KR0172928B1 - 고속 적응 채널 등화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전송 채널상에서 발생되는 고스트신호로 인해 열화된 수신신호를 빠른 속도로 적응시켜 열화를 보상하는 고속 적응 채널 등화기에 관한 것으로, 본 발명은 종래의 채널 등화기는 스텝 사이즈 및 반복(Iteration)양이 일정하게 고정되어 있어서 채널 환경이 나쁠때나 고스트가 많이 생길 경우 적응속도가 늦은 단점이 있었던 점을 감안하여 입력신호와 에러신호에 의해 각 필드의 필드 싱크 라인의 SNR을 구하는 SNR계산부와, SNR계산부의 출력과 정해진 기준값과 비교하여 비교결과에 따라 업/다운 카운팅을 행하는 비교 및 카운팅부와, 비교 및 카운팅부의 출력에 따라 최적의 계수값으로 접근시키기 위한 최적의 반복횟수를 갖는 경로를 선택하는 반복 제어부와, 반복 제어부의 제어에 따라 선택횐 반복횟수를 갖는 경로에 맞는 스텝 사이즈를 출력하는 스텝 사이즈 룩-업 테이블을 구비하여 조건에 따라 계수 갱신 스텝 사이즈를 변화시켜 고속으로 수렴할 수 있도록 함으로써 채널 환경이 좋지 않은 지역에서도 빠른 속도로 적응해 열화된 신호를 보상할 수 있도록 한 것이다. 그리고 본 발명은 빌딩이 많이 모여있는 대도시 및 항공기가 많이 지나가는 지역등 채널 환경이 좋지 않은 지역에 적용가능하다.

Description

고속 적응 채널 등화기

제1도는 종래의 채널 등화기의 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 고속 적응 채널 등화기의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 고속 적응 채널 등화기의 동작 플로우 차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 포워드 필터 2 : 피드백 필터

3 : 필터 계수 계산부 4 : 상관기

5 : FIFO 6 : SNR계산부

7 : 비교 및 카운팅부 8 : 반복 제어부

9 : 스텝 사이즈 룩-업 테이블 10 : 곱셈기

11 : 듀얼 포트 램 12 : 감산기

본 발명은 채널 등화기에 관한 것으로, 특히 전송 채널상에서 발생되는 고스트신호로 인해 열화된 수신신호를 빠른 속도로 적응시켜 열화를 보상하는 고속 적응 채널 등화기에 관한 것이다.

일반적인 채널 등화기는 제1도에 도시한 바와 같이 포워드(forward) 필터(1) 및 피드백 필터(2)와, 입력신호와 에러신호(Error)와의 상관정도를 계산하여 상기 포워드 및 피드백 필터(1),(2)에 새로운 필터 계수를 로딩시켜주는 필터 계수 계산부(3)로 구성된 디시젼(Decision) 피드백 등화기이다.

그리고 이 등화기는 필터 계수의 계산을 위해 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 사용했으며, 전송된 바이너리 트레이닝 시퀀스(Training Sequence)에 적응함과 동시에 랜덤 데이타에도 적응할 수 있게 되어 밌다.

LMS알고리즘은 출력신호에 나타나는 에러를 줄이기 위해 필터 탭을 조정하는 방법을 계산하며, 출력신호에 나타나는 에러의 추정(Estimate)을 생성함으로써 행해진다.

그리고 에러신호는 지연된 여러 데이타 신호와의 크로스-상관들을 계산하는데 사용되는데, 이 상관의 크기는 등화기의 출력에 나타나는 잔여 고스트(Residual Ghost)의 진폭을 나타낸다.

즉, LMS알고리즘을 수행하기 위해 에러신호는 상관기(3a)에서 입력신호와 곱해진다.

이때, 에러신호는 디시젼된 데이타 정보를 출력하는 슬라이서 (2a)와 필드 싱크에 들어있는 트레이닝 시퀀스(2b)중 스위치(SW1)에 의해 하나가 선택되어 감산기(2c)에서 등화된 채널 출력과 감산되어 얻어진다. 여기서, 상기 등화된 채널 출력은 포워드필터(1)와 피드백 필터(2)의 출력이 감산기(24)에 의해 감산되어 얻어진다.

