KR20110111805A - 잔류 측파대 신호를 처리하는 수신기 및 그것의 등화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 잔류 측파대(VSB) 신호의 수신 방법은, 수신 샘플 열을 복수의 섹션들로 분할하는 단계, 상기 분할된 복수의 섹션들 각각에 대해 적어도 2회 이상의 적응 등화 연산을 순차적으로 수행하는 단계, 그리고 상기 적응 등화 연산에 의해서 필터링된 섹션들을 연결하여 심벌 열로 재구성하는 단계를 포함한다.

Description

잔류 측파대 신호를 처리하는 수신기 및 그것의 등화 방법{EQUALIZER FOR EQUALIZIG VSB SIGNAL AND EQUALIZE METHOD THEREOF}
본 발명은 디지털 방송 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 디지털 TV 시스템에서 잔류 측파대 신호를 처리하는 수신기 및 그것의 등화 방법에 관한 것이다.
최근 방송 시스템은 아날로그 방송 시스템에서 디지털 방송 시스템으로 급격히 대체되고 있다. 향후 몇 년 후에는 디지털 방송 시스템이 기존의 아날로그 방송 시스템을 완전히 대체할 것으로 전망된다.
디지털 방송 시스템은 유럽식과 미국식으로 크게 분류될 수 있다. 유럽에서는 디지털 방송 신호의 송수신 방식으로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 기반한 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)로 표준화가 진행되었다. 반면, 미국에서는 잔류 측파대(Vestigial Side Band)(이하, VSB) 방식에 기반하여 디지털 방송 시스템의 표준화가 진행되었다. 잔류 측파대(VSB) 신호는 ATSC(Advanced Television Systems Committee)에서 규정하고 있다.
ATSC 8-VSB 방식의 디지털 TV 방송 시스템은 최초에 고정된 루프탑(Roof-Top) 안테나를 고려하여 디자인되었다. 따라서, ATSC 8-VSB 방식의 디지털 TV 방송 시스템은 유럽의 DVB-T 방식에 비하여 고화질(HD) 방송에는 유리한 반면에, 모바일 환경에서의 수신 성능이 상대적으로 불리한 특성이 있다. 모바일 환경에서 우수한 수신 성능을 제공하기 위한 대안으로 몇 가지의 표준들(DVB-H, MediaFLO, T-DMB, ATSC-M/H)이 제안되었다.
대안으로 개발된 새로운 표준들은 이동 수신의 성능을 높여주었다. 하지만, 새로운 표준들을 적용하기 위해서는 기존에 구축된 방송 장비와 장치들의 변경이 필요하였다. 따라서, 새로운 표준들을 기존의 방송 시스템에 적용하기 위해 막대한 비용의 추가적인 투자가 불가피하다.
추가적인 비용의 투자를 최소화하기 위한 방책은, 바로 모바일 환경에서 기존의 ATSC 방식의 디지털 TV 수신기의 성능을 높이는 것이다. 모바일 디지털 TV 수신기의 성능을 높이기 위한 핵심 기술은 등화기 모듈(Equalizer Module)이다. 등화기 모듈(Equalizer Module)은 모바일 환경에서 발생하는 채널의 다중 경로 효과를 보상할 수 있다. 모바일 환경에서의 채널의 다중 경로는 빠른 채널 환경의 변화로 나타난다. 다중 경로 효과를 극복하기 위해서, 등화기는 빠른 채널 환경에 고속으로 파라미터를 적응시켜야 한다. 하지만, 8-VSB 방식과 같은 단일 케리어(Single carrier) 통신 시스템의 수신기는 시변 채널을 고속으로 추정할 수 없는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 시변 채널에서 고속으로 채널의 변화를 추정할 수 있는 등화기 및 그것의 등화 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 잔류 측파대(VSB) 신호의 수신 방법은, 수신 샘플 열을 복수의 섹션들로 분할하는 단계, 상기 분할된 복수의 섹션들 각각에 대해 적어도 2회 이상의 적응 등화 연산을 순차적으로 수행하는 단계, 그리고 상기 적응 등화 연산에 의해서 필터링된 섹션들을 연결하여 비트 스트림으로 재구성하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 잔류 측파대(VSB) 신호를 수신하는 수신기는, 연속되는 심벌 열을 복수의 섹션들로 분할하는 섹션 유닛, 상기 복수의 섹션들 각각에 대해서 적어도 2회 이상의 등화 계수 적응 연산을 수행하는 반복 등화기, 그리고 상기 반복 등화기로부터 출력되는 등화기 출력을 재배열하여 연속된 비트 스트림으로 생성하는 출력 버퍼를 포함한다.
