KR960014403B1 - 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 종래의 적응 등화기 블럭도.
제2도는 유한충격응답 필터부의 세부 블럭도.
제3도는 본 발명의 적응 등화기 블럭도.
제4도는 오차신호 허용 판별부의 세부 블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유한충격응답필터부 2 : 신호정보 판별부
3,32 : 감산부 4 : 루프이득 곱셈부
5 : 오차신호 허용 판별부 11 : 입력신호
12 : 출력신호 13 : 판별신호
14 : 오차신호 15 : 오차비례신호
16 : 허용오차신호 17 : 허용오차비례신호
31 : 평균값 생성부 33 : 제1비교부
34 : 제2비교부 35 : 선택부
36 : 앤드 로직부 41 : 평균오차신호
본 발명은 컴퓨터 네트워크, 위성방송등 제한된 주파수 대역을 갖는 채널을 통해 고속으로 데이타를 전송하는 디지틀 통신 시스템에서 채널의 상태가 서서히 변하는 경우, 또는 채널의 특성을 전혀 모르는 경우에 신호수신 초기에 훈련열(traing sequence)없이도 수신신호의 왜곡과 다중경로 신호를 제거하기 위한 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템에 관한 것으로, 특히 판별 신호의 오차가 크고 작음을 판단하여 탭 계수 갱신 작업을 제어함으로써 등화기의 수렴속도를 빠르게 하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 종래 적응 등화기에 탭 계수 갱신 제어시스템은 채널을 통과하여 입력된 신호를 수신하여 필터링 및 샘플링하고, 상기에서 샘플된 값들은 판별기에 입력시킴으로써 데이타 심볼의 추정값들을 추출하는 방식을 사용하나, 상기와 같은 방식은 채널의 선형적 왜곡 즉, 다중경로 채널, 비 이상적 주파수 응답(non-ideal frequency responce), 군지연(group delay)등과 같은 현상에 의해 부호간 간섭(intersymbol interference:ISI)을 일으킨다. 이러한 부호간 간섭은 고속 디지탈 데이타 전송 시스템의 성능을 저하시키는 주요한 원인으로써 다중경로 채널에서는 부호간 간섭을 줄이는 것이 매우 중요하다.
이때 상기 수신기에서의 샘플러 출력의 일반적인 식을 보면 아래의 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.
이때 상기 수신기에서의 샘플러 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 충력응답 g(t), 채널의 충격응답 b(t), 수신필터의 충격응답 f(t)간의 길쌈(convolution) 관계로 형성되는 펄스 파형 p(t)의 샐플링된 값으로 그 식은 다음과 같다.
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 P(KT)가 다음의 식(3)의 조건을 만족해야 한다.
상기 식(3)을 만족시키기 위한 방법으로는 송신측에서 송신필터의 충격응답 g(t)를 고정시키고 수신축에서 채널의 특성 b(t)를 고려해 적당한 수신필터의 충격응답 f(t)를 찾아서 식(3)을 만족시키는 방법이 있는데 이를 채널등화라고 한다. 그러나 식(2)로 정의되는 펄스파형 p(t)에서 g(t)및 f(t)를 안다고 해도 채널의 충격응답 b(t)를 모르는 경우가 대부분이며 이런 경우에는 수신기의 구조가 채널의 변화에 따라 적응하도록 만들어야 하는데 이러한 목적의 적응 필터를 적응 등화기라고 한다. 일반적으로 적응 등화기는 유한충격응답필터(finite impulse response filter;FIR필터)를, 적응 알고리즘으로는 자승평균최소화 알고리즘을 사용한 종래의 적응등화기 블럭도를 보면 제1도에 도시한 바와 같이 입력신호(11)를 필터링하는 유한충격응답필터부(1)와; 상기 유한충격응답필터부(1)에 출력된 출력신호(12)를 입력 받아 판별신호(13)를 출력하는 신호정부 판별부(2)와; 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(13)와 신호정부 판별부(2)에서 출력된 판별신호(13)를 입력받아 두신호의 차신호로써 오차신호(14)를 출력하는 감산부(3)와; 상기 감산부(3)에서 출력된 오차신호(14)를 입력받아 오차비례신호(15)를 출력하여 상기 유한충격응답필터부(1)로 입력하는 루프이득 곱셈부(4)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 적응 등화기는 입력신호(11)를 입력받아 유한충격응답필터부(1)에서 필터링하여 출력신호(12)를 출력하고, 이어 신호정보 판별부(2)에서 판별신호(13)를 감산부(3)에 입력하며, 감산부(3)에서는 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)와 판별신호(13)와의 차인 오차신호(14)를 출력하고, 상기 오차신호(14)는 루프이득 곱셈부(4)를 거쳐 오차비례신호(15)로 변화되어 다시 유한충격응답필터부(1)에 입력된다.
