KR20050018574A

KR20050018574A - Ｄｓｌ 모뎀 장치 및 통신 제어 방법

Info

Publication number: KR20050018574A
Application number: KR1020040030656A
Authority: KR
Inventors: 노마노부히코; 다카기겐조; 나가이모토요시; 아라키미츠히로; 아츠타아키라
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-02-23
Also published as: EP1507397A3; US20050036540A1; JP2005064874A; EP1507397A2

Abstract

본 발명은 금속 케이블을 통해 상호 접속된 DSL 모뎀 장치들 사이에서의 통신 제어 방법을 제공한다. 일측의 DSL 모뎀 장치는 동시에 복수의 서브-캐리어들을 사용하여 송신 데이터를 송신하고, 타측의 DSL 모뎀 장치는 상기 복수의 서브-캐리어 내의 송신 데이터를 디코딩한다. 양측의 DSL 모뎀 장치들은 상호 동기시켜 데이터 신호를 교환하고, 동일한 범위의 서브-캐리어들을 사용하여 송신 타임슬롯과 수신 타임슬롯을 교대로 공유한다. 또한, 업스트림(리모트측으로부터 센터측으로 데이터 송신)은 다운스트림(센터측으로부터 리모트측으로의 데이터 송신)에 사용되는 것과 동일한 범위의 캐리어 인덱스들을 사용한다.

Description

ＤＳＬ 모뎀 장치 및 통신 제어 방법{DSL MODEM APPARATUS AND COMMUNICATION CONTROL METHOD}

본 발명은 금속 케이블 사용하는 디지털 통신에 적용될 수 있는 DSL 모뎀 장치 및 통신 제어 방법에 관한 것이다.

현재 이용가능한 전화선을 사용하는 xDSL 모뎀은 고주파수 신호를 사용하여 고속 통신을 할 수 있도록 한다. 고속 통신을 실현하는 xDSL의 한가지 형태인 ADSL 방식은 넓은 주파수 대역에서 복수의 캐리어(서브-캐리어)를 사용하는 DMT(discrete multi tone) 변조 방식을 채택하고 있다.

예를 들어, ADSL 표준 중 하나인 G.992.1(G.dmt)은 25kHz-1.1MkHz 범위의 주파수 대역을 256개의 캐리어(서브-캐리어)로 분할한다. 그리고, 저주파수 캐리어로부터 번호를 부여하여, 각각의 캐리어에 인덱스 번호(#)를 할당한다. 도6(a)에 도시된 바와 같이, 서브-캐리어 #32-#255는 일반적으로 다운스트림, 즉 센터측(전화국, ATU-C)으로부터 리모트측(유저, ATU-R)으로의 송신을 위해 사용된다. ATU-R로부터 ATU-C로의 업스트림 송신을 위해서는, 서브-캐리어 #7-#31이 사용된다. 그리고, 다운스트림 통신 속도를 증가시키기 위해, 도6(b)에 도시된 바와 같이 서브-캐리어 #7-#255가 사용될 수 있다.(예, 관련기술 1)

[관련 기술1]

PCT 국제출원서의 일본어 번역문 제2002-500855호

다운스트림과 유사하게, 업스트림 통신 속도를 증가시키기 위해, 도7에 도시된 바와 같이 서브-캐리어 #7-#255가 사용될 수 있다. 그러나, ATU-R과 ATU-C 사이의 거리가 먼 경우에, 고주파수 범위에서 진폭 감쇠가 증가된다. 그러므로, 다운스트림 신호로부터 업스트림 신호를 분리하는 것이 어려워져, 기대 만큼의 통신속도품질을 제공하지 못한다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결한다. 본 발명의 목적은 다운스트림 통신과 마찬가지로 업스트림에서도 넓은 범위의 주파수 대역을 사용하여 고속 통신을 수행할 수 있는 DSL 모뎀 장치 및 통신 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서, 업스트림에 사용되는 캐리어 인덱스는 다운스트림과 유사한 범위를 갖는다. 또한, 업스트림과 다운스트림을 위해 시분할하는 시분할(time-division) 방식으로 통신이 수행된다.

