KR100718078B1

KR100718078B1 - 트레이닝 모드를 구비하는 적응 채널 등화기

Info

Publication number: KR100718078B1
Application number: KR1019990053683A
Authority: KR
Inventors: 탄 준 왕; 동창 슈; 아돌프 드소우자
Original assignee: 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스, 인코포레이티드
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2007-05-16
Also published as: HK1028695A1; MX9911682A; JP2000228641A; MY122459A; KR20000047771A; EP1014635A3; CN1215713C; JP4845246B2; CN1258166A; US6693958B1; TW449984B; EP1014635A2; SG110998A1

Abstract

지상 방송 고선명 텔레비전 정보를 포함하는 복조된(18) VSB 신호를 처리하기 위한 적응 채널 등화기(50)는 블라인드(blind), 트레이닝 및 결정-지향 모드에서 적응적으로 동작한다. VSB 신호는 필드 동기 세그먼트에 의해 시작되는 데이터 세그먼트를 각각 포함하는 연속 데이터 필드에 의해 구성되는 데이터 프레임 포맷인 것을 특징으로 한다. 등화는 필드 동기 세그먼트가 검출된 후 VSB 데이터 필드 동안에 등화기를 통하여 수신된 트레이닝 데이터를 한번보다 더 많이 재순환(35)함으로써 촉진된다.

Description

트레이닝 모드를 구비하는 적응 채널 등화기{ADAPTIVE CHANNEL EQUALIZER HAVING A TRAINING MODE}

도 1은 본 발명의 원리에 따라 트레이닝 모드에서 동작하는 적응 등화기 시스템을 포함하는, 고선명 텔레비전(HDTV) 수신기와 같은 진보된 텔레비전 수신기 일부의 블록도.

도 2는 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance) HDTV 체제에 따른, VSB 신호를 위한 데이터 프레임 포맷을 도시하는 도면.

도 3은 데이터 필드의 필드 동기(sync) 성분 포맷을 도시하는 도면.

도 4는 도 1의 트레이닝 신호 재생 네트워크의 상세도.

도 5는 도 4의 네트워크의 동작을 이해하는데 도움을 주는 파형을 도시하는 도면.

도 6은 도 1의 적응 채널 등화기의 상세도.

<도면 주요 부분에 대한 심볼의 설명>

20: 정방향-전송 필터 21: 차감 결합기

24: 가산기 25: 소스

26,28: 멀티플렉서 30: 결정피드백 필터

40: 레벨 슬라이서

본 발명은 고선명 텔레비젼 정보를 포함할 수 있는 신호의 적응 채널 등화에 관한 것이다.

심볼(symbol) 형태로 디지털 정보를 전달하는 변조된 신호로부터 나온 데이터의 복구를 위해 통상적으로 수신기에서, 3개의 기능, 즉 심볼 동기에 대한 타이밍 회복 기능, 반송파 회복(기저대역으로의 주파수 복조) 기능, 및 채널 등화 기능이 요구된다. 타이밍 회복은 수신기 클록(시간기준)이 송신기 클록에 동기되는 과정이다. 이것은 수신된 신호가 수신된 심볼 값의 결정-지향 처리(decision-directed processing)와 관련된 슬라이싱 에러의 생성율을 줄이기 위해 시간상 최적의 지점에서 샘플링되게 허용한다. 반송파 회복이란, 수신된 RF 신호가 주파수가 낮은 중간 주파수 통과대역(예를 들면, 기저대역 가까이)으로 하향 변환된 후에, 변조 기저대역 정보의 회복을 허용하기 위해 기저대역으로 주파수 이동되는 과정이다.

많은 디지털 데이터 통신 시스템은 채널 상태의 변화의 영향 및 신호 송신 채널상의 교란의 영향을 보상하기 위해 적응 등화(adaptive equalization)를 채용한다. 등화 프로세스는, 송신 채널의 전송 함수를 추정하고, 왜곡 영향을 줄이거나 제거하기 위해 상기 전송 함수의 역함수를 수신된 신호에 인가한다. 통상적으로 채널 등화는 예를 들어 송신 채널의 주파수 종속 시변(time variant) 응답으로부터 야기된 수신된 신호의 진폭 왜곡 및 위상 왜곡을 제거하고, 그에 따라 향상된 심볼 결정 능력을 제공하기 위한 필터들을 채용한다. 등화는 송신 채널의 저역 통과 필터링 효과를 포함하는 송신 채널의 교란에 의해 야기된 기저대역 심볼 간 간섭(ISI : intersymbol interference)을 제거한다. ISI는 주어진 심볼의 값이 선행하는 심볼의 값과 후속하는 심볼의 값에 의해 왜곡되도록 야기하며, 그리고 본질적으로 심볼 "고스트(ghost)"를 나타내는데 이는 ISI가 주어진 결정 영역 안의 기준 심볼 위치에 대하여 선행하는 심볼 및 지연된 심볼를 포함하기 때문이다.

적응 등화기는 본질적으로 적응 디지털 필터이다. 적응 등화기를 사용하는 시스템에서는, 적절히 채널 왜곡을 보상하도록 필터 응답을 적응시키는 방법을 제공하는 것이 필요하다. 필터 계수의 적응 및 그것에 의한 필터 응답을 적응시키기 위한 몇가지 알고리즘이 사용가능하다. 하나의 널리 사용되는 방법은 최소 평균 제곱(LSM: Least Mean Squares) 알고리즘을 채용한다. 이 알고리즘에서, 대표적인 에러 신호의 함수로서 계수 값들을 변화시킴으로써, 등화기 출력 신호는 강제적으로 근사화되어 기준 데이터 시퀀스로 된다. 이 에러 신호는 기준 데이터 시퀀스로부터 등화기 출력 신호를 차감하여 형성된다. 에러 신호가 0에 접근함에 따라, 등화기는 등화기 출력 신호 및 기준 데이터 시퀀스가 거의 같아지는 수렴에 접근한다.

