KR0158969B1

KR0158969B1 - 디지탈 수신기의 등화기

Info

Publication number: KR0158969B1
Application number: KR1019950013985A
Authority: KR
Inventors: 최영배
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1998-12-01
Also published as: KR960043655A

Abstract

본 고안은 디지탈 수신기의 등화기에 관한 것으로, 탭계수신호{W(n+1)}를 입력받아 상기 탭계수신호{W(n+1)}를 사용하여 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력하는 필터부(10)와; 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}를 입력받아 판정신호{G(Y(n))}를 출력하는 판정기(20); 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}를 감산하여 에러신호{E(n)}를 출력하는 감산기(30) 및; 이전 탭계수{W(n)}와 새로 계산된 탭계수{W(n+1)}를 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하여 출력하는 탭계수갱신부(50)를 포함하여 구성되어, 이전 필터의 계수값과 새로 계산된 필터의 계수값을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신함에 따라 등화기의 수렴속도나 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

디지탈 수신기의 등화기

제1도는 종래의 디지탈 수신기의 등화기의 개략적인 블럭선도.

제2도는 본 발명에 따른 디지탈 수신기의 등화기의 개략적인 블럭선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 필터부 20 : 판정기

30 : 감산기 50 : 탭계수갱신부

52 : 탭계수계산부 54 : 계수변화량계산부

56 : 탭계수로드부

본 발명은 수신된 디지탈 신호의 왜곡을 보상하는 디지탈 수신기의 등화기에 관한 것으로, 특히 이전 필터의 계수값과 새로 계산된 필터의 계수값을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하도록 된 디지탈 수신기의 등화기에 관한 것이다.

현재의 HDTV(High Definiton Television) 방송이 지상방송을 기본으로 하고 있으므로, 전송에 따른 신호의 열화가 지역에 따라 다양하게 나타난다. 디지탈 방송의 가장 큰 장점은 신호의 왜곡이 디지탈 신호를 잘못 판정하지 않을 정도로 작게 일어난다면 화질을 완벽하게 복원할 수 있는 것이다. 반면, 현재의 NTSC(National Television System Commtittee) 방식이 채택하고 있는 아날로그 방식은 화질의 왜곡이 신호의 왜곡에 비례해서 나타나므로 완벽한 복원은 불가능하지만 전송중에 약간의 왜곡이 발생하여도 알아보지 못할 정도의 심한 화질저하는 일어나지 않는다.

그러나, 디지탈 방식은 신호의 열화로 인하여 디지탈 신호를 잘못 판정하게 될 경우 화질에 심각한 영향을 줄 수 있으므로 이를 방지할 수 있는 장치가 필요하다. 등화기는 이러한 신호의 왜곡을 보상해 주는 것으로 시간에 따른 채널의 특성변화를 그때 그때 보상하는 역할을 한다.

이러한 등화기는 방송이 수신되는 동안 사람이 불편함을 느끼지 못하는 사이에 실시간 처리가 되어야 하므로 전용 처리기가 제작되어야 하고, 송신 시스템의 경우와는 달리 가정용 수신기마다 필요하므로 가격이 싸고 작으며 대량 생산이 가능해야 한다.

한편, 완전 디지탈 HDTV 시스템은 보통 1280×720 이상 해상도의 고화질 화면과 CD(Copmpact Disc) 수준의 음질을 보장하고, 발생되는 데이타를 MPEG Ⅱ(Moving Picture Experts Group Ⅱ)에 기초한 부호화 알고리듬을 이용하여 부호화하여 전송되기 위한 오류 정정 부호화를 거치면 최종적으로 25∼30Mbps의 데이타가 발생되는데, DigiCipher 방식의 경우 16/32 QAM에 의해 4.88MHzDP 전송한다.

그리고, QAM 등화 시스템은 등화 초기에 CMA(Constant Modulus Algorithm)를 이용하여 등화한 다음 LMS(Least Mean Square) 알고리듬에 기반을 둔 직접결정 모드로 전환하여 등화한다. 상기 CMA는 훈련신호가 필요없기 때문에 전송 대역폭을 줄일 수 있으며, 신호의 위상에 민감하지 않기 때문에 위상의 복원이 없이도 등화가 가능하다.

