KR100771086B1 - 전화 네트워크에서 탈취 비트 시그널링에 대한 펄스 코드 변조 데이터 프레임들을 조정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

PCM 데이터 프레임과 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 하나 이상의 심볼들만큼 시프트하는 시스템 및 방법이 개시된다. 본 방법은 RBS가 존재하는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다(100). RBS가 존재하는 경우, RBS가 적용된 슬롯들이 식별된다. 다음에, 부호화에 의해 영향을 받는 데이터 슬롯들이 있다면, 상기 데이터 슬롯들이 결정된다(102). PCM 데이터 프레임이 RBS 제한에 시프트되므로 및 부호화 제한은 어떠한 특정의 데이터 슬롯에서도 동시에 일어나지 않는다(104). 한 특정의 PCM 업스트림 변조 방식에 대하여, 디지털 모뎀은 최소한의 수의 트렐리스 변경된 심볼들이 네트워크 RBS가 적용된 슬롯들에 포함되도록 데이터-모드 프레임 및 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 조정한다. 이 정보는 아날로그 모뎀으로 송신된다(106). 시프트량은 초기 트레이닝 시퀀스 동안 업스트림형 세트들과 매핑 파라미터들을 보내는 데 사용되는 동일한 데이터 시퀀스로 아날로그 모뎀에 전달될 수 있다. 본 발명은 모든 심볼들이 예를 들면, 트렐리스 코딩에 기인하여 동일한 제한들을 받지 않는 데이터 프레임 구조를 채용하는 어떠한 PCM 모뎀이든 이의 성능을 개선한다.

탈취 비트 시그널링, 전화 네트워크, 트렐리스 코딩, 정보 처리량, 데이터-모드 프레임, 심볼 순서 퍼뮤테이션

Description

전화 네트워크에서 탈취 비트 시그널링에 대한 펄스 코드 변조 데이터 프레임들을 조정하기 위한 시스템 및 방법{System and method for adjusting PCM data frames for robbed bit signaling in a telephone network}

본 발명은 전화 네트워크들을 통한 데이터 송신에 관한 것으로, 특히 탈취 비트 시그널링(robbed bit signaling)의 영향들을 감소시키는 방법에 관한 것이다.

공중 교환 전화 네트워크(Public Switched Telephone Network; PSTN)는 현재 거의가 완전히 디지털이다. 중앙국(CO)과 전화셋 간의 "최종 경로(last mile)"는 "로컬 루프"라고도 하는 것으로, 전화 네트워크의 유일한 아날로그 부분이다. 중앙국과 전화 네트워크의 백본(backbone)은 완전히 디지털이다.

US 네트워크 상의 디지털 신호들은 T1 회선들과 같은 T-캐리어 시스템들을 포함하는 다양한 캐리어 매체들을 통해 전송된다. T1 회선들은 1.544 Mpbs로 동작하며 최대 24개의 64-Kbps 음성 채널들을 수송한다. T1 (및 T3) 회선들은 아날로그 신호와 디지털 신호간의 변환을 위한 펄스 코드 변조(Pulse Code Modulation; PCM)라고 하는 샘플링 기술을 이용한다. 수신지에서 원래의 아날로그 신호가 다시 생성될 수 있게 하는 디지털 정보를 형성하기 위해서 8 kHz로 샘플링되고 8-bit/sample 양자화기로 양자화된다. 로컬 루프 상의 최종 사용자와 디지털 네트워크 상의 최종 사용자간의 접속을 "PCM 채널"이라 칭할 수 있다.

T1 회선들은 24개의 음성 채널들 각각에 8비트를 배당하는 프레이밍 구조(framing structure)를 사용한다. T1 프레임은 프레임 경계를 표시하기 위해서 별도의 비트가 부가되어 193비트로 구성된다. 하나의 음성 채널 관점에서 보면, 프레임들은 8비트로 구성된다. 단일 채널의 관점에서 보면, 프레임은 "PCM 프레임" 또는 "슬롯"이라고 칭할 수 있다.

로컬 루프를 통해 디지털 네트워크에 아날로그 신호들뿐만 아니라 데이터를 보내는 것도 가능하다. 데이터를 보내기 위해서, PCM 채널 제한들에 맞도록 데이터를 포맷하는 것이 필요하다. PCM 프레임들의 시퀀스(10)의 예가 도 1에 도시되었다. 디지털화된 아날로그 신호들의 경우, 각각의 슬롯(S)은 아날로그 신호의 하나의 8비트 샘플을 취한다. 데이터인 경우, 변조 방식은 비트들을 심볼들에 매핑하고 심볼들은 성상도(constellation)에 매핑한다. 데이터로부터 비롯된 성상도의 포인트들의 시퀀스는 아날로그 신호로 변환되어 로컬 루프를 통해 송신된다. 네트워크는 이 신호를 임의의 아날로그 신호로서 취급한다.

