KR20000050506A - 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치 - Google Patents

고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스텝 크기(Step Size)를 채널 환경에 따라 가변시킴으로써 채널 등화 능력을 향상시키고 탭 계수 갱신을 위한 다수개의 곱셈기를 천이 연산이 가능한 쉬프트 레지스터로 대치함으로써 하드웨어의 구조를 단순화 한 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 천이변수 계산부에서 오차 신호(e(n))에 따라 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시킬 변수를 계산하고, 신호 천이부에서 그 천이 변수만큼 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시킴으로써, 등화 초기에 너무 큰 값을 설정하여 추정 오차가 발생하는 경우를 방지하며, 채널 등화기의 하드웨어 구현이 용이토록 한다.

Description

고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치{Apparatus for update as to channel equalization in HDTV}
본 발명은 GA표준안에 따른 HDTV에 관한 것으로, 특히 채널 등화기(Channel Equalizer)의 탭 계수를 갱신하는데 있어서 스텝 크기(Step Size)를 채널 환경에 따라 가변시킴으로써 채널 등화 능력을 향상시키고 탭 계수 갱신을 위한 다수개의 곱셈기를 천이 연산이 가능한 쉬프트 레지스터로 대치함으로써 하드웨어의 구조를 단순화한 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고선명 텔레비전을 포함한 고속의 디지털 통신 시스템의 물리적 채널은 자유 공간이다. 이 채널은 매질이 없는 진공 상태인 경우에는 이상적인 채널로 생각할 수 있으나 실제 전송 신호는 공기, 구름, 대기층 등의 기상 변화 또는 태양의 영향에 의해 전파되는 경로가 굴절되어 여러 개의 다중 경로(multi-path)를 통해 수신된다.
또한 산, 절벽, 대지 등의 지형과 숲, 건물 등에 의해 반사, 투과되어 전파되는 고정된 다중 경로와 비행기, 자동차 등에 의해 발생되는 시변화 다중 경로 등이 발생하게 된다. 이러한 다중 경로 전파는 같은 신호가 각기 다른 전파 시간을 갖는 여러 개의 경로를 통해 전달되므로 디지털 신호의 전송에 있어서는 고속의 디지털 통신 시스템의 성능을 저하시키는 가장 큰 요인인 심볼간의 간섭(Inter-Symbol Interference : ISI)을 일으키게 된다.
이와 같이 채널은 여러 가지 원인에 의하여 이상적인 특성을 만족하지 못하고 신호를 전송함에 있어서 왜곡을 발생하게 된다. 고선명 텔레비전과 같은 디지털 전송 방식에 있어서는 신호의 왜곡이 수신측에서 비트 검출 오류를 일으킴으로써 화면 전체가 복원이 불가능하거나 전혀 다른 화상이 나타나는 현상이 발생할 가능성이 있다.
이러한 현상을 극복하기 위하여 이상적인 특성에서 벗어나 왜곡된 채널을 통과한 수신 신호를 처리하여 채널의 특성을 보상함으로써 수신측에서의 비트 검출 오류를 감소시킬 수 있도록 하는 것을 채널 등화기(channel equalizer)라고 한다.
수신 신호로부터 채널 등화를 하기 위해서는 송신측에서 일정 기간 동안 수신기에서 미리 알고 있는 데이터 열을 전송하고, 수신측에서는 채널을 통하면서 왜곡된 데이터 펄스의 파형과 원래의 파형을 비교하여 채널의 왜곡 정도를 추정하는 방법이 있다.
이렇게 정해진 데이터 열을 전송하는 기간을 훈련 모드(training mode)라고 하고, 이기간 동안에 전송하는 데이터 열을 훈련 열(training sequence)이라고 한다. 이러한 훈련 열은 일반적으로 의사 랜덤 수열(pseudo random sequence)로 구성된다. 훈련기간이 끝나면 훈련 열 대신에 판정된 데이터를 사용하는데 이 기간을 판정 의거 모드(DD : decision-directed mode)라고 한다.