상기와 같은 CMA와 LMS 알고리듬을 디지탈로 구현한 종래의 디지탈 수신기의 등화기의 개략적인 구성도는 제1도와 같이 도시할 수 있다. 종래의 디지탈 수신기의 등화기는, 탭계수신호{W(n+1)}를 입력받아 상기 탭계수신호{W(n+1)}를 사용하여 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력하는 필터부(10)와; 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}를 입력받아 판정신호{G(Y(n))}를 출력하는 판정기(20); 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}를 감산하여 에러신호{E(n)}를 출력하는 감산기(30) 및; 상기 입력신호{X(n)}와 에러신호{E(n)}를 입력받아 탭계수를 계산한 후 새로운 탭계수신호{W(n+1)}를 상기 필터부(10)로 출력하는 탭계수갱신부(40)를 포함하여 구성된다.

이러한 종래의 디지탈 수신기의 등화기는, 필터부(10)가 탭계수갱신부(40)에서 출력된 탭계수{W(n+1)}를 입력받아 상기 탭계수{W(n+1)}를 사용하여 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력하고, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}는 판정기(20)에서 판정되어 판정신호{G(Y(n))}로 출력되는 것이다.

예를 들어, 등화기가 3,1,-1,-3의 4개의 디지탈 레벨로 한정되어 있다면, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}가 2.7일 경우에는 상기 판정기(20)는 3의 값을 출력하는 것이다.

그리고, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}는 감산기(30)에서 감산되어 하기 제1식과 같은 에러신호{E(n)}로 출력되고, 탭계수갱신부(40)는 상기 감산기(30)에서 감산되어 출력된 에러신호{E(n)}와 입력신호{X(n)}를 입력받아 하기 제2식과 같은 방법으로 탭계수를 계산한 후 새로운 탭계수{W(n+1)}를 상기 필터부(10)로 출력하는 것이다.

E(n) = Y(n) - G(Y(n)) ....................................(제1식)

W(n+1) = W(N) + uX(n)E(n).........................(제2식)

그러나, 이러한 종래의 디지탈 수신기의 등화기는, 상기 제1식과 제2식에서 알 수 있듯이, 다음 시간의 탭계수값{W(n+1)}은 현재의 에러값{E(n)}에 의해 구해지므로, 이러한 계수값을 필터의 각 탭에 로드하고 그 계수값을 가진 등화기 필터를 통과한 결과{Y(n+1)}로 다시 에러값{E(n+1)}을 구함에 따라, 처리해야할 데이타 레이트(Date rate)가 작을 경우에는 실시간 처리하기가 용이하나, 데이타 레이트가 클 경우에는 등화기 수렴속도 및 성능이 저하되어, 현재의 채널에 대한 왜곡을 제거하기 위하여 계산되는 등화기의 계수값이 등화기의 하드웨어 구현상의 문제점으로 인하여 실시간적으로 즉각 반영되지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 등화기의 설계에 있어서, 가장 중요한 것은 채널 왜곡의 역함수를 찾아내어 그에 적합한 필터의 탭계수를 계산하고, 이를 이용하여 등화기 시스템을 수렴시켜서 수신된 신호의 채널 왜곡을 없애주는데 있다.

그러나, HDTV와 같은 고속의 디지탈 수신기의 경우에 채널 등화기는 다중 경로의 시간적인 범위가 -2∼24usec인 수신신호를 처리해야 함에 따라, 수신신호의 데이타 레이트가 5M symbol/sec일 경우에는 등화기에 사용되는 FIR(Finite-duration Impulse Response) 필터의 탭수가 최소 128탭이 요구되고, FSE(Fractionally Spaced Equalizer)일 경우에는 256탭을 가지는 FIR 필터가 요구되는 것이다.

