KR100698265B1 - 디지털 방송 수신기의 등화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 송수신 시스템에서 채널의 임펄스 응답을 추정하여 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별하고 이것을 토대로 등화 파라미터를 제어하여 등화 성능을 향상시키는 등화 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 주기적으로 수신되는 파일럿 동기 신호마다 채널의 임펄스 응답을 추정하고, 추정된 채널의 이전 임펄스 응답과 현재 임펄스 응답을 입력받아 채널의 변화 정도를 측정하여 추정된 채널이 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별한다. 그리고 판별된 채널의 특성에 따라서 주파수 영역 등화기의 파워 정규화 파라미터(power normalization parameter)를 제어하여 상기 주파수 영역 등화기의 필터 계수를 갱신함으로써, 채널 등화 성능을 향상시킬 수 있다.

동적 채널, 정적 채널, 파워 정규화 파라미터, 주파수 영역 등화

Description

디지털 방송 수신기의 등화 장치{Channel equalizer in digital broadcasting receiver}

도 1은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 등화 장치의 일 실시예를 나타낸 구성 블록도

도 2는 일반적인 TSC 시스템의 데이터 프레임 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 채널 추정부 200 : 채널 왜곡 보상부

221,222,233 : 제1 FFT부 223 : 롬

224 : 동적 채널 검출부 230 : 주파수 영역 등화기

231,234 : 복소 곱셈기 232 : IFFT부

235 : 곱셈기 236 : 가산기

237 : 계수 뱅크 238 : 공액 복소값 생성기

239 : 파워 정규화부 300 : 잡음 제거부

400 : 오차 신호 생성부

본 발명은 디지털 송수신 시스템에 관한 것으로서, 특히 채널의 임펄스 응답을 추정하여 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별하고 이것을 토대로 등화 파라미터를 제어하여 채널 등화를 수행하는 등화기 성능을 향상시키는 등화 장치에 관한 것이다.

디지털 통신 시스템에서 수신단을 통해 들어온 신호는 다중 경로의 전송채널을 통과하면서 인접신호간의 간섭을 받아 심하게 왜곡된 상태가 된다. 따라서 왜곡된 수신 신호로부터 원신호를 복원하기 위해서는 채널의 보상을 위한 등화기의 채용이 필요하다.

일반적으로 가장 많이 사용되는 채널 등화기로는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘을 이용한 결정 궤환등화기(Decision Feedback Equalizer ; DFE)가 있다. 상기 DFE는 수신된 신호가 다중경로 채널을 통해 들어오는 경우 가장 에너지가 크게 들어오는 경로를 메인 경로로 삼고 나머지 경로들은 모두 반사경로를 통해 들어오는 인접신호 간섭(ISI) 혹은 고스트 신호(Ghost Signal)로 간주한 후 메인 경로를 통해 들어온 신호에 대해서만 위상과 크기를 보정하여 추출하고 나머지 경로를 통해서 들어오는 신호들은 제거를 하는 방식이다.

