KR100921479B1 - 채널 등화기 및 이를 이용한 채널 등화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채널 등화기에 관한 것으로, 특히 초기 수렴 특성을 향상시키기 위하여 메인 탭의 위치를 바꿔주는 채널 등화기에 과한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 채널 등화기는 메인 탭 근처에서 발생하는 고스트를 제거하는 유한 충격 필터부와, 상기 유한 충격 필터에서 제거된 고스트의 잔류 고스트를 제거하는 무한 충역 필터부와, 상기 유한 충격 필터부와 무한 충격 필터부에서 제거된 고스트의 값을 합산하는 합산기와, 상기 합산기에 의해 합산된 고스트 신호의 찌그러짐을 하이(high)와 로우(low) 신호로 구분하여 복원하는 결정기로 구성된다.

채널 등화, 훈련열

Description

채널 등화기 및 이를 이용한 채널 등화 방법{channel equalizer and method of the same}

도 1은 본 발명에 따른 채널 등화기를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 채널 등화기를 이용하여 훈련 신호 열이 있는 경우의 제어 순서도

도 3은 본 발명에 따른 채널 등화기를 이용하여 훈련 신호 열이 없는 경우의 제어 순서도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 유한 충격 필터

2 : 무한 충격 필터

3 : 합산기

4 : 결정기

본 발명은 채널 등화기에 관한 것으로, 특히 초기 수렴 성능을 향상시키기 위하여 메인 탭의 위치를 바꿔주는 채널 등화기에 관한 것이다.

일반적으로 통신이란 송신단에서 변조하여 보내준 신호를 수신단에서 복조하는 것으로 원 신호를 복조하여 통신이 이루어진다.

그러나, 송, 수신단에 있는 증폭기(amplifier), 여과기(filter)등의 소자들에 의하여 신호의 왜곡이 생기고, 또한, 통신경로의 여러 가지 요인에 의하여 신호의 왜곡이 생겨 수신단에 불완전한 신호가 들어오게 되며, 이로 인하여 원신호를 복원하는데 어려움이 발생한다.

그래서 수신단에서는 상기 증폭기, 여과기등과 같은 소자들에 의한 왜곡과 통신경로상의 왜곡을 보상하기 위하여 원신호를 복원할 수 있는 적응 채널 등화기(adaptive equalizer)를 사용한다.

그리고, 상기 적응 채널 등화기(adaptive equalizer)는 자력 등화기(blind equalizer)와 비자력 등화기(non-blind equalizer)로 구분되는데, 비자력 등화기는 전송되는 신호열에 주기적으로 훈련신호 열을 삽입해서 이 훈련 신호를 가지고 채널 등화를 행하는 방법이고, 자력 등화기는 이러한 훈련 신호의 도움없이 수신되는 신호만을 가지고 자력으로 채널 등화를 행하는 방법이다.

비자력 등화기는 송신 단에서 보내는 똑같은 신호인 훈련 신호열을 가지고 채널 등화를 하므로 빠른 시간에 수렴할 수 있고, 또한 수렴 특성도 우수하다.

그러나, 주기적으로 훈련 신호열을 보내야 하므로 전송 효율이 좋지 않다. 반면에 자력 등화기는 훈련 신호열을 필요로 하지 않으므로 전송 효율은 좋지만 수렴하는데 많은 시간이 필요하고 수렴 특성도 좋지 않으므로 보통 임계값을 설정해 결정 지향(decision directed) 방법으로 변환해 수렴 특성을 향상 시키는데, 이런 임계값을 설정하는 것이 쉽지 않다.

또한, 자력 등화 알고리즘은 크게 축소 신호군 알고리즘(Reduced constellation algorithm : RCA)과 등반경 알고리즘(constant modulus algorithm : CMA)으로 나뉘는데 축소 신호군 알고리즘의 대표적인 예는, 사토(Sato) 알고리즘으로, 에러식은

으로,

: 등화기 출력 값,

: 송신단에서 보낸 원 신호와 같이 주어지고,

탭 계수의 갱신 식은

으로,

: 등화기 계수 값,

: 등화기 입력 값으로 주어진다.

축소 신호군 알고리즘은 구현이 간단하고 신호 왜곡이 심하지 않은 환경에서는 잘 수렴하는 장점이 있지만 수렴 후 잔류 에러가 크고, 신호 왜곡이 큰 환경에서는 잘 수렴하지 못하거나 잘못된 곳으로 수렴하는 단점이 있다.

