Design of a Blind DFE Equalizer for high-speed data communication

고속 데이터 통신을 위한 Blind DFE Equalizer의 설계

  • 박원흠 (아주대학교 전자 공학부 통신신호처리 프로세서 연구실) ;
  • 선우명훈 (아주대학교 전자 공학부 통신신호처리 프로세서 연구실)
  • Published : 2002.07.01

Abstract

This paper proposes a DFE (Decision Feedback Equalizer) equalizer ASIC using the Multi-Modulus Algorithm (MMA) for cable modem applications. We believe that it is the first effort to combine the DFE structure and the MMA algorithm. The proposed equalizer has been designed for 64/256 QAM modems. The existing MMA equalizer uses two transversal filters and updates two tap weights while the proposed equalizer uses two DFE filter banks to improve the channel adaptive performance and to reduce the number of taps and updates only one tap weights. We have used the 0.35 $\mu\textrm{m}$ standard cell library. The implemented equalizer ASIC operates at 8 MHz and provides 64 Mbps which is higher than existing equalizers. The total number of gates are about 160,000.

본 논문에서는 케이블 모뎀을 위한 DFE(Decision Feedback Equalizer) 구조의 blind 등화기를 설계하였다. 변복조 방식은 64/256 QAM이며 채널 적응 알고리즘으로는 제안한 MMA(Multi-Modulus Algorithm)와 LMS (Least Mean Square) 알고리즘을 같이 사용하였다. MMA 알고리즘과 DFE 구조를 가진 등화기는 본 논문에서 처음 제안한다. 기존의 MMA 등화기는 두 개의 FIR 필터를 사용하여 두 개의 탭 계수를 갱신하였으나, 본 논문에서 제안하는 MMA 알고리즘은 하나의 탭 계수 갱신만으로 채널 등화가 가능하도록 제안하였으며, DFE 구조에 적용하여 두 개의 DFE 필터를 사용하여 채널 적응 능력을 높히고 탭 수를 줄였다. 0.35 $\mu\textrm{m}$ standard cell library를 이용하여 ASIC 칩을 설계하였다. 설계한 등화기는 약 16만개의 게이트 수와 8 MHz의 동작속도를 보였으며 데이터 전송 속도는 64Mbps까지 지원한다.

Keywords

References

  1. S. Haykin, Adaptive Filter Theory-third edition, Upper saddle river, NJ: Prentice-Hall, 1996
  2. T. S. Rappaport, Wiretess communications Principles & Practice, Upper saddle river, NJ: Prentice-Hall, 1996
  3. D. K. Shin, S. J. Hwang, and M. H. Sunwoo, 'Design of a DFE equalizer ASIC chip using MMA algorithm,' in Proc. IEEE Workshov on SiGNAL PROCESSING SYSTEMS Design and Implementation, Oct. 2000, pp. 200-209
  4. R. Prasad, Universal Wireless Personal Communications, Boston-London: Artech House Publishers, 1998
  5. D. K. Shin, S. J. Hwang, and M. H. Sunwoo, 'Design of a DFE equalizer ASIC chip for 64/256 QAM modulation,' in Proc. Asia-Pacific Conf on Commun., vol. II, Nov. 2000, pp. 1002-1006
  6. G. Mathew, B. Farhang-Beroujeny, and R. W. Wood, 'Design of multilevel decision feedback equalizers,' IEEE Trans. Mag., vol. 33, pp. 4528-4542, Nov. 1997 https://doi.org/10.1109/20.649891
  7. G. L. Studer, Mobile Communication-second edition, Norwell, MC: Kluwer Academy Publisheis, 2001
  8. 신 대교, 선우 명훈, 'MMA 알고리즘을 이용한 Decision Feedback Equalizer ASIC 칩 설계,' 제10회 통신정보합동학술대회 논문집 2권중 1권, 경주, 2000년 5월, pp. 433-436
  9. Z. Ding and Y. Li, Btind EquaUzation and Identification, New York, NY: Marcel Dekker, 2001
  10. J. Yang, J. J. Wemer, and G. A. Dumont, 'The multimodulus blind equalization algorithm,' in Proc. IEEE Int. Conf. Digitat SignaI Proc., vol. 1, July 1997, pp. 127-130
  11. C. R. Johnson, 'Blind equalization using the constant modulus criterion: A review,' in Proc. IEEE(Special Issue on Blind System Identifica-tion and Estimation), vol. 86, July 1997, pp. 1927-1950
  12. J. C. Lee and C. K. Un, 'Performance of transform domain LMS adaptive digital filters,'IEEE Trans. Acoust., Speech and Signa' Proc., vol. ASSP-34, pp. 499-510, June 1986
  13. F. Rodrigo, P. Cavalcanti, J. Cesar, and M. Mota, 'A predictive constant modulus algorithm for blind equalization in QAM systems,' in proc. IEEE Int. Conf. Commun., vol. 2/3, 1997, pp. 1080-1084
  14. J. R. Treichler and B. G. Agee, 'A new approach to multipath correction of constant modulus signals,' IEEE Trans. Acoust., Speech and Signal Proc., vol. ASSP-31, PP. 459 -472, Apr. 1983