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KR20030010678A - 무선 주파수 간섭 감소를 갖는 다중-반송파 송수신기에대한 시스템 및 방법 - Google Patents

무선 주파수 간섭 감소를 갖는 다중-반송파 송수신기에대한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20030010678A
KR20030010678A KR1020027016764A KR20027016764A KR20030010678A KR 20030010678 A KR20030010678 A KR 20030010678A KR 1020027016764 A KR1020027016764 A KR 1020027016764A KR 20027016764 A KR20027016764 A KR 20027016764A KR 20030010678 A KR20030010678 A KR 20030010678A
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South Korea
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tones
disabled
radio frequency
frequency interference
rfi
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KR1020027016764A
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마르코스 씨. 티자네스
페르난도 라미레즈-미레레스
Original Assignee
어웨어, 인크.
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Abstract

무선 주파수 간섭신호에 대한 로버스트니스가 존재하는 다중-반송파 정보 송수신기는 통신채널에 존재한다. 송수신기는 송수신기의 정상상태동안에서뿐만 아니라 송수신기의 연습상태동안에도 동작하는 FRI완화 기술을 포함한다. 그 기술은 RFI존재가 검출되는 경우 연습신호를 동적으로 변경하는 것을 요구한다. 연습신호의 변경은 다중-반송파 송수신기의 성능을 개선하며, RFI의 추정을 촉진한다.

Description

무선 주파수 간섭 감소를 갖는 다중-반송파 송수신기에 대한 시스템 및 방법{System and Methods For A Multi-carrier Transceiver With Radio Frequency Interference Reduction}
다중-반송파 통신 송수신기는 전화 중앙국에 개인 가입자를 연결하는 꼬인-쌍(twisted-pair) 전화선을 이용하는 정보의 고속 전송을 허용한다. 구리선의 각 쌍은 주파수가 증가하는 것과 같이 주파수 응답을 약화시키는 통신채널을 제공한다. 또한, 쌍은 다수의 소스에 의해 제공되는 상이한 특성의 소음을 포함한다. 이 소음들에는 전기 장치에 의해 제공되는 열적 소음 및 동일한 중앙국에 연결되고 및 꼬인 쌍의 동일한 번들(bundle)을 공유하는 다른 가입자들에 의해 제공되는 크로스-토크 소음이 있다.
꼬인-쌍들의 꼬임은 서로 인접한 라인의 쌍들 사이를 연결하는 전자기를 제한함으로써 크로스-토크 소음을 줄이도록 돕는다. 그러나, 동작 주파수가 증가함에 따라, 꼬임의 효과가 제한되고 크로스-토크 소음이 주파수에 비례하여 증가한다.
채널을 통한 신뢰할 수 있는 통신에게 제한된 밴드폭 및 주파수-의존 소음을 제공하기 위하여, 다중-반송파 송수신기는 "분할 정복(divide and conquer)"전략을 제공한다. 이 전략에서, 통신 채널의 모든 밴드폭은 다수의 주파수 서브-밴드로 분할된다. 각 서브-밴드는 정보 신호가 전송되는 서브-채널이다. 주파수 서브-밴드 폭은 서브-채널에 의해 인가되는 왜곡(distortion)을 수신된 신호의 감쇠 및 위상 이동으로 나타내는 단순 복합값으로 나타나도록 허용하기에 충분히 작은 것으로 선택된다. 다양한 정보 신호는 다양한 서브-채널을 이용하여 동시에 전송된다. 수신기는 각각 하나로 동조된 밴드-통과 필터의 뱅크를 이용함으로써 상이한 주파수 서브-밴드에서 정보 신호를 상이한 서브-밴드중 하나로 나눌 수 있다. 이들 필터들이 적절하게 선택되면 각 주파수 밴드에서의 잡음은 서브-밴드에 나타나는 잡음 레벨만을 이용하여 설계될(model) 수 있는데, 하나의 밴드내의 잡음은 서브-밴드에 어떠한 영향을 받지 않는다.
다중-반송파 송수신기의 우선적 이점은 송수신기 파라미터가 최대 성능을 얻을 수 있도록 상이한 채널 조건에 대해 최적화될 수 있다는 것이다. 최적화 프로세스는 아래와 같이 요약될 수 있다. 첫째, 원하는 비트에러 전송률이 설치된다.둘째, 각 서브-채널에서 이용할 수 있는 신호대잡음비가 측정된다. 그 다음 비트에러전송률(bit error rate)과 신호대잡음비는 서브-채널이 제공할 수 있는 최대 비트 전송률을 결정하는 데 이용된다. 끝으로, 이 최대 비트 전송률을 전송할 수 있는 정보신호의 최적화 세트가 찾아진다. 각 서브-밴드를 최적화함으로써, 주어진 에러 전송률에 대해 다중-반송파 송수신기의 전체 전송 능력이 최대화된다.
일반적으로, 또한 전화선내의 잡음은 예를 들면, 다중-반송파 송수신기처럼 동일한 무선 주파수 밴드에서 동작하는 무선 브로드캐스팅 송수신기에서 무선주파수 신호와 함께 오는 전자기에 의해 제공되는 무선주파수간섭(radio frequency interference: RFI)을 포함한다. 현상태에서, 다중-반송파 송수신기가 이하 자체 좋은 최적화 성능으로 동작하는 경우, 이 RFI는 다중-반송파 송수신기의 성능을 현저하게 감소할 수 있다. RFI의 특성은 열적 잡음 및 크로스토크 잡음과 연관되는 어려움과 상이한다. 모든 잡음의 존재에서 송수신기를 동작시키도록 최적화하는 것은 "고속 구리선 통신을 위해 오버랩핑된 이산다중톤 변조"라는 제목으로 1995년에 샌드버그 등에 의해 발표된 송수신기와 같은 큰 복잡성을 갖는 송수신기를 생성한다. 실제로는, 성능상 감소를 최소화하는 RFI완화기술이 실행된다.