채널 등화기에서는 이러한 훈련 열 또는 판정된 데이터를 기준신호로 정하고, 기준신호와 등화기 출력과의 차이를 오차 신호로 추출하고, 이 오차 신호에 의해 등화기의 탭을 갱신하게 된다.
GA 표준안에 따른 일반적인 채널 등화기를 간단히 살펴보면, 전송 신호 a(n)가 채널의 등가 임펄스 응답에 의하여 왜곡된 신호 x(n)를 수신하게 되면, 수신기내의 적응 등화기는 내부의 선형 FIR필터를 이용하여 상기 입력되는 신호(x(n))와 갱신된 탭 계수를 각 탭별로 승산하고, 그 결과치를 합산하여 채널 왜곡이 보상된 신호(z(n))로 출력한다. 여기서, 적응 등화기에 전달되는 적응 상수는 훈련 모드와 판정 의거 모드에 따라 그 적응 상수 갱신에 이용되는 오차 신호값이 각기 달라지게 되는데, 먼저 훈련 모드시에는 832 필드 동기 세그먼트중 훈련신호 발생부에서 발생되는 700개의 데이터 열(d(n))에서 적응 등화기에서 출력되는 왜곡 보상된 신호(z(n))를 감산하여 그 결과치를 오차 신호(e(n))로 발생하게 된다. 이렇게 발생되는 오차신호는 적응상수 갱신부에서 그 오차신호(e(n))와 적응 등화기에 입력되는 신호(x(n))를 연산하여 그 결과치를 이용하여 갱신된 적응 상수로 적응 등화기내의 각 탭(승산기)에 인가하여 왜곡된 채널 신호를 보상하도록 한다.
이러한 과정으로 훈련기간이 끝나면 훈련 데이터 열 대신에 판정된 데이터를 사용하게 되는데, 이는 오차 계산부에서 슬라이서에서 출력되는 양자화된 데이터(a^(n))에서 상기 적응 등화기(2)로부터 출력되는 왜곡 보상된 신호(z(n))를 감산하여 그 결과치를 오차신호(e(n))로 적응상수 갱신부에 전달해줌으로써 채널 왜곡이 보상되도록 한다.
고선명 텔레비전에 관한 GA(Grand Alliance)의 표준안은 전송되는 데이터 프레임의 구조를 도1과 같이 규정하고 있다.
이러한 데이터 프레임의 기본 단위인 세그먼트(segment)는 832 심벌로 이루어 져 있으며, 각 세그먼트의 시작 부분에는 4개의 심벌로 이루어진 세그먼트 동기(segment sync)신호가 있다.
하나의 필드(field)는 313개의 세그먼트로 구성되어 있고, 이중 첫 번째 세그먼트는 필드동기(field sync) 신호로써 송, 수신측에서 미리 알고있는 일정한 패턴을 가지게 되므로 채널 등화기에서의 훈련 열(training sequence)로 사용할 수 있다. 주기적인 필드 동기 신호는 채널 변화에 따라 수신측에서 심벌 오류가 발생하는 경우에도 훈련 열을 주고받아 변화된 채널 특성을 상쇄 할 수 있도록 등화기 탭 계수를 조절한다.
첨부한 도면 도2는 상기와 같은 데이터 프레임에서 832심벌로 이루어진 필드 동기 세그먼트의 구조를 나타낸 것으로 그 구성은 다음과 같다.
sync : 데이터 필드 세그먼트의 세그먼트 동기 신호이고, "1001"(0,-5,1,+5)로 정의된다.
PN511, PN63 : 의사 랜덤 수열(Pseudo random sequence)로써 700개의 심벌로 이루어져 있으며, 주기적인 필드 동기 신호는 일정한 값으로 반복됨으로 채널 등화기에서는 훈련 열로 이용할 수 있다. 그러므로 채널 변화에 따라 수신측에서 심벌 오류가 발생하는 경우에도 이러한 훈련 열을 주고받아 채널 특성을 상쇄 할 수 있도록 채널 등화기의 탭 계수를 조절할 수 있다. 여기서 PN63은 기필드와 우필드를 구분하기 위하여 2번째 PN63의 극성을 반전시켜 사용한다.
