KR100985486B1

KR100985486B1 - 결정 피드백 등화기에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 모드 선택기 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100985486B1
Application number: KR1020047016602A
Authority: KR
Inventors: 박정순; 서 원 허; 아이보네트 마크맨; 소울 브라이언 젤팬드
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2010-10-06
Also published as: AU2003230880A1; EP1495564A1; KR20050023246A; MXPA04010137A; US20050129107A1; US7158568B2; JP2005523642A; CN1647425A; EP1495564A4; BR0309179A; WO2003090389A1; BRPI0309179B1; CN1647425B

Abstract

본 발명은 데이터 신호를 수신하기 위해 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 결정 지향(dd) 모드와 소프트 dd 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 장치로서, DFE 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 각각에 대응하는 제 1 및 제 2 출력 신호를 제공하기 위해 순방향 에러 정정(FEC)을 사용하는 등화기(30)와, 더 낮은 ByER과 관련된 모드를 더 우월한 모드로서 선택하고, 상기 더 낮은 ByER을 갖는 출력 신호를 출력하기 위해 상기 제 1 및 제 2 출력 신호의 바이트에러율(ByER)을 비교하기 위한 비교기(36)를 포함하는 장치에 관한 것이다. 동기 검출기(30)는 더 낮은 ByER을 갖는 DFE 출력 신호로부터 유도된 동기 신호를 제공하고, 모드 스위치(38)는 동기 신호에 따라 DFE 출력을 dd 모드 또는 블라인드 모드 중 하나에 선택적으로 배치한다.

Description

결정 피드백 등화기에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 모드 선택기 장치 및 방법 {MODE SELECTOR APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATICALLY SELECTING ONE OF A STANDARD AUTOMATIC SWITCHING MODE AND A SOFT AUTOMATIC SWITCHING MODE IN A DECISION FEEDBACK EQUALIZER}

2002년 4월 17일에 등화기/FEC 모드 스위치라는 제목으로, 발명자, Park, He o, Markman과 Gelfand의 이름으로 출원된 60/373,204는 그 우선권의 이익이 본출원에 의해 청구되고, 그 개시물이 참조로서 본출원에 병합된다.

2002년 4월 16일에 결정 피드백 등화기를 위한 구조라는 제목으로, 본 발명자, Park, Heo, Markman과 Gelfand의 이름으로 출원된 계류중인 미국 가특허출원 60/372,970은 또한 본출원에 의해 참조되며, 그 우선권의 이익이 본출원에 의해 청구되고, 그 개시물이 본출원에서 참조로서 병합된다.

본 발명은 일반적으로 고선명 텔레비전 수신 시에 일어날 수 있는 것과 같은 미지의 및/또는 시간-가변 특징을 갖는 채널에 의해 신호 송신을 보상하는데 사용될 수 있는 적응 등화기에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 등화기/순방향 에러 정정(FEC) 자동 모드 선택기에 관한 것이다.

미국에서 고선명 텔레비전(HDTV)용 차세대 텔레비전 시스템 위원회(ATSC: Advanced Television Systems Committe)에서, 등화기는 잔류측파대변조(VSB)에 의해 송신된 데이터스트림을 수신하는 적응 필터이며, VSB는 대략 10.76MHz의 심벌률 과 같은 평균 속도에서 ATSC-HDTV 표준에 따르는 변조 시스템이다. 등화기는 지상 방송 채널의 전형적인 특징인 다중경로 전파에 의해 주로 초래되는 선형 왜곡을 제거 또는 감소시키코자 시도한다. 미국 차세대 텔레비전 시스템 위원회, "ATSC 디지털 텔레비전 표준"(1995년 9월 16)을 참조하기 바란다.

통신 분야에서 사용되는 결정 피드백 등화기(DFE's)는 일반적으로 피드포워드 필터(FFF)와 피드백 필터(FBF)를 포함하며, 여기서 전형적으로, FBF는 신호 검출기의 출력 상의 결정에 의해 구동되며, 필터 계수들은 원치 않는 왜곡 현상을 줄이기 위해 원하는 특징에 적응하도록 조정될 수 있다. 적응은 전형적으로 신호에서 동기화 간격동안에 "트레이닝 시퀀스(training sequence)"를 송신함으로써 일어날 수 있거나, 송신된 신호의 속성 복구 기술을 사용하는 "블라인드 알고리즘(blind algorithm)"에 의해 이뤄질 수 있다. 전형적으로, 등화기는 등화되도록 확산되는 다중경로 지연과 같은 인자에 따라서 그 필터 각각에서 특정한 개수의 탭을 가지며, 여기서, 탭 간격, "T"은 일반적으로 심벌률에 있으며, 항상 그렇지는 않다. 이러한 필터의 중요한 파라미터는 등화기의 최적 설정으로 수렴하는데 필요한 반복의 개수로서 한정될 수 있는 수렴율이다. 이러한 등화기, 사용된 알고리즘, 이들의 통신 작업으로의 응용을 좀더 상세하게 분석 및 논의하기 위해, 예컨대 John G.Proakis가 저술한 "디지털 통신"(2판, McGraw-Hill사, 뉴욕, 1989)과; Theodore S. Rappaport가 저술한 "무선 통신"(Prentice Hall PTR, Saddle River, 뉴저지, 1996)과; A.P. Clark이 저술한 "데이터 통신 원리"(2판, John Wiley&Sons사, 뉴욕, 1983)와 같은 기술문헌과 교과서를 참조하기 바란다.

