KR0144301B1 - 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치 - Google Patents

시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치

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Abstract

본 발명에 따른 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치는 수렴속도가 빠르면서도 수렴후의 진동폭이 작은 필터계수를 위한 스텝크기를 제공할 수 있는데, 클럭신호와 비교신호를 입력받아 논리신호를 출력하는 논리부와, 상기 논리부로 부터 논리신호를 입력받고, 상기 논리 신호 입력 횟수를 카운팅한 값을 출력하는 카운팅부와, 상기 카운팅부로 부터 상기 카운팅값을 제공받고, 기설정된 시정수값과 비교하여 비교값을 출력하는 비교부와, 적어도 2개 이상의 서로 다른 스텝크기를 입력받고, 상기 비교부로 부터 제공되는 비교신호에 응답하여 선택적으로 출력하는 선택부로 구성된다.

Description

시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치
도면은 본 발명에 따른 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치의 블럭도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : AND 게이트 15 : 인버터
20 : 카운팅부 30 : 비교부
40 : 선택부
본 발명은 고화질 티브이(HDTV:High Definition Television)의 등화기(Equalizer)에 있어서 필터계수의 스텝크기 선택장치에 관한 것으로 특히 등화기의 수렴속도가 빠르면서도 수렴후의 진동폭이 작은 필터계수를 구하기 위한 시정수를 이용한 스텝크기 선택장치에 관한 것이다.
고화질 티브이 시스템에 있어서 송신단으로 부터의 부호화된 신호는 채널을 통해 수신단으로 전송된다. 이때 전송경로 즉, 채널특성에 의해 왜곡이 발생하여 수신단으로 수신된다. 왜곡은 송/수신기의 위치, 거리, 지형, 건물, 날씨 등 여려가지 요인에 의해서 발생한다. 이러한 왜곡은 기존의 아날로그티브이 시스템에서는 화질저하로 나타나지만 디지탈 전송방식의 고화질 티브이 시스템에서는 수신측에서 화면 전체가 복원이 블가능하거나 전혀 다른 영상이 나타나는 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서 수신단에서는 채널등화기를 사용하여 이러한 왜곡을 최대한 감소시킴으로써 송신단으로 부터 전송된 신호를 복원하게 된다.
상기한 바와 같은 채널의 비이상적인 특성에 의하여 왜곡된 신호를 보상하기 위해 사용되고 있는 여러가지 등화기법은 평가기준과 필터구조, 훈련신호의 사용여부에 따라서 구분된다. 또한, 평가기준은 엠에스이(MSE: Mean Square Error)와 엘에스(LS: Least Square)로 구분되며, 필터구조는 횡단선구조 필터와 격자구조 필터로 나뉜다. 그리고, 훈련신호의 사용 여부에 따라서 훈련신호를 사용하는 등화기법과 훈련신호를 사용하지 않는 블라인드 등화기법으로 나뉜다.
일반적으로 MSE평가기준을 사용하는 등화기가 LS 평가기준을 사용하는 등화기보다 간단한 반면 수렴속도는 LS평가기준을 사용하는 등화기가 빠르다.
MSE평가기준을 최소화하기 위한 최적의 필터계수는 최대경사방법(steepest descent method)에 의해 반복적인 방법으로 구하는데, 종래의 LMS알고리즘에서는 하기식(1)으로 표현된다.
Wk+1= Wk+ 2μekXk(1)
상기 (1)식에서, Wk는 필터의 계수, ek는 추정오차신호, Xk는 필터입력신호이고, μ는 스텝크기(step size)로 적응속도의 안정성을 결정하는 상수인데 너무 큰 값을 설정하면 추정오차가 발산하게 되는 반면 너무 작게 잡으면 수렴속도는 늦은 반면 수렴후의 진동폭은 작다. 그러므로 빠른 수렴을 얻고 수렴후의 진동폭을 작게 하기 위해서는 스텝크기를 가변시켜야 한다. 이를 위해 스텝크기를 가변하는 브이에스(VS: Variable Step size)-LMS 알고리즘이 제안되었다. VS-LMS 알고리즘에서는 스텝크기를 적응적으로 변화시켜 수렴속도의 향상과 수렴시 오차를 최소화한다. 