그러나 상기 DFE는 채널 왜곡이 심한 경우 궤환 필터의 입력으로 들어오는 판정값에 판정오차가 빈번히 발생하여 오차진행상황(error propagation)에 빠지거나 메인 경로가 막히고 반사 경로만을 통해 수신된 신호가 존재하는 경우, 혹은 각 경로로 들어오는 에너지가 비슷한 상황이 발생하여 그 중 어느 신호를 메인으로 삼을 것인지 불분명한 경우 제대로 등화하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 채널의 임펄스 응답을 추정하여 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별하고, 이것을 토대로 등화 파라미터를 제어하여 등화 성능을 향상시키는 디지털 방송 수신기의 등화 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 등화 장치는, 채널 추정기에서는 주기적으로 수신되는 파일럿 동기 신호마다 채널의 임펄스 응답(impulse response)을 추정하고, 추정된 채널의 이전 임펄스 응답과 현재 임펄스 응답을 입력받아 채널의 변화 정도를 측정하여 추정된 채널이 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 판별된 채널의 특성에 따라서 주파수 영역 등화기의 파워 정규화 파라미터(power normalization parameter)를 제어하여 상기 주파수 영역 등화기의 필터 계수를 갱신하는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징을 하드웨어로 구성하면, 전송 채널을 통과한 수신 신호로부터 채널의 임펄스 응답을 추정하여 출력하는 채널 추정부; 상기 채널 추정부에서 출력되는 현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과의 차이 값을 이용하여 채널의 특성이 동적 채널인지, 정적 채널인지를 판별하는 동적 채널 검출부; 상기 수신 신호 및 추정된 채널의 임펄스 응답을 각각 주파수 영역 신호로 변환한 후, 추정된 주파수 영역의 채널 임펄스 응답의 역값을 출력하는 주파수 영역 변환부; 그리고 상기 주파수 영역 변환부의 채널 임펄스 응답의 역값을 초기 계수로 설정하고, 이후 데이터 구간에서 상기 동적 채널 검출부에서 검출된 채널 특성에 상응하는 등화 파라미터를 선택하고 오차 신호를 이용하여 계속 계수 갱신을 수행하면서 주파수 영역에서 수신 신호의 왜곡을 보상하는 주파수 영역 등화부를 포함하여 구성된다.

상기 동적 채널 검출부는 추정된 현재 필드의 채널 임펄스 응답과 이전 필드의 채널 임펄스 응답과의 차를 구하고 상기 차 값에 절대치나 제곱을 취하여 채널의 변화량을 계산한 후, 계산된 채널의 변화량이 기 설정된 임계값보다 크면 채널 특성을 동적 채널로, 크지 않으면 정적 채널로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 등화 장치의 일 실시예를 보인 구성 블록도로서, 수신신호 y(n)로부터 전송 채널의 경로(임펄스 응답)를 추정하는 채널 추정부(100), 상기 채널 추정부(100)에서 추정된 채널 임펄스 응답을 이용하여 채널 특성이 동적 채널인지, 정적 채널인지를 판별하고 판별 결과에 따라 주파 수 영역에서 등화 파라미터를 제어하여 수신 신호의 채널 왜곡을 보상하는 채널 왜곡 보상부(200), 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 출력으로부터 등화시 증폭된 잡음을 예측하여 상기 채널 왜곡 보상부(200)에서 출력되는 시간 영역 신호에 포함되어 있는 증폭 잡음(Enhanced Noise)과 잔류 심볼 간섭 성분을 제거하는 잡음 제거부(300), 및 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 출력 신호와 잡음 제거부(300)의 출력 신호를 이용하여 오차 신호를 생성하고 상기 채널 왜곡 보상부(200)로 출력하는 오차 신호 생성부(400)로 구성된다.

상기 채널 왜곡 보상부(200)는 수신된 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 제 1 FFT(Fast Fourier Transform)부(221), 상기 채널 추정부(100)에서 추정된 채널의 임펄스 응답을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 제 2 FFT부(222), 주파수 영역의 전송 채널의 역채널에 해당하는 주파수 응답들을 미리 테이블화하여 저장하고 있으며, 상기 주파수 영역으로 변환된 전송 채널의 역채널에 해당하는 주파수 응답을 출력하는 롬(223), 상기 추정된 채널의 임펄스 응답으로 채널의 변화량을 판단하여 추정된 채널이 동적 채널인지를 검출하는 동적 채널 검출기(224), 및 상기 제 1 FFT(221)에서 출력되는 입력 신호에 대한 주파수 영역 등화시 상기 롬(223)에서 출력되는 주파수 응답을 초기 계수로 사용하고, 상기 동적 채널 검출기(224)에서 검출된 채널 특성에 상응하는 파워 정규화 파라미터를 선택하여 계수의 갱신을 수행하며, 상기 초기 계수 또는 갱신된 계수를 이용하여 데이터 구간 동안 왜곡된 전송채널을 적응 등화해 나가면서 채널을 보상하는 주파수 영역 등화기(230)로 구성된다. 상기 주파수 영역 등화기(230)는 LMS 방식의 알고리 즘이다.