등화기 동작이 개시될 때, 계수 값(필터 탭 가중치)은 통상적으로 채널 왜곡에 대해 정확한 보상을 생성하는 값에 설정되지는 않는다. 등화기 계수의 초기 수렴을 강제하기 위해, 알려져 있는 "트레이닝(training)" 신호가 기준 신호로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사 난수(PN : pseudorandom number) 시퀀스와 같은 트레이닝 신호는 텔레비전 수신기 및 전화기 모뎀과 같은 원격통신 장치에서 널리 사용되고 있다. 알려져 있는 PN 시퀀스 트레이닝 신호를 송신에 채용하는 주요한 이득은, 에러가 정확히 획득될 수 있고, 또한 등화기가 데이터를 송신 및 수신하기 이전 및 동안에 송신 채널을 등화하도록 훈련될 수 있다는 것이다.

트레이닝 신호는 송신기 및 수신기 모두에서 프로그램된다. 에러 신호는 적응 등화기 출력에서 국부적으로 생성된, 트레이닝 신호의 수신기측 복제 신호를 차감함으로써 수신기에서 형성된다. 트레이닝 신호는 알려져 있는 바와 같이 초기에 협착되어 있는, 수신된 신호의 "아이(eye)" 특성을 개방하도록 돕는다. 트레이닝 신호에 의한 적응 후에, "아이"는 상당히 개방되고 등화기는 결정-지향 동작 모드로 전환된다. 이 모드에서 필터 탭 가중치의 최종 수렴은 트레이닝 신호를 이용하는 대신에 등화기의 출력으로부터 나온 실제 심볼 값을 이용하여 얻어진다. 결정 지향 등화 모드는 주기적으로 송신된 트레이닝 신호를 사용하는 방법보다 더 빨리 시변 채널 왜곡을 추적하고 상쇄시킬 수 있다. 결정 지향 등화에 있어서 신뢰할 수 있는 수렴 및 안정한 계수 값을 제공하기 위해서는, 결정의 90% 정도는 정확해야만 한다. 트레이닝 신호는 등화기가 이 90% 올바른 결정 수준을 달성하도록 돕는다.

몇몇의 시스템에서, 등화기 계수 값의 초기 수렴을 제공하고 아이가 개방하도록 강제하기 위하여 "블라인드(blind)" 등화가 사용된다. 블라인드 모드에서, 필터 계수는 알려져 있는 함수 또는 알고리즘을 이용하여 계산된 에러 신호에 응답하여 대략적으로 조정된다. 가장 많이 사용되는 블라인드 등화 알고리즘 중에는 상수 계수 알고리즘(CMA : Constant Modulus Algorithm) 및 감소된 콘스텔레이션 알고리즘(RCA : Reduced Constellation Algorithm)이 있다. 이들 알고리즘은 예로서, 1989년 뉴욕에서 출판된 프로아키스 저서 "디지털 통신", 맥그로우-힐 출판사, 및 1980년 11월의 통신부문 IEEE 논문 고다드 저서 "자기-회복 등화 및 2 차원 데이터 통신 시스템에서의 반송파 추적"에서 논의된다. 간단히 말해서, CMA가 기초로 하고 있는 사실은, 결정 순간에, 검출된 데이터 심볼의 모듈러스가 서로 다른 지름을 갖는 몇개의 (콘스텔레이션) 원 중에 하나를 정의하는 점들의 자취 상에 놓여 있어야 한다는 점이다. RCA가 기초로 하고 있는 것은, 주된 송신 콘스텔레이션 내에 "슈퍼 콘스텔레이션(super constellation)"을 형성하는 것이다. 데이터 신호는 우선 하나의 슈퍼 콘스텔레이션 안으로 맞춰지도록 강제되고, 그 다음에 상기 슈퍼 콘스텔레이션은 분할되어 전체 콘스텔레이션을 포함하게 된다.

본 발명의 원리에 따라, 등화기를 통해 수신된 트레이닝 데이터를 재순환하여 더 빠른 등화가 성취된다. VSB 변조 신호(VSB modulated signal)를 처리하기 위한 고선명 텔레비전 수신기의 경우에, 트레이닝 데이터는 필드 동기 간격들 사이의 하나의 데이터 필드 간격 내에서 여러번 재순환된다.

도 1의 텔레비전 수신기에서, 변조된 아날로그 HDTV 입력 신호는 예를 들어 RF 동조 회로, 중간 주파수 통과 대역 출력 신호를 생성하기 위한 이중 변환 동조기, 및 적절한 이득 제어 회로를 포함한 입력 네트워크(14)에 의해 처리된다. 수신된 신호는 미국에서 그랜드 얼라이언스 HDTV 시스템에 의해 사용하도록 제안된 바와 같은 8-VSB 변조 신호이다. 그러한 VSB 신호는 하나의 단일 축에서만 수신기에 의해 복구될 예정인 양자화된 데이터를 포함하는 일-차원 데이터 심볼 콘스텔레이션에 의해 표현된다. 도면을 간단하게 하기 위해, 도시된 기능적 블록들을 클록킹하기 위한 신호들은 도시되어 있지 않다.