각각의 프레임은 디지털화된 샘플들뿐만 아니라 네트워크 시그널링 정보를 포함할 수 있다. 시그널링 정보는 호(call)의 상태, 또는 전화기의 수화기가 놓인 상태인지(off the hook)등의 정보를 나타내는데 사용된다. T1 회선상으로 시그널링 정보를 전달함에 있어서는 탈취 비트 시그널링(Robbed Bit Signaling; RBS)이라고 하는 대역 내 시그널링 기술(in-band signaling technique)이 사용된다. 시그널링 정보를 전달하기 위해 여분의 대역폭이 없기 때문에, RBS는 주기적으로 특정의 프레임 중에서 비트 하나를 "탈취한다". 그리하여 이 비트는 시그널링 정보용으로 사용된다. 개개의 T1 회선들에 대한 표준 RBS는 매 6번째 프레임의 1비트를 탈취한다. 이 비트는 (도 1의 12 및 14로 도시된) 최하위 비트(least significant bit)이다. 그러므로 음성 코딩의 매 6번째 샘플은, 7비트의 음성 데이터와 1비트의 시그널링 정보를 포함한다. RBS에 의해 음성 샘플들에 야기되는 열화는 매우 미미하다.

PCM 프레임 스트림을 "RBS 프레임들"(16)의 연속된 주기적 반복이라고 설명하는 것이 편리하다. 각각의 RBS 프레임(16)은 6개의 슬롯들(S)로 구성된다. 각각의 슬롯은 하나의 8-비트 PCM 코드워드("옥텟(octet)"이라 함)를 포함한다. 일단 전화가 확립되면, RBS에 의해 영향을 받는 특정의 슬롯들은 호의 지속기간 동안 고정된 상태에 있게 된다. 도 1에 도시한 예의 경우, 슬롯(S6), 슬롯(S12) 등에 RBS에 의해 영향을 받는다.

네트워크 내 다른 캐리어들은 탈취하기 위한 RBS 프레임 중에서 다른 슬롯을 선택할 수 있다. 일련의 슬롯들이 네트워크를 통과할 때, RBS 프레임 내 복수의 슬롯들이 영향을 받을 수 있다. 출력에서 관찰된 탈취된 비트들의 패턴은 RBS 프레임마다 동일하다.

RBS는 정보를 탈취하기 때문에, 데이터가 송신되고 있을 때 문제들을 야기한다. 전술한 바와 같이, 음성(아날로그) 정보의 손실은 매우 미미하다. 그러나, 모뎀에 의해서와 같이 디지털 데이터가 송신 또는 수신되고 있을 때, 데이터 비트의 주기적인 손실은 연속적인 에러들을 발생시킨다. 모뎀측에서 보면, RBS는 중앙국의 코덱에서 수신된 업스트림 신호 진폭에 해당하는 PCM 부호의 최하위 비트를 전하는 데에 통상 사용되는 정보의 한 비트(12, 14)를 떼어냄으로써 업스트림 데이터 내 어떤 슬롯들에 대하여 양자화 잡음을 증가시킨다. 다시 말해서, RBS는 시스템에 제한을 부과한다.

RBS에 대처하기 위해서, ITU-V.90에 호환되는 PCM 모뎀들은, RBS에 의해 영향을 받는 슬롯들에 대한 성상도들(constellations)을 선택할 때, 보다 엄격한 설계 제한을 부과해야 한다. 통상 설계 제한은 성상도 포인트들의 총 수를 줄이거나, 또는 이와 동등하게, RBS 적용된 슬롯이 신뢰성 있게 지원할 수 있는 최소 코드 포인트 거리(minimum code point distance)를 증가시킨다. PCM 모뎀들은 RBS에 의해 영향을 받는 슬롯들에 대해서는 다른 성상도 포인트들을 선택해야 한다.

다음의 예는 V.90 표준이 RBS에 어떻게 대처하는가를 설명한다. V.90에서, 제 1 심볼의 TRN2d가 RBS 프레임의 슬롯 0으로 지정된다. 각각의 데이터-모드 프레임의 제 1 심볼도 RBS 프레임의 슬롯 0에 해당되도록 TRN2d의 길이 및 그 다음의 모든 트레이닝 시퀀스들이 제한된다. 이는 각각의 후속하여 송신되는 필드의 길이를 6 옥텟의 정수 배인 심볼 길이(symbol span)로 확장시킴으로써 달성된다. 그러므로, 데이터 모드에서, 데이터 프레임 내 각각의 심볼의 RBS 슬롯, 즉 네트워크 RBS 프레임에 대한 V.90 다운스트림 데이터-프레임의 위치는, 디지털 PCM 모뎀 송신기의 타이밍에 의해 임의로 결정되고, 데이터 모드에 대해서 그리고 모든 후속하는 속도 협상들에 대해서는 TRN2d 시작 이후에 고정된다.

