KR101227504B1 - 디지털 방송 시스템 및 처리 방법 - Google Patents

디지털 방송 시스템 및 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 방송을 송/수신할 수 있는 디지털 방송 시스템 및 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 송신측에서는 트렐리스 부호기로 기지 데이터 열이 입력될 때 트렐리스 부호기 내 메모리를 초기화한 후 트렐리스 부호화하여 전송하고, 수신측에서는 기지 데이터 정보를 추정하여 주파수 동기와 채널 등화에 이용함으로써, 채널 변화가 심한 상황에서 수신 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
기지 데이터, 초기화, 트렐리스

Description

디지털 방송 시스템 및 처리 방법{Digital broadcasting system and processing method}
도 1은 본 발명에 따른 디지털 방송 송신 시스템의 구성 블록도
도 2는 도 1의 트렐리스 부호화부의 일 실시예를 보인 상세 블록도
도 3a,도 3b는 도 2의 트렐리스 부호기 및 맵퍼의 일 실시예를 보인 도면
도 4는 도 2의 트렐리스 부호기 내 메모리를 초기화하기 위한 입력 심볼의 일 실시예를 보인 도면
도 5는 도 2의 트렐리스 부호기 내 메모리를 초기화하기 위한 입력 심볼의 다른 실시예를 보인 도면
도 6은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신 시스템의 일 실시예를 보인 전체 구성 블록도
도 7은 도 6의 기지 데이터 추정부의 일 실시예를 보인 블록도
도 8은 도 7의 기지 데이터 검출기의 일 실시예를 보인 구성 블록도
도 9는 도 8의 부분 상관기의 일 실시예를 보인 구성 블록도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
601 : 튜너 602 : 복조부
603 : 등화기 604 : 기지 데이터 추정부
605 : E-VSB 블록 복호기 606 : E-VSB 데이터 디포맷터
607 : RS 프레임 복호기 608 : E-VSB 디랜더마이저
609 : 데이터 디인터리버 610 : RS 복호기
611 : 데이터 디랜더마이저
본 발명은 디지털 방송 시스템에 관한 것으로, 특히 디지털 방송을 송신하고 수신하기 위한 방법에 관한 것이다.
디지털 방송 중 북미 및 국내에서 디지털 방송 표준으로 채택된 8T-VSB 전송방식은 MPEG 영상/음향 데이터의 전송을 위해 개발된 시스템이다. 그러나 요즈음 디지털 신호처리 기술이 급속도로 발전하고, 인터넷이 널리 사용됨에 따라서 디지털 가전과 컴퓨터 및 인터넷 등이 하나의 큰 틀에 통합되어 가는 추세이다. 따라서 사용자의 다양한 요구를 충족시키기 위해서는 디지털 방송 채널을 통하여 영상/음향 데이터에 더하여 각종 부가 데이터를 전송할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.
부가 데이터 방송의 일부 이용자는 간단한 형태의 실내 안테나가 부착된 PC 카드 혹은 포터블 기기를 이용하여 부가데이터방송을 사용할 것으로 예측되는데, 실내에서는 벽에 의한 차단과 근접 이동체의 영향으로 신호 세기가 크게 감소하고 반사파로 인한 고스트와 잡음의 영향으로 방송 수신 성능이 떨어지는 경우가 발생 할 수 있다. 그런데 일반적인 영상/음향데이터와는 달리 부가 데이터 전송의 경우에는 보다 낮은 오류율을 가져야 한다. 영상/음향 데이터의 경우에는 사람의 눈과 귀가 감지하지 못하는 정도의 오류는 문제가 되지 않는 반면에, 부가데이터(예: 프로그램 실행 파일, 주식 정보 등)의 경우에는 한 비트의 오류가 발생해도 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 채널에서 발생하는 고스트와 잡음에 더 강한 시스템의 개발이 필요하다.
부가 데이터의 전송은 통상 MPEG 영상/음향과 동일한 채널을 통해 시분할 방식으로 이루어 질 것이다. 그런데 디지털 방송이 시작된 이후로 시장에는 이미 MPEG 영상/음향만 수신하는 ATSC VSB 디지털 방송 수신기가 널리 보급되어 있는 상황이다. 따라서 MPEG 영상/음향과 동일한 채널로 전송되는 부가 데이터가 기존에 시장에 보급된 기존 ATSC VSB 전용 수신기에 아무런 영향을 주지 않아야 한다. 이와 같은 상황을 ATSC VSB 호환으로 정의하며, 부가 데이터 방송 시스템은 ATSC VSB 시스템과 호환 가능한 시스템이어야 할 것이다. 상기 부가 데이터를 인핸스드 데이터 또는 E-VSB 데이터라 하기도 한다.
