 수 있도록 하기 위한 것으로, 원하는 시간에 CPU(6')로부터의 신호(MSYNC) 명령을 받아 과금신호원(5')의 연결 및 절단을 행하므로 전체 전화가입회선 구성에 필요한 소자를 최소화 할 수 있다.
제6a-제6c도는 각각 본 발명에 따른 PCM CODEC 집적회로의 변형예를 도시한 것으로, 제6a도 및 제6b도는 제5도에 도시한 PCM CODEC 집적회로(3')에서 신호선택부(12')와 코더(17') 사이에 구성되는 각 회로부의 배치순서를 바꾸어 놓은 것이다.
이 경우도 각 회로부 각각은 제5도에 도시한 회로에 대응하는 회로 각부와 마찬가지로 동작하여 불필요한 과금신호를 제거할 수 있다.
또한 제6c도는 제5도에 도시한 PCM CODEC 집적회로(3')에서 송신측이득제어부(13')와 대역통과여파기(16')를 하나의 디지탈필터 및 송신이득조정부(30)로 실현한 예로서 이 또한 제5도에 도시한 PCM CODEC 집적회로(3')와 동일한 작용을 갖게 된다. 한편 통상적으로 대역통과여파기(16')와 코더(17')에서는 아날로그신호 혹은 디지탈신호를 처리하게 되는데, 아날로그신호 처리시는 SCF(Switched Capacitor Filter)로 신호처리를 하고, 디지탈신호 처리시는 통상 SDM(Sigma-Delta Modulation)으로 신호처리를 행하게 된다. 본 발명은 SCF 구조를 갖는 과금신호제거부(15')에 있어서 과금신호제거부(15')와 아날로그 신호의 대역통과여파기(16')의 구현시 동일한 샘플링클럭(Sampling Clock)을 사용하거나 과금신호제거부(15')의 클럭주파수를 2배 혹은 4배로 체배처리하여 전체회로 구성에서 발생하는 화이트잡음(White Noise)을 1/2 혹은 1/2로 감소시킬 수도 있다.
상기와 바와 같이 작용하는 본 발명 PCM CODEC 집적회로는 과금신호를 제거하는 여파기가 PCM CODEC 집적회로에 내장되어 과금시의 불필요한 과금신호를 제거하게 되므로 전화가입자보드의 단순화로 단위가입자 보드당 많은 선로를 수용할 수 있으면서도 과금신호에 의한 신호왜곡과 변조로 발생하는 잡음을 줄여 통화자에게 고품질의 통화를 가능하게 하는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 교환기과 전화선로상 상호간 신호를 인터페이스하는 인터페이스회로부(1')와 인피던스정합부(2') 및 PCM CODEC 집적회로(3')로 이루어진n개의 PCM 신호처리회로(IC1'-ICn')와 전화가입자의 선로사용시간을 시분할 방식에 의해 공통으로 사용하는 PCM 하이웨이라 일컫는 공통버스(4'), 과금신호원(5') 및 n회선가입자의 통화를 제어하는 CPU(6')를 구비하여서 된 전자교환기의 PCM 신호처리회로에 있어서, PCM CODEC(Pulse Code Modulation Coder and Decoder) 집적회로(3')가 고입력 임피던스를 얻기 위한 버퍼(11')와, PCM 하이웨이측 선로이상을 체크하기 위해 아날로그 루프백(Analog Loopback)을 이용하는 신호선택부(12'), 가입자선로측의 규정을 맞추기 위한 회로 실현시 발생하는 이득을 보상하는 송신측이득제어부(13'), 뒷단의 샘플링을 고려하여 잡음을 방지하기 위한 안티엘리아싱필터(14';AFF), 과금신호의 궤환요소를 제거하는 과금신호제거부(15'), 음성신호대역의 신호(300Hz-3.3KHz)만을 통과시키는 대역통과여파기(16';BPF), 아날로그신호를 PCM 출력신호로 변환하는 코더(17'), PCM 입력신호를 아날로그신호로 변환하는 디코더(18'), 음성신호대역의 신호(0Hz-3.3KHz)만을 통과시키는 저역통과여파기(19';LPF), 수신측의 이득을 보상하는 수신측이득제어부(20'), 상기 저역통과여파기(19')를 스위치드 캐패시터(SC;Switched Capacitor)로 실현시 발생하는 계단파 형태의 고주파신호를 감쇄시키는 스무싱필터(21';Smoothing filter), 라인가입자선로를 직접 구동할 수 있도록 신호를 처리하는 연산증폭기(22';OP AMP) 및 상기 과금신호원(5')의 신호를 연결시켜주는 과금게이트(23')로 구성됨을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  2. 제1항에 있어서, 과금신호로서 정현파신호를 사용함을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  3. 제1항에 있어서, 과금신호제거부(15')가 SCF(Switched Capacitor Filter)로 신호를 처리하거나 또는 SDM(Sigma-Delta Modulation)으로 신호를 처리함을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  4. 제3항에 있어서, 과금신호제거부(15')가 제거하는 신호의 주파수는 외부의 핀이나 혹은 선택정보로 과금신호원에 맞추에 선택할 수 있음을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  5. 제3항에 있어서, 과금신호제거부(15')가 SCF로 신호를 처리할때에는 과금신호제거부(15')에 입력되는 신호의 주파수를 대역통과여파기(16')의 샘플링클럭 주파수보다 높여 전체잡음을 줄여줌을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  6. 제1항에 있어서, 버퍼(11')에 신호선택부(12')를 통해 송신측이득제어부(13')를 연결하고, 상기 송신측이득제어부(13')에 엔티엘리아싱필터(14')를 거쳐 과금신호제거부(15')를 연결하며, 이 과금신호제거부(15')에 대역통과여파기(16')를 통해 코더(17')를 연결한 배열로 PCM CODEC 집적회로(3')가 구성됨을 특징으로 하는 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  7. 제6항에 있어서 송신측이득제어부(13)가 과금신호제거부(15')와 대역통과여파기(16') 사이에 배치된 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
  8. 제6항에 있어서, 송신측이득제어부(13')와 대역통과여파기(16')를 디지탈필터 및 송신측이득조정부(30)로서 구성하여 과금신호제거부(15')와 코더(17') 사이에 배치시킨 전자교환기의 PCM CODEC 집적회로.
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