상기 주파수 영역 등화기(230)는 상기 롬(223)에서 출력되는 주파수 응답을 초기 계수로 사용하며, 채널 등화에 필요한 계수를 저장하고 있는 계수 뱅크(237), 상기 제 1 FFT부(221)에서 출력된 주파수 영역 신호에 상기 계수 뱅크(237)에서 출력되는 계수를 곱하여 상기 제 1 FFT부(221)에서 출력된 주파수 영역 신호에 포함된 채널 왜곡을 보상하는 복소 곱셈기(231), 상기 복소 곱셈기(231)에서 출력되는 왜곡이 보정된 주파수 영역 신호를 다시 시간 영역으로 역변환하는 IFFT부(232), 상기 IFFT부(232)의 출력과 잡음 제거부(300)에서 잡음이 제거된 신호와의 차를 오차 신호로 입력받아 주파수 영역으로 변환하는 제 3 FFT부(233), 상기 제 1 FFT부(221)에서 출력된 주파수 영역 신호의 공액 복소값(conjugate)을 출력하는 공액 복소값 생성기(238), 상기 동적 채널 검출기(224)에서 검출된 채널 특성에 상응하는 파워 정규화 파라미터를 선택하여 공액 복소값 생성부(238)의 출력 신호를 정규화하는 파워 정규화(power nomalization)부(239), 상기 파워 정규화부(239)의 출력과 상기 제 3 FFT부(233)의 출력을 복소 곱하는 복소 곱셈기(234), 상기 복소 곱셈기(234)의 출력에 스텝 사이즈(α)를 곱하는 곱셈기(235), 및 상기 곱셈기(235)의 출력과 상기 계수 뱅크(237)의 출력을 더하여 계수 갱신을 수행한 후 상기 계수 뱅크(237)에 다시 저장하는 가산기(236)로 구성된다.

상기 잡음 제거부(300)는 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 출력으로부터 유색 잡음만을 추출하여 등화시 증폭된 잡음을 예측하는 잡음 예측기(311), 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 출력으로부터 상기 잡음 예측기(311)에서 예측된 잡음을 빼 잡 음을 백색화시키는 감산기(312)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 송신 신호를 x(n)이라고 하고 이산 등가채널의 임펄스 응답을 h(n)이라고 하며 백색 잡음을 w(n)이라고 할 때, 수신단에 입력되는 입력신호 y(n)는 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

상기 수학식 1과 같은 수신 신호 y(n)는 채널 추정부(100)와 채널 왜곡 보상부(200)의 제1 FFT부(221)로 입력된다.

상기 채널 추정부(100)는 y(n)을 입력으로 받아서 원신호 x(n)이 통과했을 것으로 보이는 이산 등가 채널의 임펄스 응답 h(n)을 추정하여 채널의 유한한 임펄스 응답 추정치

을 채널 왜곡 보상부(200)의 제 2 FFT부(222)와 동적 채널 검출기(224)로 출력한다.

이때, 상기 채널 추정부(100)에서 전송 채널의 임펄스 응답을 추정하는 방법으로는 단순 상관 방식(Simple Correlation Method : SCM)이나 LSM(Least Square Method) 추정 방식을 이용할 수 있다. 본 발명에서 SCM을 이용할 것인지 아니면 LSM을 이용할 것인지를 결정하는 것은 시스템 설계자의 선택 사항이다.

