KR100511879B1 - 채널 등화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 8-VSB 디지털 TV 시스템에서의 채널 등화 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 채널 등화 장치는 입력되는 신호를 저장되어 있는 탭 계수에 따라 각각 필터링하는 포워드 필터 및 피드백 필터; 상기 탭 계수를 저장하고 있는 탭 계수 저장부; 미리 설정된 훈련열 신호를 저장하고 있으며, 상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 훈련열 신호일 경우, 저장된 훈련열 신호를 생성하여 상기 피드백 필터에 입력시키는 훈련열 신호 생성부; 상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 데이터 신호일 경우, 상기 포워드 필터 및 피드백 필터의 출력의 합을 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 연판정하며, 연판정된 신호를 상기 피드백 필터에 입력시키는 연판정부; 상기 훈련열 신호 생성부 및 연판정부의 출력 신호를 이용하여 훈련열 신호 및 데이터 신호의 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부; 상기 훈련열 신호의 오차 신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 패스트 칼만 보정부; 상기 데이터 신호의 오차 신호를 이용하여 VSS LMS 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 VSS LMS 보정부를 포함한다.

Description

채널 등화 장치 및 방법{Method and Device for Channel Equalization}

본 발명은 채널 등화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 8-VSB(Vestigial Side Band) 디지털 TV 시스템 수신단에서의 채널 등화 장치 및 방법에 관한 것이다.

디지털 지상파 TV 방송의 주요 표준은 미국과 유럽을 중심으로 각각 ATSC(Advanced Television System Committee)와 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)가 있으며 우리나라는 ATSC를 지상파 디지털 TV 방송의 표준으로 결정하여 2001년 9월부터 수도권을 시작으로 방송을 시행하고 있다.

ATSC는 8-VSB(8-level Vestigial Side Band) 변조 방식을 사용하며 기저대역의 신호 스펙트럼이 대칭적이라는 특성을 이용하여 10.76 Msps(symbol per second)의 심볼을 전송하기 위한 최소 대역인 10.76 MHz 중 롤-오프 계수(Roll-off factor)에 의해 추가된 대역을 포함하여 6MHz의 대역을 이용하여 디지털 지상파 TV 방송을 한다.

한편, 다중 경로 채널을 통과하여 수신기에 입력되는 반사파들로 인해 인접한 심볼들 사이에는 간섭 형상이 야기되며, 이러한 간섭을 일으키는 채널을 추정하는 것을 채널 추정 또는 채널 등화라고 하며, 채널 추정을 기반으로 간섭 신호를 제거하는 장치를 등화 장치(Equalizer)라고 한다. 단일 반송파를 이용하는 대부분의 시스템에서는 이러한 채널 추정을 최적화시키기 위해 일정 간격의 데이터 구간에 송·수신단에 알려진 훈련열 신호를 삽입하여 사용하고 있으며, 8-VSB 디지털 TV 시스템 또한 훈련열 신호를 삽입하여 데이터를 전송한다.

도 2는 8-VSB 디지털 TV 시스템에서 전송 프레임의 구조를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 프레임은 두개의 필드로 구성되고, 각각의 필드는 313개의 데이터 세그먼트로 되어 있다. 각 데이터 필드의 첫 번째 데이터 세그먼트는 필드 동기 신호이고 수신기의 등화 장치에서 사용되는 훈련열이 포함된다. 나머지 312 개의 데이터 세그먼트는 각각 하나의 188 바이트 트랜스포트 패킷 데이터와 FEC(Forward Error Correction) 부가 바이트를 전송한다. 각 세그먼트의 실제 데이터는 인터리빙으로 여러 트랜스포트 패킷의 데이터에 나뉘어져 있다.

