KR100474765B1 - 적응등화기의고속블라인드등화방법 - Google Patents

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Abstract

대응하는 계수를 갖는 특수의 탭을 포함한 적응 이퀄라이저를 위한 블라인드 등화 방법(200)이 개시되며 다음의 단계를 포함하고 있다. 블라인드 등화(204)는 적응 이퀄라이저에서 계수의 부분집합에 따라 수행된다. 계수가 집중되지 않았으면(단계 206), 결정 지시 적응 등화 처리(220)가 개시된다.

Description

적응 등화기의 고속 블라인드 등화 방법
본 발명은 고화질 텔레비젼 수상기와 같은 고등 디지탈 텔레비젼 수상기에 사용될 수 있는 적응 등화기의 고속 블라인드 등화 방법에 관한 것이다.
고등 디지탈 텔레비젼(advanced digital television; ADTV) 시스템과 같은 고 대역폭의 디지탈 전송 시스템에서는 다경로 효과(multipath effects)와 부호간 간섭(intersymbol interference)과 같이 전송 채널에 의하여 수신 신호내에 도입되는 아티팩트(artifacts)를 제거하는 것이 중요하고, 그렇지 않으면 적절한 수신이 어렵거나 불가능하다. 상기 아티팩트를 제거하기 위해 ADTV 수상기는 적응 등화기를 포함할 수 있다. 상기 적응 등화기는 전송 채널 아티팩트를 최소화하고 수신된 신호를 가능한 한 전송된 신호에 근접하게 유지하도록 지속적으로 변화되는 탭계수(tap coefficients)를 갖는 FIR 및/또는 IIR 구성의 멀티탭 트랜스버스 디지탈 필터로서 대개 구현된다. 대개 탭의 수가 많을수록 등화 특성이 좋다.
적응 등화기의 동작시 계수가 가능한 그들의 최적값에 가까운 값을 갖도록 유지시키기 위한 다양한 판정 지향형 방법(decision directed processes)이 공지 되어 있다. 그러나 이들 판정 지향형 방법이 적절히 동작하기 위해서는 계수가 이미 이들 계수의 최적값에 비교적 근접하게 되어 있을 필요가 있다. 계수의 값이 최적의 값과 너무 떨어져 있으면 이들 판정 지향형 방법은 수렴되지 않는다. 따라서 적응 등화기를 적절하게 동작시키기 위해서는 다음의 2단계가 필요하다. 즉, 초기에 계수가 최적값에 근접하도록 조정하고, 그 다음 계수가 가능한 한 최적값에 가까운 값을 유지하도록 하는 것이다.
전화 시스템과 같은 일부 고 대역폭 시스템에서는 데이터 전송 전에 트레이닝 신호가 전송되고, 적응 등화기는 수신된 트레이닝 신호에 기초하여 계수를 최적 값에 가깝게 되도록 조정할 수 있다. 그러나 텔레비젼 시스템의 특성상 트레이닝 신호는 비실용적일 수도 있다. 따라서 적응 등화기는 수신된 데이터만에 기초하여 계수의 초기 평가치를 생성하여야 하는데, 이러한 처리는 블라인드 등화라고 알려져 있다. 이 블라인드 등화 처리가 완료되었을 때에만 판정 지향형 적응 등화 초리를 호출하여 계수를 최적값 또는 그에 가까운 값으로 유지시킬 수 있다.
본 출원의 발명자는 등화기의 탭 개수를 많게 하면 등화 품질이 향상되지만 다수의 탭 계수를 블라인드 등화하는 데에 비교적 오랜 시간이 걸린다는 것을 알게 되었다. 반면에, 보다 적은 수의 계수를 블라인드 등화하는 데에는 비교적 짧은 시간이 걸리지만 등화기의 탭 개수가 적으면 등화 품질이 저하되고, 수용 불가능한 등화를 제공할 가능성이 높다.
본 발명의 원리에 따르면 각각 대응하는 계수를 갖는 복수의 탭을 포함한 적응 등화기용의 블라인드 등화 방법은 다음의 단계를 포함하고 있다. 적응 등화기내의 계수의 서브셋(subset)에 대하여 블라인드 등화가 실행되고, 그 다음 그들의 계수가 수렴되면 판정 지향형 적응 등화 처리가 개시된다.