본 발명의 원리에 따라, 모드 선택기 장치는 결정 피드백 등화기에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택한다. 모드 선택기 장치는 등화 기능을 갖는 데이터 신호 처리 시스템에서 사용하기 위해 적응되며, 표준 dd 모드와 소프트 dd 모드 각각에 대응하는 제 1 및 제 2 DFE 출력을 제공하는 등화기와; 제 1 및 제 2 DFE 출력의 바이트 에러율(ByER)을 비교하고, 더 낮은 ByER과 관련된 모드를 더 우월한 모드로서 선택하고 더 낮은 ByER로 출력된 DFE를 출력하는 비교기를 포함한다.

본 발명은 도면과 연계하여 다음의 상세한 설명을 통해 좀더 완벽하게 이해될 것이다.

도 1은 결정 피드백 등화기(DFE) 구조의 개략적인 블록도.

도 2는 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 채널에서 등화기와 비터비(Viterbi) 디코더에 대한 비트에러율(BER) 대 신호대잡음비(SNR)(dB단위)를 도시한 도면.

도 3은 SNR의 서로 다른 값에 대해 AWGN 채널 및 자동 스위칭 모드에서의 등화기 동기 검출기 출력을 도시한 도면.

도 4는 3dB, 3마이크로초(㎲) 고스트 신호 및 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN)하에서 등화기 및 비터비 디코더에 대한 비트에러율(BER) 대 신호대잡음비(SNR)(dB 단위)를 도시한 도면.

도 5는 블라인드(blind) 및 자동 스위칭 모드와 서로 다른 SNR 측정에 대한 등화기 출력에서 버스트 에러 수 대 버스트 크기를 도시한 도면.

도 6은 SNR의 서로 다른 값에 대해 -3dB, 3㎲+AWGN 채널에서의 등화기 동기 검출기 출력을 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따라 등화기/순방향 에러 정정(FEC) 자동 모드 선택기의 실시예를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 비교 및 선택 유닛 흐름도를 도시한 도면.

본 발명에 따른 등화기/순방향 에러 정정(FEC) 자동 모드 선택기 등화기는 3 개의 이용 가능한 모드: 트레이닝, 블라인드 및 결정 지향(decision directed)를 갖는 T-간격(여기서, T는 심벌 주기임) DFE(Decision Feedback) 등화기를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명에 들어가기 이전에, 본 발명의 원리를 더 잘 이해하고 특정한 용어들을 정의하는데 있어서 도 1에 도시된 바와 같이 결정 피드백 등화기(DFE) 구조의 다소 간략화된 블록도를 먼저 고려하는 것이 도움이 될 것이다.

DFE에 대한 입력은 피드-포워드 필터(FFF: Feed-Forward Filter)(10)에 결합되며, 이 필터(FFF)(10)의 출력은 합산 유닛(12)에 결합되며, 합산 유닛(12)에 대한 다른 입력은 피드백 필터(FBF)(14)의 출력에 결합된다. 합산 유닛(12)의 출력은 슬라이서(16), 모드 스위치(18)의 입력, 및 동기 검출기(20)에 결합된다. 동기 검출기(20)의 출력은 모드 스위치(18)의 제어 입력에 결합된다. 슬라이서(16)의 출력은 모드 스위치(18)의 또 다른 입력에 결합되고, 모드 스위치(18)의 출력은 FBF(14)의 입력에 결합된다. 모드 스위치(18)의 또 다른 출력은 FFF(10) 및 FBF(14)의 계수 제어 입력에 결합된다.

FFF(10), FBF(14), 및 슬라이서(16)의 기능은 잘 알려져 있으며, 필터링 및 양자화의 기본적인 기능들을 각각 구성한다. 예컨대 Proakis가 저술한 전술한 텍스트를 참조하기 바란다. 필터 및 그 구현에 대한 추가적인 정보는 예컨대 John G. Proakis 및 Dimitris G. Manolakis가 저술한 "디지털 신호 처리"(Prentice Hall, 뉴저지; 1996)와 로만 쿡이 저술한 "디지털 신호 처리 입문"(McGraw-Hill Book Company, 뉴저지; 1988)과 같은 여러 교재에서 볼 수 있다. 동기 검출기(20)는 등화기 수렴 검출 기능을 책임진다. 이것은 슬라이서 레벨에 대한 등화기 출력을 임계치에 비교함으로써 동기 검출기 출력을 업데이트한다. 만약 등화기 출력 및 슬라이서 레벨이 임계치 거리 내에 있다면, 동기 또는 수렴이 검출된다. 모드 스위치(18)는 등화기 선택 모드에 따라 FBF 필터에 대한 입력 및 등화기 적응에서 사용될 에러 및 제어 신호를 선택한다. 이것은 또한 동기 검출기 출력을 검사한다. 정상 동작에서, 모드 스위치(18)는 등화기 동기 검출기(20)의 출력에 의존하는 자동 스위치 성능을 갖는다. 모드 스위치(18)는 트레이닝 및 블라인드 모드를 수렴 용도로만 사용되는 것으로 해석한다. 등화기 동기 검출기가 수렴을 검출한 후, 등화기는 그러면 결정 지향(dd) 모드로 전이된다. 만약 수렴이 손실되면, 등화기는 트레이닝 또는 블라인드 모드로 다시 돌아간다.

차세대 텔레비전 시스템 위원회(ATSC) 표준에서, 트레이닝 시퀀스는 초기 등화기 수렴을 허용하기 위해 필드 동기(sync)에 포함되었다. 트레이닝 모드에서, 등화기 계수는 필드 동기 동안에 단지 업데이트된다. 그러나, 그 사용과 관련한 두 가지 주요한 결점으로, 이것이 필드 동기의 이전의 정확한 검출을 필요로 하며, 트레이닝 시퀀스가 필드 동기에 포함되며, 이것은 단지 대략 매 25밀리초(ms)마다 발생하며, 이는 아마 느린 수렴을 초래할 것이라는 점이다.