8-VSB는 전송된 데이터 중 유효 데이터의 비율이 높고 채널 상태가 좋은 경우 동기 및 등화 과정이 간단한 장점이 있는 반면, 동기나 등화를 위한 기준 신호가 많이 포함되지 않으므로 실내수신과 이동수신과 같은 동적 다중경로 환경에서 동기와 등화가 어려운 단점이 있다. ATSC 규격에서는 채널 추정을 위해 8-VSB 신호의 (±1, ±3, ±5, ±7)의 8 레벨 중에서 ±5의 신호 레벨로 구성된 832 심볼의 필드 동기 신호를 이용한다. 그러나 다중경로 채널에서는 (±1, ±3, ±5, ±7)의 8 레벨을 가지는 일반 데이터가 필드 동기 신호에 영향을 주기 때문에 수렴 성능이 저하된다. 그리고 실제의 실내 수신 환경에서는 좁은 실내 환경으로 인해 짧은 지연 시간을 갖고 시간적으로 그 특성이 변하는 다중경로 신호가 수신되기 때문에 채널의 보상이 더욱 어려워진다. 따라서 이러한 다중경로로 인한 채널 왜곡을 보상하기 위해서 성능이 우수한 등화 장치의 개발이 요구된다.

도 1은 8-VSB 디지털 TV 시스템에서 종래에 사용되는 LMS 결정 궤환 등화 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LMS(Least Mean Square) 결정 궤환 등화장치는 포워드 필터(100), 탭 계수 저장부(102), 피드백 필터(104), 멀티플렉서(106), 훈련열 신호 생성부(108), 경판정부(110), LMS 보정부(112) 및 오차 신호 생성부(114)부를 포함할 수 있다.

LMS 결정 궤환 등화 장치에 의한 등화 과정은 크게 필터링 과정과 적응형 알고리즘 업데이트과정으로 구분된다. 필터링 과정은 포워드 필터(100) 및 피드백 필터(104)에 의해 이루어지며, 적응형 알고리즘은 LMS 보정부(112)에 의해 이루어진다.

도 1에서, 포워드 필터(100)는 등화기로 입력되는 심볼을 필터링하는 기능을 한다. 포워드 필터(100)는 탭 계수 저장부(102)에 저장된 계수 정보를 이용하여 입력된 신호를 필터링한다. 일반적으로 포워드 필터(100)는 64탭을 가지는 포워드 필터로 구성된다.

피드백 필터(104)는 멀티플렉서(106)에서 출력되는 신호를 필터링하는 기능을 한다. 피드백 필터(104) 역시 탭 계수 저장부(102)에 저장된 계수 정보에 따라 입력 신호를 필터링하며, 피드백 필터(104)는 일반적으로 192탭을 가지는 필터로 구성된다.

상기 등화 장치의 출력 신호는 포워드 필터(100)와 피드백 필터(104)에서 출력되는 신호의 합으로 생성된다. 포워드 필터에 입력된 신호가 훈련열 신호일 경우에는 훈련열 신호 생성부(108)에서 훈련열 신호가 발생되며, 입력된 신호가 일반 데이터 신호일 경우에는 등화 장치 출력신호는 경판정부(110)로 입력된다.

훈련열 신호 생성부(108)는 입력된 신호가 훈련열 신호일 경우 미리 저장되어 있는 훈련열 신호를 발생시키며, 경판정부(110)는 입력된 등화기의 출력신호에 대해 경판정을 수행한다.

훈련열 신호 생성부(108) 및 경판정부(110)에서 출력되는 신호는 멀티플렉서(106)로 입력된다.

멀티플렉서(106)를 통해 훈련열 신호 생성부(108)와 경판정부(100)에서 출력되는 신호는 피드백 필터(104)로 입력되며, 피드백 필터(104)는 입력된 신호에 대한 필터링을 수행한다.

오차 신호 생성부(114)는 멀티플렉서(106)의 출력 신호와 등화기의 출력 신호에 대한 오차 신호를 생성한다.

LMS 계수 보정부(112)는 오차 신호 생성부(114)에서 출력되는 오차 신호를 이용하여 탭 계수 저장부에 저장되는 탭 계수를 적응적으로 업데이트한다.

탭 계수는 다음의 수학식 1과 같이 업데이트된다.

위의 수학식 1에서 C(k)는 탭 계수이고, 는 오차 신호, 는 필터로 입력되는 심볼 신호이며,는 상기 오차 신호 및 심볼 신호에 곱해지는 스텝사이즈이다.

