KR0180675B1

KR0180675B1 - 위상 추적 루우프장치 및 위상 오차 측정/보상방법

Info

Publication number: KR0180675B1
Application number: KR1019960009251A
Authority: KR
Inventors: 유민규; 문희철
Original assignee: 김주용; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR970068360A

Abstract

본 발명은 잔류 측파대 방식을 채택한 디지탈 통신 시스템에의 전송시 야기되는 신호의 위상오차를 동상 및 직각 위상 신호를 이용하는 대신에 진폭과 각도를 이용하여 간단한 룩-업 테이블에 의해 위상오차를 보상하여 주는 위상 추적 루우프 회로에 대한 것으로, 기존의 위상 추적기는 동위상 성분과 직각위상 성분을 모두 사용해서 동작하고 위상 에러값 및 게인 에러값을 구하는 에러 결정기의 구현이 상당히 어려웠으며 하드웨어 구현시 부피가 크고 위상오차를 추적하여 보상하는데 시간이 많이 소모되어 속도면에서도 느렸던 것을, 동 위상, 직각 위상 신호를 크기와 각도 신호로 변환시켜서 위상 추적 루우프 회로를 구현함으로써 구현회로를 단순화시키고, 복잡한 수학적인 연산을 단순한 룩-업 테이블로 구현함으로써 처리속도를 단축하는 이점이 있다.

Description

위상 추적 루우프장치 및 위상 오차 측정/보상방법

제1도는 기존의 위상 추적기의 블럭도.

제2도의 (a)는 본 발명 위상 추적 루우프 회로 블럭도.

(b)는 본 발명 위상 추적 루우프 회로 블럭의 일실시예도.

제3도의 (a)는 본 발명의 이득 에러 측정 성상도.

(b)는 본 발명의 위상 에러 측정 성상도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 보상부 20 : 디지탈 필터부

30 : 지연부 40 : 변환부

50 : 이득 오차 측정부 51 : 룩-업 테이블

52 : 오차 결정부 60 : 보상 값 결정부

61 : 누적기 62 : 루프 필터부

70 : 위상 오차 측정부 71 : 룩-업 테이블

72 : 오차 결정부 80 : 보상 값 결정부

81 : 누적기 82 : 루프 필터부

90 : 보상부 100 : 룩-업 테이블

본 발명은 잔류 측파대(VSB : Vestigial Side Band; 이하 잔류 측파대라 한다)방식을 채택한 디지탈 통신 시스템에의 전송시 야기되는 신호의 위상오차를 추적 및 보상하여 주는 위상보상에 대한 것으로, 특히 동상(In-phase; 이하 동상이라 한다), 직각 위상(Quadrature; 이하 직각 위상이라 한다) 신호를 이용하는 대신에 진폭과 각도를 이용하여 간단한 룩-업 테이블(Look-up Table; 이하 룩-업 테이블이라 한다)에 의해 위상오차를 보상하여 주는 위상 추적 루우프 회로에 대한 것이다.

일반적으로 기존의 위상 추적기는 제1도에서 보는 바와 같이 HDTV 등에서 수신단의 등화기 다음단에 피드백된 이득 에러의 누적 평균값과 새로 등화기를 통과하여 입력된 동위상값을 곱하여 이득 에러를 보상하는 보상부(1)와; 상기 보상부(1)의 출력의 허수부인 직각 위상'을 만들어 주는 디지탈 필터부(2)와; 상기 디지탈 필터부(2)의 수행시간만큼 보상부(1)에서 입력된 동위상'을 시간지연시켜 디지탈 필터부(2)의 출력인 직각 위상'과 동시에 동위상'이 출력될 수 있도록 하는 지연부(3)와; 상기 디지탈 필터부(2)와 지연부(3)의 출력인 직각 위상'과 동위상' 및 룩-업 테이블의 사인과 코사인 값을 입력받아 복소 곱셈해주는 복소 곱셈기(4)와; 상기 복소 곱셈기(4)로 부터 출력되어 디코더부로 입력되는 동위상값과 복소 곱셈기(4)로부터 출력되는 직각 위상으로 부터 위상 에러 및 이득 에러를 구하는 에러 결정기(5)와; 상기 에러 결정기(5)의 위상 에러 측정값을 누적하여 평균치를 구하는 누적기(6)와; 상기 누적기(6)의 출력값을 받아 위상에 대한 사인과 코사인 값을 테이블로 갖고 있는 룩-업 테이블(7)과; 상기 에러 결정기(5)의 이득 에러 측정값을 누적하여 어느 정도까지 추적하여 그 평균치를 구하는 제한 누적기(8)로 이루어져 있어, 등화기로부터 전송되온 신호의 위상 왜곡을 디지탈 필터부(2)의 직각 위상'과 동위상'에 의해 구한 후 복소 곱셈기(4)에서 추정한 위상 에러만큼 위상을 보상하는데, 위상 추정은 에러 결정기(5)에서 위상 에러값을 구하여 누적기에서 누적치의 평균값을 구하고 이를 룩-업 테이블(7)의 사인/코사인 값에 의해 복소 곱셈기(4)에서 동 위상 = 동 위상'cosθ-직각 위상'sinθ, 직각 위상 = 동 위상'sinθ+직각 위상'cosθ에 따라 원 입력에 대해 위상 보상을 하는 것이고, 상기 에러 결정기(5)의 게임 에러값을 어느 정도까지 누적하여 그 평균값을 취하여 원 입력과 곱하여 이득 보상을 하는 것으로, 상기와 같은 장치 및 방법은 동위상 성분과 직각위상 성분을 모두 사용해서 동작하고, 위상 에러값 및 게인 에러값을 구하는 에러 결정기의 구현이 상당히 어려웠으며, 하드웨어 구현시 부피가 크고 위상오차를 추적하여 보상하는데 시간이 많이 소모되어 속도면에서도 느렸다.

