KR100467317B1 - 스케일러블 적응등화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탭 개수를 조절할 수 있는 스케일러블 적응등화 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스케일러블 적응등화 장치는 소정의 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 신호를 발생시키는 피드 퍼워드 필터부, 상기 보상된 신호에서 피드백 신호를 감산한 신호에 소정의 탭계수 조정상수 값을 곱한 탭계수 조정신호를 생성시키는 탭계수 조정부, 상기 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼 신호 및 목표 심볼신호와 상기 심볼 신호와의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 결정부 및 상기 심볼 신호 및 에러 신호를 입력받아 상기 입력신호의 인접 심볼에 의 한 현재 심볼에 대한 간섭 값에 대응되는 피드백 신호를 발생시키는 피드백 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 탄력적으로 탭블록의 수를 조절할 수 있으며 탭계수에서 발생하는 오버플로우(overflow)를 방지하는 효과가 있다.

Description

스케일러블 적응등화 장치{Scalable adaptive equalizer}

본 발명은 탭 개수를 조절할 수 있는 스케일러블 적응등화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 적응등화기는 전송선로에 의한 수신 신호 왜곡을 보상하기 위해 사용되며, 적응적으로 탭계수를 변화시키는 필터 형태로 이루어지고, 적응 과정을 완료하면 전송 선로의 역 전달함수를 형성하여 결과적으로 전송선로와 적응필터의 전체 전달함수는 1이 되도록 한다.

이러한 적응등화기는 전송선로의 상태에 따라서 탭의 개수를 달리 해야 한다. 그 이유는 적응등화기의 탭 개수가 많을수록 좋은 성능을 얻을 수 있으나 전력 소모가 많고, 탭의 개수가 적으면 전력 소모는 적으나 성능이 저하되므로 전송선로의 특성에 따라서 탭의 개수를 조절해 주어야 하기 때문이다. 따라서 전송 선로의 상태에 따라서 탭의 개수를 조절 할 수 있도록 하는 scalable한 구조가 필요하다.

또한 적응등화기는 산술 연산을 위하여 곱셈기 및 덧셈기 그리고 저장장치가 많이 사용되며, 따라서 하드웨어 양을 줄일 수 있는 구조가 필요하며, 일반적으로 동일한 하드웨어를 반복 사용하는 궤환 구조가 사용된다. 그러나 이러한 구조를 사용하면 클럭의 동작 속도가 증가하게 되며, 따라서 scalable한 구조와 함께 궤환 구조를 사용하려면 탭 개수에 관계없이 동일한 critical path 지연을 가지도록 하는 것이 요청된다. 또한 적응등화기가 모뎀에 채택되어 사용되는 경우 초기 설치 과정에서 주어진 전송선로에 대한 최적의 탭계수를 찾아 저장한 후 이후에는 저장된 탭계수를 사용하도록 함으로써 모뎀의 초기화 시간을 단축시킬 필요가 있으며, 이러한 기능을 수행하기 위해서 적응등화기는 각 탭계수 값을 적응등화기 외부에서 입력받을 수 있어야 하고, 또한 적응등화기의 현재 상태를 모니터링 하기 위해서 탭계수 값을 적응등화기 외부에 출력할 수 있는 방안을 마련하여야 한다. 그러나, 현재 개발되어어 공중에 제공된 적응등화기들은 위와 같은 요구조건을 충족시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 탭계수를 외부에서 제어할 수 있으며 탭의 개수를 임의로 조절할 수 있는 스케일러블 적응등화 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스케일러블 적응등화기의 전체 구성도,

도 2는 도 1의 피드 퍼워드 필터 및 피드백 필터의 세부 구성도이다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 스케일러블 적응등화 장치는, 소정의 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 신호를 발생시키는 피드 퍼워드 필터부; 상기 보상된 신호에서 피드백 신호를 감산한 신호에 소정의 탭계수 조정상수 값을 곱한 탭계수 조정신호를 생성시키는 탭계수 조정부; 상기 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼 신호를 발생하고, 상기 발생된 심볼신호와 목표 심볼신호와의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 결정부; 및 상기 심볼 신호 및 에러 신호를 입력받아 상기 입력신호의 인접 심볼에 의한 현재 심볼에 대한 간섭 값에 대응되는 상기 피드백 신호를 발생시켜 상기 탭계수 조정보로 피드백하는 피드백 필터부를 포함한다.