PCM 모뎀들과 같은 ITU-V.90와 유사하게, PCM 업스트림 변조 방식들의 설계는 RBS의 결과로서 제한될 수밖에 없다. 1999년 1월 20일에 출원된 미국 특허출원 09/234,451에 개시된 것과 같은 PCM 변조 방식은 트렐리스 코딩에 기인하여 추가의 설계 제한을 부과하고 있어, RBS를 처리하는 V.90 방법은 PCM 업스트림 변조 방식에 효율적으로 이용될 수 없다. 이전 심볼들에 기초하여 심볼에 제한을 가하는 어떠한 코딩 방식이든 RBS 제한과 상충될 수 있어 효율이 감소된다. 따라서, 데이터 프레임 위치 및 네트워크 RBS 프레임 위치 모두는 데이터 프레임 내 특정 슬롯들에 대해 성공적으로 채용될 수 있는 성상도 포인트들과 매핑 파라미터들에 제한들을 부과한다. 개시된 PCM 업스트림 변조 방식에서, 트렐리스 변경된(trellis modified) 데이터-프레임 슬롯들(3, 7, 11)에 대해 전력 제한이 만족될 수 있도록, 가능한 성상도 세트들 및 매핑 파라미터들에 추가적인 제한들이 부과된다.

불행히도, RBS 제한들을 극복하기 위해 V.90에 의해 이용되는 해결책은 PCM 업스트림 변조 방식들에 대하여 적용되지 않는다. 예로서, V.92에 있어서의 업스트림 데이터 프레임은 슬롯의 길이가 12이다. 아날로그 PCM 모뎀에 의해 송신되는 트레이닝 시퀀스의 제 1 심볼과 일치하게 각각의 업스트림 데이터 프레임의 제 1 심볼을 고정시키는 것은, RBS 제한 및 트렐리스 코딩 제한이 함께 송신 성상도를 과도하게 제한할 수 있기 때문에 만족할만한 해결책을 제공하지 않는다. 따라서, RBS 적용된 슬롯들이 트렐리스 변경된 심볼들에 최소한으로 일치하도록 네트워크 RBS 프레임 및 업스트림 데이터 모드 프레임의 상대적인 위상들을 디지털 모뎀이 조정할 수 있게 하는 PCM 업스트림 변조 방식과 함께 활용될 수 있는 방법이 필요하다. RBS 적용 슬롯들이 부호화에 의해 영향을 받는 슬롯들과 일치한다면, 시스템은 유연성이 거의 없어 성능이 열화된다.

본 발명은 PCM 데이터 프레임과 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 하나 이상의 심볼들만큼 시프트시키는 방법을 제공한다. 먼저, RBS가 존재하는지의 여부가 결정된다. RBS가 있을 경우, 본 발명은 부호화에 의해 영향받는 데이터 슬롯들이 있다면, 상기 슬롯들을 결정한다. 이후, PCM 데이터 프레임은 필요할 경우 시프트되므로, RBS 제한 및 부호화 제한은 어떤 특정의 데이터 슬롯에 일치하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 디지털 모뎀은 트렐리스 변경된 심볼들의 최소의 수(데이터 프레임 슬롯들(3, 7, 11))가 네트워크 RBS 적용된 슬롯들에 포함되도록 데이터-모드 프레임 및 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 조정한다. 그 후, 이 정보는 아날로그 모뎀으로 송신된다. 시프트량은 초기 트레이닝 시퀀스 동안 업스트림 성상도 세트들 및 매핑 파라미터들을 전달하는 데 사용되는 동일한 데이터 시퀀스로 아날로그 모뎀에 전달될 수 있다.

본 발명은 또한 심볼들의 스트림을 포함하는 PCM 데이터 프레임 내 RBS에 기인한 정보 처리량(information throughput)에서 손실을 감소시키기 위한 방법을 포함한다. 이 방법은 RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치고 있는지의 여부를 결정하는 단계; RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치고 있다면, 상기 PCM 데이터 프레임 내 어느 슬롯들이 RBS에 의해 영향을 받은 것인지를 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 PCM 데이터 프레임 내에서 심볼들의 부호화에 의해 제한되는 슬롯들이 있다면, 상기 슬롯들을 결정하는 단계; 및 RBS와 부호화 모두가 감소된 수의 심볼들에 의해 영향을 받는, 상기 PCM 데이터 프레임 내의 슬롯들 내의 심볼들의 삽입에 대한 조정을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 결정된 조정에 기초하여, 심볼들의 스트림의 소스가 조정된다.

상기 심볼들의 스트림의 소스는 아날로그 모뎀일 수 있고, 아날로그 모뎀은 상기 PCM 데이터 프레임 내의 슬롯들 내로 심볼들의 삽입에 대한 조정을 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 대안으로, 상기 아날로그 모뎀으로부터 상기 PCM 데이터를 수신하는 디지털 모뎀은 상기 PCM 데이터 프레임 내의 슬롯들 내로 심볼들의 삽입에 대한 조정을 결정하는 상기 단계를 수행할 수 있으며, 상기 디지털 모뎀은 상기 결정된 조정을 상기 아날로그 모뎀에 전달할 수 있다. 이 통신은 모뎀들간 초기 트레이닝 시퀀스 동안에 일어날 수 있다.

