KR20070014165A - 잡음 전력 추정치에 기반한 등화기 동기 검출기 - Google Patents

잡음 전력 추정치에 기반한 등화기 동기 검출기 Download PDF

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KR20070014165A
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애런 릴 뷸렛
막심 비. 벨로체르코프스키
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톰슨 라이센싱
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Abstract

ATSC(Advanced Television Systems Committee-Digital Television: 최신 텔레비전 시스템 위원회-디지털 텔레비전) 수신기는 등화기와 동기 검출기를 포함한다. 등화기는 콘스텔레이션 공간으로부터 수신된 신호 점 시퀀스를 제공하며, 콘스텔레이션 공간은 내부 영역과 하나 이상의 외부 영역을 갖는다. 동기 검출기는 하나 이상의 외부 영역에 있는 수신된 신호 점의 수로부터 전개된 잡음 전력 추정치 함수로서 등화기 동기를 결정한다.

Description

잡음 전력 추정치에 기반한 등화기 동기 검출기{NOISE POWER ESTIMATE BASED EQUALIZER LOCK DETECTOR}
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 수신기에 관한 것이다.
ATSC-DTV(Advanced Television Systems Committee-Digital Television) 시스템과 같은 최신 디지털 통신 시스템에서{예컨대, 미국 최신 텔레비전 시스템 위원회의 "ATSC Digital Television Standard"(문서 A/53, 1995년 9월 16일)와, "Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard"(문서 A/54, 1995년 10월 4일)를 참조하기 바람}, 개선된 변조, 채널 코딩 및 등화가 보통 적용된다. 수신기에서, 등화기는 수신된 신호를 처리하여 왜곡을 정정하며, 보통은 DFE(Decision Feedback Equalizer) 유형이거나 이의 일부 변형이다.
등화기가 수신된 신호를 적절히 등화하는 지, 즉 등화기가 수신된 신호로 수렴되는지, 즉 "동기되는지"의 여부를 결정하기 위해, 수신기는 전형적으로 "동기 검출기"를 포함한다. 만약 동기 검출기가 등화기가 수렴하지 않았음, 즉 동기되지 않음을 지시한다면, 수신기는 예컨대 등화기를 리셋하고, 신호 획득을 재시작할 수 있다.
불행히도, 종래의 등화기 동기 검출 방법은 잡음에 민감하며, 이처럼 허위 동기 검출을 생성할 수 있으며, 이러한 검출은 전체 수신기 성능에 또한 영향을 미칠 수 있다.
채널 상에서 존재하는 잡음 유형, 예컨대 추가 백색 가우스 잡음(Additive White Gaussian Noise)의 통계적 속성을 고려함으로써, 특히 낮은 신호대잡음(SNR) 환경에서, 등화기 동기 검출의 정확도를 더욱 개선할 수 있다는 점을 관찰하였다. 특히, 및 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정하며, 이러한 추정치는 콘스텔레이션 공간(constellation space)에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 여기서, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 서로 다른 영역에 주어진다.
본 발명의 실시예에서, ATSC 수신기는 등화기와 동기 검출기를 포함한다. 등화기는 콘스텔레이션 공간으로부터 수신된 신호 점의 시퀀스를 제공하며, 콘스텔레이션 공간은 내부 영역과 하나 이상의 외부 영역을 갖는다. 동기 검출기는 하나 이상의 외부 영역 내에 있는 수신된 신호 점의 수로부터 전개된 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, ATSC 수신기는 등화기와 동기 검출기를 포함한다. 등화기는 콘스텔레이션 공간으로부터 수신된 신호 점의 시퀀스를 제공하며, 콘스텔레이션 공간은 내부 영역과 하나 이상의 외부 영역을 갖는다. 동기 검출기는 하나 이상의 외부 영역에 있는 수신된 신호 점의 수로부터 전개된 신호대잡음 전력비의 함수로서 등화기 동기를 결정한다.
도 1 및 도 2는 잡음 전력의 다른 레벨에 대해 수신된 신호 확률 분포 함수를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 원리를 구현하는 수신기의 예시적인 높은 레벨의 블록도.
도 4는 본 발명의 원리를 구현하는 수신기의 예시적인 부분을 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 원리에 따른 예시적인 흐름도를 도시한 도면.
도 7은 일차원 심벌 콘스텔레이션에 대한 본 발명의 개념을 예시한 추가적인 도면.