여기서 상기 피드 퍼워드 필터부는 제1 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제2 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값을 출력하는 제1 탭블럭 및 제1 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제2 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값에 앞단의 탭블럭으로부터 제공받은 출력 값을 합하여 출력하는 복수개의 제2 탭블럭을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 피드백 필터부는 제3 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 상기 심볼 신호와 제4 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값을 출력하는 제1 탭블럭 및 제3 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제4 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값에 앞단의 탭블럭으로부터 제공받은 출력 값을 합하여 출력하는 복수개의 제2 탭블럭을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때 상기 탭계수는 상기 입력신호가 상기 결정부로부터 제공받은 에러신호와 곱해진 후에 다시 소정의 스텝사이즈를 곱해져 발생되는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 제2 탭블럭은 제1 탭블럭 또는 다른 제2 탭블록의 출력 신호를 심볼율의 네배 속도로 동작하는 두 개의 저장장치를 통하여 제공받아 자신의 출력 신호와 합하여 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 스케일러블 적응등화 방법은, (a) 소정의 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 신호를 발생시키는 단계; (b) 상기 보상된 신호에서 피드백 신호를 감산한 신호에 소정의 탭계수 조정상수 값을 곱한 탭계수 조정신호를 생성시키는 단계; (c) 상기 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼신호를 발생하고, 상기 발생된 심볼신호와 목표 심볼신호와의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 단계; 및 (d) 상기 심볼 신호 및 에러 신호를 입력받아 상기 입력신호의 인접 심볼에 의 한 현재 심볼에 대한 간섭 값에 대응되는 상기 피드백 신호를 발생시켜 피드백하는 단계를 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를(들을) 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스케일러블 적응등화 장치의 전체 구성을 보이고 있다. 본 발명에 따른 스케일러블 적응 등화 장치는 심볼 율의 두 배로 동작하는 FSLE(Fractionally Spaced Linear Equalizer)로서, 피드퍼워드필터(feed-forward filter)부(101), 탭계수 조정부(102), 결정부(103), 피드백 필터(feedback filter)부(104) 구성된다.

피드퍼워드필터(feed-forward filter)부(101)는 결정부(103)로부터 에러신호를 제공받고, 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 보상신호를 발생시키는 역할을 수행한다. 위 전송선호를 통하여 입력되는 입력신호는 실수값(real)과 허수값(image)을 갖는 복소신호이며, 심볼율의 두배 속도로 위 피드퍼워드필터부(101)로 지연선에 입력된다.

탭계수 결정부(102)는 위 피드퍼워드필터(101)로부터 위 보상신호를 입력받고, 또 피드백 필터부(104)로부터 피드백 신호를 입력받아, 위 보상신호에서 위 피드백 신호의 차에 해당하는 신호를 구한다. 그 후에 위 차에 해당하는 신호에 탭계수를 줄이기 위한 이득인 소정의 상수(const.)를 곱하여 탭계수 조정신호를 발생시키고, 심볼 클럭의 상승에지에 결정부(103)으로 출력한다. 이때 위 상수(const.)값이 커 질수록 탭계수 갱신 과정에서 피드퍼워드필터(feed-forward filter)(101)의 탭계수 값은 전체적으로 작아지게 되며, 따라서 필터의 상위 비트는 그 값이 바뀌지 않게 된다. 이것을 다르게 표현하면 탭계수 갱신 과정에서 피드퍼워드(feed-forward)필터의 탭계수 값이 주어진 비트로 표현할 수 있는 한계를 넘을 수 있으며, 이 경우 오버플로우(overflow)가 발생하여 등화기가 발산하는 경우가 있을 수 있고, 따라서 이러한 경우를 방지하기 위해 탭계수를 충분히 큰 값으로 표현해야 한다. 다시 말하면 많은 비트수가 필요하게 된다. 그러나 상수(const.)와 같은 이득 값을 주는 경우 실제 탭계수 값이 작아지게 되어 오버플로우(overflow)를 방지할 수 있고, 따라서 오버플로우(overflow)를 방지하기 위해 더 사용한 비트를 생략할 수 있다.