본 출원은 "RFI에 앞서 DSL의 성능을 개선하기 위한 방법"이란 제목으로 2000년 6월 8일자로 출원된 미국 가출원 번호 제60/210,556호의 이점을 주장하며, 그 전체를 본 명세서에 참조하여 통합된다.
본 발명은 송수신기의 정보에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 무선 주파수 간섭 감소를 갖는 다중-반송파 정보 송수신기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다중-반송파 송수신기 실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주파수-영역 RFI완화 디바이스의 동작 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 템플릿(template)을 생성하는 방법의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 템플릿 세트의 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 RFI초기화를 실행하는 방법의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 송수신기 연습동안 RFI완화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 잡음을 갖는 유휴채널과 다수의 RFI밴드 수에 대한 RFI검출/추정 실시예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 방법을 이용하여 검출된 합성 RFI 추정치 실시예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 시간-영역 윈도우 방법(method of time-domain windowing)의 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 시간-영역 윈도우 동작 실시예를 나타낸다.
설명의 편의를 위해 이하 전문용어는 다중-반송파 송수신기 실시예의 동작을 설명하는데 이용될 것이다. 특히, 유휴채널(idle channel)은 잡음, 스펙트럼(spectrum)의 특정영역에서의 크로스토크 및 RF신호이지만, 업스트림 또는다운스트림 다중-반송파 신호는 포함하지 않는다. 다중반송파 송수신기내의 반송파는 톤처럼 정의될 수 있다. 특정 톤에서 에너지전송이 없는 경우 톤은 불가능하게 된다. 연습 또는 초기화 신호는 일반적으로 연습 상태동안 전송되며, 정보의 전송을 개시하기 전에 송수신기를 연습하는데 이용되는 다중-반송파 송수신기 초기화 연습신호이다. 알려진 ADSL과 같이 다중-반송파 송수시기에 대해 이 연습신호들은 ITU 표준G.992.1(G.dmt), G.992.2(G.lite), 및 G.994.1(G.hs)의 INITIALIZATION 섹션으로 정의되며, 본 명세서에서는 그 전체가 참조문헌으로 포함된다.
정상상태 신호 또는 정보신호는 통신정보 데이터비트일 때, 다중-반송파 송수신기 의해 전송되는 신호들이다. 일반적으로 정상상태 전송은 연습상태 전송을 따른다. ADSL처럼 알려진 다중-반송파 송수신기에 대해, 정상상태 신호는 ITU 표준 G.992.1(G.dmt), G.992.2(G.lite)의 쇼우타임(SHOWTIME)구간으로 정의되며, 본 명세서에서는 그 전체가 참조문헌으로 포함된다.
RFI밴드는 단일 RFI가 확인되는 하나이상톤의 그룹이다. 일반적으로, 전체 밴드폭 전송내에서 이 밴들들의 위치는 다중-반송파 송수신기의 동작이 시작할 때까지 알려지지 않으며, RFI밴드내의 톤은 송수신기 동작동안 불가능하게 되거나 가능하게 될 수 있다. 그러나, 임의의 제한된 RFI가 있으며, RFI가 있을 확률이 높다. 이 제한된 RFI밴드의 위치는 다중-반송파 송수신기의 동작이 시작하기 전에 미리 구체화될 수 있고, 예를 들면 제한된 RFI밴드에서의 톤은 송수신기의 동작동안 영구적으로 불가능하게 된다.
예를 들면, 다중-반송파 송수신기가 본 분야에서 분산되는 경우, RFI는 다양한 성능 제한 요인 중 하나일 수 있다. ADSL로 알려진 다중-반송파 송수신기에 대해서, RFI의 존재에서 ADSL의 성능 측정을 포함하는 테스트는 Nortel Networksⓡ에 의해" G.test.bis:DSL송수신기의 테스트에서 RFI손상을 포함할 Labotatory 설정과 프로시저"로 정의되며, 그 전체가 본 명세서에서 참조문헌으로 통합된다. 이 테스트는 다른 산업-표준 테스트와 마찬가지로, 성능 RFI완화 기술이 측정될 수 있는 좋은 참조 모델을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 통신 채널에 나타나는 무선 주파수 간섭 신호에 대항하는 로버스트니스를 갖는 다중-반송파 정보 송수신기를 나타낸다. 다중-반송파 송수신기는 무선 주파수 간섭 완화 기술을 포함하는데, 이는 송수신기의 정상상태동작동안에서 뿐 아니라 송수신기의 연습상태동안에도 동작한다.
송수신기는 RFI의 존재가 검출되는 경우 연습신호를 동적으로 수정할 수 있다. 예를 들면, 연습신호는 스펙트럼의 영역에서 동적으로 블가능한 영역에 의해 수정될 수 있는데, 여기서 RFI가 검출된다. 예를 들면, 이검출은 초기위상동안 야기할 수 있다. 본 바람직한 실시예에서, 수신기는 연습 및/또는 정상상태 동작의 특정 위상동안 다중-반송파 신호에서 톤을 디스에이블하도록 송신기에게 지시하는 메시지를 전송한다. 예를 들면, 메시지는 톤 번호가 디스에이블(disable)되고 연습상태 및/또는 정상상태 동작의 스테이지(stage)동안 나타나는 분야를 포함하는데, 그들은 디스에이블된다. 또한, 송신기는 예를 들면, 연습 및/또는 정상상태(예를 들면, 신호대 잡음비 측정 및 관련 계산동안, 등화기의 연습동안, 또는 다른형태의 연습 또는 측정의 특정 스테이지동안 특정 톤을 불가능하게 하는 메시지를 수신할 수 있다.