필드 동기를 검출하기 어렵게 하거나 다이내믹 성분을 구비하는 고스트 환경에 대해, 트레이닝 시퀀스, 즉 자기-복구나 블라인드와는 무관하게 등화기 탭 성분의 초기 조정을 하는 것이 유리하다. 예컨대 Proakis가 저술한 전술한 텍스트와 D. N. Godard가 저술한 "2차원 데이터 통신 시스템에서의 자기 복구 등화기 및 캐리어 추적"{IEEE 트랜스. 온 커뮤니케이션(Trans. on Commun.), Vol. COM-28, 페이지 1867 내지 1875, 1980년 11월}이라는 논문을 참조하기 바란다.

더나아가, 이것이 모든 데이터 심벌에 작용하기 때문에, 블라인드 알고리즘은 더 빠른 수렴을 할 것이다.

전형적으로 종래의 dd 모드에서의 경우처럼, FBF(14)에 대한 입력은 슬라이서(16)의 출력이다. 따라서, dd 모드에서, 적응 에러 및 피드백 필터에 대한 입력은 슬라이서가 있음으로 인해 도움을 받으며, 계수 적응은 데이터 시퀀스를 통해 일어난다. 이 모드는 양호한 수렴 성능을 갖는 것이 아니라, 수렴 이후, 다른 두 모드에 비해 장점을 갖는다. 블라인드 모드에 대한 dd 모드의 장점은 슬라이서가 있기 때문이며, 이것은 결국 등화기 출력에서 더 양호한 MSE(평균 제곱근 에러) 및 BER(비트에러율) 성능을 초래한다. 트레이닝 모드에 대해, dd가 트레이닝 심벌만이 아니라 모든 심벌 상의 그 탭을 업데이트한다는 사실은 더 빠른 적응 및 추적 성능을 허용한다.

트레이닝 모드에 대한 보조 또는 대안적인 접근법으로서 블라인드 및 dd 모드를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 특히 ATSC-HDTV 표준에서의 트레이닝 모드가 느린 수렴 및 열악한 다이내믹 추적 성능을 갖기 때문이라는 점이 본 명세서에서 인식되었다.

다음에서, HDTV 수신기 및 그 구성요소 중 몇 가지 구성요소를 참조하며, 이들 구성요소의 컨텍스트를 간략하게 언급하는 것이 도움이 될 수 있다. 이러한 수신기에서, 적응형 채널 등화기 다음에는 전형적으로 위상 및 이득 잡음을 제거하기 위한 위상 추적 네트워크가 오는데 이로부터 신호가 데이터 디-인터리버가 다음에 오는 트렐리스(trellis) 디코더로 진행한다. 그러면, 이 신호는 리드-솔로몬 에러 정정되며, 그런 다음 디스크램블링되며, 그 후 오디오, 비디오, 및 디스플레이 처리된다. 예컨대, Michael Robin 및 Michel Poulin이 저술한 핸드북 "디지털 텔레비전 기초"(McGraw-Hill, 뉴욕; 제 2 판, 2000)와 같은 기술 문헌에서 더 상세한 사항들을 볼 수 있다.

도 2는 AWGN(적응형 백색 가우시안 잡음) 채널에서 HDTV 수신기의 등화기 및 비터비 디코더에 대한 BER(비트에러율) 대 SNR(신호대잡음비) 성능 곡선의 그래프를 도시한다. 성능은 등화기 이후 및 비터비 디코더(VD) 이후 측정된다. 비터비 디코더는 수신기 설계에서 등화기 다음에 오며, TCM(Trellis Coded Modulation) 코드 에 대응하는 FEC(Forward Error Correction)의 제 1 레벨을 디코딩한다.

도 2에서, 세 곡선이 등화기(곡선의 위쪽 세트) 및 VD 출력(곡선의 아래쪽 세트)에 대해 도시된다: 제 1 곡선은 단지 블라인드 모드에서의 등화기에 대한 것이고, 제 2 곡선은 자동 스위칭 모드에서의 등화기에 대한 것이며, 제 3 곡선은 소프트 자동 스위칭 모드에서의 등화기에 대한 것임. 자동 스위칭 모드에서, 등화기는 수렴하기 이전에 블라인드 모드에 있으며, 수렴이 검출된 이후 dd 모드로 스위칭한다. 만약 수렴이 손실된다면, 블라인드 모드로 다시 스위칭한다. 소프트 자동 스위칭 모드는, dd 모드가 소프트 dd 모드인 점을 제외하고는 자동 스위칭 모드와 유사하다. 소프트 dd 모드에서, 피드백 필터에 대한 입력은 슬라이서 출력 대신 등화기의 출력이다.

도 2에 도시된 특징에 비춰볼 때, 본 명세서에서는 다음과 같은 점을 인식할 수 있다:

(a) 자동 모드 아래에서의 등화기 출력 성능은 블라인드 모드 아래에서와 동일하거나 이보다 더 양호하다. 증가하는 SNR에 대해, 자동 스위칭 성능은 점점 더 양호하게 된다;

(b) VD 출력 성능은 등화기 출력 성능을 반영한다. 자동 스위칭 모드 아래에서, 이것은 블라인드 모드 아래에서와 동일하거나 이보다 더 양호하다. 증가하는 SNR에 대해, 자동 스위칭 성능은 점점 더 양호하게 된다.

(c) 자동 스위칭 및 소프트 자동 스위칭 모드는 등화기 출력 및 VD 출력 모두에서 유사한 성능을 제공한다.