결정부(103)는 위 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼 신호를 발생시키고, 소정의 목표 심볼신호와 위 심볼신호의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 역할을 수행한다. 이때 에러 생성 알고리즘으로써 블라인드 등화 알고리즘과 결정지향 등화 알고리즘이 사용된다. 블라인드 모드란 적응등화기의 탭계수 갱신에 필요한 에러값 생성시에 송신부에서 전송한 신호에 대한 선지식이 없는 상태에서 수신된 신호의 통계적 특성만을 이용하여 에러를 발생시키는 것을 말하며, 결정지향 모드란 블라인드 모드를 통해 발생한 에러를 이용하여 적응등화기가 어느 정도 수렴된 상태, 즉 눈(eye)이 어느 정도 열린 상태에서 수신된 신호를 직접 가장 가까운 심볼 값에 매핑하는 방법으로서 적응등화기의 수렴 특성을 더욱 좋게 한다.

피드백 필터부(104)는 위 결정부로부터 심볼신호 및 에러신호를 입력받고, 상기 입력신호의 인접 심볼에 의한 현재 심볼에의 간섭 값에 해당하는 피드백 신호를 발생시키는 역할을 수행한다.

도 2는 피드퍼워드필터 및 피드백필터의 세부 구성도이다. 도 2가 피드퍼워드에 적용되는 경우에는 도면상의 입력신호가 전송라인을 통하여 전달되는 입력신호를 말하고, 도 2가 피드백필터에 적용되는 경우에는 도면상의 입력신호가 위 결정부(103)로부터 제공되는 심볼 신호에 대응된다. 본 발명에 따른 피드퍼워드필터 (101)및 피드백 필터(104)는 도면에서 보여지는 바와 같이 복수개의 탭블록으로 구성될 수 있다.

이하에서는 그에 대한 일예로서 피드퍼워드필터부(101) 및 피드백 필터부(104)는 4개의 탭블록으로 구성(즉, n=3)되어 있는 경우를 설명한다. 이런경우 피드퍼워드필터부(101) 및 피드백 필터(feedback filter)부(104)는 다시 네 개의 탭블럭이 순차적으로 연결된 형태를 취하게 된다.

이하에서는 도 2를 참조하여 피드퍼워드필터(101)의 세부 동작을 설명하면 다음과 같다.

탭블럭0(200)은 소정의 전송선로를 통하여 리얼(real) 값과 이미지(image) 값을 갖는 입력신호를 지연선을 통하여 입력받으며, 위 입력된 신호들은 2x1 MUX(2001)를 통해 심볼 율의 네 배의 속도로 순차적으로 출력되어 탭 계수와 곱해지며, 이때 탭 계수의 출력은 네 개의 탭 계수 중의 4x1 MUX(2003)를 통해 심볼 율의 네 배 속도로 출력된 하나이다.

이와 같은 지연선 데이터와 탭 계수와의 곱셈 결과는 인접한 탭블럭의 출력을 심볼 율의 네배 속도로 동작하는 두개의 저장장치(2002)를 거치도록 한 신호와 더해진다. 그리고 탭블럭 0(2002)의 출력 데이터는 이전 값과 적산되고 네번째 적산이 완료된 시점에 적산기의 궤환루프 레지스터(2101)는 리셋된다.

