KR100337097B1 - 타이밍수단을포함하는전송시스템및수신기 - Google Patents

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디지털 심볼 수신기(6)에서, 전송된 심볼들 ak값에 관한 결정들이 올바른 결정순간에 이루어 질 수 있도록 하기 위해서 정확한 주파수 및 위상으로 클록 신호를 발생하는 깃이 요구된다. 소정의 클록 신호를 얻는 간단한 방법은 심볼 필터(11)에 의해 필터된 검출 심볼들

Description

타이밍 수단을 포함하는 전송 시스템 및 수신기
본 발명은 채널에 의해 수신기에 결합되어 있는 송신기를 포함하는 디지털 전송 시스템에 관한 것으르, 상기 수신기는 수신기의 입력 신호로부터 유도된 검출 신호로부터 검출된 신호들을 검출 순간들에서 결정하기 위한 검출기와, 검출된 심볼들로부터 유도된 제 1 보조 신호와 수신기의 입력 신호로부터 유도되는 제 2 보조 신호의 상관(correlation)에 의해 타이밍 에리 신호를 결정하고, 그 타이밍 에러 신호에 응답해서 검출 순간들을 적응(adapt)시키기 위한 타이밍 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 이러한 전송 시스템을 위한 수신기에 관한 것이다.
서두에시 정의된 바와 같은 전송 시스템은 IEEE 지의 통신된(IEEE Transactionson Communications)의 1976년 5월 제5호 제COM-24권 (Vol. COM-24, No.5)에 수록된 케이.에이치.무엘러(K.H. Mueller)와 엠.뮐러(M.Muller)의 논문 제목 "디지털 동기 데이터 수신기에서의 타이밍 복구(Timing Recovery in Digital Synchronous Data Receivers)" 에서 알려져 있다.
이러한 형태의 전송 시스템들은, 예컨대, 전송매체, 예컨대 케이블 또는 무선 링크를 경유하여 데이터 신호를 이송하거나, 자기테이프 또는 디스크로부터의데이터 신호를 재구성하는데 사용될 수 있다.
데이터 심볼들이 전송 매체를 경유하여 이송되거나 데이터 심볼들이 기록 매체에 저장되는 각각의 경우, 각각 전송되거나 기록되어야 할 심볼은 부호화 수단에 의해 데이터 펄스들로 변환되고, 이 데이터 펄스는 채널에 의해서 더 참조될 전송 매체 또는 기록 매체에 인가된다.
채널의 출력 신호는 수신기의 입력에 인가된다. 검출 신호는 수신기의 입력 신호로부터 유도된다. 이는, 예컨대 적응 등화기(adaptive equalizer) 및/또는 적응 반향 제거기(adaptive echo canceller)에 의해 초래될 수도 있다. 또한, 검출 신호가 고정 필터에 의해 수신기의 입력 신호로부터 결정된다고 생각할 수 있다.
적당한 검출 순간들에서 검출기가 검출 신호로부터 일련의 검출 심볼을 결정한다. 검출기는 간단한 비트별 검출기(bit-by-bit detector)를 포함할 수도 있지만, 대안으로 검출기가 예컨대 비터비 검출기(Viterbi detector)와 같은 소위 최대 확률 순차추정 검출기(Maximum Likelihood Sequence Estimation detector)를 포함한다고 생각할 수 있다.
검출 순간들이 최적의 검출 순간들과 상이하다면, 검출되어야 할 심볼과 상이한 심볼에 의한 검출 신호에의 기여도(contribution)가 일반적으로 증가할 것이며, 그것은 그 검출된 심볼값에 관하여 취해진 결정의 신뢰도를 감소시킨다. 이 기여도를 심볼간 간섭이라고 한다.
올바른 심볼값에 관한 결정의 신뢰도에 대한 이러한 감소를 피하기 위해서, 선행기술의 전송 시스템은 적당한 검출 순간들을 수신기의 입력 신호로부터 유도하는 타이밍 수단을 포함한다.
선행 기술의 시스템에서, 최적의 검출 순간들을 표시하는 클록 신호는 수신기의 입력 신호와 검출된 심볼들의 값으로부터 유도된다.