이때 상기 제1도에서 K번째에 심볼에 해당하는 유한충격응답필터부(1)의 출력신호(12)를 보면 다음과 같다.
상기 식(4)에서 Xk는 입력신호(11)의 벡터 표현이며, Mk는 유한충격응답필터부(1)의 탭 계수의 벡터 표현이고, (L+1)개의 탭을 가진 상기 유한충격응답필터부(1)의 출력에 대한 오차신호(14)는 다음과 같이 구해진다.
상기 식(5)에서 DK는 신호정보 판별부(2)의 출력인 판별신호(13)이다.
적응 알고리즘을 전개시키기 위해서는 인접한 오차의 평균치 간의 차, 즉 E[εk 2]를 비교함수로 정의하여 이를 최소화 시키도록 기울기를 예측할 수 있어야 하지만 자승평균최소한 알고리즘에서는 E[εk 2] 대신에 εk 2를 이용하며 그 식은 아래와 같다.
상기 식(6)의 유도관계는 식(5)로부터 쉽게 이해할 수 있으며 이 간단한 기울기 예측을 스티피슨트 디슨트(steepest-descent) 형태의 적응 알고리즘에 다음과 같이 적용시킬 수가 있다.
상기 식(7)의 관계가 자승평균최소화 알고리즘을 표현한 것이며 이것을 시스템으로 구현한 것이 제2도에서 보는 바와 같이 유한충격응답필터부(1)의 상세 블럭도이며, 그 구성은 입력신호(11-1)를 받아들여 제1래치신호(11-2)를 출력하는 제1입력신호 래치부(21-1)와; 상기 제1입력신호 래치부(21-1)에서 출력된 제1래치신호(11-2)를 입력받아 제2래치신호(11-3)를 출력하는 제2입력신호 래치부(21-2)와; 최종 출력신호(12)를 출력하는 덧셈부(27)에 입력할 각 출력신호(b, b′, b″)를 출력하는 제1, 제2, 제3탭 계수 갱신부(22-1, 22-2, 22-3)와; 상기 각 탭 계수 갱신부(22-1, 22-2, 22-3)에서 출력된 각 출력신호(b, b′, b″)를 더하여 최종 출력신호(12)를 출력하는 덧셈부(27)로 구성된다.
상기 구성중 제1탭 계수 갱신부(22-1)는 입력신호(11-1) 및 오차비례신호(15)를 입력받아 곱하는 곱셈부(23-1)와; 상기 곱셈부(23-1)에서 출력된 신호 및 제1탭 계수 래치부(25-1)에서 출력된 신호(a)를 더하는 덧셈부(24-1)와; 상기 덧셈부(24-1)에서 출력된 신호(a)와 입력신호(11-1)를 곱하여 덧셈부(27)에 입력할 출력신호(b)를 출력하는 곱셈부(26-1)로 구성되며, 제2탭 계수 갱신부(22-2), 제3탭 계수 갱신부(22-3)도 상기 제1탭 계수 갱신부(22-1)와 동일한 구성을 갖는다.
상기와 같이 구성된 유한충격응답필터부는 오차비례신호(15)가 제1탭 계수 갱신부(22-1)로 입력되면, 제1탭 계수 갱신부(22-1)의 곱셈부(23-1)에서 상기 오차비례신호(15)와 입력신호(11-1)를 곱하며, 이어 덧셈부(24-1)에서 제1탭 계수 래치부(25-1)에서 출력된 탭 계수와 더한다. 상기 덧셈부(24-1)에서 출력된 신호는 새로이 갱신된 탭 계수가 되며 다시 제1탭 계수 래치부(25-1)에 래치되어 새로운 출력신호(a)를 출력하고, 상기 출력신호(a)는 곱셈부(26-1)에서 입력신호(11-1)와 곱하여 최종 덧셈부(27)에 출력신호(b)를 입력한다.