상기 결정된 조정은 PCM 데이터 프레임의 상대적인 위상에 대한 조정, 또는 심볼 순서 퍼뮤테이션(symbol order permutation) 또는 이들 모두를 포함한다. 부호화는 트렐리스 부호화를 포함한다. 상기 부호화는 서로 다른 슬롯들 내의 심볼들 사이에서 의존성들을 가질 수 있다.

본 발명의 이점들은, 모든 심볼들이 예를 들면, 트렐리스 코딩에 기인한 동일한 제한들에 종속되어 있지는 않은 데이터 프레임 구조를 채용하는 어떠한 PCM 모뎀의 개선된 성능을 포함한다.

본 발명의 다른 이점은, 주어진 검출된 루프 특성들의 가장 높은 가능한 업스트림 비트 레이트, 업스트림 디지털 손상들, 및 APCM 파워 제한을 달성하기 위해, 초기 트레이닝 시퀀스 동안에 네트워크 RBS 프레임 및 업스트림 PCM 데이터 프레임의 상대적인 위상들 또는 심볼 퍼뮤테이션을 조정하는 능력이다.

본 발명의 또 다른 이점은 트렐리스 변경된 심볼들(예에서, 데이터 프레임 슬롯들(3, 7, 11))의 최소의 수가 네트워크 RBS 적용된 슬롯들에 포함되도록 PCM 데이터 프레임 및 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 조정하는 능력이다.

도 1은 PCM 데이터 프레임의 예를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따라 수행되는 단계들을 도시하는 흐름도.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에서 사용되는 전화 네트워크의 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 데이터-모드 프레임 및 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 조정하는 방법을 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의해 수행되는 단계들을 도시하는 도면.

도 6은 RBS에 의해 영향을 받는 트렐리스 데이터 프레임의 예를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예가 도 6에 도시된 데이터 프레임을 어떻게 변형하는가를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 다른 예시적인 실시예가 도 6에 도시한 데이터 프레임을 어떻게 변형하는가를 도시하는 도면.

본 발명의 전술한 바와 그 외 다른 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들과 함께 취해진 예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 모토롤라사에 양도된 1999년 1월 20일에 출원된 미국특허 출원 09/234,451 호에 개시된 것과 같은 PCM 업스트림 변조 방식에 이용된다. 도 1에 도시한 바와 같이, PCM 데이터 프레임은 각각의 12 슬롯 데이터 프레임(데이터 슬롯들(S3, S7, S11)) 내의 3개의 특정 심볼들이 트렐리스 부호기에 의해 생성된 정보의 용장 비트(redundant bit)를 운반하도록 설계된다. 슬롯 3부터 시작하는 매 4번째 데이터 슬롯이 용장 정보(redundant information)를 포함한다. 이 특정의 코딩 방식 및 프레임 구조는 계획된 PCM 업스트림 전송 구조를 나타낸다. 그러나, 이것은 예측은 가능하나 제어할 수 없는 성상도 제한 또는 다른 채널 손상(impairment)이 주기적인 방식으로 송신기 또는 수신기 제한들과 일치하는 일반적인 상황의 예일 뿐이다. 데이터 프레임 구조가 RBS 프레임 및 "트렐리스 프레임"(트렐리스 부호에서 단일의 다차원 심볼에 대응하는 한 블록의 심볼들)의 최소 공배수(LCM)의 정수 배가 아니면, RBS-적용된 슬롯들 및 트렐리스-제한된 슬롯들의 일치는 데이터-프레임에서 데이터 프레임으로 순환할 것이다. 특정한 네트워크 또는 상황에 대하여 (RBS와 같은) 네트워크 제한 및 (다차원 트렐리스 코딩과 같은) 변조 제한의 주기를 알고 있거나 결정될 수 있다면, 이 순환은 시변 심볼 퍼뮤테이션(time-varying symbol permutation)을 사용하여 추적 및 조정될 수 있다. 이는 부호기 및 복호기에 어떤 별도의 복잡성을 요구한다.

부호화를 사용하는 모든 시스템은 어떤 유형의 프레임 구조를 갖는다. V.34는 그 자신의 프레임 구조를 갖는다. 사용되는 특정한 유형의 부호화에 따라, 다른 심볼들은 다른 제한들을 가질 것이다.

전술한 PCM 업스트림 변조 방식에서, 특별한 슬롯들용의 성상도 세트들은 동일한 크기의 두 세트로 분할된다. 트렐리스 부호기의 상태에 따라, 2개의 서브세트들의 포인트들 중 단지 하나만이 사용자 정보를 전달하는데 사용될 수 있다. 이는 이 예에서 데이터 슬롯들(S3, S7, S11)에 대해 선택되어 채용될 수 있는 성상도 세트들에 추가로 제한들을 부과한다. 다른 심볼들에 부과되는 제한들은 다를 수도 있다. 트렐리스 부호기의 상태에 의해 부과되는 하나의 제한은 이들 슬롯들에 대한 성상도 세트들이 짝수개의 포인터들을 가져야만 한다는 것이다. 트렐리스 부호기의 상태에 의해 부과되는 다른 제한은 맵퍼(mapper)에 영향을 미치며 등가 클래스들(equivalence classes)의 개수가 양쪽 성상도 서브세트들 모두에 대해 동일할 것을 요구한다. 각각의 데이터 슬롯에 대해 지원가능한 등가 클래스들 최대 수를 제한하는 것은 업스트림 데이터의 비트율을 제한한다.

