KR0152450B1 - 모드선택가능한 큐에이엠 통신시스템 - Google Patents

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KR0152450B1
KR0152450B1 KR1019930004562A KR930004562A KR0152450B1 KR 0152450 B1 KR0152450 B1 KR 0152450B1 KR 1019930004562 A KR1019930004562 A KR 1019930004562A KR 930004562 A KR930004562 A KR 930004562A KR 0152450 B1 KR0152450 B1 KR 0152450B1
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에이. 레리 스코트
엠. 폭스 죤
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헤롤드 엠. 크리스버그
제너럴 인스트루먼트 코포레이션
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Abstract

본 발명은, 16-QAM, 32-QAM 및 64-QAM(30)과 같은 복수의 QAM 모드 중 어느 하나로 데이터를 통신할 수 있는 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 통신 시스템을 제공한다. 수신기(70)는, 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 수신 데이터를 디코드하도록 시도함으로써, 시행 착오 기초하에 송신되는 특정의 QAM 모드를 검출한다. 동기 조건은 복수의 다른 동기 테스트가 충족되는 것을 요구할 수 있다. 특정의 실시예에서는, 제1동기 테스트는 트렐리스 디코더(90)의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 충족되고, 제2동기 테스트는 수신 데이터 중에서 제1동기 워드를 검출한 때에 충족되며, 제3 및 최종 동기 테스트는 수신 데이터 중에서 제2동기 워드를 검출한 때에 충족된다. 수신기의 제조 원가를 절감하기 위해서, 대부분의 QAM 모드 종속 구성 요소(76, 80, 84, 90, 98, 102)는 PROM에 격납된 룩업 테이블(look-up table)을 이용해서 구현하고 있다.

Description

모드 선택 가능한 큐에이엠(QAM) 통신시스템
제1도는 본 발명에 따른 플랙시블 QAM 모드 통신 시스템의 송신기측의 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 트렐리스 엔코더의 상세 블록도.
제3도는 16-QAM, 32-QAM 및 64-QAM에 대한 컨스텔레이션 패턴을 나타낸 매핑.
제4도는 제3도의 컨스텔레이션 패턴에서 컨스텔레이션점이 어떻게 라벨링되는가를 설명하기 위한 도면.
제5도는 제3도의 컨스텔레이션 패턴에 대한 서브세트 라벨링을 정의하는 도면.
제6도는 본 발명에 따른 플랙시블 QAM 모드 통신 시스템의 수신기측의 블록도.
제7도는 제6도에 도시된 자동 이득 조정(AGC) 회로의 상세 블록도.
제8도는 제6도에 도시된 캐리어 복구 회로의 상세 블록도.
제9도는 제6도에 도시된 적응 등화기의 상세 블록도.
제10도는 제6도에 도시된 트렐리스 디코더의 상세 블록도.
제11도는 제6도에 도시된 동기 검출(sync detect) 회로의 상세 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 단자 12 : 스크램블러
14 : 리드 솔로몬 엔코더 16,20 : 인터리버
18 : 트렐리스 엔코더 24 : 업컨버터, 직각 변조기 및 D/A 컨버터
30,30' : 제어 버스 34 : 트렐리스 엔코더 포맷터
74 : 다운 컨버터, 직각 복조기 및 A/D 컨버터
76 : 자동 이득 조정(AGC) 회로
80 : 적응 등화기 82 : 타이밍 복구 회로
84 : 캐리어 복구 회로 88,96 : 디인터리버
90 : 트렐리스 디코더 92 ; 트렐리스 디코더
94 : 트렐리스 디코더 포맷터 98 : 리드 솔로몬 디코더
100 : 디스크램블러 102 : 동기 검출 회로
110,124 : 적분기 112 : 대용량 PROM
120 : 록크 검출기 PROM 122 : 위상 검출기 PROM
126 : 루프 필터 128 : VCO
130 : FIR 필터 132 : CMA 에러 PROM
134 : DD 에러 PROM 136 : 멀티 플렉서 (MUX)
138 : 계수 갱신, 계산 회로 150 : 프루너 PROM
152 : 지연 버퍼 154 : 멀티 플렉서 (MUX)
156 : 비율 = 1/2 64-상태 비터비 디코더
158 : 차동 디코더 160 : 차동 엔코더
162 : 비율 = 1/2 64 상태 컨볼류셔널 엔코더
170,172,174 : 16 비트 시프트 레지스터
176 : 멀티 플렉서 (MUX) 178 : 비교 회로
180 : 메모리 182 : 24 비트 시프트 레지스터
186 : 비교 회로 188 : 동기 상태 시퀀서
206 : QAM 모드 메모리
[발명의 배경]
본 발명은 트렐리스 코드화 QAM(Quadrature Amplitude Modulation : 직각 진폭 변조)에 관한 것으로, 특히 플렉시블(flexible) M-어리(ary) QAM 통신 시스템에 관한 것이다.
디지탈 데이터, 예컨대 HDTV 신호(high definition television signal)를 방송하는데 사용되는 디지탈화된 영상은 최종 사용자와의 통신을 위해 지상의 VHF나 UFH 아날로그 채널을 통해 전송될 수 있는 바, 여기서 아날로그 채널은 입력 파형의 변조 및 변환된 버전을 전달한다. 통계적으로 파형의 변조는 가능한 배경 열잡음과 임펄스 잡음 및 페이드(fades)로 인해 적응적 또는 중복적으로 된다. 여기서, 채널에 의해 수행되는 변환은 주파수 변환, 비선형 또는 고조파 왜곡(harmonic distortion), 시간 분산이다.
아날로그 채널을 매개로 디지탈 데이터를 통신하기 뒤해서는, 데이터를 예컨대 PAM(Pulse Ampiltude Modulation) 형태로 변조하게 되는데, 유용한 채널 밴드폭 내에서 전송될 수 있는 데이터의 양을 증가시키는 데에는 전형적으로 QAM이 사용된다. 여기서 QAM은 정보의 다수의 비트가 예컨대 16, 32 또는 64개의 점을 포함할 수 있는 컨스텔레이션(constellation)으로서 언급되는 패턴으로 함게 전송되는 PAM의 일종이다.
PAM에서 각 신호는 진폭 레벨이 전송된 심볼에 의해 결정되는 펄스이다. 16-QAM에서는 각 직각 채널(quadrature channel)에서의 -3, -1, 1, 3의 심볼 진폭이 전형적으로 사용되고, 32-QAM에서는 -5, -3, -1, 1, 3, 5의 심볼 진폭이 전형적으로 사용되며, 64-QAM에서는 -7, -5, -3, -1, 1, 3, 5, 7의 심볼 진폭이 전형적으로 사용된다.
디지탈 통신 시스템에 있어서의 대역폭 효과(bandwidth efficiency)는 대역폭 단위에 대해 초당 전송된 비트의 수, 즉 대역폭에 대한 데이터율의 비이다. 여기서, 고대역폭 효과를 갖는 변조 시스템이 고데이터율과 작은 밴드폭 정유 요구를 갖춘 응용에 적용되고, QAM은 밴드폭 효과 변조를 제공한다.
대역폭 효과 디지탈 통신 시스템에 있어서, 시간 분산 채널을 통해 전송되는 각 심볼의 영향은 각각 그 심볼에 주어진 시간 구간을 지나서까지 연장된다. 이때, 수신된 심볼의 중첩(overlap)으로 인하여 발생하는 왜곡은 심볼 상호간의 간섭(ISI ; intersymbol interference)이라고 일컬어진다. 이러한 왜곡은 낮은 배경 잡음 및 제한된 대역폭을 갖는 채널을 통해 고속으로 데이터를 전송하는데 주요한 장애의 하나로 된다. 상기한 ISI 문제를 처리하기 위해 등화기(equalizer)라고 알려진 장치가 사용된다. 더욱이, 채널 특성은 전형적으로 미리 알려지지 않는다. 따라서, 통상적으로는 적응 등화기(adaptive equalizer)를 사용한다. LMS(least mean square) 에러 적응 필터링 구조(filtering scheme)가 적응 등화 알고리즘으로서 통상적으로 이용되고 있는데, 이는 당해 기술 분야에서 잘 알려진 사실이다. 이 알고리즘에 대해서는, 예컨대 「B. Windrow M. E. Hoff, Jr., Adaptive Switching Circuits, IRE Wescon Conv. Rec., Part 4, pp. 96~104, Aug. 1960」 및 「U. H. Qureshi, Adaptive Equaliztion, Proc. IEEE, Vol. 73, No. 9, pp. 1349~1387, Sept. 1987」에 개시되어 있다.