그리고, 등반경 알고리즘의 대표적인 예는 Gordard 알고리즘으로

에러식은,

으로,

: 등화기 출력 값,

: 송신 단에서 보낸 원 신호와 같이 주어지 고,

탭 계수의 갱신 식은,

으로,

: 등화기 계수 값,

: 등화기 입력 값으로 주어진다.

등반경 알고리즘은 축소 신호군 알고리즘에 비해 수렴 특성이 좋고 잘못된 곳으로 수렴하는 경우가 거의 없고, 또한 주파수 위상차가 발생하는 경우에도 채널 등화를 할 수 있다는 장점이 있지만 축소 신호군 알고리즘처럼 수렴 후 잔류 에러가 크고, 구현이 복잡하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 왜곡이 심함 채널 환경에서 초기 수렴 성능을 향상 시키기 위하여 메인 탭의 위치를 그때의 채널 상황에서 가장 수렴 특성이 좋은 부분으로 바꿔주는 채널 등화기 및 이를 이용한 채널 등화 방법을 제공하기 위한 것이다.

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이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 메인 탭 근처에서 발생하는 고스트를 제거하는 유한 충격 필터부, 상기 유한 충격 필터에서 제거된 고스트의 잔류 고스트를 제거하는 무한 충격 필터부, 상기 유한 충격 필터부와 무한 충격 필터부에서 제거된 고스트의 값을 합산하는 합산기, 및 상기 합산기에 의해 합산된 고스트 신호의 찌그러짐을 하이(high)와 로우(low) 신호로 구분하여 복원하는 결정기를 포함하며, 상기 유한 충격 필터부는, 수신된 신호가 훈련 신호열을 포함하는 경우 상기 훈련 신호열의 상관관계를 이용하여 얻은 고스트의 위치 정보에 따라 상기 메인 탭의 위치를 조정하며, 상기 수신된 신호가 상기 훈련 신호열을 포함하지 않는 경우 상기 메인 탭을 필터 중앙에 위치시켜 등화를 수행하고 채널 등화가 수렴하도록 상기 메인 탭의 위치를 조정하는, 채널 등화기로 구성될 수 있다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 수신된 신호에 훈련열이 포함된 경우, 훈련열 기간동안 고스트의 위치를 파악하는 단계, 상기 고스트의 위치에 따라 메인 탭의 위치를 가변하는 단계, 및 상기 메인 탭의 위치를 가변하여 채널 등화한 후, 수렴여부를 파악하는 단계를 수행하고, 상기 수신된 신호에 상기 훈련열이 포함되지 않은 경우, 상기 메인 탭을 유한 충격 필터의 중앙에 위치시켜 채널 등화를 수행하는 단계, 상기 채널 등화 수행 결과 수렴하지 않으면 상기 필터의 다른 위치로 상기 메인 탭을 위치시켜 변경된 위치를 기준으로 채널 등화를 수행하는 단계, 및 상기 중앙 또는 변경된 위치에서의 채널 등화 수행 결과 수렴하면 상기 채널 등화 과정을 종료하는 단계를 수행하는 채널 등화 방법으로 이루어질 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 채널 등화기의 구조를 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 채널 등화기는 결정 궤환 등화기(decision feedback equalizer)가 선형 등화기(linear equalizer)에 비해 수렴 특성이나 잔류 에러 특성이 더 좋은 것으로 알려져 있으므로 결정 궤환 등화기가 채널 등화기로 널리 쓰이고 있으며 채널 등화기는 유한 충격 필터부(1)와 무한 충격 필터부(2), 그리고 유한 충격 필터부(1)와 무한 충격 필터부(2)의 값을 합산하는 합산기(3), 이 합산기(3)에 따른 신호의 찌그러짐을 하이(high)와 로우(low) 신호에 따라 복원하는 결정기(4)로 구성된다.

상기 유한 충격 필터부(1)는 메인 탭을 기준으로 앞 부분은 전 고스트를 처리하는 부분이고, 뒷 부분은 후 고스트를 처리하는 부분으로 나뉘는데, 채널 등화기가 어느 정도 범위의 전, 후 고스트를 처리할 수 있느냐 하는 것은 메인 탭의 위치와 나머지 필터 탭 수에 의해 결정된다.

