KR100442818B1 - 순차적 갱신 적응형 등화기 및 그 방법 - Google Patents

순차적 갱신 적응형 등화기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정보원으로부터 통신 채널을 통해 전송되는 신호를 수신하여 간섭잡음을 제거하는 가입자선 수신시스템의 등화장치에 있어서, 입력되는 신호를 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호에서 간섭잡음을 저감시키는 제1등화수단과, 상기 제1등화수단에서 출력되는 신호를 심볼 단위로 샘플링하고, 소정의 값을 인가함으로써 가변되도록 상기 제1등화수단을 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단의 출력을 입력으로 하고, 신호를 검출하며, 출력신호를 상기 제어수단으로 궤환시켜서 상기 제어수단을 제어하는 슬라이싱수단과, 상기 슬라이싱수단의 출력과 상기 제어수단의 출력을 입력으로 하여 입력되는 신호의 간섭잡음을 저감시키고, 상기 제어수단의 출력이 안정되도록 상기 제어수단을 제어하는 제2등화수단 및 입력신호에서 간섭잡음을 저감시키기 위하여 상기 제1등화수단과 상기 제2등화수단의 갱신을 제어하는 갱신제어수단을 포함하여 상기 피이드포워드 등화부와 피이드백 등화부를 순차적으로 초기화하고 갱신시킴으로써 등화기의 전력효율이 향상되어 안정된 동작을 수행하는 순차적 갱신 적응형 등화기 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

순차적 갱신 적응형 등화기 및 그 방법
본 발명은 디지털 가입자선(digital subscriber line) 수신시스템에 관한 것으로서, 특히 가입자선의 수신시스템에서 구비되는 등화기(equalizer)의 안정한 동작과 시스템의 전력소모가 감소되는 적응형(adaptive) 등화기 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광대역 멀티미디어 서비스 중의 하나로서 VOD(video on demand) 서비스의 구현 목표는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 망에서 광케이블을 이용하여 가입자의 택내까지 고품질의 비디오를 제공하는 것이나 광케이블을 완전히 설치하기 위해서는 상당한 비용과 시간이 소요되는 바, 이에 따라서 비대칭 디지털 가입자선(Asymmetric Digital Subscriber Line; ADSL)이라는 기술이 사용된다. VOD 서비스는 비대칭 서비스인데, 이것은 비디오 서버로부터 가입자로 전달되는 하향신호(downstream) 채널이 가입자가 비디오 서버로 보내는 상향신호(upstream) 채널에 비하여 훨씬 큰 대역폭을 가지기 때문이다. ADSL 기술은 기존의 동선 가입자 선로를 사용함으로써 전화국 또는 원격국으로부터 가입자까지 무중계 접속이 가능할 만큼 충분히 긴 전송거리를 가지며, 서비스 장치의 설치 및 공급과정이 기존의 전화서비스 만큼 간편하다. 그리고 기존의 전화 신호가 갖는 주파수 대역 상부의 비디오 및 제어신호대역을 위치시켜 주파수 대역의 중첩없이 한 쌍의 전화선을 이용하여 여러 개의 신호를 동시에 전송할 수 있는 기술이다.
이러한 디지털 통신 시스템에서 전송된 신호는 채널을 통하여 수신시스템으로 인가된다. 상기 채널을 통과하는 과정에서 전송신호가 왜곡되어 부호간 간섭(InterSymbol Interference; ISI) 및 협대역 간섭(narrowband interference) 등으로 되는 간섭잡음이 발생된다.
따라서, 수신시스템에서 수신된 신호를 정확히 검출하기 위하여 등화기(equalizer)를 사용한다. 등화기는 수신된 신호가 채널을 통과할 때 발생하는 신호의 왜곡을 보상하여 수신된 신호를 정확히 복원하는데 사용된다.
도 1은 종래 기술에 따른 등화기를 나타낸 블럭도이다.
