KR100587336B1 - 위상보정 결정궤환 채널등화기 - Google Patents

위상보정 결정궤환 채널등화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위상보정 결정궤환 채널 등화기를 개시한다. 이 등화기는 위상에 의한 왜곡을 갖는 현재 입력 신호에서 이전 입력 신호로부터 검파된 에러 추정치를 제거하는 피드포워드 필터와, 결정 성상으로부터 심벌간 간섭을 제거하는 피드백 필터 그리고, 피드포워드 필터 출력 신호에서 위상에 의한 왜곡을 제거하고, 왜곡이 제거된 결과를 피드백 필터의 출력 신호와 가산하여 외부에 출력하고, 가산된 결과로부터 결정 성상과 에러 추정치를 생성하며, 생성된 결정 성상을 피드백 필터에 제공하고, 생성된 에러 추정치를 피드포워드 필터 및 피드백 필터에 제공하는 위상 보정기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
채널 등화기, 피드백 필터, 보정 위상

Description

위상보정 결정궤환 채널등화기{Carrier Recovery}
도 1은 일반적인 다 매체 디지털 방송 수신기의 블록 구성도
도 2는 위상보정 결정궤환 채널등화기를 장착한 디지털 방송 수신기의 블록 구성도
도 3은 종래 기술에 따른 위상보정 결정궤환 채널등화기(200)의 블록 구성도
도 4는 본 발명에 따른 위상보정 결정궤환 채널등화기를 장착한 디지털 방송 수신기의 블록 구성도
도 5는 도 4의 위상 보정기를 상세화한 회로 구성도
도 6은 결정성상/보정위상/에러 생성기의 상세 회로 구성도
도 7은 기존의 위상보정 결정궤환 채널등화기와 본 발명의 위상보정 결정궤환 채널등화기의 피드백 필터의 탭 수에 따른 하드웨어의 사이즈를 비교하기 위한 그래프
**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**
501 : 피드포워드 필터 502 : 피드백 필터
503 : 위상 보정기 503a : 위상 추적기
503b : 덧셈기 503c : 결정성상/보정위상/에러 생성기
본 발명은 디지털 방송 장치에 관한 것으로 특히, 반송파의 주파수 오프셋(Frequency Offset) 및 위상 잡음(Phase Jitter)을 제거하고 대역통과 디지털 신호를 기저대역 디지털 신호로 복조하는 디지털 복조의 기능을 수행하는 위상보정 결정궤환 채널등화기에 관한 것이다.
현재 여러 가지 매체(지상파, 케이블, 위성)로 나누어져 개발되는 디지털 방송 수신 기술은 향후 통합된 디지털 방송을 위한 통합 시스템 구조로 전개되고 있다.
특히, HDTV의 전송 시스템은 약 20Mb/s 이상의 높은 비트율(bit rate)을 가지는 데이터를 제한된 대역(band-limit) 6MHz를 통해서 전송하기 때문에 대역효율이 좋은 변/복조(Modulation/Demodulation) 방식이 요구된다. 또한 심볼(symbol) 및 반송파(carrier) 복구를 위한 심볼/반송파 복구기법, 다중경로(Multi-path), 도플러(Doppler) 효과와 같은 채널의 비이상적인 특성을 보상하기 위한 채널 등화(channel equalizer) 기법이 필요하고, 잡음에 대해서 신뢰성있는 전송을 하기 위하여 효율이 좋은 채널 복호화 방법이 사용된다.
통합된 "다 매체 디지털 방송 수신기"는 다음과 같이 크게 3가지 수신방식으로 구분된다.
1)지상파 방송 수신방식 :
VSB(Vestigial Side Band, SSB, ATSC, 미국형 방식),
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, DSB, 유럽형 방식)
2)케이블 방송 수신방식 :
QAM(Quadrature Amplitude Modulation, DSB)
3)위성 방송 수신방식 :
QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, DSB)
이러한 3가지 수신 방식들은 아날로그 수신부, 신호 동기 방식, 채널 등화 방식, 정합필터(Matched Filter), 채널 복호화 방식과 같은 서로 다른 요소 기술들로 구성된다.
그러나, 향후 이들 요소 기술들 중 공유할 수 있는 기능들을 선별해서 최적화된 "다 매체 디지털 방송 수신기" 개발을 수행할 필요가 있다.
일반적으로 "다 매체 디지털 방송 수신기"는 다음의 도 1과 같이 구성된다.
도 1은 일반적인 다 매체 디지털 방송 수신기의 블록 구성도로서, 고주파(Radio Frequency : RF) 신호를 수신하여 중간주파수(Intermediate Frequency : IF) 신호로 변환하는 아날로그 수신부(101)와, A/D(Analog/Digital) 변환부를 이용하여 변환된 디지털 신호를 복조(Demodulation)하는 디지털 복조부(102)로 구성된다.