연습 및/또는 정상 상태의 연습 스테이지동안, 지시는 메시지에서 반듯이 규정되지 않으며, 송신기는 특정 톤을 불가능하게 하지 않지만, 그 톤내의 표준 신호를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서 따라, 본 발명의 첫번째 측면은 개선된 다중-반송파 송수신기를 제공하는 것에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 측면은 예를 들면 연습 위상전에, 통신채널내에서 RFI를 존재하거나 없이 설치될 수 있는 다중-반송파 송수신기를 제공하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, RFI가 검출되면, 수신기는 모뎀 연습 위상의 상이한 스테이지동안에 하나이상의 연습신호에서 톤을 디스이이블하도록 송신기에게 지시할 수 있다. 또한 수신기는 정상상태 위상동안에 정보 신호내의 톤을 디스에이블하도록 송신기에게 지시할 수 있다. 그 다음 RFI가 검출되지 않으면, 예를 들면, 연습 및 정상상태 신호 모두의 전송은 어떠한 톤을 디스에이블하지 않게 일으킬 수 있다.
또한, 본 발명의 측면은 RFI완화 기술이 연습상태 신호 및 정상상태 신호 모두에서 더 나은 RFI 추정에 대한 이점이 있는 다중-반송파 정보 송수신기를 제공하는 것에 관한것이다.
이들 및 다른 특징과 본 발명의 장점은 이하에 구체화되는 실시예의 설명으로 설명되거나 이로부터 나타난다.
도 1은 바람직한 다중-반송파 송수신기(multi-carrier tranceiver : 100)를 나타낸다. 구체적으로, 제1 송수신기의 송신기 구간(transmitter section)과 제2 송수신기의 수신기 구간(receiver section)이 도 1에 도시된다. 다중-반송파 송수신기(100)는 통신채널(120)과 링크(5)에 의해 상호 연결되는 송신기 구간(200)과 수신기 구간(300)을 포함한다. 송신기(200)는 링크(5)에 의해 연결되는 클럭(210), 컨트롤러(220), 심볼생성기(symbol generator;230), 톤관리기(tone manager;240), 메모리(250), 주파수영역대 시간영역 변환기(frequency domain to time domain converter;260), 디지털대 아날로그 변환기(digital to analog converter;280), 및 필터(filter;290)을 포함한다. 수신기(300)는 링크(5)에 의해 연결되는 필터(310), 아날로그대 디지털 변환기(320), 메모리(330), 시간 영역 RFI 완화 모듈(time domain RFI mitigation module;340), 시간영역대 주파수영역 변환기(350), 주파수 영역 RFI 완화모듈(360), 메모리(370), 등화기(equalizer; 380), 심볼디코더(400), 클럭(410), 및 컨트롤러(420)를 포함한다.
도 1에 나타난 바람직한 실시예는 송수신기(100)와 적절히 배치된 관련 구성요소들을 도시하고 있지만, 송수신기(100)의 다양한 구성요소들은 통신망의 원격부(distant portion)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 송수신기(100)의 구성요소들은 하나의 장치로 조합되거나 다수의 장치로 나뉠 수 있다. 더우기, 송수신기(100)의 다양한 기능적 구성요소들은 도 1에 나타난 것과 같이 구분된다. 그러나, 도 1에 나타나는 어떠한 기능적 구성요소들은 시스템의 동작에 영향을 주지않고 조합되거나 더 구획될 수 있다. 이하 후술되어질, 산술적 효율성의 이유로 인해, 명세서상의 구성요소들은 시스템의 동작에 영향을 주지 않고 통신망내에서 임의의 위치에 배열될 수 있다. 더우기, 본 명세서에 이용되는 기간모듈 (term module)은 명세서에 설명된 것과 같이 기능성(functionality)을 제공하는 임의의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다는 것을 알 수 있다. 또한, 링크(5)는 연결된 엘리먼트 전체에 데이터를 제공하여 통신할 수 있는 유선 또는 무선 링크 또는 임의의 다른 알려진 또는 향후 개발될 엘리먼트일 수 있다.
동작 단계에서, 송신기(200)는 통신링크(120)상에서 송신을 위해 입력데이터(105)를 코드화한다. 수신기(300)는 송신기(200)로부터 수신된 데이터를 복호화하고 출력데이터(110)처럼 복호화된 데이터를 출력한다. 특히, 심벌생성기(230)는 데이터의 스트림과 같은 입력데이터(105)의 일부를 수신한다. 톤관리기(240)는, 컨트롤러(220)의 도움을 받아, 톤이 채널조건, 잡음, 간섭 등에 따라 가능하게될지 또는 불가능하게될지를 판단한다. 심볼이 얻을 수 있는 다수의 상이한 값은, 예를 들면, 통신 특성, 원하는 정보 전송의 로버스트니스 (robustness) 등에 의존할 것이다. 보다 구체적으로, 심볼이 얻을 수 있는 다수의 상이한 값은, 특정 서브-채널 및 원하는 비트 에러 확률(bit error probability)에 이용할 수 있는 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio)에 의존한다. 컨트롤러(220)가 N개의 비트가 심볼생성기(230)에 의해 수신된다는 것을 판단하는 경우, 컨트롤러(220)는 수신된 데이터 비트의 동작을 레지스터(250)와 같은 메모리에 저장된 M개의 심볼들(S1,S2,...,SM)로 변환하도록 심볼생성기(230)에게 지시한다. 레지스터(250)내의 심볼들은 다중-반송파 송수신기내의 톤으로 할당된다. 그러나, 톤이 디스에이블되면(disable), 톤관리기(240)는 심볼을 할당하지 않는다.
