KR20000047771A - 훈련 모드를 구비하는 적응 채널 등화기 - Google Patents

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Abstract

지상 방송 고선명 텔레비전 정보를 포함하는 복조된(18) VSB 신호를 처리하기 위한 적응 채널 등화기(50)는 블라인드(blind), 훈련 및 결정-지향 모드에서 적응적으로 동작한다. VSB 신호는 필드 동기 세그먼트에 의해 시작되는 데이터 세그먼트를 각각 포함하는 데이터 필드 연속에 의해 구성되는 데이터 프레임 포맷인 것을 특징으로 한다. 등화는 필드 동기 세그먼트가 검출된 후 VSB 데이터 필드 동안에 한 번 이상 등화기를 통하여 수신된 훈련 데이터를 재생(35)하여 촉진된다.

Description

훈련 모드를 구비하는 적응 채널 등화기{ADAPTIVE CHANNEL EQUALIZER HAVING A TRAINING MODE}
본 발명은 고선명 텔레비젼 정보를 포함할 수 있는 신호의 적응 채널 등화에 관한 것이다.
부호 형태로 디지털 정보를 전달하는 변조된 신호로부터의 데이터의 복구는 통상적으로 수신기에서 3개의 기능; 부호 동기에 대한 타이밍 회복, 반송파 회복(기저대역으로의 주파수 복조), 및 채널 등화를 요구한다. 타이밍 회복은 수신기 클록(시간축)이 송신기 클록에 동기되는 과정이다. 이것은 수신된 신호가 수신된 부호 값의 결정-지향 처리와 관련된 슬라이싱 에러의 기회를 줄이기 위해 시간상 최적의 지점에서 샘플링되게 허용한다. 반송파 회복은, 주파수가 낮은 중간 주파수 통과대역으로 하향 변환된 후에(예를 들면, 기저대역에 근접하여), 수신된 RF 신호가 변조하는 기저대역 정보의 회복을 허용하기 위해 기저대역으로 이동된 주파수에 의한 과정이다.
많은 디지털 데이터 통신 시스템은 채널 상태의 변화 및 신호 송신 채널상의 왜곡의 영향을 보상하기 위해 적응 등화를 적용한다. 등화 과정은 송신 채널의 전송 함수를 추정하고, 왜곡 영향을 줄이거나 제거하기 위해 역전송 함수를 수신된 신호에 적용한다. 통상적으로 채널 등화는 예를 들어 송신 채널의 주파수 종속 시변(time variant) 응답으로부터 야기된 수신된 신호의 진폭 및 위상 왜곡을 제거하는 필터를 적용하고, 그것에 의하여 향상된 부호 결정 능력을 제공한다. 등화는 송신 채널의 저역 통과 필터링 효과를 포함하는 송신 채널 왜곡에 의해 야기된 기저대역 부호 간 간섭(ISI : intersymbol interference)을 제거한다. ISI는 주어진 부호의 값을 앞서고 뒤따르는 부호의 값에 의해 왜곡되게 하고, ISI가 주어진 결정 영역 안의 기준 부호 위치에 대하여 선행하고 지연된 부호를 포함하기 때문에 본질적으로 부호 "고스트(ghost)"를 나타낸다.
적응 등화기는 본질적으로 적응 디지털 필터이다. 적응 등화기를 사용하는 시스템에서는, 적절히 채널 왜곡을 보상하도록 필터 응답을 적응시키는 방법을 제공하는 것이 필요하다. 몇몇 알고리즘은 필터 계수 및 그것에 의한 필터 응답을 적응시키기 위해 이용할 수 있다. 하나의 널리 사용되는 방법은 최소 평균 제곱(LSM) 알고리즘이다. 이 알고리즘에서, 대표적인 에러 신호의 함수로서 계수 값을 변화시켜, 등화기 출력 신호는 거의 정확한 기준 데이터 열이 되게 한다. 이 에러 신호는 기준 데이터 열로부터 등화기 출력 신호를 차감하여 형성된다. 에러 신호가 0에 접근함에 따라, 등화기는 등화기 출력 신호 및 기준 데이터 열이 거의 같아짐에 따라 수렴에 접근한다.
등화기 동작이 개시될 때, 계수 값(필터 탭 가중치)은 통상적으로 채널 왜곡의 정확한 보상을 발생하는 값에 설정되지 않는다. 등화기 계수의 초기 수렴을 강제하기 위해, 공지된 "훈련(training)" 신호는 기준 신호로 사용될 수 있다. 예를 들어, 의사 난수(PN : pseudorandom number) 열과 같은 훈련 신호는 텔레비전 수신기 및 전화기 모뎀과 같은 원격통신 장치에서 널리 사용되고 있다. 송신에서 공지된 PN 열 훈련 신호를 적용하는 주요한 이득은 에러가 정확히 획득될 수 있고, 등화기가 데이터를 송신 및 수신하기 이전 및 동안에 송신 채널을 등화하도록 훈련될 수 있다는 것이다.
