KR960012496B1 - 등화 알고리즘을 선택적으로 사용할 수 있는 등화기 - Google Patents

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Abstract

요약없음

Description

등화 알고리즘을 선택적으로 사용할 수 있는 등화기
도면은 등화 알고리즘을 선택적으로 사용할 수 있는 본 발명에 따른 등화기를 도시한 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 블라인드 등화부200 : 스톱-엔-고우 알고리즘부
300 : 필터 계수 생성부10 : 등화 필터부
12 : 씨엠에이(CMA) 에러 검출부14 : 결정 의거 에러 검출부
16,22,26,30 : 멀티플렉서20,24 : ex-NOR 게이트
32 : 필터 계수 갱신부
본 발명은 고화질 티브이(HDTV ; High Definition Television)의 등화기(Equalizer)에 관한 것으로, 특히 CMA와 LMS 알고리즘 뿐만 아니라 스톱-엔-고우(Stop-And-Go) 알고리즘을 선택적으로 사용하여 채널 특성 변화에도 효과적으로 채널 등화를 수행할 수 있는 등화기에 관한 것이다.
고화질 티브이 시스템에 있어서 송신단으로부터의 부호화된 신호는 채널을 통해 수신단으로 전송된다. 채널을 통해 장거리로 신호를 전송하기 위해서는 변조과정을 수행해야 되는데, 변조 방식에는 주파수 변조(FSK ; Frequency-Shift Keying), 위상변조(PSK ; Phase-Shift Keying), 및 직교진폭변조(QAM ; Quadrature-Amplitude Modulation) 등이 있다. 이중 가장 보편적으로 사용되는 것이 16-QAM(또는 32-QAM) 방식으로써, 신호의 크기와 위상을 레벨화하여 16개(또는 32개)의 점 즉, 기준 신호로 나타낸 평면 패턴상에서 각 신호는 16개(또는 32개) 점중 어느 한 점 즉, 원신호로 표시된다. 따라서 송신단에서는 16-QAM(또는 32-QAM)방식으로 나타낸 원신호를 수신단으로 전송하게 되는 것이다. 이때, 전송경로 즉, 채널특성에 의해 왜곡이 발생하여 수신단으로 수신된다. 왜곡은 송·수신기의 위치, 거리, 지형, 건물, 날씨 등 여러가지 요인에 의해서 발생한다. 이러한 왜곡은 기존의 아날로그 티브이 시스템에서는 화질저하로 나타나지만 디지틀 전송방식의 고화질 티브이 시스템에서는 수신측에서 화면 전체가 복원이 불가능하거나 전해 다른 영상이 나타나는 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서 수신단에서는 채널등화 기법을 사용하여 이러한 왜곡을 최대한 감소시킴으로써 송신단으로부터 전송된 신호를 복원하게 된다.
이상적인 채널 등화기법은 채널 전달 함수의 역함수를 구해 수신된 신호의 채널에 의한 왜곡을 복원하는 것이다. 채널 등화기의 수렴 특성을 향상시킨 알엘에스(RLS : Recursive Least Square) 알고리즘을 이용한 등화기법, 결정궤환 등화기법과, 같은 비선형 등화 기법, 훈련 신호가 필요없는 블라인드 등화기법, RLS 알고리즘의 계산량을 감소시키기 위한 고속 RLS 알고리즘 등의 많은 등화기법들이 연구되어 왔는데 등화기는 등화기의 구조적 형태에 따라, 알고리즘의 특성에 따라, 혹은 실제 데이타를 전송하기 이전에 훈련신호의 유무에 따라 분류된다.