VSB Mode : 24심볼로 이루어져 있으며, 이것 역시 두 레벨의 일정한 값을 만족한다.
Reserved : 마지막 104비트 중 92심볼은 예비 공간으로 연속적인 PN63 수열로 채울 것이 추천되고 있으며, 나머지 12심볼은 그 이전 세그먼트의 마지막 12심볼들과 동일한 값을 갖는다.
여기서, Reserved항의 12심볼을 제외한 820개의 심볼은 +5,-5의 두 레벨의 값을 갖는다.
이와 같이 하나의 필드에서 필드 동기 신호를 포함하는 첫 번째 세그먼트를 제외한 나머지 312개의 세그먼트에 실제적인 정보를 포함하는 데이터가 존재하게 된다.
첨부한 도면 도3은 일반적인 채널 등화기에 적용되는 선형 FIR필터의 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 데이터를 다수개의 지연기(20-1, ..., 20-n)로 한 클럭씩 순차 지연시키는 지연부(20)와, 상기 지연부(20)내의 다수개의 지연기(20-1, ..., 20-n)에서 각각 지연된 값과 적응 상수를 승산 하는 다수개의 승산기(30-1, ..., 30-n)로 이루어진 승산부(30)와, 상기 승산부(30)내의 다수개의 승산기(30-1, ..., 30-n)에서 각각 얻어지는 값을 합산하는 합산기(40)로 구성된다.
여기서, 등화기 입력 신호, 기준 신호(reference signal) 및 탭 계수를 정의하면 다음과 같다.
x(n) : 시간 n에서의 등화기 입력 신호,
d(n) : 시간 n에서의 등화기 기준 신호,
Ci(n) : 시간 n에서의 필터의 i번째 탭 계수.
한편, 등화기 출력에서의 오차 신호는 다음과 같다.
e(n) = d(n) - z(n)
그러므로 필터의 탭 계수 갱신식은 N을 채널 등화기의 전체 탭의 계수라 할 때,
Ci(n+1) = Ci(n) + μe(n)x(n-i) i = 0,1,...,N-1과 같이 나타낼 수 있다.
이러한 갱신된 탭 계수를 이용한 등화기의 출력 신호는 다음과 같다.
N-1
z(n)= ?? Ci(n)x(n-i)
i=0
여기서 스텝 크기 μ는 수렴 속도를 결정하는 인자로써 탭 계수를 조절하는 크기를 나타낸다. LMS알고리즘의 수렴 특성은 주로 이 스텝 크기에 의해 좌우된다. 이 값이 크면 계수를 한번 반복 계산할 때마다 계수의 변화량이 크므로 빠른 속도로 평균 제곱 오차(MSE : Mean Square Error)를 최소로 하는 최적의 필터 탭 계수에 접근할 수 있으나, μ값이 적정 수준 이상으로 커지면 필터 계수는 수렴하지 못하고, 정상 상태에서의 MSE가 커지게 된다. 반면에 μ가 너무 적으면 필터 계수는 최적의 필터 탭 계수에 가깝게 수렴할 수 있으나 수렴 속도는 떨어지게 된다. 따라서 적정한 스텝 크기 μ값을 설정해야만 최적의 필터 계수를 적당한 시간 안에 추정할 수 있다.
실제 채널 등화기에서는 이러한 범위를 만족하는 스텝 크기 중에서 모의 실험을 통하여 결정된 고정된 값을 이용하게 된다. 하지만 채널 환경의 변화가 심한 다중 경로 채널에서는 고정된 스텝 크기는 더 이상 최적의 값을 만족하지 못하므로 최적의 필터 탭 계수를 추정하는 데 어려움이 따른다.
이에 종래에는 도4와 같은 가변 스텝 크기를 이용한 탭 계수 갱신장치를 이용하여 탭 계수를 갱신하였다.