상기 아날로그 수신부(101)는 50~860MHz의 RF(Radio Frequency) 신호를 튜너(Tunner)(101b)가 수신하여 중간 주파수(IF) 신호로 변환하고, 변환된 이 신호를 A/D 변환부(101h)를 통해서 디지털 신호로 변환하여 디지털 복조부(102)로 전달하는 기능을 한다.
이러한 아날로그 수신부(101)는 안테나(Antenna)(101a)를 통해 수신된 50~860MHz의 RF 신호를 44MHz의 제 1 중간 주파수 신호로 변환하는 튜너(101b)와, 상기 튜너(101b)에서 출력된 신호를 필터링하는 표면탄성파(SAW) 필터(101c)와, 제 2 중간 주파수 신호를 발생하기 위한 발진 주파수를 생성하는 제 1 발진기(101d)와, 상기 SAW 필터(101c)에서 필터링된 신호를 제 1 발진기(101d)에서 발생된 발진 주파수로 다운 컨버젼(Down Conversion)하여 제 2 중간 주파수 신호로 변환하는 믹서(Mixer)(101e)와, 상기 믹서(101e)에서 출력된 제 2 중간 주파수 신호의 이득을 보상하는 자동 이득 제어(Automatical Gain Control : AGC) 증폭부(101f)와, 샘플링 주파수를 발생하는 제 2 발진기(101g)와, 상기 AGC 증폭부(101f)에서 증폭된 신호를 제 2 발진기(101g)에서 발생된 샘플링 주파수에 따라 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(101h)로 구성된다.
이때, 다 매체 디지털 방송 수신기의 구성요소 중, 아날로그 수신부(101)는 복조방식에 상관없이 상기 도 1과 같이 정형화된 구조를 갖는다.
반면, 디지털 복조부(102)는 복조 방식(VSB, OFDM, QAM, QPSK, etc)에 따라 다양한 형태를 갖는데, 심볼 복구부(Symbol Recovery), 정합 필터부(Matched Filter), 위상 분리기(Phase Splitter), 위상보정 결정궤환 채널등화기(Carrier Recovery), 채널 등화기(Channel Equalizer), 채널 복호화부(FEC)가 기본요소로 사용된다.
심볼 복구부(Symbol Recovery)는 재표본기(Resampler)를 사용하여 현재 심볼들의 타이밍 에러를 피드백(feedback)받아서 상기 A/D 변환부(101h)에서 출력되는 디지털 신호와 신호 사이의 에러를 줄이는 방향으로 보간한 후 정합 필터부로 출력한다.
심볼 복구부는 고정 주파수로 아날로그 데이터를 A/D 변환하고 모든 심볼 열의 클럭 복구를 재표본기에서 하는 전 디지털 과정으로 이루어지기 때문에 A/D 변환기 이외의 다른 아날로그 소자를 필요로 하지 않아 구현이 간단하고 소자 잡음을 없앨 수 있다.
정합 필터부(Matched Filter)는 상기 심볼 복구부에서 심볼 동기되어 출력되는 신호를 필터링하여 심볼 위치에서의 SNR(Signal to Noise Ratio)이 최대가 되도록 재조정한다. 수신 필터의 경우 이론적으로 직각(Rectangular) 대역 특성을 갖고, 무한대의 시간 지연을 갖는 수신 필터의 모양을 실현할 수 없다. 이와 같은 특성을 갖는 시스템에서의 검출 과정은 매우 사소한 타이밍 에러에 상당히 민감하다. 따라서, 정확한 샘플 시간에서의 심볼간 영향을 피할 수는 있으나 약간의 오차가 있을 때는 심볼 상호 간섭 현상이 발생한다. 그래서 시스템의 실현을 위해서는 약간의 초과 대역(Excess Bandwidth)이 필요하다. 이를 해결하기 위해서 정합 필터부가 사용된다.
위상 분리기(Phase Splitter)는 상기 정합 필터의 출력을 I 신호와 Q 신호로 분리한 후 위상보정 결정궤환 채널등화기로 출력한다.
위상보정 결정궤환 채널등화기(Carrier Recovery)는 아날로그 수신부(101)의 튜너(101a) 및 믹서(101d)에 의한 반송파의 주파수 오프셋(Frequency Offset) 및 위상 잡음(Phase Jitter)을 제거함과 동시에 대역통과 디지털 신호를 기저대역 디 지털 신호로 복조하는 디지털 복조의 기능을 수행한다.