그리고 상기 상관기(3a)의 곱셈에 의해 에러신호와 입력 데이타 신호간의 크로스-상관이 구해지고, 이는 출력에서 에러를 줄이기 위해 어떻게 탭이 조정되어야 하는지를 나타낸다.

새로운 탭 계수를 계산하기 위한 식은이며,

여기서, x(n-1)은 입력 데이타이고, e(n)은 에러신호를 나타내며,은 입력데이타와 에러와의 상관을 나타낸다.

그리고 C_i는 현재의 탭계수를 나타내며, C_i+1은 업 데이트된 탭 계수를 의미한다.

△은 스텝 사이즈를 나타내며, 이 스텝 사이즈는 노이즈 파워를 변화시켜 실험을 통해 가장 적절한 값을 찾아 계산식에 적용시켜주는 고정된 값으로 되어 있다.

그리고 치적의 계수값으로 접근시키기 위해 반복(Iterative) 알고리즘을 사용한다.

이 반복 알고리즘은 계산 처리 시간을 의미하며, 이 시간에 의해 적응 속도의 영향을 받는다.

그리고 상기와 같은 종래의 기술은 이 반복 기간을 30필드의 싱크 라인을 사용하고 있다.

그리고 스텝 사이즈 값을 변화시킴으로써 최적의 계수값으로 수렴하는 정도를 알 수 있으며, 스텝 사이즈가 작은 값이면 수렴 속도는 늦어지지만 최종 계수값은 더 정확해지며, 스텝 사이즈가 크면 최적의 값으로 빨리 수렴하지만 최종 에러는 커진다.

그리고 스텝 사이즈가 너무 크면 등화기의 탭들은 전혀 수렴하지 않게 된다. 결국, 여러 실험을 통해 트레이드 -오프를 시켜 스텝 사이즈를 결정하게 된다.

한편, 상기 상관기(3a)의 출력은 스텝 사이즈와 곱셈기(3b)에서 곱해진 후, 램(3c)에 저장되어 있는 현재의 필터 계수값에서 감산기(34)를 통해 감해진다.

그리고 상기 감산기(30)의 출력은 새로운 탭 계수 값으로 되어 상기 포워드 필터(1) 및 피드백 필터(2)에 로딩되며, 램(3c)에 다음의 계수값 업 데이트를 위해 저장된다.

상기와 같은 동작이 반복되어 수렴된 필터 계수 간을 얻게 되고, 노이즈에 의한 신호열화가 보상되어진다.

그러나 상기와 같은 종래의 등화기는 스텝 사이즈 값을 등화기에 적용시키기 위해 노이즈 파워를 변화시켜 실험을 통해 가장 좋은 SNR(Signal to Noise Ratio)을 갖는 스텝 사이즈를 선택하며, 이 스텝 사이즈는 채널의 환경이 크게 변할 경우 이러한 실험을 통해 적당한 스텝 사이즈를 다시 선택해야만 한다.

또한, 반복(Iteration)양도 일정하게 고정되어 있어서 채널 환경이 나쁠때나 고스트가 많이 생길 경우 적응속도가 늦은 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 여러가지 알고리즘을 이용한 스텝 사이즈 룩-업 테이블을 통해 필요한 스텝 사이즈를 선택할 수있도록 하며, 고 고스트가 생길 경우 반복횟수를 줄여 최적의 필터 탭 계수로 빨리 수렴하도록 한 고속 적응 채널 등화기를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 포워드 필터와 피드백 필터의 출력을 감하여 등화된 채널 출력을 행하며, 필터 계수 계산부에서는 디시젼된 데이타 정보 출력이나 필드 싱크에 들어있는 트레이닝 시퀀스의 출력중의 어느 하나와 상기 등화된 채널 출력간의 차이값인 에러신호와 입력신호와의 상관에 따라 상기 포워드 필터 및 피드백 필터의 계수값을 갱신시키는 채널 등화기에 있어서, 상기 필터 계수 계산부는 입력 신호와 상기 에러신호의 상관값을 구하는 상관기와, 상기 상관기의 출력이 일시 저장되는 FIFO와, 입력신호와 상기 에러신호에 의해 각 필드의 필드 싱크 라인의 SNR을 구하는 SNR계산부와, 상기 SNR계산부의 출력과 정해진 기준값과 비교하여 비교결과에 따라 업/다운 카운팅을 행하는 비교 및 카운팅부와, 상기 비교된 카운팅부의 출력에 따라 최적의 계수값으로 접근시키기 위한 최적의 반복횟수를 갖는 경로를 선택하는 반복 제어부와, 상기 반복 제어부의 제어에 따라 상기 선택된 반복횟수를 갖는 경로에 맞는 스텝 사이즈를 출력하는 스텝 사이즈 룩-업 테이블과, 상기 FIFO를 통해 출력되는 상관값과 상기 스텝 사이즈 룩-업 테이블의 출력을 곱하는 곱셈기와, 상기 반복 제어부의 출력에 따라 현재 탭과 새로운 탭의 계수값의 입출력이 제어되는 듀얼 포트 램과, 상기 곱셈기의 출력과 상기 듀얼 포트 램으로 부터의 현재 탭의 계수값을 감하여 갱신된 계수값을 얻어 상기 포워드 및 피드백 필터 로딩하며, 상기 듀얼 포트 램에 새로운 탭의 계수간으로 저장하는 감산기로 구성되는 고속 적응 채널 등화기에 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 고속 적응 채널 등화기의 구성도를 도시한 것으로, 이는 제1도와 같은 종래의 채널 등화기의 필터 계수 계산부의 구조가 다음과 같이 변경된 구성을 갖는다.

