KR0145439B1 - 고선명 텔레비젼용 적응등화기의 동작제어 방법 및 장치 - Google Patents

고선명 텔레비젼용 적응등화기의 동작제어 방법 및 장치

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KR0145439B1
KR0145439B1 KR1019940013345A KR19940013345A KR0145439B1 KR 0145439 B1 KR0145439 B1 KR 0145439B1 KR 1019940013345 A KR1019940013345 A KR 1019940013345A KR 19940013345 A KR19940013345 A KR 19940013345A KR 0145439 B1 KR0145439 B1 KR 0145439B1
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Abstract

본 발명은 고선명 텔레비젼 수신기에서의 적응 등화기를 포함하는 모뎀부의 동작을 최적으로 제어하기 위해, 정합필터, 적응 등화기, 심볼타이밍 복구회로 및 반송파 복구회로를 영상신호 처리장치의 모뎀부내에 설치하고, 상기 각 회로를 시스템의 동작시에 초기화 하는 단계와; 상기 적응 등화기 및 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한 채, 사이 심볼타이밍 복구회로를 동작시켜 상기 모뎀부의 동작에 필요한 동기클럭들을 얻는 단계와; 상기 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한채, 상기 적응 등화기를 동작시켜 복조된 수신신호의 등화에 대한 출력 오차값을 얻는 단계와; 상기 출력오차값이 미리 설정된 설정값보다 작을 경우에 상기 반송파 복구회로를 포함하는 상기 모뎀부의 모든 소자들을 구동하는 단계를 가진다.

Description

고선명 텔레비젼용 적응 등화기의 동작 제어 방법 및 장치
제1도는 본 발명에 따른 고선명 텔레비젼용 모뎀부의 블럭도.
제2도는 본 발명의 적응 등화기 동작제어를 보여주는 플로우 챠트.
제3도는 본 발명에 적용되는 FIR필터의 내부구조도.
제4도는 제1도에 따른 모뎀부내의 적응 등화기의 상세 블럭도.
본 발명은 고선명 텔레비젼(HDTV:High Definition Television) 수신기에 적합한 적응 등화기에 관한 것으로, 특히 다중 경로의 길이나 페이딩 현상등에 기인하는 채널에 의한 신호의 간섭을 줄일 수 있는 적응 등화기의 동작 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 텔레비젼 시스템으로 알려져 있으며, 35밀리 영화필름의 화질과 컴팩트 디스크 수준의 음질을 가지는 고선명 텔레비젼 수신기는 송신측의 방송채널에 의한 다중경로나 페이딩 현상에 의해 열화된 수신신호를 정상적으로 재생하기 위하여 내부 적응 등화기를 가지고 있다. 이러한 적응 등화기는 디지탈 통신 시스템에서 채널에 의한 송신신호의 열화를 보상하기 위하여 유한 충격 응답(Finite Impulse Response: FIR)특성을 가지는 필터로 구성되어져 있다.
전형적으로, 잘알려진 적응 등화기를 채택한 시스템은 전화선 모뎀등이 그 대표적인 예인데, 이 경우 데이타 전송율은 약 24000 sps(symbol per second)정도이다. 그렇지만, 이와 같은 종래의 적응 등화기는 전 디지탈적으로 신호를 처리하는 고선명 텔레비젼분야에는 적합하지 못하다. 왜냐하면, 고선명 텔레비젼 시스템에서는 약 5 메가 sps정도의 데이타 전송율을 필요로 하기 때문이다. 따라서, 이러한 고속 전송율에서 실시간 동작을 수행할 수 있는 고선명 텔레비젼용 적응 등화기의 동작 제어 방법 및 장치의 구현이 필요함을 알수 있다. 전송채널에서 발생하는 다중경로 및 페이딩 현상을 보상하기 위한 것으로서, 적응 등화기에서 제어가능한 다중경로의 길이는 FIR 필터의 길이와 등화 알고리즘에 따라 다르지만 일반적으로 -2us ∼ +24us 정도이어야 한다. 이 경우 대개 필터의 조정가능한 계수의 길이는 100∼256개 정도이다. HDTV 수신기가 초기에 동작을 시작할 대 -2us +24us의 전 다중경로 영향을 적응 등화기에 의해 상쇄시키려하면 상당한 초기화 시간이 소요되는 단점이 있었다. 또한 현재의 디지탈 신호처리 기술로는 5Msps 정도의 데이타 전송율을 가지는 수신신호에 대해서 실시간으로 1개의 입력 심볼에 대하여 100 ∼ 256 정도의 계수를 구하기란 매우 어려운 실정이다. 