실시예
제1도는 본 발명에 따라 동작되는 등화기를 포함하는 ADTV 수상기의 일부에 대한 블록도이다. 제1도에서는 본 발명의 이해를 위해 필요한 블록만이 예시된다. 설명을 간단히 하기 위해 다른 처리 블록과 제어 신호 및 타이밍 신호 등의 신호를 전달하는 다른 접속부는 생략한다. ADTV의 기술에 숙련된 자라면 어느 블록이 필요하고, 어떻게 그 블록들이 예시한 블록에 접속되어 상호 동작하며, 어느 타이밍과 제어 신호가 각각의 블록에 의해 요구되고, 신호를 어떻게 발생시켜 공급하는지를 이해할 것이다.
제1도에서 QAM(Quadrature Amplitude Modulated: 직교 진폭 변조) 성좌(constellation) 형태의 다중 레벨 디지탈 부호에 의해 변조된 QAM ADTV 신호의 소스로부터 신호가 안테나(5)에 공급된다. 이러한 QAM 신호는 PAM(Pulse Amplitude Modulated: 펄스폭 변조) 신호의 한 형태이다. 상기 안테나(5)는 검출기(10)와, 적응 등화기(20)와, 복조기(30)와, 슬라이서(40)와, 디코더(50)와, 비디오와 오디오 신호 처리 및 재생 회로(60)에 직렬로 연결된다. 상기 비디오와 오디오 신호 처리 및 재생 회로(60)는 디스플레이 스크린과 스피커(도시 생략)를 통해 유저에게 비디오 이미지와 오디오 사운드를 공급하거나 또는 비디오 카세트 레코더(도시 생략)와 같은 다른 설비에 이들 성분을 나타내는 신호를 공급한다. 에러 검출기(70)는 슬라이서(40)의 입력 및 출력 단자에 연결되는 각각의 입력 단자와 에러 표시 신호(e)를 발생시키는 출력 단자를 가지고 있다. 에러 검출기(70)의 에러 신호 출력 단자는 계수 제어망(80)의 입력 단자에 연결된다. 계수 제어망(80)의 계수 출력 단자는 적응 등화기(20)의 계수 입력 단자에 연결된다.
검출기(10)는 RF 튜너와, 국부 발진기와, 중간 주파수 증폭기와 A/D 변환기와, 타이밍 동기 회복 및 클록 생성 회로와, 90° 위상 시프터(이들은 모두 도시되지 않음)를 포함하며, 이들은 공지된 방법으로 결합되어 있다. 동작중 이들 구성 부품들은 협동하여 수신된 QAM 신호의 통과 대역 동상 성분(Ⅰ)과 직교 위상 성분(Q)을 검출기(10)의 각 출력 단자에 출력한다. 상기한 소자들은 그 배열과 동작이 잘 알려져 있어 상세히 설명하지는 않는다. 안테나(5)는 방송 RF 신호를 수신하는 것이지만, 전술한 것들과 유사한 구성 부품들(널리 공지되어 있음)을 사용하면 케이블이나 광섬유원으로부터 RF 변조 신호를 수신하고 통과 대역 I 신호와 Q 신호를 발생시킬 수 있다.
예시된 실시예의 적응 등화기(20)는 다중 채널의 영향과 검출된 통과 대역 I 와 Q 신호의 부호간 간섭을 최소화하기 위해 공지된 방법으로 동작하는 128개 탭의 FIR 디지탈 필터를 포함하고 있다. FIR 디지털 필터와 IIR 디지털 필터를 조합하여 적응 등화기로 사용하는 것도 공지되어 있다. FIR 필터의 128개의 탭에 대한 탭계수는 이하에서 설명하는 바와 같이 계수 제어망(80)에 의해 지속적으로 공급된다.
공지된 방법으로 배열되는 관련 위상 제어기와 대역 통과 필터(BPF)(이들 모두 도시 생략)를 갖춘 디로테이터(derotator)도 포함할 수 있는 복조기(30)는 등화된 통과 대역 I와 Q 신호를 복조하여 베이스밴드 I와 Q 신호를 발생시킨다. 이들 복조된 I와 Q 신호는 QAM 부호 성좌 내의 어느 위치를 나타낸다. 슬라이서(40)는 복조된 베이스밴드 I와 Q 신호를 수신해서 성좌 내의 어느 부호가 이들 신호로 표시된 위치에 가장 가까운지를 판단하고, 그 가장 가까운 부호의 위치에 대응하는 값을 갖는 I 신호와 Q 신호를 공지된 방법으로 그의 출력단에 출력한다. 이들 I와 Q 신호는 디코더(50)에 공급되고, 디코더(50)는 그 부호에 대응하는 다중 비트 디지털 워드를 출력한다. 디코드된 다중 비트 디지탈 워드는 비디오와 오디오 신호처리 및 재생회로(60)에 공급된다. 상기한 바와 같이 비디오와 오디오 신호처리 및 재생회로는 다중 비트 디지탈 워드를 처리하여 시청자에게 이미지와 음성을 제공한다.
