KR100625673B1

KR100625673B1 - 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및장치

Info

Publication number: KR100625673B1
Application number: KR1020040089099A
Authority: KR
Inventors: 서종수; 이상준
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사; 학교법인연세대학교
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-09-20
Also published as: KR20060039961A

Abstract

본 발명은 튜너를 통해 수신된 위성 방송 신호에 포함된 제1 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제1 비트 신호를 산출하고, 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 디폴트 탭 계수를 제1 탭 계수로 갱신하는 제1 등화부; 제1 탭 계수 및 미리 설정된 지연 시간 경과 후 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 복원 파일럿 신호를 생성한 후, 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수를 제2 탭 계수로 갱신하는 제2 등화부; 제2 탭 계수 및 미리 설정된 두배의 지연 시간 경과 후 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 방송 데이터를 복원하고, 복원된 방송 데이터를 방송 채널 디코딩부로 전달하는 검출기를 포함하는 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, BER 성능이 우수하고, 동일한 통신 환경에서 보다 많은 방송 채널수의 확보가 가능하다.

등화기, 디지털 방송, 위성, 수신기

Description

칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치{Method and apparatus for enhancing reception performance of satellite broadcasting using chip equalization algorithm}

도 1은 일반적인 위성 방송 시스템을 나타낸 도면.

도 2는 일반적인 위성 방송 송신 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 일반적인 위성 방송 수신 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성 방송 수신 시스템을 나타낸 도면.

도 5는 일반적인 기저 대역 송신 신호의 프레임 구조를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 등화부의 구성을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예예 따른 제2 등화부의 구성을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제어 데이터 구간을 이용한 탭 업데이트를 수행하기 위한 등화부의 구성을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 검출부의 구성을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 계수 업데이트를 위한 이동 평균을 이용한 변환 스텝 사이즈 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 나타낸 도면.

도 11은 종래의 레이크 수신기와 종래의 칩 등화기의 Uncoded BER 성능을 비교한 그래프.

도 12는 본 발명과 종래의 칩 등화기의 Uncoded BER 성능을 비교한 그래프.

본 발명은 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 종래의 레이크 수신기에 비해 비트 에러율(BER : Bit Error Rate) 성능이 우수하고 보다 많은 방송 채널수의 확보가 가능하며, 이동 수신시 종래의 칩 등화 기법보다 채널 트래킹 성능이 우수한 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 고품질의 오디오 및 비디오 서비스를 제공하는 디지털 방송에 대한 사용자 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 유럽, 미국 등에서는 디지털 오디오 방송(DAB : Digital Audio Broadcasting) 서비스가 실시되고 있으며, 국내에서도 지상파 및 위성 디지털 멀티미디어 방송(DMB : Digital Multimedia Broadcasting) 서비스의 실시를 위한 연구 개발이 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 위성 방송 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 위성 방송 시스템은 방송국(100), 위성 기지국(110), 위성(120), 위성 관제국(130), 방송 수신 단말기(140, 이하 수신기라 칭함), 갭필러(Gap Filler, 150)를 포함한다.

위성 기지국(110)은 각 방송국(100)으로부터 제공되는 방송 데이터를 수신하여 Ku 대역(12.5 내지 18GHz)의 업링크 전송로를 통해 위성(120)으로 전송한다. 하나 이상의 위성 기지국(110)을 통해 방송 데이터를 위성(120)으로 전송하는 방송국(100)은 복수일 수 있다.

위성(120)은 위성 기지국(110)으로부터 수신한 Ku 대역의 방송 신호를 증폭하고, S 대역의 신호로 변환한다. 그리고, 변환된 방송 신호를 Ku 대역 신호와 함께 서비스 권역을 향해 송출한다.

위성 관제국(130)은 위성의 동작 상태를 감시하고 제어하는 기능을 수행한다.

위성 방송 서비스 권역 내에서 수신기(140)는 위성(120)으로부터 방송 신호를 수신하여 방송을 재생한다. 그러나, 건물이나 차폐물로 인해 섀도우잉 또는 블록킹으로 인해 신호 감쇠가 심한 지점에서는 갭필러(150)가 방송 신호를 중계하여 송신한다. 갭필러(150)는 위성(120)으로부터 Ku 대역 TDM 신호를 수신하여 S 대역 CDM(Code Division Multiplexing) 신호로 변환하여 송출한다. 위성 방송 서비스 권역 내의 수신기(140)는 위성(120)으로부터 수신되는 S 대역 CDM 신호와 갭필러(150)를 경유하여 수신된 S 대역 CDM 신호 중에서 세기가 큰 신호를 복조하여 재생 한다. 수신기(140)는 휴대형 단말기(예를 들어, 이동통신 단말기, 개인 휴대 단말기(PDA : Personal Digital Assistant 등), 차량 내부에 단말기일 수 있다.

도 2는 일반적인 위성 방송 송신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 위성 방송 송신 시스템은 리드솔로몬 부호화부(RS Encoder 210a, ... , 210n, 210m), 바이트 인터리버(Byte Interleaver 220a, ... , 220n, 220m), 길쌈 부호화부(Convolutional Encoder 230a, ... , 230n, 230m), 비트 인터리버(Bit Interleaver 240a, ..., 240n), CDM 변조부(250)를 포함한다. 송신 시스템은 방송국 및/또는 컨텐츠별로 독립적인 방송을 위해 서로 다른 직교 확산 부호를 사용하여 최대 63 채널의 방송 데이터 전송이 가능하고, 파일럿 채널을 통해 수신 동기 데이터 및 제어 데이터를 전송한다. 오류 정정 인코딩 방식은 리드-솔로몬 부호(RS code : Reed-Solomon code)와 길쌈 부호(Convolution code)를 연결한 연접 부호(Concatenated Code)를 사용하고, 오류 분산 방법은 바이트(Byte) 및 비트(Bit) 인트리빙(Interleaving) 방식을 사용한다. 외부호로서 리드-솔로몬 부호는 전송 채널용과 파일롯 채널용으로 구분되며, 전송 채널은 RS(204, 188)을 사용하고, 파일럿 채널은 RS(96, 80)을 사용한다. 내부호로서 길쌈 부호는 구속장(Constraint Length) K=7을 사용하고 부호화율 r=1/2와 이 부호의 천공(puncturing)을 통해 r=2/3, 3/4, 5/6, 7/8의 가변 부호율을 생성한다. 파일럿 채널에서는 부호화율 r=1/2 부호가 사용된다. 채널 부호화를 거친 신호들은 CDM 변조기(250)에 의한 변조 과정이 수행된다. 이때 서로 다른 방송 채널 구분을 위해 64비트의 왈쉬(Walsh) 부호가 이용되며, 확산 시퀀스는 12단 시프트 레지스터를 이용 하여 생성된 2048 비트의 m-시퀀스가 이용된다. 변조 방식은 방송용 채널에서는 롤-오프 계수가 0.22인 QPSK 방식을 사용하고, 파일럿 채널에서는 BPSK 방식을 사용한다.