탭계수 갱신부(2005)는 위 결정부(103)로부터 에러 신호를 제공받고, 4x1 MUX(2006)를 통하여 심볼율의 네배 속도로 위 피드퍼워드필터(101)의 입력신호를 제공받아, 양 신호를 곱한후에 다시 소정의 미리 설정된 스텝사이즈와 곱해져서 탭계수의 갱신값을 발생시킨다. 이후에 이렇게 생성된 탭계수 갱신값은 현재의 탭계수 값과 더해져서 새로운 탭계수 값이 되어 4x1 DEMUX에 제공된다.

도 2에서 피드퍼어드필터(feed-forward filter)(101)의 탭블록 하나는 모두 네 개의 탭을 가지는 적응등화기와 같다. 실제 네 개의 탭을 가지는 적응등화기를구현하기 위해서는 지연선과 탭계수를 곱하기 위해 곱셈기가 네 개 필요하며, 또한 에러와 지연선 데이터 그리고 스텝사이즈를 곱하는 블록이 모두 네 개가 필요하다. 그러나 이렇게 구현하는 경우 많은 하드웨어를 차지하는 곱셈의 수가 많아지면서 하드웨어가 급증하게 되고 따라서 본 발명에서는 이들 네 개의 곱셈기를 하나로 줄이기 위한 방안으로서 도 1과 같은 궤환구조를 적용하였다. 이와 같은 궤환 구조를 취할 때의 문제점은 각각 네개의 지연선 데이터와 탭계수를 곱하여 그 값을 저장하고, 또한 네개의 탭계수 갱신값을 순차적으로 생성하여 현재 운용되고 있는 네개의 탭계수와 정확한 시간에 더해주는 것이며, 본 발명에서는 MUX와 이를 제어하는 제어 신호를 이용하여 이를 해결하였다.

본 발명에서는 또한 상기 설명된 네 개의 탭계수를 가지는 탭블록을 순차적으로 연결하여 최대 16개까지의 탭 개수를 가지는 적응등화기를 설계하였으며, 이 과정에서 탭 개수가 증가하더라도 전체적인 critical path는 고정되도록 하기 위해 지연선의 저장장치를 네 개마다 하나씩 제거하고 대신 각 블록의 출력 데이터에 심볼 율의 네 배로 동작하는 저장장치를 두개씩 두었다. 이렇게 함으로써 동일한 적응등화를 수행하면서 실제 critical path는 도 1의 탭블록0 에서 볼 수 있듯이 2x1 MUX 하나, 곱셈 둘, 덧셈 세 개로 구성되며, 상수(const.)가 곱해지는 곱셈기는 실제로 비트를 쉬프트 시키는 방법으로 구성할 수 있으므로 곱셈은 하나가 된다.

이하에서는 도 2를 참조하여 피드백필터(104)의 세부 동작을 설명하면 다음과 같다. 피드백필터(104)는 결정부의 출력 결과인 심볼 값을 입력으로 받고, 역시 결정부의 에러 값을 입력으로 하여 피드퍼워드필터(101)과 유사한 방법으로 탭계수를 갱신한다. 이렇게 함으로써 산출되는 피드백필터(104)의 출력은 수신된 신호의 인접 심볼에 의한 현재 심볼에 대한 간섭 값이며, 따라서 이 출력 값을 피드퍼워드필터(feedforward filter)(101)의 출력 값에서 뺀 후 결정부에 입력한다. 피드백필터(Feedback filter)(104)는 입력이 결정부의 출력인 심볼 값이므로 심볼 율 단위로 동작하며, 피드퍼워드필터(feed-forward filter)(101)에 비해 두 배 느리게 동작하고, 따라서 지연선의 데이터를 네 개씩 MUX의 입력으로 받을 수 있다. 이외의 모든 동작은 피드퍼워드필터(feed-forward filter)(101)와 동일하다.