이는, 입력되는 데이터를 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)로 한 클럭씩 순차 지연시키는 제1지연부(1)와, 상기 지연기(1-1, ..., 1-n)에서 각각 지연된 값을 곱셈기에서 발생되는 출력과 승산 하는 다수개의 승산기(2-1, ..., 2-n)로 이루어진 제1승산부(2)와, 상기 다수개의 승산기(2-1, ..., 2-n)에서 각각 얻어지는 값과 제2지연부(4)에서 출력되는 값을 가산하는 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)로 이루어진 가산부(3)와, 상기 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)에서 각각 출력되는 값과 상기 채널 등화기의 입력 데이터를 승산 하는 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)로 이루어진 제2승산부(13)와, 상기 가산부(3)의 각 출력신호를 일정시간 지연시키는 다수개의 지연기(4-1, ..., 4-n)로 이루어진 제2지연부(4)와, 상기 제2승산부(13)내의 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)에서 출력되는 신호를 합산하여 등화된 신호로 출력하는 합산기(5)와, 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호를 일정 레벨로 판정하는 슬라이서(6)와, 트레이닝 모드시 훈련 열을 발생하는 훈련신호 발생기(7)와, 상기 훈련신호 발생기(7)에서 발생되는 기준신호와 상기 슬라이서(6)에서 출력되는 신호중 하나를 스위칭 하여 출력하는 스위치(8)와, 상기 스위치(8)에서 출력되는 신호와 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호를 감산하는 감산기(9)와, 상기 감산기(9)의 출력신호(e(n))를 이용하여 스탭 크기(μ(n))값을 가변시키는 스탭크기 가변부(11)와, 상기 스탭크기 가변부(11)에서 발생되는 가변되는 스탭크기(μ(n))와 상기 감산기(9)에서 발생된 오차 신호를 승산 하여 그 결과치를 상기 승산부(2)내의 각 승산기에 입력으로 제공하는 승산기(10)로 구성되었다.
이러한 구성을 갖는 가변 스텝 크기를 갖는 채널 등화기는, 제1지연부(1)에서 입력되는 채널 데이터를 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)로 한 클럭씩 순차 지연시키게 되고, 제1승산부(2)에서는 상기 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)에서 각각 지연된 값과 승산기(10)에서 발생되는 값을 승산 하게된다. 그리고 가산부(3)에서 상기 다수개의 승산기(2-1, ..., 2-n)로부터 각각 출력되는 신호와 제2지연부(4)에서 출력되는 값을 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)로 각각 가산하게 되며, 제2지연부(4)는 상기 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)에서 각각 출력되는 값을 다수개의 지연기(4-1, ..., 4-n)로 각각 일정시간 지연시켜 상기 가산부(3)로 궤환시킨다.
아울러 제2승산부(13)는 내부의 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)로 상기 가산부(3)내의 다수개의 가산기(3-1, ..., 13-n)에서 출력되는 신호와 상기 입력 데이터를 승산 하게되고, 합산기(5)는 상기 제2승산부(13)내의 각 승산기(13-1, ..., 13-n)에서 각각 출력되는 값을 합산하여 등화된 신호로 출력하게 된다. 그리고 슬라이서(6)는 그 합산된 출력신호를 일정한 레벨로 판정하여 판정 의거 모드시 기준 신호로 사용토록 한다.
한편, 훈련 모드시에는 스위치(8)에 의해 기준신호 발생기(7)에서 발생되는 훈련 열이 선택되고, 감산기(9)에서 그 훈련 열과 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호가 가산되며, 이렇게 가산된 신호(e(n))는 상기 승산기(10)에서 스탭크기 갱신부(11)에서 가변되는 스탭크기 μ(n)와 승산 되어 그 결과치가 탭 계수값을 갱신하기 위해서 상기 제1승산부(2)내의 각각의 승산기에 제공된다.
여기서 시간 변수 n에 따른 가변 스텝 크기를 μ(n)이라 하면 상기 필터의 탭 계수 갱신식을 다시 쓰면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Ci(n+1) = Ci(n) + μ(n)e(n)x(n-i) i = 0,1,...,N-1.
여기서 훈련 모드인 경우에 스텝 크기를 갱신하게 되며 판정 의거 모드에서는 스텝 크기를 갱신하지 않고 다음 훈련 모드까지 유지하게 된다.
