KR0134268B1 - Improved least mean square method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 엘엠에스(LMS) 방법에 관한 것으로, 엘엠에스 수행중에 복수개의 수렴조건을 두어, 어느 하나라도 만족하면 수렴한 것으로 판단하여 엘엠에스를 종료함으로써, 엘엠에스의 수렴여부를 정확하게 판단할 수 있고 엘엠에스의 수행속도를 보다 빠르게 한 것이다.The present invention relates to an improved LMS (LMS) method, by placing a plurality of convergence conditions during the execution of the SMS, it is determined that the convergence if any one is satisfied by terminating the LS, accurately determining whether the convergence of the SMS It is possible to speed up the execution of LS.
Description
제1도는 통상적인 고스트 제거장치의 개략적인 블럭구성도.1 is a schematic block diagram of a conventional ghost removal device.
제2도는 제1도의 필터부와 필터계수 계수부의 상세한 블록구성도.FIG. 2 is a detailed block diagram of the filter unit and filter coefficient coefficient unit of FIG.
제3도는 본 발명에 따른 개선된 엘엠에스 방법의 흐름을 도시한 플로우챠트.3 is a flow chart illustrating the flow of an improved LS method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : AD 변환부 20 : 기준신호 추출부10: AD converter 20: reference signal extractor
30 : 필터계수 계산부 40 : 필터부30: filter coefficient calculation unit 40: filter unit
41 : 지연부 42 : FIR 필터41: delay unit 42: FIR filter
43 : IIR 필터 50 : DA 변환부43: IIR filter 50: DA converter
본 발명은 엘엠에스 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엘엠에스 수렴조건을 적응적으로 대응할 수 있도록 한 개선된 엘엠에스 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an LS method, and more particularly, to an improved LS method capable of adaptively responding to an SMS convergence condition.
일반적으로, 방송국으로부터의 영상신호가 전송되는 도중에 산, 건물 등의 장애물에 반사되어 수신 안테나로 수신되거나, 또는 전송로의 임피던스 정합이 이루어지지 않고 반사됨으로써 다중경로 채널(MULTIPLE CHANNEL)을 형성하게 되고, 이로 인해 텔레비젼의 모니터에 원래의 영상신호 이외에 반사된 영상신호가 나타나는 것을 고스트(GHOST)라고 한다.In general, a video signal from a broadcasting station is reflected by an obstacle such as a mountain or a building while being received by a receiving antenna, or reflected without an impedance matching of a transmission path, thereby forming a multipath channel (MULTIPLE CHANNEL). For this reason, the reflected video signal in addition to the original video signal appears on the monitor of the television is called Ghost.
제1도는 통상적인 고스트 제거장치의 개략적인 블럭구성도로서, AD 변환부(10), 기준신호 추출부(20), 필터계수 계산부(30), 필터부(40) 및 DA 변환부(50)로 구성된다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a conventional ghost elimination device, which includes an AD converter 10, a reference signal extractor 20, a filter coefficient calculator 30, a filter 40, and a DA converter 50. It is composed of
동도면에 있어서, AD 변환부(10)는 입력된 영상신호를 디지탈신호롤 전환시키고, 기준신호 추출부(20)는 디지탈신호 전환된 영상신호의 소정부분에 삽입된 고스트제거 기준신호를 추출한다. 그리고, 필터계수 계산부(30)는 미리 저장된 고스트제거 기준신호와 기준신호 추출부(20)에서 추출된 고스트제거 기준신호를 이용하여 필터계수를 계산한 다음 전송하고, DA 변환부(50)는 필터링된 영상신호를 다시 아날로그신호로 전환한다.In the figure, the AD converter 10 converts an input video signal into a digital signal, and the reference signal extractor 20 extracts a ghost removal reference signal inserted into a predetermined portion of the digital signal converted into a digital signal. . Then, the filter coefficient calculation unit 30 calculates and then transmits the filter coefficients using the ghost elimination reference signal stored in advance and the ghost elimination reference signal extracted by the reference signal extracting unit 20, and the DA converter 50 The filtered video signal is converted into an analog signal again.