상기 논문지로부터 그 방법이 알려져 있는, 검출 순간들을 결정하는 제 1 방법은 제 1 보조 신호(auxiliary signal), 즉 심볼 간격만큼 지연된 검출 심볼값을 제 2 보조 신호, 즉 검출 신호와 상관(correlation)시킴으로써 타이밍 에러 신호를 결정하는 방법이다. 이러한 단순 방법의 결점은 수신기의 입력 신호에 존재하는 타이밍 정보의 상당량이 이용되지 않는다는 점이다. 이것은 검출 순간들이 부-최적 검출(Sub-optimum detection)을 가져오는 임의의 지터(jitter)를 나타내는 결과를 가져온다.
검출 순간들 동안 지터(jitter)를 감소시키기 위해서, 상기 논문은 상이한 검출 순간에 검출되는 다수의 심볼값들로부터 각각 유도되는 더 많은 제 1 보조 신호들을 이용하는 타이밍 수단을 개시하고 있다. 이들 보조 신호들 각각은, 그 자신의 상관기(corrlator)에 의해서, 입력 신호로부터 유도되는 관련된 제 2 보조 신호와 상관되는 반면에, 검출 순간들을 적응시키기 위한 제어가능한 발진기에 대한 제어 신호는 상관기의 출력 신호들을 함께 가산함으로써 획득된다.
타이밍 수단의 실행을 개선하는데 상당히 많은 보조 신호가 사용된다면, 이들 타이밍 수단은 더욱 복잡해진다.
본 발명의 목적은 타이밍 수단의 실행을 저하시키지 앉으면서 상당히 간단한 타이밍 수단으로 충분한, 서두에 정의되어 있는 바와 같은 전송 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명은 타이밍 수단이, 제 1 보조 신호의 유도를 위하여 채널의 임펄스 응답에 의존하는 임펄스 응답을 갖는, 심볼 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 채널 임펄스 응답에 의존하는 임펄스 응답을 갖는 심볼 필터를 선택함으로써 수신기의 입력 신호에 존재하는 실질적으로 모든 타이밍 정보를 이용할 수 있다는 인식에 기초하고 있다. 따라서, 상관기를 하나보다 많이 이용할 필요가 없다.
1993 년 1월, IEEE Proceedings-E 지 제 140 권 제 1 호에 게재된 엔.에이치. 고트프리드(N.H. Gottfried)의 논문 "자기 디스크 드라이브를 위한 저 복잡성 비텔비 검출기(Low complexity Viterbi detector for magnetic disc drives)"에서는 단 하나의 곱셈기를 이용하는 타이밍 수단들이 설명되어 있음이 관찰되고 있다. 그러나, 이들 타이밍 수단들은 소위 RLL 부호화 방법을 위해 특히 의도되어 있다. 더욱이 이들 타이밍 수단들에서는 검출된 심볼들을 전혀 필터링하지 않는다.
본 발명의 실시에는 심볼 필터의 임펄스 응답이 송신기의 출력에서부터 검출기의 입력까지의 채널의 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도함수의 근사치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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임펄스 응답을 위한 이러한 선택은 수신기의 입력 신호에 존재하는 타이밍정보의 최적 이용을 가져온다는 것을 나타낸다. 심볼 필터의 임펄스 응답의 선택에 대한 근거는, 백색 잡음이 발생한다면 제 2 보조 신호와 그 제 2 보조 신호의 추정치 간의 상호 상관(cross correlation)이 최소 타이밍 에러 신호를 위하여 최대값이 되어야 한다는 인식에 있다. 또한, 이러한 인식은 1980 년 8 월, IEEE 통신편 (IEEE Transactions on Communications)의 제 COM-28 권 제 8 호에 기재된 엘.이 프랭크스(L. E. Franks)의 논문 "데이터 통신에서의 반송파와 비트 동기에 관한 고소(Carrier and Bit Synchronization in Data Communication - A Tutorial Review) "에서도 분명하다.
이 상호상관의 추정치에 관하여, 다음식
으로 표현될 수 있고, 여기서 r(t)는 제 2 보조 신호, X(t-θ)는 제 1 보조 신호, 즉 제 2 보조 신호의 추정, 그리고 θ는 타이밍 수단에 의해서 결정되어질 지연이다. 이 경우 채널과 보조 수단의 종속 접속(cascade connection)의 임펄스 응답이 주지되어 있으며 심볼에 관한 모든 결정이 옳다고 가정한다.
(1)이 최대값이면 타이밍 에러 신호는 최소값이다. 이 최대값을 구하기 위해서 θ에 대한 도함수 Λ(θ)가 0과 같은 값으로 설정되어야 한다. 그때 (1)은 다음식
으로 변한다.