훈련 신호는 송신기 및 수신기 모두에서 프로그램된다. 에러 신호는 적응 등화기 출력에서 국부적으로 발생된, 훈련 신호의 수신기 카피(copy)를 차감함으로써 수신기에서 형성된다. 훈련 신호는 공지된 대로 초기에 막힌, 수신된 신호의 "아이(eye)" 특성을 개방하도록 돕는다. 훈련 신호와의 적응 후에, "아이"는 상당히 개방되고 등화기는 결정-지향 동작 모드로 전환된다. 이 모드에서 필터 탭 가중치의 최종 수렴은 훈련 신호를 이용하는 대신에 등화기의 출력으로부터의 부호의 실제값을 이용하여 얻어진다. 결정 지향 등화 모드는 주기적으로 송신된 훈련 신호를 사용하는 방법보다 더 빨리 시변 채널 왜곡을 추적하고 상쇄할 수 있다. 신뢰할 수 있는 수렴 및 안정한 계수 값을 제공하기 위한 결정 지향 등화를 위해, 결정의 거의 90%는 정확해야 한다. 훈련 신호는 등화기가 이 90% 올바른 결정 레벨을 얻도록 돕는다.
몇몇의 시스템에서, "블라인드(blind)" 등화는 등화기 계수 값의 초기 수렴을 제공하고 아이가 개방하도록 강제하는데 사용된다. 블라인드 모드에서, 필터 계수는 공지된 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 배열 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, CMA는 결정 순간에서 검출된 데이터 부호의 계수가 다른 지름을 갖는 몇몇 원 중에 하나(배열)를 규정하는 점들의 궤적 상에 놓여 있어야 한다는 사실에 의존한다. RCA는 주 송신 배열 내에서 "슈퍼 배열(super constellation)"을 형성하는데 의존한다. 데이터 신호는 우선 슈퍼 배열에 일치되도록 하고, 그 다음에 슈퍼 배열은 전체 배열을 포함하도록 세분된다.
본 발명의 원리에 따라, 더 빠른 등화가 등화기를 통해 수신된 훈련 데이터를 재생하여 얻어진다. 변조된 VSB 신호를 처리하기 위한 고선명 텔레비전 수신기의 경우에, 훈련 데이터는 필드 동기 간격 사이의 데이터 필드 간격 내에서 여러번 재생된다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 훈련 모드에서 동작하는 적응 등화기 시스템을 포함하는, 고선명 텔레비전(HDTV) 수신기와 같은 진보된 텔레비전 수신기 일부의 블록도.
도 2는 총 연합(Grand Alliance) HDTV 시스템에 따라 VSB 신호를 위한 데이터 프레임 포맷을 도시하는 도면.
도 3은 데이터 필드의 필드 동기(sync) 성분 포맷을 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 훈련 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 부호의 설명>
20:정방향-이송 필터 21:차감 결합기
24:가산기 25:소스
26,28:멀티플렉서 30:피드백 필터
40:레벨 슬라이서
도 1의 텔레비전 수신기에서, 변조된 아날로그 HDTV 입력 신호는 예를 들어 RF 동조 회로, 중간 주파수 통과 대역 출력 신호를 발생하기 위한 이중 변환 동조기 및 적절한 이득 제어 회로를 포함한 입력 네트워크(14)에 의해 처리된다. 수신된 신호는 미국에서 총 연합 HDTV에 의해서 사용하기 위해 제안된 대로 8-VSB 변조 신호이다. 그러한 VSB 신호는 수신기에 의해 복구되는 양자화된 데이터를 포함하는 단지 단일 축인 일-차원 데이터 부호 배열에 의해 나타내어진다. 도면을 간단하게 하기 위해, 도시되지 않은 사항은 도시된 기능적 블록에 클록신호를 내보내기 위한 신호이다.