도 8 및 도 9는 이차원 심벌 콘스텔레이션에 대한 본 발명의 개념을 예시한 추가적인 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명의 원리에 따른 다른 예시적인 흐름도를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 원리에 따른 또 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 개념 이외의, 도면에 도시된 요소는 잘알려져 있고, 상세하게 기술되지 않을 것이다. 또한, 텔레비전 방송 및 수신기와의 친밀도가 추정되어, 여기서 상세하게 기술되지 않을 것이다. 예컨대, 본 발명의 개념 이외의, NTSC(National Television Systems Committee), PAL(Phase Alternation Lines), SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire) 및 ATSC(Advanced Television Systems Committee)(ATSC)와 같은 TV 표준에 대한 현재 및 제안된 권고와의 친밀도가 가정된다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 외에, 8-레벨 잔류 측파대(8-VSB), 직교 진폭 변조(QAM)와 같은 송신 개념, 및 무선-주파수(RF) 전단과 같은 수신기 구성요소나, 저잡음 블록, 튜너, 복조기, 상관기, 누설(leak) 적분기 및 스퀘어러(squarer)와 같은 수신부가 가정된다. 유사하게, 전송 비트 스트림을 생성하기 위한 {동화상 전문가 그룹(MPEG)-2 시스템 표준(ISO/IEC 13818-1)과 같은} 포맷 및 인코딩 방법은 잘 알려져 있고, 여기서 기술되지 않는다. 또한 본 발명의 개념은 이처럼 여기서는 기술되지 않은 종래의 프로그래밍 기술을 사용하여 구현될 수 있음을 주목해야 한다. 마지막으로, 도면상의 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
AWGN(Additive White Gaussian Noise) 송신 채널을 가정하면, 디지털 통신에서, 수신된 복조 신호는 다음의 수학식 1로서 표현될 수 있다.
Figure 112006081181504-PCT00001
여기서, T는 샘플 시간이며, s(nT)는 송신된 심벌이며, w(nT)는 채널의 추가 백색 가우스 잡음이다. 종래기술에서 알려진 바와 같이, 가우스 분포는 수학식 2로서 한정된다.
Figure 112006081181504-PCT00002
여기서, σ2는 분산이며, μ는 평균이다. 상기 수학식은, 만약 I 및 Q가 통계적으로 독립적이라면, I(동위상) 및 Q(직교위상) 데이터 모두에 적용된다.
이제, 간소화를 위해, 4개의 심벌: A, B, C, 및 D를 포함하는 콘스텔레이션 공간으로부터 취한 심벌을 송신하는 송신기를 고려하고, 이들 심벌 각각에는 값(-3, -1, 1 및 3) 각각으로 할당됨을 고려하자. 이러한 송신된 신호 상의 서로 다른 타입의 AWGN 채널의 효과는 도 1 및 도 2에 도시된다. 특히, 이들 도면은 서로 다른 값의 잡음 전력(분산)에 대해, 수신된 복조 신호{r(nT)}의 결과적인 확률 분포 함수(pdf)를 도시한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 이 도면은 σ2=0.5의 잡음 전력에 대해 수신되어 복조된 신호(pdf)를 도시한다. 선(51)으로 표시된 바와 같이, 도 1의 더 짧은 수직 실선은 수신되어 복조된 신호 점을 "분할하여(slice)" 이를 통해 수신된 심벌을 결정하기 위해 수신기에 대한 예시적인 분할 경계이다. 종래기술에서 알려진 바와 같이, 수신기는 분할{"경성(hard) 디코딩"으로 지칭됨}을 수행하여, 어떤 심벌이 실제로 송신되었을 수 있는지를 선택한다. 일반적으로, 분할은 수신된 심벌로서 수신된 신호 점에 기하학적으로 가장 가까운 값의 심벌을 선택한다. 도 1의 환경에서, 분할은 다음과 같은 수학식 3의 규칙에 따라 실행된다:
Figure 112006081181504-PCT00003
여기서, r은 (잡음으로 인한 임의의 손상을 포함하는) 수신된 신호 점의 값이며, S분할은 대응하는 선택된 심벌이다. 예컨대, 만약 수신된 신호 점이 (-2.5)의 값을 갖는다면, 수신기는 심벌A를 수신된 심벌로서 선택한다. 잡음 전력이 적고, 그러므로, 분할된 데이터가 거의 항상 옳을 것임, 즉 거의 항상 실제 송신된 심벌에 대응한다는 것을 도 1로부터 관찰할 수 있다.
그러나, 도 2는 송신된 신호 상의 더 많은 잡음 전력의 영향을 예시한다. 특히, 도 2는 σ2=3.0의 잡음 전력에 대해 수신되어 복조된 신호(pdf)를 도시한다. 다시, 도 2는 또한 선(51)으로 표시된 분할 경계를 도시한다. 이제, 잡음 전력은 수신되어 복조된 특정한 신호 점이 또 다른 심벌의 결정 영역으로 넘어가게 할 만큼 충분히 크다는 것을 주목해야 한다. 이로 인해 결국 수신기는 분할 에러를 야기한다. 예컨대, 다시 수신된 신호 점은 (-2.5)의 값을 가진다고 가정하자. 이 경우, 이전처럼, 수신기는 심벌A를 수신된 심벌로서 선택할 것이다. 그러나, 이러한 분할된 결정이 잘못될 가능성이 더 높다. 도 2의 화살표(52)로 지시한 바와 같이, 음영진 영역(the shaded area)은 심벌B가 심벌A 대신에 송신되었을 수 있는 상당한 가 능성이 있으므로 수신기가 분할 에러를 가질 수 있음을 보여준다. 이들 분할 에러나 결정 에러는 덜 신뢰할 만한 통신 링크를 초래할 수 있고, 일부 경우, 통신 링크가 실패하게 한다.