제2, 제3탭 계수 갱신부(22-2, 22-3) 또한 상기에서 설명한 제1탭 계수 갱신부(22-1)와 동일하게 동작하며, 각각에서 출력된 최종 출력신호(b, b', b'')를 덧셈부(27)에서 더하여 출력신호(12)를 출력한다.
그러나 상기와 같이 동작하는 종래 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템은 적응 등화의 초기에는 부호간 간섭등에 의한 선형적 왜곡이 심하여 판별 신호가 잘못 판별된 값으로 출력될 수도 있으므로 이러한 경우 적응 등화는 잘못된 방향으로 진행이 이루어지게 되며 등화하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 이런 문제점을 감안하여 심한 선형 왜곡에 의해 잘못 판별된 판별신호가 출력되는지를 판단하여 필터의 탭 계수 갱신 작업을 제어하는 오차신호 허용판별부(5)를 부가함을 특징으로 한다.
즉, 잘못된 판별신호가 출력되고, 있는지를 판단하기 위해서 현재부터 일정시간 이전까지의 오차신호의 평균값을 구하여 현재의 오차신호가 오차신호의 평균값보다 특정 기준값 이상으로 어긋나는 가를 측정한 후, 기준값에 어긋나지 않으면 입력된 오차신호를 그대로 출력하고, 기준값에 어긋나면 O신호를 출력하여 필터의 탭 계수 갱신이 수행되지 않도록 제어함으로써 잘못된 방향으로의 탭 계수 갱신이 이루어지지 않게 하는 것이다.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명하며 종래와 같은 구성은 동일부호를 부가하여 설명한다.
제3도는 본 발명의 적응 등화기의 블럭도를 보인 것으로 입력신호(11)를 필터링하는 유한충격응답필터부(1)와; 상기 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)를 입력받아 판별신호(13)를 출력하는 신호정보 판별부(2)와; 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)와 신호정보 판별부(2)에서 출력된 판별신호(13)를 입력받아 두신호의 차신호로써 오차신호(14)를 출력하는 감산부(3)와; 상기 감산부(3)에서 출력된 오차신호(14)를 입력받아 오차비례신호(15)를 출력하여 유한충격응답필터부(1)로 입력하는 루프이득 곱셈부(4)로 구성되는 적응 등화기에서, 상기 감산부(3)와 루프이득 곱셈부(4) 사이에 오차신호(14)의 허용 여부를 결정하여 허용오차 신호(16)를 출력하는 오차신호 허용 판별부(5)를 부가하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 적응 등화기는 입력신호(11)를 입력받아 유한충격응답필터부(1)에서 필터링하여 출력신호(12)를 출력하고, 이어 신호정보 판별부(2)에서 판별신호(13)를 감산부(3)에 입력하며, 감산부(3)에서는 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)와 판별신호(13)와의 차인 오차신호(14)를 출력하고, 상기 오차신호(14)는 오차신호 허용 판별부(5)에 입력되어 출력으로써 허용오차신호(16)를 출력하며, 루프이득 곱셈부(4)를 거쳐 허용 오차비례신호(17)로 변화되어 다시 유한충격응답필터부(1)에 입력된다.