또한 열악한 채널환경에서는 기존의 ATSC VSB 수신 시스템의 수신성능이 떨어질 수 있다. 특히 휴대용 및 이동 수신기의 경우에는 채널변화 및 노이즈에 대한 강건성이 더욱 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은 부가 데이터 전송에 적합하고 노이즈에 강한 새로운 디지털 방송 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수신 성능을 향상시키기 위해 송신측에서 수행된 트렐리스 부호기의 메모리 초기화를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 트렐리스 부호화되어 전송된 기지 데이터를 검출하여 주파수 동기에 이용함으로써, 수신 성능을 향상시키는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신 시스템은, 인핸스드 데이터와 기지 데이터 중 적어도 하나를 포함하여 입력되는 인핸스드 데이터 패킷에 대해 RS 부호화를 수행하여 제1 패리티 데이터를 산출하는 제1 RS 부호화부; 하나 이상의 메모리를 구비하며, 상기 제1 RS 부호화부에서 기지 데이터 열이 입력될 때 초기화 데이터를 생성하여 적어도 하나의 메모리를 초기화하는 트렐리스 부호화부; 상기 트렐리스 부호화부의 메모리 초기화시, 인핸스드 데이터 패킷 내 해당 위치에 상기 초기화 데이터를 삽입한 후 RS 부호화를 수행하여 제2 패리티 데이터를 산출하는 제2 RS 부호화부; 및 상기 트렐리스 부호화부의 메모리 초기화 여부에 따라 제1,제2 RS 패리티 데이터 중 하나를 제1 RS 부호화부의 인핸스드 데이터 패킷에 부가하여 출력하는 패리티 치환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 트렐리스 부호화부는 상기 제1, 제2 패리티 데이터 중 하나가 부가된 인핸스드 데이터 패킷이 입력되고, 상기 인핸스드 데이터 패킷 내에서 기지 데이터 열이 시작되면, 상기 기지 데이터 열의 시작 부분의 데이터 대신 초기화 데이터를 선택 출력하는 데이터 출력부; 상기 초기화 데이터에 의해 초기화되는 하나 이상의 메모리를 구비하며, 상기 메모리를 이용하여 입력 데이터를 트렐리스 부호화하여 출력하는 트렐리스 부호기; 및 상기 트렐리스 부호기의 메모리 상태, 원하는 초기화 상태에 따라 초기화 데이터를 생성하여 상기 데이터 출력부와 제2 RS 부호화부로 제공하는 초기화 데이터 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 트렐리스 부호기는 상기 초기화 데이터에 의해 초기화되는 제1,제2 메모리와 상기 초기화 데이터에 의해 초기화되지 않는 제3 메모리를 구비하며, 상기 제1,제2 메모리를 이용하여 하위 입력 비트를 트렐리스 부호화한 후 제1,제2 출력 비트로 출력하고, 상기 제3 메모리를 이용하여 상위 입력 비트를 프리 코딩하여 제3 출력 비트로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 트렐리스 부호기는 상기 초기화 데이터에 의해 초기화되는 제1 내지 제3 메모리를 구비하며, 상기 제1,제2 메모리를 이용하여 하위 입력 비트를 트렐리스 부호화한 후 제1,제2 출력 비트로 출력하고, 상기 제3 메모리를 이용하여 상위 입력 비트를 프리 코딩하여 제3 출력 비트로 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 메모리를 구비한 트렐리스 부호화기의 트렐리스 부호화 방법은, 패리티 데이터가 부가되어 입력되는 인핸스드 데이터 패킷 내에서 기지 데이터 열이 시작되면, 상기 기지 데이터 열의 시작 부분의 데이터 대신 초기화 데이터를 선택 출력하는 단계; 상기 초기화 데이터에 의해 상기 제1 내지 제3 메모리 중 적어도 하나의 메모리가 초기화되며, 상기 제1,제2 메모리를 이용하 여 하위 입력 비트를 트렐리스 부호화한 후 제1,제2 출력 비트로 출력하고, 상기 제3 메모리를 이용하여 상위 입력 비트를 프리 코딩하여 제3 출력 비트로 출력하는 단계; 및 상기 초기화를 원하는 메모리 상태, 원하는 초기화 상태에 따라 초기화 데이터를 생성하여 상기 선택 단계로 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 초기화 단계는 상기 초기화 데이터에 의해 제1,제2 메모리만 초기화하는 것을 특징으로 한다.
상기 초기화 단계는 상기 초기화 데이터에 의해 제1 내지 제3 메모리를 모두 초기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수신 시스템은, 기지 데이터가 삽입되어 전송되는 데이터를 수신하여 기지 데이터 정보를 추정하는 기지 데이터 추정부를 포함하여 구성되며,
상기 기지 데이터 추정부는, 수신되는 데이터와 제1 기준 기지 데이터 열을 상관 연산하여 제1 기지 데이터 정보를 추정하는 제1 기지 데이터 검출기; 수신되는 데이터와 제2 기준 기지 데이터 열을 상관 연산하여 제2 기지 데이터 정보를 추정하는 제2 기지 데이터 검출기; 및 상기 제1,제2 기지 데이터 검출기의 상관값 중 더 큰 상관값을 연산한 기지 데이터 검출기에서 추정된 기지 데이터 정보를 선택 출력하는 선택기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기지 데이터 검출기는 수신되는 데이터와 제1 기준 기지 데이터 열을 부분 상관 연산하여 기지 데이터의 위치와 대략적인 주파수 옵셋을 추정하고, 상기 제2 기지 데이터 검출기는 수신되는 데이터와 제2 기준 기지 데이터 열을 부 분 상관 연산하여 기지 데이터의 위치와 대략적인 주파수 옵셋을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기지 데이터가 삽입되어 전송되는 데이터를 수신하여 기지 데이터 정보를 추정하고, 추정된 기지 데이터 정보를 이용하여 수신 데이터를 처리하는 수신 시스템의 처리 방법은, 수신되는 데이터와 제1 기준 기지 데이터 열을 상관 연산하여 제1 기지 데이터 정보를 추정하는 단계; 수신되는 데이터와 제2 기준 기지 데이터 열을 상관 연산하여 제2 기지 데이터 정보를 추정하는 단계; 및 상기 제1,제2 기지 데이터 정보 추정 단계에서 연산한 두 상관값을 비교하여 더 큰 상관값을 연산한 기지 데이터 추정 단계에서 추정된 기지 데이터 정보를 선택 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
그리고 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀두고자 한다.