θ가 최적 값이면, (2)는 0과 같지만, 최적값과 상이한 θ값에 대해서 (2)는 0가 다른 값으로 산출되면서 이 값의 부호는 최적 θ 값 부근에서 반전된다. 이는 (2)가 검출 순간들이 최적의 검출 순간들이 되도록 적응시키는 데 적절한 진폭임을 의미한다. 신호 r(t)는 x(t-θ)에 의해 근접될 수 있는 데이터 의존형 성분에 부가하여 잡음 성분 n(t)을 포함하고 있기 때문에, θ값은 이 잡음 항으로 인한 약간의 지터를 포함하고 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 보조 수단들이, 수신기의 입력 신호에 존재하는 잡음 성분을 보조 수단들의 출력에 있는 실질적인 백색 잡음 성분으로 변환하기 위한 백색화 필터(whitening filter)를 포함하고, 또한 심볼 필터가, 백색화 필터의 전달함수와 채널 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도함수의 근사치인 임펄스 응답에 연관된 전달함수의 곱과 같은 전달 함수를 갖는 것을 특징으로 한다.
백색화 필터를 연결시키고 그에 따라 심볼 필터의 임펄스 응답을 적응시킴으로써, 출력 신호에 존재하는 타이밍 정보와 상기 출력 신호에 존재하는 잡음 성분간의 비가 최대화된다. 상관이 실행되기 전에 신호를 백색화시킴으로써, 임의의 전력 레벨을 갖고 있는 백색 잡음 신호가 같은 전력 레벨을 갖고 있는 비백색 잡음 신호와 비교하여 상관기의 출력 신호상에 더 적은 교란 효과(disturbing effect)를 갖는 성질이 이용된다.
본 발명의 다른 실시예는 보조 수단들이 입력 수단들을 포함하고, 보조 수단이 검출된 심볼들로부터 유도되는 검출 신호 추정치와 검출 신호간의 차로부터 제2 보조 신호를 유도하기 위한 감산기 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
검출 신호와 검출 신호 추정간의 차로부터 제 2 보조 신호를 유도함으로써, 절정 순간들이 수신된 심볼값에 의존하는 지터를 나타내는 것을 피하게 되어, 이러한 측정의 이행은 타이밍 수단의 더 개선된 실행을 가져온다. 제 2 보조 신호는 검출 신호와 예상된 검출 신호의 차와 같다. 타이밍 에러 신호가 0과 같다면, 그리고 동시에 채널의 출력 신호에 잡음이 발생하지 않는다면, 이 제 2 보조 신호는 이상적으로 0과 같다.
제 1 도에 도시되어 있는 전송 시스템에서, 전송 심볼들 ak는 송신기(2)의 입력에 인가된다. 송신기(2)의 출력은 채널(4)의 입력에 결합되어 있다. 채널(4)의 출력은 수신기(6)의 입력에 결합되어 있다. 수신기(6)의 입력은 입력 단자들(8)에 의해 검출기(10)의 입력과 타이밍 수단(9)의 입력에 결합되어 있다. 검출기(10)의 출력은 타이밍 수단(9)의 제 2 입력과 수신기(6)의 출력에 연결되어 있다. 타이밍 수단(9)의 출력은 검출기(10)의 타이밍 입력에 연결되어 있다.
타이밍 수단의 제 1 입력은 이 경우에서는 곱셈기(14)에 의해 형성되어 있는 상관 수단의 제 1 입력에 연결되어 있다. 곱셈기(14)의 제 1 입력상의 신호가 제 2 보조 신호이다. 타이밍 수단의 제 2 입력은 이 경우에 필터(18)와 미분기(15)의 종속 연결에 의해 형성되어 있는 심볼 필터(11)의 입력에 연결되어 있고, 그러한 필터는 채널 임펄스 응답의 추정치인 임펄스 응답을 갖는다. 제 1 보조신호는 심볼 필터(11)의 출력에 존재한다. 이 제 1 보조 신호는 곰셈기(14)의 제 2 입력에 인가된다.
곱셈기(14)의 출력은 루프 필터(13)를 경유하여, 그 출력이 타이밍 수단의 출력을 형성하는 전압 제어 발진기(12)의 제어 입력에 연결되어 있다.