HDTV와 같은 디지털 전송 시스템에서는 전송신호가 다중경로 채널을 통과하며 생기는 왜곡이나 NTSC 신호에 의한 간섭, 송수신 시스템에 의한 왜곡 등에 의하여 수신측에서 비트 검출 에러를 일으키게 되며 특히 다중경로를 통한 신호의 전파는 심볼간의 간섭(Inter-Symbol Interference)을 일으켜 비트 검출 에러의 주원인이 되고 있다. 이에, 채널 등화기(Channel Equalizer)는 심볼간의 간섭을 제거한다.
전송 시스템에서는 채널 환경에 따라 다양한 오류 정정 부호 방식이 사용된다.
채널 환경에는 연집 잡음과 산발 잡음 등의 여러 종류의 잡음이 존재하는데, 이러한 잡음들에 대한 대체로, 채널 복호화부(FEC)는 RS 부호 방식과 격자 변조 부호방식을 사용하여 상기 채널 등화기에서 심볼간의 간섭이 제거된 신호에 포함된 채널상에 존재하는 연집 잡음과 산발 잡음을 제거한 후 기저대역 신호로부터 송신시 삽입되었던 동기 신호등을 복원하고 상기 동기 신호들을 이용하여 수신된 데이터 즉, 송신 심볼을 복구한다.
상기한 디지털 방송 수신 장치의 구성 요소들 중에 위상보정 결정궤환 채널등화기에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
HDTV의 전송 시스템에 사용되는 위상보정 결정궤환 채널등화기는 송신신호가 다중경로(Multi-path) 채널을 통과하며 생기는 고스트(ghost)이나 NTSC 신호에 의한 간섭, 송수신 시스템에 의한 고스트 등에 의하여 수신측에서 비트 검출 에러를 일으키게 되며, 특히 다중경로를 통한 신호의 전파는 심볼간의 간섭(Inter-Symbol-Interference : ISI)을 유발하는 비트 검출 에러의 주원인을 보상하는 기능을 수행한다.
도 2는 위상보정 결정궤환 채널등화기를 장착한 디지털 방송 수신기의 블록 구성도로, 위상보정 결정궤환 채널등화기(200)와, 위상보정 결정궤환 채널등화기(200) 앞단의 전처리부(Post-processing)(100), 위상보정 결정궤환 채널등화기(200) 뒷단의 후처리부(post-processing)(300)로 구성된다.
상기 전처리부(100)는 대역통과(Pass band) 디지털 신호를 기저대역(base band) 디지털 신호로 변환하여 위상보정 결정궤환 채널등화기(200)에 출력한다.
위상보정 결정궤환 채널등화기(200)는 상기 전처리부(100)에서 생성된 기저대역 디지털 신호를 수신하여 채널을 통과하며 생기는 고스트(ghost)이나 NTSC 신호에 의한 간섭, 송수신 시스템에 의한 고스트 등에 의하여 수신측에서 비트 검출 에러를 일으키게 되며 특히 다중경로를 통한 신호의 전파는 심볼간의 간섭(Inter-Symbol-Interference : ISI)을 유발하는 비트 검출 에러의 주원인을 보상하여 후처리부(300)로 출력한다.
도 3은 종래 기술에 따른 위상보정 결정궤환 채널등화기(200)의 블록 구성도로, 피드포워드 필터(Feedforward filter)(201), 피드백 필터(202), 덧셈기(203) 및 위상 보정기(204)로 구성된다.
상기 피드포워드 필터(201)는 상기 전처리부(100)로부터 수신되는 현재의 입 력 신호, yn=y'nejΦn으로부터 이전 신호로부터 검파된 에러를 제거하고, 피드백 필터(202)는 이전에 검파된 심벌들에 의해 생겨난 현재의 추정치인 결정 신호, an=a'nejΦn으로부터 심벌간의 간섭이 일어나는 부분을 제거한다.
이때, 전처리부(100)로부터의 입력 신호, yn=y'nejΦn은 반송파 위상 및 고스트(ghost) 위상에 의해 해당 위상(ejΦn)만큼 틀어진 상태로 피드포워드 필터부(201)에 입력되게 되며, 결정 신호, an=a'nejΦn 역시 ejΦn만큼 틀어진 상태로 피드백 필터부(202)에 입력 되게 된다.
상기 덧셈기(203)는 상기 피드포워드 필터(201)의 출력 신호와 피드백 필터(202)의 출력 신호를 가산하여 위상 보정기(204)로 출력한다.