본 발명에서 인핸스드 데이터는 프로그램 실행 파일, 주식 정보 등과 같이 정보를 갖는 데이터일 수도 있고, 영상/음향 데이터일 수도 있다. 그리고 기지(Known) 데이터는 송/수신측의 약속에 의해 미리 알고 있는 데이터이다. 또한 메인 데이터는 기존의 수신 시스템에서 수신할 수 있는 데이터로서, 영상/음향 데이터를 포함한다.
본 발명은 송신측에서의 기지 데이터 삽입 및 트렐리스 부호기의 메모리 초기화와 수신측에서의 기지 데이터 검출 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기지 데이터를 삽입하여 전송하기 위한 디지털 방송 송신기의 일 실시예를 보인 것이다.
상기 도 1의 디지털 방송 송신기는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 기지 데이터 열을 삽입하여 전송할 수 있는 송신기는 어느 것이나 가능하다. 따라서 본 발명은 상기된 실시예로 제시한 것에 제한되지 않을 것이다.
도 1의 디지털 방송 송신 시스템은 E-VSB 전처리부(Pre Processor)(110), 패킷 다중화기(121), 데이터 랜더마이저(122), RS 부호기/비체계적 RS 부호기(RS encoder/Non-systematic RS Encoder)(123), 데이터 인터리버(124), 패리티 치환기(125), 비체계적 RS 부호기(126), 트렐리스 부호화부(127), 프레임 다중화기(128), 및 송신부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 E-VSB 전처리부(110)는 E-VSB 랜더마이저(111), RS 프레임 부호기(112), E-VSB 블록 처리부(113), 그룹 포맷터(114), 데이터 디인터리버(115), 패킷 포맷터(116)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에서 메인 데이터는 패킷 다중화기(121)로 입력되고, 인핸스드 데이터는 노이즈 및 채널 변화에 빠르고 강력하게 대응하도록 하기 위해 추가의 부호화를 수행하는 E-VSB 전처리부(110)로 입력된다.
상기 E-VSB 전처리부(110)의 E-VSB 랜더마이저(111)는 인핸스드 데이터를 입력받아 랜더마이징시켜 RS 프레임 부호기(112)로 출력한다. 이때 상기 E-VSB 랜더마이저(111)에서 인핸스드 데이터에 대해 랜더마이징을 수행함으로써, 후단의 데이터 랜더마이저(122)에서는 인핸스드 데이터에 대한 랜더마이징 과정을 생략할 수 있다. 상기 인핸스드 데이터에 대한 랜더마이저는 기존의 ATSC의 랜더마이저와 동일한 것을 사용할 수도 있으며, 다른 랜더마이저를 사용하는 것도 가능하다.
상기 RS 프레임 부호기(112)는 랜더마이즈된 인핸스드 데이터를 입력받아 추가의 부호화(encoding)를 위한 프레임을 구성하고 부호화를 수행한 후 E-VSB 블록 처리부(113)로 출력한다.
일 실시예로, 상기 RS 프레임 부호기(112)는 입력된 인핸스드 데이터에 대해서 에러 정정 부호화(encoding), 에러 검출 부호화 중 적어도 하나를 수행하여 데이터에 강건성을 부여한다. 이때 상기 에러 정정 부호화는 RS 부호화를 적용하고, 에러 검출 부호화는 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호화를 적용하는 것을 일 실시예로 한다. 상기 RS 부호화를 수행하면 에러 정정을 위해 사용될 패리티 데이터 가 생성되고, CRC 부호화를 수행하면 에러 검출을 위해 사용될 CRC 데이터가 생성된다.
또한 상기 RS 프레임 부호기(112)는 전파 환경 변화에 의해서 발생할 수 있는 군집 에러를 흐트림으로써 극심하게 열악하고 빠르게 변화는 전파 환경에도 대응할 수 있도록 하기 위해 일정 크기의 인핸스드 데이터들을 로우(row) 단위로 섞는 로우 섞음(Row permutation) 과정을 포함할 수도 있다.
상기 E-VSB 블록 처리부(113)는 RS 프레임 부호기(112)에서 출력되는 인핸스드 데이터를 M/N 부호율로 부호화하여 그룹 포맷터(114)로 출력한다. 일 예로 인핸스드 데이터 1비트를 2비트로 부호화하여 출력한다면 M=1, N=2가 되고, 인핸스드 데이터 1비트를 4비트로 부호화하여 출력한다면 M=1, N=4가 된다.
상기 그룹 포맷터(114)는 기 정의된 규칙에 따라 인핸스드 데이터 그룹을 형성하고, 형성된 인핸스드 데이터 그룹 내 해당하는 영역에 입력되는 인핸스드 데이터들을 삽입하여 데이터 디인터리버(115)로 출력한다.