잡음 타입, 예컨대 채널 상에 제공된 잡음 유형, 예컨대 추가 백색 가우스 잡음의 전술된 통계적 속성을 고려함으로써, 특히 낮은 신호대잡음비(SNR) 환경에서 등화기 동기 검출의 정확도를 더 개선하는 것이 가능함을 관찰하였다. 특히, 수신되어 복조된 신호 점은 둘 이상의 분할 경계로 넘어가지 않을 것이라는 점을 도 2로부터 관찰하였다. 예컨대, 잡음에 의해 이미 손상된 송신된 심벌A은 수신기에 의해 심벌C나 심벌D로서 오해될 수 없을 것이다. 그에 따라, 수신기가 콘스텔레이션 공간의 외부 영역 대 콘스텔레이션 공간의 내부 영역의 비가 잘못되지 않을 것이라는 점을 더 관찰하였다. 예컨대, 도 2의 심벌A에 대한 결정 영역에서, 수신기는, 비록 심벌B가 실제로 송신되었을 가능성이 있을 지라도, 심벌A가 수신되었음을 결정한다. 이와는 대조적으로, 내부 심벌C에 대한 결정 영역을 고려하자. 여기서, 수신기는 심벌C가 수신되었음을 결정한다- 아직 2개의 다른 심벌B 또는 심벌D가 실제로 송신되었을 수도 있다. 이처럼, 도 2의 환경에서, 수신기는 외부 심벌 영역, 즉 r≤-3 및r≥3에서 잘못되지 않을 것이다.
상술한 관점에서, 수신기가 잘못되지 않을 상기 이들 영역이나 부분은 등화기 동기 검출기가 동작해야 하는 영역이다. 그러므로, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정하며, 이러한 추정치는 콘스텔레이션 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 제공된다.
본 발명의 원리에 따른 예시적인 텔레비전 세트(10)의 높은 수준의 블록도가 도 3에 도시되어 있다. 텔레비전(TV) 세트(10)는 수신기(15)와 디스플레이(20)를 포함한다. 예시적으로, 수신기(15)는 ATSC-호환성 수신기이다. 수신기(15)는 또한 NTSC(National Television Systems Committee)-호환적일 수 있고, 즉 NTSC 동작 모드와 ATSC 동작 모드를 가질 수 있어서, TV 세트(10)는 NTSC 방송이나 ATSC 방송으로부터 비디오 콘텐츠를 디스플레이할 수 있게 한다. 본 발명의 개념 기술시 간략성을 위해, ATSC 동작 모드만 여기서 기술된다. 수신기(15)는 처리하기 위해{예컨대, 안테나(미도시)를 통해} 방송 신호(11)를 수신하여, 이로부터 비디오 콘텐츠를 시청하기 위해 디스플레이(20)에 적용하도록 예컨대 HDTV(High Definition TV) 비디오 신호를 복구한다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 수신기(15)의 부분(200)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 부분(200)은 안테나(201), 무선 주파수(RF) 전단(205), 아날로그/디지털(A/D) 변환기(210), 복조기(215), 등화기(220), 슬라이서(225), 등화기 모드 요소(230) 및 에러 생성기(235)를 포함한다. 본 발명의 개념 외에, 도 4에 도시된 여러 요소의 기능은 잘 알려져 있고, 여기서 매우 간략하게만 기술될 것이다. 나아가, 최소평균제곱(LMS) 알고리즘, 일정 계수 알고리즘(CMA), 감소한 콘스텔레이션 알고리즘(RCA)과 같은 등화기(220)의 등화기 계수(미도시)를 적응시키기 위한 특정한 알고리즘은 종래기술에서 알려져 있어, 여기서 기술되지 않는다.
RF 전단(205)는 안테나(201)를 통해 수신된 신호를 다운 변환하고 필터링하여 기저대역 근처 신호를 A/D 변환기(210)를 제공하며, 이러한 A/D 변환기(210)는 신호를 디지털 영역으로 변환하고, 샘플 시퀀스(211)를 복조기(215)에 제공하기 위해 다운 변환된 신호를 샘플링한다. 복조기(215)는, 신호(211)를 복조하여 콘스텔레이션 공간에서 신호 점 시퀀스를 나타내는 복조된 신호(216)를 등화기(220)에 제공하기 위해, 자동 이득 제어(AGC), 심벌 타이밍 복구(STR), 반송파 추적 루프(CTL) 및 종래기술에서 알려진 다른 기능 블록을 포함한다. 등화기(220)는 왜곡, 예컨대 심벌간 간섭(ISI) 등을 정정하기 위해 복조된 신호(211)를 처리하며, 등화된 신호(221)를 슬라이서(225), 등화기 모드 요소(230) 및 에러 생성기(235)에 제공한다. 슬라이서(225)는 (콘스텔레이션 공간에서 신호 점 시퀀스를 다시 나타내는) 등화된 신호(221)를 수신하여, (전술된 바와 같이) 수신된 심벌에 대한 경성 결정(hard decision)을 하여 심벌율 1/T로 발생하는 신호(226)를 통해 분할된 심벌 시퀀스를 제공한다. 신호(226)는 수신기(15)의 다른 부분(미도시), 예컨대 도 4의 등화기 모드 요소(230) 및 에러 생성기(235) 뿐만 아니라 순방향 에러 정정(FEC: Forward Error Corrction)에 의해 처리된다. 종래기술에서 알려진 바와 같이, 에러 생성기(235)는 예컨대 복조기(215)에서의 타이밍 불명료성(ambiguity)을 정정하는데 사용하고 및 등화기(220)의 필터(탭) 계수 값을 적응시키거나 조정하기 위해 하나 이상의 에러 신호(236)를 생성한다. 예컨대, 에러 생성기(235)는 일부 예에서 등화된 신호 점과 각 분할된 심벌 사이에 차이, 즉 에러를 측정하여 등화기(220)의 필터 계수를 적응시키는데 사용한다. 에러 생성기(235)처럼, 등화기 모드 요소 (230)도 등화된 신호 점과 각 분할된 심벌을 각각 신호(221 및 226)를 통해 수신한다. 등화기 모드 요소(230)는 이들 신호를 사용하여 등화기 모드를 결정하며, 이러한 모드는 모드 신호(231)를 통해 제어된다. 등화기(220)는 종래기술에서 알려진 바와 같이 블라인드 모드(CMA나 RCA 알고리즘을 사용)나 결정 지향 모드(LMS 알고리즘)로 동작할 수 있다.