위상 보정기(204)는 상기 덧셈기(203)의 출력 신호, Zn=Z'nejΦn을 수신하여 위상에 의한 왜곡을 보정하여 출력 신호, rn=Zne-jφn을 생성하여 후처리부(300)에 출력하며, 결정 신호, an=a'nejφn을 생성하여 상기 피드백 필터부(202)에 제공한다.
이러한 위상 보정기(204)는 위상 추적기(204a)와, 결정 성상 위상 보정기(204b)와, 결정성상/보정위상/에러 생성기(204c)로 구성된다.
위상 추적기(204a)는 결정성상/보정위상/에러 생성기(404c)에서 출력되는 보 정 위상(ejΦn)을 컨쥬게이션(conjugation) 처리하고, 이 컨쥬게이션된 보정 위상(ejΦn)과 상기 덧셈기(203)의 출력 신호, Zn=Z'nejΦn을 승산한다.
즉, Zn×(ejΦn)* 연산을 수행한다.
상기 Zn=Z'nejΦn 이므로, 상기 연산 결과는 Z'nejΦn ×(ejΦn)*=Z'n이 되어 위상에 위한 왜곡이 제거되게 된다.
즉, 위상 보정기(204a)의 출력 신호, rn=Zne-jφn=Z'n은 위상에 의한 왜곡이 보정되어 똑바로 선 성상을 갖게 되며, 이러한 위상 보정기(204a)의 출력 신호는 후처리부(300)로 출력되게 된다.
결정 성상 위상 보정기(204b)는 결정성상/보정위상/에러 생성기(404c)에서 출력되는 보정 위상(ejΦn)과 결정 성상(a'n)을 승산하여 피드포워드 필터(201)의 입력 신호, yn=y'nejΦn과 동일한 위상 왜곡을 갖는 결정 신호, an =a'nejφn을 생성하여 피드백 필터부(402)에 제공한다.
그리고, 결정성상/보정위상/에러 생성기(404c)는 위상 추적기(204a)에서 출력되는 출력 신호, rn=Zne-jφn으로부터 결정 성상(a'n), 보정 위상(ejφn) 및 에러 추정치(e(n))를 생성한다.
상기 결정 성상, a'n은 위상에 의한 왜곡을 갖지 않는 성분으로, 결정 성상 위상 보정기(204b)에 입력되게 된다.
보정 위상(ejφn)은 상기 위상 추적기(204a)에 입력되어 컨쥬게이션(conjugation) 처리되고, 덧셈기(203)의 출력 신호, Zn=Z'nejΦn과 승산되어 출력 신호, rn=Zne-jφn으로 생성되게 된다.
한편, 상기 보정 위상(ejφn)은 위상 보정기(204b)에도 입력되게 되는데, 위상 보정기(204b)에서는 상기 결정 성상(a'n)과 승산되어 결정 신호, an=a'ne jφn으로 생성되게 된다.
그리고, 에러 추정치(e(n))는 상기 피드포워드 필터(201)와 피드백 필터(202)에 입력되어, 현재 피드포워드 필터(201)에 수신되는 입력 신호, yn=y'ne jΦn으로부터 에러를 보상하고, 피드백 필터(202)에 입력되는 결정 신호, an=a'ne jΦn으로부터 심벌간의 간섭이 일어나는 부분을 제거한다.
이러한 위상보정 결정궤환 채널 등화기는 피드백 필터(202)의 입력 신호, an=a'nejΦn이 피드포워드 필터(201)의 입력 신호, yn=y'n ejΦn과 동일한 위상을 가질 수 있도록 위상 보정기(203)를 통해 피드백 필터(202)의 입력 신호의 위상을 보정 해 줌으로써, 반송파의 주파수 위상과 고스트의 위상에 관계없이 일정한 고스트 포착/추적 성능을 제공할 수 있으며 고스트 제거 능력을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
그러나, 상기한 종래 기술에 따른 위상보정 결정궤환 채널등화기는 다음과 같은 문제점이 있다.
위상보정 결정궤환 채널 등화기의 입력 신호, yn=y'nejΦn은 반송파 위상 및 고스트의 위상에 의하여 위상이 ejΦn만큼 틀어진 상태로 피드포워드 필터(201)로 입력되게 되고, 상기 피드백 필터(202)의 입력인 결정 신호, an=a'nejφn도 ejΦn만큼 틀어진 상태로 피드백 필터(202)에 입력된다. 그리고, 상기 피드포워드 필터(201)와 피드백 필터(202)를 가산하는 덧셈기(203)의 출력 신호, Zn=Z'nejΦn도 ejΦn만큼 틀어진 상태를 유지하게 되며, 위상 추적기(204a)에 의해 덧셈기(203)의 출력 신호, Zn=Z'nejΦn이 보정 위상(ejΦn)의 컨쥬게이션값과 승산된 이후에 비로소 반송파 및 고스트에 의해 발생된 위상 왜곡이 보정되게 된다.