설명의 편의상, 송수신기(100)는 그들이 좁은 주파수 대역내의 신호의 크기처럼 심볼 Si를 처리한다. 신호가 통신링크(120)에 진입하는 경우, 각 신호의 위상편차가 0이라는 것이 추정된다. 그러므로, 주파수영역대 시간영역 변환기(260)는 컨트롤러(220)와 클럭(210)의 도움을 받아, Xi값을 갖는 다중-반송파 심볼로 명명되는 시간-영역 신호를 결정한다. Xi신호는 M개의 샘플 Xi로 나타나는 시간간격에 대해 각각 심볼 Si에 의해 가중치가 더해진 주파수 요소들을 갖는다. 그 다음 Xi신호값은 메모리에 저장된다. 메모리(270)의 내용은 디지털 형태로, 통신링크(120)를 통해 실제 전송되는 신호의 다음 세그먼트를 나타낸다. ADSL로 알려진 다중-반송파 송수신기에 대해서, 순환 접두부(CP)로 명명된 Xi의 마지막 부분의 세그먼트는 D/A변환 이전에 다중-반송파 심볼 Xi앞에 놓는다. 디지털 신호의 실제 전송은 D/A변환기(280)를 이용하여 값을 아날로그 전압으로 변환한 후에 통신 링크(120) 상에서 디지털값을 클럭화함으로써 달성된다. 클럭(210)은 동작을 위한 타이밍펄스를 제공한다. D/A변환기(280)의 출력은 통신링크(120)상에 배치되기전에 필터(290)에 의해 로우-패스 필터링된다.
일반적으로, 통신링크(120)는 Xi로 표시되는 신호를 김쇠시킬 수 있고 위상이동시킬수 있다. 또한, 통신링크(120)는 예를 들면, 열적 잡음, 크로스토크 (crosstalk) 및 송신기(200)에 의해 신호출력에 대한 RFI와 같은 잡음을 추가할 수 있다. 통신링크(120)의 단부 수신에서, 각 Si를 복원하도록 하는 것은 본질적으로 송신기(200)에 의해 행해지는 변조공정을 반대로 하고(reversing) 통신링크(120)에서 손실에 대해 정정함으로써 이루어진다.
통신링크(120)를 통해, 송신기(200)로부터 수신기(300)에서의 신호를 수신함에 따라, 로우-패스 필터(310)는 밴드 범위 밖 잡음의 효과를 줄이도록 신호를 필터링한다. 그 다음, 컨트롤러(420)와 협력하여, 신호는 A/D변환기(320)에 의해 디지털화되고, 레지스터와 같은 메모리(330)로 Xi처럼 이동된다. 이것은 클럭(410)의 도움을 받아 적절하게 달성되는데, 클럭(410)은 클럭(210)으로 동기화될 수 있다. M개의 값이 레지스터(330)으로 이동되어지는 경우, 그 내용은 시간-영역 RFI완화 모듈(340)에 의해 처리되는데, 이는 RFI의 사이드로브(sidelobe)를 감소시키기 위해 합성된 CP 및 Xi의 수신 신호를 윈도우에 곱한다. 시간-영역 RFI완화 모듈(340)의 출력은 시간-영역 대 주파수-영역 변환기를 통해 주파수-영역 샘플의 세트로 변환된다. 변환기(350)의 출력에서의 주파수-영역 샘플은 RFI구성요소가 완화되는 주파수 영역 심볼 Yi의 세트를 생성하도록 주파수-영역 RFI완화 모듈(360)에 의해 처리된다. 그다음 등화기(380)는 기본 심볼의 잡음 버전 Si를 복원시키기 위해 통신링크(120)를 통한 통신으로 발생될 수 있는 감쇠(attenuation) 및 위상이동에 대해 각 Yi를 업데이트한다. 그 다음 이러한 심볼은 버퍼(390)과 같은 메모리에 저장된다. 끝으로, 메모리(390)의 내용은 심볼디코더(400) 및 출력 데이터 스트림(110)과 같은 출력에 의해 디코딩된다.
톤관리기(240)가 주파수-영역 RFI 완화 모듈(360)의 동작을 촉진하는 동안, RFI완화 모듈(340, 360)은 통신채널에서 RFI의 효과를 감쇠한다. 톤관리기(240), 시간-영역 RFI완화 모듈(340) 및 주파수-영역 RFI 완화모듈의 바람직한 실시예는 이하 도 2-10을 참조하여 설명된다. 그러나, 당업자들은 이들 실시예 도면에 대해 주어진 설명은 단순히 개략적이라는 것을 즉시 알것이다.
본 설명의 목적상, 주파수-영역 RFI완화모듈(360) 및 톤관리기(240)에 관련하여, 주파수-영역 신호 값은 고속 퓨리에 급속에서 이진수(bin)로 나타날수 있다. 각 이진수는 진폭과 톤의 위상을 나타내는 복소수이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주파수-영역 RFI완화 모듈(360)의 바람직한 동작방법을 개시하는 흐름도이다. 구체적으로, 제어는 단계 (S200)에서 시작하고 단계 (S210)으로 진행한다. 초기화단계인 단계 (S210)에서는, 템플릿이 생성된다. 다음 단계 (S220)에서는, RFI초기화가 실행된다. 그 다음, 단계 (S230)에서, RFI는 송수신기 연습동작동안에 완화된다. 그 다음 제어는 단계 (S240)으로 진행한다.