1994년 4월 14일자 그랜드 얼라이언스 HDTV 시스템 규격에서 기술된 바와 같이, VSB 송신 시스템은 도 2에 도시된 것과 같은 규정된 데이터 프레임 포맷으로 데이터를 송신한다. 억압 반송파 주파수에서의 작은 파일럿 신호는 VSB 수신기에서 반송파 동기(carrier lock)의 달성을 돕기 위해 송신된 신호에 추가된다. 도 2를 참조하면, 각 데이터 프레임은 2개의 필드를 가지며 각 필드는 832개 다중레벨 심볼의 313개 세그먼트를 포함한다. 각각의 필드의 첫번째 세그먼트는 필드 세그먼트라고 지칭되고, 나머지 312개의 세그먼트는 데이터 세그먼트이다. 데이터 세그먼트는 MPEG 호환 데이터 패킷을 포함한다. 각각의 데이터 세그먼트는 4개 심볼 세그먼트 동기 문자와 이에 후속하는 828개 데이터 심볼을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 필드 세그먼트는 하나의 4개 심볼 세그먼트 동기와 이에 후속하는 하나의 미리 설정된 511개 심볼 의사 난수(PN) 시퀀스 및 3개의 미리 설정된 63개 심볼 PN 시퀀스를 포함하는 하나의 필드 동기 성분을 포함하는데, 상기 3개의 미리 설정된 63개 심볼 PN 시퀀스 중 가운데 시퀀스는 후속 필드 내에서 반전되어 있다. VSB 모드 제어 신호(VSB 심볼 콘스텔레이션 크기를 정의하는)는 마지막 63개 PN 시퀀스에 후속하고, 상기 VSB 모드 제어 신호를 뒤이어 예비 심볼들 및 이전 필드로부터 복사된 12개의 사전코드(precode)가 후속한다.

도 1의 유닛(14)으로부터 나온 통과대역 출력 신호는 VSB 복조기 및 반송파 회복 네트워크(18)에 의해 기저대역 신호로 변환된다. 이 예에서 네트워크(18)는 그랜드 얼라이언스 HDTV 시스템 규격 및 1995년 8월 출판된 더블유. 브레틀 등에 의한 논문인 소비자 전자공학의 IEEE 논문 "그랜드 얼라이언스 디지털 텔레비전 수신기를 위한 VSB 모뎀 서브시스템 설계"에서 기술된 바와 같이 구성된 회로를 포함한다. 요약하면, 반송파 회복은 방송 VSB 신호에 포함된 작은 파일럿 신호 성분을 사용하여 주파수 및 위상 동기 루프에 의해 수행될 수 있다. 네트워크(18)로부터 나온 출력 기저대역 신호는 실수축을 따라 복구된 I-채널 데이터 심볼만을 포함한다. 네트워크(18)로부터 나온 복조된 심볼 정보는 아날로그-디지털 변환기(19)에 의해 디지털 데이터스트림으로 변환된다.

데이터 세그먼트 동기 회복 및 심볼 클록(타이밍) 회복은 유닛(15)에 의해 수행되는데, 상기 유닛(15)은 이전에 언급된 그랜드 얼라이언스 HDTV 시스템 규격 및 브레틀 등에 의한 논문에서 기술된 것과 같은 네트워크를 포함할 수 있다. 세그먼트 동기 검출 출력 신호는 세그먼트 동기 및 타이밍 회복이 완료되었을 때에 생성된다. 회복된 세그먼트 동기는 아날로그-디지털 변환기(19)에 의해 샘플링된 데이터스트림 심볼을 제어하기 위해 사용되는 적절한 위상을 가지는 심볼 클록을 재생성하기 위해 사용된다.

아날로그-디지털 변환기(19)의 출력은 필드 동기 검출기(17)에 인가된다. 필드 동기 검출을 제공하기에 적당한 네트워크도 역시 그랜드 얼라이언스 HDTV 규격 및 브레틀 등에 의한 논문에서 기술되어 있다. 검출기(17)는 필드 동기 성분이 검출되었을 때에 필드 동기 검출 출력 신호를 마이크로프로세서(66)에 제공한다. 유닛(19)으로부터 나온 디지털 데이터는, 도 4 및 도 5와 관련하여 기술되어질 본 발명에 따른 트레이닝 데이터 재순환 네트워크(35)에 의해 처리된다. 네트워크(35)로부터 나온 출력 신호는 도 6과 관련하여 상세하게 기술되어질 적응 등화기 네트워크(50)에 인가된다. 네트워크(50)로부터 나온 등화된 기저대역 출력 신호는 유닛(60)에 의해 디코딩되고 출력 네트워크(64)에 의해 처리된다. 디코더(60)는 예를 들어, 격자(trellis) 디코딩, 데이터 역-인터리버(de-interleaver), 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 에러 정정 및 종래의, 일예로 위에서 언급된 브레틀 논문에서 기술된, 오디오/비디오 디코더 네트워크를 포함한다. 출력 프로세서(64)는 오디오/비디오 프로세서 및 오디오/비디오 재생 장치를 포함한다.