제2도는 상기 필터계수 계산부(30)와 상기 필터부(40)의 상세한 블럭구성도이다. 동도면에서 알 수 있듯이 필터부(40)는 선고스트를 제거하기 위하여 원래의 영상신호를 지연시키는 지연부(41), 근접고스트와 선고스트를 제거하는 FIR 필터(42), 롱고스트를 제거하는 IIR 필터(43)로 구성되며 필터계수 계산부(30)로부터 전송된 필터계수를 이용하여 입력된 영상신호를 필터링하여 DA 변환부(50)로 출력한다.2 is a detailed block diagram of the filter coefficient calculation unit 30 and the filter unit 40. As can be seen from the figure, the filter unit 40 includes a delay unit 41 for delaying the original video signal to remove the line ghost, a FIR filter 42 for removing the near ghost and the line ghost, and a long ghost. It is composed of an IIR filter 43 and filters the input video signal using the filter coefficient transmitted from the filter coefficient calculation unit 30 and outputs it to the DA converter 50.
하기는, 전송로에서 발생된 고스트를 제거하는 원리에 대하여 제1도와 제2도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the principle of removing the ghost generated in the transmission path will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.
방송국에서 영상신호의 소정부분에 고스트제거 기준신호를 삽입하여 보내면 고스트 제거장치 내의 AD 변환부(10)에서 입력된 영상신호가 디지탈신호로 전환되어 필터부(40)로 출력되고, 기준신호 추출부(20)에 의해 영상신호의 소정부분에 삽입된 고스트제거 기준신호가 추출된다.When a broadcast station inserts and sends a ghost removal reference signal to a predetermined portion of the video signal, the video signal input from the AD converter 10 in the ghost removal apparatus is converted into a digital signal and output to the filter unit 40, and the reference signal extraction unit By 20, the ghost removal reference signal inserted in the predetermined portion of the video signal is extracted.
필터계수 계산부(30)는 미리 저장된 고스트제거 기준신호와 기준신호 추출부(20)에서 추출된 고스트제거 기준신호를 비교하여 전송로에서 발생한 고스트를 제거할 수 있는 필터계수를 계산하여 필터부(40)내의 FIR 필터(42)와 IIR 필터(43)에 전송하고, 상기 전송된 필터계수를 이용한 상기 두 필터(41,42)에 의해 상기 입력된 영상신호가 필터링됨으로써 전송로에서 발생된 고스트가 제거된다.The filter coefficient calculation unit 30 compares the ghost removal reference signal stored in advance with the ghost removal reference signal extracted by the reference signal extraction unit 20 to calculate a filter coefficient that can remove the ghost generated in the transmission path. 40 is transmitted to the FIR filter 42 and the IIR filter 43, and the input image signals are filtered by the two filters 41 and 42 using the transmitted filter coefficients, thereby generating ghosts generated in the transmission path. Removed.
한편, 채널특성의 역특성을 갖는 필터계수를 구하는 방법에는 축차수정법과 일광수정법의 두가지가 있다.On the other hand, there are two methods of obtaining a filter coefficient having an inverse characteristic of channel characteristics: a sequential correction method and a daylight correction method.
첫째로, 일괄수정법은 수렴시간이 짧고 수렴성의 문제가 없는 반면, 계산량이 많고 정상 상태에서의 오차가 상대적으로 크다. 예를 들면, 일괄수정법의 하나인 FFT(FAST FOURIER TRANSFORM)를 이용하는 경우, 사용되는 DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR)에 따라 다르지만, 1초의 데이타 입력시간과 0.1-0.3초정도의 시간안에 채널특성에 대응하여 고스트 제거를 위한 필터계수를 계산하고 필터부에 전송하는 것이 가능하다.First, the batch correction method has a short convergence time and no problem of convergence, while the calculation amount is large and the error in the steady state is relatively large. For example, in the case of using FFT (FAST FOURIER TRANSFORM), which is one of the batch correction methods, it depends on the DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR) used, but it corresponds to the channel characteristics within 1 second of data input time and 0.1-0.3 seconds. It is possible to calculate the filter coefficient for ghost removal and send it to the filter section.