즉, 초기 등화시는 스텝크기를 크게 하여 빠르게 수렴시키고 수렴했을 경우는 스텝크기를 작게하여 수렴후 오차를 최소화 시킨다. 따라서, 종래의 VS-LMS 알고리즘은 매 반복단계 마다 스텝크기를 갱신해야한다는 문제점이 있어왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 고화질 티브이의 등화기에 있어서, 시정수를 이용하여 수렴속도가 빠르면서도 수렴후의 진동폭이 작은 필터계수를 얻기 위한 스텝크기 선택장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치는, 클럭신호와 비교신호를 입력받아 논리신호를 출력하는 논리부와, 상기 논리부로 부터 논리신호를 입력받고, 상기 논리신호 입력 횟수를 카운팅한 값을 출력하는 카운팅부와, 상기 카운팅부로 부터 상기 카운팅값을 제공받고, 기설정된 시정수값과 비교하여 비교값을 출력하는 비교부와, 적어도 2개 이상의 서로 다른 스텝크기를 입력받고, 상기 비교부로 부터 제공되는 비교신호에 응답하여 선택적으로 출력하는 선택부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도면은 본 발명에 따른 시정수를 이용한 필터계수 스텝크기 선택장치의 블럭도로써, AND게이트(10), 인버터(15), 카운팅부(20), 비교부(30), 및 선택부(40)로 구성된다.
LMS 알고리즘에서 시정수(Time Constant)는 오차신호의 수렴척도로 사용할 수 있으므로, 매 반복단계 마다 스텝크기를 갱신하지 않고 시정수와 일치하는 때만 스텝크기를 갱신시킨다. 즉, 미리 정해진 다른 스텝크기로 바꾼다.
LMS알고리즘에서 입력신호의 상호상관 행렬의 고유값분포가 같다고 가정하면 차수가 M인 등화기의 MSE의 시정수는
τMSE
로 쓸수 있다. 여기서, Tr[R]은 입력신호의 상관행렬의 trace로 입력신호의 전력과 같다.
이제, 본 발명에 따른 스텝크기 선택장치의 동작을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
먼저, AND게이트(10)는 클럭신호와, 인버터(15)에 의해 반전된 비교신호를 입력받아 카운팅부(20)로 논리신호를 출력한다.카운팅부(20)는 AND 게이트(10)로 부터 논리신호 입력회수를 카운팅하여, 그 카운팅값(i)를 출력한다. 비교부(30)는 카운팅부(20)로 부터 제공되는 카운팅값과 기설정된 시정수값(τMSE)을 비교하여 비교신호를 출력한다. 이때, 카운팅값이 시정수값(τMSE) 보다 작은 상태에서는 비교신호0을 출력하고, 카운팅값이 시정수값 이상이 되면 비교신호1를 출력한다. 이때, 비교부(40)로 부터 제공되는 비교신호에 응답하여, 선택부(40)는 제 1 또는 제 2 스텝크기를 선택적으로 출력한다. 즉, 비교신호0에 응답하여 제 1 스텝크기를, 비교신호1에 응답하여 제 2 스텝크기를 출력한다. 이렇게 출력된 스텝크기는 필터계수부(도시안됨)로 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치는 수렴속도가 빠르면서도 수렴후의 진동폭이 작은 필터계수를 얻기 위한 스텝크기를 제공할 수 있다는 커다란 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 클럭신호와 비교신호를 입력받아 논리신호를 출력하는 논리부와; 상기 논리부로 부터 논리신호를 입력받고, 상기 논리신호 입력 횟수를 카운팅한 값을 출력하는 카운팅부와; 상기 카운팅부로 부터 상기 카운팅값을 제공받고, 기설정된 시정수값과 비교하여 비교값을 출력하는 비교부와; 적어도 2개 이상의 서로 다른 스텝크기를 입력받고, 상기 비교부로 부터 제공되는 비교신호에 응답하여 선택적으로 출력하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치.
  2. 제 2 항에 있어서, 상기 논리부가, 상기 비교부로 부터 제공되는 비교신호를 반전시켜 출력하는 인버터와; 클럭신호와 상기 인버터로 부터 제공되는 신호를 입력받아, 논리신호를 출력하는 AND 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시정수를 이용한 필터계수의 스텝크기 선택장치.
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