KR0126785B1 - 다중반송파 수신기의 주파수영역 등화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중반송파수신기의 주파수영역 등화기에 관한 것으로, 복조된 N개의 서브채널 수신신호를 직렬로 변환하여 룩-업 테이블을 사용하여 상기 위상을 보상하는 위상보정기와 위상보정기의 출력을 입력하여 진폭조절신호에 따라 룩-업 테이블을 사용하여 진폭을 보정하는 신호포인트 역지정기를 구비하여 수신된 N개의 서브채널 신호의 진폭과 위상을 주파수영역상에서 보상한다.

Description

다중반송파 수신기의 주파수영역 등화기

제 1 도는 종래의 다중반송파 통신장치를 도시한 블럭도이고,

제 2 도는 제 1 도에 도시된 주파수영역 등화기를 보여주는 세부블럭도이고,

제 3 도는 본 발명에 의한 다중반송파 통신시스템을 도시한 블럭도이고,

제 4 도는 제 3 도에 도시된 주파수영역 등화기를 보여주는 세부블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 주파수영역 등화기 52 : 위상보정기

54 : 신호포인트 역지정기 522 : 병렬/직렬 변환기

524 : 위상에러 검출기 526 : 위상 룩-업 테이블롬

542 : 바렐 시프터(barrel shifter) 544 : 진폭 룩-업 테이블룸

546 : 시프트조정기

본 발명은 다중반송파(Multi carrier)수신장치에 관한 것으로, 특히 다중반송파 수신장치의 주파수영역등화기에 관한 것이다.

좁은 대역의 전송채널상을 통해 보다 많은 데이타를 전송하려는 노력은 통신이 시작되면서 계속되어 왔다. 다중반송파 변조방식(Multi carrier Modulation)은 ‘심볼간의 간섭이 있는 채널’하에서 오류확률을 최소화하면서, 채널용량(channel capacity)에 가장 접근하게 접근시키는 최적의 변,복조방식으로 알려져 있다. 다중반송파변조(Multi carrier Modulation)는 입력비트열을 표현하기 위하여 다수의 캐리어-변조된 파형(carrier-modulated waveforms)을 중첩한다. 예를 들어, N개의 캐리어주파수(f1 : i=1~N)를 이용할 경우에, 멀티 캐리어 송신신호는 N개의 독립된 신호의 합으로 표현된다. 여기서, N개의 독립된 신호를 ‘서브채널(subchannel)’이라고 한다. 이러한 다중반송파 변조되 신호는 일반적으로, 직교위상변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulated)신호로 생각되어질 수 있다. 또한 종래의 주파수분할(FDM) 통신과는 달리, 각 서브채널에 할당된 입력데이타의 비트 수는 서로 다를 수 있다. 이러한 다중반송파 변조방식에서, 전송속도를 향상시키고 송수신 링크의 신뢰도를 높이기 위해서는, 시스템 초기화시에 송수신기의 동기가 빠르고 정확하게 이루어져야 하며, 채널응답과 잡음전력밀도의 평가에 의해 모든 반송파들의 오류확률이 같도록 최적의 비트 수를 할당하고 전력을 할당하여 허용오류확률의 기준치안에 들도록 해야한다.

제 1 도는 종래의 다중반송파 통신장치를 도시한 블럭도이다.

제 1 도에 있어서, 입력 데이타(b1,b2…bk)를 다중반송파 변조하여 출력하는 송신단은 부호기(10), 비트분배기 및 버퍼(12), 신호포인트 지정기(14), 변조기(IFFT : 16), 병렬/직렬 변환기(18), 디지탈/아날로그 변환기(20)를 구비하여 전송채널(22)로 송신출력(S(t)) 을 출력한다. 전송채널(22)은 송신단과 수신단을 연결하는 전송매체로서, 전송중에 각종 잡음이 삽입된다. 잡음(noise)이 포함된 수신입력(R(t))을 복조하여 디지탈 데이타(b₁,b₂…b_k)를 출력하는 수신단은 아날로그/디지탈 변환기(24), 시간영역등화기(26), 직렬/병렬변환기(28), 복조기(FFT : 30), 주파수영역 등화기(42), 병렬/직렬 변환기(44) 및 복호기(32)를 구비한다. 또한, 제 1 도에서 점선부분(40)은 본 발명과 대비하여 설명하기 위하여 구분한 주파수영역상에서의 등화부분으로, 본 발명은 이 부분을 개량한 것이다.