잘 알려져 있는 바와 같이, 슬라이서(40)의 입력에서의 복조된 베이스밴드 I와 Q 신호로 표시되는 부호 성좌 내의 위치와 슬라이서(40)의 출력에서 발생된 I와 Q 신호에 의해 표시된 바와 같이 가장 가까운 부호의 위치 사이의 차이는 수신된 부호의 에러를 나타낸다. 에러검출기(70)는 공지된 방법으로 슬라이서(40)의 입력과 출력에서의 각각의 I와 Q 신호에 따라 동작해서 에러 신호를 판정하고, 이 에러 신호를 나타내는 신호인 e를 계수제어망(80)에 공급한다.
마이크로 프로세서(μP) 또는 디지탈 신호 프로세서(DSP) 및 관련 회로(도시 생략)를 포함할 수도 있는 계수제어망(80)은 상기 에러 신호 e에 응답하여 에러 신호 e를 최소화하기 위해 적응 등화기(20)의 탭 계수에 대한 새로운 값을 계산한다. 다음에 이들 계수는 적응 등화기(20) 내의 탭 멀티플라이어에 공급된다. 정상적으로 동작하는 동안 이들 계수는 LMS 알고리즘과 같은 공지된 처리 방법을 이용하여 판정 지향형 방법으로 반복 조정된다.
그러나 상기한 바와 같이 판정 지향형 LMS 알고리즘이 적절히 동작하기 전에 블라인드 등화 처리를 실행하여 판정 지향형 LMS 알고리즘이 수렴하기 위한 최적의 계수에 충분히 가까운 계수를 적응 등화기(20)의 탭에 위치시켜야 한다. 제2도는 본 발명에 따른 고속 블라인드 등화 방법(200)의 흐름도이다. 제2도에 예시된 단계는 파워업이 되는 것과 같이 새로운 신호가 검출기(10)에 의해 검출될 때 또는 시청자가 채널을 변화시킬 때 계수제어망(80)내의 uP 또는 DSP에 의해 수행된다.
상기한 바와 같이 예시된 실시예에서 적응 등화기(20)(제1도)는 128개 탭의 FIR 필터를 포함하고 있다. 제2도의 단계 202에서 이들 탭의 모든 계수는 프리 세트된다. 모든 계수는 중간의 8개의 탭을 제외하고 0으로 세트된다. 2개의 중간 탭에 대한 계수는 약 0.5의 실수 값으로 세트되고, 다음 2개의 주변 탭에 대한 계수는 약 0.25의 실수값으로 세트되며, 다음 2개의 주변 탭에 대한 계수는 약 0.125의 실수값으로 세트되며, 다음 2개의 주변 탭에 대한 계수는 약 0.0625의 실수값으로 세트된다.
다음에 단계 204에서는 적응 등화기(20)(제1도)의 중간의 32개의 탭을 블라인드 등화하려는 시도가 행해진다. 단계 206에서는 적응 등화기(20)의 계수가 수렴되었는지가 판정된다. 만약 수렴되었다면 다음에는 단계 220으로 진행된다. 단계 220에서는 판정 지향형 적응 등화 처리가 개시된다. 그리고 단계 206에서 적응 등화기(20)의 계수가 수렴되지 않으면 단계 208로 진행된다. 단계 204와 단계 206의 조합(300)은 이후 설명된다.
단계 208에서는 적응 등화기(20)(제1도)의 중간 64개의 중간 탭을 블라인드 등화하려는 시도가 행해지고, 단계 210에서는 계수가 수렴되었는지가 판정된다. 계수가 수렴되었으면 단계 220의 판정 지향형 적응 등화가 개시되고, 수렴되지 않았으면 중간 96개의 탭의 계수를 블라인드 등화하려는 시도가 단계 212에서 행해진다. 단계 212와 단계 214에서는 적응 등화기(20)의 96개의 중간 탭을 블라인드 등화하며, 단계 216과 단계 218에서는 적응 등화기(20)의 128개의 모든 탭을 블라인드 등화한다. 단계 218은 계수가 수렴되지 않으면 등화가 단계 202에서 다시 개시된다는 점에서만 단계 206, 210, 214와 다르다.