수학식 1과 같이 업데이트된 탭 계수는 탭 계수 저장부(102)에 저장되며 이후 입력되는 심볼 데이터는 업데이트된 탭 계수에 의해 필터링된다.

상기의 8-VSB 디지털 TV 시스템의 등화 장치에 사용되는 LMS 알고리즘은 구현이 간단한 장점이 있는 반면 반사파 입력 신호간의 지연이 짧고 크기가 큰 에코가 존재하는 특징을 보이는 지상파 채널 환경에서는 채널 추정 및 채널로 인한 왜곡 보상이 어려운 단점이 있다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 패스트 칼만 알고리즘을 이용하여 훈련열 구간에서 빠르게 채널을 추정할 수 있는 채널 등화 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 일반 데이터 구간에서 VSS(Variable Step Size) LMS 알고리즘을 사용하여 채널 변화에 따라 적응적으로 알고리즘을 업데이트하는 채널 등화 장치 및 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 트렐리스 부호 복호기를 이용하여 보다 정확히 데이터 신호를 판정할 수 있는 채널 등화 장치 및 방법을 제안하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 8-VSB 디지털 TV 시스템에서의 채널 등화 장치에 있어서, 입력되는 신호를 미리 저장되어 있는 탭 계수에 따라 각각 필터링하는 포워드 필터 및 피드백 필터; 상기 탭 계수를 저장하고 있는 탭 계수 저장부; 미리 설정된 훈련열 신호를 저장하고 있으며, 상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 훈련열 신호일 경우, 저장된 훈련열 신호를 생성하여 상기 피드백 필터에 입력시키는 훈련열 신호 생성부; 상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 데이터 신호일 경우, 상기 포워드 필터 및 피드백 필터의 출력의 합을 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 연판정하며, 연판정된 신호를 상기 피드백 필터에 입력시키는 연판정부; 상기 훈련열 신호 생성부 및 연판정부의 출력 신호를 이용하여 훈련열 신호 및 데이터 신호의 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부; 상기 훈련열 신호의 오차 신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 패스트 칼만 보정부; 및 상기 데이터 신호의 오차 신호를 이용하여 VSS LMS 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 VSS LMS 보정부를 포함하되, 상기 패스트 칼만 보정부 및 상기 VSS LMS 보정부에 의해 업데이트된 탭 계수는 상기 탭계수 저장부에 저장하는 채널 등화 장치가 제공된다.

상기 연판정부에서 사용되는 트렐리스 복호 알고리즘은 트레이스백 길이가 0인 것이 바람직하다.

상기 VSS LMS 보정부는 미리 설정된 간격 단위로 스텝 사이즈를 변환하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 8-VSB 디지털 TV 시스템에서의 채널 등화 방법에 있어서, 입력되는 신호에 대한 포워드 필터링 및 피드백 필터링을 수행하는 단계(a); 입력되는 신호가 훈련열 신호일 경우, 미리 저장된 훈련열 신호를 생성하는 단계(b); 입력되는 신호가 데이터 신호일 경우, 필터링된 신호의 합에 대해 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 데이터 신호를 연판정하는 단계(c); 훈련열 신호 및 데이터 신호와 상기 필터링된 신호의 합과의 오차 신호를 생성하는 단계(d); 훈련열 신호에 대한 오차 신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 필터의 탭 계수를 업데이트하는 단계(d); 및 데이터 신호에 대한 오차 신호를 이용하여 VSS LMS 알고리즘을 통해 필터의 탭 계수를 업데이트하는 단계(e)를 포함하는 채널 등화 방법이 제공된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 채널 등화 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 채널 등화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 채널 등화 장치는 포워드 필터(300), 탭 계수 저장부(302), 피드백 필터(304), 제1 멀티플렉서(306), 트렐리스 부호 복호기(308), 훈련열 신호 생성부(310), 제2 멀티플렉서(312), 패스트 칼만 보정부(314), 및 VSS LMS 보정부(316) 및 오차 신호 생성부(318)를 포함할 수 있다.