도 3은 일반적인 위성 방송 수신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 위성 방송 수신 시스템은 튜너(310a, 310b), CDM 복조부(320) , 비트 디인터리버(Bit Deinterleaver 330a, 330b), 비터비 복호화부(Viterbi Decoder 340a, 340b), 바이트 디인터리버(Byte Deinterleaver 350a, 350b), 리드솔로몬 복호화부(RS Decoder 360a, 360b), 다중화부(MUX 370) 등을 포함한다. 도 3에는 튜너(310a, 310b)가 복수로 구비된 경우가 도시되었으나, 휴대형 단말기의 경우 크기 및 휴대성을 고려하여 안테나 다이버시티(diversity)가 이용되지 않을 수 있다.

CDM 복조부(320)는 안테나와 레이크(Rake) 합성기로 이루어져 있으며, 레이크 핑거(finger)를 통해 신호의 세기 및 지연에 따라 MRC(Maximal Ratio Combining) 등으로 합성된 후 원하는 방송 채널의 왈쉬 부호로 역확산된다.

CDM 복조부(320)의 출력 신호는 방송 채널 신호와 파일럿 채널 신호로 구분되어, 방송 채널 신호는 채널 복호화 과정을 거쳐 음성 데이터 및 영상 신호로 복원되고, 파일럿 채널 신호는 파일럿 채널 복호화 과정을 거쳐 수신기(140)의 제어 데이터로 이용된다.

상술한 위성 방송 송신 시스템 및 위성 방송 수신 시스템을 이용하는 위성 디지털 멀티미디어 방송(DMB)은 지상파 DMB에 비해 넓은 지역을 커버할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 수신 환경이 열악한 도심지에서는 갭필러(150)가 추가적으로 이용된다. 그러나, 갭필러는 사용하는 음영 지역에서는 다중 경로 채널 환경에 의한 수신 신호의 지연 및 주파수 확산으로 인해, 수신 신호의 확산 부호 직교성이 상실되고 다중 사용자 간섭(MUI : Multi-user Interface)이 발생하여 원하는 방송 정보가 정확하게 복원되지 않는다. 이러한 문제점은 방송 서비스 채널 수를 제한하는 원인이 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 사용되는 레이크 수신기는 단일 신호의 경우 만족할만한 성능을 보장하나, 위성 DMB와 같은 다중 신호의 경우에는 성능상 많은 제한을 가진다. 즉, 레이크 수신기는 다중 경로 페이딩 채널에 의해 확산 부호의 직교성이 상실되고 이로 인해 방송 채널 용량이 제한된다.

또한, 단일 신호의 확산 부호만을 이용하고 다운 링크 터미널에서 사용 가능한 data-aided 선형 수신기와 블라인드 선형 수신기가 제안되었고, 해당 수신 알고리즘의 성능은 MMSE(Minimum Mean Square Error) 성능에 접근하지만 위성 DMB 시스템에는 심볼 단위의 주기적 안정성(cyclostationarity)이 존재하지 않아 적용할 수 없는 한계가 있다.

또한, 위성 DMB 다운 링크 시스템의 송신 신호는 CDM(Code Division Mulplexing)을 통해 동시에 전송되고, 동일한 다중 경로 채널을 수신단에 도달하므로 수신 신호의 MUI는 단일 채널에 의해서만 발생된다. 따라서, 단일 채널 등화기를 사용하여 확산 부호의 직교성을 복원하고 MUI를 최소화하는 것이 가능하므로 Zero-Forcing과 MMSE 칩 등화기가 제시되었다. 또한, 비연속적인 칩 시퀀스 때문에 빠른 페이딩 다중 경로 채널 추적이 가능하도록 하기 위해 다양한 등화기 알고리즘이 제시되었다. 그러나, 종래에 제시된 등화기 알고리즘들은 위성 DMB 시스템에서는 적합하지 않은 문제점이 있었다. 예를 들어, 블라인드 알고리즘을 사용하는 적응형 등화기는 다중 신호수가 많은 환경에서는 수렴 성능이 열화되는 문제점이 있으며, Griffith의 알고리즘에 기반한 적응형 등화기는 빠른 페이딩 채널에서 트래킹 성능이 열화되는 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비트 에러율(BER : Bit Error Rate) 성능이 우수하고, 동일한 통신 환경에서 보다 많은 방송 채널수의 확보가 가능한 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이동 수신시 종래의 칩 등화 기법보다 채널 트래킹 성능이 우수한 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 수신된 위성 방송 신호에서 선택 채널에 상응하는 방송 데이터 신호를 복원하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기에 있어서, 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호에 포함된 제1 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제1 비트 신호를 산출하고, 상기 제1 비트 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 디폴트 탭 계수를 제1 탭 계수로 갱신하는 제1 등화부; 상기 제1 탭 계수 및 미리 설정된 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신되는 상기 위성 방송 신호를 이용하여 복원 파일럿 신호를 생성한 후, 상기 복원 파일럿 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수를 제2 탭 계수로 갱신하는 제2 등화부; 및 상기 제2 탭 계수 및 미리 설정된 두배의 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 방송 데이터를 복원하고, 복원된 방송 데이터를 방송 채널 디코딩부로 전달하는 검출기를 포함하되, 상기 제1 영역 파일럿 데이터는 PS(Pilot Symbol) 및 D1(Unique word)을 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기가 제공되고, 상술한 칩 계수 갱신 방법 및 칩 계수 갱신 장치가 제공된다.

상기 칩 등화기의 상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 탭 계수 갱신을 위한 스텝 사이즈를 수학식

을 이용하여 갱신할 수 있다. 여기서,

는 갱신된 스텝 사이즈,

는 직전의 스텝 사이즈,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는 추정 에러 전력을 의미한다.

상기 칩 등화기의 상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 수학식에 의해 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈를 이용하고, 상기 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈를 이용할 수 있다.

상기 추정 에러 전력은 수학식

에 의해 산출될 수 있다. 여기서,

는

중 임의의 값을 가지는 가중 변수,

는 이전 단계들에서 입력된 에러값들의 평균값,

는 현재 산출된 에러값으로 상기 제1 에러값 또는 상기 제2 에러값을 나타낸다.

제1 등화부, 제2 등화부 중 어느 하나는 상기 위성 방송 신호에 포함된 제2 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제2 비트 신호를 산출하고, 상기 제2 비트 신호와 상기 제2 비트 신호의 강판정(decision directed) 값의 차에 상응하는 제3 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수 또는 상기 제2 탭 계수를 제3 탭 계수로 갱신하고, 상기 제3 탭 계수를 상기 제2 등화부 또는 상기 검출기로 전송하되, 상기 제2 영역 파일럿 데이터는 D2(프레임 카운터) 내지 D51을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 등화부는 상기 탭 계수를 갱신하기 위하여, 64개의 칩에 해당하는 공통 파일럿(common pilot)에 사용된 왈쉬 부호와 PN 코드 시퀀스 조합을 칩 단위 간격으로 이동된 64개의 블록으로 형성된 상기 위성 방송 신호를 입력받는 단계; 상기 64개의 블록 각각에 상응하는 상기 디폴트 탭 계수를 곱하여 복원 비트 신호를 생성하는 단계; 상기 복원 비트 신호의 합에 상응하는 상기 제1 비트 신호와 상기 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 디폴트 탭 계수를 제1 탭 계수로 업데이트하는 단계; 및 상기 제1 탭 계수를 상기 제2 등화부로 전달하는 단계를 실시할 수 있다.