게다가, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 등화기 모드 요소(230)(여기서 동기 검출기로도 지칭됨)는 동기 신호(233)를 제공한다. 신호(233)는 등화기(220)가 수렴하는지의 여부를 나타낸다. 간략성을 위해, 다음의 상세한 설명은 일차원 및 이차원 심벌 콘스텔레이션으로 제한된다. 그러나, 본 발명의 개념은 그러한 것으로 제한되지 않고, 다차원 콘스텔레이션으로 기꺼이 확장될 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 예시적인 흐름도가 도시되어 있다. 도 5의 흐름도는 예시적으로 예컨대 등화기 모드 요소(230)에 의해 실행된다. 이 지점에서, 도 7을 또한 참조해야 하며, 도 7은 종래기술에서처럼 일차원 M-VSB 심벌 콘스텔레이션(여기서, M=8)에 관한 본 발명의 개념의 동작을 예시한다. 특히, 도 7은 낮은 SNR 환경에서 등화기 출력 신호(221)의 도표를 도시한다. 도 7에서 관찰할 수 있는 바와 같이, 콘스텔레이션의 두 외부 영역은 점선 화살표(356 및 357)에 의해 지시된 바와 같이 한정되었다. 특히, 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 외부 영역의 경계는 out_threshold의 값에 의해 지시된다. 8-VSB 심벌 콘스텔레이션의 경우, 예컨대 7.0의 값과 같이 점선 화살표(356)로 표시된 양의 out_threshold가 되며, 예컨대 (-7.0)의 값과 같이 점선 화살표(357)로 표시된 음 의 out_threshold가 된다. 이처럼, out_threshold의 크기는 7.0이다. 비록 본 발명의 개념은 대칭 값의 환경에서 예시되었을 지라도, 본 발명의 개념은 그렇게 제한되지 않을 것임을 주목해야 한다. 상기 주목한 바와 같이, out_threshold의 값은 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 외부 영역의 시작을 나타낸다. 도 7에 도시된 8-VSB 콘스텔레이션 공간의 외부 영역은 점선 화살표(372 및 373) 방향으로 지시된다. 이처럼, out_threshold 이상의 크기를 갖는 수신된 신호 점은 외부 수신된 신호 점으로 간주된다. 즉, 다음과 같은 수학식 4가 성립한다.
Figure 112006081181504-PCT00004
여기서, Eq_outn은 시간(n)에서 등화기 출력 신호(221)에 의해 제공된 수신된 신호점을 나타낸다.
도 5를 다시 참조하면, 단계(305)에서, 등화기 모드 요소(230)는 N개의 외부 수신된 신호 점에 대해 잡음 전력 추정치(Pw)를 계산한다. 상기 주목한 바와 같이, 도 7의 환경에서, 8-VSB 콘스텔레이션 공간의 외부 영역은 점선 화살표(372 및 373) 방향으로 지시된다. 일치원 8-VSB 콘스텔레이션의 경우, 잡음 전력 추정치는 다음의 수학식으로 기술된다.
Figure 112006081181504-PCT00005
Figure 112006081181504-PCT00006
여기서, 수신된 외부 신호 점만이 수학식 5 및 6에서 사용된다. 수학식 5는 등화기(220)에 의해 제공된 수신된 신호 점{신호(221)}과 슬라이서(225)에 의해 제공된 각 분할된 심벌{신호(226)} 사이에 에러 신호(en)를나타낸다.