이상과 같은 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 TV의 수신기의 등화기 및 그것의 등화 방법에 따르면, 시변 채널에서도 고속 및 정확한 채널 추정이 가능하다. 따라서, 모바일 환경에서의 뛰어난 수신 성능을 가지는 ATSC 방식의 디지털 TV 시스템을 경제적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기 구조를 보여주는 블록도;
도 2는 도 1의 반복 등화기의 구체적인 구조를 보여주는 블록도;
도 3은 도 2의 분할 유닛의 구조를 보여주는 블록도;
도 4는 분할 유닛의 동작을 보여주는 타이밍도;
도 5는 반복 등화기의 구조를 보여주는 블록도;
도 6은 도 5의 탭 처리기의 구조를 보여주는 블록도;
도 7은 도 2의 출력 버퍼의 동작을 보여주는 타이밍도;
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 적응 등화기의 업데이트 방법을 보여주는 순서도; 그리고
도 9는 본 발명의 효과를 보여주는 그래프이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.
이하에서는, ATSC 8-VSB 방식의 디지털 TV 수신기를 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용될 것이다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 응용에 따라 수정되거나 변경될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 디지털 TV 수신기의 구조를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 디지털 TV 수신기(100)는 튜너(110), 복조기(120), 등화기(130) 그리고 TCM 디코더(140), 역인터리버(De-interleaver), RS 디코더(RS Decoder) 및 TS 패킷 생성기(TS packet generator)를 포함한다.
튜너(110)는 안테나(Antenna)를 통해서 반송파 주파수로 수신되는 RF 신호를 기저 대역 또는 중간 주파수 대역으로 하향 변환(Down conversion)시킨다. 국부 발진기(Local oscillator, 미도시됨)에 의해서 생성되는 발진 주파수와 혼합(Mixing)되면, 반송파 대역의 RF 신호는 기저 대역 또는 중간 주파수 대역으로 하향 변환(Down conversion)된다. 여기서, 수신되는 RF 신호는 단일 반송파 변조 방식으로 변조된 VSB 신호일 수 있다. 튜너(110)는 선택된 대역의 수신 신호를 고정된 중간 주파수(IF) 신호로 변경하여 복조기(120)에 제공할 수 있다.
복조기(120)는 튜너(110)에 의하여 중간 주파수 대역으로 하향 변환된 VSB 신호를 심펄 열(Symbol sequence)로 변환시킨다. 예를 들면, 복조기(120)는 VSB 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter, 미도시됨)를 포함할 수 있다. 그리고 복조기(120)는 디지털 신호를 송신기(미도시됨)의 채널 변조 방식에 대응하는 심벌들(또는, 비트 스트림)로 출력하게 될 것이다.
등화기(130)는 복조기(120)로부터 출력되는 비트 스트림(Bit stream)을 복수의 섹션(Section)들로 분할한다. 등화기(130)는 분할된 섹션들 각각에 대해서 고속의 등화 계수 적응 연산(Equalizer coefficient adaptation operation)을 수행한다. 등화기(130)는 분할된 섹션들 각각에 대해서 적어도 2회 이상의 계수 업데이트를 실행할 수 있다. 만일, 섹션의 길이가 등화 계수의 수렴이 불가할 정도로 짧지 않고, 각 섹션에 대한 최초 등화 계수의 값이 최적 계수 값에 크게 벗어나 있지 않다면, 분할된 섹션에 대한 등화 계수 적응 연산에 따라 등화 계수는 최적값으로 수렴될 수 있다.
등화기(130)에 의해서 분할된 섹션의 길이는 반복적인 계수 업데이트 동작 동안 채널의 특성이 급격하게 변하지 않는 범위에서 설정되어야 한다. 비록 시변 채널 조건이라 하더라도, 상술한 섹션에 해당되는 시간 동안은 채널의 응답 특성은 거의 일정한 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 등화기(130)에 의해서 분할되는 섹션에 대한 반복적인 적응 연산을 통해서 최적 등화 계수로의 수렴이 가능하다.