제3도는 제2도의 블록 204와 206으로 예시한 바와 같이 고속 블라인드 등화 처리의 한 부분(300)에 대한 보다 상세한 흐름도이고, 제4도는 제3도의 고속 등화 처리의 일 부분의 이해에 유용한 IQ 면(400)의 일 부분을 예시하는 도면이다. 동일한 동작이 블록 208과 210; 블록 212와 214, 블록 216과 218의 조합에 대해 수행된다. 제3도에서는 제2도의 단계 202에서 중간의 8개의 탭이 프리 세트된 후에 단계302로 진행된다. 단계 302에서 512개의 수신된 부호가 처리된다.
제4도를 참조하면 IQ 면(400)의 유효 부호 위치는 실선 402로 표시된다. 제4도에는 9개의 유효 부호 위치(402)만이 나타나 있지만 다중 채널 QAM 전송 시스템 기술에 숙련된 자라면 전체 IQ 면내에 9개 이상의 유효 부호 위치가 있음을 이해할 것이다. 유효 부호 위치(402)는 IQ 면내에 직각으로 배치되고, 유효 부호 위치(402)중의 로우와 컬럼 사이에 공간 d를 갖는다. 반경이 r 인 원은 각각의 유효 부호 위치(402)를 중심으로 하고 있다. 반경 r은 약 1/3 d로 세트된다. 각 수신된 부호가 단계 302에서 처리됨에 따라 수신된 부호에 대응하는 I와 Q 신호에 의해 표현되는 IQ 면 400 내의 위치가 검사되고, 그 위치가 유효 부호 위치 402의 소정의 간격내에 있는지 판정된다. 예시한 실시예에서 수신된 부호의 위치가 검사되고, 그 위치가 유효 부호 위치 402를 중심으로 하는 원 내에 있는지 판정된다.
예를 들어 제4도에서 수신된 부호에 대응하는 위치는 x 표로 표시된다. 위치 404는 상기 수신된 위치중 하나를 나타내고 어느 유효 부호 위치 402 로부터의 거리 r 너머에 놓여있다. 위치 406은 다른 하나의 수신된 위치를 나타내고, 가장 아래의 중앙에 표시된 유효 부호 위치로부터 거리 r 내에 있다. 각각 512개의 수신된 부호가 단계 302에서 처리됨에 따라 수신된 위치가 유효 부호 위치의 거리 r 내에 몇회 위치되는지에 대한 카운트가 지속된다. 수신된 위치가 유효 부호 위치의 거리 r 내에 위치될 때마다 카운트가 증가된다. 제3도를 참조하면 단계 304에서는 모든 512개의 수신된 부호가 처리된 후에 이 카운트가 체크된다. 카운트가 미리 결정된 수를 초과하면 계수는 수렴되는 것으로 간주된다. 예시된 실시예에서 이 미리 결정된 수는 약 100 이다. 즉, 수신된 부호의 위치중 약 100개 이상이 유효 부호 위치의 거리 r 내에 있으면 단계 304의 "예"가 선택되고 단계 220의 판정 지향형 적응 등화 처리(제2도의)가 개시된다.
계수가 수렴되지 않으면 적응 등화기(20)(제1도)의 계수는 단계 306에서 조정된다. 이러한 조정은 공지의 블록 LMS(block-LMS) 알고리즘에 따라 행해진다. 블록 302에서 각각 수신된 부호로부터의 정보는 512개의 수신 부호의 블록 전체에 디초한 계수의 조정을 가능하게 하도록 축적된다. 블록 306에서는 이 축적된 정보가 처리되고 계수에 대한 갱신된 값이 계산된다. 이후 이들 계수는 적응 등화기(20)에 공급된다.
이 조정이 수행된 후에 상기 처리를 반복할 것인지 또는 적응 등화기(20) 내의 탭의 보다 큰 서브셋을 블라인드 등화하기 위한 시도를 계속할지에 관한 결정이 행해진다. 예시된 실시예에서 정해진 회수 만큼 계수 조정이 탭의 각 서브셋에 대해 행해진다. 32개의 탭을 블라인드 등화하기 위해 시도하는 동안(단계 204와 단계 206) 4회의 조정이 계수에 대해 행해진다. 즉, 단계 308에서 4회 이하의 계수 조정이 32개의 중간 탭에 대해 행해졌다면 처리가 반복되고 단계 308의 출력"예"가 선택되어 단계 302를 재수행한다. 4회의 조정이 행해졌으면 308의 출력 "아니오"가 선택되어 단계 208(제2도)로 진행된다.