종래 기술의 등화기는, 채널을 통과하는 신호에서 왜곡이 심하게 발생되는 경우에는 상기 부호간 간섭잡음을 저감시키기 위하여 피이드포워드(feedforward) 등화부(10) 및 피이드백(feedback) 등화부(12)로 구성되는 DFE(Decision Feedback Equalizer) 등화기를 사용한다.
상기 DFE 등화기는 출력되는 신호를 안정하게 수렴시키기 위하여 탭계수(tap coefficient)를 사용하여 수신되는 신호를 안정상태로 제어하는 초기화과정을 거쳐야한다. 신호를 안정상태로 제어하기 위하여, 송신단과 수신단이 서로 미리 약속된 신호를 이용하여 초기화하는 방법과 송신단과 수신단이 미리 약속된 신호를 이용하지 않고 초기화하는 방법이 있는데, 후자를 블라인드 등화방법(blind 방법)이라고 한다. 또한, Point-to-Multipoint 구조의 전송 시스템에서는 송신단과 수신단이 미리 약속한 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 사용할 수 없기 때문에 상기 블라인드 등화방법이 사용된다.
상기 DFE 등화기의 초기화 시에 메인 탭(main tap)은 피이드포워드 등화부(10)의 중앙에 위치시킴으로써, 필터가 채널의 프리커저(pre-cursor) 뿐만 아니라 포스트커저(post-cursor)도 부분적으로 제거하도록 동작된다. 상기 DFE 등화기는 피이드포워드 등화부(10) 및 피이드백 등화부(12)를 갱신하는데 있어서, 동일한 에러신호를 이용하기 때문에, DFE 등화기의 초기화 시에 슬라이서(14)에서 발생되는 에러(decision error)는 피이드백 등화부(12)로 인가되고, 탭 갱신에 사용되는 에러는 점차 증가되며, 이에 따라서 피이드포워드 등화부(10) 및 피이드백 등화부(12)는 발산하게 된다.
그러나, 상기와 같이 동작되는 종래 기술에 따른 등화기는, 초기화 과정을 수행하면서 슬라이서 입력신호와 출력신호의 차이를 이용하여 갱신하기 때문에 슬라이서의 출력이 정확하게 이루어지지 않으면, 등화기의 갱신에 영향을 미쳐서 잘못된 방향으로 갱신되고, 이에 따라서 피이드포워드 등화부 및 피이드백 등화부는 발산하게 된다. 또한, 상기 각각의 등화기는 쉬프트 레지스터와 곱셈기 및 가산기로 구성되어 있어서, 매 심볼(symbol) 주기마다 갱신을 하는 경우에, 많은 양의 계산을 빠른 속도로 수행하기 때문에 상기 피이드포워드 등화부 및 피이드백 등화부인 각각의 등화기를 동작시키는데 큰 전력 소모가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, DFE 등화기의 초기화 시에 피이드포워드 등화부를 먼저 초기화시켜서 피이드포워드 등화부를 안정화시키고, 그 다음으로 피이드백 등화부를 초기화시킴으로써 안정된 초기화 동작을 하며, 피이드포워드 등화부 및 피이드백 등화부가 초기화 과정을 완료한 후에도 피이드포워드 등화부 및 피이드백 등화부를 갱신함에 의하여, 등화기의 전력효율이 향상되어 안정된 동작을 수행하는 순차적 갱신 적응형 등화기 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 등화기를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 과제를 해결하기 위한 순차적 갱신 적응형 등화기는 정보원으로부터 통신 채널을 통해 전송되는 신호를 수신하여 간섭잡음을 제거하는 가입자선 수신시스템의 등화장치에 있어서, 입력되는 신호를 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호에서 간섭잡음을 저감시키는 제1등화수단; 상기 제1등화수단에서 출력되는 신호를 심볼 단위로 샘플링하고, 소정의 값을 인가함으로써 가변되도록 상기 제1등화수단을 제어하는 제어수단; 상기 제어수단의 출력을 입력으로 하고, 신호를 검출하며, 출력신호를 상기 제어수단으로 궤환시켜서 상기 제어수단을 제어하는 슬라이싱수단; 상기 슬라이싱수단의 