TCM 디코더(140)는 등화기(130)로부터의 출력 신호(Equalized output)를 에러 정정 능력이 있는 트렐리스 코드 복호 알고리즘에 따라 디코딩한다. TCM 디코더(140)는 입력되는 심벌에 대해서 디코딩 깊이(Decoding depth)로 트렐리스 디코딩 연산에 따라 디코딩할 수 있다. 디코딩 깊이가 큰 경우, 트레이스 백(Trace back)의 크기가 커지게 되므로 정확한 결정 데이터 값이 된다.
디인터리버(150)는 TCM 디코더(140)의 출력을 제공받아 송신기에서 인터리빙(Interleaving) 된 방식의 역순으로 배열한다. 비터비 알고리즘에 적용되는 컨볼루션 코드(Convolutional code)는 에러가 산재되어 있는 경우에는 더 높은 에러 정정 능력을 갖는다. 그러나 채널의 특성에 따라 특정 심벌이나 데이터에 집중적으로 에러가 발생하는 경우에는 데이터의 복구가 용이하지 못하다. 예를 들면, 연집 에러(Burst error)가 발생하면 특정 데이터 필드에 에러가 집중되어 에러의 정정이 어렵다.
비터비 알고리즘에 적용되는 컨볼루션 코드(Convolutional code)는 에러가 산재되어 있는 경우에는 더 높은 에러 정정 능력을 갖는다. 그러나 채널의 특성에 따라 특정 심벌이나 데이터에 집중적으로 에러가 발생하는 경우에는 데이터의 복구가 용이하지 못하다. 예를 들면, 연집 에러(Burst error)가 발생하면 특정 데이터 필드에 에러가 집중되어 에러의 정정이 어렵다.
따라서, 송신기(미도시됨)는 인터리빙을 통해서 채널 상에서 발생하는 연집 에러(Burst error)를 심벌이나 데이터 열에 산재하도록 처리한다. 수신기에서는 인터리빙된 심벌 열을 TCM 디코더(140)에서 복구한다. 그리고 디인터리버(150)는 TCM 디코더(140)의 출력에 대해 송신기에서 인터리빙된 데이터를 역순으로 재정렬한다. 디인터리버(150)에 의해서 재정렬된 데이터는 연집 에러를 포함하더라도 산재된 에러 패턴을 갖게 된다.
RS 디코더(160)는 리드 솔로몬 코드(Reed-Solomon code) 방식으로 디인터리빙된 데이터에 대한 에러를 정정한다. 일반적으로 정정 불가한 패킷 에러라 할지라도 롱 RS 디코더(Long RS decoder)에 의해서 검출 가능한 것으로 알려져 있다. ATSC VSB 전송 시스템에서는 RS(207, 187, t=10) 디코더를 사용한다. 즉, 데이터 블록의 크기는 187 바이트(Byte)이고, 20 개의 RS 부가 바이트가 오류 정정을 위해 더해진다. 207 바이트 크기의 전체 RS 블록이 데이터 세그먼트 마다 전송된다.
TS 패킷 생성기(170)는 디코딩된 심벌 열을 이용하여 TS MPEG 스트림을 생성한다. 본 발명의 디지털 TV 수신기(100)는 제공되는 섹션 단위에 대한 반복적인 등화 계수의 업데이트를 수행하는 등화기(130)를 포함한다. 등화기(130)는 수신 심벌열을 섹션으로 분할하고, 분할된 섹션에 대해서 복수 회수만큼 업데이트 연산을 수행한다. 그리고 최종적으로 업데이트된 등화 계수에 의해 필터링된 섹션을 출력한다. 출력된 섹션들이 다시 재배열되면, 높은 정확도를 가지는 디코딩된 심벌 열로 출력될 수 있다.
도 2는 도 1의 등화기(130)의 세부적인 구성을 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 등화기(130)는 분할 유닛(131), 반복 등화기(133) 및 출력 버퍼(135)를 포함한다.
분할 유닛(131)은 복조기(120, 도 1 참조)로부터 전달되는 심벌 열들(Symbol sequence)을 특정 단위(이하, 섹션이라 칭함)로 분할한다. 분할 유닛(131)에 의해서 분할된 각각의 섹션들은 순차적으로 반복 등화기(133)에 제공된다. 분할된 섹션들의 단위는 시변 채널에서 채널 특성이 일정하게 유지되는 시간 구간에 대응한다. 분할 유닛(131)은 반복 등화기(133)로부터 피드백되는 제어 신호에 응답하여 분할된 섹션을 반복 등화기(133)에 공급한다.