4회의 계수 조정이 각각 상기한 바와 같은 32개의 중간 탭과, 64개의 중간 탭 및 96개의 중간 탭을 블라인드 등화하기 위한 시도로서 행해진다. 128개의 모든 탭을 블라인드 등화하기 위한 단계 216과 단계 218이 행해질 때 더욱 긴 주기가 할당된다. 예시된 실시예에서는 52회의 계수 조정이 적응 등화기(20)의 128개의 탭을 블라인드 등화하기 위한 시도로서 행해진다. 계수가 52회의 시도 후에도 수렴되지 않았다면 블라인드 등화 처리(200)가 처음부터 반복된다. 대안적인 관점(view)은 최대 주기가 제2도와 제3도의 블라인드 등화 처리를 이용하여 수렴을 이룰 수 있도록 할당된다는 점이다. 예시된 실시예에서 최대 64회의 계수 조정이 수렴을 이룰 수 있도록 할당된다. 수렴이 그때까지 달성되지 않았으면 그 시도는 포기되고 새로운 시도가 개시된다.
본 발명에 따른 블라인드 등화 처리 방법을 이용하는 시스템은 적응 등화기의 모든 탭을 항상 블라인드 등화하려고 하는 종래의 처리 방법과 비교해 볼 때 처리 속도의 향상을 제공한다. 예를 들어 적응 등화기의 계수가 제2도의 단계 204 이후에 수렴되었다면 본 발명의 처리 단계 200을 이용하여 4 : 1의 속도 증가가 실현된다.
본 발명의 예시된 실시예는 QAM 다중 레벨 디지탈 전송 시스템에 대해 설명하고 있다. 당업자라면 본원 발명이 각각 연관된 계수를 갖는 복수의 탭을 포함하며 판정 지향형 등화가 개시되기 전에 블라인드 등화가 요구되는 적응 등화기가 설치된 다른 디지탈 전송 시스템에 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어 유사한 시스템이 다중 채널 ADTV 시스템에 이용될 수 있다.
제1도는 본 발명에 따라 동작되는 등화기를 포함한 ADTV 수상기의 일부 블록도.
제2도는 본 발명에 따른 고속 블라인드 등화 방법의 흐름도.
제3도는 제2도에 나타낸 고속 블라인드 등화 방법의 일부를 보다 상세히 나타낸 흐름도.
제4도는 제3도에 나타낸 고속 블라인드 등화 방법의 이해에 유용한 IQ 면의 일부를 예시하는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
5 : 안테나
10 : 검출기
20 : 적응 등화기
30 : 복조기
40 : 슬라이서
50 : 디코더
70 : 에러 검출기
80 : 계수 제어망

Claims (7)

  1. 각각 대응하는 계수를 갖는 복수의 탭을 포함하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법에 있어서,
    상기 적응 등화기에서 계수들의 서브셋에 블라인드 등화를 수행하는 단계로서, 상기 서브셋은 상기 모든 계수들보다 작은 것인 블라인드 등화 수행 단계와,
    상기 서브셋의 계수들이 수렴되었을 경우, 판정 지향형 적응 등화 처리를 개시하는 단계를 포함하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블라인드 등화의 수행 단계 전에 소정의 고정치로 소정의 복수의 계수를 초기화하는 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    적응 등화기는 중간 포인트를 중심으로 대칭적으로 배열된 탭들을 포함하고,
    상기 블라인드 등화를 수행하는 단계는 중앙 포인트에 인접하게 대칭적으로 배열된 탭들에 대응하는 계수들의 서브셋을 선택하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적응 등화기는 128개의 탭을 가지며,
    상기 계수들의 서브셋은 32개의 중간 탭에 대응하는 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계수들이 수렴되지 않았으면 보다 큰 계수들의 서브셋을 사용하여 블라인드 등화를 수행하는 단계를 반복하는 부가적인 단계를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적응 등화기는 128개의 탭을 포함하고,
    상기 블라인드 등화를 수행하는 단계는 계수의 서브셋으로서 32개의 탭을 선택하는 단계를 포함하며,
    상기 반복 단계는 수렴을 달성하기 위하여 필요하다면 64, 96, 128개의 탭의 서브셋을 연속하여 사용하는 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 판정 지향형 적응 등화 처리는 최소 평균 제곱 알고리즘의 실행 단계를 포함하는 것인 적응 등화기의 블라인드 등화 방법.
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