이때 상기 인핸스드 데이터 그룹은 적어도 하나 이상의 계층화된 영역으로 구분할 수 있고, 계층화된 각 영역의 특성에 따라 각 영역에 할당되는 인핸스드 데이터 종류가 달라질 수 있다.
본 발명에서는 상기 데이터 디인터리빙 전의 데이터 구성을 기준으로 인핸스드 데이터 그룹을 세 개의 계층화된 영역 즉, 헤드(head), 바디(body), 테일(tail) 영역으로 구분하는 것을 일 실시예로 설명한다. 결과적으로 데이터 디인터리빙을 위해 입력되는 인핸스드 데이터 그룹을 기준으로 먼저 출력되는 부분이 헤드, 중간 에 출력되는 부분이 바디, 마지막에 출력되는 부분이 테일이 된다.
이때 상기 데이터 디인터리버(115)로 입력되는 인핸스드 데이터 그룹을 기준으로 볼 때, 바디 영역에서는 중간에 메인 데이터 영역과 섞이지 않고 온전히 인핸스드 데이터들로 구성된 영역이 되도록 인핸스드 데이터 그룹에서 헤드, 바디, 테일 영역을 설정할 수 있다.
상기 인핸스드 데이터 그룹을 세 부분으로 나눈 것은 각기 용도를 달리 하기 위함이다. 즉, 바디에 해당하는 영역은 중간에 메인 데이터의 간섭없이 인핸스드 데이터들로만 구성되므로 보다 강인한 수신 성능을 보일 수 있는 영역이고, 헤드와 테일 영역의 인핸스드 데이터는 메인 데이터와 인터리버 출력 순서 상 사이사이에 섞이게 되므로 바디 영역에 비해 수신 성능이 낮아질 수 있는 영역이기 때문이다.
또한, 기지 데이터를 인핸스드 데이터 그룹에 삽입하여 전송하는 시스템을 적용하는 경우, 인핸스드 데이터에 연속적으로 긴 기지 데이터를 주기적으로 삽입하고자 할 때, 데이터 디인터리버(115)의 입력단의 순서를 기준으로 인핸스드 데이터가 메인 데이터와 섞이지 않은 영역에 삽입하는 것이 가능하다. 즉, 상기 바디 영역에는 일정 길이의 기지 데이터를 주기적으로 삽입하는 것이 가능하다. 그러나 헤드와 테일 영역에는 기지 데이터를 주기적으로 삽입하는 것이 곤란하고 연속적으로 긴 기지 데이터를 삽입하는 것도 곤란하다.
따라서 상기 그룹 포맷터(114)는 상기와 같이 형성된 인핸스드 데이터 그룹 내 해당하는 영역에 입력된 인핸스드 데이터들을 삽입한다.
일 실시예로, 상기 그룹 포맷터(114)는 입력받은 인핸스드 데이터를 바디 영 역에 삽입한다. 그리고, 상기 그룹 포맷터(114)에서는 인핸스드 데이터와는 별도로 전체적인 송신 정보를 알려주는 시그널링(signaling) 정보를 상기 바디 영역에 삽입할 수도 있다. 즉, 상기 시그널링 정보는 수신 시스템에서 상기 인핸스드 데이터 그룹에 포함되는 데이터를 수신하여 처리하는데 필요한 정보들로서, 인핸스드 데이터 그룹 정보, 다중화 정보 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 그룹 포맷터(114)에서는 데이터 디인터리빙과 관련하여 MPEG 헤더 위치 홀더, 비체계적 RS 패리티 위치 홀더, 메인 데이터 위치 홀더를 삽입한다. 여기서 메인 데이터 위치를 할당하는 이유는 데이터 디인터리버(115)의 입력을 기준으로 헤드와 테일 영역에서는 인핸스드 데이터와 메인 데이터가 사이사이에 섞이게 되기 때문이다. 상기 MPEG 헤더를 위한 위치 홀더는 상기 데이터 디인터리빙 후의 출력 데이터를 기준으로 볼 때, 각 패킷의 제일 앞에 할당된다.
그리고, 상기 그룹 포맷터(114)에서는 기 정해진 방법에 의해서 발생된 기지 데이터를 해당 영역에 삽입하거나, 추후에 기지 데이터를 삽입하기 위한 기지 데이터 위치 홀더를 해당 영역에 삽입한다. 또한 트렐리스 부호화부(127)의 초기화를 위한 위치 홀더를 해당 영역에 삽입한다. 일 실시예로, 상기 초기화 데이터 위치 홀더는 상기 기지 데이터 열의 시작 부분에 삽입할 수 있다.
상기와 같이 그룹 포맷터(114)에서 데이터 또는 위치 홀더가 삽입된 인핸스드 데이터 그룹은 데이터 디인터리버(115)로 입력된다.
여기서 상기 헤드와 테일 영역은 필요에 따라서 인핸스드 데이터나 또 다른 정보 데이터 또는 인핸스드 데이터를 도와주기 위한 데이터를 삽입할 수도 있다.
상기 데이터 디인터리버(115)는 입력된 인핸스드 데이터 그룹을 데이터 인터리빙의 역과정으로 디인터리빙하여 패킷 포맷터(116)로 출력한다.