본 발명에 따라 수행되는 단계들이 도 2에 도시되어 있다. 일단 호가 설정되면, 호 기간 내내 RBS 적용된 슬롯들(RBS affected slots)이 설정된다. 먼저, 본 발명은 단계 100에서 RBS에 의해 영향을 받는 슬롯들이 있다면, 상기 슬롯들을 결정한다. 이는 데이터 접속 전 및 트레이닝 과정 시작 전에 수행된다. RBS 적용된 슬롯들을 검출하는 방법은, 모토롤라사에 양도된 1998년 6월 5일 출원한 미국특허 출원 번호 제 09/092,786 호에 기술되어 있다. 기본적으로, RBS 적용된 슬롯들은 아날로그 모뎀이 보내고 있는 것과 디지털 모뎀이 수신하고 있는 것 간에 차이들에 의해 결정된다.

본 발명에서 단계 102는 어느 슬롯들에 부호화에 의해 영향을 받았는지 결정하는 것을 포함한다. 일반적으로 트렐리스 코딩에 의해 영향받은 슬롯들은 공지된 것으로 네트워크가 아니라 모뎀들의 특징이다. 도 1에 도시된 데이터 프레임의 예에서, 슬롯(S2) 다음의 매 4번째 슬롯이 영향을 받는다(슬롯(S3)부터 시작함).

본 발명의 도 2의 다음 단계 104에서, 디지털 모뎀은 최소한의 수의 심볼들에 RBS 및 트렐리스 코딩에 의해 영향을 받도록 데이터 프레임과 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들을 조정한다. 심볼들이 RBS 및 코딩과 일치하지 않는 경우, 어떠한 조정도 필요하지 않은 것이 가능하다. 도 1에 도시된 예에서, 디지털 모뎀은 최소한의 수의 트렐리스 변경된 심볼들(데이터 프레임 슬롯들(S3, S7, S11))이 RBS 적용받는 슬롯들(S5, S11)과 일치하도록 데이터 프레임 및 네트워크 RBS 프레임의 상대적인 위상들에 대한 조정을 결정한다.

도 2의 다음 단계 106에서, 디지털 모뎀은 위상 시프트 정보를 아날로그 모뎀에 전달한다. 업스트림 방향 ITU-V.90형 PCM 모뎀 접속의 트레이닝 시퀀스 동안, 디지털 모뎀은 아날로그 모뎀으로부터 디지털 모뎀으로의 가장 높은 데이터 전송 속도를 허용할 한 세트의 송신기 파라미터들을 설계하기 위해서, 아날로그 채널 및 업스트림 디지털 네트워크 경로에 대하여 손상 여부들을 조사한다. 이들 파라미터들은 데이터 전송 세션 동안 아날로그 모뎀의 송신기에서 사용하기 위해 아날로그 모뎀으로 전달된다.

본 발명의 실시예가 도 3의 전화 회로와 함께 도시되어 있다. 디지털 모뎀(30)은 백본 시스템, 디지털 링크들, 또는 인터넷 서비스 제공자(ISP)와 같은 노드 네트워크 시스템으로의 접속을 포함하는 네트워크(32)에 접속된다. 디지털 모뎀(30)은 전화 중앙국(CO)(34)을 거쳐, 그리고 아날로그 전화 접속(36)을 통해 사용자측의 아날로그 모뎀(38)과 통신한다. 아날로그 모뎀(38)은 사용자로부터 데이터를 송수신하고(일반적으로 컴퓨터로의 직렬 또는 병렬 접속을 통해서), 아날로그 회선(36)을 통해 CO(34)로 아날로그 신호들로서 전송되기에 적합한 형태로 데이터를 부호화한다. 그 다음, 아날로그 신호는 이 기술 분야에서 공지된 바와 같이, PCM 데이터로 변환된다. PCM 데이터는 접속(33)을 통해 디지털 모뎀(30)의 위치로 간다. 통상, 접속(33)은 T1(또는 T3) 접속이고, 그러므로 PCM 데이터는 데이터에 RBS 제한들이 부과된 상태의 데이터 프레임들을 사용하여 송신 및 수신된다.

본 발명은 예를 들면 트렐리스 코딩 때문에 모든 심볼들이 동일하게 제한되지 않는 데이터-프레임 구조를 채용하는 어떠한 PCM 모뎀이든 이의 성능을 향상시킬 것이다. V.90은 코딩 다운스트림을 갖지 않으므로 이의 심볼들 모두는 근본적으로 동일하다. 그러나, 다운스트림 방향으로 V.90에 부호화가 사용된다면, 본 발명은 업스트림에 대해 여기서 정한 바와 유사한 방식으로 모뎀에 의해 이용될 수도 있을 것이다.

