KR19980053222A - 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 HDTV(High Definition Television) 수신기에 관한 것으로, 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법에 있어서, 수신된 신호를 등화하여 출력하는 다음과 같은 등화 알고리즘에 있어서;

Z(n) : 등화기 출력

n : 샘플링 시간

r(n) : 피드백 필터의 입력

C(n), W(n) : 등화기 탭 계수

x(n), x(n+1), ....., x(n+827) : 수신된 필드 동기신호일 경우,

수신된 필드 동기신호 x(n), x(n+1), ...., x(n+827)을 이용할 때, x(n+M)이 채널 등화기에 입력되는 제 1 단계와, n이 M보다 클때만 탭 계수의 갱신을 허용하는 제 2 단계로 구성되며, 상기 등화기 탭 계수의 갱신을 허용하는 적절한 시간인 M값에 의해 데이터를 산출할 수 있는 것을 특징으로 하며, HDTV에 수신되는 프레임의 첫 필드 신호를 훈련열로 사용하고 있으므로 수신단에 이미 알고 있는 신호와 비교하여 등화기 탭을 갱신함으로써 모든 훈련 신호를 이용하는 대신 훈련신호를 약간 줄이면서 탭 계수 갱신 시간을 조절하면 평균 제곱 오차가 줄어들게 되어 수신측에서는 양질의 영상 및 음성을 시청할 수 있게 된다.

Description

등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법

제 1 도는 일반적인 적응 등화기의 내부구성을 나타낸 기능 블럭도이고,

제 2 도의 (a)는 필드동기 세그먼트가 채널 등화기에 입력되기 전의 프레임 구성을 나타낸 구성도이고,

(b)는 필드동기의 세그먼트가 채널 등화기의 일부에만 입력되는 프레임을 나타낸 구성도이고,

(c)는 필드동기 세그먼트가 채널 등화기의 모든 탭에 입력되는 프레임을 나타낸 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 유한충격 응답 필터부2 : 신호정보 판별부

3 : 감산부4 : 루프이득 곱셈부

5 : 입력신호6 : 출력신호

7 : 판별신호8 : 오차신호

9 : 오차비례신호

본 발명은 HDTV(High Definition Television) 수신기에 관한 것으로, 특히 채널에 존재하는 다중경로간섭을 보정하기 위해 HDTV의 수신단에서 256탭을 사용할 경우 성능을 향상시킬 수 있도록 된 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템은 채널을 통과하여 입력된 신호를 수신하여 필터링(Filtering) 및 샘플링(Sampling)하고, 상기에서 샘플링된 값들을 판별기에 입력시킴으로써 데이터 심볼(Symbol)의 추정값들을 추출하는 방식을 사용하나, 상기와 같은 방식은 채널의 선형적 왜곡 즉, 다중경로 채널, 비 이상적 주파수 응답, 군지연(Group Delay)등과 같은 현상에 의해 부호간 간섭(Inter-symbol Interface : ISI)을 일으킨다. 이러한 부호간 간섭은 고속 디지탈 데이터 전송 시스템의 성능을 저하시키는 중요한 원인으로써 다중경로 채널에서는 부호간 간섭을 줄이는 것이 매우 중요한 현실로 되어 있다.

또한, 상기 수신기에서의 샘플러(Sampler) 출력의 일반적인 식을 보면 아래의 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.

상기 식(1)에서 P(kT)는 다음 식(2)와 같이 송신 필터의 충격 응답 g(t), 채널의 충격응답 b(t), 수신필터의 충격응답 f(t)간의 길쌈(Convolution) 관계로 형성되는 펄스 파형 p(t)의 샘플링된 값으로 그 식은 다음과 같다.

p(t) = g(t) = b(t) = f(t) --------------------(2)

상기 식(1)에서 첫번째 항이 사용자가 원하는 송신된 펄스의 샘플값이고, 두번째 항이 부호간 간섭을 나타내는 값이며, 마지막 항은 수신 필터를 통과한 잡음 신호의 샘플값으로, 부호간 간섭을 없애려면 펄스 샘플값 K(kT)가 다음의 식(3)의 조건을 만족해야 한다.

P(kT) = δ(kT) -------------------------(3)

상기 식(3)을 만족시키기 위한 방법으로는 송신측에서 송신필터의 충격응답 g(t)를 고정시키고 수신측에서 채널의 특성 b(t)를 고려해 적당한 수신필터의 충격응답 f(t)를 찾아서 식(3)을 만족시키는 방법이 있는데, 이를 채널등화라고 한다.