상기 패킷 포맷터(116)는 디인터리빙되어 입력된 데이터 중에서 디인터리빙을 위해 할당되었던 메인 데이터 위치 홀더와 RS 패리티 위치 홀더를 제거하고, 나머지 부분들을 모은 후, MPEG 헤더 위치 홀더에 MPEG 헤더를 대체하여 삽입한다.
또한 상기 패킷 포맷터(116)는 상기 그룹 포맷터(114)에서 기지 데이터 위치 홀더를 삽입한 경우 상기 기지 데이터 위치 홀더에 기지 데이터를 대체하여 삽입할 수도 있고, 상기 그룹 포맷터(114)에서 기지 데이터를 삽입한 경우에는 그대로 출력할 수도 있다.
그리고 나서 상기 패킷 포맷터(116)는 전술한 바와 같이 패킷 포맷팅된 인핸스드 데이터 그룹 내 데이터들을 188바이트 단위의 MPEG TS 패킷으로 구성하여 패킷 다중화기(121)에 제공한다.
상기 패킷 다중화기(121)는 상기 패킷 포맷터(116)에서 출력되는 188 바이트 단위의 인핸스드 데이터 패킷과 메인 데이터 패킷을 기 정의된 다중화 방법에 따라 다중화하여 데이터 랜더마이저(122)에 출력한다. 상기 다중화 방법은 시스템 설계의 여러 변수들에 의해서 조정이 가능하다.
상기 패킷 다중화기(121)의 다중화 방법 중 하나로서, 시간축 상으로 인핸스드 데이터 버스트 구간과 메인 데이터 구간을 구분하고 두 구간이 교대로 반복하도록 할 수 있다. 이때 상기 인핸스드 데이터 버스트 구간에서는 적어도 하나의 인핸스드 데이터 그룹을 전송하고 메인 데이터 구간에서는 메인 데이터만을 전송하도록 할 수 있다. 상기 인핸스드 데이터 버스트 구간에서는 메인 데이터를 전송할 수도 있다.
상기와 같이 인핸스드 데이터를 버스트 구조로 전송하게 되면 인핸스드 데이터만을 수신하는 수신 시스템에서는 버스트 구간에서만 전원을 온시켜 데이터를 수신하고 그 외 메인 데이터만 전송되는 메인 데이터 구간에서는 전원을 오프시켜 메인 데이터를 수신하지 않도록 함으로써, 수신 시스템의 소모 전력을 줄일 수가 있다.
상기 데이터 랜더마이저(122)는 입력된 데이터가 메인 데이터 패킷이면 기존의 랜더마이저와 동일하게 랜더마이징을 수행한다. 즉, 메인 데이터 패킷 내 MPEG 동기 바이트를 버리고 나머지 187 바이트를 내부에서 발생시킨 의사랜덤(pseudo random) 바이트를 사용하여 랜덤하게 만든 후 RS 부호기/비체계적 RS 부호기(123)로 출력한다.
그러나 입력된 데이터가 인핸스드 데이터 패킷이면, 상기 인핸스드 데이터 패킷에 포함된 4바이트의 MPEG 헤더 중 MPEG 동기 바이트를 버리고 나머지 3바이트에 대해서만 랜더마이징을 수행하고, 상기 MPEG 헤더를 제외한 나머지 인핸스드 데이터에 대해서는 랜더마이징을 수행하지 않고 상기 RS 부호기/비체계적 RS 부호기(123)로 출력한다. 이는 상기 E-VSB 랜더마이저(111)에서 상기 인핸스드 데이터에 대해 미리 랜더마이징을 수행했기 때문이다. 상기 인핸스드 데이터 패킷에 포함된 기지 데이터와 초기화 데이터 위치 홀더에 대해서는 랜더마이징을 수행할 수도 있고 수행하지 않을 수도 있다.
상기 RS 부호기/비체계적 RS 부호기(123)는 상기 데이터 랜더마이저(122)에서 랜더마이징되는 데이터 또는 바이패스되는 데이터에 대해 RS 부호화를 수행하여 20바이트의 RS 패리티를 부가한 후 데이터 인터리버(124)로 출력한다. 이때 상기 RS 부호기/비체계적 RS 부호기(123)는 입력된 데이터가 메인 데이터 패킷인 경우 기존 ATSC VSB 시스템과 동일하게 체계적 RS 부호화를 수행하여 20바이트의 RS 패리티를 187바이트의 데이터 뒤에 부가한다. 그리고 인핸스드 데이터 패킷이면 패킷 내에 정해진 패리티 바이트 위치에는 비체계적 RS 부호화를 수행하여 얻은 20바이트의 RS 패리티를 삽입한다.
상기 데이터 인터리버(124)는 바이트 단위의 길쌈(convolutional) 인터리버이다.
상기 데이터 인터리버(124)의 출력은 패리티 치환기(125)와 비체계적 RS 부호기(126)로 입력된다.
한편 상기 패리티 치환기(125)의 후단에 위치한 트렐리스 부호화부(127)의 출력 데이터를 송/수신측에서 약속에 의해 정의한 기지 데이터로 하기 위해 먼저 트렐리스 부호화부(127) 내의 메모리의 초기화가 필요하다. 즉 입력되는 기지 데이터 열이 트렐리스 부호화되기 전에 먼저 트렐리스 부호화부(127)의 메모리를 초기화시켜야 한다. 상기 트렐리스 부호화부(127)의 메모리를 초기화하는 이유는 트렐리스 부호화부(127)로 기지 데이터 열이 입력되더라도 트렐리스 부호화부(127)의 메모리 상태에 따라서 여러 가지 출력 열이 가능하기 때문이다. 따라서 트렐리스 부호화부(127)의 메모리 상태를 정해진 값으로 초기화한 후에 기지 데이터를 입력 하면 트렐리스 부호화부(127)의 출력에서 원하는 기지 데이터 열을 얻을 수 있다.