반복 등화기(133)는 분할 유닛(131)으로부터 제공되는 섹션들 각각에 대해서 반복적인 등화 계수 업데이트를 수행한다. 반복 등화기(133)는 예를 들면, 분할 유닛(131)으로부터 제공되는 어느 하나의 섹션에 대해서 고속의 계수 적응 동작을 반복적으로 수행한다. 계수 적응 동작의 반복 회수는 반복 등화기(133)의 클록 주파수나 분할된 섹션의 사이즈에 따라 결정될 수 있다. 반복 등화기(133)는 입력되는 섹션에 대한 반복적인 적응 등화를 통해서 등화 계수를 최적값으로 수렴시킨다. 그리고 수렴된 등화 계수에 의해서 필터링되는 섹션은 출력 버퍼(135)로 전달된다.
출력 버퍼(135)는 반복 등화기(133)에 의해서 필터링되어 출력되는 섹션들을 재배열하여 심벌 열로 출력한다. 하나의 섹션은 반복적인 적응 등화에 의해서 최적 값으로 수렴된 등화 계수로 생성될 것이다. 그리고 최적 값으로 수렴된 등화 계수에 의해서 하나의 섹션은 필터링된다. 그리고 필터링된 하나의 섹션은 출력 버퍼에 저장된다.
출력 버퍼(135)는 저장된 복수의 섹션들을 연속되는 심벌 열로 재구성한다. 특히, 채널 등화의 정확도를 높이기 위해서 하나의 섹션은 인접하는 섹션들과 겹쳐지는 부분이 포함되도록 분할될 수 있다. 이 경우, 출력 버퍼(135)에서는 필터링된 섹션들 각각의 프리-마진(Pre-margin) 및 포스트 마진(Post-margin)이 제거된다. 출력 버퍼(135)는 프리-마진(Pre-margin) 및 포스트 마진(Post-margin)이 제거된 섹션들을 연결하여 심벌 열로 출력한다.
이상에서 설명된 등화기(130)의 구성들은 서로 다른 클록 주파수에 구동되어야함을 알 수 있다. 즉, 반복 등화기(133)는 분할 유닛(131)으로부터 제공되는 어느 하나의 섹션에 대해서 최적의 등화 계수값으로 수렴하기까지 반복적인 적응 연산을 수행하게 된다. 그리고 반복 등화기(133)는 수렴된 등화 계수값으로 입력된 섹션을 필터링하여 출력 버퍼(135)에 제공하게 된다. 반복 등화기(133)의 반복적인 계수 적응 연산은 하나의 섹션이 전달되는 분할 유닛(131)으로부터 출력 버퍼(135)에 전달되는 동안에 복수회 실행되어야 함을 알 수 있다. 따라서, 반복 등화기(133)는 적어도 심벌 클록의 주파수보다 2배 이상의 주파수를 갖는 클록에 의해서 구동되어야 할 것이다.
도 3은 도 2의 분할 유닛(131)의 동작 특징을 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 분할 유닛(131)은 스위치들(210, 240)과 제 1 입력 버퍼(220) 및 제 2 입력 버퍼(230)를 포함할 수 있다.
분할 유닛(131)에 전달되는 복조된 심벌 열은 심벌 클록(Symbol clock)에 동기되어 제 1 입력 버퍼(220) 또는 제 2 입력 버퍼(230)에 저장된다. 이때, 스위치들(210, 240) 각각은 배타적으로 제 1 입력 버퍼(220) 또는 제 2 입력 버퍼(230)를 입력단 또는 출력단에 연결한다. 예를 들면, 도시된 바와 같이 입력되는 심벌 열이 제 2 입력 버퍼(230)에 버퍼링되는 동안, 제 1 입력 버퍼(220)에 이미 저장된 심벌 열은 출력되도록 스위치들(210, 240)이 제어된다. 여기서, 제 1 입력 버퍼(220) 및 제 2 입력 버퍼(230)의 크기는 반복 등화기(133, 도 2 참조)의 적응 등화 연산의 단위가 되는 섹션에 대응한다.
이어서, 제 2 입력 버퍼(230)의 버퍼링이 완료되고, 제 1 입력 버퍼(220)의 출력이 완료되면, 스위치들(210, 240)의 선택 위치는 반전된다. 즉, 제 1 스위치(210)는 입력되는 심벌 열들을 제 1 입력 버퍼(220)에 전달하도록 경로를 전환한다. 그리고 제 2 스위치(240)는 버퍼링이 완료된 제 2 입력 버퍼(230)의 심벌 열들이 출력되도록 출력 경로를 전환한다. 이러한 방식으로 복조된 심벌 열은 지속적으로 섹션 유닛(131)에 입력될 수 있다. 그리고 섹션 유닛(131)에 버퍼링된 심벌 열은 섹션 단위로 반복 등화기(133)에 제공될 수 있다.