도 3에서, 포워드 필터(300)는 등화 장치로 입력되는 심볼을 필터링하는 기능을 한다. 포워드 필터(300)는 탭 계수 저장부(302)에 저장된 계수 정보를 이용하여 입력된 신호를 필터링한다. 일반적인 등화 장치의 포워드 필터와 마찬가지로, 포워드 필터(300)는 64탭을 가지는 포워드 필터일 수 있다.

피드백 필터(304)는 멀티플렉서(306)에서 출력되는 신호를 필터링하는 기능을 한다. 피드백 필터(304) 역시 탭 계수 저장부(302)에 저장된 계수 정보에 따라 입력 신호를 필터링하며, 피드백 필터(304)는 일반적으로 192탭을 가지는 필터일 수 있다.

포워드 필터(300)와 피드백 필터(304)에서 출력되는 신호는 합해진다. 합해진 신호는 본 발명에 따른 등화 장치의 출력신호에 해당된다.

상기 등화 장치의 출력 신호가 일반 데이터에 대한 신호일 경우, 출력 신호는 트렐리스 부호 복호기(308)로 입력된다.

훈련열 신호 생성부(310)는 상기 등화 장치의 출력신호가 훈련열 신호에 대한 출력신호일 경우, 미리 저장되어 있는 훈련열 신호를 생성한다.

트렐리스 부호 복호기(308)는 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 입력된 출력 신호에 대한 연판정을 수행한다. 트렐리스 복호기는 일반적인 틀렐리스 복호 알고리즘과 마찬가지로 입력된 신호와 기준 신호와의 유클리디언 거리를 이용하여 입력된 신호에 대한 연판정을 수행한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 트렐리스 복호화 과정에서 발생할 수 있는 지연을 최소화하기 위해 트레이스백(Traceback) 길이가 0인 트렐리스 부호 복호기를 사용하는 것이 바람직하다. 트렐리스 복호기의 상세한 동작은 별도의 도면을 통해 후술하기로 한다.

훈련열 신호 생성부(308) 및 트렐리스 부호 복호기(310)에서 출력되는 신호는 제1 멀티플렉서(306)로 입력된다.

제1 멀티플렉서(306)로 입력된 신호 중 훈련열 신호 생성부(308)와 트렐리스 부호 복호기(310)에 의해 판정된 신호는 피드백 필터(304)로 입력되며, 피드백 필터(304)는 입력된 신호에 대한 필터링을 수행한다.

오차 신호 생성부(318)는 제1 멀티플렉서(306)의 출력 신호를 이용하여 훈련열 신호 및 데이터 신호에 대한 오차 신호를 생성한다. 생성된 오차 신호는 제2 멀티플렉서(312)에 입력된다.

제2 멀티플렉서(312)는 입력된 오차 신호 중 훈련열 신호에 대한 오차 신호는 패스트 칼만 보정부(314)에 전달하고, 일반 데이터에 대한 오차 신호는 VSS LMS 보정부(316)에 전달한다.

패스트 칼만 보정부(314)는 훈련열 신호에 대한 오차신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 필터의 탭 계수를 보정한다. 종래에는 훈련열 신호에 대해서도 LMS 알고리즘을 사용하여 채널을 추정하였으나, LMS 알고리즘은 초기 수렴 속도가 늦어 비교적 짧은 훈련열 신호 구간에서 채널 추정의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

데이터 신호 모드에 비해 상대적으로 짧은 훈련열 신호 모드에서 빠르고 정확한 채널 추정을 하는데 대표적인 최적 알고리즘으로는 칼만 알고리즘이 있다. 그러나, 칼만 알고리즘은 탭 개수의 자승에 비례하는 높은 연산량을 요구하므로, 하드웨어로 구현하는 것이 불가능하다.

따라서, 본 발명에서는 칼만 알고리즘보다 상대적으로 적은 연산량을 요구하고, 짧은 훈련열 신호구간에서 LMS 알고리즘에 비해 빠른 채널 추정이 가능한 패스트 칼만 알고리즘을 사용하는 것을 제안한다.