1994년 4월 14일, 총 연합 HDTV 시스템 규격에서 기술된 대로, VSB 송신 시스템은 도 2에 도시된 것과 같은 규정된 데이터 프레임 포맷으로 데이터를 송신한다. 억압 반송파 주파수에서의 작은 감시(pilot) 신호는 VSB 수신기에서 반송파 잠금을 얻을 수 있도록 돕기 위해 송신된 신호에 추가된다. 도 2에 관련하여, 각 데이터 프레임은 832개 다중레벨 부호의 313개 세그먼트를 포함하는 각각의 필드를 갖는 2개의 필드를 포함한다. 각각의 필드의 제 1 세그먼트는 필드 세그먼트로 언급되고, 남은 312개 세그먼트는 데이터 세그먼트이다. 데이터 세그먼트는 MPEG 호환 데이터 패킷을 포함한다. 각각의 데이터 세그먼트는 828개 데이터 부호에 앞서는 4개의 부호 세그먼트 동기 문자를 포함한다. 도 3에 도시된 대로, 각 필드 세그먼트는 미리 설정된 511개 부호 의사 난수(PN) 열 및 3개의 미리 설정된 63개 부호 PN 열을 포함하는 필드 동기 성분에 앞서는 4개의 부호 세그먼트 동기를 포함하는데, 상기 미리 설정된 63개 부호 PN 열 중 가운데 하나는 연속적인 필드 내에서 반전된다. VSB 모드 제어 신호(VSB 부호 배열 크기를 규정하는)는 마지막 63개 PN 열을 따르고, 상기 마지막 63개 PN 열은 예약된 부호 및 이전의 필드로부터 복사된 12개의 사전코드에 앞선다.
도 1의 유닛(14)으로부터의 통과대역 출력 신호는 VSB 복조기 및 반송파 회복 네트워크(18)에 의해 기저대역 신호로 변환된다. 이 예에서 네트워크(18)는 총 연합 HDTV 시스템 규격 및 1995년 8월 출판된 더블유. 브레틀 등에 의한 논문인 소비자 전자공학의 IEEE 논문 "총 연합 디지털 텔레비전 수신기를 위한 VSB 모뎀 서브시스템 설계"에서 기술된 대로 배치된 회로를 포함한다. 간단히, 반송파 회복은 방송 VSB 신호에 포함된 작은 감지 신호 성분을 사용한 주파수 및 위상 잠금 루프에 의해 수행될 수 있다. 네트워크(18)로부터의 출력 기저대역 신호는 실수축을 따라 복구된 I-채널 데이터 부호만을 포함한다. 네트워크(18)로부터의 복조된 부호 정보는 아날로그-디지털 변환기(19)에 의해 디지털 데이터스트림으로 변환된다.
데이터 세그먼트 동기 회복 및 부호 클록(타이밍) 회복은 유닛(15)에 의해 수행되고, 상기 유닛(15)은 이전에 언급된 총 연합 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 얻어졌을 때에 발생된다. 회복된 세그먼트 동기는 아날로그-디지털 변환기(19)에 의해 샘플링된 데이터스트림 부호를 제어하기 위해 사용되는 올바른 위상 부호 클록을 재발생하기 위해 사용된다.
아날로그-디지털 변환기(19)의 출력은 필드 동기 검출기(17)에 인가된다. 필드 동기 검출을 제공하기에 적당한 네트워크는 총 연합 HDTV 시스템 규격 및 브레틀등에 의한 논문에서도 역시 기술된다. 검출기(17)는 필드 동기 성분이 검출되었을 때에 필드 동기 검출 출력 신호를 마이크로프로세서(66)에 제공한다. 유닛(19)으로부터의 디지털 데이터는, 도 4 및 도 5와 관련하여 기술되어질 본 발명에 따른 훈련 데이터 재생 네트워크(35)에 의해 처리된다. 네트워크(35)로부터의 출력 신호는 도 6과 관련하여 상세하게 기술되어질 적응 등화기 네트워크(50)에 인가된다. 네트워크(50)로부터의 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 검출 및 일예로 위에서 언급된 브레틀 논문에서 공지되고 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 수신된 신호의 동기 성분이 검출되었을 때에 출력 세그먼트 동기 검출 및 필드 동기 검출 신호를 제어 신호 발생기(66)(예를 들어, 마이크로프로세서를 포함하는)를 제공한다. 마이크로프로세서(66)는 기술되어질 출력 등화기 제어 신호 및 출력 기준 PN(의사 난수 열) 훈련 신호를 등화기(50)에 제공하기 위해서 이러한 신호에 응답한다. PN 훈련 신호 열은 총 연합 HDTV 규정에 의해 한정된 2진 데이터의 고정된 반복 유형이고, 메모리(70)로부터 제어 신호 발생기(66)에 의해 얻어진 미리 프로그램된 기준 신호이다. 저장된 PN 신호의 데이터 유형이 공지되었기 때문에, 정확한 에러가 저장된 기준 PN 신호 및 필드 동기 간격 동안에 수신된 데이터스트림의 PN 훈련 신호 성분 사이의 차이를 얻음으로써 산출된다. 등화기 제어 신호는 기술되어질 블라인드, 훈련 및 결정-지향 동작 모드 내에서 멀티플렉서(26,28 및 29)의 스위칭을 제어한다.