본 발명의 동작을 설명하는 다음의 예는 단지 예시적인 목적들을 위해 제공된다. 도 4에서, PCM 데이터 프레임(20)이 도시되었다. 미국특허출원 제09/234,451호의 PCM 업스트림 변조 방식에 개시된 바와 같이, 데이터 슬롯들(S3, S7, S11)은 트렐리스 부호기에 의해 영향을 받는다. 이 예에서, RBS가 데이터 슬롯(S0)에 영향을 미치고 주기는 6이다. 그러므로 RBS는 (S6, S12) 등에 영향을 미친다. RBS 제한 및 트렐리스 부호화 제한은 데이터 슬롯(S6)과, 예를 들면, 데이터 슬롯(S18)(도시되지 않음) 등과 같은 주기적으로 후속 슬롯들에서 동시에 발생한다. RBS 제한 및 트렐리스 부호화 제한이 데이터 슬롯들에서 주기적으로 동시에 발생하였다면, 시스템은 유연성(flexibility)을 잃게 될 것이다. 최대의 유연성을 유지하기 위해서, 본 발명은 RBS 제한이 트렐리스 부호화 제한과 동시에 일어나는 것을 방지하기 위해서 네트워크 RBS 프레임에 대해 PCM 데이터 프레임의 위상을 시프트한다. 이 예에서, PCM 프레임 시작 인덱스를 한 슬롯 좌측으로 옮겨 RBS 제한이 트렐리스 부호화 제한과 동시에 일어나는 것을 방지한다. 화살표 22로 나타낸 바와 같이, 이렇게 함에 따라 트렐리스 부호화가 데이터 슬롯들(S1, S5, S9 등)로 시프트하게 된다. RBS 적용된 슬롯과 트렐리스 적용된 슬롯이 동시에 주기적으로 발생하는 어떠한 것도 더 이상 없다. 디지털 모뎀은 초기 트레이닝 시퀀스 동안에 위상 시프트 정보를 아날로그 모뎀에 전달한다.

어떤 상황에선, 위상 조정이 RBS 및 트렐리스 코딩의 결합된 제한들을 전적으로 완화시킬 것이며, 다른 상황에서는 이러한 중복의 발생 회수가 심볼 순서 퍼뮤테이션없이 최소화될 수 있다. 대안적인 방법은 RBS 프레임 내에서 심볼 퍼뮤테이션을 정의하여, RBS-비적용 슬롯들 속에 트렐리스 부호 제한된 심볼들을 섞어 넣는 것(shuffling)이다. 그러나, 위상 조정없이 하나의 데이터 프레임 내에 있도록 제한받은 심볼 퍼뮤테이션은, 이들 심볼들 간에 결합 결정(joint decision)을 요구할 수도 있으므로, 통상의 심볼별 결정(symbol-by-symbol decision)에 비해 시스템 복잡성이 증가한다. 트렐리스 적용된 심볼이 심볼의 "트렐리스 메이트들(trellis mates)"보다 시간적으로 먼저 발생하는 슬롯에 재배치되었다면(다른 심볼들은 트렐리스 프레임 내에 있음), 결합 결정은 유용할 것이다.

트렐리스-적용된 심볼은 이것의 트렐리스 메이트들에 대해 선택된 값들에 의존한다. 트렐리스-비적용 심볼들은 동급 부류 내 포인트들 중에서 자유롭게 선택된다. 동급 부류 내의 특정의 포인트가 심볼들의 과거 이력에 의존하는 메트릭이 송신 파워를 최소화하도록 선택된다. 트렐리스-적용된 심볼이 이의 트렐리스-비적용의 메이트들 중 한 메이트보다 시간적으로 앞에 놓여 있다면, 트렐리스-적용된 심볼은 미래의 심볼에 의존한다. 이 미래의 심볼은 이번에는 전력 최소화를 위해 트렐리스-적용된 심볼에 의존한다. 이들 두 개의(또는 그 이상의) 심볼들에 대해 의존 순서가 다르기 때문에(즉, 시간 개념이 소실됨), 이들 두(또는 그 이상) 심볼들은 차례대로가 아닌 공동으로 결정되어야 한다. 하나의 심볼 결정에 N 포인트들 또는 클래스들에 대한 탐색이 필요하다면, K개의 심볼들에 대한 공동 결정엔 N^K포인트 또는 클래스 세트들에 대한 탐색이 요구된다. N 및 K의 일반적인 값들에 대해서, 공동 탐색 공간 N^K는, K 심볼들 중 심볼당 결정을 위한 탐색 공간 크기인 KN보다 훨씬 크다.

예로서, 트렐리스 프레임, S0, S1, S2, S3에 대한 다음의 정규 심볼 순서를 취하며, 여기서 S3는 트렐리스-적용되고, S0, S1, S3, S2이 되게 순열배치된다. 다음에 심볼들 S2 및 S3는 트렐리스 제한 및 전력 최소화 제한 측면에서 공동으로 결정되어야 한다.

이러한 공동 결정은 다음 과정으로 일어난다.