패스트 칼만 알고리즘을 이용한 계수 보정에 대한 상세한 설명은 별도의 도면을 통해 후술하기로 한다.

VSS LMS 보정부(316)는 입력되는 데이터 신호의 오차신호를 이용하여 필터의 탭 계수를 업데이트 한다. 본 발명에서는 일반 데이터 신호에 대해 LMS 알고리즘이 아닌 VSS LMS 알고리즘을 사용하도록 한다.

패스트 칼만 알고리즘은 빠른 채널 추정에는 효과적이나, 에러 지연 및 결정 에러(Decision Error)의 영향을 많이 받으므로, 비교적 신호 구간이 긴 데이터 모드에서는 불안한 특성을 보인다.

따라서, 본 발명에서는 패스트 칼만 알고리즘에 비해 에러 지연 및 결정 에러의 영향을 많이 받지 않고 기존의 LMS 알고리즘에 비해 수렴점을 빠르게 찾을 수 있는 VSS LMS 알고리즘을 사용하는 것을 제안한다.

VSS LMS 보정부(316)는 출력 오차가 증가할 경우 스텝 사이즈를 증가시키고, 출력 오차가 감소할 경우 수렴점을 유지하도록 스텝 사이즈를 조절한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, VSS LMS 보정부(316)는 미리 설정된 간격을 주기로 스텝 사이즈를 변환한다. 예를 들어, VSS LMS 보정부(316)는 한 세그먼트 당 15~20 정도 일정 간격을 주기로 스텝 사이즈를 변환할 수 있을 것이다.

종래에는 스텝 사이즈를 변환하는 LMS 알고리즘에 있어서, 매 심볼마다 스텝 사이즈를 변환하는 경우가 대부분이었다. 그러나, 매 심볼마다 스텝 사이즈를 업데이트할 경우 방송 채널과 같이 열악한 채널 상태에서는 오히려 수렴점을 잃게 되는 경우가 있으며, 이는 기존의 LMS 알고리즘 보다도 성능 열화를 가져올 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 매 심볼마다가 아닌 미리 설정된 간격 단위로 스텝 사이즈를 변환하도록 한다.

스텝 사이즈를 변환하는 구체적인 방법은 별도의 도면을 통해 후술하기로 한다.

VSS LMS 보정부(316)는 오차 신호에 따른 스텝 사이즈를 결정한 후, 결정된 스텝 사이즈를 이용하여 상기의 수학식 1의 알고리즘에 따라 탭 계수를 업데이트한다.

패스트 칼만 보정부(314) 및 VSS LMS 보정부(316)에 의해 업데이트된 탭 계수는 탭 계수 저장부(302)에 저장되며, 이후에 입력되는 신호는 업데이트된 탭 계수에 의해 필터링된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 채널 등화 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 우선 입력된 신호에 대한 포워드 필터링 및 피드백 필터링 과정이 진행된다(S400). 포워드 필터링 및 백워드 필터링은 탭 계수 저장부에 저장되어 있는 탭 계수를 이용하여 수행된다.

포워드 필터의 출력 신호와 피드백 필터의 출력 신호는 합해진다(S402). 도 3 및 도 4에는 포워드 필터 및 피드백 필터의 출력신호가 합해지는 경우가 도시되어 있으나, 두 필터의 출력신호의 차가 이용될 수도 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

포워드 필터 및 피드백 필터의 출력 신호가 합해진 후, 합해진 신호가 훈련열에 관한 신호인지 아니면 데이터에 관한 신호인지 여부를 판단한다(S404).

합해진 신호가 훈련열 신호일 경우, 미리 저장되어 있는 훈련열 신호를 생성한다(S406).

생성된 훈련열 신호는 피드백 필터에 입력되며, 입력된 신호는 피드백 필터에 의해 필터링된다(S408).

또한, 합해진 신호와 생성된 훈련열 신호간의 오차 신호를 생성한다(S410).

생성된 오차 신호는 패스트 칼만 보정부로 입력되며, 패스트 칼만 알고리즘을 이용하여 탭 계수를 보정한다(S412).