일반적으로 메인 탭의 위치는 유한 충격 필터(1)의 중간 부분에 위치하는데, 그 이유는 유한 충격 필터(1)와 달리 무한 충격 필터(2)는 안정성 보장이 되지 않아서 큰 고스트가 들어갈 경우 결정 에러가 발생할 확률이 높고, 따라서 등화기가 수렴을 못 할 확률이 높다.

그런데, 대부분의 큰 고스트는 메인 탭 근처에서 발생하므로 유한 충격 필터(1) 부분에서 어느 정도 고스트를 제거한 후에 나머지 잔류 고스트를 무한 충격 필터(2)에서 제거하는 것이 수렴 특성이 좋다.

그러나 이렇게 메인 탭의 위치를 고정 시키는 경우, 채널 상태가 후 고스트만 존재하는 경우, 전치 필터는 아무런 역할을 못할 뿐 만 아니라, LMS(Least Mean Square)를 이용하여 시간 축에서 계수 갱신을 하는 경우 전치 필터 부분에도 초기 수렴 구간에서는 에러와 데이터간에 작은 값의 상관관계(correlation)가 발생되고, 시간이 지남에 따라 이 부분의 상관관계가 없어지면서 실제 후 고스트가 존재하는 부분의 상관관계가 극대화 되어 등화기는 수렴하게 된다.

그러나, 후 고스트가 커질수록 전치 필터 부분의 상관관계가 계속 잔류하게 되어서 실제 후 고스트가 있는 부분의 상관관계가 극대화 되지 못하고, 결국 전치 필터가 없다면 수렴할 수 있는 영역에서도 전치 필터의 영향에 의해서 수렴하지 못하는 경우가 발생하게 된다.

따라서, 채널 왜곡 상태에 따라 메인 탭을 최적의 곳에 위치 시킴으로 해서 수렴 특성을 좋게 가져 갈 수 있을 뿐 아니라 같은 탭 수를 가지고도 처리 할 수 있는 전, 후 고스트의 범위를 넓힐 수 있다.

먼저, 훈련 신호 열이 있는 경우, 훈련 신호 열을 이용하여 이 기간동안에 상관관계를 이용하거나 LS(Least square)방법을 이용하여 채널 상태를 알아낼 수 있는데, 본 발명에서는 채널 충격 응답의 정확한 계수 값을 구하는데 목적이 있는 것이 아니라 위치를 알고자 하는 것이므로 복잡도가 높은 LS 방법보다는 상관관계를 이용하여 위치를 찾아 내는 것이 좋다. 만약 전, 후 고스트가 모두 존재하면 메인 탭을 중간에 위치 시키고, 전 고스트만 존재하면 메인 탭을 유한 충격 필터의 마지막 탭에 위치 시키고, 후 고스트만 존재하면 첫 번째 탭에 위치 시킨다. 물론 메인 탭의 위치를 3개 이상을 잡아 더 세세한 조정을 하는 것도 가능하다.

그리고, 자력 등화인 경우 훈련 신호 열이 없으므로 고스트의 위치를 알아낼 수가 없다. 그러므로 일정 시간 동안 메인 탭을 유한 충격 필터의 중간에 위치 시키고 채널 등화를 행하다가 이 기간동안 캐리어가 록(lock)이 되지 않으면, 즉 수렴하지 않으면, 메인 탭을 마지막 탭에 위치 시키고 일정 시간 동안 채널 등화를 행하다가 캐리어가 록이 되지 않으면 메인 탭을 첫 번째 탭에 위치 시키며 채널 등화를 행한다.

도 2는 본 발명에 따른 채널 등화기를 이용하여 훈련 신호 열이 있는 경우의 제어 순서도이다.

먼저, 훈련열 기간동안 고스트 위치를 파악(S1)하여, 메인 탭을 원하는 위치에 놓는다 (S5)

그리고, 채널 등화가 이루어지면(S6), 수렴 여부를 판단(S7)하여, 수렴이 되지 않았으면 다시 처음부터 시작한다.

