KR100744525B1 - 등화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 등화기에 관한 것이다. 본 발명은 수신신호에서 파일럿심볼을 추출하여 출력하는 파일럿추출부; 상기 파일럿추출부가 출력하는 파일럿심볼들을 시간보간하여 출력하는 시간보간부; 상기 시간 보간된 신호의 채널 임펄스 응답을 이용하여 상기 신호가 전송된 채널이 시변채널인지 또는 긴 지연 확산된 채널인지 여부를 판단하는 채널특성결정부; 상기 채널특성결정부로부터 판단된 채널특성을 수신하여 그 채널특성에 따라 상기 시간보간부가 출력하는 심볼들 중 시간보간된 파일럿심볼을 선택할 것인지 여부를 판단하여 출력하는 파일럿선택부; 및 상기 파일럿선택부가 출력하는 심볼들을 주파수 영역에서 보간하여 채널을 산출하는 주파수보간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기를 제공한다. 본 발명에 따른 등화기에 의하면 SFN에서 발생하는 긴 신호 지연을 가지는 채널과 휴대 수신에서 발생할 수 있는 시변 채널에 대해 적응적으로 채널 보상할 수 있다.
채널, 등화, 보간, 심볼, 파일럿

Description

등화기{equalizer}
도 1은 분산 파일럿을 포함하는 DVB-T 또는 DVB-H의 전송신호의 패턴을 나타낸 도면
도 2는 전송신호의 채널을 보상할 수 있는 등화기의 일 예를 나타낸 구조도
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 등화기의 일 실시예를 나타낸 구조도
<도면의 주요부분의 부호의 설명>
10 : 임시저장부 20 : 파일럿추출부
30 : 시간보간부 35 : 파일럿선택부
40 : 주파수보간부 50 : 보상부
60 : 푸리에변환부 65 : 채널특성결정부
70 : 심볼오프셋감지부
본 발명은 등화기(equalizer)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 채널 변화에 적응적으로 대응할 수 있는 등화기에 관한 것이다.
방송 신호의 변복조 방법의 하나로서, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식은 심볼 주기를 부반송파의 수만큼 확장시킬 수 있고, 다중경로에 의한 주파수 선택적인 페이딩 채널에 강건한 특성을 보이며, 협대역의 간섭신호에 대해서도 일부의 반송파만이 영향을 받기 때문에 유, 무선의 고속 데이터 전송방식에 많이 사용된다. 현재 OFDM을 기반으로 하는 방송 규격으로는 DAB(digital audio broadcasting), DVB-T(digital video broadcating terrestrial) 및 DVB-H(digital video broadcating handheld) 등이 있다. 또한 기존의 선로를 이용한 ADSL과 VDSL에서도 유선의 OFDM방식이라고 할 수 있는 DMT방식을 이용하고 있다.
DVB-T(digital video broadcasting terrestrial)의 경우 2K와 8K의 두 가지 전송 모드를 지원하는데, 2K 모드의 경우 이동수신 성능이 우수하며, 8K 모드의 경우 SFN(single frequency network) 채널에서 긴 채널지연에 강건한 특성을 가질 수 있다.
그러나, 휴대 수신의 경우 시변 채널과 긴 지연 채널을 모두 고려해야 하는데, DVB-T(digital video broadcasting terrestrial)의 경우 각 채널 특성마다 각각 상호 취약점이 있어서 DVB-H는 4K 전송 모드를 지원한다.
DVB-T와 DVB-H의 전송신호의 수신단에서는 이 분산 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다. 분산 파일럿은 송신단과 수신단이 서로 알고 있는 PRBS(pseudo random binary sequences)를 포함하며, 데이터 신호에 비해 4/3배 큰 전력으로 전송될 수 있다.
DVB-T와 DVB-H 전송방식은 휴대 단말기의 전력소모를 줄이기 위해 타임 슬라이싱(time slicing) 방식을 사용하는데, 이 방식은 전송 용량을 일정한 타임슬롯 (time slot)으로 쪼갠 뒤 각 타임슬롯에 패킷화된 방송신호를 전송하는 방식이다.
또한 DVB-T와 DVB-H 전송방식에서 그 신호의 수신기는 수신한 심볼들은 시간영역에서 보간하고, 주파수 영역에서 보간하여 채널을 추정한다. 수신한 심볼들이 시간 보간되면 광역의 SFN 채널에 대한 채널 추정 성능을 높일 수 있다.
그러나, 시간 영역에서 수행되는 보간은 채널이 시간에 따라 급격하게 변화하는 경우, 오히려 채널 추정 오류를 증가시킬 수 있는 문제점이 있다. DVB-T 및 DVB-H가 사용하는 중심 주파수의 범위는 VHF에서 UHF의 대역을 사용하는데, 이 주파수 대역에서, 특히 700~800Mhz에 해당하는 UHF대역에서 열악한 도플러 천이를 겪을 수 있기 때문에 시간 보간이 채널 추정의 오류를 증가시킬 수 있는 문제점이 있다.
