KR100640368B1

KR100640368B1 - 채널등화기와 채널등화방법

Info

Publication number: KR100640368B1
Application number: KR1019990041180A
Authority: KR
Inventors: 오지성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2006-10-31
Also published as: KR20010028767A

Abstract

본 발명은 기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템에 관한 것으로, G-PSEUDO 알고리즘을 이용하여 채널 등화를 고속 수행할 수 있는 채널등화방법과 채널등화기에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 에러신호를 입력받아 멀티패스를 제거하기 위한 필터 탭 계수를 계산하고, 계산된 계수로 갱신되어 수신신호열의 멀티패스를 제거하는 적응필터부와, 상기 기준신호가 전송되는 구간에서는 미리 알고 있는 기준신호와 수신신호의 차를 상기 에러신호로 출력하고, 상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서는 결정지향 기법 및 블라인드 등화기법에 의해 각각 상기 수신신호의 에러신호를 구하고, 이들을 검출된 VSB모드에 따라 가변되는 매개변수들과 연산하여 에러신호를 산출하고 이를 상기 적응필터부로 출력하는 에러계산부로 채널등화기를 구성한다. 이에 따라 블라인드 등화기법에서 결정 지향 기법으로 전환하는 시점과 일치하여 채널상황이 전환되거나 비이상적인 신호가 수신될 경우에도 채널 등화가 발산할 수 있는 소지가 없기 때문에 채널 등화기의 신뢰성이 향상될 수 있는 특징이 있다.

채널 등화기, 결정 지향 기법, 블라인드 등화.

Description

채널 등화기와 채널등화방법{CHANNEL EQUALIZER AND CHANNEL EQUALIZATION METHOD}

도 1은 채널 등화기의 동작을 설명하기 위한 채널 등화기 구성 예시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 채널 등화기의 상세 블럭구성도.

본 발명은 기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템에 관한 것으로, 특히 G_PSEUDO 알고리즘을 이용하여 전송채널 오류를 보상하기 위한 에러신호를 산출하는 채널등화기와 채널등화방법에 관한 것이다.

디지털 통신 시스템을 구성함에 있어 가장 먼저 고려하여야 할 사항은 통신이 이루어지는 채널 환경에 관한 것이다. 일반적으로 고려되고 있는 채널 환경으로는 케이블, 우성, 지상 등을 들 수 있고, 각각의 채널 환경은 나름대로의 고유한 특성을 가지고 있다. 이 중 지상 채널은 가장 열악한 채널 특성을 나타내는데, 일반적으로 지상 채널을 통해 통신이 이루어질 경우 수신 신호에는 많은 오류가 발생 하게 된다. 이러한 채널 오류중에서 가장 큰 원인이 되는 것은 전파 전송과정을 방해하는 반사물에 의한 멀티패스 특성이다. 이는 송신된 전파가 수신기로 직접 전달되는 것 이외에 여러 경로를 통해 전송됨으로서 수신기의 복조 및 복호 과정을 방해하게 된다. 통신 시스템에서 수신기는 이러한 채널상에서의 오류를 보상하기 위해 채널 등화기를 채용하게 된다.

채널 등화기는 일종의 디지털 필터로써, 멀티패스 특성을 갖는 채널의 임펄스 응답에 대한 역 응답을 갖는 특징이 있다. 그런데, 전송 채널의 특성은 수신 지역마다 다양하고, 또한 지역에서도 그 특성이 시간에 따라 변화하므로 채널 등화기는 고정된 계수를 갖는 필터가 아닌 적응적으로 계수를 갱신하는 적응형 필터로 설계된다. 필터 계수의 적응적 갱신은 송신신호와 수신신호의 차이(즉, 에러신호)를 구하여 이를 최소화하도록 이루어진다. 채널 등화기에서 상기한 바와 같은 에러신호를 구하는 방법들의 대표적인 예를 들면 다음과 같다.