피드백 필터와 포워드 필터의 출력 신호가 합해진 신호가 일반 데이터에 관한 신호일 경우, 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 입력된 신호에 대한 연판정을 수행한다(S414). 전술한 바와 같이, 연판정에 이용되는 트렐리스 복호 알고리즘은 트레이스백(Traceback)길이가 0인 것이 바람직하다.

연판정된 신호는 피드백 필터로 입력되며, 피드백 필터에 의해 필터링된다(S416).

또한, 입력된 신호와 트렐리스 복호 알고리즘을 통해 연판정된 신호 사이의 오차 신호를 생성한다(S418).

생성된 오차 신호는 VSS LMS 보정부로 입력되며, VSS LMS 보정부는 입력된 오차 신호에 상응하는 스텝 사이즈를 계산하며, 계산된 스텝 사이즈에 따라 탭 계수를 보정한다(S420).

패스트 칼만 알고리즘 및 VSS LMS 알고리즘에 의해 보정된 계수는 탭 계수 저장부에 저장된다(S422).

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트렐리스 복호 알고리즘을 이용한 연판정 과정을 도시한 순서도이고, 도 6은 트렐리스 부호 복호기의 동작 구성도를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 트렐리스 부호 복호기는 각 노드에 두 개의 가지가 연결되며, 각 가지에는 고유의 심볼 값이 설정되어 있다.

등화 장치의 출력 신호가 트렐리스 부호 복호기에 입력되면, 가지에 해당하는 심볼과 입력 심볼과의 유클리디언 거리가 계산된다(S500). 도 6에서, 각 가지는 2개의 길(Double-path)로 나뉘어지기 때문에 총 16번에 걸쳐 유클리디언 거리가 계산된다.

가지에 해당하는 심볼과 입력 심볼과의 유클리디언 거리가 계산된 후, 각 노드에서 노드와 노드를 연결하는 2개의 길에서 유클리디언 거리가 더 작은 길을 선택한다(S502). 도 6에서, 각 노드당 2개의 가지가 존재하므로 총 8개의 가지가 선택된다.

8개의 가지가 선택된 후, 각 노드에서 노드로 들어오는 두 개의 가지중 유클리언 거리가 더 작은 가지를 선택한다(S504). 각 노드당 하나의 가지가 선택되는 것이므로, 총 4개의 가지가 선택된다.

상술한 단계 S500 내지 S504는 다음의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.

위의 수학식 2에서 는 도 6의 각 노드 의 순서를 나타내고, 는 각 노드에 들어오는 가지의 순서를 나타내며(위에서 아래로), 은 각 노드로 들어오는 가지중 최소의 유클리디언 거리 값을 나타낸다. 또한 는 각 가지에 설정된 심볼 값을 나타내며, 은 번째 트렐리스 디코더에 입력된 심볼을 나타낸다.

단계(S504)에서 계산된 각 노드의 최소 유클리디언 거리는 가지 메트릭(Metric) 레지스터(600)에 저장된 값에 합산되어 다시 저장된다(S506). 초기의 가지 메트릭 레지스터의 값은 0으로 설정되어 있으며, 각 노드의 최소 유클리디언 거리는 과거에 저장된 값에 합산되어 저장된다.

가지 메트릭 레지스터에 저장되는 값은 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.

위의 수학식 3에서, 은 번째 입력 신호까지에 대해 가지 메트릭을 나타낸다.

트렐리스 부호 복호기는 가지 메트릭 레지스터에 저장된 값 중 최소의 유클리디언 거리를 가지는 가지에 해당되는 심볼을 출력 한다(S508).

트릴리스 부호 복호기의 출력신호는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

다음 심볼이 입력될 경우(S510), 상술한 단계 S500 내지 단계 S508이 반복적으로 수행된다. 위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 트레이스 부호 복호기는 트레이스백(Traceback) 길이가 0이므로 트렐리스 복호기로 인한 등화 장치 탭 계수 업데이트의 지연을 야기시키지 않으며, 경판정에 비해 정확하게 심볼의 값을 판정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 패스트 칼만 알고리즘을 이용한 탭 계수 업데이트 과정을 도시한 순서도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가장 새롭게 입력된 신호와 메모리의 가장 오래된 신호의 값을 판단한다(S700). 칼만 알고리즘이 메모리의 모든 값을 이용하여 칼만 이득을 계산하는 것과는 달리 패스트 칼만 알고리즘에서는 가장 새롭게 입력된 값과 메모리의 가장 오래된 값만을 이용한다.