본 발명의 실시예(제한한고자 의도된 것은 아님)를 통해 다수의 첨부도면을 참조하여 본 발명에 관해 상세하게 설명된다. 일부 도면에 걸쳐 유사한 참조번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 ATU-R측의 통신 시스템의 개략도이다. 도1에 도시된 바와 같은 통신 시스템에서, 공중회선망 또는 그와 유사한 회선망(이후, '회선'으로 언급됨)은 스플리터(splitter)(1)를 통해 DSL 모뎀 장치(2)에 접속된다. 그리고, 이용자 단말(3)이 DSL 모뎀 장치(2)에 접속된다. 이용자 단말(3)과 전화기(4)가 단일 회선을 공유하는 경우, 스플리터(1)가 필요로 된다. 그러나, 전화기(4)가 사용되지 않을 때에는, 스플리터(1)가 필요치 않다. 또한, 이용자 단말(3)이 DSL 모뎀 장치(2)를 내장하는 구성도 가능하다.

DSL 모뎀 장치(2)는 DSL 통신을 수행하는 트랜시버(transceiver)(11) 및 트랜시버(11)의 동작을 포함한 전체 동작을 제어하는 호스트(host)(12)를 포함한다. 트랜시버(11)의 회선측에서, 유닛들은 아날로그 프론트 엔드(Analog Front End)(이후, AFE로 언급됨)를 통해 아날로그 회로로 구성된다. 드라이버(15)는 아날로그 필터(14)를 통해 AFE(13)의 DA 변환기(converter)에 접속되며, 따라서 드라이버(15)에 의해 증폭된 아날로그 신호가 하이브리드(hybrid)(16)를 통해 회선으로 송출된다. 회선으로부터 전송된 아날로그 신호는 하이브리드(16)를 통해 수신기(receiver)(17)에 의해 수신되고, 그 다음에 아날로그 필터(18)를 통해 AFE(13)의 AD 변환기로 입력된다. 샘플링 데이터가 AD 변환기로부터 출력되면, AFE(13)는 트랜시버(11)로 데이터를 출력한다.

도2는 트랜시버(11)를 예시한 기능 블록도이다. 프로세서(20)는 핸드세이크(handshake) 시퀀스 및 초기화(initialization) 시퀀스를 실행하고, 데이터 통신(SHOWTIME) 동안에 통신을 제어하는 기능을 갖고 있다. 또한, 프로세서(20)는 시분할 통신(후술됨)의 제어를 수행한다.

트랜시버(11)의 송신 프로세스측은 에러 검사를 위해 중복(redundancy) 비트를 부가하는 리드-솔로몬 인코터(Reed-Solomon encoder)(21), 리드-솔로몬 디코딩 동안에 버스트 에러 정정을 가능하게 하기 위해 데이터를 분류하는 인터리브 유닛(interleave unit)(22), 트렐리스 인코딩(trellis encding)으로부터 데이터 콘벌루션(convolution)을 수행하는 트렐리스 인코터(23), 각각의 캐리어에 대해 비트수를 할당하는 톤 오더링 유닛(tone ordering unit)(24), 콘스텔레이션 좌표(constellation coordinates) 상에 송신 데이터의 위상(topology)을 할당하는 콘스텔레이션 인코더(25), 및 콘스텔레이션 인코딩 프로세스 이후의 데이터에 대해 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)을 수행하는 IFFT 유닛(26)을 포함한다.

트랜시버(11)의 수신 프로세스측은 수신된 신호의 샘플링 데이터에 대해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform:FFT)을 수행하는 FFT 유닛(27), FFT 출력신호의 콘스텔레이션 데이터를 디코드하고 콘스텔레이션 좌표 상에서의 위상을 보정하는 콘스텔레이션 디코더/FEQ 유닛(28), 송신측에서의 톤 오더링 프로세스 이후 각각의 캐리어에 할당된 데이터를 복원하는 톤 디오더링 유닛(tone deordering unit)(29), 수신된 데이터에 대해 비터비 디코딩(Viterbi decoding)을 수행하는 비터비 디코더(30), 송신측에 의해 분류된 데이터를 복원하는 디-인터리브 유닛(de-interleave unit)(31), 및 송신측에 의해 부가된 중복 비트를 삭제하는 리드-솔로몬 디코더(Reed-Solomon decoder)(32)를 포함한다. RAM(33)은 핸드세이크 시퀀스 및 초기화 시퀀스를 실행하기 위해 사용될 프로세서(20)의 작업영역(work area)이다. 트랜시버(11)는 호스트 인터페이스(I/F)(34)를 통해 호스트(12)에 접속된다.