유닛(15 및 17) 내의 세그먼트 동기 및 필드 동기 검출 회로는 출력 세그먼트 동기 검출 신호 및 필드 동기 검출 신호를, 수신된 신호의 이들 동기 성분들이 검출되었을 때에, 제어 신호 생성기(66)(예를 들어, 마이크로프로세서를 포함하는)로 제공한다. 마이크로프로세서(66)는, 아래에서 기술되어지는 바와 같은, 출력 등화기 제어 신호 및 출력 기준 PN(의사 난수 시퀀스) 트레이닝 신호를 등화기(50)에 제공하기 위해서 이러한 신호에 응답한다. PN 트레이닝 신호 시퀀스는 그랜드 얼라이언스 HDTV 규격에 의해 특정된 2진 데이터의 고정된 반복 패턴이고, 또한 메모리(70)로부터 제어 신호 생성기(66)에 의해 획득되는 미리 프로그램된 기준 신호이다. 저장된 PN 신호의 데이터 패턴이 알려져 있기 때문에, 저장된 기준 PN 신호 및 필드 동기 간격 동안에 수신된 데이터스트림의 PN 트레이닝 신호 성분 사이의 차이를 얻음으로써 정확한 에러가 생성된다. 등화기 제어 신호는, 아래에서 기술되어질 바와 같이, 블라인드 동작 모드, 트레이닝 동작 모드 및 결정-지향 동작 모드에서 멀티플렉서(26,28 및 29)의 스위칭을 제어한다.

트레이닝 신호 재순환 블록(35)은 등화기(50)를 통하여 트레이닝 신호 데이터를 재순환함으로써 더 빠른 등화를 용이하게 한다. 이 점에 있어서 송신 채널 상태는 통상적으로 하나의 VSB 데이터 프레임의 두 인접한 필드 사이에 거의 변화가 나타나지 않거나 또는 어떤 변화도 나타나지 않았다고 결정되어 있다. 따라서, 본 발명의 원리에 따라, 일단 필드 동기가 검출되고 또한 송신된 PN 트레이닝 신호가 수신된 데이터스트림으로부터 얻을 수 있다면, 수신된 트레이닝 데이터는 저장되어 등화기 계수를 갱신하기 위해 수차례 재사용된다. 많은 경우에 이 재사용에 의해 트레이닝 신호는 첫번째의 검출된 필드 동기에 후속하는 첫번째 필드 동안 심볼 데이터 스트림의 "아이" 특성을 개방할 수 있게 한다. 완전한 등화는 후속하는 결정-지향 모드 동안 달성된다.

트레이닝 신호 재순환 네트워크(35)의 상세도가 도 4에 도시된다. 유닛(17)으로부터 나온 "I" 심볼 데이터스트림은 멀티플렉서(410 및 420)의 각 입력단에 인가된다. 등화될 예정인 출력 데이터는 멀티플렉서(410)의 출력단에서 등화기(50)로 전달된다. 멀티플렉서(420)로부터 나온 출력 데이터, 즉 입력 데이터스트림으로부터 추출된 트레이닝 데이터는 버퍼 메모리(430)에 저장된다. 버퍼(430)는 RAM 또는 FIFO일 수 있고, 이 예에서는 578개 심볼 트레이닝 데이터 저장 용량을 가지지만, 상기 저장 용량은 임의의 구체적인 시스템의 요구사항에 적합하도록 맞추어질 수 있다. 메모리(430)의 출력은 멀티플렉서(410)의 두번째 신호 입력단에 인가되고, 또한 멀티플렉서(420)의 두번째 신호 입력단에도 피드백된다. 멀티플렉서(410)의 스위칭 제어는 도 1의 제어 신호 생성기(66)에 의해 생성된 재순환 신호(Recycle signal)에 의해 제공되고, 멀티플렉서(420)의 스위칭 제어 역시 제어 신호 생성기(66)에 의해 생성된 저장 신호(Save signal)에 의해 제공된다. 재순환 및 저장 신호는 도 5에 도시되어 있다.

도 5 및 도 4를 고려하면, 필드 동기 검출기(17)(도 1)는 각각의 검출된 필드 동기에 대해 하나의 반복 필드 동기 검출 신호를 생성한다. 예를 들어 전력이 재-인가된 후와 같은 리셋 동작 후 첫번째 필드 동기가 검출된 때, 제어 신호 생성기(66)는 578개의 심볼 지속기간을 가진 하나의 저장 신호를 생성한다. 이 신호는 필드 동기 검출 신호에 의해 트리거되고, 본질적으로 입력 데이터스트림 내에 현재 출현하는 트레이닝 신호 데이터를 메모리(430)에 기록하도록 하는 명령이다. 구체적으로, 이 예에서 멀티플렉서(420)는 멀티플렉서(420)의 신호 입력단에 인가되는 데이터스트림의 필드 동기 성분 내에 출현하는 처음 578개 심볼 샘플을 통과시킨다. 이들 578개 심볼은 도 3에 도시되어 있는 트레이닝 심볼 데이터의 일부를 구성한다. 이리하여 4개 심볼 세그먼트 동기, 기다란 511개 심볼 PN 시퀀스, 및 짧은 63개 PN 심볼 시퀀스가 캡쳐되어 메모리(430) 내에 저장된다. 중간의 63개 심볼 PN 시퀀스는 하나씩 뛰어넘은 데이터 필드 동기 성분들 내에서 반전되어 있다. 하드웨어 복잡성을 줄이기 위해, 3개의 63개 심볼 시퀀스 중에서 첫 번째만이 이 예에서 사용되고 있으나, 다른 시스템에서는 상기 기다란 511개 심볼 부분과 함께 3개의 63개 심볼 세그먼트 모두가 사용될 수 있다.