단계(310)에서, 등화기 모드 요소(230)는, Pw에 대한 값이 임계값보다 작을 지를 결정한다. 임계값은 프로그램 가능할 수 있음을 주목해야 한다. 만약 Pw의 값이 임계값보다 작지 않다면, 단계(320)에서, 등화기 모드 요소(230)는 등화기가 동기되지 않음을 결정하고, 논리 "0"을 나타내는 예시 값을 동기 신호(233)에 제공한다. 그러나, 만약 Pw의 값이 임계값보다 작다면, 단계(315)에서, 등화기 모드 요소(230)는 등화기가 동기화됨을 결정하고, 논리 "1"을 나타내는 예시 값을 동기 신호(233)에 제공한다. 예컨대, 만약 동기가 선언된다면, 등화기(220)는 블라인드 동작 모드로부터 결정 지향 모드로 가도록 지시될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 도 5의 단계(305)에서 사용하기 위해 좀더 상세한 흐름도가 도시되어 있다. 예시적으로, 다음의 파라미터가 한정된다: out_cnt 및 y. 변수(out_cnt)는 콘스텔레이션 공간의 외부 영역에 있는 수신된 신호 점의 수를 추적한다. y의 값은 (앞서 Eq_outn으로도 또한 지칭된) 도 4의 등화기 출력 신호(221) 를 나타낸다. 도 6의 단계(350)에서, 카운터, out_out은 0의 값으로 리셋된다. 단계(355)에서, y의 절대값{abs(y)}은 out_threshold의 크기와 비교되어, 수신된 신호 점이 콘스텔레이션 공간의 외부 영역에 있는지를 결정한다. 만약 수신된 신호 점이 콘스텔레이션 공간의 외부 영역에 있지 않다면, 그 다음 수신된 신호 점에 대해서 단계(355)에서 계속 실행된다. 그러나, 만약 수신된 신호 점이 콘스텔레이션 공간의 외부 영역에 있다면, out_cnt의 값은 단계(360)에서 증분되며, 단계(365)에서, 증분 잡음 전력 계산식, 예컨대 수학식 4가 수신된 신호 점에 대해 실행된다. 단계(370)에서, out_cnt의 값은 제한값과 비교된다(예컨대, 제한값=2048). 만약 out_cnt의 값이 이 제한값을 초과하지 않는다면, 그 다음 수신된 신호 점을 평가하기 위해 단계(355)로 복귀하여 실행된다. 그러나, 만약 out_cnt의 값이 이 제한값을 초과한다면, 즉 N개의 외부 수신된 신호 점이 처리된다면(예컨대, N=2048), 잡음 전력 계산은 단계(375)에서 종료되며, 예컨대 수학식 5에서 N개의 수신된 신호 점에 대해 실행되고, 도 5의 단계(310)에서 실행이 진행되어, 등화기(220)가 동기화되거나 동기화되지 않는지를 결정한다.
본 발명의 개념의 추가적인 예시가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 이들 도면은 종래기술에서 알려진 바와 같이 이차원 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulation)(여기서, M=16) 심벌 콘스텔레이션에 대해 낮은 SNR 환경에서 등화기 출력 신호(221)의 도면을 예시한다.
Figure 112006081181504-PCT00007
여기서, Eq_outn은 앞서 기술된 r(nT)에서 대응하며, 시간(n)에 등화기(220)의 출력 신호(221)이며, I는 동위상 성분이고, Q는 직교위상 상분이다. 명료성을 위해, 동위상(I) 및 직교 위상(Q) 축은 도시되어 있지 않다. 도 8 및 도 9의 환경에서, 여러 접근법이 가능하다. 예컨대, 도 5 및 도 6의 전술된 흐름도에 대해, 수신된 신호 점의 (I) 및 (Q) 성분은 개별적으로 카운팅될 수 있다. 콘스텔레이션 공간의 out_thresholds는 각 차원(예컨대, 372-I, 373-I, 373-Q, 373-Q 등)에 대해 한정되고, 예컨대 수신된 신호 점은 다음과 같은 경우에 수신된 외부 신호 점임을 도 8 및 도 9로부터 관찰할 수 있다:
Figure 112006081181504-PCT00008
도 7에서처럼, 콘스텔레이션 공간의 외부 영역은 도 8 및 도 9 모두에서 화살표(372 및 373)의 방향에 있다. 도 8에서 콘스텔레이션 공간의 외부 영역은 직사각형(379)의 외부 영역인 반면, 도 9에서 콘스텔레이션 공간의 외부 영역은 4개의 코너 영역으로 한정됨을 주목해야 한다. 수신된 신호 점은 다음과 같은 경우에 코너 영역에 있다:
Figure 112006081181504-PCT00009
그러나, 본 발명의 개념은 그렇게 제한되지 않으며, 외부 영역에 대한 다른 형태가 가능하다.