따라서, HDTV 수신기용 적응 등화기는 복구된 비디오 신호 및 오디오 신호를 얻기위해 걸리는 대기시간이 보다 작은 것이 필요하게 되며, 이를 위한 기술적 해결이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 고선명 텔레비젼용 적응 등화기의 동작을 빠른 시간내에제어할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 HDTV 수신기에서의 적응 등화기를 포함하는 모뎀부의 동작을 최적으로 제어하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 아스팩트에 따르며, 정합필터, 적응 등화기, 심볼타이밍 복구회로 및 반송파 복구회로를 영상신호 처리장치의 모뎀부내에 설치하고, 상기 각 회로를 시스템의 동작시에 초기화 하는 단계와; 상기 적응 등화기 및 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한 채, 상기 심볼타이밍 복구회로를 동작시켜 상기 모뎀부의 동작에 필요한 동기클럭들을 얻는 단계와; 상기 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한 채, 상기 적응 등화기를 동작시켜 복조된 수신신호의 등화에 대한 출력 오차값을 얻는 단계와; 상기 출력오차값이 미리 설정된 설정값보다 작을 경우에 상기 반송파 복구회로를 포함하는 상기 모뎀부의 모든 소자들을 구동하는 단계가 마련된다. 본 발명에서는 실시간 처리의 달성을 위해, 통계적으로 대부분의 다중경로에 의한 전송경로 지연이 수 마이크로 초 이하라는 점에 착안하여 HDTV 수신기의 동작 초기에는 그 이하에 해당하는 다중경로를 제거할 수 있도록 적응 등화기의 계수를 갱신하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방법 및 전체 시스템의 구조가 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명되어진다. 이하의 설명에서, 그러한 구조의 유형등에 대한 상세한 항목들이 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위해 설명된다. 그러나, 당해 기술분야에 숙련된 자에게 있어서는 본 발명의 그러한 상세 항목들이 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 또한, 잘 알려진 회로의 특징 및 기능들은 본 발명을 모호하지 않게 하기위해 상세히 설명하지 않는다.
본 발명에 따른 적응 등화기를 포함하는 모뎀부의 장치구조를 설명하기 위해 도시된 제1도를 참조하면, 튜너 100, IF(Intermediate Frequency) 필터 및 앰프 102, 복조회로 104, 정합 필터 106 적응 등화기 108, 심볼 타이밍 복구회로 110, 및 반송파 복구회로 112는 모뎀부를 구성한다. 여기서, 고선명 텔레비젼 수신기는 송신측에서 부호화 및 변조된후 전송되는 비디오 및 오디오 신호를 복조하여 상기 송신측에서 부호화된 데이타를 얻는 모뎀부와, 상기 모뎀부에서 출력되는 상기 데이타를 다시 상기 비디오 및 오디오 신호로 복원하는 복호기를 포함하고 있다. 제1도에서 상기 모뎀부내의 튜너 100는 안태나를 통해 수신되는 HDTV용 RF 신호를 튜닝한다. 상기 IF 필터 및 앰프 102는 상기 튜닝된 신호를 중간 주파수 대역으로 필터링하고 증폭한다. 상기 복조회로 104는 상기 증폭된 신호를 복조하며, 정합 필터 106는 상기 복조회로 104의 출력을 매칭하기 위한 필터로서 작용한다. 상기 정합 필터 106의 출력은 적응 등화기 108및 심볼 타이밍 복구회로 110에 제공된다. 상기 심볼 타이밍 복구회로 110는 상기 복조 회로 104, 정합 필터 106, 적응 등화기 108 및 반송파 복구회로 112의 동작에 필요한 타이밍 정보를 상기 정합 회로 106의 출력으로부터 추출한다. 상기 적응 등화기 108는 전송채널의 영향에 기인하는 상기 신호의 열화를 보상하기 위해, 상기 심볼 타이밍 복구회로 110의 타이밍 정보에 응답하여 상기 정합 필터 106의 출력신호를 적응적으로 등화시킨다. 상기 반송파 복구회로 112는 상기 적응 등화기 108의 출력을 수신하여 반송파 주파수 오차, 위상 오차 및 위상 지터(phase jitter)를 보상한다. 상기 반송파 복구회로 112의 출력은 미 도시된 텔레비젼 수신기의 복호기에 제공된다.