따라서, 현재의 필터로 전체 계수를 갱신시키는데는 256클럭(clock) 이상이 소요됨에 따라 등화기의 수렴속도나 성능이 저하되어, 현재의 채널에 대한 왜곡을 제거하기 위해 계산되는 등화기의 탭계수값이 즉각적으로 반영이 되지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위한 것으로, 이전 필터의 계수값과 새로 계산된 필터의 계수값을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하도록 된 디지탈 수신기의 등화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지탈 수신기의 등화기는, 입력신호{X(n)}를 외부로부터 입력되는 탭계수신호{W(n+1)}를 사용하여 필터링하여 출력하는 필터부; 상기 필터부에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}를 입력으로 하고, 상기 필터링된 신호{Y(n)}의 크기에 따른 판정신호{G(Y(n))}를 출력하는 판정기; 상기 필터부에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}를 감산하여 에러신호{E(n)}를 출력하는 감산기 및; 이전 탭계수{W(n)}, 상기 감산기에서 출력되는 에러신호{E(n)}와 상기 입력신호{X(n)}로부터 새로 계산된 탭계수{W(n+1)}를 상기 이전 탭계수{W(n)}와 비교하고, 비교결과에 따라 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하여 상기 필터부로 출력하는 탭계수갱신부를 포함하여 구성된다.

따라서, 이전 필터 계수값과 새로 계산된 필터 계수값을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신함에 따라 등화기의 수렴속도나 성능을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 디지탈 수신기의 등화기의 개략적인 블럭선도로서, 본 발명에 따른 디지탈 수신기의 등화기는, 탭계수신호{W(n+1)}를 입력받아 상기 탭계수신호{W(n+1)}를 사용하여 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력하는 필터부(10)와; 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}를 입력받아 판정신호{G(Y(n))}를 출력하는 판정기(20); 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}를 감산하여 에러신호{E(n)}를 출력하는 감산기(30) 및; 이전 탭계수{W(n)}와 새로 계산된 탭계수{W(n+1)}를 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하여 출력하는 탭계수갱신부(50)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 탭계수갱신부(50)는, 상기 감산기(30)에서 출력된 에러신호{E(n)}를 입력받아 탭계수{W(n+1)}를 계산하여 출력하는 탭계수계산부(52)와;상기 탭계수계산부(52)에서 출력된 탭계수{W(n+1)}와 이전 탭계수{W(n)}를 비교하여 변화량(△W)을 계산한 후 변화량(△W)이 큰 것부터 우선순위를 부여하는 계수변화량계산부(54) 및; 상기 계수변화량계산부(54)에서 출력된 우선순위에 따라 탭계수{W(n+1)}을 상기 필터부(10)로 출력하는 탭계수로드부(56)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 계수변화량계산부(54)는, 이전 탭계수{W(n)}와 새로 출력된 탭계수{W(n+1)}의 차로써 변화량(△W)를 구한 다음 상기 변화량(△W)을 이미 설정되어 있는 임계치와 비교하여 우선순위를 결정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디지탈 수신기의 등화기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

필터부(10)가 탭계수갱신부(50)에서 출력된 탭계수{W(n+1)}를 입력받아 상기 탭계수{W(n+1)}를 사용하여 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력하고, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}는 판정기(20)에서 판정되어 판정신호{G(Y(n))}로 출력된다.

예를 들어, 등화기가 3,1,-1,-3의 4개의 디지탈 레벨로 한정되어 있다면, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}가 2.7일 경우에는 상기 판정기(20)는 3의 값을 판정신호{G(Y(n))}로 출력한다.

그리고, 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}는 감산기(30)에서 감산되어 하기 제1식과 같은 에러신호{E(n)}를 출력한다.

한편, 탭계수갱신부(50)는 하기 제2식과 같은 방법으로 탭계수{W(n+1)}을 계산한 다음 이전 탭계수{W(n)}과 새로 계산된 탭계수{W(n+1)}을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하여 상기 필터부(10)로 출력한다.

E(n) = Y(n) - G(Y(n)) ....................................(제1식)

W(n+1) = W(N) + uX(n)E(n).........................(제2식)

즉, 탭계수계산부(52)는 상기 감산기(30)에서 출력된 에러신호{E(n)}를 입력받아 탭계수{W(n+1)}를 계산하여 출력하고, 계수변화량계산부(54)는 상기 탭계수계산부(52)에서 출력된 탭계수{W(n+1)}와 이전 탭계수{W(n)}를 비교하여 변화량(△W)을 계산한 후 변화량(△W)이 큰 것부터 우선순위를 부여하여 출력한다.