다음에는, ATU-C와 ATU-R 사이에서의 통신을 위해 사용되는 통신 방식을 설명한다. 본 발명의 일실시예에서는, 도3(a) 및 도3(b)에 각각 도시된 바와 같이, 다운스트림 데이터 통신(ATU-C로부터 ATU-R로의 통신)은 서브-캐리어 #7-#255를 사용하고, 업스트림 데이터 통신(ATU-R로부터 ATU-C로의 통신)은 서브-캐리어 #7-#255(#64 제외)를 사용한다. 다시 말하면, 업스트림 통신과 다운스트림 통신이 #64를 제외하고는 동일한 범위의 서브-캐리어를 사용한다. 도3(b)에 도시된 바와 같이, 업스트림에서는 #64에서 데이터 통신이 수행되지 않는다. 본 실시예에서, #64는 다운스트림에서 PILOT 신호(C-PILOT1, C-PILOT2, C-PILOT3 등)의 송신에 할당된다.

또한, 본 실시예에서 업스트림 및 다운스트림은 도4에 도시된 바와 같이 시분할 통신을 수행한다. 특히, ATU-C에 송신 타임슬롯이 할당된 때에는, ATU-R에 수신 타임슬롯이 할당된다. 이와 반대로, ATU-R에 송신 타임슬롯이 할당된 때에는, ATU-C에 수신 타임슬롯이 할당된다. 그러므로, 송신 타임슬롯과 수신 타임슬롯이 교대로 제공된다.

또한, ATU-R은 ATU-C에 의해 송신되는 PILOT 신호에 기초하여 동기를 유지한다. 그러므로, 도4에 도시된 바와 같이, ATU-R을 위한 송신 타임슬롯에서도 ATU-C는 소정의 타이밍 동안에 PILOT 신호를 송신한다.

센터측의 DSL 모뎀 장치는 금속 케이블을 통해 DSL 모뎀 장치(2)에 접속된다. 센터측 DSL 모뎀 장치는 DSL 모뎀 장치(2)와 동일한 구성을 갖는다. 센터측이 통신 사업자에 의해 설치된 교환기인 경우에, 전화기(4)는 존재하지 않는다.

다음은 전술한 바와 같이 구성된 실시예의 동작에 관해 상세하게 설명한다.

ATU-R의 전원이 턴온되면, 도5에 도시된 시퀀스가 실행된다. 먼저, ATU-C와 ATU-R 사이에서 G.944.1에 기반한 핸드세이크 시퀀스가 그 다음에 이어지는 초기화 시퀀스를 위한 모드를 선택하기 위해 수행된다.

본 예에서, 다운스트림 및 업스트림 양측이 캐리어 인덱스 #7-#255를 사용하는 시분할 통신을 위한 모드를 선택한다.

초기화 시퀀스가 개시되면, ATU-C는 C-PILOT1 신호를 송신하기 위해 인덱스 #64를 사용한다.

초기화 시퀀스가 개시되고, ATU-R이 인덱스 #64를 사용하여 신호 에너지를 검출하면, PILOT 신호에 기초하여 하이퍼프레임들의 동기화가 수행된다. 하이퍼프레임 동기가 설정되면, ATU-C와 ATU-R 양측은 도4에 도시된 바와 같이 시분할 통신으로 전환한다.

업스트림을 위한 송신 타임슬롯에서, ATU-R은 도3(b)에 도시된 바와 같이 #7-#255의 모든 서브-캐리어(#64 제외)를 사용하여 R-REVERB1 신호를 송신한다. 다음에, ATU-R은 업스트림을 위한 송신 타임슬롯에서 #7-#255(#64 제외)의 모든 서브-캐리어를 사용하여 통신을 수행한다.

R-REVERB1 신호를 검출하면, ATU-C는 도3(a)에 도시된 바와 같이 #7-#255의 모든 서브-캐리어를 사용하여 리모트측으로 C-REVERB1 신호를 송신한다. 다음에, ATU-C는 다운스트림을 위한 송신 타임슬롯에서 #7-#255의 모든 서브-캐리어를 이용하여 통신을 수행한다.

또한, R-REVERB1 신호를 검출하면, ATU-C는 C-REVERB1, C-PILOT2, C-ECT 및 C-REVERB2의 순서로 소정 심볼수의 신호를 송신한다.

C-REVERB1 또는 C-REVERB2에 기초하여, ATU-C는 심볼 동기화를 수행한다.

ATU-C는 C-REVERB3을 송신한 이후에 C-SEGUE1을, 그리고 ATU-R은 R-REVERB2를 송신한 이후에 R-SEGUE1을 복수의 심볼로 송신한다. 다음에, 각각의 심볼에 순환 프리픽스 데이터(cyclic prefix data)가 부가되는데, 그 이유는 SHOWTIME 동안의 파라미터를 결정하는 중요한 신호가 교환되기 때문이다. 그러므로, 통신속도, 인코딩 파라미터 및 톤-오더링 정보를 교환함으로써 다양한 통신 파라미터를 결정하기 위해 순환 프리픽스 데이터를 갖고 있는 RATES 신호 및 MSG 신호가 송신된다. 비록 이후의 시퀀스는 생략되지만, 양측은 통신 파라미터의 결정을 확인하고, 데이터 통신(SHOWTIME)을 수행한다.