본 실시예에 따라 구현된 상기 적응 등화기 108의 세부적 구성은 제4도에 도신된다. 제4도를 참조하면, 제1,2,3 및 4 FIR 필터 410-413, 제1 및, 제2가산기 414,415 그리고 등화계수 계산 및 다운 로딩회로 416는 상기 적응 등화기 108에 포함된다. 여기서, 입력되는 실 신호 및 가신호는 상기 정합 필터 106로부터 분리되어 인가되는 디지탈 영상신호이며, 각기 영상신호에 대한 실수성분과 허수성분을 나타낸다. 즉, 본 실시예에서는 HDTV의 입력신호가 복소신호로서 나타나는 것을 이용하여 실계수를 가지는 FIR 필터 4개와 가산 및 감산기능을 하는 두개의 가산기 및 적응 등화기의 등화계수의 계산과 구해진 계수를 FIR 필터로 다운로드하는 회로를 구현하였다. 제4도에서, 상기 회로 416는 상기 제1,2가산기 414, 415로부터 제공되는 실수부 및 가수부 출력을 수신하여 실 계수 및 가 계수를 발생한다. 상기 제1 FIR 필터 410는 상기 실 신호 및 상기 실 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행하며, 상기 제2 FIR 필터 411는 상기 실 신호 및 상기 가 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행한다. 또한, 상기 제3 FIR 필터 412는 상기 실 계수 및 가 신호를 수신하여 FIR 필터링을 수행하며, 상기 제4FIR 필터 413는 상기 가 신호 및 가 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행한다. 상기 제1 가산기 414는 상기 제1FIR 필터 410의 출력에서 상기 제2FIR 필터 411의 출력을 감산한다. 상기 제1가산기 414의 출력은 상기 실수부 출력으로서 제공된다. 상기 제2가산기 415는 상기 제3 및 제4FIR 필터 412,413의 출력을 가산하여 가수부 출력으로서 제공한다. 상기 제4도에서, 제1,2,3, 및 4FIR 필터 410-413의 내부 구성은 실질적으로 각기 동일하며, 그 구체적인 세부회로는 제3도에 도시된다.
제3도를 참조하면, 입력단으로 인가되는 입력신호는 실 신호 또는 가 신호가 될수 있으며, 필터 계수 입력으로 인가되는 신호는 실 계수 또는 가 계수가 될수 있다. 여기서, 설명의 편의상 상기 필터계수는 계수(Coefficient)의 이니셜인 C로서 표시되었다. 제3도내의 지연소자들 301-303은 각기 1샘플 지연기이며, 곱셈기들 310-315은 각기 제공되는 필터계수와 상기 지연된 샘플 신호를 각기 승산하기 위해 사용된다. 가산기 320는 상기 곱셈기들 310-315의 출력을 모두 가산하기 위해 사용된다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 제1도의 모뎀부 및 제4도의 적응 등화기를 적절히 제어하는 방법이 설명될 것이다.
제2도를 참조하면, 상기 모뎀부내의 각 기능 블럭의 동작을 최적으로 제어하기 위한 단계들이 제200, 202, ---, 222단계에 걸쳐 나타나 있다. 본 실시예에서는 실시간 처리의 달성을 위해, 통계적으로 대부분의 다중경로에 의한 전송경로 지역이 +10us 이하라는 점에 착안하여 HDTV 수신기의 동작 초기에는 +10us이하에 해당하는 다중경로를 제거할 수 있도록 적응 등화기의 계수를 갱신하는 것이다. 즉, 적응 등화기의 FIR 필터 전체 계수중 +10us내의 다중 경로 현상을 상쇄할 수 있는 c[-n], c[-n+1], ..., c[0], c[1], ..., c[i](im)의 계수만 갱신한다는 것이다. 이때 적응 등화기의 초기화 과정에서는 적응 등화기의 중간탭 계수만을 1+j0로 하고 나머지 계수들은 모두 0으로 한다. c[-n+1] ∼ c[i]의 계수를 갱신하면서 적응 등화기 출력의 평균자승오차(mean square error; MSE)를 계산하여 이 값이 어떤 임의의 설정치 보다 작을 경우 반송파 복구기를 동작시킨다.