송신기(2)는 전송 심볼들 ak를 채널(4)에 의해 전송하기에 적합한 펄스들로 선형적으로 전환한다. 심볼들 ak는 신호원으로부터 직접 올수 있지만, 대안적으로 많은 전송 시스템에서 행해지는 바와 같이 심볼들 ak가 이미 복호차된 심볼들이라고 생각할 수 있다. 수신기(6)의 입력수단(8)은 검출기(10)의 입력에 인가되어야 할 검출 신호를 그 입력 신호로부터 결정한다. 예컨대, 이 입력 수단은 등화기 (equalizer), 반향 제거기, 고정 입력 필터, 또는 단순 시스템에서는 상호 연결부를 포함할 수 있다.
검출기는 검출 신호에 의해 이송되는 심볼들에 관련하여 가장 가능성 있는 일련의 결정들을 검출 신호로부터 결정한다. 예컨대, 검출기(10)는 단순한 비교기일수도 있지만, 대안적으로 검출기는, 예를 들어 비텔비 검출기와 같은, MSLE 검출기인 검출기일 수 있다.
곱셈기(14)는 제 1 보조 신호와 제 2 보조 신호의 곱을 결정한다. 제 1 보조 신호와 제 2 보조 신호의 상호 상관은 곱셈기(14)와 전압 재어 발진기(12)의 결합에 의해 결정된다. 그 이유는 상관이 상관되어야 할 신호들의 곱의 평균값에 의해서 근사(approximate)될 수 있기 때문이다. 평균값은 전압 제어 발진기가 적분기와 검출 순간들의 적응을 위한 제어형 위상 이동기(phase shifter)의 종속 연결로 고려될 수 있다는 점에서 개선되었다.
결정들이 항상 심볼들 ak에 관련될 필요가 없음이 관찰된다. 예컨대, 채널은, 새로운 심볼 bk이었더라면 수신기의 입력상에 존재할, 전송된 심볼들 ak의 선형 조합을 형성할 수 있다. 이는, 예컨대, 채널이 2진수 심볼들 ak을 ai-ak-1과 같은 값을 가질수 있는 3진수 심볼들 bk로 전환하는, 소위 부분 응답 시스템들 (Partial Response Systems)에서 볼 수 있다. 이 경우 심볼들 bk를 근거로 하여 타이밍 수단을 형성하는 것이 종종 간단하다. 그때, VCO의 제어 신호는 시간에 대해서 미분되는 3진수 검출기 출력 신호를 이 검출기의 입력 신호에 의해 곱함으로써 획득될 수도 있다. 대안적으로 곱셈기의 출력과 VCO의 제어 입력 사이에 루프 필터를 삽입할 수 있음은 당연하다.
제 2 도에 도시된 바와 같은 수신기는 도 1에 도시된 수신기로부터 유도되며, 그 수신기내에서 제 2 보조 신호는 수신기 입력 신호로부터 유도되는 신호(이 경우에는 검출 신호)와 심볼 필터(18)에 의해 이미 검출된 심볼들로부터 유도된 이 검출 신호의 추정치 간의 차로부터 감산기 회로(20)에 의해서 결정된다. 이하에서, 제 2 도에서 도시되는 바와 같은 타이밍 수단은 그 최소값에 대한 이 타이밍 에러의 평균 제곱을 갖는 타이밍 에러를 산출함을 보여주고 있다.
검출 신호 r(t)에 관하여, 다음식
으로 표현되고, 여기시 τ는 채널 지연이고, h(t)는 채널의 임펄스 응답이며, n(t)는 검출 신호에 존재하는 잡음 성분이다. 수신기에 의해서 계산가능한 검출 신호의 추정치는 r'(t) = x(t-θ)이고, 여기서 θ는 타이밍 수단에 의해서 결정될 지연이다. 따라서 채널의 임펄스 응답이 수신기에서 알려져 있고 심볼들 ak에 관한 모든 결정들이 옳다고 가정한다. 대안적으로, 수신기에 알려져 있는 심볼들의 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 이용할 수 있고, 그 결과 타이밍 수단의 포착위상(aquisition phase)에서 수신 심볼 값에 관해 어떤 결정도 필요없다. 그때 감산기 회로(20)의 출력 신호 e(t)에 관하여 다음식이 유효하다.
에러 신호 e(t)는 θ가 τ와 같다면 n(t)의 승수(power)과 같은 최소승수를 갖을 것이다. θ가 τ와 같지 않다면, e(t)도 데이터 성분을 포함하고, 그 결과 e(t)의 승수가 일반적으로 증가할 것이다. 그때, 가능한 제어 기준은 다음 함수를 최소화함으로써 산출된다.