한편, 적응등화기가 모뎀에 사용되는 경우 적응등화기의 탭계수를 외부로부터 입력받을 수 있는 방법이 필요하다. 모뎀의 경우 주어진 전송선로의 특성이 시간에 따라 쉽게 변하지 않는 특성이 있으므로 모뎀 설치 시 얻은 적응등화기의 최적화된 탭계수 값을 메모리에 저장하고, 이후 모뎀 구동시에 탭계수를 갱신하는 대신 메모리로부터 저장된 탭계수를 읽어서 사용하면 초기화 시간을 단축할 수 있다. 본 발명은 적응등화기 외부에서 각 탭계수 값을 읽고 쓸 수 있도록 외부 인터페이스를 둘 수 있으며, 이때 인터페이스의 크기가 커지는 것을 방지하기 위해 외부와의 인터페이스는 하나만을 두고, 적응등화기 내부에서 입력되는 외부 인터페이스 신호를 디코딩하여 사용하도록 할 수도 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬,플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따르면 동일한 구조를 반복 사용하는 궤환 구조를 채택하고, 임의의 탭 개수에 대해서 동일한 critical path 지연을 가지도록 함으로써 임의의 탭 개수까지 확장이 가능하며, 탭계수 이득 조절장치를 채용함으로써 탭계수에서 발생하는 오버플로우(overflow)를 방지함은 물론 탭계수를 표현하는데 사용되는 하드웨어를 줄일 수 있고, 또한 외부 장치를 통해 적응등화기의 탭계수 값을 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 소정의 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 신호를 발생시키는 피드 퍼워드 필터부;

   상기 보상된 신호에서 피드백 신호를 감산한 신호에 소정의 탭계수 조정상수 값을 곱한 탭계수 조정신호를 생성시키는 탭계수 조정부;

   상기 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼 신호를 발생하고, 상기 발생된 심볼신호와 목표 심볼신호와의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 결정부; 및

   상기 심볼 신호 및 에러 신호를 입력받아 상기 입력신호의 인접 심볼에 의한 현재 심볼에 대한 간섭 값에 대응되는 상기 피드백 신호를 발생시켜 상기 탭계수 조정보로 피드백하는 피드백 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피드 퍼워드 필터부는

   제1 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제2 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값을 출력하는 제1 탭블럭; 및

   제1 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제2 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값에 앞단의 탭블럭으로부터 제공받은 출력 값을 합하여 출력하는 복수개의 제2 탭블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피드백 필터부는

   제3 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 상기 심볼 신호와 제4 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값을 출력하는 제1 탭블럭; 및

   제3 먹스를 통하여 심볼율의 네배 속도로 순차적으로 출력되는 입력신호와 제4 먹스를 통하여 순차적으로 출력되는 탭계수 값을 곱한 값에 앞단의 탭블럭으로부터 제공받은 출력 값을 합하여 출력하는 복수개의 제2 탭블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 탭계수는

   상기 입력신호가 상기 결정부로부터 제공받은 에러신호와 곱해진 후에 다시 소정의 스텝사이즈를 곱해지고, 한 심볼 이전의 탭계수 값과 더해져서 발생되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 탭블럭은

   상기 앞단의 탭블럭으로부터 출력 값을 제공받는, 심볼율의 네배 속도록 동작하는 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 탭블럭은

   제1 탭블럭 또는 다른 제2 탭블록의 출력 신호를 심볼율의 네배 속도로 동작하는 두 개의 저장장치를 통하여 제공받아 자신의 출력 신호와 합하여 출력하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 장치.
7. (a) 소정의 전송선로를 통하여 입력받은 입력신호를 필터링 하여 상기 전송선로의 영향이 줄어든 보상된 신호를 발생시키는 단계;

   (b) 상기 보상된 신호에서 피드백 신호를 감산한 신호에 소정의 탭계수 조정상수 값을 곱한 탭계수 조정신호를 생성시키는 단계;

   (c) 상기 탭계수 조정신호를 입력받아 심볼신호를 발생하고, 상기 발생된 심볼신호와 목표 심볼신호와의 차이에 대응되는 에러신호를 발생시키는 단계; 및

   (d) 상기 심볼 신호 및 에러 신호를 입력받아 상기 입력신호의 인접 심볼에 의 한 현재 심볼에 대한 간섭 값에 대응되는 상기 피드백 신호를 발생시켜 피드백하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 적응등화 방법.
8. 제7항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.