즉 상기 SCM 방식은 송신 신호 속에 주기적으로 첨가된 훈련 신호가 백색 신호라고 가정을 하고 채널을 거쳐 온 훈련신호와 수신단에서 이미 알고있는 훈련신호와의 상호 상관 값(Cross Correlation Value)을 구하여 전송 채널의 임펄스 응답 을 추정하는 방법이다.

한편 상기 LSM(Least Square Method) 추정 방식은 훈련 시간 동안 채널을 거쳐 온 훈련신호와 수신단에서 이미 알고있는 훈련신호와의 상호 상관값(Cross Correlation Value) p를 구하고, 상기 훈련 신호의 자기 상관행렬 R을 구한다. 그리고 나서 수신신호와 원 훈련신호의 상호 상관값인 p속에 존재하는 자기 상관 부분을 제거하도록

의 행렬 연산을 하여 전송 채널의 임펄스 응답을 추정하는 방법이다.

상기 채널 왜곡 보상부(200)의 제1 FFT부(221)는 수신 신호 y(n)를 주파수 영역으로 변환하여 주파수 영역 등화기(230) 내 복소 곱셈기(231)와 공액 복소값 생성기(238)로 출력한다.

상기 복소 곱셈기(231)는 제 1 FFT부(221)를 통하여 N개의 주파수 빈(frequency bin)으로 변환된 주파수 성분과 계수 뱅크(237)에 저장되어 있는 같은 크기(N)의 주파수 성분과의 성분곱을 수행하여 IFFT부(232)로 출력한다. 여기서, 성분곱이라 함은 각각 같은 주파수 빈(frequency bin)끼리의 곱을 뜻한다. 이렇게 이루어진 복소 곱셈기(231)의 곱의 결과는 주파수 영역의 등화에 해당하며, 등화가 이루어진 주파수 성분은 IFFT부(232)에서 다시 시간영역으로 역 변환되어 잡음 제거부(300)와 오차 신호 생성부(400)로 출력된다.

상기 공액 복소값 생성기(238)는 주파수 영역의 수신 신호의 공액 복소값을 생성하여 파워 정규화부(239)로 출력한다. 예를 들어, 상기 제 1 FFT부(221)에서 출력되는 주파수 영역의 수신 신호가 a+jb 형태의 복소수라면, 공액 복소값 생성기 (238)에서 출력되는 주파수 영역의 수신 신호의 공액 복소값은 a-jb가 된다. 즉, 실수부(a)는 같고, 허수부(jb)의 부호만 반대인 복소수를 공액 복소값(conjugate)라 한다.

한편 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 제2 FFT부(222)는 채널 추정부(100)의 출력 신호를 주파수 영역으로 변환하여 롬(223)으로 출력한다.

상기 롬(223)에는 입력값의 역값들이 미리 테이블화하여 저장되어 있으며, 상기 주파수 영역으로 변환된 채널의 임펄스 응답의 역값이 상기 롬(223)에서 선택되어 주파수 영역 등화기(230)의 계수 뱅크(237)로 출력된다.

이때, 상기 추정 채널의 주파수 응답 중에 비록 0의 값을 갖는 주파수 성분(frequency bin)이 존재한다고 하더라도, 그 역값이 ROM(223)을 통하여 구해지기 때문에 항상 유한한 값으로 한정지어 질 수 있으므로 발산의 위험을 막을 수 있게 된다.

즉, 상기 롬(223)을 통해 구해진 역채널의 주파수 응답은 FFT 블록 크기 만큼의 저장기를 갖는 계수 뱅크(237)로 다운로드 되어 새로 들어오는 데이터 블럭의 주파수 영역 등화를 위한 초기 계수로 사용된다. 여기서, 계수 다운로드 시점은 매 훈련신호마다 할 수도 있고, 초기 시점에서 한번만 하고 계속 적응 등화를 해 나가는 방법을 취할 수도 있다. 그리고, 상기된 두가지 방식을 선택, 혹은 병행할 수도 있으며 이는 구현하는 설계자에 따라서 달라질 것이다.