자동 스위칭 모드에서 블라인드 및 dd 모드 사이의 관계를 더 잘 이해하기 위해 도 3을 고려하는 것이 도움이 되며, 도 3은 서로 다른 SNR 값에 대해 AWGN 채널에서 등화기 동기 검출기의 곡선을 도시한다. SNR은 도 3의 상단 그래프에서 13dB이고, 중앙 그래프에서는 15dB이며, 하단 그래프에서는 18dB이다. 도 3에서, 횡좌표 척도 상의 0 레벨은 등화기가 동기화되지 않음, 즉 블라인드 모드에 있음을 지시한다. 등화기가 동기화될 때, 동기 검출기 출력은 1의 값을 나타낸다, 즉 등화기는 dd 모드에 있다. 낮은 SNR에 대해, 등화기는 주로 블라인드 모드에 있음, 즉 수렴이 잡음의 높은 레벨로 인해 결코 검출되지 않음을 관찰할 수 있다. 이것은 일반적으로 실제 극복될 수 없는 동기 검출기의 결함이다. 높은 SNR에 대해, 수렴이 결국 검출되며, 등화기는 dd 모드로 전이된다. 중간 SNR에서, 동기 검출기는 계속해서 스위칭하며, 이때 잡음은 등화기 수렴에 잠재적으로 영향을 미치는 것외에 등화기 수렴을 검출하기 위한 그 성능에 영향을 미친다. 유사한 동작이 소프트 자동 스위칭 모드에서 등화기에 대해 예상될 수 있다.

만약 다중경로 신호가 이제 채널에 도입되면, 시스템 시뮬레이션에서 몇 가지 차이가 관찰될 수 있다. 도 4는 AWGN+다중경로 채널에서 HDTV 수신기에 대한 BER 대 SNR 성능 곡선을 도시한다. 다중경로 채널은 상대적으로 강한 고스트인 하나의 3 dB, 3㎲ 고스트를 포함한다. 도 2에서처럼, 성능은 등화기 이후(곡선의 위쪽 세트) 및 비터비 디코더(VD) 이후(곡선의 아래쪽 세트) 측정된다. 또한, 세 곡선이 등화기에 대해 및 VD 출력에 대해 도시된다: 하나는 단지 블라인드 모드에서 등화기에 대한 것이고, 또 다른 하나는 자동 스위칭 모드에서 등화기에 대한 것이 며, 제 3 곡선은 소프트 자동 스위칭 모드에서 등화기에 대한 것이다.

소프트 자동 스위칭 모드에서, 등화기는 수렴이전에 블라인드 모드에 있으며, 수렴이 검출된 이후 소프트 dd 모드로 스위칭한다. 만약 수렴이 손실되면, 이것은 블라인드 모드로 다시 스위칭한다. 소프트 dd 모드에서, 종래의 dd 모드와 대조적으로, 피드백 필터에 대한 입력은 등화기의 출력이다.

도 4에 도시된 특징을 비춰볼 때, 본 명세서에서 다음과 같은 점을 인식할 수 있다:

(a) 자동 스위칭 모드 아래에서 등화기 출력 성능은 블라인드 모드 및 소프트 자동 스위칭 모드에서와 동일하거나 이보다 더 양호하다. 증가하는 SNR에 대해, 자동 스위칭 성능은 점점 더 양호하게 된다;

(b) 그러나, VD 출력 성능은 특히 중간 SNR에 대해 등화기 출력 성능을 반영하지 않는다. SNR의 이들 값에 대해, VD 출력 성능은 최대 대략 1.5dB만큼 블라인드 모드 및 소프트 자동 스위칭 모드에서보다 자동 스위칭 모드 아래에서 더 악화된다.

도 4로부터 명백하지 않지만, 추가적인 시뮬레이션은, 더 높은 SNR 값에 대해 자동 스위칭 모드 아래에서 VD 성능은 다시 블라인드 모드 및 소프트 자동 스위칭 모드 아래에서보다 양호하거나 이와 동일할 것임을 보여준다.

비록 여전히 더 약한 고스트에 대해 더 작은 축척에서 존재하더라도, 추가적인 시뮬레이션은 또한 항목 b)에서 기술된 문제가 강한 고스트에 대해 좀더 분명하게 됨을 보여준다.

등화기가 블라인드 모드 또는 자동 스위칭 모드 아래에 있을 때 등화기와 비터비 디코더 사이의 성능 동작의 차이를 이해하는데 있어서, 이들 두 모드 아래에서의 등화기 출력에서 에러 버스트의 수를 계산하는 것이 도움이 된다.

도 5는 두 등화기 모드 아래에서 버스트의 길이 대 에러 버스트의 수에 대해 및 서로 다른 SNR 측정치에 대한 그래프를 도시한다. SNR은 도 5의 상단 그래프에서 18dB이고, 중앙에서 21dB이며, 하단 그래프에서 25dB이다. 도 5에 도시된 특징을 비추어볼 때, 본 명세서에서 다음과 같은 점이 인식될 수 있다:

낮은 SNR 상태 아래에서, 에러의 수는 블라인드 및 자동 스위칭 모드 둘 모두에 대해 매우 유사하다. 긴 에러 버스트가 두 모드에서 존재하며, 이때 블라인드 모드에 대해 약간 더 큰 수를 갖는다;

중간 SNR 상태 아래에서, 에러 버스트 수와 에러 버스트 길이가 블라인드 모드와 비교할 때 자동 스위칭 모드에 대해 분명히 더 크며, 이는 블라인드 모드 아래에서 긴 에러 버스트의 수는 감소하며, 자동 스위칭 모드는 SNR의 증가에 의한 것만큼 많이 영향을 받지 않기 때문이다;

높은 SNR 상태 아래에서, 에러 버스트의 수와 에러 버스트 길이는 자동 스위칭 모드와 비교할 때 블라인드 모드에 대해 더 크게 되며, 이는 자동 스위칭 모드 아래에서 긴 에러 버스트의 수는 이제 SNR이 증가함에 따라 더 빠른 속도로 감소하기 때문이다.