제 2 스위치(240)는 제 1 입력 버퍼(220) 또는 제 2 입력 버퍼(230)를 교대로 스위칭하여 섹션들을 지속적으로 반복 등화기(133)에 전달할 수 있다. 하지만, 반복 등화기(133)의 필터링 동작의 정확도를 높이기 위해서 분할 유닛(131)은 섹션의 전반부와 후반부에 인접하는 섹션들과 오버랩(Overlap)되는 심벌들을 포함할 수 있다. 섹션들의 오버랩을 위해서, 제 1 스위치 및 제 2 스위치(210, 240)의 스위칭 시점이 적절하게 제어될 수 있을 것이다. 이러한 분할 방식은 후술하는 도 4b에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 분할 유닛(131)의 동작을 예시적으로 보여주는 타이밍도들이다. 도 4a에서는 분할 유닛(131)에 의해서 분할된 섹션들이 상호 겹쳐지지 않고 연속적으로 반복 등화기(133)에 제공되는 예를 보여준다. 도 4b에서는 인접한 섹션들과 겹쳐지는 부분을 포함하도록 분할 유닛(131)에 의해서 섹션들이 분할되는 예를 보여준다.
도 4a를 참조하면, 섹션 유닛(131)은 복조기(120, 도 1 참조)로부터 제공되는 심벌 열들을 순차적으로 버퍼링한다. 그리고 섹션 유닛(131)은 제 1 입력 버퍼(220)와 제 2 입력 버퍼(230)에 저장된 섹션들을 연속적으로 출력한다. 연속적으로 출력되는 섹션들 각각은 반복 등화기(133)에 의해서 복수회의 등화 계수 업데이트에 사용된다. 그리고 반복 등화기(133)에서 어느 하나의 섹션에 대한 등화 계수의 업데이트가 완료되면, 섹션 유닛(131)은 연속되는 섹션을 반복 등화기(133)에 제공한다.
도 4b는 분할 유닛(131)에 의한 섹션 구성의 다른 실시 예를 보여주는 타이밍도이다. 도 4b를 참조하면, 각 섹션들의 전반부와 후반부에는 각각 프리 마진(Pre-margin)과 포스트 마진(Post-margin)이 위치한다. 프리 마진(Pre-margin)과 포스트 마진(Post-margin)에 대응하는 심벌들은 인접한 섹션과 겹쳐지는 부분(Overlapping duration)이다. 채널 등화를 위한 적응 알고리즘에서 섹션의 전반부와 후반부에서는 데이터의 정확도가 떨어진다. 따라서, 반복 등화기(133)에 의해서 등화 계수가 수렴했다 하더라도, 수렴된 등화 계수에 따라 필터링된 섹션들 각각으로부터 정확도가 높은 부분만을 취할 수 있다. 그러면, 비트 스트림에 포함되는 에러를 더 줄일 수 있다.
도 5는 도 2의 반복 등화기(133)의 적응 프로세스를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 반복 등화기(133)는 복수의 지연 탭들(311, 312, …, 314)과 복수의 탭 처리기들(321, 322, …, 325) 그리고 결합기(331)를 포함한다. 즉, 반복 등화기(133)는 적응형 횡단 필터(Adaptive Transversal Filter) 형태로 구성될 수 있다.
하나의 섹션(Section)이 분할 유닛(131, 도 2 참조)으로부터 제공되면, 지연 탭들(311, 312, …, 314)에 의해서 순차적으로 섹션에 포함되는 샘플들이 쉬프트된다. 그리고 각각의 샘플들(rn, rn -1, rn -2, rn -3, …, rn -L, L은 탭 지연선의 길이)은 대응하는 탭 처리기들(321, 322, …, 325)에 제공된다. 탭 처리기들(321, 322, …, 325)은 에러 신호(Error)를 참조하여 각 샘플들의 등화기 계수에 대한 적응 알고리즘을 수행한다. 에러 신호(Error)는 반복 등화기(133)의 등화기 출력(yn)을 참조하여 생성될 수 있다.