출력과 상기 제어수단의 출력을 입력으로 하여 입력되는 신호의 간섭잡음을 저감시키고, 상기 제어수단의 출력이 안정되도록 상기 제어수단을 제어하는 제2등화수단; 및 입력신호에서 간섭잡음을 저감시키기 위하여 상기 제1등화수단과 상기 제2등화수단의 갱신을 제어하는 갱신제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어수단은 상기 제1등화수단에서 출력되는 신호를 심볼 단위로 샘플링하는 샘플링수단; 상기 제2등화수단의 출력과 상기 샘플링수단의 출력의 차에 의하여 상기 슬라이싱수단을 제어하는 제1가산수단; 상기 제1가산수단의 출력과 상기 슬라이싱수단의 출력의 차이를 구하는 제2가산수단; 상기 제2가산수단의 출력을 입력으로 하여 소정이득을 승산하고, 승산된 결과에 의하여 상기 제2등화수단을 제어하는 제1승산수단; 및 상기 제2가산수단의 출력을 입력으로 하여 소정이득을 승산하고, 승산된 결과에 의하여 상기 제1등화수단을 제어하는 제2승산수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 순차적 갱신 적응형 등화방법은 정보원으로부터 전송된 신호가 통신채널을 통하여 수신되는 디지털 가입자선 수신시스템의 입력단에 피이드포워드 등화부를 구비하고, 상기 피이드포워드 등화부의 출력단에 피이드백 등화부를 구비하여 수신되는 신호에서 간섭잡음이 제거되도록 상기 각각의 등화기를 초기화하여 수신하는 신호수신방법에 있어서, (a) 소정시간동안 상기 피이드포워드 등화부를 초기화하고, 상기 피이드백 등화부의 초기화를 동결하는 단계; (b) 소정시간동안 상기 피이드포워드 등화부의 초기화를 동결하고, 상기 피이드백 등화부를 초기화하는 단계; (c) 소정시간동안 동결된 상기 피이드포워드 등화부를 갱신하고, 초기화된 상기 피이드백 등화부의 갱신은 동결하는 단계; 및 (d) 소정시간동안 갱신된 상기 피이드포워드 등화부의 갱신은 동결하고, 동결된 상기 피이드백 등화부를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화기를 나타낸 블록도이다.
본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화기는, 정보원으로부터 통신 채널을 통해 전송되는 데이터를 수신하여 간섭잡음을 저감시키도록 샘플러(22), 피이드포워드 등화부(20), 제어부(30), 슬라이서(50), 피이드백 등화부(60) 및 갱신제어부(40)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화기는 바람직하게는 DFE 등화기이다.
샘플러(22)는 상기 통신 채널을 통하여 수신되는 신호를 샘플링한다.
피이드포워드 등화부(20)는 샘플러(22)에서 출력되는 신호를 입력으로 하여 간섭잡음을 제거하며, 갱신제어부(40)에 의하여 제어된다.
제어부(30)는, 피이드포워드 등화부(20)에서 출력되는 신호에서 심볼 단위(symbol rate)로 다운(down) 샘플링하는 샘플러(32)와, 피이드백 등화부(60)의 출력과 샘플러(32)의 출력의 차를 이용하여 에러를 구하고, 이에 따라서 슬라이서(50)를 제어하는 제1가산기(34a)와, 제1가산기(34a)의 출력과 슬라이서(50)의 출력의 차를 이용하여 에러를 구하는 제2가산기(34b)와, 제2가산기(34b)의 출력에 소정의 이득을 승산하고, 그 결과에 의하여 피이드백 등화부(60)를 제어하는 제1승산기(36a) 및 제2가산기(34b)의 출력에 소정의 이득을 승산하고, 그 결과에 의하여 피이드포워드 등화부(20)를 제어하는 제2승산기(36b)로 구성되어서 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)의 초기화 및 갱신을 제어한다.
슬라이서(50)는 제어부(30)의 출력을 입력으로 하고, "1"과 "0"으로 되는 디지털 신호를 검출하여 출력하며, 출력되는 신호를 제어부(30)와 피이드백 등화부(60)로 궤환시킨다.