상기 계수 뱅크(237)의 필터 계수는 상기 곱셈기(231)로 입력되어 주파수 영역의 등화가 이루어진다.

상기 잡음 제거부(300)의 잡음 예측기(311)는 주파수 영역 등화기(230)의 출력 신호로부터 등화시 증폭된 유색 잡음을 예측하여 상기 감산기(312)로 출력한다. 상기 감산기(312)는 상기 주파수 영역 등화기(230)의 출력 신호에서 상기 잡음 예측기(311)의 예측 잡음을 빼 등화시 증폭되었던 유색 잡음을 제거한다.

상기 잡음 제거부(300)에서 증폭 잡음이 제거된 최종 출력은 새로운 등화 계수의 갱신을 위한 오차 신호를 생성해 내기 위하여 오차 신호 생성부(400)의 결정부(411)로 입력된다.

상기 결정부(411)는 등화기의 출력과 가장 가까운 결정값을 선택기(412)로 출력한다. 상기 선택기(413)는 일종의 먹스로서, 훈련신호 구간에서는 훈련신호 생성기(412)의 훈련 열을, 그리고 데이터 구간에서는 결정부(411)의 결정값을 선택하여 감산기(414)로 출력한다.

상기 감산기(414)는 주파수 영역 등화기(230)의 출력 신호 z(n)와 먹스(413)의 출력 신호 d(n)와의 차를 구하여 주파수 영역 등화기(230)의 제3 FFT부(234)에 오차 신호로서 출력한다.

한편 상기 채널 왜곡 보상부(200)의 동적 채널 검출기(224)는 채널 추정부(100)의 출력 신호로부터 추정된 채널이 동적 채널인지 정적 채널인지를 검출하고 그 결과를 주파수 영역 등화기(230)의 파워 정규화부(239)로 출력한다.

이때 상기 동적 채널 검출부(224)에서 채널의 임펄스 응답을 이용한 동적 채널 검출의 한 예를 보기 위해, 도 2에 도시된 북미방식 디지털 TV 전송 표준인 ATSC 시스템의 프레임 구조를 살펴본다.

도 2를 보면, 1개의 데이터 프레임은 홀수 데이터 필드와 짝수 데이터 필드로 구성되고, 각 데이터 필드는 다시 313개의 데이터 세그먼트로 나뉘어진다. 상기 313 데이터 세그먼트는 훈련열(Training sequence) 신호가 포함되어 있는 하나의 필드 동기 세그먼트와 312의 일반 데이터 세그먼트로 이루어진다. 그리고 각각의 데이터 세그먼트는 4개의 세그먼트 동기 심볼과 828개의 데이터 심볼로 구성된다.

상기 필드 동기 세그먼트는 1 데이터 세그먼트 길이로 이루어지며, 처음 4개의 심볼에 데이터 세그먼트 동기 패턴이 존재하고, 그 다음에 유사 랜덤 시퀀스(Pseudo Random Sequence)인 511개의 PN 511, 각각 63개인 PN 63, PN 63, PN 63이 존재하며 그 다음 24 심볼에는 VSB 모드 관련 정보가 존재한다. 여기서, 상기 세 개의 PN 63 구간 중 두 번째 PN 63은 매번 극성이 바뀐다. 즉, '1'은 '0'으로, '0'은 '1'로 바뀐다. 따라서, 두 번째 PN 63의 극성에 따라 한 프레임을 짝수(even)/홀수(odd) 필드로 나눌 수 있다.

그리고 상기 VSB 모드 관련 정보가 존재하는 24 심볼 다음의 나머지 104 심볼은 미사용(Reserved)인데, 이 미사용 영역 중 마지막 12심볼에는 이전 세그먼트의 마지막 12심볼 데이터를 복사하여 놓는다(pre-code symbol).