제2도에서, 제200단계는 텔레비젼 시스템에 전원이 인가되는 것을 의미한다.
이때, 상기 제1도의 모뎀부에도 전원이 인가된다. 제202단계에서, 제1도의 심볼 타이밍 복구회로 110, 정합필터 106, 적응 등화기 108 및 반송파 복구기 112의 초기화가 실시된다. 상기의 초기화 실시 및 제2도의 제어는 미 도시된 시스템의 제어부가 수행한다. 제204단계에서, 심볼 타이밍 복구회로 110가 동작된다. 그럼에 의해 상기 정합필터 106을 통해 출력되는 수신 데이타에서 상기 각부에 필요한 타이밍 정보 즉, 동기 클럭들이 얻어진다. 이 경우에 적응 등화기 108와 반송파 복구기 112는 초기상태를 그대로 유지하고 있다. 상기 제204단계에서, 상기 심볼 타이밍 복구 회로 110가 안정된 동기 클럭을 발생하면, 제206단계에서, 적응 등화기 108의 동작이 시작된다. 여기서, 상기 적응 등화기 108의 등화 동작은 제4도의 필터들의 전 계수중에서 10 마이크로 초등과 같이 정해진 시간 값 이하의 고스트를 제거할 수있는 필터 계수로써 수행된다. 상기 설정되는 필터계수의 계산은 제4도의 등화계수 계산 및 다운 로딩 회로 416가 담당한다. 이 경우에도 상기 반송파 복구기 112는 초기상태를 그대로 유지해야 한다. 제208단계에서, 상기 적응 등화기 108의 평균 자승 오차값과 미리 설정된 제1설정 값이 비교된다. 이때, 상기 오차값이 상기 제1설정값보다 작으면 제210단계의 동작이 수행되며, 크면, 제206단계로 복귀된다. 즉, 상기 오차값이 제1설정값 이하이면, 상기 반송파 복구회로 112의 동작이 시작된다. 제21단계에서, 상기 등화기 108의 필터 계수의 갯수가 증가되고, 제214단계가 수행된 후 제216단계가 다시 수행된다. 상기 제216단계는 상기 적응 등화기108의 출력에 대한 평균 자승 오차값과 제2설정 값이 비교되는 단계이다. 상기 오차값이 상기 제2설정값 이하이면, 제218단계가 수행된다. 상게 제218단계는 상기 오차값과 제3설정 값이 비교되는 단계이다. 여기서, 제1,2 및 3설정 값의 크기는 제1설정값이 가장 크고 제3설정값이 가장 적다. 이렇게 설정하는 이유는 오차값의 범위를 넓은데서 좁은곳으로 줄이고자 함이다. 제220단계에서의 적응 등화기 108동작이 된후에는 제222단계의 비교가 수행된다. 여기서, 제4설정 값은 상기 적응 등화기 108의 발산 한계값으로서 적응 등화기의 필터계수를 전 계수로 확장하여 동작시킬 경우에 발산을 방지하기 위한 설정값이다. 상기 오차값이 발산값에 이르면, 제224단계의 초기화가 수행되고 동작은 제206단계로 복귀된다. 즉, 상기 상기 제208단계에서 224단계가지의 전체적인 동작은 상기 적응 등화기 108의 출력 오차값이 미리 정해놓은 어떤 범위 이하이면 반송파 복구기 112를 동작시켜 모뎀부가 동작하도록 하며, 시스템 동작중 계속 적응 등화기의 출력 오차를 모니터하여 그 값이 어느 범위 이상이면 적응 등화기를 초기화하고 모뎀부의 동작을 다시 반복하는 것이다. 여기서, 적응 등화기의 계수 갱신 알고리즘으로는 고다드(Godard)가 1980년 11월 IEEE Trans. on Comm., pp.1867-1875에 발표한 자력복구 등화(blind equalization) 알고리즘을 이용할 수 있다. 이 외에도 알려져 있는 자력복구등화 알고리즘은 피익드(Piccd)와 프라티(Prati)가 1987년 9월 IEEE Trans. on Comm., pp.877-887에서 제안한 스탑 앤드 고(Stop-and-Go) 알고리즘이 있다. 반송파 복구기를 동작시킨 후 등화기의 계수가 이전보다 보다 많은 계수로 갱신될대의 계수 갱신 알고리즘은 전과 동일한 알고리즘을 사용해도 좋으나, 판정 다이렉티드(decision-directed)에 근거한 LMS 알고리즘을 사용하는 것이 등화기의 수렴속도를 증가 시킬 수 있게 된다. 이 경우에는 상기 평균 자승 오차 즉, MSE값이 제3설정값보다 작으면 갱신하고자 하는 계수를 전 계수로 확장시킬 필요가 있다. 반면 제2설정값보다 크면 적응 등화기를 초기화 시켜 다시 수행한다. 또한 갱신하고자 하는 등화기의 계수를 전계수로 확장후 MSE 값이 제4설정값보다 커지면 적응 등화기를 초기화 시켜야 한다.