일반적으로는 훈련신호가 필요치않은 블라인드 등화기가 주로 사용된다. 블라인드 등화기에 적용하는 알고리즘은 씨엠에이(CMA : Constant Modulous Algorithm), 사토(sato) 알고리즘, 및 스톱-엔-고우(Stop-And-Go) 알고리즘 등이 있는데, 일반적으로 하나의 채널특성을 고려하여 CMA를 주로 사용하고 어느 정도 개안도가 열렸을 경우, LMS 알고리즘을 사용하는 블라인드 등화기가 주로 이용되고 있다. 실질적으로 채널 특성에 따라서는 스톱-엔-고우 알고리즘을 사용하여 등화하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 종래의 채널등화기는 CMA와 LMS만을 이용하여 설계되었기 때문에 채널 특성에 따라 다른 알고리즘을 사용하는데 제한이 있어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 고화질 티브이 채널 등화기에 있어서, CMA와 LMS 알고리즘 뿐만 아니라 스톱-엔-고우 알고리즘을 선택적으로 사용하여 채널 특성 변화에도 효과적으로 채널 등화를 수행할 수 있는 등화기를 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유용한 등화기는, 수신된 왜곡신호와 원신호간의 차인 채널 에러를 CMA 및 LMS 알고리즘에 의해 검출하기 위한 블라인드 등화부와 ; 채널에러를 스톱-엔-고우 알고리즘에 의해 검출하기 위한 스톱-엔-고우 알고리즘부와 ; 상기 블라인드 등화부 또는 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부로부터 제공된 채널에러값에 의해 등화필터 계수를 갱신하는 필터 계수 생성부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도면은 본 발명에 따른 유용한 등화기를 도시한 블럭도로서, 수신된 왜곡신호와 원신호와의 차인 채널에러를 CMA 및 LMS 알고리즘에 의해 검출하기 위한 블라인드 등화부(100), 채널에러를 스톱-엔-고우 알고리즘에 의해 검출하기 위한 스톱-엔-고우 알고리즘부(200), 및 상기 블라인드 등화부(100) 또는 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)으로부터 제공된 채널에러값에 의해 등화필터 계수를 갱신하는 필터 계수 생성부(300)로 구성된다.
상기 블라인드 등화부(100)는 등화필터부(10), CMA 에러계산부(12), LMS 알고리즘을 이용한 결정 의거 에러(Decision Directed Error) 계산부(14), 및 제1멀티플렉서(16)를 구비한다. 이를 구체적으로 설명하면, 등화필터부(10)는 필터 계수를 사용하여 왜곡된 수신신호의 위상성분 XI(n) 및 크기성분 XQ(n)를 등화필터링하여 수신신호의 왜곡을 보정한다. 이하 사용되는 첨자 I 및 Q는 각각 위상성분 및 크기 성분을 표시하며, n은 양의 정수를 나타낸다. 등화필터부(10)으로부터의 출력신호 YI(n), YQ(n)를 입력받아 CMA 에러계산부(12) 및 결정 의거 에러계산부(14)는 각각 채널에러를 검출하여 제1멀티플렉서(16)로 채널에러를 제공한다. 이때, 제1멀티플렉서(16)는 신호발생부(도시안됨)로부터 제공되는 선택신호(S0)에서 따라서 CMA 에러계산부(12) 또는 결정 의거 에러계산부(14)로부터의 채널에러를 선택적으로 출력한다.
이렇게 구성된 블라인드 등화부(100)의 동작을 살펴보면 하기와 같다. 먼저 사용자가 시청하고자 하는 한 채널을 선택하면, 채널특성에 의해 크기 및 위상이 왜곡된 신호 XQ(n) 및 XI(n)가 수신단으로 수신된다. 이때, 등화필터부(10)에서는 필터 계수 WI(n), WQ(n)를 사용하여 수신신호의 왜곡을 보정하여, 등화 필터링된 위상 성분 YI(n) 및 크기성분 YQ(n)을 출력한다. YI(n) 및 YQ(n)은 CMA 에러계산부(12) 및 결정 의거 에러계산부(14)로 제공된다.
CMA 에러계산부(11)에서의 채널에러(e(n)) 계산식은
(여기서, OP=E[｜a(n)｜4]/E[｜a(n)｜2]이고, 이때 a(n)=기준신호이다)
으로 나타낼 수 있다.
또한, 결정 의거 에러계산부(14)에서의 채널에러계산식은
으로 나타낼 수 있다.