제 1 도는 일반적인 적응 등화기의 내부구성을 나타낸 기능 블럭도로서, 참조번호 1은 이후에 설명할 탭 계수 갱신부(8)에서 탭 계수 값을 갱신하여 출력한 탭 계수 신호(a9)로 입력 신호(a1)를 필터링하여 출력하는 필터부이고, 2는 이 필터부(1)에서 필터링하여 출력된 필터 출력 신호(a2)와 반송파 복원부(5)에서 출력된 반송파 신호(a6)를 입력받아 믹스(Mix)하여 기저 신호(a3)를 출력하는 주파수 믹서부, 3은 상기 주파수 믹서부(2)에서 출력된 기저 신호(a3)를 입력하여 판별 신호(a4)를 출력하는 신호 판별부, 4는 상기 주파수 믹서부(2)에서 출력된 기저 신호(a3)의 신호 판별부(3)에서 출력된 판별 신호(a4)를 입력하여 두 신호의 차 신호로서 판별 오차신호(a5)를 출력하는 감산부, 5는 상기 감산부(4)에서 출력된 판별 오차신호(a5)를 입력하여 반송파 신호(a6)를 출력하는 반송파 복원부, 6은 상기 감산부(4)에서 출력된 판별 오차신호(a5)와 반송파 복원부(5)에서 출력된 반송파 신호(a6)를 입력받아 믹스하여 오차신호(a7)를 출력하는 주파수 믹서부, 7은 상기 주파수 믹서부(6)에서 출력된 오차 신호(a7)를 입력하여 판정 궤환 등화 알고리즘에 의해 연산된 교정 오차신호(a8)를 출력하는 오차 연산부, 8은 상기 오차 연산부(7)에서 출력된 교정 오차신호(a8)를 입력하여 적응 알고리즘에 따라 상기 필터부(1)의 탭계수 값을 갱신하여 그 출력인 탭 계수 신호(a9)를 상기 필터부(1)에 인가하는 탭계수 갱신부이다.

즉, 상기한 구성에 있어서는 입력 신호(a1)가 필터부(1)를 거쳐 출력된 필터 출력신호(a2)는 주파수 믹서부(2)에 입력되어 기저 신호(a3)로 변환 출력되고, 상기 기저 신호(a3)는 신호 판별부(3)를 거쳐 출력된 판별 신호(a4)와 감산부(4)에 입력되어 두 신호의 차 신호로서 판별 오차신호(a5)를 출력하고, 상기 판별 오차신호(a5)는 반송파 복원부(5)에 입력되어 출력으로서 반송파 신호(a6)가 상기 주파수 믹서부(2) 및 하단의 주파수 믹서부(6)에 입력되어 필터 출력신호(a2)가 기저 신호(a3)로 변환됨과 동시에 판별 오차신호(a5)가 오차 신호(a7)로 변환되고, 상기 주파수 믹서부(6)의 결과인 상기 오차 신호(a7)를 오차 연산부(7)에 입력하여 판정 궤환 등화 알고리즘에 의해 필터부(6)의 탭 계수 값을 갱신하여 그 출력인 탭 계수 신호(a9)를 상기 필터부(1)에 인가하도록 동작된다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 등화기에 있어서는 신호를 전달하는 전파가 두 개 이상의 경로를 통하여 수신측에 도달하는 경우 그 합성 신호로 인하여 수신 신호에 발생하는 일그러짐이 있는 바, 직선경로를 통하지 않고 어떤 물질 예컨대, 비행기나 건물에 반사된 다음 수신된 신호에 발생하는 일그러짐이 있어서 이 전파를 수신하는 수신측에서는 직선경로에 의한 수신전파가 아닌 소정 물체에 반사되어 수신되는 반사파에 의해 시간 지연이 일어나고 원래 신호에 중첩되어 나타나므로 수신 신호가 좋지 않은 상태가 된다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 채널에 존재하는 상기한 다중경로간섭을 줄이기 위하여 HDTV에서 사용하는 10.76MSPS 정도의 심볼율을 보정하기 위한 256탭 계수를 갱신함으로써 모든 훈련 신호를 이용하는 대신 훈련 신호를 약간 줄이면서 탭 계수 갱신 시간을 조절하면 평균 제곱 오차가 줄어드는 효과가 있는 점을 감안하여 상기 HDTV수신단에서 256탭을 사용할 경우에 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법은 수신된 신호를 등화하여 출력하는 다음과 같은 등화 알고리즘에 있어서,