또한, ATU-R은 R-ECT와 동일한 타이밍에서 에코 제거기의 학습(echo canceller learning)을 수행한다. 도5에 도시된 바와 같이, ATU-R이 R-ECT의 주기 내에 있으면, ATU-C는 C-REVERB2 신호의 송신을 정지시키고, 서브-캐리어 #64를 사용하여 C-PILOT3를 송신한다.

R-ECT 주기 동안에, ATU-R은 SHOWTIME 동안에 사용된 모든 서브-캐리어에 대해 에코 제거기의 학습을 수행한다. 본 실시예에서, 업스트림은 다운스트림과 동일한 서브-캐리어 #7-#255를 사용한다. 그러므로, 프로세서(20)는 서브-캐리어 #7-#255에 의해 반송되는 트레이닝(training) 신호(송신 데이터)를 생성하고, 그 트레이닝 신호를 IFFT 유닛(26)으로 입력한다. 그러나, 서브-캐리어 #64(PILOT 신호의 주파수 위치)에 의해 반송될 송신 데이터는 생성되지 않는다.

에코 제거기의 학습은 (그 자신의 장치에 의해 송신된) 트레이닝 신호와 그것의 에코 신호 사이의 차를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 송신 데이터를 에코 신호로 변환할 수 있는 적절한 계수를 찾고, 그 계수를 설정하는 프로세스를 말한다. 에코 제거기는 사용될 필요가 없으며, 그 이유는 이후의 통신도 PILOT 신호를 제외하고는 역시 시분할 통신이기 때문이다.

본 실시예에 따르면, ATU-C와 ATU-R 사이에 동기를 설정한 이후에, 수신 타임슬롯과 송신 타임슬롯을 교대로 전환하는 시분할 방식으로 통신이 수행된다. 그러므로, 업스트림과 다운스트림 양측을 위해 동일한 캐리어 인덱스를 사용하여 통신이 수행된다 하더라도, 업스트림 및 다운스트림 신호들이 시간적으로 분리될 수 있으며, 따라서 양측으로부터의 신호 간섭을 방지할 수 있다. 업스트림 통신 대역(서브-캐리어들의 수)이 다운스트림과 동일한 통신 대역으로 확장될 수 있기 때문에, 통신속도가 증가될 수 있다.

전술한 설명에서는, 핸드세이크 시퀀스 동안에 시분할 통신 모드를 선택한 예를 보여주었다. 그러나, 초기화 시퀀스 동안에 시분할 통신 모드를 선택하는 구성도 가능하다. 예를 들어, (초기화 시퀀스 동안에 교환되는) 신호들의 수신레벨이 임계값보다 작은 경우에, 시분할 통신 방식이 선택될 수 있다. 그리고, 그 이외에는 통상적인 DSL 통신(예, G.dmt)이 선택될 수 있으며, 또는 에코 제거기를 이용하는 통신이 수행될 수도 있다.

또한, 전술한 설명에 있어서는, 센터측으로부터 송신되는 PILOT 신호의 주파수 위치에서 리모트의 송신측에 놋치 필터(notch filter)가 제공되지만, 그러나, 리모트측에서 에코 제거기의 학습 동안에 정지되지 않아야 하는 다른 특정 신호가 존재하는 경우에는, 그러한 특정 신호의 주파수 위치에 놋치 필터가 제공되어, 그러한 신호의 하이브리드 에코의 영향이 없는 상태로 에코 제거기의 학습이 수행될 수 있다.

또한, 전술한 설명에서는, G.dmt에 준거한 DSL 모뎀이 예로서 이용되었지만, 본 발명은 다른 형태의 xDSL 모뎀에도 적용될 수 있다.

전술한 예들은 단지 설명 목적으로 제공된 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 비록 본 발명이 실시예를 참조하여 설명되었지만, 여기에 사용된 용어들은 제한하고자 의도된 것이 아니라 설명 및 예시를 위한 것이다. 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고, 본 발명의 범위 내에서 변형이 이루어질 수도 있다. 비록 본 발명이 특정 구조, 재료 및 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 여기에 개시된 특정 세부사항들로 제한하고자 의도된 것이 아니며, 오히려 본 발명은 첨부된 특허청구범위 내에서 기능적으로 등가의 모든 구조와 방법 및 사용까지 확장된다.