제 1 도에 있어서, 부호기(10)는 순방향 오류정정 부호기(Forward Error Correcting Encoder)이다. 비트분배기 및 버퍼(12)는 서브채널별로 최적의 비트 수를 할당하고, 신호포인트 지정기(14)는 맵퍼로 신호격자(Cpnstellation)의 위치를 지정한다. 변조기(16)는 주파수영역에서 시간영역으로 변환시켜 주는 역프리에변환기(IFFT : Inverse Fast Fourier Transform)로 구성되고, 변조기(16)의 출력신호(S3-1~S3-2N)는 2N개의 시간영역상의 병렬신호이다. 병렬/직렬 변환기(18)는 변조기(16)의 출력인 시간영역상의 병렬신호를 직렬신호로 변환하고, 디지탈/아날로그 변환기(20)는 직렬로 변환된 시간영역의 디지탈 신호를 전송채널에 적합하도록 아날로그신호로 변환한다.

또한, 아날로그/디지탈 변환기(24)는 전송채널(22)을 통해 수신된 다중반송파 변조된 신호를 입력하여 소정의 샘플링클럭에 따라 디지탈 신호로 변환한다. 시간영역 등화기(26)는 디지탈로 변환된 수신신호를 시간영역상에서 등화하여 전송채널상에서 열화된 신호대잡음(S/N)비를 향상시키고, 직렬/병렬 변환기(28)에서는 송신단의 병렬/직렬 변환기(18)와 반대로 2N 개의 시간영역신호(R1-1~R1-N)로 분리한다. 복조기(30)는 시간영역에서 주파수영역으로 변환해 주는 프리에변환기(FFT : Fast Fourier Transform)로 구성되며, 복조기(30)의 출력신호(R2-1~R2-N)는 주파수영역의 병렬신호인 N개의 다중반송파이다. 주파수영역등화기(42)는 N개의 주파수영역 복조신호를 입력하여 주파수영역상에서 등화하고, 병렬/직렬 변환기(44)에서는 이를 직렬신호로 변환하여 복호기(32)로 출력한다. 복호기(32)는 송신측의 부호기(10)와 반대의 역할을 수행하는 순방향 오류정정 복호기(Forward Error Correcting Decoder)로서 송신신호를 디코딩하여 디지탈 데이타(b₁,b₂…b_k)를 출력한다.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 주파수영역 등화기의 세부블럭도로서, 복조기 출력인 서브채널 갯수(N)만큼의 병렬신호(R2-1~R2-N)는 진폭조절신호(K₁~K_N) 및 위상정신호(ψ₁~ψ_N)와 곱해져 보정된 후 병렬/직렬 변환기(44)를 거쳐 복호기(32)로 입력된다.

제 2 도에 있어서, 위상정보를 위한 신호값(ψ₁~ψ_N)을 산출하는 위상보정값 계산부(42)는 위상에러 검출기(422), 위상에러 보정기(424) 및 서브채널별 위상에러 계산기(426)를 구비하여 보정부(428-1~428-N)로 위상보정신호(ψ₁~ψ_N)를 출력한다. 제 1 보정부(428-1)는 진폭조절신호(K₁)와 위상보정신호(ψ₁)를 곱하는 제1-1곱셈기(428-1A)와 수신신호(R2-1)를 제1-1곱셈기(428-1A)의 출력과 곱셈하여 보상하는 제1-2곱셈기(428-1B)를 구비한다. 즉 N개의 각 서브채널별 보정기(428-1~428-N)는 해당 진폭조절신호와 해당 위상보정신호를 곱한 후 그 결과를 해당 서브채널의 수신신호와 각각 곱하여 진폭과 위상이 보정된 N개의 수신신호(R3-1~R3-N)를 출력한다.

여기서, 진폭조절신호(K1~KN)는 초기화시기에 결정된 채널손실, 전력할당 및 비트 수 할당에 관계된 서브채널별 정보로서, 값이 크기 때문에 비교적 많은 비트 수로 구성된다. 또한, 위상보정신호(ψ₁~ψ_N)는 아날로그/디지탈 변환기(24)의 샘플링위상 에러값을 보정해주기 위해, 디지탈 위상추적루프(DPLL)로부터 초기화 시기의 채널위상왜곡에 의해 초기값이 결정되는 서브채널별 위상에러계산기(426)의 출력값이다. 이러한 각 서브채널별 진폭조절 및 위상보정신호가 곱셈기들에 의해 곱해져 서브채널별로 수신신호의 진폭과 위상을 보정하는 것은 앞서 설명한 바와 같다.