상기 제2 등화부는 상기 탭 계수를 갱신하기 위하여, 64개의 칩에 해당하는 공통 파일럿(common pilot)에 사용된 왈쉬 부호와 PN 코드 시퀀스 조합이 칩 단위 간격으로 이동된 64개의 블록으로 형성된 상기 위성 방송 신호를 입력받는 단계; 상기 64개의 블록 각각에 상응하는 상기 제1 탭 계수를 곱하여 산출된 각각의 곱셈값을 합산하여 채널 보상된 파일럿 신호를 복원하는 단계; 상기 채널 보상된 파일럿 신호에 확산 부호를 곱하여 상기 복원 파일럿 신호를 생성하는 단계; 상기 복원된 파일럿 신호와 상기 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수를 제2 탭 계수로 갱신하는 단계; 및 상기 제2 탭 계수를 검출기로 전달하는 단계를 실시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수신된 위성 방송 신호에서 선택 채널에 상응하는 방송 데이터 신호를 복원하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기에 있어서, 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호에 포함된 제1 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제1 비트 신호를 산출하고, 상기 제1 비트 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 탭 계수를 갱신하는 제1 등화부-여기 서, 상기 제1 영역 파일럿 데이터는 PS(Pilot Symbol) 및 D1(Unique word)임-; 상기 제1 등화부에 의해 갱신된 탭 계수 및 미리 설정된 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신되는 상기 위성 방송 신호를 이용하여 복원 파일럿 신호를 생성한 후, 상기 복원 파일럿 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 갱신된 탭 계수를 다시 갱신하는 제2 등화부; 및 상기 제2 등화부에 의해 갱신된 탭 계수 및 미리 설정된 두배의 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 방송 데이터를 복원하고, 복원된 방송 데이터를 방송 채널 디코딩부로 전달하는 검출기를 포함하되, 제1 등화부, 제2 등화부 중 어느 하나는 상기 위성 방송 신호에 포함된 제2 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제2 비트 신호를 산출하고, 상기 제2 비트 신호와 상기 제2 비트 신호의 강판정(decision directed) 값의 차에 상응하는 제3 에러값을 이용하여 탭 계수를 다시 갱신한 후 갱신된 탭 계수를 상기 제2 등화부 또는 상기 검출기로 전송하며 상기 제2 영역 파일럿 데이터는 D2(프레임 카운터) 내지 D51을 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기가 제공되고, 상술한 칩 계수 갱신 방법 및 칩 계수 갱신 장치가 제공된다.

상기 칩 등화기의 상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 탭 계수 갱신을 위한 스텝 사이즈를 수학식을

을 이용하여 갱신할 수 있다. 여기서,

는 갱신된 스텝 사이즈,

는 직전의 스텝 사이 즈,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는 추정 에러 전력을 나타낸다.

상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 수학식에 의해 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈를 이용하고, 상기 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈를 이용할 수 있다.

상기 추정 에러 전력은 수학식

에 의해 산출될 수 있다. 여기서,

는

중 임의의 값을 가지는 가중 변수,

는 이전 단계들에서 입력된 에러값들의 평균값,

본 발명의 다른 측면에 따르면, 칩 등화기의 탭 계수를 갱신하는 탭 계수 갱신 방법에 있어서, 입력되는 에러값들을 순차적으로 저장하는 단계; 입력된 마지막 에러값을 제외한 직전 에러값들에 상응하는 가중치를 부여하여 평균 에러값을 산출하는 단계; 상기 평균 에러값 및 상기 마지막 에러값 각각에 상응하는 가중치를 부여하여 추정 에러 전력을 산출하는 단계; 상기 추정 에러 전력 및 현재 스텝 사이즈 각각에 상응하는 가중치를 부여하여 갱신 스텝 사이즈를 산출하는 단계; 상기 갱신 스텝 사이즈 및 현재 탭 계수를 이용하여 갱신 탭 계수를 산출하는 단계를 포 함하는 칩 등화기의 탭 계수 갱신 방법이 제공되고, 상기 탭 계수 갱신 방법의 수행을 가능하게 하는 칩 등화기, 등화기 장치 및 프로그램이 제공된다.

상기 갱신 스텝 사이즈는 수학식

에 의해 산출될 수 있다. 여기서,

는 갱신 스텝 사이즈,

는 현재 스텝 사이즈,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는

중 임의의 값을 가지는 상수 변수,

는 상기 추정 에러 전력을 나타낸다.

상기 수학식에 의해 산출된 갱신 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈가 이용되고, 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈가 이용되며, 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 상기 최대 스텝 사이즈 이하 및 상기 최소 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 이용될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 위성 방송 수신 시스템을 나타낸 도면이고, 도 5는 일반적인 기저 대역 송신 신호의 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 등화부의 구성을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예예 따른 제2 등화부의 구성을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제어 데이터 구간을 이용한 탭 업데이트를 수행하기 위한 등화부의 구성을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 검출부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 칩 등화기(410)는 제1 등화부(First Equalizer, 420), 제1 비트 지연부(425), 제2 등화부(Second Equalizer, 430), 제2 비트 지연부(435) 및 검출부(Detector, 440)를 포함한다. 등화기 탭(g(i)) 업데이트는 왈쉬(walsh) 부호 0번에 해당하는 파일럿 신호를 이용하여 제1 등화부(420) 및 제2 등화부(430)에서 순차적으로 수행된다. 즉, 수신기(140)에서 인지하는 파일럿 데이터(즉, PS 및 D1)는 등화기 탭(g(i)) 업데이트를 위해 제1 등화부(420) 및 제2 등화부(430)에서 모두 이용되나, 그 외의 제어 데이터(즉, D2 내지 D51)는 어느 하나의 등화부(420 또는 430)에서만 이용된다.