슬라이서 출력 심벌, S_out은 VSB-기반 시스템에서 상수이므로(단지 외부 심벌만이 사용되기 때문에), Pw를 대체한 대안적인 수학식은 다음과 같이 표현될 수 있다는 것 또한 도 7에 대해서 주목되어야 한다:
Figure 112006081181504-PCT00010
수학식 10은 또한 QAM 시스템에도 적용되며, 이는 외부 심벌의 평균 신호 전력이 또한 상수 값이기 때문이다. 수학식 10은 잡음을 포함하는 수신된 외부 신호 점의 총 전력을 계산한다. 잡음이 상수 값을 유지한다고 가정하면, 상기 계산은 등화기가 수렴함에 따라 더 작아지게 될 것이다. 본 발명의 원리에 따라, 등화기 상태-동기, 수렴, 발산, 또는 비동기화됨을 결정하는데 사용되는 Sw나 Pw의 경향이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 등화기 동기 검출은 수신된 신호에 대해 신호대잡음비(SNR) 추정치를 사용하여 상술한 잡음 전력 추정치의 함수로서 결정된다. 특히, N개의 수신된 외부 신호 점을 모은 후, 잡음 전력 추정치(Pw)는 신호 전 력(Sw)으로 나눠진다. 즉:
Figure 112006081181504-PCT00011
여기서, 신호 전력(Sw)은 다음과 같이 정의된다:
Figure 112006081181504-PCT00012
여기서, si는 i번째 심벌이고, M은 콘스텔레이션 공간의 심벌 수이다. 예컨대 16-QAM 시스템에 대해 M=16이고, 64-QAM 시스템에 대해 M=64이고, 8-VSB 시스템에 대해 M=8이다. 코너 영역을 상술한 바와 같이 사용하는 환경에서, 만약 N이 충분히 크다면(예컨대 N=8192개의 수신된 외부 신호 점), 수학식 11로부터의 계산된 SNR은 등화기 동기를 결정하는데 사용하기 위한 통계적으로 양호한 추정치이다.이러한 변수는 도 10 및 도 11의 흐름도에서 도시되며, 여기서 이들 도면은 단계(305' 및 310')(도 10에서)와 단계(375)(도 11에서)를 포함한다는 것을 제외하고는 도 5 및 도 6과 유사하다. 특히, 도 5의 단계(305)처럼, 도 10의 단계(305')는 도 11에서 좀더 상세하게 도시된다. 도 11은 단계(375)를 포함한다는 점을 제외하고는 도 6과 유사하며, 이러한 단계(375)는 상술한 바와 같이 수학식 11 및 12에 따라 SNR을 결정한다. 도 10을 다시 참조하면, 단계(310')는 만약 SNR이 threshold SNR 값보다 크다면 등화기가 동기화된 것으로 결정되는 것을 제외하고는 도 5의 단계(310)와 유사하다.
본 발명의 개념의 또 다른 예시적인 실시예가 도 12에 도시되어 있다. 이 예시적인 실시예에서, 수신기(미도시)에서 사용하기 위한 집적회로(IC)(605)는 동기 검출기(620)와 적어도 하나의 레지스터(610)를 포함하며, 레지스터(610)는 버스(651)에 연결된다. 예시적으로, IC(605)는 집적된 아날로그/디지털 텔레비전 디코더이다. 그러나, 본 발명의 개념과 관련된 IC(605)의 부분만이 도시된다. 예컨대, 아날로그-디지털 변환기, 필터, 디코더 등은 간략성을 위해 도시되어 있지 않다. 버스(651)는 프로세서(650)에 의해 표시된 바와 같은 수신기의 다른 성분 내외로의 통신을 제공한다. 레지스터(610)는 IC(605)의 하나 이상의 레지스터를 나타내며, 여기서, 각 레지스터는 비트(609)로 표시된 하나 이상의 비트를 포함한다. IC(6 05)의 레지스터, 또는 그 일부분은 판독-전용, 기록-전용 또는 판독/기록용일 수 있다. 본 발명의 원리에 따라, 동기 검출기(620)는 전술된 등화기 동기 검출기 특성, 즉 동작 모드를 포함하며, 적어도 하나의 비트, 예컨대 레지스터(610)의 비트(609)는 이 동작 모드를 인에이블 또는 디스에이블시키기 위해 예컨대 프로세서(650)에 의해 설정될 수 있는 프로그램 가능한 비트이다. 도 12의 환경에서, IC(605)는 IC(605)의 입력 핀, 즉 리드선을 통해 처리하기 위한 IF 신호(601)를 수신한다. 이 신호의 파생 신호(602)는 전술된 바와 같이 등화기 동기 검출을 위해 동기 검출기(620)에 인가된다. 동기 검출기(620)는 등화기(도 12에 도시되어 있지 않음)가 동기화되는지를 지시하는 신호(621)를 제공한다. 비록 도 12에 도시되지 않을 지라도, 신호(621)는 IC(605) 외부 및/또는 레지스터(610)를 통해 액세스 가능한 회로에 제공될 수 있다. 동기 검출기(620)는 내부 버스(611)를 통해 레지스터(610)에 연결되며, 이러한 버스(611)는 종래기술에서 알려진 바와 같이 (예컨대, 전술한 적분기 및 카운터 값을 판독하기 위해) 동기 검출기(620)를 레지스터(610)에 인터페이스하기 위해 IC(605)의 다른 신호 경로 및/또는 구성요소를 나타낸다. IC(605)는 신호(606)에 의해 표시된 바와 같이 하나 이상의 복구된 신호, 예컨대 복합 비디오 신호를 제공한다. IC(605)의 다른 변형은 본 발명의 원리에 따라 가능하며, 예컨대 비트(610)를 통해 예컨대 이 동작 모드의 외부 제어는 필요치 않으며, IC(605)는 단순히 등화기 동기를 검출하기 위해 전술된 처리를 항상 실행할 수 있다는 점을 주목해야 한다.