전력제한 및 고데이터신뢰성 뿐만 아니라 대역제한 및 고대역폭 효과를 요구하는 응용에 대해서 QAM과 함께 일종의 에러 정정 코딩이 요구되고 있는데, 이것은 트렐리스 코드화 변조(TCM ; Trellis coded modulation)을 이용함으로써 어느 정도 달성할 수 있다. 트렐리스 코드화 변조는 대역 제한 채널을 통해 디지탈 전송을 위한 코딩과 변조 기술의 결합을 포함하는데, 이는 대역폭 효과와의 절충 없이 QAM 등과 같은 통상적인 비코드화 다레벨 변조를 거쳐 중요한 코딩 이득의 달성을 허용한다. TCM 구조는, 코드화 신호 시퀀스를 발생시키도록 변조 신호의 선택을 주관하는 유한 상태 엔코더(finite-state encoder)와 결합하여 여분 비2진화 변조(redundant nonbinary modulation)를 사용한다. 수신기에서, 잡음 신호는 소프트-결정 최대 유사 시퀀스 디코더(soft-decision maximum likelihood sequence decoder)에 의해 디코드된다. 이와 같은 구성은, 통상적인 비코드화 변조와 비교하여 부가 잡음에 대한 디지탈 전송의 견고성(robustness)을 3dB 이상 향상시킬 수 있다. 이러한 이득은 알려진 다른 에러 정정 구조에 의해 요구되는 것처럼 효과적인 정보 비율의 대역폭 확장이나 감소 없이 얻어진다. 여기서, 트렐리스(trellis)라는 용어는 이러한 구성이 2진화 컨볼루셔널 코드의 트렐리스 다이어그램과 유사한 상태-천이(state-transition)(trellis) 다이어그램에 의해 설명되어질 수 있기 때문에 사용된다. 그 차이는 TCM이 임의 크기의 신호 세트에 따른 비2진화 변조에 대해 컨볼루셔널 코딩의 원리를 확대한다는 것이다.
전력 및 대역이 제한되고 고데이터 신뢰성 및 고대역폭 효과를 요구하는 한가지 응용은, 압축된 고품질 텔레비전 신호의 디지탈 통신이다. 압축된 HDTV 신호를 전송하기 위한 시스템은 15~20Mbps(Mbit/s)의 데이터율을 요구하고, 6MHz(통상적인 NTSC 텔레비전 채널의 대역폭)의 대역폭 점유를 요구하며, 매우 높은 데이터 신뢰성(즉, 매우 작은 비트 에러율)을 요구한다.
또, 데이터율 요구는 고품질 압축 텔레비전 영상을 제공해야 하는 필요성에 기인한다. 대역폭 및 전력 억제는 미합중국 연방 통신 위원회의 요구로서, HDTV 신호가 현재의 6MHz 텔레비전 채널을 점유하고, 현재의 방송 NTSC 신호와 함께 존재하여야 한다는 것을 요구한다. 데이터율과 대역폭 점유의 이러한 조합은 고대역폭 효과를 갖는 변조 시스템을 요구하는데, 실제로 대역폭에 대한 데이터율의 비는 3 또는 4의 차수로 되어야만 한다.
상당히 압축된 소스 재료(예컨대, 압축 영상)에 기인하는 HDTV 응용 기술에 있어서 매우 높은 데이터 신뢰성에 대한 요구는 채널 에러의 비허용 한계이다. 신호의 자연적인 용장성은 데이터의 본래의 가치의 간결한 설명을 얻기 위해 제거된다. 예컨대, 24시간 동안 15Mbps로 전송하는 시스템에서는, 1비트 에러보다 낮은 경우, 1012전송 비트 중의 하나의 에러보다 낮아지는 시스템의 비트 에러율(BER)이 요구된다.
데이터 신뢰성 요구는 종종 연쇄 코딩 어프로치(concatenated coding approach)의 이용을 통해 실제적으로 직면하게 되는데, 이는 문제 해결을 위한 어프로치를 분할하면서 극복한다. 이러한 코딩 구조에서는, 2개의 코드가 채용된다. 내부 변조 코드는 채널을 크린업함과 더불어 외부 디코더에 대해 적절한 심볼 에러율을 전달하고, 내부 코드는 예컨대 TCM 코드로 할 수 있다. 알려진 어프로치는 트렐리스 디코더로서 비터비 알고리즈(Viterbi algorithm)의 소정 형태를 갖춘 내부 코드로서 컨볼루셔널이나 트렐리스 코드를 사용한다. 또, 외부 코드는 대부분 티-에러-정정(t-error-correction), 리드-솔로몬(RS; Reed-Solomon)코드이다. HDTV 데이터를 통신하기 위해 요구되는 데이터율 범위에서 동작하는 이러한 리드-솔로몬 코딩 시스템은 널리 이용 가능하며 몇몇 매매인의 집적 회로에서 실현되고 있었다. 외부 디코더는, 최종 출력 에러율이 극히 작아지게 하는 방법으로, 내부 디코더를 회피한 심볼 에러의 거의 대다수를 제거한다.
여기에서, 연쇄 코딩 구성의 보다 상세한 설명은, 「G. C. Clark, Jr. and J. B. Cain, Error-Correction Coding for Digital Communications, Plenum Press, New York, 1981」 및 「S. Lin and D. J. Costello, Jr., Error Control Coding: Fundamentals and Applications, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1983」에서 찾을 수 있고, 트렐리스 코딩은 「G. Ungerboeck, Channel Coding with Multilevel/Phase Signals, IEEE Transactions on Information Theory, Vol. IT-28, No. 1, pp. 55-67, January 1982」, 「G. Ungerboeck, Trellis-Coded Modulation with Redundant Signal Sets -- Part I: Introduction, -- Part II: State of the Art, IEEE Communications Magazine, Vol.25, No. 2, pp. 5-21, February 1987」 및 「A. R. Caulderbank and N. J. A. Sloane, New Trellis Codes Based on Lattices and Cosets, IEEE Transactions on Informations Theory, Vol. IT-33, No. 2, pp. 177-195, March 1987」에 광범위하게 설명되어 있으며, 비터비 알고리즘은 「G. T. Forney, Jr., The Viterbi Algorithm, Proceedings of the IEEE, Vol. 61, No. 3, March 1973」에 설명되어 있다. 그리고, 리드-솔로몬 코딩 시스템은 상기 인용된 「Clark, Jr. et al」과 「Lin et al」의 논문에 개시되어 있다.
통상 데이터 신뢰성과 대역폭 효과간에는 트레이드 오프(tradeoff)가 존재한다. 예컨대, HDTV 방송 시스템에서는, 커버리지(coverage)/스테이션(station) 간격 영역과 화질간에 트레이드 오프가 존재한다. 낮은 차수의 QAM(예컨대, 16-QAM)은 C/N 비(carrier-to-noise ratio) 성능 특성이 더 낮기 때문에, 더 좋은 커버리지 영역을 제고하고, 높은 차수의 QAM(예컨대, 64-QAM)보다 더 좁은 스테이션 간격을 허용한다.