우선 기준신호인 훈련 신호열(training sequence)을 이용하는 방법이 있다. 상기 훈련 신호열은 채널 등화를 위해 송신기에서 전송해 주는 미리 약속된 신호이다. 수신기에서는 상기 신호의 수신상태로부터 채널 에러신호를 추출하여 이를 바탕으로 채널 등화기의 계수를 갱신해 간다. 훈련 신호열을 이용하면 채널 에러신호를 확실히 구할 수 있으나, 일반적으로 훈련 신호열은 정보를 포함하지 않는 일종의 리던던시(redundancy)이므로 자주 전송할 수는 없다. ATSC 규격의 경우 24msec마다 약 78usec 시간 길이로 반복 전송된다.

에러신호를 구하는 두번 째 방법으로서 결정 지향(decision directed)기법이 있다. 상기 결정 지향 기법은 상기 훈련 신호열이 전송되지 않는 구간에서 채널 에러신호를 추출하기 위해 수신신호를 근접한 심볼값으로 디시젼한다. 이 기법은 가장 단순하지만 채널 오류가 많을 경우, 디시젼 자체에 오류가 생겨 채널 에러신호를 신뢰할 수 없는 단점이 있다.

에러신호를 구하는 세번 째 방법으로서 블라인드(blind) 등화기법이 있다. 블라인드 등화기법은 결정 지향 기법의 단점을 극복하기 위해 송신 신호의 통계적 특성을 이용하는 기법으로서 채널 오류가 많은 경우에도 적용할 수 있는 장점이 있으나, 수렴후 지터(jitter)값이 크기 때문에 이 자체만으로 채널 등화를 완성하기는 어렵다.

상술한 바와 같이 채널 등화기에서 에러신호를 구하는 각각의 방법들은 각각의 고유 특성을 가지고 있기 때문에 개별적으로 사용할 수 없다. 따라서 일반적인 채널 등화기에서는 훈련 신호열이 전송되는 구간에서는 훈련 신호열에 의한 에러신호를 구하여 적응형 필터의 계수를 갱신하고, 상기 훈련 신호열 이외의 구간에서는 먼저 블라인드 등화기법을 사용하여 적응형 필터의 계수를 갱신한후 어느 정도 수렴하면 결정 지향 기법을 사용하여 채널 등화를 완성한다.

이러한 경우 훈련 신호열이 전송되는 구간에서는 정확하게 송신 신호와 수신신호의 차이를 구할 수 있어 문제가 되지 않지만, 훈련 신호열 이외의 구간에서는 블라인드 등화기법과 결정 지향 기법이 임의의 시점에서 가변 선택되기 때문에 채널 등화가 불연속적으로 이루어지는 단점이 있고, 그에 따라 채널 등화 완료시간이 지연되는 문제가 발생하게 된다. 또한 블라인드 등화기법에서 결정 지향 기법으로 전환하는 시점과 일치하여 채널상황이 전환되거나 비이상적인 신호가 수신될 경우에는 발산할 수 있는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템에서 상기 기준신호인 훈련 신호열 이외의 구간에서 발생할 수 있는 발산을 최소화할 수 있는 채널등화기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템에서 G-PSEUDO 알고리즘을 이용하여 채널 등화를 고속 수행할 수 있는 채널등화방법과 채널등화기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템을 구성하는 채널 등화기에 있어서,,

에러신호를 입력받아 멀티패스를 제거하기 위한 필터 탭 계수를 계산하고, 계산된 계수로 갱신되어 수신신호열의 멀티패스를 제거하는 적응필터부와,

상기 기준신호가 전송되는 구간에서는 미리 알고 있는 기준신호와 수신신호의 차를 상기 에러신호로 출력하고, 상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서는 결정지향 기법 및 블라인드 등화기법에 의해 각각 상기 수신신호의 에러신호를 구하고, 이들을 검출된 VSB모드에 따라 가변되는 매개변수들과 연산하여 에러신호를 산출하고 이를 상기 적응필터부로 출력하는 에러계산부로 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 기준신호를 포함하는 수신신호에서 멀티패스 고스트를 제거 하기 위한 방송 수신 시스템에서의 채널등화방법에 있어서,