상기에서 μ(n)의 초기값은 시스템이 발산하지 않도록 하는 가장 큰 값(μmax)으로 설정한 후, 다음과 같은 갱신되는 스텝 크기를 이용하여 채널 등화를 수행한다.
또한 ??eth(n)??는 등화기 출력 오차 신호의 문턱 값을 고려하여 정규화(normalized)한 것으로 다음과 같이 결정된다.
여기서 α는 등화기 출력 오차 신호를 적응 계수 갱신식에 적용하기 위한 문턱 값이다.
그리고 랜덤 데이터 구간에서의 최대 오차인 "1"을 만족하도록 하여 ??eth(n)??의 값을 정규화한다. 그러므로 등화 초기에는 ??eth(n)??값이 상대적으로 크게됨으로 큰 값의 스텝 크기는 탭 계수 갱신 시간을 빠르게 하며 정상 상태의 적은 ??eth(n)??값은 스텝 크기를 더욱 작게 하여 수렴 후의 탭 계수를 안정화시키게 된다.
한편, 훈련 모드가 종료되고, 실제 채널 등화를 수행할 경우에는, 상기 슬라이서(6)에서 출력되는 신호가 스위치(8)에 의해 선택되고, 감산기(9)에서 그 채널 등화된 데이터와 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호가 감산되며, 이렇게 감산된 신호(e(n))는 상기 승산기(10)에서 가변 스탭크기 μ(n)와 승산 되어 그 결과치가 탭 계수값을 갱신하기 위해 상기 제1승산부(2)내의 각각의 승산기에 제공된다.
그러나 이러한 종래의 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치는, 탭 계수 갱신식에서 보는 바와 같이 필터의 탭 개수(N)와 같은 곱셈기를 필요로 하기 때문에 계산량이 기하 급수적으로 증가하게 되고, 또한 다수의 곱셈기에 의해 하드웨어의 구현이 복잡하다는 단점이 있었다
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명의 목적은 스텝 크기(Step Size)를 채널 환경에 따라 가변시킴으로써 채널 등화 능력을 향상시키고 탭 계수 갱신을 위한 다수개의 곱셈기를 천이 연산이 가능한 쉬프트 레지스터로 대치함으로써 하드웨어의 구조를 단순화한 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기술적 수단은,
가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치에 있어서,
오차 신호(e(n))에 따라 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시킬 변수를 계산하는 천이변수 계산부와;
상기 천이변수 계산부에서 얻어지는 천이 변수 값만큼 상기 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시키는 신호 천이부와;
상기 신호 천이부에서 얻어지는 값과 지연부에서 출력되는 값을 가산하는 다수개의 가산기로 이루어진 가산부와;
상기 가산부내의 다수개의 가산기에서 각각 출력되는 값과 입력 신호를 승산 하는 다수개의 승산기로 이루어진 승산부와;
상기 승산부내의 다수개의 승산기에서 각각 출력되는 신호를 합산하여 그 결과치를 등화된 신호로 출력하는 합산기로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 GA표준안에 따른 HDTV의 데이터 프레임 구조도,
도 2는 GA표준안에 따른 HDTV의 필드 동기 세그먼트의 구조도,
도 3은 일반적인 채널 등화기에 적용된 선형 FIR(Finite Impulse Response)필터의 구성도,
도 4는 종래 고선명 텔레비전에서 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신 장치 구성도,
도 5는 본 발명에 의한 고선명 텔레비전에서 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신 장치 구성도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
3:가산부 5:합산기
6:슬라이서 14:천이변수 계산부
15:신호 천이부
이하, 상기와 같은 기술적 수단에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면 도5는 본 발명에 의한 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 데이터를 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)로 한 클럭씩 순차 지연시키는 제1지연부(1)와, 상기 입력 신호와 제2지연부(4)에서 출력되는 값을 가산하는 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)로 이루어진 가산부(3)와, 상기 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)에서 각각 출력되는 값과 상기 채널 등화기의 입력 데이터를 승산 하는 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)로 이루어진 제2승산부(13)와, 상기 가산부(3)의 각 출력신호를 일정시간 지연시키는 다수개의 지연기(4-1, ..., 4-n)로 이루어진 제2지연부(4)와, 상기 제2승산부(13)내의 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)에서 출력되는 신호를 합산하여 등화된 신호로 출력하는 합산기(5)와, 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호를 일정 레벨로 판정하는 슬라이서(6)와, 트레이닝 모드시 훈련 열을 발생하는 훈련신호 발생기(7)와, 상기 훈련신호 발생기(7)에서 발생되는 훈련신호와 상기 슬라이서(6)에서 출력되는 신호중 하나를 스위칭 하여 출력하는 스위치(8)와, 상기 스위치(8)에서 출력되는 신호와 상기 감산기(5)에서 출력되는 신호를 감산하는 감산기(9)와의 구성은 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치와 동일하다.