또한, 보다 정확한 시간 영역 보간을 위해 보간의 차수를 증가시킨다면, 저장장치에 저장할 OFDM 심볼 수가 기하급수적으로 증가하고 채널 추정의 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 SFN에서 발생하는 긴 신호 지연을 가지는 채널과 휴대 수신에서 발생할 수 있는 시변 채널에 대해 적응적으로 채널 보상할 수 있는 등화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시간영역의 보간 필터의 차수를 증가시키지 않아도 시변 채널에 강건한 특성을 가질 수 있도록 채널 보상이 가능한 등화기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수신신호에서 파일럿심볼을 추출하여 출력하는 파일럿추출부; 상기 파일럿추출부가 출력하는 파일럿심볼들을 시간보간하여 출력하는 시간보간부; 상기 시간 보간된 신호의 채널 임펄스 응답을 이용하여 상기 신호가 전송된 채널이 시변채널인지 또는 긴 지연 확산된 채널인지 여부를 판단하는 채널특성결정부; 상기 채널특성결정부로부터 판단된 채널특성을 수신하여 그 채널특성에 따라 상기 시간보간부가 출력하는 심볼들 중 시간보간된 파일럿심볼을 선택할 것인지 여부를 판단하여 출력하는 파일럿선택부; 및 상기 파일럿선택부가 출력하는 심볼들을 주파수 영역에서 보간하여 채널을 산출하는 주파수보간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기를 제공한다.
상기 등화기는 수신한 심볼들을 임시 저장하여 출력하는 임시저장부; 및 상기 임시저장부와 상기 주파수보간부가 각각 출력하는 심볼들을 수신하여 상기 임시저장부가 출력하는 심볼들의 채널을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시간보간부는 연속으로 입력되는 파일럿심볼들을 동일한 부반송파 위치에서 시간보간할 수 있다.
상기 채널특성결정부는 입력되는 심볼의 채널 임펄스 응답의 제곱이 일정한 값 이상인 경우 그 심볼의 채널 특성이 긴 지연 확산된 채널인 것으로 판단하고 그에 따른 정보를 출력할 수 있다.
상기 채널특성결정부는 상기 채널 임펄스 응답의 제곱을 일정 길이의 신호구 간에서 합산하여 채널특성을 산출할 수 있다.
상기 채널특성결정부는, 입력 신호의 채널특성이 시변채널인지 또는 긴 지연확산된 채널인지 여부에 따라 플래그(flag) 값을 출력할 수 있다.
상기 파일럿선택부는, 상기 채널특성결정부에서 입력신호의 채널특성이 시변채널이라는 정보를 출력할 경우 입력된 파일럿심볼들 중 상기 파일럿추출부가 추출한 파일럿심볼만을 출력하고, 상기 채널특성결정부에서 입력신호의 채널특성이 긴 지연 확산된 채널이라는 정보를 출력할 경우 상기 시간보간부가 보간한 파일럿심볼들을 출력하는 것이 바람직하다.
이하 상기 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 분산 파일럿을 포함하는 DVB-T 또는 DVB-H의 전송신호의 패턴을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 DVB-T 또는 DVB-H의 전송신호 패턴을 설명하면 다음과 같다.
도 1의 가로 방향은 동일한 시각에 전송되는 부반송파들의 주파수가 증가하는 방향(주파수 축)이고, 세로 방향은 시간이 진행되는 방향(시간 축)을 나타낸다. 가로에 일렬로 늘어선 원은 OFDM 심볼을 이루는 부반송파의 위치를 나타낸다.
분산 파일럿은 동일한 시각에 전송되는 OFDM 심볼 내에서 12개의 부반송파 위치마다에서 반복된다. 그리고 다음 시각에 전송되는 OFDM 심볼에서 분산 파일럿은, 이전 시각에 전송된 OFDM 심볼 내의 분산 파일럿의 부반송파 위치에서 부반송파 주파수 간격이 3만큼 떨어진 위치에 위치할 수 있다. 따라서, 동일한 분산 파일 럿 패턴은 시간적으로 연속된 4개 OFDM 심볼마다 반복될 수 있다.
도 1에서 Tu는 사용가능한 부반송파의 수를 나타내고, Dt는 시간축상에서 분산 파일럿간의 거리를, Df는 주파수 축상에서 분산 파일럿간의 거리를 각각 나타낸다.
주파수 영역에서 분산 파일럿간의 거리(Df)는 채널에서 추정 가능한 고스트의 지연범위를 결정한다.