단계 (S240)에서, RFI완화는 송수신기 정상상태 동작동안에 실행된다. 그 다음 제어는 단계 (S250)으로 진행하는데 여기서 제어순서는 끝난다.
예를 들면, 템플릿 생성단계 (S210)는 시스템이 초기시간(first time)동안 동작하기 전에 일어날 수 있다. 이에 따라, 템플릿은 순서대로 생성되어야 하고 예를 들면, 메모리에 저장되어야한다. 대안적으로, 또한 템플릿은 오프-라인을 생성되어 메모리에 저장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 템플릿 생성 프로세스의 바람직한 방법을 나타내는 흐름도이다. 구체적으로, 제어는 단계 (S300)에서 시작하고 단계 (S310)으로 진행한다. 단계 (S310)에서는, 템플릿을 구성하도록 이용될 수 있는 시간-영역 윈도우(time-domain window)의 형태가 결정된다. 다음, 단계 (S320)에서는, 윈도우를 구성하는데 이용되는 주파수가 결정된다. 그 다음 단계 (S330)에서, 시간-영역 통과-대역 윈도우가 A(t)COS(ft)에 따라 결정된다. 그 다음 제어는 단계 (S340)으로 진행한다.
단계 (S340)에서는, 통과-대역 윈도우의 파수-영역 표시가 결정된다. 다음 단계 (S350)에서, 통과-대역 윈도우의 크기는 원하는 템플릿에서의 결과를 표준화한다. 그 다음, 단계 (S360)에서는 템플릿이 저장된다. 그 다음 제어는 단계 (S370)으로 진행하고 여기서 제어순서가 끝난다.
다음 저장된 템플릿은 완화 처리단계동안 RFI를 추정하는데 이용될 수 있다. 구체적으로, 도 4는 본 발명에 따라 생성된 31개의 크기를 갖는 10개의 바람직한 템플릿 세트를 나타낸다. 그러나, 예를 들면, 일반적으로 임의의 템플릿 개수는 RFI에 대해 요구되는 추정치의 정확도에 따라 저장될 수 있다.
도 5는 RFI 초기단계 (S220)를 더 구체적으로 나타내는 흐름도이다. 보다구체적으로, 제어는 단계 (S500)에서 시작하고 제어는 단계 (S510)으로 진행한다. 단계 (S510)에서는, 유휴채널이 검출된다. 구체적으로, 수신기는 유휴채널을 측정하는데, 유휴채널은 스펙트럼(spectrum : 다양한)의 특정 영역에서 잡음, 크로스토크 및 RFI 신호를 포함할 수 있지만, 업스트림 또는 다운스트림 다중-반송파 신호는 아니다. 그러나, 채널이 반듯이 유휴될 필요는 없다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 채널은 다른 특성의 소음과 마찬가지로 다중-반송파 신호를 포함할 수 있다. 다음, 단계 (S520)에서는, RFI밴드가 검출된다. 구체적으로, 단계 (S510)에서 얻어진 데이타를 이용하여, 수신기는 RFI의 존재와 그들의 위치를 추정한다. 그러나, RFI밴드의 일반적 검출은 피크대 평균 비율 등과 같은, 다양한 크리테리아(범위)를 이용하여 달성될 수 있다. 반대로, 다른 정확한 검출은 다른 복잡한 크리테리어의 범위에서 달성될 수 있다. 다음 제어는 단계 (S530)으로 진행한다.
단계 (S530)에서는, RFI마스크(mask)가 결정된다. 구체적으로, 마스크는 제로값으로 된 각 RFI 이진수(bin)상에서 중심이되는 세 개의 마스크 값들을 제외하면, 모든 값들은 하나로 구성된다. 그러나, 일반적으로, 다수의 값들은 반송파의 개수를 감소시키는 비용으로 더 나은 템플릿(template) 추정을 제공하는 다른 값들로 교화되어 개선될 수 있다. 다음 단계 (S540)에서, 템플릿의 크기가 결정된다. RFI밴드가 FFT의 시작에 근접하거나 FFT의 단부에 가깝게 위치될 수 있으므로, 템플릿은 FFT의 크기에 따르도록(conform) 단축될 수 있다(shorten). 그 다음, 단계 (S500)에서는, 필링 세그먼트가 결정된다. RFI 이진수(bin)의 위치 및 템플릿의 길이에 따라, 0을 포함하는 필링 세그먼트가 구성된다. 그 다음 템플릿은 이 세그먼트들의 목적을 갖는 특정 RFI위치로 변환된다. 그 다음 제어는 단계 (S560)으로 진행한다.