반면에, 높은 차수의 QAM은 밴드폭 효율이 더 높기 때문에, 낮은 차수의 QAM보다 더 좋은 화질을 제공하게 된다. QAM의 차수를 선택하는 것은, 지리적인 위치, 이용 가능한 송신기의 허용 전력 및 채널 상태 등과 같은 것들에 아주 빈번히 영향을 받게 된다. 이들 파라미터는 송신기에서 아주 빈번히 결정될 수 있다. 따라서, 송신기 [예컨대, 송신기 동작 모드(operating mode)]에 의해 이용되는 QAM(예컨대, 16, 32 또는 64-QAM)의 차수를 자동적이면서 신뢰성 좋게 검출하는 능력을 갖춘 QAM 통신 시스템을 제공할 수 있다는 잇점이 있다. 이러한 시스템은 고데이터율과 최소 대역폭 점유 및 고데이터 신뢰성을 갖추어야 한다. 이러한 시스템에 사용하기 위한 수신기의 복잡성은 대량 생산에서 낮은 가격을 제공하도록 최소한도로 해야 한다.
본 발명은 상기한 잇점을 갖춘 통신 시스템을 제공한다.
[발명의 개요]
단 발명에 따르면, QAM 통신 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 복수의 QAM 모드 중 하나를 이용해서 송신해야 할 소스 데이터를 선택적으로 엔코딩하기 위한 수단을 갖춘 송신 서브 시스템을 포함하고 있다. 그리고, 그러한 QAM 모드는 예컨대 16-QAM, 32-QAM 및 64-QAM을 갖출 수 있다. 또, 다른 QAM 모드도 생각할 수 있다. 수신 서브 시스템은 상기 송신 서브 시스템으로부터의 QAM 데이터를 수신하여 수신한 데이터의 QAM 모드를 검출한다. 디코드 수단은 검출 수단에 응답하여 검출된 QAM 모드에 따라 수신한 데이터를 디코드한다.
설명되는 실시예에 있어서, QAM 모드 검출 수단은 수신한 데이터가 그 데이터에 대한 적절한 QAM 모드를 이용해서 처리되는 경우에 실현되는 동기 조건을 검출하기 위해 상기 디코딩 수단의 적어도 하나의 출력을 모니터링하는 수단을 구비하고 있다. 이 모니터링 수단에 응답하는 수단은 상기 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 상기 수신한 데이터를 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 동작시킨다. 상기 동기 조건의 검출은 그 디코더에 의해 사용되는 QAM 모드가 수신된 데이터에 대한 적절한 QAM 모드라는 것을 지시하게 된다. 설명되는 실시예에서는, 동기 조건을 실현하기 위해 충족시켜야 할 복수의 다른 동기 테스트를 요구한다.
더욱 특정한 실시예에 있어서, 디코딩 수단은 트렐리스 디코더를 구비하고 있다. 제1동기 테스트는 상기 트렐리스 디코더의 재정규화율(renormalization rate)이 문턱치(threshold value)이하일 때 충족되고, 제2동기 테스트는 상기 수신 데이터 중에서 제1동기 워드를 검출한 때에 충족되며, 제3동기 테스트는 상기 수신 데이터 중에서 제2동기 워드를 검출한 때에 충족된다. 그리고, 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3동기 테스트의 각각이 충족될 때에 발생한다.
본 발명에 따르면, 복수의 QAM 모드 중 하나로 송신되는 QAM 데이터를 수신하기 위한 수신기가 제공되는데, 이 수신기는 수신한 데이터의 QAM 모드를 검출하기 위한 수단과, 이 검출 수단에 응답하여 검출된 QAM 모드에 따라 수신한 데이터를 디코딩하기 위한 수단을 구비하고 있다. 설명되는 실시예에 있어서, 상기 QAM 모드 검출 수단은 수신한 데이터가 그 데이터에 대한 적절한 QAM 모드를 이용해서 처리되는 경우에 실현되는 동기 조건을 검출하기 위해 상기 디코딩 수단의 적어도 하나의 출력을 모니터링하는 수단을 구비하고 있다. 이 모니터링 수단에 응답하는 수단은 상기 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 상기 수신한 데이터를 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 동작시킨다. 상기 동기 조건의 검출은 그 디코더에 의해 사용되는 QAM 모드가 수신된 데이터에 대한 적절한 QAM 모드라는 것을 지시한다.
특정의 수신기의 실시예에 있어서, 동기 조건은 충족시켜야 할 복수의 다른 동기 테스트를 요구한다. 예컨대, 상기 디코딩 수단은 트렐리스 디코더를 구비할 수 있고, 이 트렐리스 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 제1동기 테스트가 충족된다. 제2동기 테스트는 상기 수신 데이터 중에서 제1동기 워드를 검출한 때에 충족되고, 제3동기 테스트는 상기 수신 데이터 중에서 제2 동기 워드를 검출한 때에 충족된다. 그리고, 상기 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3 동기 테스트의 각각이 충족될 때에 발생한다.
더욱 특정의 실시예에 있어서, 상기 수신기는 외부 디코더에 잇따라 수신 데이터를 디코딩하기 위한 내부 디코더를 구비하고 있다. 제1디인터리버수단은 수신 데이터를 상기 내부 디코더로 입력하기 전에 디인터리빙하기 위해 제공되고, 제2디인터리버 수단은 상기 내부 디코더로부터의 데이터를 상기 외부 디코더로 입력하기 전에 디인터리빙하기 위해 제공된다. 또 상기 내부 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 제1동기 테스트가 충족되고 있다고 지시하기 위한 수단이 제공된다. 제1수단은 상기 내부 디코더로부터 출력된 데이터 중에서 제2동기 테스트가 충족되고 있다는 것을 지시하는 제1동기 워드를 검출하기 위해 제공되고, 제2수단은 상기 외부 디코더로부터 출력된 데이터 중에서 제3동기 테스트가 충족되고 있다는 것을 지시하는 제2동기 워드를 검출하기 위해 제공된다. 그리고, 상기 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3동기 테스트의 각각이 충족될 때에 성취되도록 되어 있다.
내부 디코더는 선택 가능한 재정규화율 문턱치를 갖는 비터비 디코더로 구성될 수 있다. 상기 비터비 디코더에는 상기 동기 조건의 성립에 응답하여 상기 제1동기 테스트가 계속적으로 실패할 확률을 감소시키도록 상기 문턱치를 증가시키기 위한 수단이 제공된다. 외부 디코더는 리드 솔로몬 디코더로 구성할 수 있다.
상기 수신기는 상기 수신 데이터를 상기 내부 디코더로 입력하기 전에 처리하도록 연결된 적어도 하나의 자동 이득 조정 회로, 적응 등화기 회로 및 캐리어 복구 회로를 더 구비할 수 있다. 상기 내부 디코더와 적응 등화기, 자동 이득 조정 회로 및 캐리어 복구 회로가 제공되는 경우, 이들은 선택된 QAM 모드로 특정의 데이터를 출력하기 위한 룩업 테이블을 구비할 수 있다.
상기 수신기는 검출된 QAM 모드를 지시하는 데이터를 격납하기 위한 메모리 수단을 더 구비할 수 있는데, 이러한 메모리를 설치함으로써 송신하는 모드를 계속해서 변화시키는 일없이 일단 한번 결정된 모드를 재획득하기 위한 어떠한 필요도 회피할 수 있게 된다.
주지의 바와 같이, 설명되는 실시예에 있어서, QAM 모드 검출 수단은 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 수신한 데이터를 디코드하도록 디코딩 수단을 동작시키기 위한 수단을 구비하고 있다. 특정의 구현예에 있어서, 동작 수단은 수신한 데이터를 저위 QAM 모드를 이용해서 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 먼저 동작시키고, 이것이 성공적으로 이루어지지 않은 경우에 상기 동기 조건이 검출될 때까지 점진적으로 고위 QAM 모드를 이용해서 수신한 데이터를 디코드하도록 디코딩 수단을 계속적으로 동작시키도록 되어 있다.