도심지 음영 지역에 방송 신호를 송출하는 갭필러(150)의 기저 대역 송신 신호의 프레임 구조가 도 5에 예시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프레임 구조는 12.75ms를 기본 프레임으로 구성된다. 6개의 기본 프레임은 76.5ms의 슈퍼 프레임(super frame)을 구성한다. 각 방송 채널은 816 바이트(6528 비트)로 이루어진 QPSK 신호로서, I(In-Phase) 채널 및 Q(Quadrature-Phase) 채널 각각 408 바이트로 이루어진다. 왈쉬 0번 부호에 할당된 파일럿 채널은 프레임 동기와 제어 데이터의 전송을 위해 사용되고, 파일럿 심볼(PS : Pilot Symbol)과 제어 데이터(Di)가 125㎲단위로 구성된다. 하나의 파일럿 채널 프레임은 32비트(즉, 125㎲, 2048 Chip)로 구성된 102개의 블록으로 구성된다. 즉, 하나의 파일럿 채널 프레임은 모두 51개의 파일럿 심볼(PS)과 51개의 제어 데이터(Di, 여기서 i=1, 2, ... , 51)로 구성된다. 파일럿 채널의 첫번째 제어 데이터인 D1은 프레임 동기를 위한 유니크 워드(unique word)이다. 파일럿 심볼은 “11111111 11111111 11111111 11111111”의 순서로 송출되고, 유니크 워드(D1)는 “01101010 10110101 01011001 10001010”의 순서로 송출된다. 파일럿 심볼(PS)과 유니크 워드(D1)는 수신기(140)에서 이미 인지하는 파일럿 데이터이다.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 등화기 탭 업데이트 및 요청된 채널의 방송 신호 복원 과정을 설명한다.

도 6에 제1 등화부(420)의 구성이 도시되어 있다. 제1 등화부(420)의 각 구성 요소는 반드시 하드웨어 구성으로 구현될 필요는 없으며, 소프트웨어 프로그램의 형태 또는 SoC(System on Chip)의 형태로 구현될 수도 있다.

도 6을 참조하면, 제1 등화부(420)는 수신된 방송 신호에 포함된 파일럿 신호의 인지하는 파일럿 데이터(즉, 파일럿 심볼(PS) 및 유니크 워드(D1))를 이용하여 채널 정보를 얻고, 얻어진 채널 정보를 이용하여 탭 계수를 업데이트한다. 즉, 제1 등화부(420)는 수신 신호 에러 전력(즉, 수신기에서 인지하는 파일럿 신호와 수신된 파일럿 신호의 차이값)을 이용하여 탭 계수를 업데이트한다. 제1 등화부(420)는 칩(chip) 단위 지연기(610a, 610b, ... , 610n - 이하, 610이라 칭함), 제1 곱셈기(620a, 620b, ... , 620n - 이하 620이라 칭함), 제1 가산기(630a, 630b, ... , 630n - 이하 630이라 칭함), 복수의 제2 곱셈기(642a, 642b, ... , 642n - 이하 642이라 칭함)를 포함하는 탭 업데이트부(640), 제2 가산기(650), 덧셈기(660), 스텝 사이즈 조절부(670)를 포함한다.

제1 등화부(420)는 왈쉬 부호에 의해 확산된 수신 비트 신호

를 칩 단위 지연기(610)를 이용하여 칩 길이(

)만큼 지연하여 각각 상응하는 제1 곱셈기(620)로 입력한다. 여기서 i는 비트 신호의 순번을 의미한다 또한, N-1+n은 i번째 비트 신호 내의 칩 순번을 의미하고, N은 스프레딩 팩터(Spreading Factor)로서 64이며, n은 0부터 63 중의 임의의 숫자이고, N-1+n의 값이 64가 되면 다시 1로 인식된다. 수신 비트 신호는 64개의 칩에 해당하는 공통 파일럿(common pilot)에 사용된 왈쉬(Walsh) 부호와 유사 잡음 코드(PN code : Pseudorandom Noise code) 시퀀스 조합을 칩 단위 간격으로 이동된 64개의 블록으로 형성되며, 한 블록의 합은 하나의 비트 단위가 된다. 이와 같이 생성된 비트 신호 64개가 입력되는 것이다.

제1 곱셈기(620)는 각각 상응하도록 지연된 수신 비트 신호에 파일럿 신호에 사용된 왈쉬 0번 부호 및 유사 잡음 코드(PN code)로 이루어진 확산 부호(

)를 순차적으로 곱하여 출력한다.

제1 가산기(630)는 각각 상응하는 제1 곱셈기(620)로부터 순차적으로 입력되는 64개의 곱셈값을 합하여 채널 정보를 포함하는 복원된 파일럿 신호(

)를 구한다. 채널 정보를 포함하는 복원된 파일럿 신호(

)를 구하기 위하여 하기 의 수학식 1이 적용될 수 있다.

이어서, 제2 곱셈기(642)는 각각 상응하는 제1 가산기(630)로부터 입력된 채널 정보를 포함하는 복원된 파일럿 신호(

)를 현재 설정된 각각의 탭 계수

과 곱하여 제2 가산기(650)로 전달한다. 당해 탭 계수는 1 x n 벡터인

을 나타낸다.

제2 가산기(650)는 각각의 제2 곱셈기(642)로부터 입력되는 N개의 값을 합하여 비트 신호(

)를 산출하여 덧셈기(660)로 전달한다. 제2 가산기(650)는 비트 신호(

)를 산출하기 위하여 하기 수학식 2를 이용할 수 있다.

이때, 덧셈기(660)로 전달되는 비트 신호(

)는 음수 형태로 입력된다. 덧셈기(660)는 이미 알고있는 파일럿 데이터(즉, 파일럿 심볼(PS) 및 유니크 워드(D1))를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호(

)와 제2 가산기(650)로부터 입력되는 비트 신호(

)의 차를 이용하여 제1 에러값(

)을 산출한다. 제1 에러 값(

)을 산출하기 위해 하기 수학식 3이 이용될 수 있다.

이어서 산출된 제1 에러값을 스텝 사이즈 조절부(670)로 전달한다. 스텝 사이즈 조절부(670)는 가중치 이동 평균을 이용한 변환 스텝 LMS(WMAVS LMS : LMS Algorithm using Weighted Moving-Average)를 이용하여 스텝 사이즈(

)를 갱신하고, 갱신된 스텝 사이즈(

)를 탭 업데이트부(640)로 전달한다. 스텝 사이즈 조절부(670)에서 스텝 사이즈(

)를 갱신하는 방법에 대해서는 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

탭 업데이트부(640)는 스텝 사이즈 조절부(670)로부터 수신한 스텝 사이즈(

)를 이용하여 각각의 제2 곱셈기(642)에 상응하는 탭 계수를 갱신한다. 탭 업데이트부(640)가 탭 계수를 갱신하기 위하여 하기 수학식 4가 이용될 수 있다.

여기서,

는 스텝 사이즈의 켤레 복소수를 의미한다.

또한, 탭 업데이트부(640)는 업데이트한 탭 계수를 제2 등화부(430)의 탭 업데이트부(720)로 전달한다.

도 7에 제2 등화부(430)의 구성이 도시되어 있다. 제2 등화부(430)의 각 구성 요소는 반드시 하드웨어 구성으로 구현될 필요는 없으며, 소프트웨어 프로그램의 형태 또는 SoC(System on Chip)의 형태로 구현될 수도 있다.