트레이닝 데이터가 메모리(430)에 기록되어지는 동안에, 입력 데이터스트림 내의 트레이닝 데이터는 멀티플렉서(410)를 통해 등화기(50)에 전달된다. 저장 신호의 끝에서, 제어 신호 생성기(66)는 재순환 신호를 생성하는데, 상기 재순환 신호는 578개 심볼의 정수 배수의 지속기간을 갖는 것이 바람직하다. 정수 배수(N)는, 578개 트레이닝 심볼이 다음 필드 동기 성분이 나타나기 전에 해당 데이터 필드 동안 미리 설정된 횟수로 반복되도록 임의의 구체적인 시스템의 요구조건에 따라 미리 프로그램된다. 동시에, 재순환 신호는 메모리(70)(도 1)에 인가되는데, 상기 메모리는 트레이닝 신호의 국부적인 기준 버전을 저장한다. 이 예에서, 메모리(70)는 처음 578개 심볼를 포함하는 상기 신호의 국부 버전을 저장한다. 이 국부 기준 트레이닝 신호는 메모리(70)로부터 출력되어, 수신된 트레이닝 데이터를 포함하는 등화된 출력 신호와 비교된다. 재순환 신호가 제공되는 동안, 메모리(430)의 트레이닝 데이터 콘텐츠는 자유-실행(free-running) 형태로 멀티플렉서(420)의 하위 입력단을 통해 메모리(430)의 출력단으로부터 연속적으로 재순환된다. 동시에, 재순환 신호의 지속기간 동안, 트레이닝 데이터는 반복적으로 메모리(430) 및 출력 멀티플렉서(410)의 하위 입력단에서 등화기(50)로 전달되고, 여기서 상기 등화기(50)는 등화된 출력 신호에 포함되어 있는 멀티플렉서(410)에서 수신된 트레이닝 데이터와 메모리(70)로부터 나온 국부 기준 트레이닝 데이터를 비교한다.

재순환 신호의 끝에서, 등화기는, 국부적으로 생성된 등화 에러 (수렴) 신호의 미리 설정된 허용 가능한 값에 의해 지시되는 바와 같이, 충분한 등화가 달성된 경우 데이터 세그먼트 간격들 동안에 결정-지향 모드로 진입한다. 충분한 등화가 달성되지 않은 경우, 트레이닝 모드는 계속되고 이에 따라 위에서 기술된 트레이닝 데이터 재순환 과정이 다음의 필드 동안에 반복된다.

도 6에 도시된 등화기 네트워크에서, 복조된 디지털 입력 신호는 디지털 데이터 뿐만 아니라 송신 채널 교란 및 결함에 의해 유발된 심볼간 간섭(ISI)도 포함한다. 이 입력 신호는 등화기, 일예로 심볼 속도 간격("T-간격") 등화기로서 동작하는 실수(복소수와 대비되는) 피드-포워드 필터(FFF : feed-forward filter)(20)에 인가되는데, 상기 실수 피드-포워드 필터는 본 실시예의 경우 디지털 FIR 필터로서 구현되어 있다. 등화기 필터(20)의 계수 값(탭 가중치)들은 아래에서 기술되는 것과 같이 멀티플렉서(26)로부터 나온 계수 제어 신호(Coefficient Control signal)에 의해 적응적으로 제어된다.

필터(20)로부터 나온 등화된 신호는, 등화기로서 동작하는 결정 피드백 필터(DFF: decision feedback filter)(30)로부터 나온 등화된 신호에, 가산기(24)에 의해 결합된다. DFF(30)는 FFF(20)에 의해 제거되지 않은 심볼 간 간섭을 제거한다. 등화기 필터(30)의 계수 값(탭 가중치)들은 또한 멀티플렉서(26)로부터 나온 계수 제어 신호(즉, 스위치된 에러 신호)에 의해 적응적으로 제어된다. DFF(30)에 의해 등화되어질 입력 신호는 멀티플렉서(28)로부터 제공된다. FFF(20) 및 DFF(30) 둘 모두는 블라인드 동작 모드 및 결정 지향 동작 모드 동안의 계수 제어 신호에 응답하여 적응된(갱신된) 계수 값을 갖는다. FFF(20) 및 DFF(30) 모두는 개별적으로 등화 기능을 수행하는 디지털 FIR 필터이다. 함께 고려했을 때, 이들 필터는 디코더(60)로 가는 입력 신호를 등화하기 위한 하나의 집합적 등화기(50)를 나타낸다. FFF(20)는 이전-고스트(pre-ghost) 성분을 등화하는 반면에 DFF(30)는 이후-고스트(post-ghost) 성분을 등화한다. FFF(20) 및 DFF(30)는 입력 신호가 초기에 수신된 때부터 선형 무한 임펄스 응답(IIR : infinite impulse response) 모드에서 동작한다. FFF(20) 및 DFF(30) 둘 모두는 FIR 장치이지만, 피드백 동작이 DFF(30)를 IIR 장치로서 동작하도록 유발한다.

가산기(24)로부터 나온 출력 신호는 등화기(50)로부터 나온 출력 신호이다. 가산기(24)의 출력은 멀티플렉서(26 및 28), 슬라이서(40), 차감 결합기(21) 및 CMA 블라인드 적응 알고리즘을 제공하는 소스(25)를 포함하는 네트워크로 연결된다.

등화기(50) 동작의 다음의 설명에서, 설명을 간단히 하기 위하여 트레이닝 신호 데이터를 초기에 재순환하는 과정은 일시적으로 무시되어 있다.