피이드백 등화부(60)는 슬라이서(50)의 출력과 제어부(30)의 출력을 입력으로 하여 잔류하는 간섭잡음이 저감되도록 동작되고, 슬라이서(50)의 출력과 제어부(30)의 출력이 안정되도록 제어부(30)를 제어한다.
갱신제어부(40)는 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)의 초기화 및 갱신을 제어하는데, 이때 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)는 순차적으로 제어된다.
도 3은 도 2의 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2에서 도시된 본 발명에 따른 순차적 갱신 적응형 등화장치를 도 3의 흐름도를 참조하여 그 동작을 설명한다.
정보원으로부터 전송된 신호가 도시되지 않은 통신채널을 통하여 수신되고, 디지털 가입자선 수신시스템의 입력단에 구비되는 피이드포워드 등화부(20)와 피이드포워드 등화부(20)의 출력단에 구비되는 피이드백 등화부(60)를 통하여 상기 수신되는 신호에서 간섭잡음이 제거되도록 등화(equalization)가 시작되면, 갱신제어부(40)는 피이드백 등화부(60)가 초기화되지 않도록 오프(off)시킴으로써 동결(freeze)시키고, 피이드포워드 등화부(20) 만을 온(on)하여서 초기화되도록 제어한다(300).
이때, 갱신제어부(40)는 피이드포워드 등화부(20)가 초기화될 때까지 피이드포워드 등화부(20)의 초기화를 소정시간동안 유지시키고(305), 피이드포워드 등화부(20)의 탭계수(tap coefficient)를 피이드포워드 등화부(20)의 중앙에 위치시켜서 채널의 프리커저뿐만 아니라 포스트커저도 부분적으로 제거한다.
피이드포워드 등화부(20)의 초기화가 완료되면, 상기 300과정과는 반대로 갱신제어부(40)는 피이드포워드 등화부(20)의 초기화를 동결하고, 피이드백 등화부(60)를 초기화시킨다(310). 이때, 피이드백 등화부(60)가 초기화될 때까지 피이드백 등화부(60)의 초기화를 소정시간동안 유지시킨다(315).
피이드백 등화부(60)의 초기화가 완료되면, 다시 초기화된 피이드백 등화부(60)의 갱신은 동결하고, 동결된 피이드포워드 등화부(20)를 갱신시킨다(320). 이때, 피이드포워드 등화부(20)가 갱신될 때까지 피이드포워드 등화부(20)의 갱신을 소정시간동안 유지시킨다(325).
피이드포워드 등화부(20)의 갱신이 완료되면, 다시 갱신된 피이드포워드 등화부(20)의 갱신은 동결하고, 동결된 피이드백 등화부(60)를 갱신시킨다(330). 이때, 피이드백 등화부(60)가 갱신될 때까지 피이드백 등화부(60)의 갱신을 소정시간동안 유지시킨다(335).
또한, 간섭잡음이 최적으로 저감되는 일정상태(steady state)가 될 때까지, 피이드포워드 등화부(20) 및 피이드백 등화부(60)의 상기와 같은 순차적인 갱신 및 동결은 적어도 1회 이상 반복한다.
피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)는 동일한 에러신호를 사용하여 탭갱신을 수행하기 때문에, 블라인드 등화방법으로 초기화를 수행하면, 슬라이서(50)의 출력에서 발생되는 에러는 피이드백 등화부(60)의 에러를 유발한다. 또한, 상기 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)의 탭갱신에 사용되는 에러신호는 그 값이 증가하기 때문에 결국, 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)는 발산하게 된다.
따라서, DFE 등화기는 안정된 출력을 발생시키기 위하여 상기 300내지 335과정을 따라서 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)를 순차적으로 온 또는 오프시키면서 탭계수를 갱신한다.
즉, 일정상태에서 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)가 포스트커저의 일부를 제거하는 기능을 수행하기 때문에, 상기 각 등화부(20)(60)를 순차적으로 번갈아서 갱신하여도 시스템이 안정적으로 동작된다. 또한, 상기 각각의 등화부(20)(60)가 따로 온 또는 오프로 동작되기 때문에 탭갱신에 피이드포워드 등화부(20)와 피이드백 등화부(60)가 동시에 갱신되는 종래의 기술과 비교하여 사용되는 전력이 반으로 저감된다.