훈련 신호 재생 블록(35)은 등화기(50)를 통하여 훈련 신호 데이터를 재생하여 더 빠른 등화를 용이하게 한다. 이 점에 있어서 송신 채널 상태는 통상적으로 VSB 데이터 프레임의 두 연속적인 필드 사이에 거의 변화가 없거나 또는 어떤 변화도 없도록 결정되어 있다. 게다가, 본 발명의 원리에 따라, 일단 필드 동기가 검출되면 송신된 PN 훈련 신호는 수신된 데이터스트림으로부터 유효하고, 수신된 훈련 데이터는 저장되고 등화기 계수를 갱신하기 위해 수차례 재사용 된다. 많은 경우에 이 재사용은 제 1 검출된 필드 동기를 따르는 제 1 필드 동안 부호 데이터 스트림의 "아이" 특성을 개방하도록 훈련 신호를 허용한다. 완전한 등화는 다음의 결정-지향 모드 동안 얻어진다.
훈련 신호 재생 네트워크(35)의 상세도가 도 4에 도시된다. 유닛(17)으로부터의 "I" 부호 데이터스트림은 멀티플렉서(410 및 420)의 각 입력에 인가된다. 등화되는 출력 데이터는 멀티플렉서(410)의 출력에서 등화기(50)로 전달된다. 멀티플렉서(420)로부터의 출력 데이터, 즉 입력 데이터스트림으로부터 추출된 훈련 데이터는 버퍼 메모리(430)에 저장된다. 버퍼(430)는 RAM 또는 FIFO일 수 있고, 비록 저장 용량이 특정한 시스템의 요구사항에 적합하도록 맞출 수 있지만, 이 예에서는 578개 부호 훈련 데이터 저장 용량을 가진다. 메모리(430)의 출력은 멀티플렉서(410)의 제 2 신호 입력에 인가되고, 또한 멀티플렉서(420)의 제 2 신호 입력에 다시 공급된다. 멀티플렉서(410)의 스위칭 제어는 도 1의 제어 신호 발생기(66)에 의해 발생된 재생 신호에 의해 제공되고, 멀티플렉서(420)의 스위칭 제어 역시 제어 신호 발생기(66)에 의해 발생된 저장 신호에 의해 제공된다. 재생 및 저장 신호는 도 5에 도시된다.
도 5와 함께 도 4를 고려해서, 필드 동기 검출기(17)(도 1)는 각각의 검출된 필드 동기를 위한 반복 필드 동기 검출 신호를 발생한다. 제 1 필드 동기가 검출될 때, 예를 들어, 전력이 재-인가된 것과 같은 리셋 상태 후에, 제어 신호 발생기(66)는 578개의 부호 존속기간을 가진 저장 신호를 발생한다. 이 신호는 필드 동기 검출 신호에 의해 트리거되고, 본질적으로 입력 데이터스트림 내에 나타나는 훈련 신호 데이터를 메모리(430)에 기록하기 위한 명령이다. 구체적으로, 이 예에서 멀티플렉서(420)는 멀티플렉서(420)의 신호 입력에 인가되는 데이터스트림의 필드 동기 성분에 나타나는 제 1의 578개 부호 샘플을 통과시킨다. 이 578개 부호는 도 3에 도시된 훈련 부호 데이터의 일부를 구성한다. 이리하여 4개의 부호 세그먼트 동기, 511개의 롱(long) 부호 PN 열 및 63개의 쇼트(short) PN 부호 열은 메모리(430) 내에 캡처되고 저장된다. 63개의 중앙 부호 PN 열은 데이터 필드 동기 성분을 하나씩 걸러 반전된다. 하드웨어 복잡성을 줄이기 위해, 3개의 모든 63개 부호 세그먼트가 다른 시스템에서 511개의 롱 부호 일부로 사용될 수 있음에도 불구하고, 3개의 63개 부호 열 중에서 첫 번째만이 이 예에서 사용된다.
훈련 데이터가 메모리(430)에 기록되어지는 동안에, 입력 데이터스트림 내의 훈련 데이터는 멀티플렉서(410)를 통해 등화기(50)에 전달된다. 저장 신호의 끝에서, 제어 신호 발생기(66)는 바람직하게 578개 부호의 정수 배수의 존속기간을 갖는 재생 신호를 발생한다. 정수 배수(N)는 578개 훈련 부호가 다음 필드 동기 성분이 나타나기 전인 데이터 필드 동안에 미리 설정된 횟수로 반복되도록 특정한 시스템의 필요에 따라 미리 프로그램된다. 동시에, 재생 신호는 훈련 신호의 국부 기준 버전을 저장하는 메모리(70)(도 1)에 인가된다. 이 예에서, 메모리(70)는 제 1의 578개 부호를 포함하는 신호의 국부 버전을 저장한다. 이 국부 기준 훈련 신호는 메모리(70)로부터 출력되고, 수신된 훈련 데이터를 포함하는 등화된 출력 신호와 비교된다. 재생 신호가 나타남과 동시에, 메모리(430)의 훈련 데이터 내용은 자유-실행 형태로 멀티플렉서(420)의 하위 입력을 통해 메모리(430)의 출력으로부터 연속적으로 재생된다. 동시에, 재생 신호의 존속기간 동안, 훈련 데이터는 반복적으로 메모리(430) 및 출력 멀티플렉서(410)의 하위 입력에서 등화기(50)로 전달되는데, 상기 등화기(50)는 등화된 출력 신호에 포함된 대로 멀티플렉서(410)에서 수신된 훈련 데이터와 메모리(70)로부터의 국부 기준 훈련 데이터를 비교한다.