이때 입력되는 기지 데이터 열의 시작 부분은 실제 기지 데이터가 아니라 그룹 포맷터(114)에서 포함된 초기화 데이터 위치 홀더이다. 따라서 입력되는 기지 데이터 열이 트렐리스 부호화되기 직전에 초기화 데이터를 생성하여 해당 트렐리스 메모리 초기화 데이터 위치 홀더와 치환하는 과정이 필요하다.
상기 초기화 데이터는 상기 트렐리스 부호화부(127)의 메모리 상태에 따라 그 값이 결정되어 생성된다. 또한 치환된 초기화 데이터에 의한 영향으로 RS 패리티를 다시 계산하여 상기 데이터 인터리버(124)에서 출력되는 RS 패리티와 치환하는 과정이 필요하다.
따라서 상기 비체계적 RS 부호기(126)에서는 상기 데이터 인터리버(124)로부터 초기화 데이터로 치환될 초기화 데이터 위치 홀더가 포함된 인핸스드 데이터 패킷을 입력받고, 트렐리스 부호화부(127)로부터 초기화 데이터를 입력받는다. 그리고 입력된 인핸스드 데이터 패킷 중 초기화 데이터 위치 홀더를 초기화 데이터로 치환하고 상기 인핸스드 데이터 패킷에 부가된 RS 패리티 데이터를 제거한 후 새로운 비체계적인 RS 패리티를 계산하여 상기 패리티 치환기(125)로 출력한다. 그러면 상기 패리티 치환기(125)는 인핸스드 데이터 패킷 내 데이터는 상기 데이터 인터리버(124)의 출력을 선택하고, RS 패리티는 비체계적 RS 부호기(126)의 출력을 선택하여 트렐리스 부호화부(127)로 출력한다.
한편 상기 패리티 치환기(125)는 메인 데이터 패킷이 입력되거나 또는 치환될 초기화 데이터 위치 홀더가 포함되지 않은 인핸스드 데이터 패킷이 입력되면 상 기 데이터 인터리버(124)에서 출력되는 데이터와 RS 패리티를 선택하여 그대로 트렐리스 부호화부(127)로 출력한다.
상기 트렐리스 부호화부(127)는 패리티 치환기(125)의 출력 데이터 또는 초기화 데이터를 입력받아 심볼 단위로 바꾼 후, 심볼의 상위 비트는 프리코딩하고, 하위 비트는 트렐리스 부호화하여 프레임 다중화기(128)로 출력한다. 상기 트렐리스 부호화부(127)의 자세한 동작은 후술한다.
상기 프레임 다중화기(128)는 트렐리스 부호화부(127)의 출력에 필드 동기와 세그먼트 동기를 삽입하여 송신부(130)로 출력한다.
상기 송신부(130)는 파일롯 삽입기(131), VSB 변조기(132), 및 RF 업 컨버터(133)를 포함하여 구성되며, 기존의 VSB 송신기에서의 역할과 동일하므로 상세 설명을 생략한다.
트렐리스 부호화
도 2는 본 발명에 따른 초기화 가능한 트렐리스 부호화부(127)의 일 실시예를 보인 상세 블록도로서, 기지 데이터 심볼 열이 입력될 때 내부의 메모리를 초기화하여 트렐리스 부호화된 기지 데이터 심볼 열이 원하는 기지 데이터 심볼 열이 되도록 한다.
이를 위해 상기 트렐리스 부호화부(127)는 다중화기(201), 초기화 데이터 발생부(202), 및 트렐리스 부호기(203)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 도 2에서, 초기화 데이터 발생부(202)는 상기 트렐리스 부 호기(203)의 메모리 초기화가 필요한 경우 상기 트렐리스 부호기(203) 내 메모리 값에 따라 초기화를 위한 데이터를 생성하여 다중화기(201)와 비체계적 RS 부호기(126)로 출력한다. 즉, 상기 초기화 데이터 발생부(202)는 트렐리스 부호화를 위해 입력되는 데이터가 초기화 데이터 위치 홀더(또는 기지 데이터 열의 시작)이면 초기화 데이터를 생성한다.
상기 다중화기(201)는 상기 패리티 치환기(125)의 출력 데이터 또는 초기화 데이터 발생부(202)의 초기화 데이터 중 하나를 선택하여 트렐리스 부호기(203)로 출력한다. 즉, 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 초기화가 필요한 경우 상기 패리티 치환기(125)에서 출력되는 초기화 데이터 위치 홀더(또는 기지 데이터 열의 처음) 대신 초기화 데이터가 트렐리스 부호기(203)로 출력된다. 그러면 상기 트렐리스 부호기(203) 내의 메모리가 상기 초기화 데이터에 의해 정해진 값으로 초기화되고, 그 시점 이후의 트렐리스 부호기(203)의 출력은 송/수신측에서 원하는 형태의 부호화된 기지 데이터 열이 될 수 있다.