입력되는 심볼이 4개마다 같은 파일럿 패턴이 나타나므로, 같은 파일럿 위치에서 시간 보간을 수행할 수 있다. 즉, 처음 입력되는 심볼(t=1)은 t=5에 입력된 심볼과 동일한 심볼 패턴을 나타내고, 그 심볼들의 분산 파일럿이 위치에서 t=2, 3, 4에 입력된 심볼에 대한 시간 보간이 수행될 수 있다.
t=6에서 입력된 심볼은 t=2에서 입력된 심볼과 동일한 분산 파일럿 패턴을 가지며, t=6에서 입력된 심볼과 t=2에서 입력된 심볼의 분산 파일럿 위치상에서 t=3,4,5의 심볼들에 대해 시간 보간이 수행될 수 있다.
따라서, t= 7에서 심볼이 입력된 후 위와 같이 방식으로 시간 보간되면, t=4에 입력된 심볼들은 4개 부반송파 위치마다 분산 파일럿들이 위치하므로, t=4의 입력된 심볼의 주파수 영역에서 분산 파일럿들 사이의 간격은 본래 분산 파일럿들 사이의 간격의 1/4로 줄어들고, t=4 에서 입력된 심볼은 4개의 부반송파 위치마다 서 분산 파일럿이 위치하는 패턴을 갖는다.
도 2는 DVB-T 또는 DVB-H의 전송신호의 채널을 보상할 수 있는 등화기의 일 예를 나타낸다. 도 2를 참조하여 채널을 보상할 수 있는 등화기의 일 예를 설명하 면 다음과 같다.
임시저장부(10)가 등화기(equalizer)의 입력 심볼을 임시저장하여 출력한다. 파일럿추출부(20)는 채널을 산출하기 위해 수신신호에 포함된 파일럿심볼을 추출한다. 상기 파일럿추출부(20)가 채널을 산출하는 일 예로 제로 포싱(zero forcing) 방법을 사용할 수 있다. 시간보간부(30)는 상기 추출한 파일럿심볼을 시간영역에서 보간한다. 주파수보간부(40)는 상기 시간보간된 심볼들 중 동일시간에 입력된 심볼들에 대해 주파수 영역의 보간을 수행하고, 보상부(50)는 주파수보간부(50)에서 출력하는 채널특성을 이용하여 임시저장부(10)에서 저장한 수신신호의 채널보상을 수행한다.
상기 역푸리에변환부(60)는 주파수 영역의 입력 심볼들을 시간영역의 신호로 변환하고, 상기 심볼오프셋감지부(70)는 시간 영역의 심볼들에 대한 오프셋(offset)을 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 등화기는 입력되는 신호의 채널 특성에 따라 보간 수행여부, 특히 시간영역의 심볼에 대한 보간여부를 결정하고, 이에 따라 각 채널 특성에 맞게 채널을 보상할 수 있다. 이하에서 본 발명에 따른 바람직한 등화기의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 등화기의 일 실시예를 나타낸 구조도이다. 상기한 설명과 동일한 구성요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 시간보간부(30)는 파일럿추출부(20)가 추출한 파일럿심볼에 시간보간 을 수행한다. 역푸리에변환부(60)가 주파수 영역의 보간된 심볼을 시간영역의 신호로 변환하여 출력하면, 채널특성결정부(65)는 보간되어 시간영역으로 변환된 신호의 채널특성을 파악한다. 상기 채널특성결정부(65)는 신호가 전송된 채널이 긴 지연 확산된 채널인지 아니면, 시변하는 채널인지 여부를 판단한다. 그리고, 그 판단한 정보를 파일럿선택부(35)와 주파수보간부(40)로 출력한다.
파일럿선택부(35)는 상기 채널특성결정부(65)로부터 수신신호가 전송된 채널이 시변채널이라는 정보를 수신할 경우, 추출된 파일럿심볼과 그 심볼의 시간보간된 심볼을 주파수보간부(40)로 전달한다. 반면, 수신신호가 긴 지연 확산인 채널이라는 정보를 수신할 경우, 추출된 파일럿심볼이 시간보간된 심볼은 선택하지 않고, 상기 파일럿추출부(20)에서 추출했던 파일럿심볼들만을 선택하여 이를 주파수보간부(40)로 출력한다.
주파수보간부(40)는 상기 채널특성결정부(65)로부터 입력받은 채널정보를 이용하여 그 채널정보에 따라 입력된 심볼을 주파수 영역에서 보간한다. 그리고, 상기 보상부(50)는 상기 주파수보간부(40)의 출력 심볼과 상기 임시저장부(10)의 출력 심볼을 이용하여 채널보상을 수행한다.