따라서 본 발명은 동 위상, 직각 위상 신호를 사용하여 위상 추적 루우프 회로를 구현하는 대신에 동 위상, 직각 위상 신호를 크기(Magnitude)와 각도(Angle) 신호로 변환시켜서 위상 추적 루우프 회로를 구현하는 것으로, 동 위상과 직각 위상의 두 신호를 이용하여서 심벌오율을 저하시키는 위상 오차와 이득 오차를 보상하는 경우보다는 크기와 각도를 이용하므로써 구현회로를 단순화시키고 복잡한 수학적인 연산을 단순한 룩-업 테이블로 구현하였으므로, 구현이 쉽고 처리속도를 단축하는 이점이 있다.

즉, 동 위상'과 직각 위상'을 크기와 각도로 변환시켜주는 변환부와, 전송시의 이득 오차를 측정하여 주는 이득 오차 측정부와, 전송시의 위상 오차를 측정하여 주는 위상 오차 측정부와, 측정된 오차를 보상하여 주는 보상부로 이루어져, 신호의 크기 및 각도에 따라 장치 구현시 이미 형성되어 있는 테이블의 출력값이 구해져 이득 오차 및 위상 오차를 측정하게 되며, 이를 축적하고 평균치를 구하여 보상의 차이가 갑작스럽게 증가하지 않도록 규정된 추적 단계인 스텝 사이즈에 따라 보상되어, 간단히 구현된 룩-업 테이블로 복잡한 수치 연산을 대신케 함으로써 속도를 향상시킨 상기 위상 추적 루우프의 뒤단의 복호기 부분에서 정확한 데이터를 복구할 수 있도록 하는 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