멀티플렉서(26)는, 설명될 것과 같이, 필드 동기 성분 및 세그먼트 동기 성분이 검출되었을 때 다양한 동작 모드를 위해 마이크로프로세서(66)에 의해 생성된 제어 신호에 응답하여 두 신호 중의 어느 하나를 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력단에 제공한다. 멀티플렉서(26)로부터 나온 이들 신호에는, 등화기 출력 신호에 응답하는 유닛(25)으로부터 나온 CMA 블라인드 적응 알고리즘, 및 차감 결합기(21)의 출력으로부터 나온 에러 신호가 포함된다. 에러 신호는 슬라이서(40)의 입력 신호 및 제 3 멀티플렉서(29)의 출력 사이의 차이를 표현한다. 결합기(21)의 출력은 슬라이스 에러 신호이거나 트레이닝 에러 신호 중 어느 하나인데, 여기서

슬라이스 에러 = 슬라이서(40)의 출력 - 등화기 출력

트레이닝 에러 = PN 기준 신호 - 등화기 출력

이다. 트레이닝 에러 신호를 생성할 때, 등화기 출력은 수신된 데이터스트림의 PN 트레이닝 신호 성분이다.

멀티플렉서(28)는 3개의 입력 신호 중의 어느 하나를 마이크로프로세서(66)로부터 나온 등화기 제어 신호에 응답하여 DFF(30)의 신호 입력단에 제공한다. 이들 신호에는, 직접 연결을 통해 멀티플렉서(28)의 제 1 입력단(1)에 인가된 것과 같은 등화기(50) 출력 신호, 멀티플렉서(28)의 제 2 입력단(2)에 인가된 슬라이서(40)로부터 나온 출력신호, 및 멀티플렉서(28)의 제 3 입력단(3)에 인가된 메모리(70) 및 유닛(66)으로부터 나온 저장된 PN 기준 신호가 포함된다.

멀티플렉서(29)의 입력은 마이크로프로세서(66)로부터 나온 등화기 제어 신호에 응답하여 선택된다. 멀티플렉서(29)는 입력으로서, 필드 동기 간격 동안에 기준 PN 트레이닝 신호 시퀀스를 수신하고, 다른 시간에서 슬라이서(40)로부터 나온 출력 신호를 수신한다. 멀티플렉서(29)의 출력은 차감 결합기(21)에 인가되며, 상기 차감 결합기(21)에서는 에러 신호를 생성하기 위해 등화기(50)로부터 나온 출력 신호와의 차이가 생성된다. 에러 신호는 슬라이서(40)의 출력 신호 및 등화기(50) 출력 신호 사이의 차이를 나타내거나, 또는 기준 PN 신호 및 등화기(50) 출력 신호에 포함된 것과 같은 수신된 데이터스트림의 PN 신호 성분 사이의 차이를 나타낸다.

동작시, 등화기(50)는 초기 상태, 블라인드 동작 모드, 데이터-지향 트레이닝 모드, 결정-지향 모드, 및 안정-상태 등화 상태를 나타낸다. 블라인드 모드는, 수신된 8-VSB 신호의 특징적인 8개 레벨 "아이" 패턴이 비수렴 폐쇄 아이 패턴을 나타낼 때 발생한다. 트레이닝 및 결정-지향 동작은 그 이후, 개방 "아이" 유형이 나타난 때에 발생한다. 주목할 점은, 수신된 트레이닝 신호 성분이 즉시 검출된다면 "아이" 유형이 개방되어질 필요가 없다는 것이다. 그러한 경우에 트레이닝 신호 성분은 "아이" 유형이 개방하기 전이라도 검출되자마자 사용된다.

초기 상태에서, 타이밍 동기(타이밍 회복)이 달성되기 전에, FFF(20) 및 DFF(30)는 아이들 상태인 반면에, 복조기(18)는 수신된 신호를 자동 이득 제어(AGC : automatic gain control), 타이밍 및 반송파의 면에서 동기(lock)시키는 것을 시도한다. 이때 멀티플렉서(26 및 28)에 인가된 등화기 제어 신호는, 미리 설정된 0이 아닌 초기 값으로 리셋된 하나의 탭을 제외하고, FFF(20) 및 DFF(30)의 모든 탭의 계수 값이 리셋되어 0의 값을 갖도록 야기한다. 등화기 제어 신호의 이런 동작은, 실제적으로 유용한 등화 과정이 시작되기 전에 계수 값 내의 원하지 않는 임의의 변화를 방지하기 위해 필터 계수 값을 고정시킨다. 대안적으로, FFF(20) 및 DFF(30)는 최근에 알려진 유효 계수 값으로 미리 로드될 수 있다. 이 초기 상태에서 멀티플렉서(26 및 28) 모두는 0 출력을 나타낸다. 멀티플렉서(29)의 출력은 이 순간에는 "무관심(don't care)" 상태이다.

CMA 알고리즘을 사용한 블라인드 등화의 과정은 그 다음에, 즉 대략적인 타이밍이 얻어진 후에, 시작한다. 블라인드 모드는 필드 동기 세그먼트들 사이에서 수행된다. 이 블라인드 모드는 수신된 신호의 세그먼트 동기 성분이 검출되었을 때 발생한다. 반송파 동기 및 AGC 동기가 존재한다. 이러한 경우, 세그먼트 동기 검출 신호는 마이크로프로세서(66)에 전달되고, 그 다음에 마이크로프로세서(66)는 적절한 등화기 제어 신호를 생성한다. 블라인드 등화 프로세스는 수신된 신호의 필드 동기 성분이 검출되기 전에 CMA 알고리즘의 이용하는 것을 포함한다. 구체적으로, 멀티플렉서(26)에 인가된 등화기 제어 신호는 멀티플렉서(26)가 CMA 알고리즘을 그의 입력단(1)에서 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력단으로 전달하도록 야기하고, 멀티플렉서(28)에 인가된 제어 신호는 멀티플렉서(28)가 등화기 출력 신호를 자신의 입력단(1)에서 DFF(30)의 신호 입력단으로 전달하도록 야기한다. 멀티플렉서(29)의 출력단은 블라인드 등화 간격 동안에 "무관심" 상태이다.