두번째로, 축차수정법은 계산량이 적고 식이 간단하여 구현하기는 쉽고 정상상태에서의 오차가 작지만, 수렴성 문제가 있고 시간이 많이 걸린다. 예를 들면, 축차수정법의 하나인 LMS(LEAST MEAN SQUARE ; 이하 LMS라 약칭함) 방법을 이용하는 경우, 1초의 데이타 입력시간과 짧은 경우는 2-4초, 긴 경우에는 10초 정도의 필터계수 계산시간이 요구된다.Secondly, the sequential correction method is small in computation and simple in formula, easy to implement, and small in steady-state error, but has a convergence problem and takes a lot of time. For example, when using the LMS (LEAST MEAN SQUARE) method, which is one of the sequential correction methods, the filter coefficient is calculated for 1 second data input time, 2-4 seconds for short, and 10 seconds for long. Time is required.
상기 LMS 방법을 수식으로 표현하면, 다음의 (식1)과 같다.If the LMS method is expressed by a formula, it is as follows.
여기에서,From here,
e[n]=d[n]-y[n]e [n] = d [n] -y [n]
ak[n+1]=ak[n]+2μe[n]X[n]k], 0≤k≤N1-1a k [n + 1] = a k [n] +2 μe [n] X [n] k], 0 ≦ k ≦ N1-1
bk[n+1]=bk[n]+2μe[n]y[n-k], 1≤k≤N2b k [n + 1] = b k [n] +2 μe [n] y [nk], 1 ≦ k ≦ N2
상기 (식1)에 있어서, x[n]은 전송로를 통과하여 고스트 제거장치에 입력된 고스트제거 기준신호이고, d[n]은 고스트 제거장치에 미리 저장되어 있는 원래의 고스트제거 기준신호이다. 그리고, a0…aN-1은 필터계수의 갯수가 N1인 FIR 필터의 필터계수이고, b1…bN2는 필터계수가 N2인 IIR 필터의 필터계수이다. 또한, PG는 FIR 필터에서 선고스트(Pre GHOST)를 제거하기 위한 필터계수의 갯수이고, μ는 수렴의 안정성과 속도에 관련되는 이득상수(GAIN CONSTANT)이다.In Equation (1), x [n] is a ghost removal reference signal input to the ghost elimination apparatus through the transmission path, and d [n] is an original ghost elimination reference signal previously stored in the ghost elimination apparatus. . And a0... aN-1 is a filter coefficient of the FIR filter whose number of filter coefficients is N1, and b1... bN2 is the filter coefficient of the IIR filter whose filter coefficient is N2. In addition, PG is the number of filter coefficients for removing pre-ghost from the FIR filter, and μ is a gain constant (GAIN CONSTANT) related to convergence stability and speed.
통상적으로, 영상신호에서 1라인의 주기는 1/15.734264KMz-63.55556μS이며, AD 변환기(10)의 샘플링주기는 부반송파 Fxc=3.579545MHz의 4배의 주파수이며, 1/(3.579545E6×4)=0.06984127871μS로 1라인을 샘플링하면 910샘플의 이산화 데이타를 얻을 수 있다. 그리고, 이산화된 고스트제거 기준신호의 샘플수는 336샘플이 된다.Typically, the period of one line in the video signal is 1 / 15.734264KMz-63.55556μS, and the sampling period of the AD converter 10 is four times the frequency of the subcarrier Fxc = 3.579545 MHz, and 1 / (3.579545E6 × 4) = Sampling one line at 0.06984127871 μS yields 910 samples of discretization data. The number of samples of the discretized ghost removal reference signal is 336 samples.
종래의 통상적인 LMS 방법은, 충분히 수렴할 수 있도록 많은 횟수동안 LMS를 수행하거나, 또는 하나의 수렴조건을 두어 상기 (식1)에서의 e[n]이 설정된 소정수렴치 보다 작으면 LMS를 종료하는 방법을 사용했다.The conventional LMS method performs the LMS for a large number of times to sufficiently converge, or terminates the LMS when e [n] in Equation 1 is smaller than the predetermined convergence value given one convergence condition. How to use.
그러나, 다양한 채널특성에 의해 발생되는 고스트의 특성을 무시하고 일괄적으로 동일한 횟수만큼 반복하거나, 또는 단지 하나의 수렴조건으로 수렴여부를 판단하는 것은 시간이 오래 걸릴뿐 아니라, 잘못된 필터계수를 구할 가능성이 많다.However, ignoring the ghost characteristics caused by various channel characteristics and repeating the same number of times in a batch or determining convergence with only one convergence condition is not only time-consuming, but it is also possible to obtain an incorrect filter coefficient. There are a lot.