단계 (S560)에서는, RFI밴드가 위치된 톤은 사용할 수 없다. 구체적으로, 수신기는 검출된 RFI밴드에 위치된 톤을 사용할 수도록 송신기에게 지시한다. 더 구체적으로, 수신기는 RFI마스크를 톤관리기에 전송할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에에서, 수신기는 연습 및/또는 정상 상태의 특정 위상동안에 신호에서 톤을 사용할 수 없도록 송신기에게 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 메시지는 그들이 사용될 수 없는 연습상태 및/또는 정상상태의 톤번호(톤번호(77,78,79)는 디스에이블됨.)와 MEDLEY, REVERB1 등과 같은 위상을 나타내는 영역을 포함할 수 있다. 그 다음 톤관리기는 이 메시지를 수신할 수 있으며, 특정된 연습상태 및/또는 정상상태(예를 들면, 신호대잡음비 측정 및 관련 연산동안, 등화기의 연습동안, 또는 다은 형태의 연습 및/또는 측정동안)의 위상동안에 특정된 톤을 디스에이블할 수 있다. 연습 및/또는 정상상태의 특정화되지 않은 위상동안에는, 송신기는 특정된 톤을 디스에이블하지 않을 뿐 아니라 이 톤에서 표준 신호를 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송수신기 연습 프로시져동안 RFI완화를 도시하는 흐름도이다. 구체적으로 도 6은 단계 (S230)을 더 구체적으로 나타낸다. 제어는 단계 (S600)에서 시작하여 제어는 단계 (S610)으로 진행한다. 단계 (S610)에서는, FFT출력 벡터가 결정된다. 이 FFT벡터는 연습신호를 포함하는 다중-반송파 심볼의 주파수-영역 표시이다. 다음, 단계 (S620)에서는, 개별 RFI추정치(estimate)들이 결정된다. 그러나, 일반적으로, 개별 RFI추정치는 다양한방법을 이용하여 결정될 수 있다. 본 발명에서의 RFI추정치는 수신된 신호와 참조 신호 사이에서 측정된 거리에 따른다. 수신된 신호는 FFT출력벡터에서 개별 RFI밴드이고, RFI밴드의 중심에서 이진수 값(bin value)에 의해 변화되는 사전 저장된 온도값중에 하나이다. 거리는 개별 RFI밴드의 세 개의 중앙 이진수(bin)와 각 온도의 세 개의 이진수(bin) 사이에서 측정된다. 그 다음 최소 거리에서 생성하는 확장된 온도가 선택된다. 그러나, 일반적으로 참조신호의 다른 형태가 가능하다. 예를 들면, 미리 정의된 분석 함수를 이용하여 참조신호를 결정할 수 있다. 또한 미리 저장된 매핑 함수 또는 다소 다른 선택 메커니즘을 이용하여 온도를 선택할 수 있다. 더우기, 다양한 거리 정의는 일부는 복잡한 비용에서 다른 것을 더 교환할 수 있다.
다음, 단계 (S630)에서는 다른 RFI밴드가 FFT벡터에 나타나는지를 결정한다. 다른 RFI밴드가 나타나면, 제어는 단계 (S620)으로 되돌아가고, 그렇지 않으면 제어는 단계 (S640)으로 진행한다.
단계 (S640)에서는 합성RFI추정치가 결정된다. 그 다음 각각의 RFI추정치 모두를 이용하여, 합성 합계(composite sum)가 결정된다. 합성 합계는 (S610)에서 결정된 FFT출력 벡터에서의 전체 RFI의 RFI추정치이다. 다음, 단계 (S650)에서는, RFI완화동작은 합성RFI추정치를 수신된 FFT출력신호로 제거함으로써 실행되므로, 연습신호에서의 RFI효과를 완화한다. 그 다음 제어는 (S660)으로 진행하고 여기서 제어순서가 끝난다.
도 7 및 도 8은 RFI검출/추정 프로세스의 예들이다. 특히, 도 7은 소음을갖는 유휴 채널과 다수의 RFI밴드들, 보다 구체적으로, 주파수 영역 RFI완화부의 출력에서 잡음의 하나의 프레임의 FFT를 나타낸다. 이 잡음 프레임을 이용하여, RFI검출과 RFI밴드의 개수가 추정될 수 있다. RFI를 완화하기 위하여, RFI가 추정된다. 구체적으로, 도 8은 본 발명의 바람직한 방법을 이용하여 추정되는 합성 RFI추정을 나타낸다. RFI추정은 더 강한 개별 RFI 구성요소들을 이용하여 형성되고, RFI효과를 완화시키기 위해 기본 수신 신호에서 뺀다.
또한 도 6의 방법은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 송수신기 정상상태 프로시저동안 RFI완화에 적용할 수 있다. 구체적으로, 이것은 더 상세하게 단계 (S240)에 대응한다. 특히, 단계 (S610)에서 주파수 영역 변환기에 시간 영역의 출력에서 결정된 FFT출력 벡터가 수신된다. 이 FFT벡터는 정상상태 신호를 포함하는 다중-반송파 신호의 주파수-영역 표시(frquency-domain representation)이다. 다음, 단계 (S620)에서, 개별 RFI추정이 결정된다. 그 다음 단계 (S630)에서는, FFT출력 벡터에서 RFI밴드마다 RFI추정치가 결정되는 지를 판단된다. 다른 추정치가 요구되면, 제어는 단계 (S620)으로 넘어가고, 그렇지 않으면 제어는 단계 (S640)으로 진행한다.
단계 (S640)에서는, 합성 RFI추정치가 결정된다. 모든 개별 RFI 추정치는 합성 합을 형성하는데 이용된다. 합성 합은 단계 (S610)에서 결정된 FFT출력 벡터에서 모든 RFI의 RFI 추정치이다. 다음, 단계 (S650)에서는, RFI완화 동작은 합성 RFI추정치를 수신된 FFT출력신호에서 제거함으로써 실행되므로, 정상상태 신호에서의 RFI효과를 완화한다. 그 다음 제어는 단계 (S660)으로 진행하고 여기서 제어순서가 끝난다.
전술에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 RFI완화는 송수신기의 정상상태 동작동안에서뿐 아니라 송수신기의 연습상태 동안에도 동작할 수 있다. 이것은 RFI의 존재가 검출되는 경우 동적으로 연습신호를 변경하는 것을 요구한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 시간-영역 RFI완화 모듈의 바람직한 동작을 나타내는 흐름도이다. 보다 구체적으로, 제어는 단계 (S900)에서 시작하고, 단계 (S910)으로 진행한다. 단계 (S910)에서, 다중-반송파 심볼X[k] 및 순환 접두부(cyclic prepix) CP[k] 둘다 포함하는 신호가 수신된다. 다음 단계 (S920)에서 CP[k]는 윈도우 동작에서의 이용에 사용된다. 그 다음 단계 (S930)에서는 윈도우가 실행되며, 그 다음 단계 (S940)으로 진행한다.