이때, 한 개의 데이터 필드의 주기는 약 24.2ms이므로 1초에 약 41.3개의 필드 동기 세그먼트가 전송됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 채널 추정부(100)에서는 상기 필드 동기 세그먼트가 수신될 때마다 상기된 PN511, PN63 등의 훈련 열을 이용하여 단순 상관 방식(SCM) 또는 LS 추정 방식(LSM)을 사용하여 채널의 임펄스 응답을 추정한다.

그리고, 상기 동적 채널 검출부(224)는 현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답의 차이 값을 기 설정된 임계값과 비교하여 채널의 특성이 동적 채널인지, 정적 채널인지를 판별한다. 그리고, 판별된 채널 특성을 주파수 영역 등화기(230)의 파워 정규화부(239)로 출력한다.

즉, 현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답의 차이는 한 필드 사이에 채널이 변화한 정도를 나타낸다. 현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답을

,

이라고 하고, 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답을

이라고 하자. 여기서 N은 추정한 채널 임펄스 응답의 길이이다.

현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답의 차이 D(t,t-1)는 채널의 변화량을 나타내는 수치로서 다음의 수학식 2와 같이 두 채널 임펄스 응답의 차이의 절대값 또는 차이의 제곱으로 계산할 수 있다.

이때, 채널이 정적 채널 즉, 변화가 거의 없는 경우라면, 현재 필드에서의 채널 임펄스 응답과 이전 필드에서의 채널 임펄스 응답이 거의 같기 때문에 채널의 변화량은 하기의 수학식 3과 같이 거의 0에 가깝게 된다.

따라서, 상기 동적 채널 검출부(224)는 채널의 변화량 D(t,t-1)을 기 설정된 임계치(Threshold)와 비교하여 임계치보다 작으면 하기의 수학식 4와 같이 정적 채널(static channel)로 판단하고, 임계치보다 큰 경우에는 동적 채널(dynamic channel)로 판단한다.

if D(t,t-1) ≤임계치, then 정적 채널(static channel)

else 동적 채널(dynamic channel)

상기된 방법 외에도 채널의 변화량을 여러 필드에 걸쳐 평균하여 동적 채널인지를 판별하는 방법이 있다.

다음은 상기 동적 채널 검출기(224)의 검출 결과를 이용하여 주파수 영역 등화기(230)의 전원 정규화 파라미터 제어 과정을 살펴본다.

먼저 상기 주파수 영역 등화기(230)의 필터 계수 W(k)는 다음의 수학식 5와 같이 갱신한다. 즉, 필터 탭의 입력과 에러의 곱에 다시 step-size α를 곱한 값을 현재 필터 계수에 더하여 다음 필터 계수로 갱신한다.

여기서

는 수신된 데이터가 제1 FFT부(221), 공액 복소값 생성기(238), 전원 정규화부(239)를 순차적으로 거친 신호이다.

상기 수학식 5에서 d(n)은 기준(desired) 신호로서 오차 신호 생성부(400)의 먹스(413)를 통해 파일럿 구간에는 훈련 열(412)을 선택하고 데이터 구간에는 결정부(decision device)(411)의 결정 신호를 선택하여 사용한다.

즉 상기 오차 신호 생성부(400) 내 감산기(414)는 상기 먹스(413)에서 출력되는 기준 신호 d(n)와 주파수 영역 등화기(230)의 출력 신호 z(n)와의 차를 구하여 주파수 영역 등화기(230)의 제3 FFT부(233)에 오차 신호 e(n)로서 출력한다.

상기 제3 FFT부(233)는 입력되는 오차 신호 e(n)를 주파수 영역으로 변환하여 곱셈기(234)로 출력한다(E(k)=FFT(e(n)).

상기 복소 곱셈기(234)는 상기 주파수 영역의 오차신호 E(k)와 파워 정규화(power normalized)된 주파수 영역 데이터

를 복소곱하여 곱셈기(235)로 출력한다. 이때, 상기 복소 곱셈기(235)의 연산은 시간 영역에서의 원형 상호 상관값 연산에 해당한다.