탭 처리기들(321, 322, …, 325)에 의해서 업데이트된 등화 계수는 샘플들(rn, rn -1, rn -2, rn -3, …, rn -L) 각각에 대해 가중치로 적용된다. 탭 처리기들(321, 322, …, 325)에 의해서 가중치가 적용된 신호는 다시 합산기(331)에 의해서 결합되며, 등화기 출력(yn)으로 출력된다.
이상에서 기술한 등화기 출력(yn)은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
여기서, N은 하나의 섹션을 구성하는 샘플 열의 길이를 나타낸다. 그리고 샘플들 각각에 대한 등화기 출력(yn)은 섹션들 각각에 대해서 반복 회수에 해당하는 크기로 출력된다. 즉, 각 섹션들은 등화 계수가 수렴되는 시점까지 등화기 출력(yn)을 반복적으로 출력하게 될 것이다.
여기서, 도 5에 도시된 반복 등화기(133)는 피드포워드(Feedforward) 파트에 대해서만 기술되었으나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 반복 등화기(133)에는 피드포워드 파트(Feedforward part)와 피드백 파트(Feedback part)가 포함될 수 있다. 디지털 TV의 수신기에서, 피드포워드(Feedforward) 파트는 수신 심벌에 포함된 채널간 간섭(ISI)중 프리-고스트(Pre-Ghost)의 영향을 제거하는 역할을 수행한다. 반복 등화기(133)의 피드백 파트(Feedback part)는 결정 유닛(예를 들면, TCM 디코더)으로부터의 결정값 및 경로 매트릭이나 역추적 데이터를 이용하여 에러를 생성할 수 있다. 따라서, 상술한 도 5의 반복 등화기(133)의 구성은 피드포워드 파트(Feedforward part)와 피드백 파트(Feedback part)에 모두 적용 가능하다.
도 6은 도 5의 탭 처리기들(321, 322, …, 325) 각각의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 탭 처리기들(321, 322, …, 325) 중 l번째 샘플에 대응하는 적응 알고리즘이 도시되어 있다. 여기서, 등화기 계수 (a l)은 두 개의 선형 시변 계수들을 포함하는 것으로 모델링될 수 있다.
도시된 바와 같이 샘플(rn -l)에 대한 알고리즘 절차에 따라서 출력되는 등화 계수는 아래 수학식 2로 모델링할 수 있다.
Figure pat00004
(여기서, αl은 등화 계수의 평균, βl은 시변 기울기 파라미터)
N개의 샘플들이 포함되는 하나의 섹션에 대한 연산시에 등화기 계수 (a l)는 선형적으로 변화될 수 있는 것으로 가정한다. 따라서, 각각의 등화 계수들에 대한 기울기 파라미터(β)의 추정이 필요하게 된다.
LMS(Least Mean Square) 알고리즘에 따라 상술한 등화 계수를 업데이트하기 위하여 최대경사(Steepest-decent) 알고리즘을 사용할 수 있다. 이 경우, 등화기 계수의 빠른 수렴을 위하여 아래의 수학식 3의 알고리즘을 적용할 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
(여기서, Δ 스텝 사이즈, J(a)는 비용 함수)
그리고 비용 함수 J(a)는 아래 수학식 4로 나타낼 수 있다.
Figure pat00007
(여기서, xn은 추정된 기준 심벌 값)
상술한 수학식 4에 나타난 비용 함수의 편미분을 취하면, 각각 수학식 5로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
Figure pat00009
LMS 알고리즘에서는 기대값을 순간값에 치환함으로써 타깃 등화 계수로 수렴시킬 수 있다. 상술한 수학식 5에 나타난 편미분값의 최소를 구현하기 위해서는 아래 수학식 6이 도출될 수 있다.
Figure pat00010
하나의 섹션에 대한 시변성이 크지 않다는 가정하에 β는 비교적 작은 값을 가질 것이라고 직관적으로 예상할 수 있다. 초기 동작시 β의 값이 0일 경우 최적의 벡터열 α를 획득할 수 있으나, 이후 수학식 6에 의해 상호 개선된 α와 β를 얻을 수 있다. 이는 α, β를 구하기 위해 각각 다른 스텝 사이즈(Step-size)를 사용할 수 있음을 아래 수학식 7로 나타낼 수 있다.