도 7을 참조하면, 제2 등화부(430)는 제1 등화부(420)에 의해 업데이트된 탭 계수를 이용하여 파일럿 신호에 실려온 채널 정보를 보상하여 제거한 후 파일럿 신호를 복원하여 복원된 파일럿 신호에 남아있는 채널 정보를 다시 얻어 탭 계수를 다시 업데이트한다. 제2 등화부(430)는 칩(chip) 단위 지연기(710a, 710b, ... , 710n - 이하, 710이라 칭함), 복수의 제1 곱셈기(725a, 725b, ... , 725n - 이하 725라 칭함)를 포함하는 탭 업데이트부(720), 제1 가산기(730a, 730b, ... , 730n - 이하 730이라 칭함), 제2 곱셈기(740a, 740b, ... , 740n - 이하 740이라 칭함), 제2 가산기(750), 덧셈기(760), 스텝 사이즈 조절부(770)를 포함한다.

제2 등화부(430)는 제1 등화부(420)에 비해 동일한 수신 비트 신호를 제1 비트 지연부(425)에 의해 미리 지정된 지연 시간(

) 후에 입력받는다. 제2 등화부(430)는 왈쉬 부호에 의해 확산된 수신 비트 신호

를 칩 단위 지연기(710)를 이용하여 칩 길이(

)만큼 지연하여 각각 상응하는 제1 곱셈기(725)로 입력한다.

제1 곱셈기(725)는 제1 등화부(420)로부터 수신한 탭 계수

를 이용하여 곱셈값을 산출한다. 이때, 제1 곱셈기(725)는 n을 0부터 63에서 1씩 순차적으로 증가시킴으로써 64개의 곱셈값을 산출하여 각각 상응하는 제1 가산기(730)로 전달한다.

제1 가산기(730)는 각각 상응하는 제1 곱셈기(725)로부터 입력되는 64개의 곱셈값을 합하여 채널 보상된 파일럿 신호(

)를 복원한다. 채널 보상된 파일럿 신호(

)를 복원하기 위하여 하기 수학식 5가 이용될 수 있다.

이어서, 제1 가산기(730)는 복원된 채널 보상된 파일럿 신호를 각각 상응하는 제2 곱셈기(740)로 전달한다.

제2 곱셈기(740)는 채널 보상된 파일럿 신호(

)에 왈쉬 0번 부호 및 PN 시퀀스로 이루어진 확산 부호

를 각각 곱한다.

이어서, 제2 가산기(750)는 각각의 제2 곱셈기(740)들로부터 수신되는 곱셈값들(즉, 64개의 곱셈값)을 더하여 채널 정보를 보상 및 제거하여 복원한 파일럿 신호(

, 이하 복원 파일럿 신호라 칭함)를 생성한다. 제2 가산기(750)가 복원 파일럿 신호를 생성하기 위하여 하기 수학식 6을 이용할 수 있다.

제2 가산기(750)는 상술한 수학식을 이용하여 산출한 복원 파일럿 신호를 덧셈기(760)로 전달한다. 이때, 덧셈기(760)로 전달되는 복원 파일럿 신호는 음수 형태로 입력된다. 덧셈기(760)는 이미 알고있는 파일럿 데이터(즉, 파일럿 심볼(PS) 및 유니크 워드(D1))를 이용하여 기준 파일럿 신호(

)와 덧셈기(760)로부터 입력되는 복원 파일럿 신호(

)의 차를 이용하여 제2 에러값(

)을 산출한다. 이어서 산출된 제2 에러값을 스텝 사이즈 조절부(770)로 전달한다. 스텝 사이즈 조절부(670)는 가중치 이동 평균을 이용한 변환 스텝 LMS(WMAVS LMS : LMS Algorithm using Weighted Moving-Average)를 이용하여 스텝 사이즈(

)를 갱신하고, 갱신된 스텝 사이즈(

)를 탭 업데이트부(720)로 전달한다. 스텝 사이즈 조절부(770)에서 스텝 사이즈(

탭 업데이트부(720)는 스텝 사이즈 조절부(770)로부터 수신한 스텝 사이즈(

)를 이용하여 제1 곱셈기(725)에 상응하는 탭 계수를 갱신한다. 탭 업데이트부(720)가 탭 계수를 갱신하기 위하여 하기 수학식 7이 이용될 수 있다.

또한, 탭 업데이트부(720)는 업데이트한 탭 계수를 방송 채널 복구를 위해 검출기(440)로 전달한다. 이때, 파일럿 신호는 비터비 복호화부(340b)로 즉시 전달될 수 있다.

이제까지 본 발명에 따른 칩 등화기(410)가 수신기(140)에서 이미 인지하고 있는 파일럿 데이터(즉, 파일럿 심볼(PS) 및 유니크 워드(D1))를 이용하여 2단계의 탭 계수 업데이트 과정을 수행함을 설명하였다.

그러나, 위성 DMB에 사용되는 파일럿 신호는 제어 데이터 구간(즉, D2 내지 D51 구간)을 더 포함하고 있다. 그러나, 제어 데이터 구간의 신호는 수신기(140)에서 미리 인지할 수 없기 때문에 강판정(Decision Directed) 기법이 적용된다.

도 8에 제어 데이터 구간의 신호를 이용하여 탭 계수를 업데이트하기 위한 등화부의 구성이 도시되어 있다. 즉, 제어 데이터 구간의 신호를 이용하여 탭 계수를 업데이트하기 위한 등화부는 앞서 설명한 제1 등화부(420) 또는 제2 등화부(430)의 구성과 극히 유사하게 적용할 수 있다. 도 8은 제1 등화부(420)의 구성과 극히 유사하게 적용된 경우가 도시한 것이다.

다만, 제어 데이터 구간의 신호는 수신기(140)에서 미리 인지할 수 없기 때문에, 등화부는 강판정(Decision Directed)을 위한 판정기(810)를 더 포함한다. 즉, 등화부는 판정기(810)를 이용하여 비트 신호 판정값(

)을 생성하여 기준 비트 신호로 이용한다. 그리고, 비트 신호 판정값(

)과 제2 가산기(650)로부터 입력되는 비트 신호(

)의 차를 이용하여 제3 에러값(

)을 산출한다. 산출 된 제3 에러값은 탭 업데이트부(670)로 전달되고, 탭 업데이트부(670)는 가중치 이동 평균을 이용한 변환 스텝 LMS(WMAVS LMS)를 이용하여 스텝 사이즈(

)를 갱신하고, 갱신된 스텝 사이즈(

)를 탭 업데이트부(640)로 전달한다. 또한, 탭 업데이트부(640)는 업데이트된 탭 계수를 검출기(440)로 전달한다. 물론, 도 8에 도시된 등화부가 제1 등화부(420)와 통합되어 구성된 경우 업데이트된 탭 계수는 제2 등화부(430)를 경유하여 검출기(440)로 전달될 것이다. 또한, 이 경우 제1 등화부(420)는 도 6을 참조하여 설명한 탭 계수 업데이트 및 도 8을 참조하여 설명한 탭 계수 업데이트를 통해 각각 업데이트된 탭 계수를 순차적으로 또는 하나의 탭 계수로 갱신하여 제2 등화부(430)로 전달할 수 있다.