[발명의 상세한 설명]
이하, 예시 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 복수의 QAM 모드 중에서 선택된 하나를 이용해서 데이터를 송신할 수 있도록 된 본 발명에 따른 송신기의 특정 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예는, 16-QAM이나 32-QAM 또는 64-QAM로 송신할 수 있다. 그러나, QAM의 차수(order)는 본 발명의 원리를 이탈하지 않는 범위 내에서 다른 차수로 대체할 수 있다. 도면에서 제공되는 각종의 블록도에 있어서, 그 윤곽이 굵은 선으로 도시된 구성 요소들이 QAM 모드 종속 소자이다. 이들 구성 요소는 각각 제어버스[30(수신기) 또는 30'(송신기)]로부터 현재의 QAM 모드를 식별하는 QAM 모드 신호를 수신한다. 한편, QAM 모드 종속 소자가 아닌 다른 구성 요소들은 그 윤곽이 굵지 않은 박스로 나타내어져 있다.
송신기에 있어서, 리드 솔로몬 엔코더(14) 및 트렐리스 엔코더(18)는 QAM 모드 종속 소자이다. 단자(10)로 입력된 소스 데이터(source data)는 통상의 스크램블러(scrambler; 12)를 통해 리드 솔로몬 엔코더(14)에 공급된다. 이때, 리드 솔로몬 엔코더는 그 블록의 크기를 적절히 구성하기 위해 QAM 모드 정보를 사용한다. 일단 한번 구성되면, 리드 솔로몬 엔코더는 전송 에러를 정정하기 위해 수신기에서 대응하는 리드 솔로몬 디코더에 의해 사용되는 정보에 따라 스크램블된 데이터를 엔코드하도록 하기 위해 통상적인 방법으로 동작하게 된다.
리드 솔로몬 엔코더(14)로부터 엔코드된 스크램블 데이터는, 수신기 특히 수신기에서 사용되는 트렐리스 디코더(90)에 의해 발생되는 버스트 에러(burst error)를 분산시킴으로써 수신기의 리드 솔로몬 디코더(98)의 성능을 향상시키도록 수신기(제6도)에서의 대응하는 디인터리버(deinterleaver; 96)와 공동으로 사용되는 통상의 블록 인터리버(block interleaver; 16)를 통과하게 된다. 트렐리스 엔코더(18; 제1도)의 출력 측에 있는 또 다른 인터리버(20)는 송신기와 수신기 사이의 통신 채널에 걸쳐서 발생되는 버스트/임펄스 잡음을 억압하기 위해 설치된 것으로, 이 인터리버(20)는 예컨대 32개의 가능한 개시 어드레스를 갖춘 통상의 랜덤 컨볼루셔널 인터리버이다.
제2도에 더욱 상세하게 나타낸 트렐리스 엔코더(18)는, 2개의 QAM 모드 종속 소자, 즉 트렐리스 엔코더 포맷터(trellis encoder formatter; 34)와 QAM 매퍼(mapper; 40)로 이루어진다. 이 실시에에 있어서, 트렐리스 엔코더 포맷터(34)는 단자(32)를 통해 인터리버(16)로부터 보오 속도(baud rate)의 반으로 8비트 바이트의 데이터를 수신하고, 그 출력에서는 보오 속도로 (모드에 따라) 3, 4 또는 5비트 니블(nibble)을 만들어낸다. 즉, 16-QAM의 경우에는 트렐리스 엔코더 포맷터(34)가 m', m2 및 m3로 이루어진 3비트 니블을 출력하고, 32-QAM의 경우에는 m', m2, m3 및 m4로 이루어진 4비트 니블을 출력하며, 64-QAM의 경우에는 m', m2, m3, m4 및 m5로 이루어진 5비트 니블을 출력하게 된다.
니블의 최하위 비트(leaset significant bit; m')는 차동 엔코더(36)에서 판별적으로 엔코드된 다음, 비율 = 1/2 64-상태 코드를 사용하는 엔코더(38)에서 (생성자 G1 = 1718및 G2 = 1338에 따라) 컨볼루셔널하게 엔코드된다. 컨볼루셔널 코드(convolutional code)는, 차동 코딩/디코딩을 이용함으로써 수신기에서 0/180°의 위상 모호성(phase ambiguity)이 자동적으로 해결되도록 채널 반전을 일으킨다. 컨볼루셔널 엔코더(38)에 의해 생성된 2개의 코드화된 비트(m0, m1)는 포맷터(34)로부터 출력된 니블의 최상위 비트(most significant bit; m2, m3, m4 및 m5)와 사용되는 특정 QAM 모드(16/32/64)에 관해서 제어 버스(30')를 통한 지시와 함께 QAM 매퍼(40)에 공급된다. QAM 매퍼(40)는 가능한 QAM 모드의 각각에 대해 분리된 룩업 테이블(look-up table)을 갖춘 PROM(programmable read only memory)을 구비할 수 있는데, 이 경우 룩업 테이블은 각각 컨볼루셔널 엔코더(38)로부터의 코드화된 비트(m0, m1) 및 트렐리스 엔코더 포맷터(34)로부터의 코드화되지 않은 비트(m2~m5)에 의해 어드레스 지정된다. 제어 버스(30')로부터의 QAM 모드 정보에 의해 선택된 적당한 룩업 테이블은, 인터리버(20)에 의해 인터리브되고, 송신 필터(22)에 의해 필터링되며, 제1도에 도시된 통상의 D/A 컨버터(DAC), 직각 변조기(quadrature modulator) 및 업컨버터 회로(24)에 의해 처리된 후에, 통신 채널을 통해 RF(radio frequency) 신호로서 통신되는 실제의 I 및 Q 데이터를 출력하게 된다.
QAM 매퍼(40)의 기능을 제3도 내지 제5도를 참조해서 설명한다.
제3도는 일반적으로 참조 부호 50으로 지정된 16-QAM 서브세트(subset; 52)와 32-QAM 서브 세트(54)를 포함하고 있는 64-QAM 컨스텔레이션 패턴(constellation pattern)을 나타낸 것이다. 제4도에 도시된 바와 같이, 각 컨스텔레이션점은 6비트 워드에 의해 라벨링(labelling)되는데, 이 경우 2개의 최하위 비트(56; m0, m1)는 컨볼루셔널 엔코더(38)로부터 출력되어 제5도에 나타낸 4개의 서브세트(60, 62, 64, 66) 중 어느 하나를 나타내게 된다. 4개의 최상위 비트(58, m2, m3, m4, m5)는 트렐리스 엔코더 포맷터(34)로부터의 코드화되지 않은 비트로서, 동일의 서브세트 내에서 소정의 컨스텔레이션점을 지정하게 된다. 따라서, 예컨대 제3도의 컨스텔레이션점은 비트(m0, m1)가 모두 제로이기 때문에 서브세트(60)에 속하는 것이라고 식별된다. 서브세트(60)내에서 점(55)의 특정 위치는 비트(m2, m3)에 의해 식별된다.
컨스텔레이션 패턴(50)은, 서브세트 상호간의 해밍 거리(hamming distance)와 서브세트 상호간의 유클리드 거리(Euclidian distance)가 비례하도록 배열되어 있다. 이것은 수신기에서 개별적인 심볼의 수신을 촉진하게 된다. 매핑(mapping)은 코드화되지 않은 비트(m2~m5)가 변함없이 90°회전하도록 제공된다. 코드화된 비트(m0, m1)는 변함없이 +/- 90°회전하지 않지만, 상술한 바와 같이 차동 코딩 및 투명한 컨볼루셔널 코드로 인해 변함없이 180°회전하게 된다.
제6도는 송신된 데이터(QAM 심볼)를 수신하기 위한 수신기를 나타낸 것이다. 송신기와 마찬가지로, 본 실시예의 수신기는 16-QAM, 32-QAM 또는 64-QAM을 취급할 수 있지만, 다른 QAM 모드에 대한 수신기도 본 발명에 따라 마찬가지로 구성할 수 있다.
설명되는 수신기에서는, QAM 모드 종속 회로가 자동 이득 조정(AGC) 회로(76), 적응 등화기(80), 캐리어 복구 회로(84), 트렐리스 디코더(90), 리드 솔로몬 디코더(98) 및 동기 검출 회로(102)를 포함하고 있다. 그중 동기 검출 회로(102)는 수신한 신호의 QAM 동작 모드를 검출하기 위한 회로이다. 수신기를 간단화하고 그 가격을 낮추기 위해서, 대부분의 모드 종속 구성 요소들을 PROM으로 구성할 수 있는데, 그 내용은 제3도에 나타낸 바와 같이 16/32/64 컨스텔레이션에 기초를 두고 있다.