단계 (S940)에서는, 윈도우형 신호의 FFT가 결정된다. 그 다음 제어는 단계 (S950)으로 진행하고 여기서 제어순서가 끝난다.
도 10은 단계 (S930)의 윈도우 동작을 실현하는데 이용되는 바람직한 프로시져를 개시한다. 보다 구체적으로, 윈도우 동작은 수신된 다중-반송파 심볼X[k](1020) 및 완전 순환 접두부(prefix)CP[k](1030) 둘다로 이루어져 수신된 신호 Z[k](1000)에 적용된다. 또한 동작은 CP[k]의 초기 영역(initial part)을 제거함으로써, X[k]와 CP[k]의 일부에 적용될 수 있다. 도 10에 개시된 실시예는 윈도우 W[k](1040)는 완전 CP[k]를 이용하여 적용되는 실시예를 나타낸다. 예를 들면, X[k]는 512개의 값, CP[k]는 32개의 값, Z[k]는 512+32 = 544개의 값을, 또한 W[k]는 544개의 값을 추정한다. 윈도우 동작은 Z[k]에 W[k]를 곱한 다음 1-A영역을 1-B영역에 겹치고, 2-B를 2-A에 겹친 것으로 구성된다.
윈도우 동작 결과 512개의 값을 갖는 U[k]가 정의 된다. W[k]와 Z[k]항에서의 U[k]에 대한 방정식은 다음과 같다.
W[k] = W[545-k], k= 1,2,...,32로 정의하는 경우. 또한,
W[k] + W[33 -k]= 1, k= 1,2,...,16로 정의함. 곱셈동작을 저장하기 위하여,
잡음이 없는 경우, U[k] = X[((k-16))], 즉, U[k]= X[k]의 순환 이동된 버전과 동일하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중반송파 정보 송수신기 및 관련 요소들은 ADSL 모뎀과 같은 DSL모뎀 또는 프로그램화된 분리형 범용 컴퓨터터로 구현될 수 있다. 그러나 다중반송파 정보 송수신기는 또한 특정 목적 컴퓨터, 프로그램화된 마이크로 프로세서 또는 마이크로-컨트롤러 및 주변 집적 회로 요소, ASIC 또는 다른 집적 회로, 디지탈 신호 프로세서, 하드 유선 전기 또는 이산 엘리먼트 회로와 같은 로직 회로, 하드 유선 전기 또는 이산 엘리먼트 회로와 같은 로직 회로, PLD, PLA,FPGA, PAL과 같은 프로그램화된 로직 디바이스상에서 구현될 수 있다. 일반적으로 도 2-3, 5-6, 및 9에 도시된 흐름도를 구현할 수 있는 유한 상태 장치(finite state machine)를 실현할 수 있는 어떠한 디바이스도 본 발명에 따라 다중반송파 정보 송수신기을 구현하는데 이용될 수 있다.
더우기, 개시된 방법은 다양한 컴퓨터 또는 워크스테이션, 또는 모뎀 하드웨어 및/또는 소프트웨어 플랫포옴상에서 이용될 수 있는 포터블(portable) 소스 코드를 제공하는 객체(object) 또는 객체-지향(object-oriented) 소프트웨어 개발 환경을 이용하여 소프트웨어로 구현될 수 있다. 대안적으로, 공개된 다중반송파 정보송수신기는 표준 로직 회로 또는 VLSI설계를 이용하여 부분적 또는 전체적 하드웨어로 구현될 수 있다.
다른 소프트웨어 또는 하드웨어가 시스템의 속도 및/또는 효율적인 조건, 특정 함수, 및 특정 소프트웨어 또는 하드웨어 스스템 또는 이용되는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터 시스템에 의존하는 본 발명에 따라 시스템을 구현하기 위해 이용될 수 있다. 그러나, 본 상세한 설명에 개시된 다중반송파 정보 송수신기는 이미 알려졌거나 향후 개발될 시스템 및 구조물을 이용하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어, 본 명세서에 제공되는 기능적 설명 및 컴퓨터 및 무선통신 기술의 일반적인 기술로부터 당업자에 의해 적용할 수 있는 디바이스 및/또는 소프트웨어로 쉽게 실행될 수 있다.
더욱이, 개시된 방법은 프로그램화된 범용 컴퓨터, 특정 목적 컴퓨터, 마이크로프로세서상에서 실행되는 소프트웨어로 쉽게 구현될 것이다. 예를 들면, 본발명의 방법 및 시스템은 DSL모뎀과 같은 모뎀상에서 구현되는 프로그램으로 수행될 수 있다. 또한 다중반송파 정보 송수신기는 본 시스템 및 방법을 ADSL 모뎀, VDSL 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드 등과 같은 다중반송파 정보 송수신기의 하드웨어 및 소프트웨어 시스템과 같은 하드웨어 시스템 및 소프트웨어 시스템에 물리적으로 통합시킴으로써 구현될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따라 제공되는 장치는 다중반송파 정보 송수신기를 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명은 다수의 실시예에 관하여 설명하고 있는데, 그것은 응용가능한 분야에서 당업자에 의해 다양한 형태, 수정 및 변경이 적용될 수 있다는 증거이다. 따라서, 그것은 본 발명의 정신 및 범주내에서의 모든 변경, 수정 및 등가물과 변형물을 포함한다.