가장 새롭게 입력된 신호 및 메모리의 가장 오래된 신호를 판단한 후, 가장 새롭게 입력된 값을 이용하여 포워드 예상 필터의 계수를 업데이트한다(S702).

포워드 예상 필터의 계수가 업데이트되면, 업데이트된 계수를 이용하여 제1차 칼만 이득을 계산한다(S704).

제1차 칼만 이득이 계산된 후, 상기 메모리의 가장 오래된 값 및 상기 제1차 칼만 이득을 이용하여 백워드 예상 필터의 계수를 업데이트한다(S706).

백워드 예상 필터의 계수가 업데이트되면, 업데이트된 백워드 예상 필터의 계수를 이용하여 최종적인 칼만 이득을 계산한다(S708).

즉, 패스트 칼만 알고리즘에 따르면, 가장 새롭게 입력된 값과 메모리의 가장 오래된 값을 이용하여 칼만 이득을 반복적으로 업데이트하는 방식으로 칼만 이득을 계산한다. 따라서, 패스트 칼만 알고리즘은 탭 개수인 N에 비례하는 계산량을 요구하며, 이는에 비례하는 계산량을 요구하는 칼만 알고리즘에 비해 계산량이 크게 줄어든다.

칼만 이득이 계산된 후, 계산된 칼만 이득을 이용하여 아래의 수학식 4에 의해 탭 계수를 보정한다.

수학식 5에서, 는 칼만 이득이며, 나머지 변수는 수학식 1과 동일하다.

도 7에서, 칼만 이득을 계산하는 수식이나 필터의 계수를 계산하는 수식은 이미 공지된 수식이므로 상세한 설명을 생략하였다. 아울러, 다양한 형태의 패스트 칼만 알고리즘이 공지되어 있으며, 도 7에 도시한 것과 다른 형태의 패스트 칼만 알고리즘이 사용될 수도 있다는 것은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 VSS LMS 보정 알고리즘을 도시한 순서도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 데이터에 대한 오차 신호가 입력될 때 스텝 사이즈를 변환할 인터벌인지 여부를 판단한다(S800). 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 VSS LMS 보정 알고리즘은 매 심볼마다 스텝 사이즈를 변환하지 않으며 미리 설정된 간격마다 스텝 사이즈를 변환한다.

스텝 사이즈를 변환할 인터벌인 경우, 다음의 수학식 4에 의해 스텝 사이즈를 계산한다(S802).

수학식 6에서 은 이전의 스텝사이즈, 와 는 조절 파라미터, 은 업데이트 간격, 는 VSS LMS 보정부로 입력되는 오차 신호, 는 입력 데이터의 순서를 의미한다.

수학식 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 VSS LMS 보정 알고리즘은 오차 신호 의 평균을 취해 에러 변화율을 추정 후 적응적으로 스텝사이즈를 업데이트한다.

수학식 5에 의해 계산된 이 미리 설정된 스텝 사이즈 최소값 및 최대값 사이에 있는 경우(S804), 변환될 스텝 사이즈 을 계산된 으로 결정한다(S806).

계산된 이 미리 설정된 스텝 사이즈 최대값 보다 클 경우(S808), 변환될 스텝 사이즈 을 미리 설정된 최대값인 로 결정한다(S810).

계산된 이 미리 설정된 스텝 사이즈 최소값 보다 작을 경우에는, 변환될 스텝 사이즈 을 미리 설정된 최소값인 으로 결정한다(S812).

변환될 스텝 사이즈가 결정되면, 결정된 스텝 사이즈를 이용하여 수학식 1에 의해 탭 계수를 보정한다(S814).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 채널 등화 장치 및 방법에 따르면, 훈련열 구간에서 패스트 칼만 알고리즘을 이용함으로써 데이터 구간에 비해 상대적으로 짧은 훈련열 구간에서도 빠르게 채널 추정을 할 수 있는 장점이 있다.