트레이닝 프로세스 및 결정-지향 등화 프로세스는 그 다음에, 즉 필드 동기 성분이 검출되고 나서 타이밍 동기가 달성되었을 때, 발생한다. 데이터-지향 트레이닝 모드는, 수신된 PN 신호 성분이 각 데이터 프레임의 필드 동기 간격 동안에 이용가능할 때 발생한다. 필드 동기 성분의 존재는 PN 시퀀스 트레이닝 모드의 시작을 개시한다. 도 4 및 도 5와 관련하여 기술된 바와 같이, 그러한 경우 필드 동기 검출 신호는 마이크로프로세서(66)로 전달되고, 마이크로프로세서(66)는 차례로 적절한 등화기 제어 신호를 생성한다. 필드 동기 간격들 동안에, 수신된 PN 트레이닝 성분이 이용가능하고 또한 필드 동기가 검출되고 나서 기준 PN 신호가 메모리(70)로부터 획득된 때, 멀티플렉서(26,28 및 29)에 각각 인가된 제어 신호는, (a) 트레이닝 에러 신호가 멀티플렉서(26)를 통해 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력단에 연결되도록 야기하고, (b) 기준 PN 신호가 멀티플렉서(28)를 통해 DFF(30)의 신호 입력단에 전달되도록 야기하며, 또한 (c) 기준 PN 신호가 멀티플렉서(29)를 통해 결합기(21)에 연결되도록 야기한다.

각 데이터 프레임의 비-필드 동기 간격 동안에 슬라이서-기반 결정-지향 등화가 수행되고 있는 동안에, 멀티플렉서(26,28 및 29)에 각각 인가된 제어 신호는, (a) 슬라이스 에러 신호가 멀티플렉서(26)를 통하여 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력단에 연결되도록 야기하고, (b) 슬라이서(40)의 출력이 멀티플렉서(28)를 통해 DFF(30)의 신호 입력단에 전달되도록 야기하고, 또한 (c) 슬라이서(40)의 출력이 멀티플렉서(29)를 통해 결합기(21)에 연결되도록 야기한다. 등화가 달성되어진 후의 안정 상태 동작 동안에, 결정-지향 동작에 대해 위에서 기술된 신호 상태가 나타난다.

동작 MUX(26)에서 FFF,DFF로 MUX(28)에서 DFF로 MUX(29)

모드 계수 제어 신호입력 출력

초기상태 0 0 -----

블라인드 등화 CMA 등화기 출력 -----

트레이닝 트레이닝 에러 기준 PN 신호 기준 PN

(필드동기간격)

결정지향 슬라이스 에러 슬라이서 출력 슬라이서 출력

(비-필드동기간격)

트레이닝 모드와 관련된 등화기 제어 신호는 재순환 프로세스가 트레이닝 신호 재순환 신호에 응답하는 동안의 지속기간 내에서 확장된다. 본 발명의 원리에 따라 트레이닝 신호 데이터를 재순환하는 것은 적응 등화의 초기 단계 동안에 발생한다. 적응 등화의 초기 단계는 블라인드 등화, 트레이닝 신호의 재순환, 또는 예상된 신호 상태의 관점에서 프로그래밍된 소프트웨어의 함수와 같이 이들 프로세스들의 미리 설정된 조합을 사용할 수 있다. 트레이닝 신호 재순환은 첫번째 필드 동기 세그먼트가 검출될 때에 선택적으로 수행될 수 있거나 아닐 수 있다. 첫번째 필드 동기 세그먼트 간격 다음의 필드 동기 간격에 후속하는 데이터 세그먼트 간격들에서, 데이터 "아이" 패턴이 개방되어 있지 않는다면 블라인드 등화가 반복될 수 있다. 트레이닝 신호 재순환은 두번째 필드 동기가 검출될 때 선택적으로 수행될 수 있거나 아닐 수 있고, 결정 지향 모드에 대해서도 마찬가지이다.

트레이닝 신호 데이터의 재순환 또는 반복은, 주어진 시스템 및 예상된 신호 상태의 요구사항에 기반하여, 예를 들어 3에서 4 또는 10에서 15 사이클인, 미리 설정된 정수개의 사이클 동안에 발생할 수 있다. 등화 시스템은 특정한 정보의 함수로서 두 개의 재순환 시퀀스 사이에서 전환하도록 마이크로프로세서에 의해 제어된다. 예를 들면, 16-VSB 변조 신호의 경우에는, 등화기를 수렴시키기 위해, 하나의 데이터 필드 내의 트레이닝 데이터의 2 또는 3회 반복 만이 요구될 수 있다. 다른 한편으로, 덜 견고한(robust) 8-VSB 변조 지상 방송 신호는 수렴을 달성하기 위해 트레이닝 데이터의 10 또는 15회 반복을 요구할 수 있다. 과도하게 많은 트레이닝 데이터 반복은 시간 소모적이므로 바람직하지 않다.

결정-지향 등화기 동작은, 수렴 이전 데이터 세그먼트 동안 트레이닝 데이터가 재순환되고 있는 동안에는 비활성적이다. 이것은 재순환 신호(도 5)에 응답하여 적절한 등화기 제어 신호를 멀티플렉서(26 및 28)에 제공하는 생성기(66)에 의해 이루어진다. 각 재순환 신호의 끝에서, 등화기는 아래에 기술된 것같이 필요에 따라 결정-지향 모드 또는 블라인드 모드로 다시 동작할 수 있다.