상술한 설명을 통해, 당업자는 도 8에 도시된 등화부가 제1 등화부(420)와 통합되어 구성될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 도 8에 도시된 등화부는 제2 등화부(430)와 통합되어 구성될 수도 있음은 자명하다. 즉, 본 발명에 따른 칩 등화기(410)는 제어 데이터 구간의 신호를 이용하여 탭 계수를 업데이트하기 위한 1단계의 과정을 더 포함할 수 있다.

도 9에 제2 등화부(430)로부터 전달받은 탭 계수를 이용하여 방송 데이터를 복원하기 위한 검출기(440)의 구성이 도시되어 있다. 검출기(440)는 제2 등화부(430)로부터 수신한 탭 계수

를 이용하여 수신 비트 신호

의 채널 정보를 보상 및 제거한 후 수신자가 원하는 방송 채널에 상응하는 확산 신호

를 곱하여 더함으로써 원하는 방송 신호를 복원한다. 이하 검출기(440)의 동작을 구체적으로 설명한다.

도 9를 참조하면, 검출기(440)는 칩(chip) 단위 지연기(910a, 910b, ... , 910n - 이하, 910이라 칭함), 복수의 제1 곱셈기(920a, 920b, ... , 920n - 이하 920이라 칭함)를 포함하는 탭 계수 적용부(925), 제1 가산기(930a, 930b, ... , 930n - 이하 930이라 칭함), 제2 곱셈기(940a, 940b, ... , 940n - 이하 940이라 칭함), 제2 가산기(950), 판정기(960)를 포함한다.

검출기(440)는 제1 등화부(420)에 비해 동일한 수신 비트 신호를 제2 비트 지연부(435)에 의해 미리 지정된 지연 시간의 2배(

) 후에 입력받는다. 이는 제1 등화부(420) 및 제2 등화부(430)에서의 탭 계수 업데이트를 위한 시간을 보상하기 위한 것이다. 검출기(440)는 왈쉬 부호에 의해 확산된 수신 비트 신호

를 칩 단위 지연기(910)를 이용하여 칩 길이(

)만큼 지연하여 각각 상응하는 제1 곱셈기(920)로 입력한다.

제1 곱셈기(920)는 제2 등화부(430)로부터 수신한 탭 계수

를 이용하여 곱셈값을 산출한다. 이때, 제1 곱셈기(725)는 n을 0부터 63에서 1씩 순차적으로 증가시킴으로써 64개의 곱셈값을 산출하여 각각 상응하는 제1 가산기(930)로 전달한다.

제1 가산기(930)는 각각 상응하는 제1 곱셈기(920)로부터 입력되는 64개의 곱셈값을 합하여 복원하고자 하는 방송 채널에 상응하여 채널 보상된 데이터 신호

를 복원한다. 채널 보상된 데이터 신호

를 복원하기 위하여 하기 수학식 8이 이용될 수 있다.

이어서, 제1 가산기(730)는 채널 보상된 복원 데이터 신호를 각각 상응하는 제2 곱셈기(940)로 전달한다.

제2 곱셈기(940)는 채널 보상된 데이터 신호

에 복원하고자 하는 방송 채널에 상응하는 확산 부호

를 각각 곱한다.

이어서, 제2 가산기(960)는 각각의 제2 곱셈기(940)들로부터 수신되는 곱셈값들(즉, 64개의 곱셈값)을 더하여 채널 정보를 보상 및 제거하여 복원한 데이터 신호(

, 이하 복원 데이터 신호라 칭함)를 생성한다. 제2 가산기(950)는 복원 데이터 신호를 생성하기 위하여 하기 수학식 9를 이용할 수 있다.

제2 가산기(950)는 상술한 수학식을 이용하여 산출한 복원 데이터 신호를 판정기(960)로 전달한다. 판정기(960)는 입력된 복원 데이터 신호에 상응하는 판정값 을 비트 디인터리버(330a)로 전달한다. 판정기(960)는 판정값을 생성하여 출력하기 위하여 하기 수학식 10을 이용할 수 있다.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 계수 업데이트를 위한 이동 평균을 이용한 변환 스텝 사이즈 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 나타낸 도면이고, 도 11은 종래의 레이크 수신기와 종래의 칩 등화기의 Uncoded BER 성능을 비교한 그래프이며, 도 12는 본 발명과 종래의 칩 등화기의 Uncoded BER 성능을 비교한 그래프이다.

도 10을 참조하면, 탭 계수 업데이트를 위한 이동 평균을 이용한 변환 스텝 사이즈 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 수행하는 탭 업데이트부(640 또는 720)는 저장부(1010), 복수의 제1 곱셈기(1020a, 1020b, ... , 1020n - 이하 1020이라 칭함), 가산기(1030), 제1 곱셈기(1035), 제1 덧셈기(1040), 제2 곱셈기(1045), 제3 곱셈기(1050), 제2 덧셈기(1055), 제곱기(1060), 제4 곱셈기(1065), 제5 곱셈기(1070), 제3 덧셈기(1075), 비교기(1080), 제6 곱셈기(1085), 제4 덧셈기(1090)를 포함한다.

저장부(1010)는 덧셈기(660 또는 760)로부터 입력되는 에러값(즉, 제1 에러 값 또는 제2 에러값)을 저장한다. 저장부(1010)에 저장된 각각의 에러값은 제1 곱셈기(1020)에 의해 각각 상응하는 가중치 인자

와 곱하여져 가산기(1030)로 입력된다. 가산기(1030)는 복수의 제1 곱셈기(1020)로부터 입력되는 곱셈값을 합산하여 합산 에러값

을 생성한다. 제1 곱셈기(1035)는 가산기(1030)에 의해 생성된 합산 에러값

을 각 가중치 인자들의 합의 역수

를 곱하여 평균 에러값

를 생성한다. 제1 곱셈기(1035)에 의해 생성된 평균 에러값은 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.

제1 덧셈기(1040)는 임의의 숫자(예를 들어, 1)와 가중 변수(weighting factor)

의 차(즉,

)를 생성하여 제2 곱셈기(1045)와 제3 곱셈기(1050)로 전달한다. 여기서 가중 변수

는

중 임의의 값이다.

제2 곱셈기(1045)는 제1 덧셈기(1040)로부터 입력되는 값과 평균 에러값을 곱하여 제2 덧셈기(1055)로 전달한다. 또한, 제3 곱셈기(1050)는 현재 입력된 에러값과 가중 변수를 곱하여 제2 덧셈기(1055)로 전달한다.

제2 덧셈기(1055)는 제2 곱셈기(1045) 및 제3 곱셈기(1050)로부터 입력되는 값들을 합산하여 추정 에러 전력

를 산출한 후, 제곱기(1060)로 전달한다. 제2 덧셈기(1055)에 의해 산출된 추정 에러 전력

은 하기 수학식 12와 같이 표시될 수 있다.