Λ(θ)의 최소값은 식(5)를 θ에 관해 미분함으로써 얻어진다. 그때 다음식이 발견될 수 있다.
식(4)를 식(6)에 대입하면 다음식을 얻는다.
e(t)를 r(t)항으로 치환하면 식(7)은 식(2)에 대응한다. 이 치환은 e(t)를 결정하기 위해 감산기 회로(20)를 부가함으로써 제 2 도에 도시되이 있는 타이밍 수단에서 이행된다. 고정된 타이밍 수단(locked timing means)에서의 e(t)항은 r(t) 항보다 대개 적으므로, 전압 제어 발진기의 제어 입력상의 신호는 전송된 심볼들의 실제값에 덜 의존할 것이고, 검출 순간이 그 전송된 심볼에 의해 결정되는 지터를 적게 한다. 또한, 에러 신호 e(t)는 입력 수단에 포함될 수도 있는 적응 등화기를 조정하기 위한 에러 신호로서 사용될 수 있다.
입력 수단의 출력에서의 잡음 성분이 백색 잡음이 아닌 경우, 감산기 회로 (20)의 출력 신호는 역시 백색잡음 성분이 되지 않을 잡음 성분을 포함한다. 백색 잡음 성분을 포함하는 에러 신호 e(t)를 얻기 위해서, 백색화 필터(22)가 보조 수단에 삽입될 수 있다. 백색화 필터(22)가 삽입됨으로 인해 제 2 보조 신호가 변경되므로 제 1 보조 신호가 그에 따라 변경되는 것이 필요하다. 이 목적상, 심볼 필터(11)의 전달 함수는 대응하는 백색화 필터(24)를 원래의 심볼 필터(18)와 종속 연결하도록 배열함으로써 적응된다.
노한, 백색화 필터의 기능은 백색화 필터(22)를 제거하고 심볼 필터(11)에 원하는 백색화 필터의 임펄스 응답으로 시간이 반전되는 임펄스 응답을 갖는 부가 필터를 포함함으로써 실현될 수 있다. 상기 진술의 정확성은 이하에서 나타난다.백색화 필터(24)가 백색화 필터와 동등한 두개의 필터로 대체될 그 있음은 당연하며, 두 개의 필터 중 한 필터는 미분기(16) 바로 앞에 삽입되고, 다른 한 필터는 감산기 회로(20) 바로 앞에 삽입된다. 백색화 필터(22) 및 감산기 회로 바로 전의 백색화 필터 바로 다음에 있는 백색화 필터로 대체될 수 있다. 감산기 회로(20)의 출력 신호를 e(t)라고 한다면, 전술의 상황에서 곱셈기(14)의 입력 신호에 대 해서 다음식이 표현될 수 있다.
여기서 w 는 백색화 필터의 임펄스 응답이다. VCO 는 적분기로 고려될 수 있으므로, 검출 순간에 조정분 △τ에 대해서 다음식이 표현될 수 있다.
(9)에서 w(θ-τ)가 w_(τ-θ)로 대체되고 여기서 w_는 w의 역시간(inverse-time) 버전이라면, (9)는
로 변경되고, 여기서 *는 컨볼루션 연산자이다. (10)에서 보면, 곰셈기의 에러 신호 입력에서의 백색화 필터는 미분기(16)와 종속 연결로 배열되어 있는 백색화 필터의 역시간 임펄스 응답을 갖는 필터로 대체될 수 있음이 명백하다. 이 경우 원인이 되는 임펄스 응답을 얻기 위해, 임의 주기의 시간에 걸쳐서 역시간 임펄스응답에 의해 필터의 임펄스 응답을 지연시킬 필요가 있을 수 있다. 따라서 대응하는 지연이 제 2 보조 신호를 위해서도 필요하다.
시스템에서 잡음 및/또는 데이터에 의해 발생되는 지터가 속성과 크기에 관하여 변경될 수 있음이 관찰되어야 한다. 그러나, 협대역 타이밍 수단에서 이들 변경들은 오히려 타이밍 수단의 실행에 아무 영향도 미치지 않는다.