예를 들면, LMS는 상기 (식1)에서 알 수 있듯이 n=0에서 909까지 모든 데이타에 대해 LMS를 수행하는데, 수렴할 때까지 충분히 많은 횟수동안 일률적으로 LMS를 반복시키는 것은 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.For example, the LMS performs LMS on all data from n = 0 to 909, as shown in Equation 1 above, but it takes a long time to repeat the LMS uniformly for a sufficient number of times until convergence. There is this.
또한, 하나의 수렴조건을 사용하여 이를 만족하면 LMS 수행을 종료하는 방법은 상기한 바와 같이 일률적으로 LMS를 반복하는 것에 비해 시간지연은 개선되었지만, 사익 수렴조건이 고스트의 소정수렴치에 비해 크면 수렴이 안된 필터계수를 얻게 되고, 상기 소정수렴치에 비해 작으면 이미 수렴되었는데도 최종오차가 기준값보다 큰 경우가 발생되어 수렴이 불가능한 것으로 간주되어 잘못된 필터계수를 얻게 된다.In addition, the method of terminating the LMS when one is satisfied using one convergence condition is improved in time delay compared to repeating the LMS uniformly as described above. If the filter coefficient is not obtained, and the value is smaller than the predetermined convergence value, the final error is larger than the reference value even though the convergence value is already converged.
또한, 채널특성에 따라 최종오차의 크기가 다른데 이를 하나의 기준값으로 수렴여부를 판단하는 것은 비효율적이다.In addition, the magnitude of the final error varies depending on the channel characteristics, and it is inefficient to determine whether the final error is converged as one reference value.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점에 착안하여 안출한 것으로, 채널특성에 따른 LMS의 수렴조건을 다양하게 적용하여 수렴여부를 정확하게 판단할 수 있는 개선된 엘엠에스(LMS) 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved LMS method for accurately determining convergence by applying various LMS convergence conditions according to channel characteristics. have.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 미리 설정된 수렴조건에 따라 필터계수를 반복적으로 갱신하여 고스트 제거를 위한 필터계수를 계산하는 LMS 방법에 있어서, 수렴하고자 하는 기준신호, 현재의 필터링된 출력신호 및 이전의 필터링된 출력신호를 이용하여 복수개의 수렴조건을 설정하고, 상기 복수개의 수렴조건 중 어느 하나가 만족될 때 상기 LMS 수행을 종료하는 것을 특징으로 하는 개선된 엘엠에스(LMS) 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the LMS method for calculating the filter coefficient for ghost removal by repeatedly updating the filter coefficient according to a predetermined convergence condition, the reference signal to be converged, the current filtered output signal and An improved LMS method is characterized by setting a plurality of convergence conditions by using a previous filtered output signal, and terminating the performance of the LMS when any one of the plurality of convergence conditions is satisfied. .
본 발명의 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.Other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 따라 급속히 변화하는 고스트에 대응하는 LMS의 동작과정을 도시한 플로우챠트로서, 하기는 동도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.3 is a flowchart showing the operation of the LMS corresponding to the rapidly changing ghost according to the present invention, which will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 수렴하고자 하는 수렴조건을 설정한다(단계 310). 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수렴조건은 하기와 같다.First, a convergence condition to be converged is set (step 310). Converging conditions according to a preferred embodiment of the present invention are as follows.
(식2),(식3),(식4)에 있어서, y[n]은 LMS 수행결과 구해진 출력신호이고, r[n]은 현재 수렴하고자 하는 고스트제거 기준신호이다. 그리고, e1cur[n]은 현재의 e1[n]이고, e1pre[n]은 현재 바로 이전의 LMS 수행결과 구해진 출력신호와 수렴하고자 하는 고스트제거 기준신호와의 차이이다. 또한, (식4)는 (식2)의 시간적인 변화율을 측정하기 위한 것이다.In equations (2), (3) and (4), y [n] is an output signal obtained as a result of performing LMS, and r [n] is a ghost removal reference signal to be converged at present. And, e1 cur [n] is the current e1 [n], e1 pre [n] is the difference between the output signal obtained as a result of the previous LMS and the ghost removal reference signal to converge. In addition, (4) is for measuring the temporal change rate of (2).
