Equalizer   등화기

(2021-07-22)

이퀄라이저, 디지털통신 등화기, 적응 등화기


1. 등화기 (Equalizer, 等化器)                                    ☞ 등화(Equalization) 참조

  ㅇ [통신]  등화기 (Equalizer)
     - 대역제한, 다중경로에 의한 채널 왜곡(펄스분산,ISI)에 대응키 위한, 신호처리 또는 필터링
         

  ㅇ [음향]  오디오 믹서 (Audio Mixer) 상에서의 Equalizer
     - 음질 조정 즉, 불필요하거나 거슬리는 음 등을 제거하는 장치


2. [디지털통신]  등화기 구분

  ㅇ 구현 영역에 따라
     - 시간 영역 방법
        . 탭 지연선 필터(트랜스버설 필터,비순환 필터)를 단일 또는 복합 사용하여,
        . 지연이득 특성을 고정 또는 자동 조절함으로써, 부호간 간섭(ISI)을 보상
     - 주파수 영역 방법
        . 주파수 성분 별로 선택적인 증폭감쇠를 통해 실현
        . 디지털통신 보다는 주로 아날로그 형태의 오디오 믹서에서 사용되는 기술

  ㅇ 선형적 여부에 따라
     - 선형 등화기
        . 인접 수신 심볼들의 가중 합(선형 결합)에 의해 심볼 결정을 하는 방식
        . 인접 수신 심볼들은, ISI를 경감킬 수 있는 간섭심볼들의 복사본을 일부 포함하기 때문임
     - 비선형 등화기
        . 수신 심볼, 판정 결과들을 귀환시켜 가며 복합 사용

  ㅇ 채널 특성을 알고있는 정도에 따라
     - 채널 응답을 완전히 알고있을 때
        . 주로, 대역제한에 대한 대처       ☞ zero ISI를 위한 나이퀴스트 조건 참조
     - 채널 특성을 어느정도 알고 있을 때    : Preset Equalizer (프리셋 등화기)
        . 비교적 긴 시간 동안에 채널 응답이 시불변일 때를 말함
     - 채널 특성을 모르고 적응적으로 동작함 : Adaptive Equalizer (적응형 등화기)
        . 때론, `채널 등화기`를 `적응형 등화기`로써, 등가적으로 지칭하기도 함
        . 대부분의 이동통신 환경


3. [디지털통신]   채널 등화기 (적응형 등화기) 유형   :  (채널 특성을 모르고 적응적으로 동작)필터를 갖는 적응형 등화기
     - 선형 적응 등화기   (순방향 성분 만 있고, 피드백 없음)
        . 채널 특성을 모를때, 채널 왜곡을 보상하도록 파라미터 조정이 가능한 선형 필터
        . 例) Zero-Forcing Equalizer, MMSE Equalizer
     - 비선형 적응 등화기 (순방향 성분 및 피드백 성분 둘다 있음)
        . 例) DFE 등화기, MAP 등화기

  ㅇ 필터 없이 수행하는 적응형 등화기  :  (Sequence Estimation에 기초함)
     - 수신 비트열로부터 복호기 판정 임계치을 정하는데 도움을 주는 방식
        . 例)  MLSE 등화4. [디지털통신]  필터를 갖는, 적응형 등화선형 적응 등화기 (순방향 성분 만 있고, 피드백 없음)
     - 특징
        . 송수신 양단이 미리 알고있는 훈련열 등에 의해 채널에 대한 부가 정보를 얻음
        . 파라미터(계수) 조정이 가능한 필터를 갖는 선형 필터 등화기

     - 주요 구현 방식 
        . 트랜스버셜 ((Transversal Filter) 또는 탭지연선 필터 (Tapped-Delay Line Filter,TDL)
          또는 비 순환 필터 (Non-recursive Filter)
            
        . 이산 선형 등화기
           .. N개의 필터 을 갖는 이산 FIR 필터를 사용

     -  가중치의 결정 방법 상의 구분
        . Zero-Forcing (ZF) Equalizer
           .. 표본화시간(t=nT)에 ISI가 `0`이 되도록 함
        . MMSE Equalizer 
           .. 등화기 출력과 전송신호 간의 MSE(평균제곱오차)를 최소화하도록  가중치 설정

     - 선형 등화기 복잡도는, 신호 대역폭에 따라 급격하게 증가됨

  ㅇ 비선형 적응 등화기 (순방향 및 피드백 성분 있음)
     - DFE (Decision Feedback Equalizer) 등화기 : 판정 궤환 등화기
        . 이전에 검파심볼들이 지금 판정할 심볼에 영향을 미치는 ISI 영향을 제거하기 위해,
        . 이전 판정값을 다시 이용하는 비선형 등화기
        . 이전 심볼들이 영향을 주는 ISI 제거
     - MAP (Maximum A Posteriori) 등화기

  ㅇ 특징 : 구현 복잡성 비교적 적은편


5. [디지털통신]  필터 없는, 적응형 등화Sequence Estimation에 기초함
     - 수신 비트열로부터 복호 판정 임계치(decision threshold)을 정하는데 도움을 주는 방식
        . 왜곡표본들을 직접 보상하는 대신에, 왜곡표본들을 더 잘 다룰 수 있게 함

  ㅇ MLSE (Maximum Likelihood Sequence Estimation) 등화기
     - 모든 가능한 데이터열을 확률 검정하여, 
        . 즉, 심볼 단위로 수행하는 것이 아니라, 전체 수신 데이터 모두를 사용함
     - 모든 후보 중에 가장 가능성이 큰(즉,최대 우도) 데이터열을 선택하는 방식
        . 구현 例) 비터비 등화기(비터비 복호 알고리즘을 사용)

  ㅇ 특징 : 구현 복잡성 있음



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