제 3 도에 도시되어 있는 수신기(6)에서 신호 rt는 표본 회로(32)의 입력에 인가된다. 표본 회로의 출력은 타이밍 수단(9)의 제 1 입력과 검출기(10)의 입력에 연결되어 있다. 검출기(10)의 출력은 수신기(6)의 출력과 타이밍 수단(9)의 제 2 입력에 연결되어 있다. 타이밍 수단(9)의 제 1 입력은 이 경우, 상호연결부나 백색화 필터(30)를 포함하는 보조 수단을 경유하여, 감산기 회로(20)의 제 1 입력에 연결되어 있다. 타이밍 수단(9)의 제 2 입력은 필터(32)를 경유하여 감산기 회로의 제 2 입력에 연결되어 있다. 더욱이 타이밍 수단(9)의 제 2 입력은 필터(34)의 종속 연결과 미분기(36)의 부근을 포함하는 심볼 필터를 경유하여 곱셈기 회로(14)의 제 1 입력에 연결되어 있다. 필터(34)의 출력은 감산기 회로(20)의 제 2 입력에 연결되어 있다. 감산기 회로(20)의 출력은 곱셈기 회로(14)의 제 2 입력에 연결되어 있다. 곱셈기 회로(14)의 출력은 저역 통과 필터(13)를 경유하여 전압 제어 발진기(12)의 제어 입력에 연결되어 있고, 반면에 전압 제어 발진기(12)의 출력은 표본 회로(32)의 클록 입력에 연결되어 있다.
제 3 도에 도시되어 있는 바와 같은 수신기(6)는 제 2 도에 도시되어 있는연속 시간 수신기와 등가의 이산 시간 수신기이다. 표본 회로(32)는 심볼 간격의 역수 값과 동일하거나 또는 역수 값의 배수의 비율로 입력 신호의 표본 rn을 취한다. 타이밍 수단(9)은 표본 회로(32)의 입력 신호의 표본들이, 그 표본들에 의해 수행되는 심볼들 ak의 검출이 최소 심볼 에러율로 가능한 순간에, 취하여지게 되도록 제공한다. 이는 제 2 도에 도시되어 있는 연속시간 수신기의 경우에 표본 순간들이 최적의 검출 순간들과 동시에 일어남을 의미한다. 제 3 도에 도시되어 있는 수신기에서, 심볼 필터는 필터(34)와 미분기(36)의 종속 연결로 배열되어 있다. 이러한 방식으로 심볼 필터를 배열하는 것은, 필터(34)의 임펄스 응답이 채널 임펄스 응답에 적응되는 적응 수신기에 있어서, 필터(34)의 임펄스 응답만이 적응될 필요가 있으며 반면에 미분기(36)의 임펄스 응답은 변경되지 않은 채로 남아있을 수 있다는 점에서 유리하다. 백색화 필터(30)가 존재한다면, 그에 따라 심볼 필터(34)가 적응될 것이다.
제 4a 도에서, 소위 부분 응답 등급 IV 채널의 임펄스 응답이 도시되어 있고, 그 전달 함수 H(D)는 1-D2와 같으며, D 는 하나의 심볼 간격 만큼의 지연에 대한 데이터 전송에서의 표기 관습이다. 제 4a 도는 연이은 세 개의 표본 순간들에서의 이러한 임펄스 응답의 표본화 버전이 +1, 0 및 1 과 같음을 도시하고 있다. 제 4b 도는 제 4a 도에 도시되어 있는 신호의 도함수를 도시하고 있다. 제 4b 도에서, 보면, 임펄스 응답의 도함수가 연이은 5 개의 표본 순간들 +1, 0, -2, 0 그리고 +1 에서의 값들을 갖는 임펄스 응답에 의해 근사될 수 있음이 유도될 수도 있다.
제 3 도에 도시되어 있는 수신기에서, 원하는 임펄스 응답들은 필터(34)의 전달 함수 G(D)를 1-D2으로 등화하고 또한 전달 함수 C(D)를 1-D2으로 등화함으로써 얻어질 수 있다.
제 5a 도는 전달함수 H(D)가 1+D 와 같은 소위 이중 2진수(duobinary) 채널의 임펄스 응답을 도시한다. 제 5a 도에 보면, 이 임펄스 응답의 표본화된 버전은 연이은 2 개의 표본 순간들에서 +1과 +1임이 분명하다. 제 5b 도는 제 5a 도에 도시되어 있는 신호의 도함수를 도시하고 있다. 제 5b 도에서 보면, 임펄스 응답의 도함수는 연이은 4 개의 표본 순간에서 값 +1, +1, -1 및 -1의 값을 갖는 임펄스 응답에 의해서 근사될 수 있음이 추론될 수 있다.