재생 신호의 끝에서, 등화기는 국부적으로 발생된 등화 에러(수렴) 신호의 미리 설정된 허용 가능한 값에 의해 지시되는 대로, 충분한 등화가 얻어졌다면 데이터 세그먼트 간격 동안에 결정-지향 모드로 들어간다. 그렇지 않으면, 훈련 모드는 위에서 기술된 훈련 데이터 재생 과정이 다음의 필드에 대해 반복되도록 유지된다.
도 6에 도시된 등화기 네트워크에서, 복조된 디지털 입력 신호는 송신 채널 왜곡 및 인조 잡상(artifact)에 의해 유발된 부호 간 간섭(ISI)뿐만 아니라 디지털 데이터도 포함한다. 이 입력 신호는 등화기, 일예로 부호 비율 간격("T-간격") 등화기로서 동작하는 실수(복소수와 대조를 이루어) 피드-포워드 필터(FFF : feed-forward filter)(20)에 인가되는데, 이 경우에는 디지털 FIR 필터로 실행된다. 등화기 필터(20)의 계수 값(탭 가중치)은 기술될 것과 같이 멀티플렉서(26)로부터의 계수 제어 신호에 의해 적합하게 제어된다.
필터(20)로부터의 등화된 신호는 등화기로서 동작하는 결정 피드백 필터(30)로부터의 등화된 신호와 함께 가산기(24)에 의해 결합된다. DFF(30)는 FFF(20)에 의해 제거되지 않은 부호 간 간섭을 제거한다. 등화기 필터(30)의 계수 값(탭 가중치)은 또한 멀티플렉서(26)로부터의 계수 제어 신호(즉, 스위치된 에러 신호)에 의해 적합하게 제어된다. DFF(30)에 의해 등화되어질 입력 신호는 멀티플렉서(28)로부터 제공된다. FFF(20) 및 DFF(30) 모두는 블라인드 및 결정 지향 동작 모드 동안의 계수 제어 신호에 대응하여 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)로의 입력 신호를 등화하기 위한 집합 등화기(50)를 나타낸다. FFF(20)는 프리-고스트(pre-ghost) 성분을 등화하는, 반면에 DFF(30)는 포스트-고스트(post-ghost) 성분을 등화한다. FFF(20) 및 DFF(30)는 입력 신호가 초기에 수신된 시간으로부터의 선형 무한 임펄스 응답(IIR : infinite impulse response) 모드에서 동작한다. FFF(20) 및 DFF(30) 모두는 FIR 장치이지만, 피드백 동작이 DFF(30)를 IIR 장치로서 동작하도록 유발한다.
가산기(24)로부터의 출력 신호는 등화기(50)로부터의 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 네트워크에 연결된다.
등화기(50) 동작의 다음의 설명에서, 훈련 신호 데이터를 초기에 재생하는 과정은 설명을 간단히 하기 위하여 임시로 무시된다.
멀티플렉서(26)는 설명될 것과 같이, 필드 동기 및 세그먼트 동기 성분이 검출되었을 때 다양한 동작 모드를 위해 마이크로프로세서(66)에 의해 발생된 제어 신호에 대응하여 두 신호 중의 하나를 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력에 제공한다. 멀티플렉서(26)로부터의 이들 신호는 등화기 출력 신호에 대응하는 유닛(25)으로부터의 CMA 블라인드 적응 알고리즘 및 차감 결합기(21)의 출력으로부터의 에러 신호를 포함한다. 에러 신호는 슬라이서(40)의 입력 신호 및 제 3 멀티플렉서(29)의 출력 사이의 차이를 나타낸다. 결합기(21)의 출력은 슬라이스 에러 신호이거나 훈련 에러 신호중 하나인데, 여기서
슬라이스 에러 = 슬라이서(40)의 출력 - 등화기 출력
훈련 에러 = PN 기준 신호 - 등화기 출력이다.
훈련 에러 신호를 발생할 때, 등화기 출력은 수신된 데이터스트림의 PN 훈련 신호 성분이다.