도 6은 반복 수(x 10⁴)에 대한 등화기 동기 검출기 출력을 도시한다. SNR은 도 6의 상단 그래프에서 18dB이고, 중앙에서 21dB이며, 하단 그래프에서 25dB이다. 낮은, 중간, 또는 높은 SNR의 개념은 실제로 고스트 프로파일 및 세기에 좌우되며, 이는 서로 다른 고스트가 서로 다른 성능을 암시하기 때문이다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, SNR과 등화기 동기 검출기 성능 사이에 관계가 있다. AWGN 채널의 경우에서처럼, 낮은 SNR에 대해 등화기는 주로 블라인드 모드에 있다는 점, 즉 수렴이 높은 잡음 레벨로 인해 결코 검출되지 않음을 관찰할 수 있다. 높은 SNR에 대해, 수렴이 결국 검출되며, 등화기는 dd 모드로 전이되어 결국 이 모드에서 안정한 상태를 유지한다. 중간 SNR에서, 동기 검출기는 계속 스위칭하며, 이는 잡음 레벨이 안정한 dd 모드를 허용하지 않기 때문이다. 유사한 동작은 소프트 자동 스위칭 모드에서 등화기에 대해 예상될 수 있다.

전술한 고찰 및 제공된 정보를 기초로 해서, 본 발명의 미래는 표준 dd 모드가 소프트 dd 모드보다 더 열악한 성능을 전달하게 되는 에러 전파의 이들 조건을 검출하며, 모드를 스위칭한다는 것이다. 본 발명의 원리에 따라, 적절한 모드 선택은 수신기의 출력에서 BER을 기초로 한다. 이러한 방식으로, 수신기는 단지 확실하게 스위칭하며, 소프트 dd 모드가 실제로 더 열악한 성능을 전달하는 채널 환경에 대해 에러를 일으키는 것을 피하게 한다. 이러한 결과는, 비록 이것이 모든 채널에 대한 경우일 것이라는 점을 보장하지는 않을 지라도, 본 시뮬레이션에서 관찰되지 않았다.

도 7은 예로서 HDTV 수신기에 적용되는 바와 같이 본 발명에 따른 등화기/순방향 에러 정정 자동 모드 선택기의 예시적인 실시예를 블록도 형태로 도시한다. 도 7은 수신기의 순방향 에러 정정(FEC) 부를 포함한다.

도 7에서, 블록(30)은 앞서 기술되고 설명되는 바와 같이 등화기, 관련 필터, 슬라이서, 및 동기 검출기(들)를 포함한다. 블록(30)은 자동 스위칭 출력을 나타내는 등화기 출력(1)을 FEC 1로서 지시된 순방향 에러 정정 유닛(32)에 제공한다. 블록(30)은 또한 소프트 자동 스위칭을 나타내는 등화기 출력(0)을 FEC 0으로 지시된 추가적인 순방향 에러 정정 유닛(34)으로 제공한다. 블록(30)은 또한 등화기 다음에 오거나, 또는 등화기/위상 추적기 유닛인 등화기로 연합하여 설계되는 위상 추적 네트워크를 포함한다. 순방향 에러 정정 유닛(32 및 34)의 출력은 비교 & 선택 유닛(36)으로 공급되며, 이러한 유닛(36)은 디코딩된 비트 출력 신호를 제공한다. 비교 & 선택 유닛(36)은 또한 선택 신호(sel)를 등화기 모드 스위치(38)에 제공한다. 모드 스위치(38)는 이후에 상세하게 설명될 바와 같이 등화기 출력{(0) 및 (1)}을 수신하고 및 신호를 블록(30)과 교환하기 위해 결합된다.

본 발명의 양상에 따라, 수신기의 FEC부는 중복되며, 등화기의 출력은 두 개의 별도의 모드: 자동 스위칭 및 소프트 자동 스위치에 대해 전달된다. 두 개의 별도의 등화기 출력은 서로 다른 방식:

(a) 또한 등화기 하드웨어를 중복시키는 방식;

(b) 동시 출력을 허용하는 동시 출력 등화기 설계 방식에 의해 얻어질 수 있으며, 이러한 등화기는 예컨대 결정 피드백 등화기라는 제목의 전술한 공동계류중인 출원으로서, 그 전체 개시물이 참조로서 본 명세서에 병합되었고 좀더 상세한 설명을 위해 참조된 미국 가특허출원(관리번호 제 PU020118)에 기술되어 있는 등화 기와 같은 것이 있다.

전술된 가특허출원에서 개시되고 기술된 바와 같이, 데이터 신호를 처리하기 위한 결정 피드백 등화기는 하드 결정 지향 모드와 소프트 결정 지향 모드를 위해 동시 등화기 출력을 제공한다. 하드 및 소프트 dd 모드 사이의 차이가 슬라이서의 출력(하드 결정) 또는 등화기 출력(소프트 결정)인 등화기 피드백 필터에 대한 입력과 관련된다. 결합된 구조는 각 등화기 출력 심벌 소프트 결정 비트 표현에 대해, 이들 비트의 서브셋은 하드 결정 표현에 대응한다는 사실을 이용한다. 그 결과, 등화기는 하나의 출력 등화기와 본질적으로 동일한 하드웨어를 갖는 두 개의 별도의 모드의 동시 출력을 허용한다.