이렇게 얻어진 원형 상호 상관값의 주파수 영역 신호는 곱셈기(235)에서 스텝 사이즈(α)와 곱해진 후 가산기(236)로 출력된다.

상기 가산기(236)는 상기 곱셈기(235)의 출력과 계수 뱅크(237)에서 피드백되는 기존 필터 계수를 더하여 계수 갱신을 수행한다. 즉, 상기 곱셈기(235)의 출력이 계수 뱅크(237)에 저장되어 있는 기존 계수와 더해져서 다음 블럭의 주파수 등화를 위한 필터 계수로 재생성 되게 된다. 마찬가지로, 상기 가산기(236)의 계수 갱신 연산에 있어서도 같은 주파수 빈(frequency bin)끼리 더해져서 계수 갱신이 이루어져야 한다.

한편 파워 정규화부(239)에서는 주파수 영역 입력 신호의 각 주파수 빈을 아래의 수학식 6과 같이 정규화(normalize)한다.

여기서 N은 FFT point를, P_i는 각각의 주파수 빈에서의 수신신호 파워를 나타낸다. 상기 수신 신호 파워 P_i는 다음의 수학식 7을 통해 계산된다.

상기 수학식 7에서

는 시간 k에서의 i번째 탭 계수에 입력된 주파수 영역 데이터를 의미한다. 그리고

는 forgetting factor로서 각 주파수 빈의 수신 파워를 갱신하여 계산하는데 사용되는 유효한 메모리 영역을 조절하는 역할을 한다. 상기

는 0에서 1사이의 값으로서, 그 크기가 0에 가까울수록 동적 채널에서 등화기의 추적(tracking) 성능이 좋아지지만 AWGN TOV(threshold of visualability)가 높아지는 단점이 있고, 그 크기가 1에 가까울수록 등화기의 추적(tracking) 성능이 나빠지지만 AWGN TOV가 낮아지는 장점이 있다.

따라서 앞서 언급한 동적 채널 검출기(224)를 채널의 변화량이 크다고 판단되면, 즉 동적 채널이라고 판단될 경우

값을 낮추어 추적 성능을 높이고, 채널의 변화량이 작다면 즉, 정적 채널이라고 판단될 경우

값을 높이도록 제어함으로써, 주파수 영역 등화기의 성능을 개선할 수 있다.

즉, 상기 파워 정규화부(239)는 동적 채널 검출기(224)의 판별 결과에 따라서 적합한 파워 정규화 파라미터(power normalization parameter)를 선택하여 주파수 영역 등화기(230)의 필터 계수를 갱신한다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 등화 장치에 의하면, 주기적으로 수신되는 파일럿 동기 신호마다 채널의 임펄스 응답을 추정하고, 추정된 채널의 이전 임펄스 응답과 현재 임펄스 응답을 이용하여 채널의 변화 정도를 측정하며, 이를 토대로 동적 채널인지 정적 채널인지를 판별한다. 그리고 판별된 채널의 특성에 적합하게 채널 등화기의 파워 정규화 파라미터를 제어하여 계수 갱신을 수행함으로써, 채널 등화 성능을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 전송 채널을 통과한 수신 신호의 파일럿 신호를 상관하여 채널의 임펄스 응답(impulse response)을 추정하여 출력하는 채널 추정부;

   상기 채널 추정부에서 출력되는 현재 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과 이전 필드에서 추정한 채널의 임펄스 응답과의 차이 값을 이용하여 채널의 특성이 동적 채널인지, 정적 채널인지를 판별하는 동적 채널 검출부;

   상기 수신 신호 및 추정된 채널의 임펄스 응답을 각각 주파수 영역 신호로 변환한 후, 추정된 주파수 영역의 채널 임펄스 응답의 역값을 출력하는 주파수 영역 변환부; 그리고