1. 자유롭게 S0를 선택한다.

2. 자유롭게 S1을 선택한다.

3. 각각의 트렐리스 서브세트에 대해서 S3에 대한 전력 최소화 값을 선택한다.

4. 단계 3으로부터의 S3의 각각의 가능한 선택에 대해서, S2에 대한 대응하는 전력 최소화 값을 선택한다.

5. 누적 전력을 최소화하는 S3, S2 쌍을 이 포인트에 할당한다.

공동 결정은 트렐리스가 적용된 심볼이 이의 트렐리스 메이트들 중 한 메이트 전에 보내야 할 경우에만 필요하다. "위상 시프트 및 제한된 재순서화"(Phase Shift Restricted Reordering; PSRR)라 하는 또 다른 해결책에 의해 심볼 퍼뮤테이션이 가능하나, 트렐리스-적용된 심볼은 이의 트렐리스 메이트들 중 어느 하나보다 앞서지 않게 된다는 제한이 더해진다. 위상 시프트와 공동하여 취해진 이 실시예는 트렐리스가 적용된 심볼들과 RBS 적용된 슬롯들 간에 최소 중복을 보장할 수 있다. 이것은 위상 시프트 단독으로 모든 가능한 위상들에 대해 최소 중복을 달성할 수 있기 때문에 위상 시프트만의 방법보다 이점이 있으나, 모든 심볼 순서들에 대해 최소의 가능한 중복을 달성하는 것은 보장되지 않는다. PSRR은 퍼뮤테이션 단독으로 모든 심볼 순서들에 대해 최소의 가능한 중복을 달성할 수 있다는 점에서 단지 퍼뮤테이션에 대해 이점이 있으나, 증가된 계산 복잡도가 종종 요구될 것이다.

본 발명의 이 실시예에 의해 수행되는 단계들이 도 5에 도시되었다. PSRR의 제 1 단계는 RBS 패턴으로부터 원하는 위상 시프트를 결정하는 것이다. 위상 시프트 단독으로 트렐리스-적용된 심볼들과 RBS-적용된 슬롯들 간 최소 중복을 달성할 수 있다면, 그에 따라서 아날로그 모뎀은 이의 위상을 시프트하고 조정은 완료된다. 위상 시프트 단독으로 최소 중복을 달성할 수 없다면, 연속하여 일어나는 RBS-적용된 슬롯들의 최대 수가 데이터 프레임 내 제 1 슬롯부터 시작하여 발생하도록 위상을 선택한다. 제 1 데이터 프레임 슬롯부터 시작하여, 각각의 심볼을 적합한 슬롯에 배치하도록 도 5에 도시된 과정에 따른다.

데이터 프레임부터 시작하는 예가 도 6에 도시되었다. 슬롯들은 S0 내지 S11로 라벨링된다. RBS-적용된 슬롯들을 이들을 가리키는 화살표로 도시되었고, 이 경우엔 슬롯(S2, S5, S7, S11)들이 RBS에 의해 영향을 받는다. 트렐리스 코딩에 의해 제한되지 않은 심볼들을 "U"로 표시하였고, 트렐리스 코드에 의해 영향을 받은 것들은 "A"로 표시하였다. 심볼들은 이들이 속하는 트렐리스 프레임에 대응하는 숫자, 즉 어느 심볼들이 서로의 트렐리스-메이트들인가를 정의하는 숫자가 또한 할당된다. 이 경우, 슬롯들 S3, S7, S11 내 심볼들이 영향을 받는다. 데이터 프레임은 하나의 중복하는 RBS 및 트렐리스-적용된 슬롯(S11)을 갖는다. 위상 시프트 단독으로 데이터 프레임당 1 미만의 중복을 줄일 수 없다.

단독 퍼뮤테이션(permutation-only) 방법은 도 7에 도시한 바와 같이 S10 및 S11 내 심볼들을 서로 바꿀 수도 있을 것이다. 트렐리스-적용된 심볼은 이제 슬롯(S10) 내에 있고, 이에 RBS에 의해 영향을 받지 않는다. 이 해결책은 슬롯들(S10, S11) 내 심볼들의 공동 결정을 요구한다.

도 6에서의 문제에 대한 PSRR 해결책의 예가 도 8에 도시된다. 먼저 PSRR은 데이터 프레임을 우측으로 2 슬롯 시프트하므로, 데이터 프레임은 슬롯들(S2 내지 S13)을 점유한다. 위상 조정 후에 RBS 제한과 트렐리스 제한 간 유일한 중복은 슬롯(S5)에 있고, 이것은 심볼 A0를 갖고 있을 것이다. 도 5에 정의된 과정은 심볼 A0을 트렐리스 프레임(1)(U1)의 제 1 트렐리스-비적용 멤버와 교환하는 작용을 갖는다. 중복은 시간 개념 소실없이 제로로 감소되고, 따라서 데이터 모드에서 추가되는 복잡성은 전혀 요구하지 않는다.