도 7에서, 등화기 필터, 슬라이서 및 동기 검출기는 전술된 바와 같다. 등화기 모드 스위치는 또한, 이것이 비교 & 선택 유닛으로부터 제어 신호를 수신한다는 점을 제외하고는 전술된 것과 유사하다. 이러한 제어 신호(sel)는 두 모드(자동 스위칭 또는 소프트 자동 스위칭) 중 어떤 모드가 더 양호한 성능을 갖는지를 식별케 한다. 이것은 단일 등화기 구조의 경우에 대한 상기 항목{ (b)}에서 등화기 모드 스위치 유닛에 단지 다시 공급될 필요가 있다. 이 경우, 이것은 동기 상태를 식별하기 위해 어떤 출력이 등화기 동기 검출기에 의해 사용되어야 하는지를 결정한다.

하나는 (하드) 자동 스위칭 모드이고 또 다른 하나는 소프트 자동 스위칭 모드인 동시 출력을 갖는 하나의 등화기가 있을 때, 단 하나의 동기 검출기가 있다. 비교 & 선택 유닛은 최상의 성능 시스템을 선택하고, 이것을 출력한다. 이것은 또한 다시 선택기 신호를 등화기 모드 스위치에 공급한다. 이 선택기는 최상의 성능 시스템을 지시하며, 두 신호중 어떤 것이 검사되어야 하는지를 결정하기 위해 동기 검출기에 의해 사용된다. 이 선택기는 또한 적응 에러를 생성하기 위해 두 동시 출력중 어떤 것이 등화기 슬라이서에 공급되는지를 선택하고 및 FBF 계수 적응 방정식 중 어떤 것이 동시 출력 등화기에서 사용되는지를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이러한 등화기는 결정 피드백 등화기라는 제목의 전술된 공동 계류중인 미국 가특허출원에 기술된 등화기 설계를 유리하게는 사용할 수 있다.

상기 항목{(a)}에서, 이중 등화기 구조에 대해, 두 개의 등화기가 있으며, 각각 별도의 동기 검출기를 갖는 별도의 엔터티(entity)이다. 하나의 등화기는 (하드) 자동 스위칭 모드에 있으며, 다른 하나의 등화기는 소프트 자동 스위칭 모드에 있다. 그에 따라, 등화기 모드 스위치는 본래 두 개의 별도의 시스템을 포함한다. 신호(sel)를 검사하는 것에 추가로, 등화기 모드 스위치는 또한 등화기 모드가 블라인드인지 또는 (소프트) dd이어야 하는지를 결정하기 위해 동기 검출기 출력에서 검사한다. 비교 & 선택 유닛은 최상의 성능 시스템을 선택하고, 이것을 출력한다. 어떠한 피드백도 필요하지 않다.

수신기의 FEC 부는 다음의 블록을 포함한다: 비터비 디코더(VD), 디-인터리버, 및 리드-솔로몬(RS) 디코더. 이론상으로, 도 7에 도시된 바와 같이 이것은 FEC0 및 FEC1로 복제될 필요가 있다. 그러나, 일반적으로, RS 디코더는 여러 비트의 심벌 상에서 동작하므로 심벌율보다 더 작은 심벌율로 작동한다. 이 경우, 각 RS 심벌은 한 바이트이며, 이 심벌율은 RS 디코더 하드웨어가 두 FEC 블록 사이에 공유될 수 있도록 충분히 느리다. 게다가, 디-인터리버 제어는 두 블록에서 동일한 동작을 수행하며, 공유될 수 있다. 그러므로, 디-인터리버는 이전과 동일한 제어 및 두 배의 메모리를 가질 수 있으며, 여기서 메모리의 각 부분은 제어에 의해 동일하게 어드레싱된다. 두 개의 FEC 부 사이의 VD 제어 부를 또한 공유할 수 있고; 그러나, ATSC-HDTV 표준에 대한 VD은 실제로 12개의 인터리빙된 디코더의 세트이므로 전체 유닛을 복제하는 것이 더 간단하다는 점이 인식된다.

수신기에 존재하는 추가적인 블록은 디랜더마이저(derandomizer)와 출력 인터페이스를 포함하며, 이들은 비교 & 선태 유닛 다음에 포함될 필요가 있지만, 또한 각 FEC 유닛의 부분으로 고려될 수 있다.

각 FEC부는 세 개의 신호, 즉: 출력 비트, RS 디코더의 출력에서의 바이트 에러 카운트(bec), 및 RS 디코더의 출력에서의 정정되지 않은 세그먼트 카운트(usc)를 출력한다. bec 신호는 특정된 윈도우(W) 총 바이트 수에 걸쳐서 RS 디코더에 의해 정정된 바이트 에러 수를 나타낸다. usc 신호는 특정된 윈도우(W) 총 바이트 수에 걸쳐서 정정되지 않은 세그먼트 수를 나타낸다. RS 디코더에서, bec 및 usc는 BER과 관련되며, BER을 추정하는데 사용될 수 있다. 비교 & 선택 유닛의 기능은 두 개의 FEC 유닛, 모든 W 바이트에 대한 bec 카운트나 이와 동일하게 usc 카운트를 비교하는 것이다.

비교 & 선택 유닛은 등화기/FEC 모드 선택기의 추가적인 요소이다. 이것은 기본적으로 bec1 및 bec2를 감산하며, 이것을 임계치(Thr)와 비교한다. 만약 감산의 절대치(s)가 임계치 아래에 있다면, 두 등화기 출력은 기본적으로 동일한 레벨에서 수행을 하고 있으며, 정확한 출력이 유닛의 출력(0)으로서 수립된다. 이러한 출력은 자동 스위칭 모드(블랑인드+dd 모드)에서 설정된 등화기에 대응한다. 그 결과로서, 변수(sel)은 0으로 설정되며, 등화기 출력(0)을 등화기 동기 검출기가 동작해야 하는 출력으로서 식별하기 위해 모드 스위치로 다시 공급된다.