   상기 주파수 영역 변환부의 채널 임펄스 응답의 역값을 초기 계수로 설정하고, 이후 데이터 구간에서 상기 동적 채널 검출부에서 검출된 채널 특성에 상응하는 등화 파라미터를 선택하고 오차 신호를 이용하여 계속 계수 갱신을 수행하면서 주파수 영역에서 수신 신호의 왜곡을 보상하는 주파수 영역 등화부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 주파수 영역 등화부의 출력으로부터 등화시 증폭된 유색 잡음을 예측한 후 등화된 신호로부터 빼 잡음을 백색화시키는 잡음 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 잡음 제거부의 출력단에 연결되며, 기 설정된 다수개의 결정값들 중 상기 잡음이 백색화된 신호와 가장 가까운 결정값을 출력하는 결정부와,

   훈련 구간에서는 기 설정된 훈련 열을, 데이터 구간에서는 상기 결정부에서 출력되는 결정값을 선택하여 기준 신호로 출력하는 선택기와,

   상기 선택기를 통해 출력되는 기준 신호와 상기 등화된 신호와의 차를 오차 신호로 하여 상기 주파수 영역 등화기로 출력하는 감산기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 동적 채널 검출부는

   추정된 현재 필드의 채널 임펄스 응답과 이전 필드의 채널 임펄스 응답과의 차를 구하고 상기 차 값에 절대치나 제곱을 취하여 채널의 변화량을 계산한 후, 계산된 채널의 변화량이 기 설정된 임계값보다 크면 채널 특성을 동적 채널로, 크지 않으면 정적 채널로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 영역 등화부는

   상기 주파수 영역 변환부의 채널 임펄스 응답의 역값을 입력받아 초기 계수로 설정하며, 이후 데이터 구간에서 계속 갱신되는 계수들을 저장 및 출력하는 계 수 뱅크와,

   상기 주파수 영역의 수신 신호에 상기 계수 뱅크에서 출력되는 계수를 곱하여 상기 수신 신호에 포함된 채널 왜곡을 보정하는 복소 곱셈기와,

   상기 복소 곱셈기에서 왜곡이 보정된 주파수 영역의 수신 신호를 시간 영역으로 역변환하는 IFFT부와,

   기준 신호와 등화 신호와의 차 값인 오차 신호를 입력받아 주파수 영역으로 변환하는 FFT부와,

   상기 주파수 영역 변환부에서 출력된 주파수 영역의 수신 신호의 공액 복소값을 출력하는 공액 복소값 생성기와,

   상기 동적 채널 검출부의 채널 특성에 상응하는 파워 정규화 파라미터를 선택하여 상기 공액 복소값 생성기의 출력 신호를 정규화하는 파워 정규화부와,

   상기 파워 정규화부의 출력과 FFT부의 출력을 복소곱하고, 스텝 사이즈(α)를 곱한 후 이어 상기 계수 뱅크에서 피드백되는 이전 계수를 더하여 계수 갱신을 수행한 후 다시 상기 계수 뱅크로 출력하는 계수 갱신부로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 파워 정규화부는

   하기의 식을 적용하여 공액 복소값 생성기에서 출력되는 신호 U(i)의 각 주파수 빈을 정규화하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.

   

   여기서 N은 FFT point를, P_i는 각각의 주파수 빈에서의 수신신호 파워를 나타냄.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 파워 정규화부는

   상기 동적 채널 검출부에서 동적 채널로 판단되면 상기 수신 신호 파워

   

   에 곱해지는

   

   값을 작은 값으로 선택하고, 정적 채널로 판단되면 큰 값으로 선택하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 등화 장치.

   여기서,

   

   는 시간 k에서의 i번째 탭 계수에 입력된 주파수 영역 데이터,

   

   는 forgetting factor로서K, 0과 1 사이의 값.

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