상기 기준신호가 전송되는 구간에서는 미리 알고 있는 기준신호와 수신신호의 차를 구하고 이를 에러신호로 설정하여 상기 멀티패스 고스트를 제거하기 위한 필터의 계수를 갱신하는 제1과정과,

상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서는 결정지향 기법 및 블라인드 등화기법에 의해 각각 상기 수신신호의 에러신호를 구하고, 이들을 검출되는 VSB모드에 따라 가변되는 매개변수들과 G-PSEUDO 알고리즘에 따라 연산하여 얻어진 에러신호로 상기 필터의 계수를 갱신하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 채널등화기의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

우선 본 발명의 실시예에 따른 채널등화기의 구성 및 동작을 설명하기에 앞서 HDTV 수신기에 채용되고 있는 채널 등화기의 구성을 하나 예시하면 도 1에 도시한 바와 같다. 도 1에 도시한 VSB 수신기의 채널 등화기는 ATSC에서 발행한 "Guide to the Use of the Digital Television Standard For HDTV Transmission"이라는 책자의 108페이지에 기재된 도면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같은 일반적인 채널등화기(100)는 멀티패스를 제거하기 위한 적응필터부(110)의 출력으로부터 미리 알고 있는 기준신호 또는 판정신호와의 차이를 계산하는 에러계산부(120)와, 상기 에러계산부(120)로부터 에러신호 e(i)를 입력받아 멀티패스를 제거하기 위한 필터 탭 계수의 갱신과 갱신된 계수를 이용하여 멀티패스를 제거하는 필터로 구성되는 적응필터부(110)로 구성된다. 한편 상기 기준신호(훈련 신호열을 지칭함)와 판정(decision)신호의 선택은 타이밍 제어신호에 의해 이루어지는데, 상기 타이밍 제어신호는 필드 싱크 검출부(도시하지 않았음)에서 발생된다. 상기 타이밍 제어신호는 송신신호 포맷중 기준신호에 해당하는 훈련 신호열 구간을 채널등화기(100)가 인식할 수 있도록 필드 동기 검출시 활성화되는 신호를 의미한다.

이하 상술한 일반적인 채널 등화기의 구성과 차별화되는 본 발명의 실시예에 따른 채널 등화기의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 채널 등화기의와 그 주변 블럭구성도를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 채널 등화기는 크게 적응필터부(210), G-PSEUDO 알고리즘을 이용한 에러 계산부(220)로 구성되며, 상기 채널 등화기(200) 주변에는 상기 에러 계산부(220)의 동작을 지원하기 위한 VSB모드 검출기와 필드 싱크 검출기가 위치한다.

우선 상기 적응필터부(210)는 에러계산부(220)로부터 출력되는 에러신호 e(i)를 입력받아 멀티패스를 제거하기 위한 필터 탭 계수를 계산하는 필터계수 계산부(214)와, 상기 필터계수 계산부(214)에서 계산된 계수로 갱신되어 수신신호열의 멀티패스를 제거하는 필터(212)로 구성된다.

한편 상기 에러계산부(220)는 기준 신호인 훈련 신호열이 전송되지 않는 구간에서 수신 신호 y(i)를 근접한 심볼값으로 디시젼하여 결정지향 에러신호

를 발생하여 출력하는 결정지향 에러신호 발생부(221)를 포함하는데, 상기 결정지향 에러신호 발생부(221)는 판정기(222)와 가산기 224로 구성된다. 상기 가산기 224에서 출력되는 결정지향 에러신호

를 수식화하면 하기 수학식 1과 같다.

그리고 상기 에러계산부(220)는 상기 기준 신호인 훈련 신호열이 전송되지 않는 구간에서 송신신호의 통계적 특성을 이용하여 블라인드 에러신호

를 발생하여 출력하는 블라인드 에러신호 발생부(225)를 포함하며, 이때 상기 블라인드 에러신호 발생부(225)는 블라인드 등화부(226)와 가산기 228로 구성된다. 상기 가산기 228에서 출력되는 블라인드 에러신호