여기에 본 발명은, 상기 감산기(9)에서 얻어진 오차 신호(e(n))에 따라 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시킬 변수를 계산하는 천이변수 계산부(14)와, 상기 천이변수 계산부(14)에서 얻어지는 천이 변수값 만큼 상기 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시켜 출력하는 신호 천이부(15)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신 장치는, 제1지연부(1)에서 입력되는 채널 데이터를 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)로 한 클럭씩 순차 지연시키게 되고, 신호 천이부(15)는 상기 입력되는 신호와 상기 다수개의 지연기(1-1, ..., 1-n)에서 각각 지연된 신호를 천이변수 만큼 쉬프트 레지스터를 이용하여 쉬프트 시켜 출력하게 된다.
그리고 가산부(3)는 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)로 신호 천이부(15)에서 천이된 다수개의 출력신호와 제2지연부(4)에서 각각 지연된 신호를 가산하여 승산부(13)에 입력한다. 여기서 상기 제2지연부(4)는 내부의 다수개의 지연기(4-1, ..., 4-n)로 상기 다수개의 가산기(3-1, ..., 3-n)에서 각각 출력되는 값을 일정시간 지연시켜 상기 가산부(3)로 궤환 시킨다.
아울러 상기 승산부(13)는 내부의 다수개의 승산기(13-1, ..., 13-n)로 상기 가산부(3)내의 다수개의 가산기(3-1, ..., 13-n)에서 출력되는 신호와 상기 입력 데이터 및 제1지연부(1)에서 지연된 신호를 각각 승산 하게 되고, 합산기(5)는 상기 승산부(13)내의 각 승산기(13-1, ..., 13-n)에서 각각 출력되는 값을 합산하여 등화된 신호로 출력하게 된다. 그리고 슬라이서(6)는 그 합산된 출력신호를 일정한 레벨로 판정하여 판정 의거 모드시 기준 신호로 사용토록 한다.
한편, 훈련 모드시에는 스위치(8)에 의해 훈련신호 발생기(7)에서 발생되는 훈련 열(d(n))이 선택되고, 감산기(9)는 그 선택된 훈련열과 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호(z(n))를 감산하여 그 결과치를 오차 신호(e(n)=d(n) - z(n))로 출력시키게 된다. 아울러 판정 의거 모드시에는 스위치(8)에 의해 상기 슬라이서(6)에서 출력되는 신호가 기준 신호로 선택되고, 상기 감산기(9)는 그 선택된 기준 신호(d(n))훈련 열과 상기 합산기(5)에서 출력되는 신호(z(n))를 감산하여 그 결과치를 오차 신호(e(n)=d(n) - z(n))로 출력시키게 된다.
천이변수 계산부(14)는 입력되는 오차 신호로 채널 환경의 변화를 판단하고, 스텝 크기를 시변 채널 환경에 따라 정적한 값을 만족하도록 천이변수를 가변시켜 상기 신호 천이부(15)에 전달해준다.
여기서 천이변수 계산에 대해서 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
가변 스텝 크기를 고려한 탭 계수 갱신식을 다시 쓰면,
와 같이 나타낼 수 있다. 여기서 i = 0, 1, ...., N-1이다
상기식에서 보는 바와 같이 N개의 필터 탭을 갱신하기 위해서는 N개의 곱셈기가 필요로 함을 알 수 있다.