전술된 바와 같이, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 등화기 동기를 잡음 전력 추정치의 함수로서 결정하며, 이러한 추정치는 콘스텔레이션 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 여기서, 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 제공된다. 비록 본 발명의 개념이 내부 영역 내에 있는 수신된 신호 점에 주어지는 0의 가중치(즉, 가중치 없음)와, 외부 영역 내에 있는 수신된 신호에 주어지는 1의 가중치 측면에서 기술되었을지라도, 본 발명은 그렇게 제한되지 않음을 주목해야 한다. 마찬가지로, 비록 본 발명의 개념은 외부 영역과 내부 영역의 환경에서 기술되었을 지라도, 본 발명의 개념은 그렇게 제한되지 않는다.
상술한 측면에서, 상술한 설명은 본 발명의 원리를 단순히 예시하며, 그에 따라 당업자는 많은 대안적인 배열을 고안할 수 있을 것이고, 그러한 배열은 비록 여기서 명시적으로 기술되지 않을 지라도 본 발명의 원리를 구현하며 본 발명의 사상과 범주 내에 있음을 주목해야 한다. 예컨대, 비록 별도의 기능 요소 환경에서 예시되었을 지라도, 이들 기능 요소는 하나 이상의 집적 회로(IC) 상에 구현될 수 있다. 유사하게, 비록 별도의 요소로 도시되었을 지라도, 이들 요소 중 임의의 요소나 이들 요소 모두가 예컨대 디지털 신호 프로세서와 같은 저장된-프로그램-제어 프로세서로 구현될 수 있으며, 이러한 프로세서는 예컨대 도 5 및/또는 도 6 등에서 도시된 단계중 하나 이상의 단계에 대응하는 예컨대 관련된 소프트웨어를 실행한다. 나아가, 비록 TV 세트(10) 내에 번들로 제공된(bundled) 요소로서 도시되었을 지라도, 이러한 요소는 임의로 결합되어 서로 다른 유닛 내에 분포될 수 있다. 예컨대, 도 3의 수신기(15)는 디바이스나 박스의 일부분, 즉 스플레이(20) 등을 병합한 이러한 디바이스나 박스로부터 물리적으로 분리된 셋톱 박스와 같은 것일 수 있다. 또한, 비록 지상파 방송 환경에서 기술되었을 지라도, 본 발명의 원리는 예컨대 위성, 케이블 등과 같은 다른 타입의 통신 시스템에 적용될 수 있음을 주목해야 한다. 그러므로, 예시적인 실시예가 여러 가지로 변경될 수 있으며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주에서 벗어나지않고 다른 배열이 고안될 수 있음을 이해해야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 통신 시스템 및 수신기에 이용된다.

Claims (45)

  1. 수신기에서 사용하는 방법으로서,
    수신된 신호 점(signal points) 시퀀스를 제공하는 단계와;
    등화기 동기를 잡음 전력 추정치의 함수로서 결정하는 단계를 포함하며, 이러한 추정치는 콘스텔레이션(constellation) 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 주어지는,
    수신기에서 사용하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 외부 영역은 콘스텔레이션 공간의 내부 영역보다 더 가중되는, 수신기에서 사용하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 결정 단계는 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 내부 영역에 있는 수신된 신호 점에 어떠한 가중치도 주지 않는 단계를 포함하는, 수신기에서 사용하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 청구항 3에 기재된 상기 결정 단계는:
    잡음 전력 추정치에 대한 값을 결정하는 단계와;
    만약 상기 결정된 값이 임계치미만이라면, 등화기 동기가 발생했다고 결정하는 단계를 포함하는, 수신기에서 사용하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 외부 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기에서 사용하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 결정 단계는:
    잡음 전력 추정치로부터 신호대잡음비(SNR) 추정치를 결정하는 단계와;
    만약 SNR 추정치가 임계치를 초과한다면, 등화기가 동기화된다고 결정하는 단계를 포함하는, 수신기에서 사용하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-VSB(잔류 측파대: Vestigial SideBand) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기에서 사용하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-QAM(직교 진폭 변조: Quadrature Amplitude Modulated) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기에서 사용하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기에서 사용하는 방법.
  10. 수신기로서,
    수신된 신호 점 시퀀스를 제공하는 수단과;
    등화기 동기를 잡음 전력 추정치의 함수로서 결정하는 수단으로서, 상기 잡음 전력 추정치는 콘스텔레이션 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되고, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 주어지는, 등화기 동기 결정 수단을 포함하는,
    수신기.