미리 설정된 횟수의 트레이닝 데이터 반복이 주어진 필드 내에(예를 들면, 필드 동기가 획득된 후 첫번째 필드 내에) 완료된 후에, 등화기가 수렴을 달성하였는지를 결정하기 위해 등화기 성능이 검사된다. 이것은 예를 들어 두번째 필드인 그 다음 필드 동안에 재순환 제어 신호를 디스에이블 상태이고, 결정-지향 모드로 진입함으로써 이루어질 수 있다. 만약 결정-지향 동작이 큰 슬라이스 에러 신호를 생성한다면, 이는 수렴이 달성되지 않았음을 나타내는 것으로서, 결정-지향 동작은 그 다음(세번째) 필드 동안에 디스에이블 상태이고 미리 설정된 횟수의 트레이닝 데이터 반복이 재순환 제어 신호에 응답하여 다음의 데이터 필드 동안에 수행된다. 이 프로세스는 슬라이스 에러 신호가 수렴 달성을 나타낼 때까지 계속된다. 수렴 달성이 나타내어지면, 재순환 신호는 디스에이블 상태이며, 결정-지향 모드가 비-필드 동기(데이터 세그먼트) 간격 동안에 에이블 상태이고, 데이터-지향 트레이닝 모드는 이전의 테이블에서 지시된 것처럼 필드 동기 간격 동안에 에이블 상태이다.

여러 필드에 걸쳐 트레이닝 데이터를 재순환하는 것이 수렴을 달성하기 위하여 필요할 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 수렴이 하나 또는 두 필드의 재순환 후에도 달성되지 않는다면, 블라인드 등화 모드가 미리 결정된 트레이닝 데이터를 재생하는 프로세스와의 협력적인 조합에서 함께 사용될 수 있다.

비록 본 발명이 텔레비전 수신기의 맥락에서 기술되었지만, 본 발명은 또한 트레이닝 신호 또는 등가의 신호가 사용되는, 예를 들어 모뎀 또는 COFDM 네트워크 같은 다른 원격통신 장치에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 등화기를 통해 수신된 트레이닝 데이터를 재순환하여 더 빠른 등화가 성취될 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Claims

송신 채널로부터 수신된, 순환하는(recurring) 트레이닝 데이터 성분(PN 시퀀스-도 3)을 포함하는 데이터 스트림을 처리하기 위한 시스템에 있어서:

복조된 신호를 생성하기 위하여, 상기 데이터스트림에 응답하는 복조기(18)로서, 상기 데이터스트림은 순환하는 트레이닝 데이터 성분 및 VSB(Vestigial Sideband: 잔류측파대역) 심볼 콘스텔레이션(constellation)에 의해 표현되는 데이터를 구비하는 VSB 변조 신호를 포함하고, 복수의 데이터 세그먼트들 앞에 존재하는 하나의 필드 동기 성분을 포함하는 연속 데이터 프레임들에 의해 구성된 하나의 데이터 프레임 형태를 구비하는, 복조기(18)와;

상기 복조된 신호에 응답하고, 또한 상기 트레이닝 데이터 성분에 응답하는 트레이닝 모드를 포함하는 복수의 동작 모드를 구비하는 적응 채널 등화기(50)를

포함하고, 여기서 수신된 트레이닝 데이터 성분(PN)은 상기 트레이닝 모드의 미리 설정된 간격 동안에 상기 등화기에 의해 한번보다 더 많이(35;도 1,4) 사용되는

것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 데이터는 고선명 비디오 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 수신된 트레이닝 데이터 성분은 하나의 첫번째 검출된 필드 동기 성분에 후속하는 첫번째 데이터 필드 동안에 재사용되는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 재사용된 트레이닝 데이터는 상기 첫번째 검출된 필드 동기 성분 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 재사용된 트레이닝 데이터 성분은 상기 수신된 트레이닝 데이터의 전체보다 적게 구성되는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 트레이닝 데이터는 복수의 의사 난수(PN: pseudorandom number) 시퀀스(도 3)에 의해 구성되고;

상기 재사용된 트레이닝 데이터는 상기 PN 시퀀스들 전체보다 적게 구성되는

것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 복수의 PN 시퀀스는 한 데이터 필드에서 다음 데이터 필드로 반전하는 반전 PN 시퀀스(도 3에서 중앙의 PN63 시퀀스)를 포함하고;

상기 재사용된 트레이닝 데이터는 상기 반전 PN 시퀀스를 제외한 상기 PN 시퀀스들 전체보다 적게 구성되는

것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 7항에 있어서, 상기 재사용된 트레이닝 데이터는 상기 PN 시퀀스들의 처음 2개(PN511,PN63)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 트레이닝 데이터는 하나의 첫번째 PN 시퀀스(PN511) 및 상대적으로 더 짧은 3개의 연속적인 PN 시퀀스(PN63...)를 포함하고; 및

상기 재사용 트레이닝 데이터는 상기 PN 시퀀스들의 처음 2개로 구성되는

것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 미리 설정된 간격은, 하나의 필드 동기 간격(도 2), 및 하나의 데이터 필드의 하나 보다 더 많은 데이터 세그먼트 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 적응 채널 등화기를 통해 상기 트레이닝 데이터 성분을 재사용하기 위한 트레이닝 신호 재사용 네트워크(35)를 더 포함하는, 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.