본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수도 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다운스트림 통신과 마찬가지로 업스트림에서도 넓은 범위의 주파수 대역을 사용하여 고속 통신을 수행할 수 있는 DSL 모뎀 장치 및 통신 제어 방법이 제공될 수 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템의 개략도.

도2는 도1의 트랜시버의 기능 블록도.

도3(a)는 다운스트림의 스펙트럼을 도시한 도면.

도3(b)는 업스트림의 스펙트럼을 도시한 도면.

도4는 ATU-C와 ATU-R 사이의 시분할 통신을 예시한 도면.

도5는 핸드세이크 시퀀스와 초기화 시퀀스의 제1 반부를 예시한 시퀀스도.

도6(a)는 G.dmt에 따라 업스트림 및 다운스트림에 사용되는 캐리어 인덱스를 예시한 도면.

도6(b)는 업스트림에 사용되는 캐리어 인덱스가 다운스트림을 위한 캐리어 인덱스들의 저주파수측과 오버랩되는 경우의 상태를 예시한 도면.

도7은 완전히 동일한 캐리어 인덱스들이 업스트림과 다운스트림에 의해 공유되는 경우의 상태를 예시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:스플리터 2:ADSL 모뎀 장치

3:이용자 단말 4:전화기

11:트랜시버 12:호스트

13:AFE 14,18:아날로그 필터

15:드라이버 16:하이브리드

17:수신기 20:프로세서

21:리드-솔로몬 인코더 22:인터리브 유닛

23:트렐리스 인코더 24:톤 오더링 유닛

25:콘스텔레이션 인코더 26:IFFT 유닛

27:FFT 유닛 28:콘스텔레이션 디코더/FEQ 유닛

29:톤 디오더링 유닛 30:비터비 디코더

31:디인터리브 유닛 32:리드-솔로몬 디코더

Claims

상대측 통신 장치로 데이터 신호를 송신하는 송신기;

상대측 통신 장치로부터 데이터 신호를 수신하는 수신기; 및

상대측 통신 장치와 상호 동기시킴으로써 송신 타임슬롯과 수신 타임슬롯 사이에서 교대로 전환하고, 송신 타임슬롯 동안에 상기 송신기로부터 데이터 신호를 송신하고 수신 타임슬롯 동안에 상기 수신기에서 데이터 신호를 수신하도록 송신 및 수신 타이밍을 제어하는 제어 유닛

을 포함하는 DSL 모뎀 장치.
제1항에 있어서,

상기 DSL 모뎀 장치는 센터측으로부터 PILOT 신호를 주기적으로 수신하고 심볼 동기를 유지하는 리모트측 DSL 모뎀 장치이고,

여기서, 상기 DSL 모뎀 장치는 다운스트림에 사용되는 것과 동일한 범위의 캐리어 인덱스를 업스트림에 사용하고, 업스트림은 리모트측으로부터 센터측으로의 데이터 송신이고, 다운스트림은 센터측으로부터 리모트측으로의 데이터 송신인

DSL 모뎀 장치.
제2항에 있어서,

다운스트림에서의 PILOT 신호는 송신 타임슬롯 동안에도 수신되어 처리되는

DSL 모뎀 장치.
상대측 DSL 모뎀 장치와 상호 동기시킴으로써 송신 타임슬롯과 수신 타임슬롯 사이에서 교대로 전환하는 단계;

송신 타임슬롯 동안에 상대측 DSL 모뎀 장치로 데이터 신호를 송신하는 단계; 및

수신 타임슬롯 동안에 상대측 DSL 모뎀 장치로부터 데이터 신호를 수신하는 단계

를 포함하는 통신 제어 방법.
금속 케이블을 통해 상호 접속된 DSL 모뎀 장치들 사이에서의 통신 제어 방법에 있어서,

동시에 복수의 서브-캐리어들을 사용하여 일측의 DSL 모뎀 장치로부터 송신 데이터를 송신하는 단계; 및

상기 복수의 서브-캐리어 내의 송신 데이터를 타측의 DSL 모뎀 장치에 의해 디코딩하는 단계

를 포함하고,

여기서, 상기 양측의 DSL 모뎀 장치들이 상호 동기될 때 송신 타임슬롯과 수신 타임슬롯이 교대로 전환되고, 동일한 범위의 서브-캐리어들을 사용하여 데이터 신호가 상호 교환되는

통신 제어 방법.