  11. 제 10항에 있어서, 외부 영역은 콘스텔레이션 공간의 내부 영역보다 더 가중치가 주어지는, 수신기.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 결정 수단은 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 내부 영역에 있는 수신된 신호 점에 어떠한 가중치도 주지 않는, 수신기.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 등화기 동기를 결정하는 수단은 잡음 전력 추정치에 대한 값을 결정하고, 만약 결정된 값이 임계치 미만이라면, 등화기 동기가 발생함을 결정하는, 수신기.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 등화기 동기를 결정하는 수단은 잡음 전력 추정치로 부터의 신호대잡음비(SNR) 추정치를 결정하며, 만약 SNR 추정치가 임계치를 초과한다면, 등화기가 동기됨을 결정하는, 수신기.
  16. 제 10항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-VSB(Vestigial SideBand) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  17. 제 10항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulated) 심벌 콘스텔레이션 공간인, 수신기.
  18. 제 10항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  19. 수신기로서,
    수신된 신호 점 시퀀스를 제공하는 등화기와;
    동기 검출기를 포함하며,
    상기 동기 검출기는 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정하며, 이러한 추정치는 콘스텔레이션 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 주어지는,
    수신기.
  20. 제 19항에 있어서, 외부 영역은 콘스텔레이션 공간의 내부 영역보다 더 가중치가 주어지는,수신기.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 동기 검출기는 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 내부 공간에 있는 수신된 신호 점에 어떠한 가중치도 주지 않는, 수신기.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 동기 검출기는 상기 잡음 전력 추정치에 대한 값을 결정하고, 만약 결정된 값이 임계치 미만이라면, 등화기 동기가 발생함을 결정하는, 수신기.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 동기 검출기는 상기 잡음 전력 추정치로부터 신호대잡음비(SNR) 추정치를 결정하고, 만약 상기 SNR 추정치가 임계치를 초과한다면, 등화기가 동기됨을 결정하는, 수신기.
  25. 제 19항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-VSB(Vestigial SideBand) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  26. 제 19항에 있어서, 콘스텔레이션 공간은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulated) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  27. 제 19항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  28. 수신기로서,
    수신된 신호를 처리하는 디코더와;
    상기 디코더의 동작 모드를 설정할 때 사용하는 적어도 하나의 레지스터를 포함하며,
    상기 디코더의 적어도 한 동작 모드는 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정하며, 이러한 잡음 전력 추정치는 콘스텔레이션 공간의 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되며, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 주어지는,
    수신기.
  29. 제 28항에 있어서, 외부 영역이 콘스텔레이션 공간의 내부 영역보다 더 가중치가 주어지는, 수신기.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 디코더는 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 내부 영 역에 있는 수신된 신호 점에 어떠한 가중치도 주지 않는, 수신기.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 디코더는 상기 잡음 전력 추정치에 대한 값을 결정하고, 만약 상기 결정된 값이 임계치 미만이라면, 등화기 동기가 발생함을 결정하는, 수신기.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  33. 제 28항에 있어서, 상기 디코더는 상기 잡음 전력 추정치로부터 신호대잡음비(SNR) 추정치를 결정하고, 만약 상기 SNR 추정치가 임계치를 초과한다면, 등화기가 동기화됨을 결정하는, 수신기.
  34. 제 28항에 있어서, 상기 콘스텔레이션 공간은 M-VSB(Vestigial SideBand) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  35. 제 28항에 있어서, 상기 콘스텔레이션 공간은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulated) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  36. 제 28항에 있어서, 상기 영역들 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  37. 수신기로서,
    수신된 신호를 처리하는 디코더로서, 수신된 신호로부터 유도된 신호 함수로서 등화기 동기를 결정하는 디코더와;
    상기 디코더가 잡음 전력 추정치의 함수로서 등화기 동기를 결정하도록 상기 디코더를 제어하는 프로세서를 포함하며,
    상기 잡음 전력 추정치는 콘스텔레이션 공간에서 수신된 신호 점의 분포 함수로서 결정되고, 서로 다른 가중치가 콘스텔레이션 공간의 다른 영역에 주어지는,
    수신기.
  38. 제 37항에 있어서, 외부 영역은 콘스텔레이션 공간의 내부 영역보다 더 가중치가 주어지는, 수신기.
  39. 제 37항에 있어서, 상기 디코더는 콘스텔레이션 공간의 하나 이상의 내부 영역에 있는 수신된 신호 점에 어떠한 가중치도 주지 않는, 수신기.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 디코더는 상기 잡음 전력 추정치에 대한 값을 결정하고, 만약 상기 결정된 값이 임계치 미만이라면, 등화기 동기가 발생함을 결정하는, 수신기.
  41. 제 39항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
  42. 제 37항에 있어서, 상기 디코더는 상기 잡음 전력 추정치로부터 신호대잡음비(SNR) 추정치를 결정하고, 만약 상기 SNR 추정치가 임계치를 초과한다면, 등화기가 동기됨을 결정하는, 수신기.
  43. 제 37항에 있어서, 상기 콘스텔레이션 공간은 M-VSB(Vestigial SideBand) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  44. 제 37항에 있어서, 상기 콘스텔레이션 공간은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulated) 심벌 콘스텔레이션인, 수신기.
  45. 제 37항에 있어서, 상기 영역 중 적어도 하나는 상기 콘스텔레이션 공간의 코너 영역인, 수신기.
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