를 수식화하면 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

또한 상기 에러계산부(220)에는 에러결합부(230)가 구비되는데, 상기 에러결합부(230)는 VSB모드 검출기로부터 출력되는 모드검출신호에 따라 상기 결정지향 에러신호 발생부(221)와 블라인드 에러신호 발생부(225)에서 각각 출력되는 에러신호들(

,

)을 G-PSEUDO 알고리즘에 근거하여 연산처리한다. 이와 같이 연산처리된 에러신호

는 랜덤신호 구간에서의 에러신호로서 출력된다. 상기 G-PSEUDO 알고리즘은 하기 수학식 3으로 표현할 수 있으며, 상기 랜덤신호 구간은 기준신호인 훈련 신호열 이외의 구간을 지칭하는 것으로 가정한다.

상기 수학식 3에서

는 에러값들을 결합해 주는 매개변수인데, 이들에 의해 G-PSEUDO알고리즘의 성능이 좌우된다. 본 발명의 실시예에서는 상기

가 VSB모드에 따라 일정한 비율로 가변 설정된다. 참고적으로 상기 VSB모드에는 2,4,8,15,16VSB모드가 존재하며, VSB 모드 검출에 이용되는 신호는 313 세그먼트 마다 반복되는 필드 동기 세그먼트에 포함되어 있는 VSB 모드 신호를 이용하여 VSB모드를 검출한다. 본 발명의 실시예에서는 8VSB,16VSB모드에서는 상기 매개변수

가 4:1의 비율로 설정되는 것으로 가정하고, 15VSB모드인 경우에는 상기

가 1:2의 비율로써 설정되는 것으로 가정한다. 이와 같이 가정하는 이유는 랜덤신호구간에서 상기의 VSB모드에서 상기의 비율로

가 설정되었을때 가장 안정적인 채널등화특성를 보였기 때문이다.

한편 상기 에러계산부(220)내에는 기준신호 발생기(232)와 가산기 234가 포함되는데, 상기 기준신호 발생기(232)에서는 PN시퀀스(Pseudo Noise Sequence)와 같이 미리 정해진 패턴의 기준신호가 발생됨으로써, 상기 가산기 234에서는 필터(212)의 출력신호 y(i)와 기준신호의 차가 에러신호

로써 출력된다. 하기 설명에서 상기 기준신호 발생기(232)와 가산기 234를 기준신호 구간에서의 에러신호 발생부라 표기하기로 한다.

그리고 상기 에러계산부(220)의 출력단에는 MUX(236)가 구비되는데, 상기 MUX(236)는 필드 싱크 검출기로부터 출력되는 타이밍 제어신호에 따라 상기 에러결합부(230) 혹은 가산기 234로부터 출력되는 에러신호중 하나를 적응필터부(210)로 선택 출력한다.

상술한 바와 같은 구성에 따르면, 본 발명은 우선 기준신호와 같은 훈련 신호열 구간이 필드 싱크 검출기에 의해 검출되면 그에 따라 MUX(236)를 제어하여 수신신호 y(i)와 기준신호와의 차로부터 얻어진 에러신호

를 이용하여 필터 탭의 계수를 갱신하여 채널 등화를 수행한다. 그리고 타이밍 제어신호가 디스에이블되는 랜덤신호구간에서는 상기 에러결합부(230)로부터 출력되는 에러신호

를 이용하여 필터 탭의 계수를 갱신하여 채널 등화가 이루어지도록 한다.

따라서 랜덤신호구간에서 블라인드 등화 혹은 결정 지향 기법을 이용하여 채널 등화를 불연속적으로 실시하던 종래 기술과는 달리, 본 발명은 랜덤신호구간에서도 G-PSEUDO 알고리즘을 이용하여 연속적인 채널등화가 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 랜덤신호구간에서 블라인드 등화 혹은 결정 지향 기법을 이용하여 채널 등화를 불연속적으로 실시하던 종래 기술과는 달리, 랜덤신호구간에서도 G-PSEUDO 알고리즘을 이용하여 연속적인 채널등화가 수행될 수 있 기 때문에 VSB 채널 등화 완료시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있으며,

블라인드 등화기법에서 결정 지향 기법으로 전환하는 시점과 일치하여 채널상황이 전환되거나 비이상적인 신호가 수신될 경우에도 채널 등화가 발산할 수 있는 소지가 없기 때문에 채널 등화기의 신뢰성이 향상될 수 있는 장점이 있다.