도 3은 상기 트렐리스 부호기(203)의 일 실시예를 보인 도면으로서, 패리티 치환기(125)의 출력 데이터 또는 초기화 데이터는 심볼 단위로 트렐리스 부호화된다. 여기서 하나의 심볼은 2비트로 구성된다.
즉, 입력 심볼 중 상위 비트 d1은 도 3a와 같이 프리 코더(Pre-Coder)의 메모리(m2)와 가산기를 사용하여 프리코딩되어 c2로 출력되고, 하위 비트 d0은 메모리(m1,m0)와 가산기를 사용하여 트렐리스 부호화되어 c1과 c0으로 출력된다. 상기 트렐리스 부호기(203)의 출력 c2c1c0은 도 3b와 같이 8레벨의 VSB 신호로 매핑되어 프레임 다중화기(128)로 출력된다.
따라서, 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2는 d1에 의해서만 결정이 되고, 메모리 m1과 m0는 d0에 의해서만 결정됨을 알 수 있다. 다시 말해, 상기 트렐리스 부호기(203)의 출력 중 상위 비트 c2는 프리 코더 내 메모리 m2와 상위 입력 비트 d1에 의해서 결정됨을 알 수 있고, 상기 트렐리스 부호기(203)의 출력 중 하위 두 비트 c1,c0은 메모리 m1,m0 와 하위 입력 비트 d0에 의해서 결정됨을 알 수 있다.
본 발명은 메모리 m1m0만 초기화하는 경우와 m2m1m0를 모두 초기화하는 경우를 제1, 제2 실시예로 나누어 설명한다.
제1 실시예
상기 트렐리스 부호기(203) 내에 있는 프리 코더의 메모리(m2)는 초기화하지 않고 나머지 2개의 메모리(m1,m0)만 초기화하는 경우에는, 초기화 이후에 기지 데이터가 입력되더라도 트렐리스 부호기(203)의 출력 3비트 중에서 하위 2비트(c1,c0)만 기지 데이터가 되고, 상위 1비트(c2)는 프리 코더 내 메모리(m2)의 상태에 따라서 두 가지 값을 가질 수 있다.
도 4는 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1,m0를 초기화하는 경우에 초기화 데이터 발생부(202)의 출력을 설명한 것이다.
즉, 도 4는 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1m0가 임의의 상태에 있을 때 이를 00으로 초기화하기 위한 두 개의 심볼 구간의 입력 데이터를 보이고 있다. 예를 들어서 m1m0 = 11인 상태에서 이것을 00으로 초기화하기 위해서는 입력 비트 d0 이 연속적으로 1,1로 입력되어야 한다. 이 경우 상기 초기화 데이터 발생부(202)는 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1m0 값에 따라 초기화에 필요한 데이터를 생성한다. 이때 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1m0을 초기화하려는 상태가 00이 아닐 경우에는 도 4와는 다른 두 개의 심볼열이 필요하나 이것은 쉽게 추론할 수 있으므로 본 발명에서는 생략할 것이다.
상기와 같이 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1,m0만 어떤 정해진 값으로 초기화하는 경우, 상기 트렐리스 부호기(203)에 기지 데이터 심볼 열이 입력되면 c1과 c0는 여전히 기지 데이터가 되지만, c2는 프리 코더 내 메모리 m2의 값에 따라서 그 결과가 달라진다. 상기 프리 코더는 피드백 구조이기 때문에 동일한 d1의 데이터 열이 입력되더라도 시작 상태가 다르면 그 출력의 데이터 열이 서로 반대가 된다.
상기 프리 코더의 동작을 예를 들어서 설명하면 다음과 같다. 상기 프리 코더 내 메모리 m2의 시작 상태가 0인 경우에 입력 d1의 데이터 열로 100111이 입력되면 프리 코더의 출력 c2의 데이터 열은 111010이 된다. 하지만, 상기 프리 코더 내 메모리 m2의 시작 상태가 1인 경우에는 입력 d1의 데이터 열로 100111이 입력되더라도 프리 코더의 출력 c2의 데이터 열은 000101이 된다. 즉, 프리 코더로 동일한 데이터 열이 입력되었을 때, 상기 프리 코더 내 메모리 m2의 시작 상태가 서로 반대라면 그 출력 c2도 서로 반대가 된다.
결과적으로 기지 데이터 심볼 열이 입력될 때 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m1,m0만 초기화한다면, 트렐리스 부호기(203)의 출력에서 두 가지의 심볼 열이 출력 가능하고 이때 두 개의 출력 심볼 열은 c2만 서로 반대이고 c1,c0은 서로 동일하다.
따라서 트렐리스 부호화된 후 8레벨로 매핑되어 출력되는 기지 데이터 심볼은 +7(c2c1c0=111) 또는 -1(c2c1c0=011)의 레벨을 가지거나, +5(c2c1c0=110) 또는 -3(c2c1c0=010)의 레벨을 가지거나, +3(c2c1c0=101) 또는 -5(c2c1c0=001)의 레벨을 가지거나, +1(c2c1c0=100) 또는 -7(c2c1c0=000)의 레벨을 가진다. 즉, c1c0이 00이라면 8레벨로 매핑되어 출력되는 VSB 신호 레벨은 -7과 +1만 가능하다.