수신한 RF 주파수 신호는 입력 단자(72)를 매개로 통상의 다운 컨버터, 직각 복조기 및 A/D 컨버터(74)에 입력된다. 복원된 I 및 Q 성분은 통상의 수신기 필터(78)에 의해 필터링된 후, 제어 버스(30)를 매개로 QAM 모드 제어 신호를 수신하는 적응 등화기(80)로 출력되고, 필터링된 I 및 Q 성분은 제어 버스(30)로부터 QAM 모드 제어 신호를 수신하는 자동 이득 조정 회로(76)로 입력된다. 타이밍 복구 회로(82)는 Q 성분을 수신하고, 다운 컨버터, 직각 복조기 및 A/D 컨버터 회로(74)의 A/D 컨버터부로의 피드백을 위한 PLL(phase locked loop)을 구동시키기 위해 천이 검출기를 사용한다.
상기 자동 이득 조정 회로(76)는, 각종의 가능한 QAM 모드에 대한 룩업 테이블을 포함하는 대용량의 PROM을 사용할 수 있고, 수신한 신호의 양이 QAM 모드 종속 문턱치보다 큰지 작은지의 여부에 따라 1 또는 제로를 출력한다. 사용되는 특정의 룩업 테이블은 제어 버스(30)로부터 입력되는 QAM 모드 제어 신호에 의해 선택된다. 자동 이득 조정 회로가 제7도에 더욱 상세하게 나타내어져 있다. 특히 상술한 바와 같이 대용량의 PROM(112)은 이어지는 증폭을 위해 2진 신호를 적분기(integrator; 110)로 출력하고, 또 직각 복조기(74)로 출력한다.
캐리어 복구 회로(84)는 등화기(80)로부터 등화된 I 및 Q 성분을 수신한다. 이 캐리어 복구 회로(84)가 제8도에 더욱 상세히 나타내어져 있다. 제8도에 나타낸 바와 같이, 2개의 QAM 모드 종속 PROM(120, 122)이 제공되는데, PROM(120)은 캐리어의 록크 검출을 제공하고, PROM(122)은 위상 검출을 제공한다. 그중 위상 검출기 PROM(122)은, 루프 필터(126)로 수신한 심볼(예컨대, 컨스텔레이션점)이 제3도의 I-Q 평면에 정의된 소정의 위상 영역 내에 존재하는가 밖에 존재하는가에 따라 1 또는 제로를 출력한다. 이러한 위상 영역의 개요에 대해서는, 예컨대 「A. Leclert and P. Vandamme, Universal carrier Recovery Loop for QASK and PSK Signal Sets, IEEE Trans. on Commun., Vol. COM-31, pp. 130~136, Jan. 1983」에 개시되어 있다. 록크 검출기 PROM(120)은, 적분기(124)로 수신한 신호의 위상이 I-Q 평면에서 컨스텔레이션점을 에워쌈으로써 정의되는 특정의 록크 영역 내인가 밖인가에 따라 제로 또는 1을 출력한다. 각 PROM(120, 122)에서 사용되는 특정의 룩업 테이블은 제어 버스(30)로부터의 QAM 모드 제어 신호에 의해 선택된다. PROM(122)으로부터 필터링된 출력은 전압 제어 발진기(VCO; 128)에 입력되어 직각 복조기(74로 입력되는 캐리어 위상 신호를 생성한다. 적분기(124)로부터의 캐리어 록크 신호는 적응 등화기(80)로 입력된다.
제9도는 적응 등화기(80)를 더욱 상세하게 나타낸 것이다. 수신기 필터(78; 제6도)로부터의 I 및 Q 신호 성분은 FIR(finite-duration impulse-response) 필터(130) 및 계수 갱신·계산 회로(138)로 입력된다. 필터(130)에 의한 필터링 후에, 등화된 IEQU및 QEQU성분은 적응 필터의 계수를 갱신하기 위한 LMS 알고리즘을 이용해서 에러 신호를 발생시키는 2개의 모드 종속 PROM(132, 134)으로 입력된다. 상수 모듈러스 알고리즘(CMA; constant modulus algorithm) 에러 PROM(132)은 다음 식으로 주어진 복합 에러의 2비트 양자화 버전이다.
여기에서, y(k)는 적응 등화기의 복합 출력이고, R2는 모드(컨스텔레이션) 종속 상수이다. 직접 결정(DD; decision directed) 에러 PROM(134)은 다음 식으로 주어진 복합 에러의 2비트 양자화 버전이다.
여기에서 y'(k)는 신호 결정(signal decision)이다. 신호 결정은 수신한 신호점에 가장 근접한 컨스텔레이션점에 관한 판단에 기초를 두고 있다. 그러므로, 신호 결정은 모드 종속이다. CMA 에러는 등화기(불완전한 등화)를 돌리기 위해 사용되는 반면, DD 에러는 등화기의 완전한 수렴(convergence)을 위해 사용된다. 이들 2개의 에러 신호는, 캐리어 복구 회로에 의해 발생되는 캐리어 록크 신호의 제어하에 단자(140)를 통해 멀티 플렉서(136)로 입력된다. 단일의 QAM 모드 동작을 위한 유사한 설계의 적응 등화기에 대해서는 심사 계류 중인 「U. S. patent application serial no. 07/733, 790 filed on July 26, 1991 for Carrier Phase Recovery for an Adaptive Equalizer」에 더욱 상세하게 나타내어져 있다(또한, 「D. N. Godard, self-Recovering Equalization and Carrier Tracking in Two-Dimensional Data Communication Systems, IEEE Trans. on Commun., Vol. COM-28, pp. 1867~1875. November 1980」도 참조하기 바람.)
적응 등화기(80)로부터 출력되는 등화된 IEQU성분 및 QEQU성분은 위상 모호성 정정 회로(86) 및 디인터리버(88)를 통해 트렐리스 디코더(90)로 입력된다. 여기서, 위상 모호성의 정정은, 상기한 바와 같이 코드화된 비트가 +/- 90°회전으로 불변이 아니기 때문에 필요한 것이다. 위상모호성 정정회로(86)는 IEQU및 QEQU신호를 상호 변화시키고, 필요에 따라 버스(30) 상에 반송된 위상 모호성 제어 신호에 응답해서 90°모호성을 해결하도록 하기 위해 결과적인 IEQU성분을 반전시킨다.
디인터리버(88)는 송신기에서의 인터리버(20)에 대응하는 통상의 구성 요소이다. 디인터리브된 신호는 트렐리스 디코더(92) 및 트렐리스 디코더 포맷터(94)를 포함하고 있는 트렐리스 디코더(90)에 입력된다. 이들 구성 요소에 대해서는 제10도에 더욱 상세히 나타내어져 있다.
재10도에 나타낸 트렐리스 디코더는 QAM 모드 종속 소자인 프루너(pruner) PROM(150)을 포함하고 있다. QAM 모드 선택 신호는 제어 버스(30)를 통해 프루너 PROM(150)에 의해 수신된다. 트렐리스 디코더 포맷터(94)도 QAM 모드 종속 소자로서 버스(30)로부터 모드 식별 신호를 수신한다. 프루너 PROM(150)은 2세트의 출력을 갖추고 있는데, 그 하나는 컨스텔레이션의 4개의 서브 세트에 대응하는 4개의 메트릭(metric)으로 이루어진 것으로, 이들 메트릭은 비율 = 1/2 64-상태 비터비 디코더(156)에 입력된다. 각 메트릭은 수신한 신호점으로부터 각 서브세트 내에서 가장 근접한 컨스텔레이션점까지의 (4비트로 양자화된) 거리이다.
또한, 프루너 PROM(150)은 각 서브 세트 내에서 수신한 점에 가장 근접한 컨스텔레이션점과 관련된 코드화되지 않은 비트를 출력한다. 이 코드화되지 않은 비트는 비터비 디코더의 메모리와 동일한 용량의 지연 버퍼(152)에서 지연되게 되는데, 이것은 비터비 디코더가 과거의 정보에 기초해서 결정을 하기 때문이다.