Figure pat00011
여기서, 해당 섹션의 최초 적응 연산에서 Δβ<<Δα, β=0으로 설정하면, 직관적으로 반복적인 등화기 적응 연산을 통해서 등화기 계수가 수렴될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 적응 알고리즘의 일 실시 예가 도 6에 간략히 도시되어 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 2의 출력 버퍼(135)의 예시적인 동작을 보여주는 타이밍도들이다. 도 7a는 섹션들에 대한 마진 구간(Margin interval)을 두지 않은 실시 예를 보여준다. 도 7b는 섹션들에 대한 마진 구간(Margin interval)을 설정한 실시 예를 보여준다.
도 7a를 참조하면, 출력 버퍼(135)는 반복 등화기(133)로부터 전달되는 섹션들(Section1, Section 2, …, Section N)을 순차적으로 출력한다. 섹션들 각각에 대한 마진을 두지 않은 경우, 출력 버퍼(135)는 선입선출(First Input First Output: FIFO) 버퍼로서 동작한다.
도 7b를 참조하면, 출력 버퍼(135)는 섹션들의 전반부와 후반부에는 각각 프리 마진(Pre-margin)과 포스트 마진(Post-margin)을 제거한다. 그리고 프리 마진(Pre-margin)과 포스트 마진(Post-margin)이 제거된 섹션들은 다시 시간의 연속성을 갖도록 재배열된다. 출력 버퍼(135)에 의해서 재배열된 섹션들은 다시 연속적인 심벌 열로 출력될 수 있다. 채널 등화를 위한 적응 알고리즘에서 섹션의 전반부와 후반부에서는 데이터의 정확도가 떨어진다. 따라서, 반복 등화기(133)에 의해서 등화 계수가 수렴했다 하더라도, 섹션들 각각으로부터 정확도가 높은 부분만을 취함으로써 에러를 더 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 채널 등화 방법을 간략히 보여주는 순서도이다. 도 8을 참조하여, 하나의 섹션에 대한 반복 등화 절차를 설명하기로 한다.
단계 S110에서, 복조기(120, 도 1 참조)로부터 심벌 열들이 제공되면, 분할 유닛(131, 도 2 참조)은 반복 등화를 위한 섹션 단위로 데이터를 선택한다. 선택된 어느 하나의 섹션은 입력 버퍼들(220, 230) 중 어느 하나에 저장된다. 입력 버퍼(220, 또는 230)에 저장이 완료된 섹션은 반복적인 등화를 위하여 반복 등화기(133)에 전달된다. 하지만, 입력 버퍼에 저장이 완료된 데이터가 반복 등화기(133)에 전달되는 시점에 연속되는 섹션이 또 다른 입력 버퍼에 저장될 것이다.
단계 S120에서, 하나의 섹션이 피드포워드 또는 피드백 지연선(Delay line)에 입력되면, 피드포워드 또는 피드백 지연선 상의 초기값은 예비된 메모리에 저장된다. 하지만, 등화 계수들의 초기값은 저장될 필요가 없다. 또한, 결정 유닛(예를 들면, 등화기 내부에 구비되는 간략화된 디코더)으로 TCM 디코더가 사용되는 경우, TCM 디코더의 초기 상태 값들(경로 매트릭, 역추적 정보)이 백업될 수 있다.
단계 S130에서, 선택된 섹션에 대한 등화 계수의 반복적인 업데이트가 실시된다. 반복 등화기(133, 도 2 참조)는 제공되는 하나의 섹션에 대해서 고속의 등화 계수 업데이트를 실행한다. 반복 등화기(133)의 구동 클록 주파수는 샘플 열들을 저장하는 심벌 클록의 주파수보다 높다. 즉, 분할 유닛(131)을 구동하는 심벌 클록 주파수보다 정수 배 높은 주파수로 등화 계수의 업데이트가 실행된다. 등화 계수의 업데이트를 반복 등화기(133)의 클록 주파수는 섹션의 길이와 채널의 상태에 따라서 가변될 수 있다.
단계 S140에서, 1회의 등화 계수의 업데이트가 완료되면, 등화 계수를 제외한 반복 등화기(133)의 상태가 저장된다. 또한, 결정 유닛(예를 들면, TCM 디코더)의 초기 상태 값들(경로 매트릭, 역추적 정보)이 저장된다.
단계 S150에서, 선택된 섹션에 대한 등화 계수의 업데이트가 최종인지 아닌지 판단된다. 만일, 실행된 등화 계수의 업데이트가 최종이 아니라면, 단계 S130으로 절차가 이동된다. 하지만, 현재 실행된 등화 계수의 업데이트가 선택된 섹션에 대한 최종 업데이트인 경우, 절차는 단계 S160으로 이동한다.