잔류 반송파 위상과 고스트의 위상이 함께 존재하는 기저대역 신호를 복구하기 위해서는 피드백 필터(202)의 입력인 결정 신호의 위상을 피드포워드 필터(201)의 입력 신호의 위상과 동일하게 해주어야 하며, 이를 가능하게 해주는 것이 위상 보정기(204)이다.
즉, 위상 보정기(204)에서는 위상 왜곡을 갖지 않는 결정 성상(a'n)에 보정 위상(ejΦn)을 승산하여 이를 피드백 필터(202)로 출력하므로써 피드백 필터(202)의 입력인 결정 신호, an=a'nejΦn이 피드포워드 필터(201)의 입력 신호 성상과 동일한 위상을 갖게 되는 것이다.
여기서, 상기 결정 성상(a'n)의 신호 크기는 통상, 5 비트에 불과하다. 그러나, 결정 성상(a'n)에 보정 위상(ejΦn)을 승산하면 보정 위상(ejΦn)을 표현하기 위하여 비트 사이즈는 12로 증가되게 된다.
즉, 피드백 필터(202)의 입력인 결정 신호, an=a'nejΦn은 12 비트로 증가되게 되는데, 이로 인해 하드웨어 구현시 피드백 필터(202)의 입력 신호 사용 비트수가 증가하게 되는 구현상의 문제점이 야기된다. 결과적으로, 구현된 피드백 필터(202)의 사용 탭 수 증가에 따른 급격한 하드웨어(hardware) 증가가 초래되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기존의 위상보정 결정궤환 채널 등화기가 지원하는 반송파 주파수의 위상 및 고스트 위상오차에 의한 ISI/고스트 채널에 대한 포착/추적 성능을 그대로 유지하면서 피드백 필터의 입력 신호 사용 비트수를 줄임으로써, 피드백 필터의 사용 탭 수 증가에 따른 급격한 하드웨어 증가를 막을 수 있는 위상보정 결정궤환 채널 등화기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상보정 결정궤환 채널 등화기는 위상에 의한 왜곡을 갖는 현재 입력 신호에서 이전 입력 신호로부터 검파된 에러 추정치를 제거하는 피드포워드 필터와, 결정 성상으로부터 심벌간 간섭을 제거하는 피드백 필터 그리고, 상기 피드포워드 필터 출력 신호에서 위상에 의한 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 결과를 상기 피드백 필터의 출력 신호와 가산하여 외부에 출력하고, 상기 가산된 결과로부터 상기 결정 성상과 상기 에러 추정치를 생성하며, 상기 생성된 결정 성상을 상기 피드백 필터에 제공하고, 상기 생성된 에러 추정치를 상기 피드포워드 필터 및 상기 피드백 필터에 제공하는 위상 보정기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 피드백 필터는 상기 결정 성상에서 상기 위상 보정기로부터 수신되는 상기 에러 추정치를 제거하므로써 상기 심벌간 간섭을 제거하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 위상 보정기는 상기 피드포워드 필터의 출력 신호에서 보정 위상을 이용하여 상기 위상에 의한 왜곡을 제거하는 위상 추적기와, 상기 위상 추적기의 출력 신호와 상기 피드백 필터의 출력 신호를 가산하고, 상기 가산된 결과를 외부로 출력하는 가산기 그리고, 상기 가산기의 출력 신호로부터 상기 피드포워드 필터의 출력신호가 갖는 상기 위상에 의한 왜곡을 보정하기 위한 상기 보정 위상, 상기 결정 성상 및 상기 에러 추정치를 생성하는 결정성상/보정위상/에러 생성기로 구성됨을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 위상 추적기는 상기 결정성상/보정위상/에러 생성기로부터 출력되는 상기 보정 위상을 컨쥬게이션(conjugation) 처리하고, 상기 보정 위상의 컨쥬게이션값과 상기 피드포워드 필터의 출력 신호를 승산하도록 구성됨을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 결정성상/보정위상/에러 생성기는 상기 가산기에서 가산된 결과의 부호를 추출하고, 상기 추출된 부호를 상기 결정 성상으로서 출력하는 부호 추출기와, 상기 결정 성상을 컨쥬게이션 처리하고 상기 결정 성상의 컨쥬게이션값과 상기 가산기의 출력 신호를 승산하여 상기 보정 위상을 생성하는 보정 위상 생성기 그리고, 상기 가산기의 출력 신호에서 상기 결정 성상을 감산하여 상기 에러 추정치를 생성하는 에러 생성기로 구성됨을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 부호 추출기는 리미터(Limiter)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 위상보정 결정궤환 채널등화기를 장착한 디지털 방송 수신기의 블록 구성도이고, 도 5는 도 4의 위상 보정기를 상세화한 회로 구성도이다.