본 발명에 따른 등화기 중 채널특성결정부(65)는 수신하는 신호의 채널 상태를 판단한다. 신호의 채널 상태를 검출할 경우에 최대 채널의 지연 확산인지 또는 시변채널인지 여부는 채널 임펄스 응답에 대한 제곱의 크기로 판단할 수 있다. 즉, 그 크기가 사용자가 정의할 수 있는 임계값보다 클 경우에는 긴 지연 확산의 성질을 갖는 채널이라고 판단하고, 그렇지 않은 경우 시변채널이라고 판단한다. 수학식 1은 채널 임펄스 응답 크기의 제곱으로 각 응답에 대한 채널을 판단할 경우를 나타낸다.
Figure 112006002588991-pat00001
그러나, 수신기의 신호대잡음비(signal to noise ratio; SNR)가 양호하지 않아 수신 성능이 좋지 않은 채널의 경우, 최대 지연 확산의 판단에 신뢰성을 높이기 위해 수학식 1로 구한 값을 적절한 구간에서 누적하는 것이 바람직하다.
Figure 112006002588991-pat00002
수학식 2의 win size는 채널 임펄스 응답의 누적을 나타낸다.
그리고, 수학식 3과 같이 그 누적된 채널 임펄스 응답의 크기에 따라 긴 지연 확산 채널인지 아니면 시변채널인지를 판단할 수 있고, 긴 지연 확산 채널인 경우에만 시간보간된 채널을 선택하도록 할 수 있다.
Figure 112006002588991-pat00003
여기서, Tu는 부반송파 개수를 나타낸다. 수학식 3은 채널특성결정부(65)가 적응적으로 채널을 판단하여 플래그(flag)신호를 출력하는 일 예를 나타낸 것이다. 즉, 수학식 3의 판단기인 Tu/24는 다른 값을 사용할 수도 있고, 플래그가 아닌 다른 값을 출력할 수도 있다.
따라서, 긴 지연 확산 채널과 시변 채널에 대해 적응적으로 채널을 적응적으로 판단하여 보상할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 등화기의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 따른 등화기에 의하면 SFN에서 발생하는 긴 신호 지연을 가지는 채널과 휴대 수신에서 발생할 수 있는 시변 채널에 대해 적응적으로 채널 보상할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 등화기에 의하면 시간영역의 보간 필터의 차수를 증가시키지 않아도 시변 채널에 강건한 특성을 가질 수 있도록 채널 보상할 수 있다.

Claims (7)

  1. 수신신호에서 파일럿심볼을 추출하여 출력하는 파일럿추출부;
    상기 파일럿추출부가 출력하는 파일럿심볼들을 시간보간하여 출력하는 시간보간부;
    상기 시간 보간된 신호의 채널 임펄스 응답의 제곱에 대한 일정 신호구간의 합이 정해진 임계값이상인 경우 그 신호의 채널 특성을 긴 지연 확산된 채널인 것으로 판단하고, 임계값미만인 경우 채널 특성을 시변 채널로 판단하여 그 판단에 따른 선택 정보를 출력하는 채널특성결정부;
    상기 채널특성결정부가 시변 채널에 대한 선택 정보를 출력하면 상기 시간 보간부가 보간한 파일럿심볼들을 선택하여 출력하고, 상기 채널특성결정부가 긴 지연 확산된 채널에 대한 선택 정보를 출력하면 상기 파일럿추출부가 출력하는 파일럿심볼들을 선택하여 출력하는 파일럿선택부; 및
    상기 파일럿선택부가 출력하는 심볼들을 주파수 영역에서 보간하여 채널을 산출하는 주파수보간부를 포함하는 등화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 등화기는 수신한 심볼들을 임시 저장하여 출력하는 임시저장부; 및
    상기 임시저장부와 상기 주파수보간부가 각각 출력하는 심볼들을 수신하여 상기 임시저장부가 출력하는 심볼들의 채널을 보상하는 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등화기
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시간보간부는 연속으로 입력되는 파일럿심볼들을 동일한 부반송파 위치에서 시간보간하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 채널특성결정부는, 입력 신호의 채널특성이 시변채널인지 또는 긴 지연확산된 채널인지 여부에 따라 플래그(flag) 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 등화기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 파일럿선택부는, 상기 채널특성결정부에서 입력신호의 채널특성이 시변 채널이라는 정보를 출력할 경우 입력된 파일럿심볼들 중 상기 파일럿추출부가 추출한 파일럿심볼만을 출력하고, 상기 채널특성결정부에서 입력신호의 채널특성이 긴 지연 확산된 채널이라는 정보를 출력할 경우 상기 시간보간부가 보간한 파일럿심볼들을 출력하는 것을 특징으로 하는 등화기.
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