8-VSB DTV 시스템을 위한 선택적 계수 갱신 알고리즘을 이용한 구조 변경 가능한 결정궤환 등화기

Abstract

본 논문은 디지털 TV 채널로 대표되는 다중경로 채널 환경하에서 짧은 훈련 신호를 사용하여 수렴을 보장하기 위해 빠른 수렴 특성을 갖는 RLS (Recursive Least Square) 알고리즘과 안정적이고 낮은 계산량을 갖는 LMS (Least Mean Square) 알고리즘의 새로운 복합 구조를 제시하며, 복합 구조가 갖는 많은 계산량을 줄이기 위한 선택적 계수 갱신 방법 및 조합 가능한 결정궤환 등화기의 구조를 제시한다. VSB(Vestigial Side Band) 시스템을 고찰하고 디지털 TV의 표준 채널이라 할 수 있는 긴 지연 및 다중경로 특성을 갖는 ATTC 채널과 짧지만 강한 다중경로 특성을 갖는 여러 Brazil 채널을 분석하고, ATSC(Advanced Television System Committee)의 권장 알고리즘인 LMS 알고리즘에 의한 결정궤환 등화기, 빠른 수렴 특성을 갖는 RLS 및 LMS의 복합 알고리즘에 의한 결정궤환 등화기, 선택적 계수 갱신 방법을 이용한 조합 가능한 결정궤환 등화기를 대표적인 다중경로 채널 환경 하에서의 모의실험을 통해 장점 및 단점을 확인하였다. 820개의 심볼을 사용하는 짧은 훈련기간에서의 수렴 이후, 312 세그먼트의 실제 데이터 통신 구간에서 채널이 심하게 변할 경우 수렴특성을 보장하기 위해 사용되는 여러 블라인드 알고리즘들 중 모의실험을 통하여, ATSC 다중경로 채널 시스템에서 가장 적합한 블라인드 알고리즘의 조합을 확인하였다. RLS 계열의 알고리즘을 사용하는 결정궤환 등화기는 각 심볼구간 마다 번 (여기서 은 등화기 계수의 총 수)의 산술연산이 필요하다. 이는 실시간 등화를 불가능하게 할 수 있는 요소이며, 이와 같은 약점을 극복할 수 있는 하나의 방법이 본 논문에서 제안하는 선택적 계수 갱신 알고리즘에 의한 등화이다. 갱신되어야 할 등화기 계수의 수가 약 50%로 감소되기 때문에 훈련기간과 심볼전송 구간에서 결정궤환 등화기의 계수 갱신을 위한 계산량이 현저히 줄어든다. 하드웨어적인 설계를 고려할 때, 계수의 곱에 이용되는 곱셈기 또한 선택된 계수에 대해서만 적용할 수 있기 때문에 전력 소모도 상당히 줄 일 수 있을 것으로 사료된다. 또한 선택적 계수 갱신 알고리즘으로부터 산출할 수 있는 채널 특성을 파악하여 그 구조를 효과적으로 변형할 수 있는 결정궤환 등화기를 제안하였다. 이와 같은 제안된 알고리즘과 구조는 기존의 LMS 알고리즘 및 전형적인 결정궤환 등화기와의 MSE(Mean Square Error), 신호 성상도(Signal Constellation) 및 SER(Symbol Error Rate) 대 SNR(Signal to Noise Ratio)의 비교에서 보다 나은 성능을 보임을 확인 할 수 있었으며, 다중경로 채널 및 모바일 채널 환경에서 새로운 채널 등화기로 그 활용이 가능함을 볼 수 있었다.