제2도의 (a)에서 보는 바와 같이 이득오차 측정부를 거쳐 누적된 값들의 평균치의 스텝 사이즈 상수값과 등화기로부터 입력된 값을 곱셈기(11)에서 곱하여 그 값과 입력값을 덧셈기(12)에서 더하여 이득을 보상해주는 보상부(10)와; 상기 보상부(10)의 출력을 받아 허수부인 직각 위상'을 만들어 주는 디지탈 필터부(20)와; 상기 디지탈 필터부(20)의 수행시간만큼 보상부(10)에서 입력된 동위상'을 시간지연시켜 디지탈 필터부(20)의 출력인 직각 위상'과 동시에 동위상'이 출력될 수 있도록 하는 지연부(30)와; 상기 디지탈 필터부(20)와 지연부(30)의 출력 즉, 실수부와 허수부의 값을 크기와 각도로 변환시켜주는 변환부(40)와; 상기 변환부(40)의 크기 출력을 입력받아 이득 오차를 측정하는 이득 오차 측정부(50)와; 상기 이득 오차 측정부(50)의 이득 오차값을 입력받아 보상을 위한 값을 결정하는 보상값 결정부(60)와; 상기 변환부(40)의 각도 출력을 입력받아 위상 오차를 측정하는 위상 오차 측정부(70)와; 상기 위상 오차 측정부(70)의 위상 오차값을 입력받아 보상을 위한 값을 결정하는 보상 값 결정부(80)와; 상기 보상 값 결정부(80)의 출력값과 변환부(40)의 각도 출력값을 더하여 위상 오차를 보상하여 주는 보상부(90)와; 상기 변환부(40)의 각도 출력값 및 보상부(90)의 보상된 각도값을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 보상된 출력값을 발생시키는 룩-업 테이블(100)로 이루어져 있으며, 상기 이득 오차 측정부(50)는 상기 변환부(40)의 크기 출력과 보상부(90)의 각도 출력을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 이상적인 크기를 출력하는 룩-업 테이블(51)과; 상기 룩-업 테이블(51)의 이상적인 크기를 입력받아 변환부(40)에서 출력된 크기와의 차이를 구하여 오차값을 결정하는 오차 결정부(52)로 이루어져 있고, 상기 보상 값 결정부(60)는 상기 오차 결정부(52)에서 출력된 오차값을 입력받아 이를 누적하여 평균값을 내는 누적기(61)와; 상기 누적기(61)의 출력값을 입력받아 수정의 차가 갑작스럽게 증가하지 않도록 출력단계를 규정한 스텝 사이즈에 따라 결정된 상수값과 곱하는 루프 필터부(62)로 이루어져 있으며, 상기 위상 오차 측정부(70)는 상기 변환부(40)의 크기 출력과 보상부(90)의 각도 출력을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 이상적인 각도를 출력하는 룩-업 테이블(71)과; 상기 룩-업 테이블(71)의 이상적인 각도와 보상부(90)의 위상 출력을 입력받아 그 차를 구하여 오차값을 결정하는 오차 결정부(72)로 이루어져 있고, 상기 보상 값 결정부(80)는 상기 오차 결정부(72)의 각도 오차값을 입력받아 이를 누적하여 평균값을 내는 누적기(81)와; 상기 누적기(81)의 출력값을 입력받아 수정의 차가 갑작스럽게 증가하지 않도록 출력단계를 규정한 스텝 사이즈에 따라 결정된 상수값과 곱하는 루프 필터부(82)로 이루어져 있다.

또한 본 발명의 일실시예의 구성을 설명하면 제2도의 (b)에서 보는 바와 같이 모든 블럭은 동일하며, 단지 구조에 있어서, 초기 입력단의 보상부(10)가 변환부(40)의 크기 출력 다음단에 위치하여 이득 보상값이 크기 값에만 영향을 미치게 하는 것으로, 제2도의 (a)에서의 이득 보상과는 거의 결과의 차이가 없다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 아래와 같다.

등화기로부터 나오는 신호는 동 위상 신호로써 이 신호만으로는 위상 왜곡에 대한 정보를 얻어 낼 수 없으므로 강제적으로 허수부 신호인 직각 위상 신호를 만들어 내야 하므로, 디지탈 필터부(20)를 통해 직각 위상을 발생시키며, 이의 출력과 동 위상 출력이 동시에 발생해야 하므로 지연부(30)를 통해 동 위상의 시간을 지연시켜 직각 위상과 동시에 발생토록 하며, 이를 변환부(40)에 의해 크기와 각도로 변환시켜 크기와 각도로써 이득 및 위상 보상을 하게 하는데, 여기서

이다.

상기 이득 보상을 설명하면 변환부(40)를 통해 입력된 크기와 각도값을 장치 구현시 이미 작성해 놓은 테이블값에 따라 이상적인 크기값을 찾아서 그 크기값과 입력된 오차가 있는 크기값의 차이를 내면 이것이 크기 오차값으로써, 이 오차값을 누적하여 평균값을 구한 후 스텝 사이즈에 따라 결정된 상수값을 평균값과 곱하여 오차를 보상할 보상 값을 결정하는데, 이 결정된 보상값을 등화기로부터 입력된 입력값과 곱하여 그 값을 다시 입력값과 더하여 보상하는 것으로, Δ크기가 0보다 큰 값을 갖게 된다면 크기 신호를 감소시켜 주고 Δ크기가 0보다 작은 값을 갖게 된다면 크기 신호를 증가시켜 주어 이득을 보상하는 것이며, 위상 보상은 상기 이득 보상과 동일한 방법으로 룩-업 테이블(71)에서 이상적인 위상값을 찾아서 상기와 동일한 방법으로 보상 값을 결정하여 이를 변환부(40)에서 출력되는 각도와 더하여 위상을 보상하는 것인데, 만약 Δ위상이 0보다 작다면 입력의 위상을 보다 감소시켜주는 것이고 만약 Δ위상이 0보다 큰 값을 갖는다면 입력 위상을 보다 증가시켜주는 것이다.