제 3 도에 도시되어 있는 수신기에서, 원하는 임펄스 응답은 필터(34)의 전달 함수 G(D)를 1+D 로 등화하고 전달 함수 C(D)를 1-D2으로 등화함으로써 얻어질 수 있다.
미분기(36)의 전달은 필터(34)의 전달 함수에 관계없이 함수 1-D2에 의해 근사될 수 있다. 미분기의 가능한 다른 근사치는 함수 -1/2+ D - D2+1/2·D4이다.
제 6a 도는 β= 1 인 소위 상승형 코사인 신호의 임펄스 응답을 도시하고 있다. 이 신호가 심블 비율 1/T 에 이르는 비-제로(non-zero) 주파수 스펙트럼을 갖기 때문에, 심볼 간격당 적어도 두배로 검출 신호를 표본할 필요가 있다. 그러나, 검출 신호는 심볼 간격당 단 1 번만 검출된다. 이러한 과도 표본화(oversampling)는 타이밍 수단이 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호로부터 심볼 간격당 두배의 에러 신호를 결정할 수 있게 한다. 그러나, 이 목적을 위하여 심볼 필터가 보간 인자가 2 인 보간 필터일 필요가 있다.
제 6a 도는 이 임펄스 응답의 표본화 형태가 일이은 3 개의 표본 순간들에서 +1/2, 1 및 +1/2임을 도시한다. 그러나, +1 값만이 검출 목적을 위하여 사용된다.
제 6b 도는 제 6a 도에 도시되어 있는 신호의 도할수를 도시한다. 제 6b 도에서 보면, 임펄스 응답의 도함수는 연이은 3 개의 표본 순간들에서 값 +1, +0 및 -1을 갖는 임펄스 응답에 의해 근사될 수 있음이 추론된다.
제 3 도에 도시되어 있는 수신기에서, 원하는 임펄스 응답은 필터(34)의 전달 함수 G(d)를1/2+ d +1/2d2으로 등화하고 전달 함수 C(d)를 1-d2으로 등화함으로써 얻어질 수 있고, 여기서 d 는 심볼 간격의 반에 걸친 지연이다.
미분기(36)의 전달은 필터(34)의 전달 함수에 관계없이 함수 1-d2에 의해 근사될 수 있다. 미분기의 가능한 다른 근사는 함수 -1/2+ d - d3+1/2·d4이다.
제 1 도는 본 발명에 따른 연속시간 타이밍 수단을 갖는 수신기를 포함하는 전송 시스템을 도시하는 도면.
제 2 도는 본 발명에 따른 연속시간 타이밍 수단을 갖는 수신기를 위한 일실시예를 도시하는 도면.
제 3 도는 본 발명에 따른 이산시간 타이밍 수단을 갖는 수신기를 위한 일실시예를 도시하는 도면.
제 4a 도 및 제 4b 도는 제 1 도에 도시되어 있는 채널의 임펄스 응답과 이러한 임펄스 응답의 시간에 대한 도함수의 제 1 예를 도시하는 도면.
제 5a 도 및 제 5b 도는 제 1 도에 도시되어 있는 채널의 임펄스 응답과 이러한 임펄스 응답의 시간에 대한 도함수의 제 2 예를 도시하는 도면.