제4도는 오차신호 허용 판별부의 세부 블럭도로 오차신호(14)를 입력받아 평균오차신호(41)를 출력하는 평균값 생성부(31)와; 상기 평균오차신호(41)와 오차신호(14)의 차를 구하는 감산부(32)와; 상기 감산부(32)에서 입력된 신호를 최대기준값과 비교하는 제1, 제2비교부(33, 34)와; 상기 제1, 제2비교부(33, 34)에서 출력된 신호를 앤드하는 앤드 로직부(36)와; 상기 앤드 로직부(36)에서 출력된 신호를 조건에 맞게 선택하여 출력하는 선택부(35)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 오차신호 허용 판별부는 오차신호(14)가 입력되면 평균값 생성부(31)에서 현재부터 일정시간 이전까지의 오차신호(14)의 평균값인 평균오차신호(41)를 출력하며, 상기 평균오차신호(41)는 감산부(32)에 입력되어 오차신호(14)와의 차를 구한후 제1비교부(33) 및 제2비교부(34)에 입력된다. 이때 제1비교부(33)에서는 상기 오차신호(14)와 평균오차신호(41)간의 차가 이미 결정되어있는 최대 기준값과 비교하여 최대 기준값보다 작거나 같으면 하이(H)신호를 출력하고, 최대 기준값보다 크면 로우(L)신호를 출력하며, 제2비교부(34)에서는 오차신호(14)와 상기 평균 오차신호(41)간의 차가 이미 결정되어 있는 최소 기준값과 비교하여 최소 기준값보다 크거나 같으면 하이(H)신호를 출력하고, 최소 기준값보다 작으면 로우(L)신호를 출력한다. 상기에서 출력된 2개의 출력값은 앤드 로직부(36)에 입력되어 제1비교부(33)의 출력과 제2비교부(34)의 출력이 동시에 하이(H)일때 선택부(35)로 하이(H)값을 출력하고, 제1비교부(33)의 출력 또는 상기 제2비교부(34)의 출력중 최소한 어느 한 쪽이 로우(L)일때는 로우(L)신호를 출력하며, 선택부(35)는 앤드 로직부(36)에서 입력된 값이 하이(H)일때 입력된 오차신호(14)를 허용오차신호(16)로 출력하고, 앤드 로직부(36)에서 입력된 값이 로우(L)일때는 O신호를 허용오차신호(16)로써 출력한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템은 결국 심한 선형 왜곡에 의해 잘못 판별된 판별신호가 출력될 경우 허용오차신호를 O값으로 출력하여 필터의 탭 계수 갱신이 수행되지 않도록 제어함으로써 잘못된 방향으로의 탭 계수 갱신이 이루어지지 않게 하는 것이다.
Claims (2)
- 입력신호(11)를 필터링하는 유한충격응답필터부(1)와; 상기 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)를 입력받아 판별신호(13)를 출력하는 신호정보 판별부(2)와; 유한충격응답필터부(1)에서 출력된 출력신호(12)와 신호정보 판별부(2)에서 출력된 판별신호(13)를 입력받아 두신호의 차신호로써 오차신호(14)를 출력하는 감산부(3); 및 상기 감산부(3)에서 출력된 오차신호(14)를 입력받아 오차비례신호(15)를 출력하여 유한충격응답필터부(1)로 입력하는 루프이득 곱셈부(4)로 구성되는 적응 등화기에서, 상기 감산부(3)와 루프이득 곱셈부(4) 사이에 오차신호(14)의 허용 여부를 결정하여 허용오차신호(16)를 출력하는 오차신호 허용 판별부(5)를 부가하여 구성됨을 특징으로 하는 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템.
- 제1항에 있어서, 오차신호 허용 판별부(5)는 오차신호(14)를 입력받아 평균오차신호(41)를 출력하는 평균값 생성부(31)와; 상기 평균오차신호(41)와 오차신호(14)의 차를 구하는 감산부(32)와; 상기 감산부(32)에서 입력된 신호를 최대기준값과 비교하는 제1, 제2비교부(33, 34)와; 상기 제1, 제2비교부(33, 34)에서 출력된 신호를 앤드하는 앤드 로직부(36)와; 상기 앤드 로직부(36)에서 출력된 신호를 조건에 맞게 선택하여 출력하는 선택부(35)로 구성되며; 상기 제1비교부(33)는 최대 기준값과 비교하여 최대 기준값보다 작거나 같으면 하이("H")신호를 출력하고, 최대 기준값보다 크면 로우("L")신호를 출력하며, 제2비교부(34)에서는 최소 기준값과 비교하여 최소 기준값보다 크거나 같으면 하이("H")신호를 출력하고, 최소 기준값보다 작으면 로우("L")신호를 출력하며, 상기 선택부(35)는 앤드 로직부(36)에서 입력된 값이 하이("H")일때 입려된 오차신호(14)를 허용오차신호(16)를 출력하고, 앤드 로직부(36)에서 입력된 값이 로우("L")일때는 "O"신호를 허용오차신호(16)로써 출력하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 적응 등화기의 탭 계수 갱신 제어시스템.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2004025917A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-03-25 | Berkana Wireless Korea Inc. | High-speed adaptive equalizer |
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| KR100360273B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2002-11-09 | 엘지전자 주식회사 | 디지탈 티브이 중계기의 선형보상 적응 등화기 및 그의제어방법 |
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1993
- 1993-12-29 KR KR1019930030526A patent/KR960014403B1/ko not_active IP Right Cessation
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