따라서, 상기와 같은 제허 흐름에 따라 적응 등화기의 동작을 제어하면 HDTV 수신기 동작초기에 수신기내의 모뎀부가 재빨리 정상상태에 도달할 수 있다. 따라서, HDTV 수신기에서 정상상태의 화면과 소리를 얻기까지의 대기시간을 단축시킬 수 있게된다.
상술한 본 발명에 따르면, 고선명 텔레비젼용 적응 등화기의 동작을 빠른 시간내에 제어할 수 있는 장점이 있으며, 적응 등화기를 포함하는 모뎀부의 동작이 최적으로 제어된다.

Claims (5)

  1. 영상신호 처리장치내의 모뎀부를 제어하기 위한 방법에 있어서; 상기 모뎀부내에 설치된 정합 필터, 적응 등화기, 심볼 타이밍 복구회로 및 반송파 복구회로를 초기화하는 단계와; 상기 적응 등화기 및 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한채, 상기 심볼 타이밍 복구회로를 동작시켜 상기 모뎀부의 동작에 필요한 동기클럭들을 얻는 단계와; 상기 반송파 복구회로의 초기화 상태를 유지한 채, 상기 적응 등화기를 동작시켜 복조된 수신신호의 등화에 대한 출력 오차값을 얻는 단계와; 상기 출력오차값이 미리 설정된 설정값보다 작을 경우에 상기 반송파 복구 회로를 포함하는 상기 모뎀부의 모든 소자들을 구동하는 단계를 가짐을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모뎀부의 동작수행중에 상기 적응 등화기의 상기 출력오차값을 계속적으로 모니터링 하고, 미리 설정된 한계값 이상이면 상기 반송파 복구회로 및 적응 등화기를 초기화 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 출력 오차값이 상기 적응 등화기의 출력에 대한 평균 자승 오차임을 특징으로 하는 방법.
  4. 고선명 텔레비젼에 적합한 모뎀장치에 있어서; 수신되는 라디오 주파수신호를 튜닝하여 중간 주파수 대역으로 변환하는 튜닝 수단과; 상기 튜닝수단에 연결되어 상기 변환된 신호를 복조하기 위한 복조수단과; 상기 복조수단에 의해 복조된 신호를 정합하는 필터링 수단과; 상기 필터링 수단의 출력을 수신하여 상기 모뎀장치의 동작에 필요한 타이밍 정보를 발생하는 심볼 타이밍 복구수단과; 상기 수신신호의 열화를 보상하기 위해, 상기 심볼 타이밍 복구수단의 타이밍 정보에 응답하여 상기 필터링 수단의 출력신호를 적응적으로 등화시키는 적응 등화수단과; 상기 적응 등화수단의 출력을 수신하여 상기 수신신호의 반송파를 복구하는 복구수단을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적응 등화수단은, 상기 필터링 수단의 출력에 대한 실 신호 및 실 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행하는 제1필터와, 상기 실 신호 및 가 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행하는 제2필터와, 상기 실 계수 및 가 신호를 수신하여 FIR 필터링을 수행하는 제3필터와, 상기 가 신호 및 가 계수를 수신하여 FIR 필터링을 수행하는 제4필터를 포함하여 이루어진 필터링 수단과; 상기 필터링 수단내의 상기 제1필터의 출력에서 상기 제2필터의 출력을 감산하는 제1가산기와, 상기 제3 및 제4필터의 출력을 가산하는 제2가산기를 가지는 가산수단과; 상기 가산 수단내의 제1,2가산기로부터 실수부 및 가수부 출력으로써 등화 계수를 계산하여 상기 실 계수 및 가 계수를 제공하는 등화계수 계산 및 다운 로딩 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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