즉, 입력 신호와 에러신호의 상관값을 구하는 상관기(4)와, 상기 상관기(4)의 출력이 일시 저장되는 FIFO(5)와, 입력신호와 에러신호에 의해 SNR을 구하는 SNR계산부(6)와, 상기 SNR계산부(6)의 출력과 정해진 기준값과 비교하여 업/다운 카운팅을 행하는 비교 및 카운팅부(7)와, 상기 비교 및 카운팅부(7)의 출력에 따라 최적의 계수간으로 접근시키기 위한 적절한 반복횟수를 갖는 경로(Path)의 선택을 제어하는 반복 제어부(8)와, 상기 반복 제어부(8)의 제어에 따라 조건에 맞는 스텝 사이즈가 출력되는 스텝 사이즈 룩-업 테이블(9)과, 상기 FIFO(5)를 롱해 출력되는 상관값과 상기 스텝 사이즈 룩-업 테이블(9)의 출력을 곱하는 곱셈기(10)와, 상기 반복 제어부(8)의 출력에 따라 현재 탭(Old Tap)과 새로운 탭(New Tap)의 계수값의 입출력이 제어되는 듀얼 포트 램(11)과, 상기 곱셈기(10)의 출력과 상기 듀얼 포트 램(11)으로 부터의 이전 탭의 계수값을 감하여 도시하지 않은 포워드 및 피드백 필터에 새로운 탭 계수값으로 로딩하며, 상기 듀얼 포트 램(11)에 새로운 탭의 계수값으로 저장하는 감산기(12)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제3도의 플로우 차트와 함께 설명하면 SNR계산부(6)에서는 입력신호와 에러신호에 의해 각 필드의 필드 싱크 라인의 SMR을 구하며, 이 값은 비교 및 카운팅부(7)에서 정해진 기준값과 비교된다(S1),(S2).

이때, 각 라인의 SNR값이 정해진 기준값보다 작으면 업 카운팅을 행하고, 기준값 보다 크면 다운 카운팅을 행한다(S3),(S4).

그리고 정상적인 경우에는 SNR이 항상 기준값 보다 크게 되어 상기 비교 및 카운팅부(7)는 다운 카운팅을 계속하게 되는데 정해진 값까지 떨어지면 주기적으로 리셋시키며, 반복 제어부(8)은 반복횟수가 적은 경로를 선택하게 된다(S5),(S6).

만일, 고스트가 발생하여 SMR이 나빠지면 기준값 보다 작게 되어 업 카운팅을 행하며, 업 카운팅이 정해진 값까지 도달하면 채널 상태는 좋지 않다는 것을 판단하게 되고 이 경우 계산량을 줄여 빠르게 수렴하기 위해 반복 제어부(S)는 반복 횟수가 적은 경로를 선택하게 된다(S7),(S8).

그리고 반복횟수가 정해지면 조건에 맞는 스텝 사이즈가 정해지며, 이 선택된 스텝 사이즈같이 스텝 사이즈 룩-업 테이블(9)에서 출력된다.