단독 위상(phase-only) 방식의 이점들은 조정 구현의 간단함, 조정 완료 후 복잡도 증가가 전무하고(즉, 데이터 모드에서), 고정된 심볼 순서에 종속된 RBS 제한 및 트렐리스 제한간의 중복을 최소화하기 위한 능력을 포함한다.

단독 퍼뮤테이션 방식의 이점은 RBS 제한과 트렐리스 제한 간에 절대적인 최소 중복을 보장하는 능력을 포함한다.

PSRR의 이점들은 조정 완료 후 거의 제로의 복잡성 증가, 및 RBS 제한과 트렐리스 제한 간의 절대적인 최소 중복을 보장하는 능력을 포함한다.

본 발명은 회선에 많은 노이즈가 있고(낮은 신호 대 잡음 비), 회선이 일부 응용을 위해 높은 데이터 속도를 지원해야 하는 경우들에 이상적이다. RBS는 특정의 데이터 슬롯들에 영향을 미치므로, 데이터 속도는 낮아야만 한다. 결국, 데이터 속도는 너무 낮아 접속이, 원하는 응용을 더 이상 지원할 수 없을 수도 있을 것이다. 본 발명은 양자화 노이즈를 효과적으로 감소시킴으로써 이러한 상황을 극복하고 그럼으로써 보다 높은 데이터 속도를 지원한다.

비록 본 발명을 트렐리스 코딩 및 RBS 제한 측면에서 기술하였지만, 본 발명은 주기적인 슬롯 탈취 또는 수정을 행하는 임의의 스트림형 프레임 시스템에도 적용된다.

본 발명은 예시적인 실시예들에 관하여 도시되고 설명되었으나, 본 발명의 정신과 영역으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 형태 및 상세에 여러 가지 다른 변경들, 생략들, 및 추가들이 행해질 수 있다.

Claims (14)

1. 심볼들의 스트림을 포함하는 PCM 데이터 프레임에서 RBS에 기인한 정보 처리량 손실(loss in information throughput)을 감소시키는 방법에 있어서,

   RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치는지를 결정하는 단계;

   RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치고 있다면, 상기 PCM 데이터 프레임 내의 어느 슬롯들이 RBS에 의해 영향을 받는 것인지를 결정하는 단계;

   상기 PCM 데이터 프레임 내에서 심볼들의 부호화에 의해 슬롯들이 제한되고 있다면, 상기 슬롯들을 결정하는 단계;

   감소된 수의 심볼들이 RBS와 부호화 모두에 의해 영향을 받는 상기 PCM 데이터 프레임의 슬롯들내로의 심볼들의 삽입에 대한 조정을 결정하는 단계; 및

   상기 결정된 조정에 기초하여, 상기 심볼들의 상기 스트림의 소스를 조정하는 단계를 포함하는, 정보 처리량 손실 감소 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 심볼들의 상기 스트림의 소스는 아날로그 모뎀인, 정보 처리량 손실 감소 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 결정된 조정은 상기 PCM 데이터 프레임의 상대적인 위상에 대한 조정을 포함하는, 정보 처리량 손실 감소 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 결정된 조정은 심볼 순서 퍼뮤테이션(symbol order permutation)을 포함하는, 정보 처리량 손실 감소 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 결정된 조정은 상기 PCM 데이터 프레임의 상대적인 위상에 대한 조정, 및 심볼 순서 퍼뮤테이션을 포함하는, 정보 처리량 손실 감소 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 부호화는 트렐리스 부호화인, 정보 처리량 손실 감소 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 부호화는 다른 슬롯들 내의 심볼들간의 의존성들을 갖는, 정보 처리량 손실 감소 방법.
11. 아날로그 링크를 포함하는 전화 회선을 통해 데이터를 송신하는 시스템에 있어서,

    상기 아날로그 링크에 결합된 아날로그 모뎀;

    상기 아날로그 링크로 스위칭되며, 아날로그 신호들을 PCM 데이터 프레임으로 변환을 수행하는 디지털 접속부에 결합된 디지털 모뎀을 포함하고,

    상기 디지털 모뎀은:

    RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치는지를 결정하는 단계;

    RBS가 상기 PCM 데이터 프레임에 영향을 미치고 있다면, 상기 PCM 데이터 프레임 내 어느 슬롯들이 RBS에 의해 영향을 받는 것인지를 결정하는 단계; 및

    상기 PCM 데이터 프레임 내에서 부호화에 의해 슬롯들이 제한되고 있다면, 상기 슬롯들을 결정하는 단계를 수행하고,

    상기 아날로그 모뎀은, 상기 PCM 데이터 프레임 내의 감소된 수의 슬롯들이 RBS 및 부호화 모두에 의해 영향을 받는, 상기 아날로그 신호에 대한 결정된 조정에 따라 상기 아날로그 신호들을 조정하는, 데이터 송신 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 결정된 조정은 상기 PCM 데이터 프레임의 상대적인 위상에 대한 조정을 포함하는, 데이터 송신 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 결정된 조정은 심볼 순서 퍼뮤테이션을 포함하는, 데이터 송신 시스템.
14. 삭제

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