상기 비터비 디코더로부터의 결정 출력은 차동 디코더(158)에서 판별적으로 디코드되어 하나의 디코드 비트를 생성하게 된다. 이 디코드 비트는, 차동 엔코더(160)에서 엔코딩된 후, 다시 비율 = 1/2 64-상태 컨볼루셔널 엔코더(162)에서 컨볼루셔널하게 엔코딩됨으로써, 송신기에서 트렐리스 엔코더에 의해 생성된 2개의 코드화된 비트를 복구하는데 이용된다. 그리고 엔코더(162)로부터 출력되는 2개의 복구된 코드화 비트는 멀티 플렉서(154)를 통해 정정된 코드화되지 않은 비트를 선택하는데 사용된다. 선택된 비트는 동기 검출 회로(102; 제6도) 및 트렐리스 디코더 포맷터(94)에 공급된다. 또, 동기 검출 회로 및 트렐리스 디코더 포맷터는 차동 디코더(158)로부터 디코드된 비트 출력을 수신한다. 트렐리스 디코더 포맷터는, 입력되는 보오 클럭 및 1/2 보오 클럭에 따라 보오 속도로 (QAM 모드에 따라) 3, 4, 또는 5 비트 니블을 취하여 1/2 보오 속도로 8비트 바이트를 생성하게 된다.
제6도의 동기 검출 회로(102)가 제11도에 더욱 상세하게 나타내어져 있다. 이 회로는 수신한 신호의 QAM 모드를 검출하는데 이용된다. 본 발명에 따르면, 실제의 QAM 모드는 다른 가능한 QAM 모드를 이용해서 동기 조건을 성취하도록 시도함으로써 판단된다. 제안된 실시예에서는, 먼저 하위 모드(예컨대, 16-QAM)가 시도되고, 하위 모드를 이용해서 동기 조건이 성취될 수 없는 경우에 그 다음의 고위 모드가 시도된다. 이 처리는 동기 조건이 만족될 때까지 계속된다.
본 발명의 제안된 실시예에 있어서, 동기 조건의 달성은 3개의 분리된 동기 테스트가 충족되는 것을 요구하게 되는데, 제1테스트는 트렐리스 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하로 떨어질 때 통과하게 되고, 제2테스트는 소정의 제1동기 워드가 수신한 데이터 내에 존재할 때 통과하게 되며, 제3테스트는 소정의 제2동기 워드가 수신한 데이터 내에 조재할 때 통과하도록 되어 있다. 동기 워드는 예컨대 잘 알려진 m-시퀀스를 구비할 수 있는데, 이것은 랜덤한 데이터 시퀀스 내에서 통상 발견될 수 없는 것이다. 그러한 시퀀스에 대해서는, 예컨대 「V. K. Bhargava, et al, Digital Communications by Satellite, John Wiley Sons, New York, 1991, pp. 280~281」에 개시되어 있다.
비터비 디코더(156)는 그 내부의 경로 메트릭의 재정규화율을 모니터하게 된다. 여기서, 재정규화율은 비터비 디코더 전단의 소자들에 대한 동기 판단의 매우 좋은 지시기이다. 설명되는 실시예에 있어서, 재정규화율은 디인터리버(88; 제6도)가 동기를 벗어날 때 및/ 또는 트렐리스 디코더로의 입력이 위상 모호성 정정 회로(86)를 통해 90°회전을 요구할 때에 하이(high)로 된다. 문턱치는 비터비 디코더 내에 설정되어 있다. 재정규화율이 문턱치 이상일 때 동기 조건이 성립하지 않게 되고, 재정규화율이 문턱치 이하일 때 비터비 디코더 전단의 소자들의 동기가 달성되게 된다. 이들 소자의 동기를 얻기 위해서, 동기 상태 시퀀서(sync state sequencer; 188)는 다른 어드레스가 디인터리버(88)에 시도되도록 하고, 또 비터비 디코더가 동기를 선언할 때까지 위상 모호성 정정 회로(86)를 통해 트렐리스 디코더로의 입력을 90°회전시키게 된다.
디인터리버(88)는 32개의 가능한 개시 어드레스를 갖춘 컨볼루셔널 디인터리버이다. 어드레스 제어 신호는 동기 상태 시퀀서(188)로부터 선로(192)를 통해 출력되어 제어 버스(30) 상에서 통합된다. 제어 버스는 다른 어드레스를 계속 시도하기 위해 디인터리버(88)로 어드레스 제어 신호를 통신한다. 어드레스가 시도된 후에 동기 상태 시퀀스(188)로부터 라인(194) 상으로 출력된 위상 모호성 제어 신호는 제어 버스(30)를 통해 위상 모호성 정정 회로(86)와 통신하게 된다. 이 시점에서, 입력 신호는 비터비 디코더가 회전된 입력 데이터 및 회전되지 않은 입력 데이터를 이용해서 현재의 디인터리버 어드레스에 대한 문턱치 이하의 재정규화율을 달성할 수 있도록 90°회전하게 된다. 재정규화율이 소정의 타임 아웃 주기내에서 문턱치 이하로 떨어지지 않을 경우에는 동기 상태 시퀀서가 다음의 디인터리버 어드레스로 증가하고, 비터비 디코더가 동기 또는 다음의 QAM 모드가 시도되는 것을 선언할 때까지 처리를 반복하게 된다. 최종적으로 동기가 선언되었을 때, 트렐리스 디코더는 단자(200)를 통해 동기 상태 시퀀서(188)로 입력되는 비터비 디코더/제2디인터리버 동기 신호를 출력하게 된다(제11도).
제2동기 테스트에 따라 진행하기 위해서, 제11도의 동기화 회로가 제10도의 트렐리스 디코더로부터 입력 단자(204)를 통해 4비트의 코드화되지 않은 데이터 및 1비트의 코드화된 데이터, 즉 총 5비트의 데이터를 수신하게 된다. 이 5비트는 제10도에서 동기 검출 회로로라고 라벨링된 선로상에 나타나게 된다. 5비트의 데이터는 모두 16비트 시프트 레지스터(170)로 입력되며, 이 데이터의 4개의 LSB는 16비트 시프트 레지스터(172)로 입력되며, 이 데이터의 3개의 LSB는 16비트 시프트 레지스터(174)로 입력된다. 각 16비트 시프트 레지스터의 출력은 버스(30) 상으로 반송된 현재의 QAM 모드 제어 신호에 응답해서 출력 중 하나를 선택하는 멀티플렉서(MUX; 176)에 연결된다. 초기에, QAM 모드 제어 신호는 16-QAM 모드를 지시하게 되고, 멀티플렉서가 16-QAM 모드 동작에 적합한 16비트 시프트 레지스터(174)로부터의 데이터를 출력하게 해준다. 상기한 바와 같이, 동기 조건이 16-QAM 모드를 이용해서 성취될 수 없는 경우에는 QAM 모드 제어 신호가 32-QAM 모드로 시프트업되고, 이때 시프트 레지스터(172)로부터의 점 데이터가 MUX(176)로부터 출력되게 된다. 아직까지 동기 조건이 달성되지 않은 경우에는, QAM 모드 제어 신호가 64-QAM 모드에 적합한 시프트 레지스터(170)로부터의 데이터를 출력하도록 MUX(176)를 동작시키게 된다.
MUX(176)로부터 출력되는 데이터는 메모리(180)에 격납된 소정의 16비트 동기 워드에 따라 표준 비교 회로(178)에서 비교된다. 이 비교 회로(178)가 16비트 동기 워드와 MUX(176)로부터의 데이터간의 정합(match)을 발견할 때, 제2동기 테스트가 충족된다. 이 시점에서, 비교 회로(178)는 16비트 동기 워드가 발견되었다는 것을 지시하는 신호를 출력하게 되는데, 이 신호는 트렐리스 디코더 포맷터, 디인터리버(96) 및 리드 솔로몬 디코더(98)를 초기화시키는데 이용된다.