그리고, 계수로드부(56)는 상기 계수변화량계산부(54)에서 출력된 우선순위에 따라 탭계수{W(n+1)}을 상기 필터부(10)로 출력함에 따라 큰 변화량을 가지는 탭계수{W(n+1)}에 대해 우선적으로 입력신호{X(n)}를 필터링하여 출력한다.

이때, 상기 계수변화량계산부(54)는, 이전 탭계수{W(n)}와 새로 출력된 탭계수{W(n+1)}의 차로써 변화량(△W)을 구한 다음 상기 변화량(△W)을 이미 설정되어 있는 임계치와 비교하여 우선순위를 결정함에 따라, 우선순위를 손쉽게 부여할 수 있다.

즉, 변화량(△W)의 크기에 따라 우선순위를 부여하는 일반적인 방법은 변화량(△W)량의 크기에 따라 일일이 소팅하는 것이나 이러한 방법을 사용하면 계산량이 증가되어 구조가 복잡해진다. 따라서, 본 발명에서는 이전 탭계수{W(n)}와 새로 출력된 탭계수{W(n+1)}의 차가 존재할 수 있는 범위에 대하여 임계치를 실험적으로 구하고, 변화량(△W)을 이 임계치와 비교함으로써 그 비교결과에 따라 우선순위를 부여한다.

한편, 채널의 왜곡 특성은 시간적인 특성을 갖고 있어, 각 필터의 탭의 계수값의 변화는 왜곡이 있는 부분의 시간영역 부근에서 많은 변화가 있게 되므로, HDTV와 같은 고속의 디지탈 수신기의 경우에는 채널 등화기가 처리해 주어야 할 다중 경로를 통해 수신되는 신호의 시간적인 범위(-2∼24usec)를 커버하는 256탭의 필터 계수를 순차적으로 갱신할 것이 아니라, 이전 필터 계수값{W(n)}과 새로 계산된 필터 계수값{W(n+1)}을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신함에 따라 등화기의 수렴속도나 성능을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명을 사용하면, 상기와 같이 256개의 탭수보다 작은 탭수를 가지더라도 시간에 따른 채널의 특성변화를 효과적으로 보상할 수 있다.

여기서 본 발명은 대부분의 필터 제조업체에서 특정 탭의 필터 계수값을 억세스할 수 있도록 하고 있으므로 손쉽게 구현할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 이전 필터의 계수값과 새로 계산된 필터의 계수값을 비교하여 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신함에 따라 등화기의 수렴속도와 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

입력신호{X(n)}를 외부로부터 입력되는 탭계수신호{W(n+1)}를 사용하여 필터링하여 출력하는 필터부(10); 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}를 입력으로 하고, 상기 필터링된 신호{Y(n)}의 크기에 따른 판정신호{G(Y(n))}를 출력하는 판정기(20); 상기 필터부(10)에서 필터링되어 출력된 신호{Y(n)}와 판정기(20)에서 출력된 판정신호{G(Y(n))}를 감산하여 에러신호{E(n)}를 출력하는 감산기(30) 및; 이전 탭계수{W(n)}, 상기 감산기(30)에서 출력되는 에러신호{E(n)}와 상기 입력신호{X(n)}로부터 새로 계산된 탭계수{W(n+1)}를 상기 이전 탭계수{W(n)}와 비교하고, 비교결과에 따라 가장 변화량이 큰 탭의 계수값을 우선적으로 갱신하여 상기 필터부(10)로 출력하는 탭계수갱신부(50)를 포함하여 구성된 디지탈 수신기의 등화기.
제1항에 있어서, 상기 탭계수갱신부(50)는 상기 감산기(30)에서 출력된 에러신호{E(n)}를 입력받아 탭계수{W(n+1)}를 계산하여 출력하는 탭계수계산부(52); 상기 탭계수계산부(52)에서 출력된 탭계수{W(n+1)}와 이전 탭계수{W(n)}를 비교하여 그 차로서 변화량(△W)을 구한 다음 상기 변화량(△W)을 이미 설정되어 있는 임계치와 비교하여 우선순위를 결정하는 계수변화량계산부(54) 및; 상기 계수변화량계산부(54)에서 결정된 우선순위에 따라 탭계수{W(n+1)}을 상기 필터부(10)로 출력하는 탭계수로드부(56)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 수신기의 등화기.