본 발명에 따른 디지털 방송 수신기는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 대역통과(Pass band) 디지털 신호를 기저대역(base band) 디지털 신호로 변환하는 전 처리부(Post-processing)(400)와, 상기 전처리부(400)에서 생성된 기저대역 디지털 신호를 수신하여 채널을 통과하며 생기는 고스트(ghost)이나 NTSC 신호에 의한 간섭, 송수신 시스템에 의한 고스트 등에 의하여 수신측에서 비트 검출 에러를 일으키게 되며 특히 다중경로를 통한 신호의 전파는 심볼간의 간섭(Inter-Symbol-Interference : ISI)을 유발하는 비트 검출 에러의 주원인을 보상하는 위상보정 결정궤환 채널등화기(500)와, 위상보정 결정궤환 채널등화기(500) 뒷단의 후처리부(post-processing)(600)로 구성된다.
이때, 상기 위상보정 결정궤환 채널등화기(500)는 피드포워드 필터(Feedforward filter)(501), 피드백 필터(502), 위상 보정기(503)로 구성된다.
상기 피드포워드 필터(501)는 전처리부(400)로부터의 입력 신호, yn=y'nejΦn에서 이전 입력 신호로부터 검파된 에러 추정치를 제거하고, 피드백 필터(502)는 결정 성상, an으로부터 심벌간의 간섭이 일어나는 부분을 제거한다.
이때, 전 처리부(400)로부터의 입력 신호, yn=y'nejΦn은 반송파 위상 및 고스트(ghost)의 위상에 의해 ejΦn만큼 틀어진 상태로 피드포워드 필터(501)에 입력되게 되며, 피드백 필터(502)의 입력인 결정 성상, an은 위상 왜곡이 없는 상태로 피드백 필터(502)에 입력되게 된다.
따라서, 상기 피드포워드 필터(501)의 출력 신호, Zn1=fnejΦn은 ejΦn 만큼 틀어 진 상태로 만큼 틀어진 위상 보정기(503)에 입력되게 되며, 피드백 필터(502)의 출력 신호, Zn2=dn은 위상이 틀어지지 않은 상태로 위상 보정기(503)에 입력되게 된다.
상기 위상 보정기(503)는 상기 피드포워드 필터(501)의 출력 신호 Zn1=fnejΦn과 피드백 필터(502)의 출력 신호, Zn2=dn를 수신하여 출력 신호, rn=fn+dn을 생성하여 후처리부(600)에 출력하고, 위상에 의한 왜곡을 갖지 않는 결정 성상, an을 생성하여 상기 피드백 필터(502)에 제공한다.
또한, 이후에 위상보정 결정궤환 채널 등화기(500)에 입력되는 신호에 대한 에러 추정치(e(n))를 생성하여 상기 피드포워드 필터(501)와 피드백 필터(502)에 제공한다.
이러한 위상 보정기(503)는 도 5에 도시된 바와 같이, 위상 추적기(503a)와, 덧셈기(503b)와, 결정성상/보정위상/에러 생성기(503c)로 구성된다.
상기 위상 추적기(503a)는 결정성상/보정위상/에러 생성기(503c)에서 출력되는 보정 위상(ejΦn)을 컨쥬게이션(conjugation) 처리하여 상기 피드포워드 필터(501)의 출력 신호, Zn1=fnejΦn과 승산한다.
즉, Zn3=Zn1×(ejφn)*의 연산을 수행한다.
Zn1= fnejΦn이므로, Zn3=fnejΦn×(ejφn)*=fn이 되어, 위상 추적기(503a)의 출력 신호는 위상에 의한 왜곡이 완전히 보정되어 똑바로 선 성상으로 출력되게 된다.
상기 덧셈기(503b)는 위상 추적기(503a)의 출력 신호, Zn3=fn과 피드백 필터(502)의 출력 신호, Zn2=dn을 가산하여 후처리부(600)에 출력 신호, rn=f n+dn을 출력한다.
이때, 상기 위상 추적기(503a)의 출력 신호, Zn3=fn과 상기 피드백 필터(502)의 출력 신호, Zn2=dn은 모두 위상에 의한 왜곡을 갖지 않아 똑바로 선 성상을 갖는 신호이므로 출력 신호, rn 역시 위상에 의한 왜곡이 없이 똑바로 선 성상을 나타낸다.