제곱기(1060)는 추정 에러 전력을 제곱하여 제4 곱셈기(1065)로 전달한다. 제4 곱셈기(1065)는 제1 상수 변수

를 추정 에러 전력의 제곱값에 곱한 후 제3 덧셈기(1075)로 전달한다. 여기서, 제1 상수 변수

는

인 상수값이다. 또한 제5 곱셈기(1070)는 종전의 스텝 사이즈

에 제2 상수 변수

를 곱한 후 제3 덧셈기(1075)로 전달한다. 여기서 제2 상수 변수 는

중 임의의 값이다.

제3 덧셈기(1075)는 제4 곱셈기(1065)와 제5 곱셈기(1070)로부터 입력되는 곱셈값들을 합산하여 변환 스텝 사이즈

를 산출한다. 변환 스텝 사이즈

는 하기 수학식 13과 같이 표시될 수 있다.

비교기(1080)는 제3 덧셈기(1075)로부터 입력되는 변환 스텝 사이즈가 미리 지정된 조건을 만족하는지를 판단하여 판단값을 출력한다. 만일, 당해 변환 스텝 사이즈가 미리 지정된 최대값 이상인 경우에는 당해 최대값을 출력하고, 당해 변환 스텝 사이즈가 미리 지정된 최소값 이하인 경우에는 당해 최소값을 출력한다. 또한 당해 변환 스텝 사이즈가 미리 지정된 최대값과 최소값의 범위 내에 있으면 입력된 변환 스텝 사이즈를 출력한다. 즉, 추정 에러 전력이 클 경우에는 수렴 속도를 증가시키기 위해 스텝 사이즈를 증가시키고, 추정 에러 전력이 작은 경우에는 부적응(misadjustment)을 최소화하기 위해 스텝 사이즈를 감소시킨다. 이와 같은 스텝 사이즈 변동을 통해 채널 추정이 신속해질 수 있다.

출력된 변환 스텝 사이즈는 제6 곱셈기(1085)에서 수신 비트 신호와 곱해진 후, 제4 덧셈기(1090)에서 이전의 탭 계수와 합산되어 업데이트된 탭 계수가 생성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 탭 계수 업데이트를 위한 이동 평균을 이용한 변환 스텝 사이즈 LMS(Least Mean Square) 알고리즘은 칩 등화 과정에서 얻은 에러를 길이 L의 공간에 저장하고, 저장된 에러값에 서로 다른 가중치를 갖는 값을 곱하여 더함으로써 순간적인 에러가 아닌 과거의 에러에 대한 정보도 같이 고려할 수 있다.

도 11에는 6-path IMT 다중 경로 Rayleigh 페이딩 환경에서의 종래의 레이크(Rake) 수신기와 종래의 칩 등화기의 uncoded BER 결과 그래프가 도시되어 있다. 레이크(Rake) 수신기의 경우 완벽한 채널 추정을 가정하였고, 종래의 칩 등화기의 경우 LMS에 사용된 스텝 사이즈 중 BER에 가장 최적화된 값을 사용하였다.

레이크(Rake) 수신기 30 방송 채널에서 에러 플로어가 나타나기 전인 평균 BER 에서 비교하면 기존 칩 등화기는 약 5 dB의 이득을 가진다. 또한 칩 등화기의 63 방송 채널의 BER 성능이 레이크 수신기의 30 방송 채널의 BER과 비슷한 성능을 보인다. 따라서 종래의 칩 등화기를 사용할 경우 33 방송 채널의 이득이 있음을 알 수 있다.

도 12에는 시속 50km로 이동하는 이동 수신 시스템에서 종래의 칩 등화기와 본 발명에 따른 칩 등화기가 적용된 경우의 uncoded BER 결과 그래프가 도시되어 있다. 여기서, 도플러 주파수는 122.4 Hz, 도플러 확산

는

을 사용하고 0.001 샘플 간격의 인터폴레이션을 하였다. 또한, 본 발명에 따른 칩 등화기는 각각의 파라미터값으로서 가중 변수

는 0.8, 제1 상수 변수

는 0.02, 제2 상수 변수

는 0.9, 길이 L은 5, 스텝 사이즈의 최소값

은 0.005, 스텝 사이즈의 최대값

는 0.05가 적용되었다.

도 12에 보여지는 바와 같이, 시속 50 km의 이동체 수신의 경우 기존 칩 등화기의 에러 플로어가 높아졌지만, 본 발명에 따른 칩 등화기의 경우는 거의 변화 가 없다. 종래의 등화기의 45 방송 채널과 본 발명에 따른 칩 등화기의 63 방송 채널은 동일한 성능을 보이고 있다. 즉, 본 발명에 따른 칩 등화기는 63 방송 채널 환경에서 30 방송 채널 Rake 수신기와 비슷한 성능을 보이며, 낮은 에러 플로어로 인해 종래의 칩 등화기보다 좋은 성능을 보임을 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩 등화 기법을 이용한 위성 방송 수신 성능 개선 방법 및 장치는 비트 에러율(BER : Bit Error Rate) 성능이 우수하고, 동일한 통신 환경에서 보다 많은 방송 채널수의 확보가 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 이동 수신시 종래의 칩 등화 기법보다 채널 트래킹 성능이 우수한 장점이 있다.

Claims

수신된 위성 방송 신호에서 선택 채널에 상응하는 방송 데이터 신호를 복원하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기에 있어서,

튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호에 포함된 제1 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제1 비트 신호를 산출하고, 상기 제1 비트 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 디폴트 탭 계수를 제1 탭 계수로 갱신하는 제1 등화부;

상기 제1 탭 계수 및 미리 설정된 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신되는 상기 위성 방송 신호를 이용하여 복원 파일럿 신호를 생성한 후, 상기 복원 파일럿 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수를 제2 탭 계수로 갱신하는 제2 등화부; 및

상기 제2 탭 계수 및 미리 설정된 두배의 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 방송 데이터를 복원하고, 복원된 방송 데이터를 방송 채널 디코딩부로 전달하는 검출기를 포함하되,

상기 제1 영역 파일럿 데이터는 PS(Pilot Symbol) 및 D1(Unique word)을 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제1항에 있어서,

상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 탭 계수 갱신을 위한 스텝 사이즈를 하기 수학식을 이용하여 갱신하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기;

여기서,
는 갱신된 스텝 사이즈,
는 직전의 스텝 사이즈,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는 추정 에러 전력을 나타냄.
제2항에 있어서,

상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 수학식에 의해 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈를 이용하고, 상기 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈를 이용하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제2항에 있어서,

상기 추정 에러 전력은 하기 수학식에 의해 산출되는 위성 방송 수신기의 칩 등화기;

여기서,
는
중 임의의 값을 가지는 가중 변수,
는 이전 단계들에서 입력된 에러값들의 평균값,
는 현재 산출된 에러값으로 상기 제1 에러값 또는 상기 제2 에러값임.
제1항에 있어서,