한편, 전, 후 고스트가 모두 존재하면 메인 탭을 유한 충격 필터의 중앙에 놓은다 (S2)

그리고, 채널을 등화(S3)한 후, 수렴 여부를 판단(S4)한 다음, 수렴이 안되었으면, 메인 탭을 원하는 위치에 놓는다 (S5)

이때, 전 고스트만 존재하면 메인 탭을 유한 충격 필터의 마지막 탭에 위치 시키고, 후 고스트만 존재하면 첫 번째 탭에 위치 시킨다. 물론 메인 탭의 위치를 3개 이상을 잡아 더 세세한 조정을 하는 것도 가능하다.

상기 메인 탭을 원하는 위치에 놓았으면, 채널을 등화한 후(S6), 수렴 여부를 판단한다 (S7)

도 3은 본 발명에 따른 채널 등화기를 이용하여, 훈련 신호 열이 없는 경우의 제어 순서도이다.

먼저, 훈련 신호열이 없는 경우는 고스트의 위치를 파악할 수 없기 때문에 메인 탭을 유한 충격 필터의 중앙에 놓는다 (S10)

그리고, 채널 등화를 행하여(S11), 일정 시간동안 기다린 다음(S12), 수렴 여부를 판단한다.(S13)

상기 판단 결과, 수렴했을 경우 채널 등화를 마치고, 수렴하지 않았을 경우, 메인 탭을 유한 충격 필터의 마지막에 놓고(S14), 채널 등화한 후(S15), 일정 시간동안 기다리고(S16), 수렴여부를 판단한다 (S17)

그리고, 상기 판단 결과(S17), 수렴되지 않았을 경우, 메인 탭을 유한 충격 필터의 처음에 놓고(S18), 채널을 등화한 후(S18), 일정 시간동안 기다린 다음(S19), 수렴 여부를 판단하여(S20), 수렴이 되었으면, 채널 등화를 마치고, 수 렴되지 않으면, 다시 시작한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 채널 상태에 따라 메인 탭의 위치를 최적의 위치에 놓음으로써 초기 수렴 성능을 개선하는 효과가 있고, 등화 과정 중 채널 상태의 변화로 등화기가 발산하게 되는 경우에도 훈련 열이 있는 경우는 바로 다음 초기 수렴 구간에서 메인 탭을 최적의 위치에 놓게 되고, 훈련 열이 없는 경우에는 바로 초기 수렴 구간으로 돌아가서 메인 탭을 최적의 위치에 놓게 됨으로써 수렴 성능을 고정된 메인 탭을 갖는 경우보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

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

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 메인 탭 근처에서 발생하는 고스트를 제거하는 유한 충격 필터부;

   상기 유한 충격 필터에서 제거된 고스트의 잔류 고스트를 제거하는 무한 충격 필터부;

   상기 유한 충격 필터부와 무한 충격 필터부에서 제거된 고스트의 값을 합산하는 합산기; 및

   상기 합산기에 의해 합산된 고스트 신호의 찌그러짐을 하이(high)와 로우(low) 신호로 구분하여 복원하는 결정기를 포함하며,

   상기 유한 충격 필터부는, 수신된 신호가 훈련 신호열을 포함하는 경우 상기 훈련 신호열의 상관관계를 이용하여 얻은 고스트의 위치 정보에 따라 상기 메인 탭의 위치를 조정하며, 상기 수신된 신호가 상기 훈련 신호열을 포함하지 않는 경우 상기 메인 탭을 필터 중앙에 위치시켜 등화를 수행하고 채널 등화가 수렴하도록 상기 메인 탭의 위치를 조정하는, 채널 등화기.
2. 수신된 신호에 훈련열이 포함된 경우,

   훈련열 기간동안 상기 훈련열의 상관관계를 이용하여 고스트의 위치를 파악하는 단계;

   상기 고스트의 위치에 따라 메인 탭의 위치를 가변하는 단계; 및

   상기 메인 탭의 위치를 가변하여 채널 등화한 후, 수렴여부를 파악하는 단계를 수행하고,

   상기 수신된 신호에 상기 훈련열이 포함되지 않은 경우,

   상기 메인 탭을 유한 충격 필터의 중앙에 위치시켜 채널 등화를 수행하는 단계;

   상기 채널 등화 수행 결과 수렴하지 않으면 상기 필터의 다른 위치로 상기 메인 탭을 위치시켜 변경된 위치를 기준으로 채널 등화를 수행하는 단계; 및

   상기 중앙 또는 변경된 위치에서의 채널 등화 수행 결과 수렴하면 상기 채널 등화 과정을 종료하는 단계를 수행하는, 채널 등화 방법.
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