이상에서 살펴본 바와 같이 다중반송파방식에서 종래의 주파수영역 등화기는 다수의 입력비트를 갖는 복소수 곱셈기로 구성되어 회로구성이 복잡하고, 고속의 데이타를 처리할 때 고가의 곱셈기가 많이 필요하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다중반송파수신기에 적용되어 초기화시기에 채널손실, 전력할당 및 비트수 할당에 관계된 정보를 사용하여 수신신호의 레벨을 보정해 주고, 또한 초기화시기의 채널위상왜곡 및 아날로그/디지탈 변환기의 샘플링 위상에러값을 보정해주기 위한 주파수영역등화기(EFQ)를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 다중반송파 변조된 N개의 서브채널 신호를 수신하여 프리에 변환(FFT)으로 복조한 후 전송중에 열화된 상기 N개의 서브채널 신호의 진폭과 위상을 주파수영역상에서 보상하는 다중반송파 수신기의 주파수영역 등화기에 있어서, 상기 복조된 N개의 서브채널 수신신호를 직렬로 변환하여 룩-업 테이블을 사용하여 상기 위상을 보상하는 위상보정기 ; 및 상기 위상보정기의 출력을 입력하여 진폭조절신호에 따라 룩-업 테이블을 사용하여 상기 진폭을 보정하는 신호포인트 역지정기를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제 3 도는 본 발명에 의한 다중반송파 통신장치를 도시한 블럭도이다.

제 3 도에 있어서, 입력 데이타를 다중반송파 변조하여 출력하는 송신단은 부호기(10), 비트분배기 및 버퍼(12), 신호포인트 지정기(14), 변조기(IFFT : 16), 병렬/직렬 변환기(18), 디지탈/아날로그 변환기(20)를 구비하여 전송채널(22)로 송신출력(S(t))을 출력한다. 전송채널(22)은 송신단과 수신단을 연결하는 전송매체로서, 전송채널의 고유한 특성따라 송신신호를 열화시킨다. 잡음이 포함된 수신입력(R(t))을 복조하여 디지탈 데이타(b₁,b₂…b_k)를 출력하는 수신단은 아날로그/디지탈 변환기(24), 시간영역 등화기(26), 직렬/병렬 변환기(28), 복조기(30), 주파수영역 등화기(50) 및 복호기(32)를 구비한다. 제 3 도에서 종래기술과 동일한 부분은 동일한 참조번호를 사용하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 제 3 도에서 점선부분(50)은 종래기술과 다른 본 발명의 주파수영역 등화기(50)를 나타내며, 위상보정기(52)와 신호포인트 역지정기(54)를 구비하는 것을 알 수 있다.

제 3 도에 있어서, 비트분배기 및 버퍼(12)는 주파수영역상의 부호화된 N개의 신호(S1-1~S1-N)를 출력하고, 신호포인트지정기(14)는 비트분배기 및 버퍼(12)의 출력을 입력하여 N개의 신호(S2-1~S2-N)를 출력하고, 변조기(16)는 신호포인트지정기(14)의 출력을 시간영역상의 2N개의 신호(S3-1~S3-2N)로 변조한다. 또한, 직렬/병렬 변환기(28)는 시간영역상의 2N개의 수신신호(R1-1~R1-2N)를 출력하고, 복조기(30)는 직렬/병렬 변환기(28)의 출력을 주파수영역상의 N개의 신호(R2-1~R2-N)로 변환하여 출력하고, 주파수영역 등화기(50)는 복조기(30)의 출력을 입력하여 주파수 영역상에서 등화한다. 주파수영역 등화기(50)는 위상보정기(52)와 신호포인트 역지정기(54)로 구성되는데, 이의 동작에 대해서는 제 4 도에서 자세히 설명한다.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 주파수영역 등화기를 도시한 세부블럭도로서, 위상보정기(52)는 병렬/직렬변환기(522), 위상에러검출기(524) 및 위상 룩-업 테이블룸(526)을 구비하고, 신호포인트 역지정기(54)는 바렐시프터(542), 진폭 룩-업 테이블롬(544) 및 시프트 조정기(546)를 구비한다.

제 4 도에 있어서, 병렬/직렬 변환기(522)는 복조기(30)의 출력신호인 진폭과 위상이 보정안된 서브채널갯수(N)만큼의 병렬신호(R2-1~R2-N)를 입력하여 직렬로 변환한다.

위상에러검출기(524)는 초기화시에는 채널위상에러를 검출하고, 초기화 후에는 샘플링 위상에러를 추적하여 검출하며 위상 룩-업 테이블룸(526)은 미리 소정의 데이타값을 저장하고 있다가 위상에러검출기(524)의 출력에 따라 특정한 데이타를 출력하여 위상을 보정하도록 한다. 이와 같이 위상보정기(52)는 초기화 시기에 채널위상왜곡을 보정함과 더블어 샘플링 위상에러값을 추적하여 보정한다.