그리고, 상기 결정성상/보정위상/에러 생성기(503c)는 덧셈기(503b)의 출력 신호, rn으로부터 결정 성상(an), 보정 위상(ejφn) 및 에러 추정치(e(n))를 생성한다.
결정 성상, an은 위상에 의한 왜곡을 갖지 않는 신호로, 상기 피드백 필터(502)에 입력되어, 피드백 필터(502)를 통해 심벌간의 간섭이 일어나는 부분을 제거한다.
보정 위상, ejφn은 위상 추적기(503a)에 입력되어 컨쥬게이션(conjugation) 처리되고 피드포워드 필터의 출력 신호, Zn1=fnejφn과 승산되어 Zn3=fnejφn×(e-jφn)*=fn으로 생성되게 된다.
그리고, 에러 추정치(e(n))는 상기 피드포워드 필터(501)에 입력되어 전처리부(400)로부터 수신되는 입력 신호, yn=y'nejΦn에서 에러를 보상하기 위해 사용되고, 에러 추정치(e(n))는 피드 백 필터(502)에 입력되어 결정 성상, an으로부터 심벌간의 간섭이 일어나는 부분을 제거하기 위해 사용된다.
이와 같은 위상 보정 결정궤환 채널 등화기에서는 위상 추적기(503a)를 통해 피드포워드 필터(501)로부터 수신되는 신호의 위상 왜곡을 제거한 다음에 위상 왜곡이 제거된 신호와 피드백 필터(502)의 출력 신호를 가산하기 때문에 피드백 필터(502)의 출력 신호는 피드포워드 필터(501)의 출력 신호와는 달리 위상 왜곡을 갖지 않아야 한다.
따라서, 피드백 필터(502)에 입력되는 신호 성분인 결정 성상, an도 위상에 의한 왜곡이 없이 똑바로 선 성상을 가져야 한다.
위상에 의한 왜곡이 없는 결정 성상, an은 5 비트의 사이즈를 갖는다. 따라서, 결정 성상(an)을 입력으로 하는 피드백 필터(502)의 입력 신호의 사용 비트수도 5 비트면 된다.
이는 기존의 피드백 필터(502)의 입력 신호 사용 비트수인 12 비트보다 7비트만큼 줄어든 수치로, 피드백 필터(502)의 입력 신호 사용 비트수가 줄어들게 되 므로 하드웨어 구현시 피드백 필터의 사용 탭 수가 증가에 따른 하드웨어 증가율이 줄어들게 됨은 자명하다.
도 6은 결정성상/보정위상/에러 생성기의 상세 회로 구성도이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 결정성상/보정위상/에러 생성기(503c)는 덧셈기(503b)에서 출력되는 출력 성상, rn=fn+dn의 부호를 추출하여 결정 성상, an으로 출력하는 부호 추출기(701)와, 상기 부호 추출기(701)의 출력 신호의 컨쥬게이션(conjugation) 처리하고 이를 부호 추출기(701)의 입력 신호와 승산하여 보정 위상, ejφn을 생성하는 보정 위상 생성기(702)와, 상기 부호 추출기(701)의 입력 신호에서 부호 추출기(701)의 출력 신호를 감산하여 에러 추정치(e(n))를 출력하는 에러 생성기(703)로 구성된다.
상기 부호 추출기(701)에서 출력되는 결정 성상, an은 위상에 의한 왜곡을 갖지 않아 똑바로 선 성상을 갖는 신호로, 피드백 필터(502)에 입력되게 된다.
이때, 상기 부호 추출기(701)는 리미터(Limiter)를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 보정 위상 생성기(702)에서 출력되는 보정 위상 ejφn은 위상 추적기(503a)에 의해 컨쥬게이션(*) 처리되고, 피드포워드 필터(501)로부터 입력되는 신호, Zn1=fnejφn과 승산되게 된다.
즉, Zn1×(ejφn)*의 연산을 수행한다.
Zn1=fnejφn이므로 위상 추적기(503a)에서는 fnejφn ×(ejφn)*=fn 신호가 출력된다.
그리고, 상기 에러 생성기(703)에서 출력되는 에러 추정치(e(n))는 상기 피드포워드 필터(501)와 피드백 필터(502)에 입력된다. 피드포워드 필터(501)는 현재 입력 신호로부터 에러 추정치(e(n))를 제거하고, 피드백 필터(502)는 에러 추정치(e(n))를 이용하여 결정 성상, an으로부터 추정된 에러값을 보상한다.
도 7은 기존의 위상보정 결정궤환 채널등화기와 본 발명의 위상보정 결정궤환 채널등화기의 피드백 필터의 탭 수에 따른 하드웨어의 사이즈를 비교하기 위한 그래프이다.