이렇게 계산된 각 채널에러는 제1멀티플렉서(16)로 제공된다. 이때 신호 발생부(도시안됨)는 YI(n) 및 YQ(n)를 입력받고, 입력된 YI(n) 및 YQ(n)이 기설정치 이하가 될때, 예를들어 채널에러 정도를 가시적으로 알 수 있는 개안도가 기설정치 수준 이상으로 열릴때까지는 CMA 에러계산부(12)로부터의 채널에러의 크기성분및 위상성분출력되도록 선택신호(S0)를 출력하며, YI(n) 및 YQ(n)이 기설정치 이하인 상태에서는 결정 의거 에러계산부(14)로부터의 채널에러의 크기성분및 위상성분이 출력되도록 선택신호(S0)를 출력한다.
또한, 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)에서도 채널에러가 계산된다. 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)는 제1 및 제2ex-NOR 게이트(20) 및 (24), 제2 및 제3멀티플렉서(22)가 (26)으로 구성된다. 스톱-엔-고우 알고리즘은 LMS 알고리즘부에 플래그(flag) 함수 f(n)를 추가한 것이다. 플래그 함수 f(n)식은 하기와 같이 표시된다.
상기 플래그 함수 f(n)의 값은 도면에 도시된 바와같이 제1 및 제2ex-NOR 게이트(20) 및 (24)에 의해 얻어진다. 얻어진 f(n)의 값은 제2 및 제3멀티플렉서(22) 및 (26)의 선택신호(S1) 및 (S2)로 제공된다. 좀더 상세하게는,을 입력받는 제1ex-NOR(exclusive NOR)게이트(20)는 두 입력이 동일한 값일때 1을 출력하고, 두 입력이 상이한 값일때 0을 출력한다. 제1ex-NOR 게이트(20)의 출력신호는 제2멀티플렉서(22)이 선택신호(S1)으로 제공된다. 제2ex-NOR 게이트(24)는과을 입력받아, 제1ex-NOR 게이트(20)과 마찬가지로 두 입력이 동일한 값을때 1을 출력하고, 두 입력이 상이한 값일때 0을 출력한다. 제2ex-NOR 게이트(24)의 출력신호는 제3멀티플렉서(26)의 선택신호(S2)으로 제공된다.
이때 제2멀티플렉서(22)는 상기 블라인드 등화부(100)의 CMA 에러계산부(12)로부터 제공되는을 입력받으며, 다른 입력단자는 접지(GND) 상태에 연결되어 있다.과의 부호가 같을때 제공되는 선택신호(S1) 1에 의해 제2멀티플렉서(22)는을 출력하며, 반대로과의 부호가 다를때 제공되는 선택신호(S1) 0에 의해 제2멀티플렉서(21)는 접지상태를 출력한다. 결국, 상기 플래그 함수 f(n)식에서 알 수 있듯이, CMA 에러와 결정 의거 에러를 비교해서, 두 에러의 부호가 같다면 바람직한 등화로 판단하여 계속 등화가 수행되도록 한다. 반면 두 에러의 부호가 다르면 등화 필터 계수가 수렴되지 않고 발산하는 것으로 판정하여 계수 갱신을 멈추게 하는 것이다.
제3멀티플렉서(26)의 동작 또한 기본적으로는 제2멀티플렉서(22)의 동작과 같다. 즉 제3멀티플렉서(26)는 상기 블라인드 등화부(100)의 결정 의거 에러계산부(14)로부터 제공되는을 입력받으며, 다른 입력 단자는 접지(GND) 상태에 연결되어 있다. 이때과의 부호가 같을때 제공되는 선택신호(S2) 1에 의해 제3멀티플렉서(26)은을 출력하며, 반대로과의 부호가 다를때 제공되는 선택신호(S2) 0에 의해 제3멀티플렉서(26)는 접지상태를 출력한다.
상기 블라인드 등화부(100)로부터의 출력신호의 크기성분 EQ(n), 위상성분 EI(n), 및 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)로부터의 출력신호의 크기성분 SGQ(n), 위상성분 SGI(n)을 입력받아 필터 계수 생성부(300)에서는 갱신된 필터 계수 WQ(n) 및 WI(n)을 출력한다.