멀티플렉서(28)는 3개의 입력 신호 중의 하나를 마이크로프로세서(66)로부터의 등화기 제어 신호에 응답하여 DFF(30)의 신호 입력에 제공한다. 이들 신호는 직접 연결을 통해 멀티플렉서(28)의 제 1 입력(1)에 인가된 것과 같은 등화기(50) 출력 신호, 멀티플렉서(28)의 제 2 입력(2)에 인가된 슬라이서(40)로부터의 출력신호 및 멀티플렉서(28)의 제 3 입력에 인가된 메모리(70) 및 유닛(66)으로부터의 저장된 PN 기준 신호를 포함한다.
멀티플렉서(29)의 입력은 마이크로프로세서(66)로부터의 등화기 제어 신호에 응답하여 선택된다. 멀티플렉서(29)는 입력으로서 필드 동기 간격 동안에 기준 PN 훈련 신호 열을 입력으로서 수신하고, 다른 시간에서 슬라이서(40)로부터의 출력 신호를 수신한다. 멀티플렉서(29)의 출력은 에러 신호를 발생하기 위해 등화기(50)로부터의 출력 신호와 차이를 만드는 차감 결합기(21)에 인가된다. 에러 신호는 슬라이서(40)와 등화기(50) 출력 신호의 차이를 나타내거나, 기준 PN 신호와 등화기(50) 출력 신호에 포함된 것과 같은 수신된 데이터스트림의 PN 신호 성분의 차이를 나타낸다.
동작에서, 등화기(50)는 초기 상태, 블라인드 동작 모드, 데이터-지향 훈련 모드, 결정-지향 모드 및 안정-상태로 등화된 상태를 나타낸다. 블라인드 모드는 수신된 8-VSB 신호의 특징적인 8개 레벨 "아이" 유형이 비수렴 폐쇄 아이 유형을 나타낼 때 발생한다. 훈련 및 결정-지향 동작은 개방 "아이" 유형이 나타난 후에 발생한다. 수신된 훈련 신호 성분이 즉시 검출된다면 "아이" 유형이 개방되어질 필요가 없다는 것이 기술된다. 그러한 경우에 훈련 신호 성분은 "아이" 유형이 개방하기 전이라도 검출되자마자 사용된다.
초기 상태에서, 타이밍 잠금(타이밍 회복)이 획득되기 전에는, FFF(20) 및 DFF(30)는 동작하지 않는, 반면에 복조기(18)는 자동 이득 제어(AGC : automatic gain control), 타이밍 및 반송파에 관하여 수신된 신호를 로크(lock)하기 위해 시도한다. 이 때에 멀티플렉서(26 및 28)에 인가된 등화기 제어 신호는, 미리 설정된 0이 아닌 초기 값에 리셋된 하나의 탭을 제외하고는 리셋되는 FFF(20) 및 DFF(30)의 모든 탭의 계수 값이 0의 값을 갖도록 유발한다. 등화기 제어 신호의 이런 동작은 실제적으로 유용한 등화 과정이 시작되기 전에 계수 값에서의 원하지 않는 임의의 변화를 방지하기 위해 필터 계수 값을 고정시킨다. 대안적으로, FFF(20) 및 DFF(30)는 최후에 공지된 유효 계수 값으로 미리 로드될 수 있다. 이 초기 상태에서 멀티플렉서(26 및 28) 모두는 0 출력을 나타낸다. 멀티플렉서(29)의 출력은 이 순간에서 "상관하지 않는" 상태이다.
CMA 알고리즘을 사용한 블라인드 등화의 과정은 대략적인 타이밍이 얻어진 후에 시작한다. 블라인드 모드는 필드 동기 세그먼트 사이에서 수행된다. 이것은 수신된 신호의 세그먼트 동기 성분이 검출되었을 때 발생한다. 반송파 잠금 및 AGC 잠금이 존재한다. 그러한 시간에서 세그먼트 동기 감지 신호는 차례로 적절한 등화기 제어 신호를 발생하는 마이크로프로세서(66)에 전달된다. 블라인드 등화의 과정은 수신된 신호의 필드 동기 성분이 검출되기 전에 CMA 알고리즘의 이용을 포함한다. 구체적으로, 멀티플렉서(26)에 인가된 등화기 제어 신호는 멀티플렉서(26)가 CMA 알고리즘을 그의 입력(1)에서 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력으로 전달하도록 야기하고, 멀티플렉서(28)에 인가된 제어 신호는 멀티플렉서(28)가 등화기 출력 신호를 그의 입력(1)에서 DFF(30)의 신호 입력으로 전달하도록 야기한다. 멀티플렉서(29)의 출력은 블라인드 등화 간격 동안에 "상관하지 않는" 상태이다.