다음에, 복수개의 수렴조건이 설정된 상태에서 LMS 수행을 하고(단계 320), LMS 수행중에 (식2)의 조건, 즉 수렴하고자 하는 고스트제거 기준신호와 필터를 출력신호와의 차이가 설정된 제1소정치보다 작은지의 여부를 판단하여(단계 330), 만족하면 LMS 수행을 종료한다.Next, the LMS is performed in a state where a plurality of convergence conditions are set (step 320), and a first difference in which the difference between the ghost elimination reference signal and the filter to be converged and the output signal is set during the LMS is performed. It is determined whether or not it is smaller than a predetermined value (step 330), and when it is satisfied, the LMS is terminated.
단계(330)에서 (식2)를 만족하지 않으면, (식3)의 조건, 즉 e1pre[n]과 e1cur[n]의 차이가 설정된 제2소정치보다 작은지의 여부를 판단하여(단계 340), 만족하면 LMS 수행을 종료한다. 이때, (식3)은 오차의 절대적인 크기보다는 상대적인 변화크기를 측정하는 것으로, 수렴후의 오차의 크기가 비교적 큰 고스트 형태에 대응하기 위한 것이다.If the expression (2) is not satisfied in step 330, it is determined whether the condition of the expression (3), that is, the difference between e1 pre [n] and e1 cur [n] is smaller than the set second predetermined value (step 340) If satisfied, the LMS ends. At this time, (Equation 3) is to measure the relative change size rather than the absolute magnitude of the error, to correspond to the ghost shape having a relatively large magnitude of the error after convergence.
단계(340)에서 (식3)의 조건을 만족하지 않으면, (식4)의 조건(e1[n]의 시간적인 변화율을 측정하여 빠른 시간내에 수렴할 수 있는가의 여부)을 판단하여(단계 350), 만족하면 LMS 수행을 종료하고, 만족하지 않으면 LMS 수행을 반복한다(단계 320).If the condition of Equation 3 is not satisfied in step 340, it is determined whether the condition of Equation 4 can be converged in a short time by measuring the temporal rate of change of e1 [n] (step 350). If satisfied, the LMS ends. If not satisfied, the LMS is repeated (step 320).
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이, 여러개의 LMS 수렴조건을 둠으로써 수렴여부를 정확하게 판단할 수 있을 뿐만 아니라 LMS 수행속도를 빠르게 수행할 수가 있다.Accordingly, as described above, the present invention can not only accurately determine whether or not convergence is provided by placing several LMS convergence conditions, but also can quickly perform an LMS execution speed.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같은 세가지의 수렴조건을 두어 수렴여부를 판단하는 것으로 하여 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자라면, 본 발명이 이에 국한되지만은 않는다는 점을 명백하게 알 수 있을 것이다.On the other hand, in the embodiment of the present invention has been described by determining whether or not the convergence by setting the three convergence conditions as described above, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. .
따라서, 본 발명은 적절한 수렴처리속도를 고려하면서 상술한 수렴조건 이외의 조건을 더 추가하는 경우, 수렴여부의 정확도를 더욱 증진시킬 수가 있을 것이다.Therefore, the present invention may further improve the accuracy of convergence when further adding conditions other than the above-mentioned convergence conditions while considering an appropriate convergence processing speed.
상술한 바와 같이, 본 발명을 이용하면, 채널특성에 따른 수렴조건을 다양하게 적용시킴으로써, 전술한 종래방법에 비해 LMS 수렴여부를 정확하게 판단할 수 있고, 또한 LMS 수행속도를 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.As described above, by using the present invention, various convergence conditions according to channel characteristics can be applied, whereby it is possible to accurately determine whether the LMS converges as compared to the conventional method described above, and also has an effect of speeding up the LMS performance. have.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019940028280A KR0134268B1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Improved least mean square method |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019940028280A KR0134268B1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Improved least mean square method |
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KR0134268B1 true KR0134268B1 (en) | 1998-04-23 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019940028280A KR0134268B1 (en) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Improved least mean square method |
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-
1994
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