Z(n) : 등화기 출력

n : 샘플링 시간

r(n) : 피드백 필터의 입력

C(n), W(n) : 등화기 탭 계수

x(n), x(n+1), ....., x(n+827) : 수신된 필드 동기신호일 경우,

수신된 필드 동기신호 x(n), x(n+1), ...., x(n+827)을 이용할 때, x(n+M)이 채널 등화기에 입력되는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계로부터 n이 M보다 클때만 탭 계수의 갱신을 허용하는 제 2 단계로 구성되며, 상기 등화기 탭 계수의 갱신을 허용하는 적절한 시간인 M값에 의해 데이터를 산출할 수 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, HDTV에 수신되는 프레임의 첫 필드 신호를 훈련열로 사용하고 있으므로 수신단에 이미 알고 있는 신호와 비교하여 등화기 탭을 갱신함으로써 모든 훈련 신호를 이용하는 대신 훈련 신호를 약간 줄이면서 탭 계수 갱신 시간을 조절하면 평균 제곱 오차가 줄어들게 되어 수신측에서는 양질의 영상 및 음성을 시청할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 일실시예에 따른 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법을 설명하기 위한 구성도로서, 제 2 도의 (a)는 필드동기 세그먼트가 채널 등화기에 입력되기 전의 프레임 구성을 나타낸 구성도이고, (b)는 필드동기의 세그먼트가 채널 등화기의 일부에만 입력되는 프레임을 나타낸 구성도이고, (c)는 필드동기 세그먼트가 채널 등화기인 모든 탭에 입력되는 프레임을 나태는 구성도로서, 등화기 탭 계수 갱신의 허용 시점은 등화기 탭의 길이에 관계됨을 보여주고 있다.

도시하지는 않았으나 전향 필터(Forward Filter)와 궤환 필터(Feedback Filter)로 구성되어 있는 VSB-HDTV는 일반적으로 다음과 같은 알고리즘에 의거하여 신호를 출력하게 된다.

상기 출력 알고리즘에 있어서는, Z(n)은 등화기 출력을 의미하며, n은 시간, r(n)은 피드백 필터의 입력, C(n), W(n)은 등화기 탭 계수, x(n), x(n+1), ....., x(n+827)은 수신된 필드 동기신호를 나타낸다.

즉, 식(1)에서 알 수 있듯이 시간 n에서 등화기 출력을 계산하기 위해서는 x(n), x(n-1), .......x(n-63) 및 r(n), r(n-1), ........r(n-191)이 필요하다. 그런데 피드백 필터의 입력인 r(n)은 다시 등화기 출력에서 얻어지므로 등화기 출력 Z(n)은 결과적으로 i ≥ 0 인 모든 x(n-i)에 의해 결정되고, 여기서 이상적인 최대 i 값은 필터 탭수의 갯수 256-1이 된다.

또한, i 가 증가함에 따라 상대적으로 필터 계수를 갱신하는데 필요한 x 신호 벡터에 0 이 들어가 있는 수가 줄어들어서 x(n-i)가 Z(n)에 미치는 영향은 줄어들게 되므로, 실제로는 어느 범위내 예컨대, i M 인 경우의 x(n-i) 들에 의해 등화기의 출력이 결정된다고 할 수 있으며, 이것은 시간 n에서 등화기 탭 계수 C(n) 및 W(n)을 갱신하는 데에도 i M 인 모든 x(n-i)에 대한 정보가 필요하다는 것을 의미한다. 훈련열이 x신호벡터가 채널 등화기의 모든 탭에 입력되지 않은 상태에서 LMS(Least Mean Square)알고리즘을 사용하여 탭 계수를 갱신할 경우 오히려 채널 등화를 방해할 수 있기 때문이다.

또한, 본 알고리즘은 등화기 탭을 갱신하는데 있어서 훈련 신호만 사용하므로 등화기 탭에 모든 신호가 차 있을 때까지 기다릴 수는 없다. 모든 신호가 차있을 때가 가장 이상적이지만, 그럴 경우 채널 등화에 이용되는 훈련 신호열은 한정되었으므로 훈련열의 낭비가 따를 수 있다. 따라서 본 발명에서는 수신된 필드 동기신호 x(n), x(n+1), ....x(n+827)을 이용할 때 n ≥ M 일때에만 즉, x(n+M)이 채널 등화기에 입력된 후부터 등화기의 탭 계수의 갱신을 허용하였으며, 등화기 탭 계수의 갱신을 이용하는 적절한 시간인 M 값은 실험을 통하여 결정하게 되었다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, HDTV에 수신되는 프레임의 첫 필드 신호를 훈련열로 사용하고 있으므로 수신단에 이미 알고 있는 신호와 비교하여 등화기 탭을 갱신함으로써 모든 훈련 신호를 이용하는 대신 훈련 신호를 약간 줄이면서 탭 계수 갱신 시간을 조절하면 평균 제곱 오차가 줄어들게 되어 수신측에서는 양질의 영상 및 음성을 시청할 수 있게 되는 등화기 탭의 적정 계수 시간을 갱신하는 방법을 실현할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 수신된 신호를 등화하여 출력하는 다음과 같은 등화 알고리즘에 있어서,

   Z(n) : 등화기 출력

   n : 샘플링 시간

   r(n) : 피드백 필터의 입력

   C(n), W(n) : 등화기 탭 계수

   x(n), x(n+1), ....., x(n+827) : 수신된 필드 동기신호일 경우,

   수신된 필드 동기신호 x(n), x(n+1), ...., x(n+827)을 이용할 때, x(n+M)이 채널 등화기에 입력되는 제 1 단계와, n이 M보다 클때만 탭 계수의 갱신을 허용하는 제 2 단계로 구성된 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 등화기 탭 계수의 갱신을 허용하는 적절한 시간인 M값에 의해 데이터를 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 등화기 탭의 적정 계수시간을 갱신하는 방법.