여기서 sgn[e(n)]의 sgn은 오차 신호 e(n)의 부호(sign)를 의미하며 다음의 파라미터 등을,
와 같이 천이(shift) 연산으로 근사화 할 수 있다.
이때 y, m, w는 천이 정도를 나타내는 파라미터로써, m값은 실험에 의하여 결정되는 상수 값이고, y와 w는이 양수인 이진 데이터 구조이므로, 소수점 아래 몇 번째 비트에서 "1"이 나오는 지를 계수(count)한 값을 각각 y와 w의 값으로 결정할 수 있다.
w를 예를 들면, e(n)가 최대 "1"의 값으로 정규화했을 때,에 따라 아래와 같이 결정할 수 있으며, y값도 동일한 방법으로 구할 수 있다.
이것은 오차 신호가 적을수록 세분화함으로써 정상 상태에 도달한 후에 채널 등화기의 성능을 안정화시킬 수 있다.
그러므로 상기 탭 계수 갱신 식은 다음과 같이 개선할 수 있다.
여기서 i=0,1,...,N-1이다.
즉, 천이변수 계산부(14)는 N개의 필터 탭을 갱신하기 위해서 채널 등화 필터의 입력 x(n-i)를 (y+m+w)만큼의 천이가 이루어지도록 하는 천이 변수를 계산하여 신호 천이부(15)에 전달해주게 되고, 따라서 신호 천이부(15)는 그 천이 변수만큼 입력 신호를 내부의 쉬프트 레지스터로 천이 시켜 각 탭 별로 출력시키게 된다.
이하 가산부(3), 제2지연부(4), 승산부(13), 합산기(5), 슬라이서(6), 감산기(9)의 동작은 전술한 동작 설명과 동일하므로 생략한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 스텝 크기를 채널 등화기의 오차 신호에 따라 가변시킴으로써 채널 환경에 적응하도록 할 수 있어 등화 초기에 너무 큰 값을 설정하여 추정 오차가 발생하는 경우를 방지하고, 안정 상태에 도달한 후 수렴 후의 진동 폭을 작게 해 줄 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 필터의 탭 계수 갱신시 전체 탭의 개수에 해당하는 곱셈기를 천이 연산기(쉬프트 레지스터)로 대치함으로써 하드웨어의 구현이 용이해지는 이점도 있다.

Claims (4)

  1. 가변 스텝 크기를 적용한 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치에 있어서,
    오차 신호(e(n))에 따라 채널 등화기의 입력 신호를 천이 시킬 변수를 계산하는 천이변수 계산부와;
    상기 천이변수 계산부에서 얻어지는 천이 변수 값만큼 상기 채널 등화기의 입력 신호를 쉬프트 레지스터로 천이 시키는 신호 천이부와;
    상기 신호 천이부에서 얻어지는 값과 지연부에서 출력되는 값을 가산하는 다수개의 가산기로 이루어진 가산부와;
    상기 가산부내의 다수개의 가산기에서 각각 출력되는 값과 입력 신호를 승산 하는 다수개의 승산기로 이루어진 승산부와;
    상기 승산부내의 다수개의 승산기에서 각각 출력되는 신호를 합산하여 그 결과치를 등화된 신호로 출력하는 합산기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 천이변수 계산부는, 하기 식에 의해 천이 변수를 계산하는 것을 특징으로 하는 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치.
    여기서 i=0,1,...,N-1이고, sgn은 오차 신호 e(n)의 부호(sign)를 의미하며, y, m, w는 천이 정도를 나타내는 파라미터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 y, w 파라미터는, 오차 신호의 범위가 ??e(n)???? 0.5이면 1, 0.25 ?? ??e(n)?? ＜ 0.5이면 2, 0.125 ?? ??e(n)?? ＜ 0.25이면 3과 같은 추출방법으로 산출하는 것을 특징으로 하는 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 y, w 파라미터는, 소수점 아래 몇 번째 비트에서 "1"이 나오는 지를 계수한 값으로 각각 y와 w의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 고선명 텔레비전에서 채널 등화기의 탭 계수 갱신장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100442255B1 (ko) * 2002-02-27 2004-07-30 엘지전자 주식회사 채널 등화 장치

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