Claims (33)

  1. 다중-반송파 변조 송수신기에 있어서,
    톤관리기(tone manager)와,
    수신된 톤 디스에이블 메시지(received tone disable message)에 따라 적어도 하나의 연습상태(trainning state)동안에 하나이상의 톤을 디스에이블하는(disable) 다중-반송파 송신기
    를 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기에 있어서,
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 통신채널에서의 손상을 결정하는 것을 돕는 것이 디스에이블되는 다중-반송파 변조 송수신기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 손상은 무선 주파수 간섭 및 통신 채널 잡음중 하나인 다중-반송파 변조 송수신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 데이터 통신 상태동안에 디스에이블될수 있는 다중-반송파 변조 송수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    무선 주파수 간섭을 추정하는데 이용되는 하나이상의 템플릿(template)을 더 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  6. 제1항에 있어서,
    하나이상의 템플릿은 무선 주파수 간섭을 설계하며(model), 하나이상의 이산 다중-톤 심볼에 대해 동적으로 선택되는 다중-반송파 변조 송수신기.
  7. 제1항에 있어서,
    심볼 생성기(symbol generator) 및 주파수영역대 시간영역변환기(frequency-domain to time domain converter)를 더 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메시지는, 어떤 하나이상의 톤이 디스에이블되는지와 상기 톤이 어떤 하나이상의 연습상태에서 디스에이블되는지 중 적어도 하나를 표시하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  9. 다중-반송파 변조 송수신기에 있어서,
    다중-반송파 수신기와,
    하나이상의 연습상태동안에 디스에이블되는 하나이상의 톤을 규정하는 메시지를 결정하는 컨트롤러
    를 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 통신채널내의 손상을 결정하는 것을 돕는 것이 디스에이블되는 다중-반송파 변조 송수신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 손상은 무선 주파수 간섭 및 통신 채널 잡음 중 하나인 다중-반송파 변조 송수신기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 데이터 통신 상태동안에 디스에이블될 수 있는 다중-반송파 변조 송수신기.
  13. 제9항에 있어서,
    무선 주파수 간섭을 추정하는데 이용되는 하나이상의 템플릿을 더 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  14. 제9항에 있어서,
    하나이상의 템플릿은 무선 주파수 간섭을 설계하며, 하나이상의 이산 다중-톤 심볼에 대해 동적으로 선택되는 다중-반송파 변조 송수신기.
  15. 제9항에 있어서,
    시간영역 무선주파수 간섭완화모듈(time domain radio frequency interference mitigation module)을 더 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  16. 제9항에 있어서,
    주파수영역 무선주파수 간섭완화모듈을 더 포함하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 메시지는, 어떤 하나이상의 톤이 디스에이블되는지 상기 톤이 어떤 하나이상의 연습상태에서 디스에이블되는지 중 적어도 하나를 표시하는 다중-반송파 변조 송수신기.
  18. 다중-반송파 변조 통신 방법에 있어서,
    적어도 하나의 연습상태동안에 하나이상의 톤을 디스에이블할 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 메시지에 따라 상기 적어도 하나의 연습 상태동안에 하나이상의 톤을 디스에이블하는 단계
    를 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 통신채널에서 손상을 결정하는 것이 디스에이블되는 다중-반송파 변조 통신방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 손상은 무선 주파수 간섭 및 통신채널 잡음 중 하나인 다중-반송파 변조 통신방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 데이터 통신상태동안에 디스에이블될 수 있는 다중-반송파 변조 통신방법.
  22. 제18항에 있어서,
    하나이상의 템플릿에 따라 무선 주파수 간섭을 추정하는 단계를 더 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  23. 제18항에 있어서,
    하나이상의 템플릿은 무선 주파수 간섭을 설계하여, 하나이상의 이산 다중-톤 심볼에 대해 동적으로 선택되는 다중-반송파 변조 통신방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 메시지는, 어떤 하나이상의 톤이 디스에이블되는지와 상기 톤이 어떤 하나이상의 연습상태에서 디스에이블되는지 중 적어도 하나를 표시하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  25. 다중-반송파 변조 통신방법에 있어서,
    하나이상의 연습상태 동안 디스에이블되는 하나이상의 톤을 규정하는 메시지를 결정하는 단계와,
    상기 메시지를 송신기에 포워딩하는 단계
    를 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 통신채널에서 손상을 결정하는 것이 디스에이블되는 다중-반송파 변조 통신방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 손상은 무선 주파수 간섭 및 통신채널 잡음 중 하나인 다중-반송파 변조 통신방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 하나이상의 톤은 데이터 통신상태동안에 디스에이블될 수 있는 다중-반송파 변조 통신방법.
  29. 제25항에 있어서,
    무선 주파수 간섭을 추정하는데 이용되는 하나이상의 템플릿을 더 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  30. 제25항에 있어서,
    하나이상의 템플릿은 무선 주파수 간섭을 설계하며, 하나이상의 이산 다중-톤 심볼에 대해 동적으로 선택되는 다중-반송파 변조 통신방법.
  31. 제25항에 있어서,
    시간영역 무선주파수 간섭완화모듈을 더 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  32. 제25항에 있어서,
    주파수영역 무선주파수 간섭완화모듈을 더 포함하는 다중-반송파 변조 통신방법.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 메시지는, 어떤 하나이상의 톤이 디스에이블되는지와 상기 톤이 어떤 하나이상의 연습상태에서 디스에이블되는지 중 적어도 하나를 표시하는 다중-반송파 변조 통신방법.
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