Claims

기준신호를 갖는 변조방식의 복조시스템을 구성하는 채널 등화기에 있어서,

에러신호를 입력받아 필터 탭 계수를 계산하고, 필터 탭 계수를 상기 계산된 계수로 갱신하여 수신신호열의 멀티패스를 제거하는 적응필터부와,

상기 기준신호가 전송되는 구간에서는 미리 알고 있는 기준신호와 수신신호의 차를 상기 에러신호로서 상기 적응 필터부로 출력하며, 상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서는 결정지향 기법 및 블라인드 등화기법에 의해 각각 상기 수신신호의 에러신호를 구하고, 상기 구해진 에러신호들을 검출된 VSB모드에 따라 가변되는 매개변수들과 연산한 신호를 상기 에러신호로서 상기 적응필터부로 출력하는 에러계산부로 구성함을 특징으로 하는 채널 등화기.
제1항에 있어서, 상기 에러계산부는,

상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서 상기 수신신호를 근접한 심볼값으로 디시젼하고, 상기 디시젼한 값과 상기 수신신호와의 차를 결정지향 에러신호(
)로서 출력하는 결정지향 에러신호 발생부와,

상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서 상기 송신신호의 통계적 특성을 이용하여 블라인드 에러신호(
)로서 출력하는 블라인드 에러신호 발생부와,

VSB 모드검출신호에 따라 상기 결정지향 에러신호(
)와 상기 블라인드 에러신호(
)를 하기 수학식 4와 같은 G-PSEUDO알고리즘에 따라 연산처리하여 상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서의 제1에러신호(
)로서 출력하는 에러 결합부와,

상기 미리 알고 있는 기준신호와 상기 수신신호와의 차를 상기 기준신호가 전송되는 구간에서의 제2에러신호로서 출력하는 에러신호 발생부와,

필드 싱크 검출시 소정 시간동안 활성화되는 타이밍 제어신호에 따라 상기 제1에러신호와 상기 제2에러신호 중 하나를 상기 에러신호로서 선택하여 출력하는 멀티플렉서로 구성함을 특징으로 하는 채널등화기.
제2항에 있어서, 상기 G-PSEUDO 알고리즘에서 매개변수로 사용되는
는 각각 8VSB, 16VSB모드에서 4:1의 비율로 설정됨을 특징으로 하는 채널 등화기.
제2항에 있어서, 상기 G-PSEUDO 알고리즘에서 매개변수로 사용되는
는 각각 15VSB모드에서 1:2의 비율로 설정됨을 특징으로 하는 채널 등화기.
기준신호를 포함하는 수신신호에서 멀티패스 고스트를 제거하기 위한 방송 수신 시스템에서의 채널등화방법에 있어서,

상기 기준신호가 전송되는 구간에서는 미리 알고 있는 기준신호와 상기 수신신호의 차를 구하고 이를 에러신호로 설정하여 상기 멀티패스 고스트를 제거하기 위한 필터의 계수를 갱신하는 제1과정과,

상기 기준신호가 전송되지 않는 구간에서는 결정지향 기법 및 블라인드 등화기법에 의해 각각 상기 수신신호의 에러신호를 구하고, 상기 구해진 에러신호들을 검출되는 VSB모드에 따라 가변되는 매개변수들과 G-PSEUDO 알고리즘에 따라 연산하여 얻어진 에러신호로 상기 필터의 계수를 갱신하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 채널등화방법.
제5항에 있어서, 상기 G-PSEUDO 알고리즘에서 매개변수로 사용되는
는 각각 8VSB, 16VSB모드에서 4:1의 비율로 설정됨을 특징으로 하는 채널등화방법.
제5항에 있어서, 상기 G-PSEUDO 알고리즘에서 매개변수로 사용되는
는 각각 15VSB모드에서 1:2의 비율로 설정됨을 특징으로 하는 채널등화방법.