아울러, VSS LMS 알고리즘을 이용함으로써 데이터 모드에서 발산하지 않고 수렴점을 계속 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 8-VSB 디지털 TV 시스템에서 종래에 사용되는 LMS 결정 궤환 등화 장치의 구조를 도시한 블록도.

도 2는 8-VSB 디지털 TV 시스템에서 전송 프레임의 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 채널 등화 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 채널 등화 방법의 전체적인 흐름을 도시한 순서도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 트렐리스 복호 알고리즘을 이용한 연판정 과정을 도시한 순서도.

도 6은 트렐리스 부호 복호기의 동작 구성도를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 패스트 칼만 알고리즘을 이용한 탭 계수 업데이트 과정을 도시한 순서도.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 VSS LMS 보정 알고리즘을 도시한 순서도.

Claims (6)

1. 8-VSB 디지털 TV 시스템에서의 채널 등화 장치에 있어서,

   입력되는 신호를 미리 저장되어 있는 탭 계수에 따라 각각 필터링하는 포워드 필터 및 피드백 필터;

   상기 탭 계수를 저장하고 있는 탭 계수 저장부;

   미리 설정된 훈련열 신호를 저장하고 있으며, 상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 훈련열 신호일 경우, 저장된 훈련열 신호를 생성하여 상기 피드백 필터에 입력시키는 훈련열 신호 생성부;

   상기 포워드 필터에 입력되는 신호가 데이터 신호일 경우, 상기 포워드 필터 및 피드백 필터의 출력의 합을 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 연판정하며, 연판정된 신호를 상기 피드백 필터에 입력시키는 연판정부;

   상기 훈련열 신호 판정부 및 연판정부의 출력 신호를 이용하여 훈련열 신호 및 데이터 신호의 오차 신호를 생성하는 오차 신호 생성부;

   상기 훈련열 신호의 오차 신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 패스트 칼만 보정부;

   상기 데이터 신호의 오차 신호를 이용하여 VSS LMS 알고리즘을 통해 상기 탭 계수를 업데이트하는 VSS LMS 보정부를 포함하되,

   상기 패스트 칼만 보정부 및 상기 VSS LMS 보정부에 의해 업데이트된 탭 계수는 상기 탭계수 저장부에 저장되는 것을 특징으로 하는 채널 등화 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연판정부에서 사용되는 트렐리스 복호 알고리즘은 트레이스백 길이가 0인 것을 특징으로 하는 채널 등화 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 VSS LMS 보정부는 미리 설정된 간격 단위로 스텝 사이즈를 변환하는 것을 특징으로 하는 채널 등화 장치.
4. 8-VSB 디지털 TV 시스템에서의 채널 등화 방법에 있어서,

   입력되는 신호에 대한 포워드 필터링 및 피드백 필터링을 수행하는 단계(a);

   입력되는 신호가 훈련열 신호일 경우, 미리 저장된 훈련열 신호를 생성하는 단계(b);

   입력되는 신호가 데이터 신호일 경우, 필터링된 신호의 합에 대해 트렐리스 복호 알고리즘을 이용하여 데이터 신호를 연판정하는 단계(c);

   훈련열 신호 및 데이터 신호에와 필터링된 신호의 합과의 오차 신호를 생성하는 단계(d);

   훈련열 신호에 대한 오차 신호를 이용하여 패스트 칼만 알고리즘을 통해 필터의 탭 계수를 업데이트하는 단계(d); 및

   데이터 신호에 대한 오차 신호를 이용하여 VSS LMS 알고리즘을 통해 필터의 탭 계수를 업데이트하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 등화 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 단계(c)에서 이용되는 트렐리스 복호 알고리즘은 트레이스백 길이가 0인 것을 특징으로 하는 채널 등화 방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 단계(e)는 미리 설정된 간격 단위로 스텝 사이즈를 변환하는 것을 특징으로 하는 채널 등화 방법.