한편, 위상보정기(52)에서 채널위상과 샘플링 위상이 보정된 신호는 진폭 보정의 범위가 크며, 미세하게 보정할 수 있는 신호포인트 역지정기(54)로 입력된다. 신호포인트 역지정기(54)는 초기화 시기에 결정된 채널손실, 전력할당 및 비트 수 할당에 관계된 서브채널별 정보인 진폭조절신호(K)에 의해 곱셈기없이 수신신호의 레벨, 즉 격자(constellation)거리를 보정한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 주파수영역 등화기(50)는, 복조기(30)의 출력신호인 진폭과 위상이 보정 안된 병렬신호(R2-1~R2-N)를 병렬/직렬 변환기(522)를 거쳐 위상에러검출기(524)에서 초기값에 따라 채널위상왜곡을 보정하고, 샘플링위상에러값을 검출한다. 위상 룩-업 테이블롬(526)은 위상에러값에 대한 소정의 보정값을 저장하고 있다가 위상에러검출기(524)의 출력에 따라 채널 위상왜곡을 보정함과 더불어 샘플링 위상에러값을 보정한다.

이어서, 위상이 보정된 M 비트가 바렐 시프터(542)로 입력되며, 시프트조정기(546)의 출력인 N 비트의 시프트제어신호에 의해 바렐 시프터(542) 내부의 멀티플랙서를 조정하여 수신신호를 시프트하는 정도를 결정한다. 진폭보정의 범위를 크게 하는 바렐 시프터(542)의 출력인 X 비트 데이타는 진폭 룩-업 테이블롬(544)의 상위 어드레스로 입력된다. 진폭조절신호(K)의 상위 Z 비트는 시프트조정기(546)로 입력되고, 큰 범위에서 진폭을 보정하도록 N 비트의 시프트제어신호로 변환된 후 바렐 시프터(542)로 출력된다. 또한, 진폭조절신호(K)의 하위 Y 비트는 진폭 룩-업 테이블롬(544)의 하위 어드레스롤 입력되어 미세 보정을 하게 된다. 즉 진폭 룩-업 테이블롬(544)은 진폭 보정된 데이타를 미리 저장하고 있다가, 상위 X 비트와 하위 Y 비트의 어드레스 입력값에 의해 M 비트의 진폭보정된 데이타를 출력한다. 이때 바렐 시프터(542)의 X 비트출력은 진폭 룩-업 테이블롬(544)의 상위비트를 규정하여 큰 범위에서 진폭 보정값을 결정하고, 진폭조절신호(K)의 Y 비트는 진폭 룩-업 테이블롬(544)의 하위비트를 규정하여 미세한 범위에서 진폭보정값을 결정한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다중반송파 수신기에 적용되어 초기화 시기에 채널손실, 전력할당 및 비트 수 할당에 관계된 정보를 사용하여 수신신호의 레벨을 보정해주고, 또한 초기화 시기의 채널 위상왜곡 및 아날로그/디지탈 변환기의 샘플링 위상에러값을 보정해준다. 이러한 기능을 구현하는데 있어서, 본 발명은 종래와는 달리 곱셈기를 사용하지 않아 간단한 디지탈 하드웨어로 구현할 수 있어 제조비용은 줄이고, 집적회로로 구현하기 용이하다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 다중반송파 변조된 N개의 서브채널 신호를 수신하여 프리에 변환(FFT)으로 복조한 후 전송중에 열화된 상기 N개의 서브채널신호의 진폭과 위상을 주파수영역상에서 보상하는 다중반송파 수신기의 주파수영역등화기에 있어서, 상기 복조된 N개의 수신신호를 입력하여 직렬로 변환하는 병렬/직렬 변환기와, 상기 병렬/직렬 변환기의 출력에 따라 채널 및 샘플링 위상에러를 검출하는 위상에러검출기와, 상기 위상에러검출기의 출력에 따라 미리 저장된 소정의 신호를 출력하여 위상을 보정하는 위상 룩-업 테이블롬을 구비하여 상기 복조된 N개의 서브채널 수신신호를 직렬로 변환하여 룩-업 테이블을 사용하여 상기 위상을 보상하는 위상보정기 ; 및 상기 진폭조절신호의 상위비트를 입력하여 소정의 시프트제어신호를 출력하는 시프트 조정기와, 상기 위상 보정된 신호를 입력하여 상기 시프트제어신호에 따라 소정 비트 시프트하는 바렐 시프터와, 상기 바렐 시프터의 출력과 상기 진폭조절신호의 하위비트에 따라 미리 저장된 소정의 신호를 출력하여 진폭을 보정하는 진폭 룩-업 테이블롬을 구비하여 상기 위상보정기의 출력을 입력하여 진폭조절신호에 따라 룩-업 테이블을 사용하여 상기 진폭을 보정하는 신호포인트 역지정기를 구비한 것을 특징으로 하는 다중반송파 수신기의 주파수영역 등화기.