상기 이득 오차 측정의 방법을 좀더 상세히 설명하면 제3도의 (a)에서 보는 바와 같이 수신된 신호가 성상도 상에서 P₁점에 위치할 경우 가장 근접한 이상 레벨인 동위상₀및 상기 P₁점과 같은 위상을 갖는 교점 P₂를 구할 수 있는데, 여기서 P₁의 크기인 크기₁과 P₂의 크기인 크기₂의 차가 이득 오차가 되는 것이다. 즉, 크기₂-크기₁=Δ크기 과 같이 이득 오차를 측정하는 것이며, 상기 P₂값은 룩-업 테이블(51)에서 P₁값과 대응하는 값이다.

또한 상기 위상 오차 측정의 방법은 제3도의 (b)에서 보는 바와 같이 수신된 신호가 성상도상에서 점 P₁에 위치할 경우 가장 근접한 이상 레벨인 동위상₀상에서 상기 P₁점과 동일한 크기를 가지는 점 P₂를 구할 수 있는데, 여기서 P₂의 위상인 위상₁과 P₁의 위상인 위상₂의 차가 위상 오차가 되는 것이다. 즉, 위상₂-위상₁=Δ위상과 같이 위상 오차를 측정하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 동 위상과 직각 위상 신호 성분을 사용하지 않고 크기와 각도 신호 성분을 사용하였으며 복잡한 수치 연산을 간단하게 룩-업 테이블로 만들어 줌으로써 속도를 향상시키고 회로 구현을 간단히 하는 이점이 있다.

Claims

잔류 측파대(VSB : Vestigial Side Band)방식을 채택한 디지탈 통신 시스템에의 전송시 야기되는 신호의 위상오차를 추적 및 보상하여 주는 위상 추적 루우프에 있어서, 이득을 보상하는 보상부(10)와; 상기 보상부(10)의 출력을 받아 허수부인 직각 위상'을 만들어 주는 디지탈 필터부(20)와; 상기 디지탈 필터부(20)의 수행시간만큼 보상부(10)에서 입력된 동위상'을 시간지연시켜 디지탈 필터부(20)의 출력인 직각 위상'과 동시에 동위상'이 출력될 수 있도록 하는 지연부(30)와; 상기 디지탈 필터부(20)와 지연부(30)의 출력 즉, 실수부와 허수부의 값을 크기와 각도로 변환시켜주는 변환부(40)와; 상기 변환부(40)의 크기 출력을 입력받아 이득 오차를 측정하는 이득 오차 측정부(50)와; 상기 이득 오차 측정부(50)의 이득 오차값을 입력받아 보상을 위한 상수값을 결정하는 보상 값 결정부(60)와; 상기 변환부(40)의 각도 출력을 입력받아 위상 오차를 측정하는 위상 오차 측정부(70)와; 상기 위상 오차 측정부(70)의 위상 오차값을 입력받아 보상을 위한 상수값을 결정하는 보상 값 결정부(80)와; 상기 보상 값 결정부(80)의 상수값과 변환부(40)의 각도 출력값을 더하여 위상 오차를 보상하여 주는 보상부(90)와; 상기 변환부(40)의 각도 출력값 및 보상부(90)의 보상된 각도값을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 보상된 출력값을 발생시키는 룩-업 테이블(100)로 이루어져 있음을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
제1항에 있어서, 상기 이득 오차 측정부(50)는 상기 변환부(40)의 크기 출력과 보상부(90)의 각도 출력을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 이상적인 크기를 출력하는 룩-업 테이블(51)과; 상기 룩-업 테이블(51)의 이상적인 크기를 입력받아 변환부(40)에서 출력된 크기와의 차이를 구하여 오차값을 결정하는 오차 결정부(52)로 이루어져 있음을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
제1항에 있어서, 상기 보상 값 결정부(60)는 상기 오차 결정부(52)에서 출력된 오차값을 입력받아 이를 누적하여 평균값을 내는 누적기(61)와; 상기 누적기(61)의 출력값과 상기 값을 입력받아 수정의 차가 갑작스럽게 증가하지 않도록 출력단계를 규정한 스텝 사이즈에 따라 결정된 상수값을 곱하는 루프 필터부(62)로 이루어져 있음을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
제1항에 있어서, 상기 위상 오차 측정부(70)는 상기 변환부(40)의 크기 출력과 보상부(90)의 각도 출력을 입력받아 이미 작성돼 있는 테이블에 따라 이상적인 각도를 출력하는 룩-업 테이블(71)과; 상기 룩-업 테이블(71)의 이상적인 각도와 보상부(90)의 위상 출력을 입력받아 그 차를 구하여 오차값을 결정하는 오차 결정부(72)로 이루어져 있음을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
제1항에 있어서, 상기 보상 값 결정부(80)는 상기 오차 결정부(72)의 각도 오차값을 입력받아 이를 누적하여 평균값을 내는 누적기(81)와; 상기 누적기(81)의 출력값을 입력받아 수정의 차가 갑작스럽게 증가하지 않도록 출력단계를 규정한 스텝 사이즈에 따라 결정된 상수값과 곱하는 루프 필터부(82)로 이루어져 있음을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
제1항에 있어서, 초기 입력단의 보상부(10)가 변환부(40)의 크기 출력 다음단에 위치하며 다른 블럭은 모두 동일하게 구성되어 이득 보상값이 크기 값에만 연산되어지게 하는 것을 특징으로 하는 위상 추적 루우프장치.
잔류 측파대(VSB : Vestigial Side Band)방식을 채택한 디지탈 통신 시스템에의 전송시 야기되는 신호의 위상오차를 추적 및 보상하여 주는 위상 추적 루우프에 있어서, 동 위상 및 직각 위상 신호를 이용하여 복소 계산에 의해 위상 에러 및 이득 에러를 구하는 복잡한 계산 대신, 동 위상 및 직각 위상을 크기와 각도로 변환한 후 이를 이용하여 이득 오차 및 위상 오차를 측정하여 오차를 보상하여 디코더부에서 정확한 데이터를 복구할 수 있도록 함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상방법.
제7항에 있어서, 상기 동 위상 및 직각 위상의 크기로의 변환은