훈련 및 결정-지향 등화의 과정은 필드 동기 성분이 검출된 후에 타이밍 잠금이 획득되었을 때, 다음으로 발생한다. 데이터-지향 훈련 모드는, 수신된 PN 신호 성분이 각 데이터 프레임의 필드 동기 간격 동안에 가용할 때 발생한다. 필드 동기 성분의 존재는 PN 열 훈련 모드의 시작을 초기화한다. 도 4 및 도 5와 관련하여 기술된 대로, 그러한 시간에서 필드 동기 감지 신호는 차례로 적절한 등화기 제어 신호를 발생하는 마이크로프로세서(66)에 전달된다. 필드 동기 간격 동안에, 수신된 PN 훈련 성분이 가용하고 필드 동기가 검출된 후에 기준 PN 신호가 메모리(70)로부터 얻어졌을 때, 멀티플렉서(26,28 및 29)의 각각에 인가된 제어 신호는 (a)훈련 에러 신호가 멀티플렉서(26)를 통해 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력에 연결되고, (b)기준 PN 신호가 멀티플렉서(28)를 통해 DFF(30)의 신호 입력에 전달되며, (c) 기준 PN 신호가 멀티플렉서(29)를 통해 결합기(21)에 결합되도록 유발한다.
각 데이터 프레임의 비-필드 동기 간격 동안에 슬라이서-기반 결정-지향 등화가 수행될 때에, 멀티플렉서(26,28 및 29)의 각각에 인가된 제어 신호는 (a)슬라이스 에러 신호가 멀티플렉서(26)를 통하여 FFF(20) 및 DFF(30)의 계수 제어 입력에 연결되고, (b)슬라이서(40)의 출력이 멀티플렉서(28)를 통해 DFF(30)의 신호 입력에 전달되도록 하고, (c)슬라이서(40)의 출력이 멀티플렉서(29)를 통해 결합기(21)에 결합되도록 유발한다. 등화가 획득되어진 후의 안정 상태 동작 동안에, 결정-지향 동작에 대해 위에서 기술된 신호 상태는 유효하다.
동작 MUX(26)에서 FFF,DFF MUX(28)에서 DFF MUX(29)
모드 계수 제어 신호입력 출력
초기상태 0 0 -----
블라인드 등화 CMA 등화기 출력 -----
훈련 훈련 에러 기준 PN 신호 기준 PN
(필드동기간격)
결정지향 슬라이스 에러 슬라이서 출력 슬라이서 출력
(비-필드동기간격)
훈련 모드와 관련된 등화기 제어 신호는 재생 과정이 훈련 신호 재생 신호에 응답하는 동안의 존속 기간 내에서 확장된다. 본 발명의 원리에 따라 훈련 신호 데이터를 재생하는 것은 적응 등화의 초기 위상 동안에 발생한다. 적응 등화의 초기 위상은 블라인드 등화, 훈련 신호를 재생 또는 예상된 신호 상태의 관점에서 소프트웨어 프로그래밍의 기능과 같은 이들 과정의 미리 설정된 조합을 사용할 수 있다. 훈련 신호 재생은 제 1 필드 동기 세그먼트가 검출될 때에 선택적으로 수행될 수 있거나 아닐 수 있다. 제 1 필드 동기 세그먼트 간격 다음의 필드 동기 간격을 따르는 데이터 세그먼트 간격에서, 블라인드 등화는 데이터 "아이" 유형이 개방되지 않는다면 반복될 수 있다. 훈련 신호 재생은 제 2 필드 동기가 검출될 때 선택적으로 수행될 수 있거나 아닐 수 있고, 결정 지향 모드에 대해서도 마찬가지이다.
훈련 신호 데이터를 재생 또는 반복하는 것은 주어진 시스템 및 예상된 신호 상태의 요구사항에 기반하여, 예를 들어 3에서 4 또는 10에서 15 사이클인, 미리 설정된 정수의 사이클 동안에 발생한다. 등화 시스템은 확실한 정보의 함수로서 두 개의 재생 열 사이에서 전환하기 위하여 제어된 마이크로프로세서이다. 예를 들면, 16-VSB 변조 신호의 경우에는 데이터 필드 내의 훈련 데이터의 2 또는 3회 반복만이 등화기에 수렴하기 위해 요구 될 수 있다. 다른 한편으로, 덜 견고한 8-VSB 변조 지상 방송 신호는 수렴을 얻기 위해 훈련 데이터의 10 또는 15회 반복을 요구할 수 있다. 과도하게 많은 훈련 데이터 반복은 시간을 소비하고 그래서 바람직하지 않다.