다른 한편, 만약｜s｜가 Thr보다 더 크거나 같다면, 두 등화기 출력은 서로 다른 레벨에서 수행하고 있다. 그러면, 알고리즘은 bec0 및 bec1을 비교하며, 최상의 성능으로서 더 작은 것을 선택한다. 만약 s가 0보다 더 크다면, bec0은 bec1보다 더 크며, 출력 비트는 출력 비트 1로 설정되며, sel은 등화기 출력 1을 등화기 동기 검출기가 동작해야 하는 출력으로서 식별하기 위해 1로 설정된다. 대응하여, 만약 s가 0보다 더 작거나 같다면, 출력 비트 0이 선택되고 sel은 0으로 설정된다. 그러면, 비교 & 선택 유닛의 전체 동작이 모든 W 바이트에 대해 반복된다. 유사한 설계가 usc 카운트에 대해 유사하게 구현될 수 있다.

도 8은 bec 비교를 위한 비교 & 선택 유닛의 흐름도를 도시하며, 사용된 심벌은 앞서 정의된 것이다.

등화기/FEC 자동 모드 선택기는 HDTV-ATSC 등화기에 대해 설계된 것으로 예시적으로 기술되었다; 그러나, 본 발명에 따른 그 원리는 등화기 다음에 트렐리스 또는 컨벌루션 디코더가 오는 시스템에서 DFE 구조를 갖는 임의의 일반 등화기에 적용될 수 있다. 이러한 시스템에 대해, dd 모드에서 존재하는 선형 왜곡, 잡음 및 슬라이서에 의해 유래된 DFE 필터 내로의 에러 전파는 결국 등화기 출력에서 버스트 유형의 잡음을 초래하며, 이러한 잡음은 디코더 성능에 손상을 주는 경향이 있다. 게다가, 비록 심벌-간격(T-간격, 여기서 T는 심벌 주기임) 등화기 맥락에서 기술되지만, 본 발명은 또한 아주 작은 간격의 등화기에 적용될 수 있다. 아주 작은 간격의 등화기는 John G. Proakis가 저술한 전술된 "디지털 통신"(2판, McGraw-Hill, 뉴욕, 1989)과 같은 여러 교재에서 기술된다. 또한, 비록 등화기 출력으로서 기술될 지라도, FBF에 대한 소프트 결정 지향 입력은 등화기 출력의 좀더 복잡한 소프트 결정 기능일 수 있다. 또한 도 1의 등화기는 마찬가지로 트레이닝 모드를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 동작의 트레이닝 모드는 종래의 DFE에서처럼 블라인드 모드와 양립할 수 없으며, 결정 지향 모드와 간섭하지 않는다.

자동 스위칭 및 소프트 자동 스위칭 모드에 대한 동시 등화기 출력을 제공하는 등화기 설계는 예시적인 실시예에서 예시적인 방식으로 사용되며, 동시 출력을 제공하기 위한 다른 배열을 사용할 수 있음을 이해하게 될 것이다. 따라서, 본 발명이 예시적인 실시예에 의해 기술되었지만, 청구항에 의해 한정된 본 발명에서 벗어나지 않고 전술한 변경을 포함하는 여러 변화 및 대체가 있게 될 것임을 본 발명이 속한 종래기술의 당업자는 인식하고 이해하게 될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 고선명 텔레비전 수신 시에 일어날 수 있는 것과 같은 미지의 및/또는 시간-가변 특징을 갖는 채널에 의해 신호 송신을 보상하는데 사용될 수 있는 적응 등화기, 좀더 상세하게는 등화기/순방향 에러 정정(FEC) 자동 모드 선택기에 이용된다.

Claims

결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 모드 선택기 장치로서, 등화 기능을 구비한 데이터 신호 처리 시스템에서 사용하기 위해 적응되는, 모드 선택기 장치로서,

표준 결정 지향(dd) 모드와 소프트 dd 모드 각각에 대응하는 제 1 및 제 2 DFE 출력을 제공하기 위한 등화기와;

더 낮은 바이트에러율(ByER)과 관련된 모드를 더 우월한 모드로서 선택하고, 상기 더 낮은 ByER을 갖는 DFE 출력을 출력하기 위해 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력의 ByER을 비교하기 위한 비교기를,

포함하는, 모드 선택기 장치.
제 1항에 있어서, 상기 표준 자동 스위칭 모드는 블라인드 모드와 표준 결정 지향 모드를 선택적으로 나타내며, 상기 소프트 자동 스위칭 모드는 블라인드 모드와 소프트 dd 모드를 선택적으로 나타내는, 모드 선택기 장치.
제 2항에 있어서, 상기 DFE의 수렴을 지시하기 위한 동기 신호를 제공하기 위한 동기 검출기 수단을 포함하며, 상기 동기 신호는 상기 더 낮은 ByER을 갖는 상기 DFE 출력 신호로부터 유도되는, 모드 선택기 장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위한 상기 등화기는 상기 데이터 신호를 처리하고, 동시 소프트 및 하드 결정 지향 출력 신호를 나타내기 위한 결정 피드백 등화기 수단을 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 3항에 있어서, 상기 동기 검출기 수단은 상기 DFE 출력 각각으로부터 유도된 각각의 동기 신호를 제공하기 위해 제 1 및 제 2 동기 검출기를 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 3항에 있어서, 상기 DFE 출력을, 상기 DFE의 수렴을 식별하는 상기 동기 신호에 따라서,

(a) 상기 표준 및 소프트 dd 모드 중 하나의 모드와;

(b) 블라인드 모드

중 하나에 선택적으로 배치하기 위한 모드 스위치를 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 3항에 있어서, 트레이닝 모드는 상기 블라인드 모드를 대체하며, 상기 DFE 출력을, 상기 DFE의 수렴을 식별하는 상기 동기 신호에 따라서,