이때, 상기 반복 횟수가 적은 경로가 선택된 경우는 작은 값의 스텝 사이즈가 선택되고, 반복 횟수가 많은 경로가 선택된 경우는 큰 값의 스텝 사이즈가 선택된다(S9),(S10).

상기 스텝 사이즈 룩-업 테이블(9)에서 출력된 스텝 사이즈 값은 새로운 탭의 계수 계산을 위해 상관기(4)에서 계산되어 FIFO(5)에 저장된 입력신호와 에러신호의 상관값과 곱셈기(10)에서 곱해진다.

그리고 계산된 결과는 감산기(12)에 의해 듀얼 포트 램(11)에 저장되어 있는 현재의 필터 탭 계수 값으로 부터 감해져 새로운 탭 계수같이 계산된다(S11).

그리고 이 계수간은 포워드 필터 및 피드백 필터에 로딩되고, 다음 계수값 계산을 위해 상기 듀얼 포트 램(11)에 다시 저장된다.

한편, SNR계산에서 부터 새로운 필터 탭 계수 로딩까지가 이 시스템의 적응시간이 되기 때문에 고스트가 생길때 반복횟수를 줄이고, 스텝 사이즈를 크게 함으로써 필터계수를 빨리 로딩시킬 수 있다.

만일, 반복횟수가 적은 경로를 선택할 경우 스텝 사이즈는 크게 선택되어 최종 에러는 크게 되지만 최적의 필터 계수간으로 빨리 수렴하게 된다.

반면, 반복횟수가 많은 경로를 선택할 경우, 스텝 사이즈는 작은 값이 선택되어 최종 에러를 줄일 수 있으나 수렴은 늦게 된다.

그리고 상기 스텝 사이즈 룩-업 테이블(9)은 원하는 대로 스텝 사이즈 값을 추가시킬 수 있으며, 채널 특성에 따라 적용법위를 넓힐 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 계수 갱신 스텝 사이즈를 변화시켜 고속으로 수렴할 수 있도록 함으로써 채널 한경이 좋지 않은 지역에서도 빠른 속도로 적응해화된 신호를 보상할 수 있게 된다. 그리고 본 발명은 빌딩이 많이 모여있는 대도시 및 항공기가 많이 지나가는 지역등 채널환경이 좋지 않은 지역에 적용된다.

Claims (1)

1. 포워드 필터와 피드백 필터의 출력을 감하여 등화된 채널 출력을 행하며, 필터 계수 계산부에서는 디시젼된 데이타 정보 출력이나 필드 싱크에 들어있는 트레이닝 시퀀스의 출력중의 어느 하나와 상기 등화된 채널 출력간의 차이값인 에러신호와 입력신호와의 상관에 따라 상기 포워드 필터 및 피드백 필터의 개수값을 갱신시키는 채널 등화기에 있어서, 상기 필터 계수 계산부는 입력 신호와 상기 에러신호의 상관값을 구하는 상관기와, 상기 상관기의 출력이 일시 저장되는 FIFO와, 입력신호와 상기 에러신호에 의해 각 필드의 필드 싱크 라인의 SNR을 구하는 SNR계산부와, 상기 SNR계산부의 출력과 정해진 기준값과 비교하여 비교결과에 따라 업/다운 카운팅을 행하는 비교 및 카운팅부와, 상기 비교 및 카운팅부의 출력에 따라 최적의 계수값으로 접근시키기 위한 최적의 반복횟수를 갖는 경로를 선택하는 반복 제어부와, 상기 반복 제어부의 제어에 따라 상기 선택된 반복횟수를 갖는 경로에 맞는 스텝 사이즈를 출력하는 스탭 사이즈 록-업 테이블과, 상기 FIFO를 통해 출력되는 상관값과 상기 스텝 사이즈 룩-업 테이블의 출력을 곱하는 곱셈기와, 상기 반복 제어부의 출력에 따라 현재 탭과 새로운 탭의 계수간의 입출력이 제어되는 듀얼 포트 램과, 상기 곱셈기의 출력과 상기 듀얼 포트 램으로 부터의 현재 탭의 계수값을 감하여 갱신된 계수값을 얻어 상기 포워드 및 피드백 릴터 로딩하며, 상기 듀얼 포트 램에 새로운 탭의 계수값으로 저장하는 감산기로 구성됨을 특징으로 하는 고속 적응 채널 등화기.