로 결정되어 짐을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법.
제7항에 있어서, 상기 동 위상 및 직각 위상의 각도로의 변환은

로 결정되어 짐을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법.
제7항에 있어서, 상기 이득 오차 측정방법은 수신된 신호가 동 위상·직각 위상 성상도 상에서 P₁점에 위치할 경우 가장 근접한 이상 레벨인 동위상₀및 상기 P₁점과 같은 위상을 갖는 교점 P₂를 결정하여, 다음 식과 같이 P₁의 크기인 크기₁과 P₂의 크기인 크기₂의 차에 의해 이득 오차를 측정함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법; 크기₂-크기₁=Δ크기.
제7항에 있어서, 상기 위상 오차 측정방법은 수신된 신호가 동 위상·직각 위상 성상도상에서 점 P₁에 위치할 경우 가장 근접한 이상 레벨인 동위상₀상에서 상기 P₁점과 동일한 크기를 가지는 점 P₂를 결정하여, 다음 식과 같이 P₂의 위상인 위상₁과 P₁의 위상인 위상₂의 차에 의해 위상 오차를 측정함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법; 위상₂-위상₁=Δ위상.
제7항에 있어서, 이득 오차의 보상은 측정된 이득 오차 Δ크기를 누적기에 축적하여 평균치를 구하는 단계와; 상기 평균치와 스텝 사이즈에 따라 결정된 보상 상수를 곱하는 단계와; Δ크기값이 0보다 큰 경우 크기 신호를 감소시켜 주고 Δ크기값이 0보다 작은 경우 크기 신호를 증가시켜 줄 수 있도록 상기 단계에서 곱해진 값을 등화기로 부터 입력된 동 위상과 곱한후, 다시 입력값과 더하여 주는 단계로 순차 동작함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법.
제7항에 있어서, 이득 오차의 보상은 측정된 이득 오차 Δ크기를 누적기에 축적하여 평균치를 구하는 단계와; 상기 평균치와 스텝 사이즈에 따라 결정된 보상 상수를 곱하는 단계와; Δ크기값이 0보다 큰 경우 크기 신호를 감소시켜 주고 Δ크기값이 0보다 작은 경우 크기 신호를 증가시켜 줄 수 있도록 상기 단계에서 곱해진 값을 변환기로부터 출력된 크기와 곱한후, 다시 크기와 더하여 주는 단계로 순차 동작함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법.
제7항에 있어서, 위상 오차의 보상은 위상 오차 Δ각도를 누적기에 축적하여 평균치를 구하는 단계와; 상기 평균치와 스텝 사이즈에 따라 결정된 보상 상수를 곱하여주는 단계와; Δ각도값이 0보다 작은 경우 입력의 위상을 보다 감소시켜 주고, Δ각도값이 0보다 큰 경우 입력의 위상을 보다 증가시켜 주기 위해 상기 단계에서 곱해진 값을 변환기의 각도값과 합하여 주는 단계로 순차 동작함을 특징으로 하는 위상 오차 측정/보상 방법.