(a) 상기 표준 및 소프트 dd 모드 중 하나의 모드와;

(b) 트레이닝 모드

중 하나에 선택적으로 배치하기 위한 모드 스위치를 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 1항에 있어서, 순방향 에러 정정(FEC)에 의해 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 처리하여 각 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호를 제공하기 위한 순방향 에러 정정 프로세서를 더 포함하며, 여기서, 상기 비교기는 정해진 비교 기준에 따라서 상기 표준 자동 스위칭 모드와 상기 소프트 자동 스위칭 모드 중 어느 모드가 더 우월한 모드인지를 결정하고, 상기 더 우월한 모드의 출력 신호를 출력하는, 모드 선택기 장치.
제 8항에 있어서, 상기 순방향 에러 정정 프로세서는 트렐리스 디코더와 리드 솔로몬(RS) 디코더를 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 9항에 있어서, 상기 정해진 비교 기준은, 상기 비교기가 상기 RS 디코더로부터의 정정할 수 없는 세그먼트율(USR)을 비교하고, 더 낮은 USR과 관련된 모드를 더 우월한 모드로서 선택하고, 상기 더 낮은 USR을 갖는 DFE 출력 신호를 출력하는 것을 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 9항에 있어서, 상기 정해진 비교 기준은, 상기 비교기가 상기 RS 디코더로부터의 추정된 비트에러율을 비교하고, 더 낮은 ByER과 관련된 모드를 더 우월한 모드로서 선택하고, 상기 더 낮은 ByER을 갖는 DFE 출력 신호를 출력하는 것을 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 6항에 있어서, 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위한 상기 등화기는 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위해 상기 모드 스위치에 결합된 등화기 필터링 수단과 슬라이서 수단을 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 8항에 있어서, 상기 순방향 에러 정정 프로세서는 상기 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호를 각각 제공하기 위한 병렬 처리 수단을 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 5항에 있어서, 비교 신호에 따라, 각 동기 출력 신호들 중 하나를 선택하여 상기 동기 신호를 제공하도록 상기 비교 신호를 모니터링하기 위해 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호, 상기 각 동기 출력 신호들, 및 상기 비교기에 결합되는 모드 스위치를 포함하는, 모드 선택기 장치.
제 14항에 있어서, 상기 모드 스위치는 상기 더 우월한 모드에 대응하는 상기 각 동기 출력 신호들 중 하나를 선택하는, 모드 선택기 장치.
데이터 신호를 수신하기 위해 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법으로서,

등화 및 순방향 에러 정정(FEC)을 포함하는, 수신된 신호를 처리하는 단계와;

상기 표준 자동 스위칭 모드와 상기 소프트 자동 스위칭 모드 각각에 대응하는 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하는 단계와;

제 1 및 제 2 FEC 출력 신호 각각을 제공하기 위해 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 처리하는 단계와;

상기 표준 자동 스위칭 모드와 상기 소프트 자동 스위칭 모드 중 어떤 모드가 주어진 상태 아래에서 ByER에 대해 더 우월한 모드인지를 확인하기 위해 상기 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호 각각에서 바이트에러율(ByER)을 비교하는 단계와;

상기 더 우월한 모드로부터 선택 신호를 유도하는 단계와;

상기 DFE를 제어하기 위해 상기 선택 신호를 사용하는 단계를,

포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 16항에 있어서, 상기 DFE를 제어하기 위해 상기 선택 신호를 사용하는 상기 단계는 상기 DFE를, 상기 선택 신호에 따라서,

(a) 블라인드 모드, 그리고

(b) 표준 결정 지향 모드와 소프트 결정 지향 모드 중 하나의 모드

중 어느 하나로 설정하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 17항에 있어서, 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위한 상기 단계는,

등화기로 필터링하는 단계와,

상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위해 결합되는 신호를 슬라이싱하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 17항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 처리하는 상기 단계는 상기 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호를 각각 제공하기 위해 병렬 경로에서 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 처리하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 17항에 있어서, 상기 FEC 처리 단계는 트렐리스 방식의 디코딩 및 리드 솔로몬 방식의 디코딩 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 16항에 있어서, 상기 DFE를 제어하기 위해 상기 선택 신호를 사용하는 상 기 단계는,

상기 제 1 FEC 출력 신호로부터 제 1 동기 신호를 유도하는 단계와;

상기 제 2 FEC 출력 신호로부터 제 2 동기 신호를 유도하는 단계와;

상기 선택 신호에 따라, 상기 DFE를 제어하기 위해 상기 제 1 및 제 2 동기 신호 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 19항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 처리하는 상기 단계는, 상기 제 1 및 제 2 DFE 출력 신호를 제공하기 위해 동시 소프트 및 하드 결정 지향 동작 모드를 나타내는 결정 피드백 등화기에 의해 상기 데이터 신호를 처리하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 22항에 있어서, 각 출력 심벌 소프트 결정 비트 표현에서 하드 및 소프트 결정 표현 둘 모두를 동시에 제공하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 16항에 있어서, 상기 DFE를 제어하기 위해 상기 선택 신호를 사용하는 상 기 단계는,

상기 선택 신호에 따라 상기 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호 중 하나로부터 동기 신호를 유도하는 단계와;

상기 DFE를 제어하기 위해 상기 동기 신호를 사용하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.
제 16항에 있어서, 상기 DFE를 제어하기 위해 상기 선택 신호를 사용하는 상기 단계는 상기 더 우월한 모드와 관련된 상기 제 1 및 제 2 FEC 출력 신호 중 하나로부터 동기 신호를 유도하는 단계를 포함하는, 결정 피드백 등화기(DFE)에서 표준 자동 스위칭 모드와 소프트 자동 스위칭 모드 중 하나를 자동으로 선택하기 위한 방법.