이때 필터 계수 생성부(300)는 제4멀티플렉서(30), 및 필터 계수 갱신부(32)로 구성된다. 이때 제4멀티플렉서(30)은 블라인드 등화부(100)로부터 EQ(n), EI(n)을, 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)으로부터 SGQ(n), SGI(n)을 입력받고, 신호발생부(도시안됨)로부터 제고되는 선택신호(S3)에 따라 선택적으로 출력한다. 이때 선택신호(S3)는 수신된 왜곡신호의 등화작업이 더욱 효과적으로 수행될 수 있는 알고리즘이 선택되도록 사용자의 판단, 또는 등화기내에서의 데이타 처리등에 의해 결정되어 제공된다. 즉, CMA 및 LMA알고리즘에 의한 등화가 더 효과적일때는 선택신호(S3) 1을 제공하여 제4멀티플렉서(30)로부터 EQ(n)및 EI(n)이 출력되도록 하며, 반대로 스톱-엔-고우 알고리즘에 의한 등화가 더 효과적일때는 선택신호(S3) 0를 제공하여 제4멀티플렉서(30)로부터 SGQ(n) 및 SGI(n)이 출력되도록 한다.
상기 제4멀티플렉서(30)로부터 제공되는 신호를 입력받아 필터 계수 갱신부(32)에서는 등화필터에 필요한 필터 계수를 갱신하여, 갱신된 필터 계수 WQ(n) 및 WI(n)을 출력한다. 이 필터계수 WQ(n) 및 WI(n)은 등화필터부(10)로 제공된다. 이때, 계수갱신부(32)에서의 계수갱신식은 하기와 같다.
우선, 블라인드 등화부(100)로부터의 채널에러 EQ(n) 및 EI(n)이 제공될때 즉, 필터 계수 갱신부(32)에 제어신호(C) 1이 제공될때,
W(n)=W(n-1)+μE(n)X*(n)
이다(여기서, μ는 필터 상수이다).
또한, 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)로부터의 채널에러 SGQ(n) 및 SGI(n)이 제공될때, 즉 필터 계수 갱신부(32)에 제어신호(C) 0이 제공될때,
이다.
(여기서, μ는 필터상수이다)
상기한 바와같이, 스톱-엔-고우 알고리즘은 채널에러의 발산 가능성이 있을 경우 계수 갱신을 멈추도록 함으로써 등화기의 성능을 향상시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 등화기는 CMA와 LMS 알고리즘 뿐만 아니라 스톱-엔-고우 알고리즘을 선택적으로 사용할 수 있어 채널 특성 변화에도 효과적으로 등화를 수행할 수 있다.

Claims (7)

  1. 씨엠에이(CMA : Constant Modulous Algorithm)에 의해 수신된 왜곡신호와 원신호감의 차인 채널에러의 크기성분및 위상성분을 검출하는 씨엠에이 에러계산부(12)와, 엘엠에스(LMS : Least Mean Square) 알고리즘에 의해 수신된 왜곡신호와 원신호간의 차인 채널에러의 크기성분및 위상성분을 검출하는 결정 의거 에러계산부(14)를 갖는 블라인드 등화부(100)와 ; 스톱-엔-고우(Stop-And-Go) 알고리즘에 의해 작동되는 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)와 ; 채널에러값을 입력받아 갱신된 필터 계수를 출력하는 필터 계수 생성부(300)와 ; 신호발생부를 갖는 채널특성 변화에도 효과적으로 채널등화를 수행할 수 있는 등화기에 있어서, 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)가 상기 씨엠에이 에러계산부(12)로부터의 채널에러의 크기성분과 상기 결정 의거 에러계산부(13)로부터의 채널에러의 크기성분을 입력받고, 상기 두입력 신호의 부호가 같을때는 제1선택신호를 출력하는 반면 상기 두입력 신호의 부화가 다를때는 제2선택신호를 출력하는 제1논리수단(20)과 ; 상기 씨엠에이 에러계산부(12)로부터의 채널에러의 위상성분과 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의 채널에러의 위상성분을 입력받고, 상기 두입력 신호의 부호가 같을때는 제1선택신호를 출력하는 반면 상기 두입력 신호의 부호가 다를때는 제2선택신호를 출력하는 제2논리수단(24)과 ; 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의을 입력받으며, 다른 입력단자는 접지(GND) 상태에 연결되어 있어서, 상기 제1논리수단(20)로부터 제공되는 제1 및 제2선택신호에 따라서 선택적으로또는 접지상태를 출력하는 제2멀티플렉서(22)와 ; 