단계 S160에서, 출력 버퍼(135)는 반복 등화기(133)에 의해서 최종적으로 업데이트된 등화 계수에 의해서 필터링된 섹션을 출력한다. 만일, 인접한 섹션들끼리 중복되도록 섹션들이 분할되는 경우, 출력 버퍼(135)에서 섹션의 중복된 부분은 제거된다. 그리고 제거되지 않은 부분의 섹션이 출력된다. 하지만, 중복 없이 섹션들이 출력되는 경우에는, 필터링된 출력(Equalized output)이 인접 섹션과 연속되도록 재배열될 것이다. 이러한 재배열 동작이 연속됨에 따라, 필터링된 섹션들은 디코딩된 심벌 열을 구성하게 된다.
도 9는 본 발명의 효과를 간략히 보여주는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 보다 정확한 성능 지표의 하나인 ESR(Erroneous Second Ratio)을 일반적인 수신기와 본 발명의 실시 예에 따른 수신기에 대해서 도시하고 있다.
일반적인 도시의 모바일 채널 모델(TU6)에서, 최대 도플러 주파수들(1, 10, 25, 35, 40, 50 Hz)에서의 1초의 시간 동안 수신되는 MPEG-TS 스트림 패킷의 시간에러율을 도시하고 있다. ESR은 전체 분식 시간(예를 들면, 2분) 동안 수신된 MPEG-TS 패킷들에서 정정 불가능한 에러를 포함하는 초들의 비율을 나타낸다. 일반적으로 약 10% 이하의 ESR이 모바일 수신기에서 허용되고 있다. 도시된 바와 같이, 일반적인 수신기는 낮은 도플러 주파수에서도 적절하지 못한 특성을 제공하고 있다. 반면, 본 발명의 반복 등화 기법을 사용하는 수신기에서는 도플러 주파수가 35Hz 이상인 경우에도 상대적으로 낮은 ESR을 제공할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110 : 튜너
120 : 복조기
130 : 등화기
131 : 섹션 유닛
133 : 반복 등화기
135 : 출력 버퍼
140 : TCM 디코더
210, 240 : 스위치
220 : 제 1 입력 버퍼
230 : 제 2 입력 버퍼

Claims (10)

  1. 잔류 측파대(VSB) 신호의 수신 방법에 있어서:
    수신 심벌 열을 복수의 섹션들로 분할하는 단계;
    상기 분할된 복수의 섹션들 각각에 대해 적어도 2회 이상의 적응 등화 연산을 순차적으로 수행하는 단계; 그리고
    상기 적응 등화 연산에 의해서 필터링된 섹션들을 연결하여 비트 스트림으로 재구성하는 단계를 포함하는 수신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적응 등화 연산을 수행하기 전에, 상기 현재 처리중인 섹션에 대한 등화기의 초기 상태 값을 백업하는 단계를 더 포함하는 수신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적응 등화 연산을 수행한 후에, 상기 현재 처리중인 섹션에 의해서 생성된 상기 초기 상태 값을 백업하는 단계를 더 포함하는 수신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초기 상태 값에는 상기 등화기의 피드백 지연 라인 또는 피드포워드 지연 라인의 상태가 포함되는 수신 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 초기 상태 값에는 상기 등화기에 포함되는 결정 유닛의 경로 매트릭(Path metric) 또는 역추적 정보(Trace back information)가 더 포함되는 수신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분할된 복수의 섹션들 각각은 상호 중복되는 심벌 영역을 갖도록 분할되는 수신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비트 스트림으로 재구성하는 단계에서, 상기 상호 중복되는 심벌 영역은 제거되는 수신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적응 등화 연산을 수행하는 단계에서, 상기 등화 계수들 각각은 탭 계수 평균(α)과 탭 변동 기울기(β)로 표현되는 수신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    하나의 섹션에 대한 최초의 상기 적응 등화 연산에서 상기 탭 변동 기울기(β)를 0으로 설정하는 수신 방법.
  10. 잔류 측파대(VSB) 신호를 수신하는 수신기에 있어서:
    연속되는 심벌 열을 복수의 섹션들로 분할하는 섹션 유닛;
    상기 복수의 섹션들 각각에 대해서 적어도 2회 이상의 등화 계수 적응 연산을 수행하는 반복 등화기; 그리고
    상기 반복 등화기로부터 출력되는 등화기 출력을 재배열하여 연속된 심벌 열로 생성하는 출력 버퍼를 포함하는 수신기.
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