그래프에 따르면, 피드백 필터의 탭 수가 동일한 경우에 본 발명은 기존 기술보다 하드웨어 사이즈를 2 배 이상 절감할 수 있는 효과를 가짐을 확인할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 위상보정 결정궤환 채널등화기는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에서는 위상 추적기(503a)를 통해 피드포워드 필터(501)로부터 수신되는 신호의 위상 왜곡을 제거한 다음에 이 위상 왜곡이 제거된 신호와 피드백 필 터(502)의 출력 신호가 가산하도록 구성하고 있다.
따라서, 반송파의 주파수 위상과 고스트의 위상에 관계없이 일정한 고스트 포착/추적 성능을 제공하기 위해서는 피드백 필터(502)의 출력 신호는 상기 위상 추적기(503a)의 출력 신호와 동일한 성상을 가져야 한다. 즉, 피드백 필터(502)의 출력 신호는 위상에 의한 왜곡 성분을 갖지 않아야 한다.
그러므로, 피드백 필터(502)에 입력되는 신호인 결정 성상, an도 위상에 의한 왜곡이 없이 똑바로 선 성상을 가져야 한다.
상기 결정 성상, an은 위상 왜곡을 갖지 않는 신호이므로, 위상 왜곡 성분을 표현하지 않아도 되어 그 사이즈는 5 비트에 불과할 것이며, 결정 성상(an)을 입력으로 하는 피드백 필터(502)의 입력 신호의 사용 비트수도 5 비트면 된다.
이는 기존의 피드백 필터의 입력 신호 사용 비트수(12 비트)보다 7비트만큼 줄어든 수치로, 도 7에 나타낸 바와 같이 하드웨어 구현시 피드백 필터의 사용 탭 수가 증가됨에 따른 하드웨어 증가율을 절반 이하로 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 위상에 의한 왜곡을 갖는 현재 입력 신호에서 이전 입력 신호로부터 검파된 에러 추정치를 제거하는 피드포워드 필터;
    결정 성상으로부터 심벌간 간섭을 제거하는 피드백 필터; 그리고,
    상기 피드포워드 필터 출력 신호에서 위상에 의한 왜곡을 제거하고, 상기 왜곡이 제거된 결과를 상기 피드백 필터의 출력 신호와 가산하여 외부에 출력하고, 상기 가산된 결과로부터 상기 결정 성상과 상기 에러 추정치를 생성하며, 상기 생성된 결정 성상을 상기 피드백 필터에 제공하고, 상기 생성된 에러 추정치를 상기 피드포워드 필터 및 상기 피드백 필터에 제공하는 위상 보정기로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널 등화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 피드백 필터는
    상기 결정 성상에서 상기 위상 보정기로부터 수신되는 상기 에러 추정치를 제거하므로써 상기 심벌간 간섭을 제거하는 것을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널등화기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 보정기는
    상기 피드포워드 필터의 출력 신호에서 보정 위상을 이용하여 상기 위상에 의한 왜곡을 제거하는 위상 추적기;
    상기 위상 추적기의 출력 신호와 상기 피드백 필터의 출력 신호를 가산하고, 상기 가산된 결과를 외부로 출력하는 가산기; 그리고,
    상기 가산기의 출력 신호로부터 상기 피드포워드 필터의 출력신호가 갖는 상기 위상에 의한 왜곡을 보정하기 위한 상기 보정 위상, 상기 결정 성상 및 상기 에러 추정치를 생성하는 결정성상/보정위상/에러 생성기로 구성됨을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널 등화기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 위상 추적기는
    상기 결정성상/보정위상/에러 생성기로부터 출력되는 상기 보정 위상을 컨쥬게이션(conjugation) 처리하고, 상기 보정 위상의 컨쥬게이션값과 상기 피드포워드 필터의 출력 신호를 승산하도록 구성됨을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널 등화기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 결정성상/보정위상/에러 생성기는
    상기 가산기에서 가산된 결과의 부호를 추출하고, 상기 추출된 부호를 상기 결정 성상으로서 출력하는 부호 추출기;
    상기 결정 성상을 컨쥬게이션 처리하고 상기 결정 성상의 컨쥬게이션값과 상기 가산기의 출력 신호를 승산하여 상기 보정 위상을 생성하는 보정 위상 생성기; 그리고,
    상기 가산기의 출력 신호에서 상기 결정 성상을 감산하여 상기 에러 추정치를 생성하는 에러 생성기로 구성됨을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널 등화기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 부호 추출기는 리미터(Limiter)로 구성되는 것을 특징으로 하는 위상보정 결정궤환 채널 등화기.
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