정통망 Quiz ( Crosstalk & Echo canceller )

1. Crosstalk란 무엇이며 해소책은??

전화를 하다보면 다른 사람의 통화 내용이 들리는 현상(흔히들 혼선됐다고 이야기한다.)을 발견하는데, 이때와 같이 어떤 회로나 회로선에서 주변에 있는 다른 회로 또는 회선이 원하지 않는 에너지를 전달해 간섭을 일으키는 현상을 말한다. 서로 다른 전송로상의 신호가 정전 결합 및 전자 결합 등의 전기적 결합에 의해 다른 회선에 영향을 주어 통신품질을 저하시키는 직접적인 요인이 된다. 다른 채널(channel)의 전기 신호에 의해서 생기는 한 채널의 원하지 않는 신호의 발생하게 되고 중계선이나 증폭기 등 전기계의 불량으로 인해 소리가 뒤섞이고 방해음이 들어오는 것. 즉 스테레오(stereo)에서 L 채널의 소리가 R 채널에 섞이거나, 어떤 회로의 소리가 다른 회로로 번지는 것을 말한다.

또한 선로가 길어지면 그 주변을 회전하는 자기장이 생성되고, 이렇게 생성된 자기장 때문에 교류성분의 흐름을 막는 것이 바로 inductor이다. 또한 두 개의 선로 사이에는 mutual inductance라고 불리 우는, 각각의 자기장에 담긴 정보가 서로 교환되어 버리는 현상이 존재한다. 이런 현상을 Crosstalk라 한다.

Crosstalk 노이즈 저감 방법은 송수신 모듈의 데이터 전송속도가 비대칭일 경우, 특히 수신 모듈의 전송속도가 송신 모듈보다 높을 경우 송신 모듈의 전송속도에 해당하는 차단주파수를 갖는 저역통과필터 특성을 갖는 송신 모듈을 사용한다면 매우 효과적인 광 송수신 모듈의 Crosstalk 노이즈 저감 방법이 될 수 있다. 케이블 구조에 의한 방법, 시험접속에 의한 방법, 누화 보상, 압신기를 이용하는 방법, 프로징, 사치, 반전, 두방향 분리 등이 있다. 그리고 UTP 케이블은 인접한 트위스트페어와 주위 환경에서 발생되는 잡음으로부터의 영향을 포함한 외부 전자기적 영향에 민감하다. 이 매체의 특성을 개선하는 방법은 간섭을 감소시키는 금속 외피로 도선을 감싸서 차폐시키는 것이다. 이러한 STP(shielded twisted-pair) 케이블은 전자기 잡음의 침투를 막을 수 있으며, 신호가 한 회선에서 다른 회선으로 이동하는 혼선(crosstalk)현상을 효과적으로 제거할 수 있다

2. CDMA System에서의 Echo canceller에 대하여 설명하라.

Echo현상에는 acoustic echo와 hybrid echo 두 가지가 있을 수 있다.

Acoustic Echo는 단말기 혹은 핸즈프리 장치의 스피커와 마이크 간에 coupling이 생겨서 발생하는데, 사용자의 local speech가 주변의 reflector에 의하여 시간적으로 delay되어 마이크로 coupling되거나 스피커의 소리가 마이크로 coupling되어 발생한다.

PSTN(Public-switched telephone network)에서는 4-wire circuit을 사용해서 신호를 증폭해야하고, 증폭된 신호는 cable에 드는 비용을 줄이기 위해 2-wire circuit으로 변환을 해야 하는데, 이렇게 변환하는 장치를 Hybrid device라고 부fms다. Hybrid echo는 이러한 hybrid device에서 발생하는데, 2-wire와 4-wire conversion point에서 voice signal energy가 network으로 다시 반사되어 발생한다. 만약 이렇게 반사되는 신호의 delay가 작으면(대략 30ms 이내) 본래의 voice signal에 더해져서 오히려 음성 품질에 좋은 영향을 주기도 하지만, delay가 크면 음성 품질을 열화시킨다. 반사되는 voice signal energy의 양은 balance circuit에 의해 조절될 수 있는데 이러한 양을 ERL(Echo Return Loss)이라고 부른다. 근래의 echo canceller는 digital circuit으로 구현되는데, call이 setup되면 echo canceller의 adaptive filter는 voice signal의 model을 생성한다. 반사된 voice signal이 echo canceller에 입력되면 echo canceller는 반사된 신호와 생성된 model을 비교하여 반사된 신호를 제거할 수 있도록 filter가 생성된다. 이러한 과정은 전체 echo의 80~90%를 제거할 수 있다. 남아 있는 잔여 echo는 NLP(Non-linear processor)에 의해 noise floor보다 낮은 신호를 감쇄시켜서 제거한다.

이러한 echo현상은 스피커와 마이크를 사용하는 시스템이거나, hybrid device가 있는 PSTN에서 발생하기 때문에 PCS든 GSM이든 CDMA든 어떠한 통신 시스템에서도 발생할 수 있고, 전송 방식이나 random access 방식과는 크게 관련이 없다. 다만 CDMA system과 같은 digital cellular system에서는 신호를 생성하고 전송하는데 더욱 높은 processing power를 사용하기 때문에 조금 더 복잡한 기술을 사용하기는 한다. 대개의 경우 150ms 이내의 delay를 가지는 hybrid echo를 제거하는 echo canceller를 사용하고 acoustic echo를 제거하는 장치는 비용문제로 보편화되어 있지는 않다.

CDMA system에서는 음성 품질의 열화 요인이 여러 가지가 있지만, 위에서 언급한 acoustic or hybrid echo보다는 보다 넓은 의미의 여러 가지 간섭이 더욱 중요한 음성 품질의 열화나 사용자 용량을 저하시키는 요인으로 생각된다. CDMA 방식은 다중 사용자들이 같은 주파수를 이용하므로 주파수 효율은 뛰어나지만 다중 사용자 코드들 간의 상관성에 의한 다중 사용자 간섭(Multiple access interference)이 가장 큰 요인이고, 광대역을 사용하여 고속 전송을 하기 때문에 신호의 전송주기가 무선 채널의 최대 지연 확산보다 짧아 발생하는 심볼간 간섭(Inter-Symbol Interference)도 중요한 요인일 수 있다.