본 발명에 따르면 피이드포워드 등화부와 피이드백 등화부를 번갈아서 순차적으로 초기화하여 갱신시키기 때문에 DFE 등화기를 안정되게 동작시킬 수 있고, 피이드포워드 등화부의 메인 탭이 중앙에 오도록 하여 피이드포워드 등화부가 프리커저뿐만이 아니라 포스트커저도 제거할 수 있으며, 일정상태에서 탭계수를 갱신하는데 사용되는 전력을 반으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 정보원으로부터 통신 채널을 통해 전송되는 신호를 수신하여 간섭잡음을 제거하는 가입자선 수신시스템의 등화장치에 있어서,
    입력되는 신호를 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호에서 간섭잡음을 저감시키는 제1등화수단;
    상기 제1등화수단에서 출력되는 신호를 심볼 단위로 샘플링하고, 소정의 값을 인가함으로써 가변되도록 상기 제1등화수단을 제어하는 제어수단;
    상기 제어수단의 출력을 입력으로 하고, 신호를 검출하며, 출력신호를 상기 제어수단으로 궤환시켜서 상기 제어수단을 제어하는 슬라이싱수단;
    상기 슬라이싱수단의 출력과 상기 제어수단의 출력을 입력으로 하여 입력되는 신호의 간섭잡음을 저감시키고, 상기 제어수단의 출력이 안정되도록 상기 제어수단을 제어하는 제2등화수단; 및
    입력신호에서 간섭잡음을 저감시키기 위하여 상기 제1등화수단과 상기 제2등화수단의 갱신을 제어하는 갱신제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은,
    상기 제1등화수단에서 출력되는 신호를 심볼 단위로 샘플링하는 샘플링수단;
    상기 제2등화수단의 출력과 상기 샘플링수단의 출력의 차에 의하여 에러를 구하고, 이에 따라서 상기 슬라이싱수단을 제어하는 제1가산수단;
    상기 제1가산수단의 출력과 상기 슬라이싱수단의 출력의 차이를 이용하여 에러를 구하는 제2가산수단;
    상기 제2가산수단의 출력을 입력으로 하여 소정이득을 승산하고, 승산된 결과에 의하여 상기 제2등화수단을 제어하는 제1승산수단; 및
    상기 제2가산수단의 출력을 입력으로 하여 소정이득을 승산하고, 승산된 결과에 의하여 상기 제1등화수단을 제어하는 제2승산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1등화수단은,
    피이드포워드 등화기인 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2등화수단은,
    피이드백 등화기인 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화기.
  5. 정보원으로부터 전송된 신호가 통신채널을 통하여 수신되는 디지털 가입자선 수신시스템의 입력단에 피이드포워드 등화부를 구비하고, 상기 피이드포워드 등화부의 출력단에 피이드백 등화부를 구비하여 수신되는 신호에서 간섭잡음이 제거되도록 상기 각각의 등화기를 초기화하여 수신하는 신호수신방법에 있어서,
    (a) 소정시간동안 상기 피이드포워드 등화부를 초기화하고, 상기 피이드백 등화부의 초기화를 동결하는 단계;
    (b) 소정시간동안 상기 피이드포워드 등화부의 초기화를 동결하고, 상기 피이드백 등화부를 초기화하는 단계;
    (c) 소정시간동안 동결된 상기 피이드포워드 등화부를 갱신하고, 초기화된 상기 피이드백 등화부의 갱신은 동결하는 단계; 및
    (d) 소정시간동안 갱신된 상기 피이드포워드 등화부의 갱신은 동결하고, 동결된 상기 피이드백 등화부를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (c) 단계 내지 (d) 단계는,
    상기 간섭잡음이 저감되도록 적어도 1회 이상 차례로 반복하는 것을 특징으로 하는 순차적 갱신 적응형 등화방법.
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