제2동기 테스트가 통과된 후, 동기 검출 회로(102)는 제3동기 테스트로 진행하게 된다. 이것은 디스크램블러(100; 제6도)로부터 단자(202)를 통해 24-비트 시프트 레지스터(182; 제11도)로 SINK 데이터를 입력하는 것을 포함한다. 비교 회로(186)는 시프트 레지스터(182)로부터의 데이터와 메모리(184)에 격납된 24비트 동기 워드를 비교하게 되는데, 이 비교는 도입되는 데이터 중에서 24비트 동기 워드가 검출될 때까지 계속된다. 소정의 시간 주기 후에 24비트 동기 워드가 검출되지 않았다면, 그 시스템은 충분한 동기를 달성하기 위한 시도로 다음의 가능한 QAM 모드로 절체되게 된다. 이것은 다음의 고위 QAM 모드 제어 신호를 선로(196) 상에 출력하는 동기 상태 시퀀서(188)에 의해 이루어진다. 이 제어 신호는 QAM 모드 종속 회로 모두에 분배되도록 하기 위해 제어 버스(30) 상에서 통합된다.
도입되는 데이터에 24비트 동기 워드가 존재하는 경우에는 3개의 동기 테스트가 모두 충족되게 된다. 이때, 비교 회로(186)는 RS 동기 신호를 동기 상태 시퀀서(188)로 출력하게 된다. 이에 따라, 동기 상태 시퀀서(188)는 QAM 모드 메모리(206) 및 비터비 디코더(156)로의 분배를 위해 제어 버스(30) 상에서 통합된 동기 록크 신호를 선로(198) 상으로 출력하게 되는데, 이 신호는 QAM 모드 메모리(206)가 동기 상태 시퀀서의 선로(196)로부터의 현재의 QAM 모드 제어 신호를 격납하도록 해준다. 이와 같이 해서, 적절한 QAM 모드가 QAM 모드 메모리(206) 내에서 이용 가능하게 되는데, 이는 수신기가 다른 QAM 모드를 갖는 다른 신호를 수신하도록 리턴될 때까지 다시 요구되지 않게 된다.
비터비 디코더(156)는 그 재정규화 문턱치를 큰 값으로 리세트시키기 위해 동기 록크 신호를 이용하게 되는데, 이것은 일단 적절한 QAM 모드가 결정된 후에는 비터비 디코더가 동기 조건이 성립하지 않는다고 잘못 선언할 확률을 줄이게 된다.
제2동기 테스트가 통과된 때에 비교 회로(178)로부터 출력된 초기화 신호가 제어 버스(30) 상에서 통합되어 3개의 다른 구성 요소, 즉 트렐리스 디코더 포맷터(94), 디인터리버(96) 및 리드 솔로몬 디코더(98)를 초기화시키기 위해 사용된다. 디지탈 1(one)과 같은 단일의 비트로 간단회될 수 있는 초기화 신호는 트렐리스 디코더로부터 현재 출력되고 있는 3, 4 또는 5비트 니블로부터 8비트 바이트를 재생성하도록 하기 위해 트렐리스 디코더 포맷터(94)를 초기화시킨다. 수신기가 16-QAM 모드로 동작하는 경우에는, 3비트 니블이 필요한 8비트 출력 바이트를 공급하도록 트렐리스 디코더 포맷터에 의해 처리된다. 예컨대, 포맷터는 8비트 바이트를 생성하도록 제1니블의 3비트를 제2니블의 3비트 및 제3니블의 2비트와 함께 어셈블하게 된다. 32-QAM 모드로 동작하는 경우에는 4비트 니블이 8비트 바이트로 어셈블되고, 64-QAM 모드로 동작하는 경우에는 5비트 니블로부터의 데이터가 8비트 바이트로 어셈블된다.
비교 회로(178)로부터의 초기화 신호는 리드 솔로몬 디코더(98)에 의해 사용될 데이터를 적절하게 디인터리브하도록 디인터리버(96)의 타이밍을 초기화시킨다. 그리고 이 초기화 신호는 데이터의 제1부분이 디인터리버(96)로부터 도착하는 때를 판단하도록 리드 솔로몬 디코더(98)에 의해 사용된다. 이와 같이 해서, 리드 솔로몬 디코더는 도입되는 데이터 블록의 각각의 새로운 워드가 개시되는 때를 알 수 있게 된다.
본 발명은 플랙시블하고 모드 선택 가능한 QAM 통신 시스템을 제공하는 것이다. 송신기는 복수의 QAM 모드 중 어느 하나로 데이터를 송신할 수 있고, 수신기는 수신한 데이터를 디코드하여 송신되는 특정의 QAM 모드를 검출한다. 설명되는 실시예에 있어서, 수신기는 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 수신한 데이터를 디코드하도록 시도된다. 동기 조건은 3개의 분리된 동기 테스트가 충족될 때에 달성된다. 제1의 동기 테스트에서는, 비터비 디코더가 그 내부의 경로 메트릭의 재정규화율을 모니터하게 된다. 상기 재정규화율이 문턱치 이하로 떨어질 때 동기가 선언되어, 트렐리스 디코더로 데이터를 입력하는 제1디인터리버가 동기화되었다는 것을 지시하게 된다.
이 시점에서, 제1동기 테스트가 통과된 후, 제2동기 테스트가 개시된다.
트렐리스 디코더의 출력에서 16비트 동기 워드가 검출된다. 송신기로부터 수신된 동기 워드는 스크램블되지 않지만 트렐리스 엔코드된다. 제2디인터리버의 개시를 지시하는 동기 워드의 검출은, 트렐리스 디코더 포맷터, 제2디인터리버 및 리드 솔로몬 디코더의 초기화를 일으킨다. 이 시점에서, 제2동기 테스트가 통과된다.
제3동기 테스트는 송신되어 스크램블된 24비트 동기 워드의 검출을 포함한다. 이 동기 워드의 검출은 디스크램블러 신호의 출력시에 리드 솔로몬 디코더가 동기화되어 있다는 것을 의미한다.
디인터리버 및 디코더가 모두 동기화되면, 비터비 디코더의 재정규화 문턱치는 비터비 디코더가 동기가 성립되지 않았다고 잘못 선언할 확률을 줄이도록 큰 값으로 설정된다. 하나의 QAM 모드에서 모든 동기 상태가 시도되었는데도 동기 조건이 충족되지 않은 경우에는, QAM 모드가 다음의 고위 QAM 모드로 절체되고, 충분한 동기가 달성될 때까지 동기 테스트가 다시 시도되게 된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지나 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 여러 가지로 변형 및 수정될 수 있는 것이다.

Claims (26)

  1. 복수의 QAM 모드 중 하나를 이용해서 송신해야 할 소스 데이터를 선택적으로 엔코딩하기 위한 수단을 포함한 송신 서브 시스템과; 수신한 데이터의 QAM 모드를 검출하기 위한 수단과, 이 검출 수단에 응답하여 검출된 QAM 모드에 따라 수신한 데이터를 디코딩하기 위한 수단을 포함하고서, 상기 송신 서브 시스템으로부터 QAM 데이터를 수신하기 위한 수신 서브 시스템을 구비하고, 상기 QAM 모드 검출 수단이, 수신한 데이터가 그 데이터에 대한 적절한 QAM 모드를 이용해서 처리되는 경우에 실현되는 동기 조건을 검출하기 위해 상기 디코딩 수단의 적어도 하나의 출력을 모니터링하는 수단과, 이 모니터링 수단에 응답하여 상기 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 상기 수신한 데이터를 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 동작시키기 위한 수단을 구비하고서, 상기 동기 조건의 검출이 그 디코더에 의해 이용되는 QAM 모드가 수신한 데이터에 대한 적절한 QAM 모드라는 것을 지시하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동기 조건이 충족되어야 할 복수의 다른 동기 테스트를 요구하는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 트렐리스 디코더를 구비하고, 상기 트렐리스 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 제1동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 상기 수신 데이터 중에서 제1동기 워드를 검출하기 위한 수단을 구비하고, 상기 제1동기 워드를 검출한 때에 제2동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 상기 수신 데이터 중에서 제2동기 워드를 검출하기 위한 수단을 구비하고, 상기 제2동기 워드를 검출한 때에 제3동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3동기 테스트의 각각이 충족될 때에 발생하는 것을 특징으로 하는 QAM 통신 시스템.