제1 등화부, 제2 등화부 중 어느 하나는 상기 위성 방송 신호에 포함된 제2 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제2 비트 신호를 산출하고, 상기 제2 비트 신호와 상기 제2 비트 신호의 강판정(decision directed) 값의 차에 상응하는 제3 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수 또는 상기 제2 탭 계수를 제3 탭 계수로 갱신하고, 상기 제3 탭 계수를 상기 제2 등화부 또는 상기 검출기로 전송하되,

상기 제2 영역 파일럿 데이터는 D2(프레임 카운터) 내지 D51을 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제1항에 있어서,

상기 제1 등화부는 상기 탭 계수를 갱신하기 위하여,

64개의 칩에 해당하는 공통 파일럿(common pilot)에 사용된 왈쉬 부호와 PN 코드 시퀀스 조합을 칩 단위 간격으로 이동된 64개의 블록으로 형성된 상기 위성 방송 신호를 입력받는 단계;

상기 64개의 블록 각각에 상응하는 상기 디폴트 탭 계수를 곱하여 복원 비트 신호를 생성하는 단계;

상기 복원 비트 신호의 합에 상응하는 상기 제1 비트 신호와 상기 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 디폴트 탭 계수를 제1 탭 계수로 업데이트하는 단계; 및

상기 제1 탭 계수를 상기 제2 등화부로 전달하는 단계를 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제1항에 있어서,

상기 제2 등화부는 상기 탭 계수를 갱신하기 위하여,

64개의 칩에 해당하는 공통 파일럿(common pilot)에 사용된 왈쉬 부호와 PN 코드 시퀀스 조합이 칩 단위 간격으로 이동된 64개의 블록으로 형성된 상기 위성 방송 신호를 입력받는 단계;

상기 64개의 블록 각각에 상응하는 상기 제1 탭 계수를 곱하여 산출된 각각의 곱셈값을 합산하여 채널 보상된 파일럿 신호를 복원하는 단계;

상기 채널 보상된 파일럿 신호에 확산 부호를 곱하여 상기 복원 파일럿 신호를 생성하는 단계;

상기 복원된 파일럿 신호와 상기 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 제1 탭 계수를 제2 탭 계수로 갱신하는 단계; 및

상기 제2 탭 계수를 검출기로 전달하는 단계를 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
수신된 위성 방송 신호에서 선택 채널에 상응하는 방송 데이터 신호를 복원하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기에 있어서,

튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호에 포함된 제1 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제1 비트 신호를 산출하고, 상기 제1 비트 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제1 에러값을 이용하여 탭 계수를 갱신하는 제1 등화부-여기서, 상기 제1 영역 파일럿 데이터는 PS(Pilot Symbol) 및 D1(Unique word)임-;

상기 제1 등화부에 의해 갱신된 탭 계수 및 미리 설정된 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신되는 상기 위성 방송 신호를 이용하여 복원 파일럿 신호를 생성한 후, 상기 복원 파일럿 신호와 상기 제1 영역 파일럿 데이터에 상응하여 미리 인지된 파일럿 데이터를 이용하여 산출된 기준 파일럿 신호의 차에 상응하는 제2 에러값을 이용하여 상기 갱신된 탭 계수를 다시 갱신하는 제2 등화부; 및

상기 제2 등화부에 의해 갱신된 탭 계수 및 미리 설정된 두배의 지연 시간 경과 후 상기 튜너를 통해 수신된 상기 위성 방송 신호를 이용하여 방송 데이터를 복원하고, 복원된 방송 데이터를 방송 채널 디코딩부로 전달하는 검출기를 포함하되,

제1 등화부, 제2 등화부 중 어느 하나는 상기 위성 방송 신호에 포함된 제2 영역 파일럿 데이터를 이용하여 제2 비트 신호를 산출하고, 상기 제2 비트 신호와 상기 제2 비트 신호의 강판정(decision directed) 값의 차에 상응하는 제3 에러값을 이용하여 탭 계수를 다시 갱신한 후 갱신된 탭 계수를 상기 제2 등화부 또는 상기 검출기로 전송하며

상기 제2 영역 파일럿 데이터는 D2(프레임 카운터) 내지 D51을 포함하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제8항에 있어서,

상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 탭 계수 갱신을 위한 스텝 사이즈를 하기 수학식을 이용하여 갱신하는 위성 방송 수신기의 칩 등화 기;

여기서,
는 갱신된 스텝 사이즈,
는 직전의 스텝 사이즈,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는 추정 에러 전력을 나타냄.
제9항에 있어서,

상기 제1 등화부, 제2 등화부 중 적어도 어느 하나는 상기 수학식에 의해 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈를 이용하고, 상기 갱신된 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈를 이용하는 위성 방송 수신기의 칩 등화기.
제9항에 있어서,

상기 추정 에러 전력은 하기 수학식에 의해 산출되는 위성 방송 수신기의 칩 등화기;

여기서,
는
중 임의의 값을 가지는 가중 변수,
는 이전 단계들에서 입력된 에러값들의 평균값,
는 현재 산출된 에러값으로 상기 제1 에러값 또는 상기 제2 에러값임.
칩 등화기의 탭 계수를 갱신하는 탭 계수 갱신 방법에 있어서,

입력되는 에러값들을 순차적으로 저장하는 단계;

입력된 마지막 에러값을 제외한 직전 에러값들에 상응하는 가중치를 부여하여 평균 에러값을 산출하는 단계;

상기 평균 에러값 및 상기 마지막 에러값 각각에 상응하는 가중치를 부여하여 추정 에러 전력을 산출하는 단계;

상기 추정 에러 전력 및 현재 스텝 사이즈 각각에 상응하는 가중치를 부여하여 갱신 스텝 사이즈를 산출하는 단계;

상기 갱신 스텝 사이즈 및 현재 탭 계수를 이용하여 갱신 탭 계수를 산출하는 단계를 포함하는 칩 등화기의 탭 계수 갱신 방법.
제12항에 있어서,

상기 갱신 스텝 사이즈는 하기 수학식을 이용하여 산출되는 칩 등화기의 탭 계수 갱신 방법;

여기서,
는 갱신 스텝 사이즈,
는 현재 스텝 사이즈,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는
중 임의의 값을 가지는 상수 변수,
는 상기 추정 에러 전력을 나타냄.
제13항에 있어서,

상기 수학식에 의해 산출된 갱신 스텝 사이즈가 미리 설정된 최대 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 최대 스텝 사이즈가 이용되고, 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 미리 설정된 최소 스텝 사이즈 이하인 경우에는 상기 최소 스텝 사이즈가 이용되며, 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 상기 최대 스텝 사이즈 이하 및 상기 최소 스텝 사이즈 이상인 경우에는 상기 산출된 갱신 스텝 사이즈가 이용되는 칩 등화기의 탭 계수 갱신 방법.