제 6a 도 및 제 6b 도는 제 1 도에 도시되어 있는 채널의 임펄스 응답과 이러한 임펄스 응답의 시간에 대한 도함수의 제 3 예를 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 송신기 4 : 채널
6 : 수신기 8 : 입력단
9 : 타이밍 수단 10 : 검출기
11 : 심볼 필터 12 : 전압 제어 발진기
13 : 루프 여과기 14 : 곱셈기

Claims (10)

  1. 채널에 의해 수신기에 결합되는 송신기를 포함하는 디지털 전송 시스템으로서,
    상기 수신기는, 상기 수신기의 입력 신호로부터 유도되는 검출 신호로부터 검출된 심볼들을 검출 순간들에서 결정하기 위한 검출기와, 제 1 보조 신호와 제 2 보조 신호의 상관(correlation)에 의하여 타이밍 에러 신호를 결정하고, 상기 타이밍 에러 신호에 응답하여 상기 검출 순간들을 적응시키기 위한 타이밍 수단을 포함하며, 상기 타이밍 수단은 상기 검출된 심볼들로부터 상기 제 1 보조 신호를 유도하기 위한 제 1 보조 수단과 상기 수신기의 상기 입력 신호로부터 상기 제 2 보조 신호를 유도하기 위한 제 2 보조 수단을 포함하는, 상기 디지털 전송 시스템에 있어서,
    상기 제 1 보조 수단은 상기 채널의 임펄스 응답에 의존하는 임펄스 응답을 갖는 심볼 필터를 포함하고, 상기 제 1 보조 수단은 시불변(time-invariant)이고 선형인 전달 함수를 나타내는 것을 특징으로 하는, 디지털 전송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 보조 수단의 임펄스 응답은 상기 송신기의 출력에서부터 상기 검출기의 입력까지의 채널의 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도 함수(derivative)의 근사치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 전송 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 보조 수단은 상기 수신기의 입력 신호에 존재하는 잡음 성분을 실질적으로 상기 제 2 보조 수단의 출력에서의 백색 잡음 성분으로 변환하기 위한 백색화 필터(whitening filter)를 포함하고,
    상기 제 1 보조 수단은 상기 백색화 필터의 전달 함수와 상기 채널 임펄스 응답의 시간에 대한 제 1 도함수의 근사치인 임펄스 응답에 연관된 전달함수의 곱과 같은 전달 함수를 갖는 것을 특정으로 하는, 디지털 전송 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수신기의 입력 신호는 잡음 성분을 포함하고,
    상기 제 1 보조 수단은, 상기 잡음 성분의 전력 스펙트럼의 역값(reciprocal value)에 비례하는 임의의 주파수 영역에서의 진폭 전달을 갖는 전달 함수와 상기 채널의 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도함수의 근사치인 임펄스 응답에 속하는 전달 함수의 곱과 같은 전달 함수를 갖는 것을 특징으로 하는, 디지털 전송 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 보조 수단은 상기 검출 신호와 상기 검출된 심볼들로부터 유도되는 검출 신호 추정치 간의 차로부터 상기 제 2 보조 신호를 유도하기 위한 감산기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 전송 시스템.
  6. 채널의 디지털 신호를 수신하는 수신기로서,
    상기 수신기의 입력 신호로부터 유도되는 검출 신호로부터 검출된 심볼들을 검출 순간들에서 결정하기 위한 검출기와, 제 1 보조 신호와 제 2 보조 신호를 상관시킴으로써 타이밍 에러 신호를 결정하고, 상기 타이밍 에러 신호에 응답하여 상기 검출 순간들을 적응시키기 위한 타이밍 수단을 포함하고, 상기 타이밍 수단은 상기 검출된 심볼들로부터 상기 제 1 보조 신호를 유도하기 위한 제 1 보조 수단, 및 상기 수신기의 상기 입력 신호로부터 상기 제 2 보조 신호를 유도하기 위한 제 2 보조 수단을 포함하는, 상기 수신기에 있어서,
    상기 타이밍 수단은 상기 채널의 임펄스 응답에 의존하는 임펄스 응답을 갖는 심볼필터를 포함하며, 상기 제 1 보조 수단은 시불변이고 선형인 전달 함수를 나타내는 것을 특징으로 하는, 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 보조 수단의 임펄스 응답이 상기 채널의 임펄스 응답의 시간에 관한 상기 제 1 도함수의 근사치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 수신기는 잡음 성분을 포함하는 입력 신호를 수신하도록 배열되고,
    상기 제 2 보조 수단은 상기 제 2 보조 수단의 출력에서 실질적으로 백색 잡음 성분을 얻기 위한 백색화 필터를 포함하며,
    상기 제 1 보조 수단이 상기 백색화 필터의 전달 함수와 상기 채널 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도함수의 근사치인 임펄스 응답에 연관된 전달 함수의 곱과 같은 전달 함수를 갖는 것을 특징으로 하는, 수신기.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 보조 수판은 상기 수신기의 입력 신호에 존재하는 잡음 성분을 상기 제 2 보조 수단의 출력에서 실질적으로 백색 잡음 성분으로 변환하기 위한 백색화 필터를 포함하고,
    상기 제 1 보조 수단은 상기 백색화 필터에 전달 함수와 상기 채널의 임펄스 응답의 시간에 관한 제 1 도함수의 근사치인 임펄스 응답에 연관된 전달 함수의 곱과 같은 전달 함수를 갖는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제 6 항 또는 제 7항에 있어서, 상기 제 2 보조 수단은 상기 검출 신호와 상기 검출된 심볼들로부터 유도되는 검출 신호 추정치 간의 차로부터 상기 제 2 보조 신호를 결정하기 위한 감산기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수신기.
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