  7. 복수의 QAM 모드 중 하나로 송신되는 QAM 데이터를 수신하기 위한 수신기에 있어서, 수신한 데이터의 QAM 모드를 검출하기 위한 수단과, 상기 검출 수단에 응답하여 검출된 QAM 모드에 따라 수신한 데이터를 디코딩하기 위한 수단을 구비하고, 상기 QAM 모드 검출 수단이, 수신한 데이터가 그 데이터에 대한 적절한 QAM 모드를 이용해서 처리되는 경우에 실현되는 동기 조건을 검출하기 위해 상기 디코딩 수단의 적어도 하나의 출력을 모니터링하는 수단과, 이 모니터링 수단에 응답하여 상기 동기 조건이 검출될 때까지 다른 QAM 모드를 이용해서 상기 수신한 데이터를 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 동작시키기 위한 수단을 구비하고서, 상기 동기 조건의 검출이 그 디코더에 의해 이용되는 QAM 모드가 수신한 데이터에 대한 적절한 QAM 모드라는 것을 지시하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 동기 조건이 충족되어야 할 복수의 다른 동기 테스트를 요구하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 트렐리스 디코더를 구비하고, 상기 트렐리스 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 제1동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 상기 수신 데이터 중에서 제1동기 워드를 검출하기 위한 수단을 구비하고, 상기 제1동기 워드를 검출한 때에 제2동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 디코딩 수단이 상기 수신 데이터 중에서 제2동기 워드를 검출하기 위한 수단을 구비하고, 상기 제2동기 워드를 검출한 때에 제3동기 테스트가 충족되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3동기 테스트의 각각이 충족될 때에 발생하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  13. 제8항에 있어서, 상기 검출 및 디코딩 수단이, 외부 디코더에 잇따라 상기 수신 데이터를 디코딩하기 위한 내부 디코더와, 수신 데이터를 상기 내부 디코더로 입력하기 전에 디인터리빙하기 위한 제1디인터리버 수단, 상기 내부 디코더로부터의 데이터를 상기 외부 디코더로 입력하기 전에 디인터리빙하기 위한 제2디인터리버 수단, 상기 내부 디코더의 재정규화율이 문턱치 이하일 때 제1동기 테스트가 충족되고 있다고 지시하는 판단 수단, 상기 내부 디코더로부터 출력된 데이터 중에서 제2동기 테스트가 충족되고 있다는 것을 지시하는 제1동기 워드를 검출하기 위한 제1수단 및, 상기 외부 디코더로부터 출력된 데이터 중에서 제3동기 테스트가 충족되고 있다는 것을 지시하는 제2동기 워드를 검출하기 위한 제2수단을 구비하고, 상기 동기 조건은 상기 제1, 제2 및 제3동기 테스트의 각각이 충족될 때에 성취되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 내부 디코더는 선택 가능한 재정규화율 문턱치를 갖는 비터비 디코더로서, 상기 동기 조건의 성취에 응답하여 상기 제1동기 테스트가 계속적으로 실패할 확률을 감소시키도록 상기 문턱치를 증가시키는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 외부 디코더가 리드 솔로몬 디코더인 것을 특징으로 하는 수신기.
  16. 제13항에 있어서, 상기 수신 데이터를 상기 내부 디코더로 입력하기 전에 처리하도록 연결된 적어도 하나의 QAM 모드 종속 적응 등화기 회로와 QAM 모드 종속 자동 이득 조정 회로 및 QAM 모드 종속 캐리어 복구 회로를 더 구비하고 있고, 상기 내부 디코더 및 상기 적어도 하나의 회로가 검출된 QAM 모드로 특정의 데이터를 출력하기 위한 룩업 테이블로 이루어진 것을 특징으로 하는 수신기.
  17. 제7항에 있어서, 상기 검출 수단이 검출된 QAM 모드를 지시하는 데이터를 격납하기 위한 메모리 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  18. 제8항에 있어서, 상기 동작 수단은 수신한 데이터를 저위 QAM 모드를 이용해서 디코드하도록 상기 디코딩 수단을 먼저 동작시키고, 필요하다면 상기 동기 조건이 검출될 때까지 점진적으로 고위 모드를 시도하도록 상기 디코딩 수단을 계속적으로 동작시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수신기.
  19. 복수의 QAM 모드 중의 하나를 이용해서 소스 데이터를 송신 서브 시스템에 의해 전송하기 위해 선택적으로 엔코드하는 QAM 통신 시스템용의 수신기에 있어서, 상기 송신 서브 시스템으로부터 수신한 데이터의 QAM 모드를 검출하기 위한 수단과, 상기 검출 수단에 응답하여 검출된 QAM 모드에 따라 수신한 데이터를 디코딩하기 위한 수단을 구비하고, 상기 디코딩 수단은, 최종 동기 조건이 달성될 때까지 이어지는 다른 QAM 모드를 이용해서 수신한 모드를 디코드함으로써, 당해 수신기에 의해 사용되는 QAM 모드가 수신한 데이터에 대해 적절한 QAM 모드라는 것을 지시하도록 동작되며, 상기 최종 동기 조건은, 상기 QAM 모드 검출 수단이 문턱치 이하의 상기 디코더의 재정규화율을 검출한 후에 달성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 소스 데이터는 내부 및 외부 디코더를 이용하는 연쇄 코드에 따라 선택적으로 엔코드되고, 상기 최종 동기 조건은, 상기 QAM 모드 검출 수단이 (a) 내부 디코더로부터 출력되는 데이터 중에서 제1동기 워드 및 (b) 외부 디코더로부터 출력되는 데이터 중에서 제2동기 워드의 적어도 하나를 검출한 후에 달성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 수신한 데이터는 상기 송신 서브 시스템에서 적어도 내부 인터리버에 의해 인터리브되고, 상기 내부 디코더보다 앞에 대응하는 내부 디인터리버를 더 구비하며, 상기 문턱치 이하의 상기 내부 디코더의 재정규화율은 상기 내부 디인터리버가 동기되어 있다는 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 수신한 데이터는 상기 송신 서브 시스템에서 외부 인터리버에 의해 인터리브되고, 상기 외부 엔코더와 상기 내부 엔코더 사이에 설치된 외부 인터리버와, 상기 내부 디코더와 상기 외부 디코더 사이에 설치된 대응하는 외부 인터리버 및, 상기 QAM 모드 검출 수단이 상기 내부 디코더로부터 출력되는 데이터 중에서 상기 제1동기 워드를 검출한 경우에 상기 외부 디인터리버를 초기화하기 위한 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수신기.
  23. 제20항에 있어서, 상기 QAM 모드 검출 수단이 상기 내부 디코더로부터 출력되는 데이터 중에서 상기 제1동기 워드를 검출한 경우에, 상기 외부 디인터리버를 초기화하기 위한 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수신기.
  24. 제20항에 있어서, 상기 QAM 모드 검출 수단은, 상기 외부 디코더가 동작되어 있다는 것을 지시하는 상기 외부 디코더로부터 출력되는 데이터 중에서 상기 제2동기 워드를 검출하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  25. 제20항에 있어서, 상기 최종 동기 조건의 검출은, 상기 수신 서브 시스템에 의해 사용되는 QAM 모드가 상기 수신한 데이터에 대해 적절한 QAM 모드라는 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  26. 제20항에 있어서, 상기 내부 디코더는, 상기 최종 동기 조건의 달성에 응답하여 상기 제1동기 테스트가 실패할 확률을 줄이기 위해 상기 문턱치를 증가시키기 위한 수단을 포함하고, 선택 가능한 재정규화율 문턱치를 갖는 비터비 디코더인 것을 특징으로 하는 수신기.
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