결정-지향 등화기 동작은, 훈련 데이터가 수렴 이전의 데이터 세그먼트 동안 재생되어지는 동안에 비활성적이다. 이것은 재생 신호(도 5)에 대응하여 적절한 등화기 제어 신호를 멀티플렉서(26 및 28)에 제공하는 발생기(66)에 의해 이루어진다. 각 재생 신호의 끝에서, 등화기는 아래에 기술된 것같이 필요에 따라 결정-지향 모드 또는 블라인드 모드로 다시 동작할 수 있다.
미리 설정된 수의 훈련 데이터 반복이 주어진 필드(예를 들면, 필드 동기가 얻어진 후에 제 1 필드 내에서)내에서 완료된 후에, 등화기 동작은, 등화기가 수렴을 이루었는지를 결정하기 위해 검사된다. 이것은 예를 들어 제 2 필드인 다음 필드 동안에 재생 제어 신호를 불가능하게 하며, 결정-지향 모드로 진입하여 이루어질 수 있다. 만약 결정-지향 동작이 수렴이 이루어지지 않았음을 지시하는 큰 슬라이스 에러 신호를 발생한다면, 결정-지향 동작은 다음(제 3) 필드 동안에는 불가능하고 미리 설정된 수의 훈련 데이터 반복이 재생 제어 신호에 응답하여 다음의 데이터 필드 동안에 반복된다. 이 과정은 슬라이스 에러 신호가 수렴이 이루어졌음을 지시할 때까지 계속된다. 이 과정이 발생할 때, 재생 신호는 블가능하며, 결정-지향 모드는 비-필드 동기(데이터 세그먼트) 간격 동안에 가능하게 되며, 데이터-지향 훈련 모드는 이전의 테이블에서 지시된 것처럼 필드 동기 간격 동안에 가능하다.
몇몇 필드에 걸쳐 훈련 데이터를 재생하는 것은 수렴을 이루는 것이 필요할 수도 있다. 대안적으로, 예를 들어 수렴이 1회 또는 2회 필드의 재생 후에도 이루어지지 않는다면, 블라인드 등화 모드가 훈련 데이터를 재생하는 과정과 함께 미리 설정된 협력적인 조합에서 사용될 수 있다.
비록 본 발명이 텔레비전 수신기의 맥락에서 기술되었지만, 본 발명은 또한 훈련 신호 또는 동등신호가 사용되는, 예를 들어 모뎀 또는 COFDM 네트워크 같은 다른 원격통신 장치에서 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림으로 순환하는 훈련 데이터 성분(PN 열-도 3)을 포함하는 데이터 스트림을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
    복조된 신호를 발생하기 위하여, 상기 데이터스트림에 응답하는 복조기(18);와,
    상기 복조된 신호에 응답하고 상기 훈련 데이터 성분에 응답하는 훈련 모드를 포함하는 다수의 동작 모드를 구비하는 적응 채널 등화기(50)를 포함하되;
    수신된 훈련 데이터 성분(PN)은 상기 훈련 모드의 미리 설정된 간격 동안에 상기 등화기에 의해 한 번 이상(35;도 1,4) 사용되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 데이터스트림은 수신된 잔류 측파대역(VSB) 변조 신호를 포함하되, 상기 변조 신호는 순환하는 훈련 데이터 성분 및 VSB 부호 배열에 의해 나타내어진 고선명 비디오를 포함하고, 상기 데이터는 다수의 데이터 세그먼트를 시작하는 필드 동기 성분을 포함하는 데이터 프레임의 연속에 의해 구성된 데이터 프레임 형태를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수신된 훈련 데이터 성분은 제 1의 검출 필드 동기 성분을 따르는 제 1의 데이터 필드 동안에 재사용되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 재사용된 훈련 데이터는 상기 제 1의 검출 필드 동기 성분 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 재사용된 훈련 데이터 성분은 상기 수신된 훈련 데이터의 전체보다 적게 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 훈련 데이터는 다수의 의사 난수(PN) 열(도 3)에 의해 구성되고;
    상기 재사용된 훈련 데이터는 모든 상기 PN 열의 전체보다 적게 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 다수의 PN 열은 한 데이터 필드에서 다음으로 반전하는 반전 PN 열(도 3에서 중앙의 63개 PN열)을 포함하고;
    상기 재사용된 훈련 데이터는 상기 반전 PN 열을 제외한 상기 PN 열의 전체보다 적게 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 재사용 데이터는 상기 PN 열의 첫 번째 2개(PN511,PN63)로 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 훈련 데이터는 제 1의 PN 열(PN511) 및 상대적으로 더 짧은 3개의 연속의 PN 열(PN63...)을 포함하고; 및
    상기 재사용 데이터는 상기 PN 열의 첫 번째 2개로 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 미리 설정된 간격은 필드 동기 간격(도 2)과, 데이터 필드의 한 데이터 세그먼트 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 채널로부터 수신된 데이터스트림을 처리하기 위한 시스템.
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