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의을 입력받으며, 다른 입력단자는 접지상태에 연결되어 있어서, 상기 제2논리수단(24)로부터 제공되는 제1 및 제2선택신호에 따라서 선택적으로또는 접지상태를 출력하는 제3멀티필렉서(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)내의 제2멀티플렉서(22)가 상기 제1논리수단(20)로부터 제공되는 제1선택신호에 의해를 출력하고, 제2선택신호에 의해 접지상태를 출력하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)내의 제3멀티플렉서(26)가 상기 제2논리수단(24)로부터 제공되는 제1선택신호에 의해을 출력하고, 제2선택신호에 의해 접지상태를 출력하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필터 계수 생성부(300)가 상기 블라인드 등화부(100)로부터 제공되는 채널에러와 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)로부터 제공되는 채널에러를 입력받아, 상기 신호발생부로부터 제공되는 선택신호(S3)에 따라서 선택적으로 출력하는 제4멀티플렉서(30)와 ; 상기 제4멀티플렉서(30)으로 부터 제공되는 신호를 입력받고, 상기 신호 발생부로부터 제공되는 제어신호(C)에 의해 갱신된 필터 계수를 출력하여 상기 블라인드 등화부(100)로 제공하는 필터 계수 갱신부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제4멀티플렉서(30)의 선택신호(S3)는 수신된 왜곡 신호의 등화작업이 더욱 효과적으로 수행될 수 있는 알고리즘이 선택되도록 사용자의 판단 또는 등화기내에서의 시뮬레이션 등에 의해 결정되어 제공되는 것을 특징으로 하는 등화기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 필터 계수 갱신부(32)에 제공되는 상기 제어신호(C)가 상기 제4멀티플렉서(30)에 제공되는 선택신호(S3)와 동일한 것임을 특징으로 하는 등화기.
  7. 제4항에 있어서, 상기 필터 계수 갱신부(32)가 상기 블라인드 등화부(100)로부터 출력된 채널에러가 제공될때는 하기 계수 갱신식
    W(n)=W(n-1)+μE(n)X*(n)
    에 의해 필터 계수를 갱신하고, 반면 상기 스톱-엔-고우 알고리즘부(200)로부터 출력된 채널에러가 제공될때는 계수 갱신식
    에 의해 필터 계수를 갱신함을 특징으로 하는 등화기.
    (여기서, W(n)은 필터 계수이고, 첨자 Q는 각 신호의 크기성분을 의미하며, 첨자 I는 각 신호의 위상성분을 의미하고, μ는 필터상수이고, E(n)은 블라인드 등화부(100)으로부터 제공되는 채널에러이며,은 결정 의거 에러계산부(14)로부터 제공되는 채널에러이고,은 씨엠에이 에러계산부(12)로부터 제공되는 채널에러이며, f(n)은 플래그 함수로써 비교되는 양 신호의 부호가 동일할 때 값이 1이고, 상이할때 값이 0이고, n은 양의 정수이다).
    에러 에러계산부(12)로부터 채널에러의 위상성분과 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의 채널에러의 위상성분을 입력받고, 상기 두입력 신호의 부호가 같을때는 제1선택신호를 출력하는 반면 상기 두입력 신호의 부호가 다를때는 제2선택신호를 출력하는 제2논리수단(24)과 ; 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의을 입력 받으며, 다른 입력단자는 접지(GND) 상태에 연결되어 있어서, 상기 제1논리수단(20)로부터 제공되는 제1 및 제2선택신호에 따라서 선택적으로또는 접지상태를 출력하는 제2멀티플렉서(22)와 ; 상기 결정 의거 에러계산부(14)로부터의 t53(n)을 입력받으며, 다른 입력단자는 접지상태에 연결되어 있어서, 상기 제2논리수단(24)로부터 제공되는 제1 및 제2선택신호에 따라서 선택적으로또는 접지상태를 출력하는 제3멀티플렉서(26)를 포함한다. 따라서, CMA와 LMS 뿐만 아니라 스톱-엔-고우(Stop-And-Go) 알고리즘을 선택적으로 사용하여 채널 특성 변화에도 효과적으로 채널등화를 수행할 수 있다.
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