전술한 바와 같이 상기 프리 코더 내 메모리 m2의 상태에 따라서 트렐리스 부호기(203)에서 출력되는 기지 데이터 심볼 열은 두 가지가 가능한데, 만약 어느 한 기지 데이터 심볼 열이 -7,+5,-5,+1,+7,+3,-1,-3이라면, 다른 기지 데이터 심볼 열은 +1,-3,+3,-7,-1,-5,+7,+5 가 된다.
제2 실시예
도 3을 보면 알 수 있듯이, 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2를 어떤 정해진 값으로 초기화하기 위해서는 한 개의 d1을 사용하면 가능하고, 메모리 m1,m0을 어떤 정해진 값으로 초기화하기 위해서는 두 개의 d0이 필요하다. 따라서 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2,m1,m0을 초기화하기 위해서는 적어도 2개의 입력 심볼이 필요함을 알 수 있다.
도 5는 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2,m1,m0를 초기화하는 경우에 초기화 데이터 발생부(202)의 출력을 설명한 것이다.
즉, 도 5는 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2m1m0가 임의의 상태에 있을 때 이를 000으로 초기화하기 위한 두 개의 심볼 구간의 입력 데이터를 보이고 있다.
예를 들어서 m2m1m0 = 111인 상태에서 이것을 000으로 초기화하기 위해서는 d1d0 입력 심볼이 연속적으로 01,11로 입력되거나 또는 11,01로 입력되어야 한다. 이 경우 상기 초기화 데이터 발생부(202)는 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2m1m0 값에 따라 초기화에 필요한 데이터를 생성한다.
이때 상기 트렐리스 부호기(203)의 메모리 m2m1m0을 초기화하려는 상태가 000이 아닐 경우에는 도 5와는 다른 두 개의 심볼 열이 필요하나 이것은 쉽게 추론할 수 있으므로 본 발명에서는 생략할 것이다.
방송 수신 시스템
도 6은 전술한 디지털 방송 송신 시스템에서 전송되는 데이터를 수신하여 복조 및 등화하여 원래 데이터로 복원하는 디지털 방송 수신 시스템의 일 실시예를 보인 구성 블록도이다.
도 6의 수신 시스템은 튜너(601), 복조부(602), 등화기(603), 기지 데이터 추정부(604), E-VSB 블록 복호기(605), E-VSB 데이터 디포맷터(606), RS 프레임 복호기(607), E-VSB 디랜더마이저(608), 데이터 디인터리버(609), RS 복호기(610), 데이터 디랜더마이저(611)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 튜너(601)는 특정 채널의 주파수를 튜닝하여 중간 주파수(IF) 신호로 다운 컨버전한 후 복조부(602)와 기지 데이터 추정부(604)로 출력한다.
상기 복조부(602)는 입력되는 IF 신호에 대해 자동 이득 제어, 반송파 복구 및 타이밍 복구 등을 수행하여 기저대역 신호로 만든 후 등화기(603)와 기지 데이터 추정부(604)로 출력한다.
상기 등화기(603)는 상기 복조된 신호에 포함된 채널 상의 왜곡을 보상한 후 E-VSB 블록 복호기(605)로 출력한다.
이때 상기 기지 데이터 추정부(604)는 상기 복조부(602)의 입/출력 데이터 즉, 복조가 이루어지기 전의 데이터 또는 복조가 이루어진 후의 데이터로부터 송신측에서 삽입한 기지 데이터 위치를 검출하여 복조부(602)와 등화기(603)로 출력함과 동시에 대략적 주파수 옵셋을 추정하여 복조부(602)로 출력한다. 상기 기지 데이터의 위치 검출과 대략적 주파수 옵셋 검출 과정의 상세한 내용은 뒤에서 설명한다.
또한 상기 기지 데이터 추정부(604)는 송신측에서 추가적인 부호화를 거친 인핸스드 데이터와 추가적인 부호화를 거치지 않은 메인 데이터를 수신측의 E-VSB 블록 복호기(605)에 의해서 구분할 수 있도록 하기 위한 목적과 더불어서 인핸스드 부호기의 블록의 시작점을 알기 위한 정보를 상기 E-VSB 블록 복호기(605)로 출력한다. 그리고 상기 기지 데이터 추정부(604)에서 검출된 정보는 수신 시스템에 전반적으로 사용이 가능하며, E-VSB 데이터 디포맷터(606)와 RS 프레임 복호기(607) 등에서 사용할 수도 있다.
상기 복조부(602)는 타이밍 복원이나 반송파 복구시에 상기 기지 데이터를 이용함으로써, 복조 성능을 향상시킬 수 있고, 등화기(603)에서도 마찬가지로 상기 기지 데이터를 사용하여 등화 성능을 향상시킬 수 있다. 특히 상기 복조부(602)는 상기 기지 데이터 추정부(604)에서 출력된 기지 데이터 위치 정보와 대략적 주파수 옵셋 추정값을 이용하여 주파수 옵셋을 보다 정밀하게 추정하여 보상할 수 있다.
또한 상기 E-VSB 블록 복호기(605)의 복호 결과를 상기 등화기(603)로 피드백하여 등화 성능을 향상시킬 수도 있다.
한편 상기 등화기(603)에서 E-VSB 블록 복호기(605)로 입력되는 데이터가 송신측에서 추가적인 부호화와 트렐리스 부호화가 모두 수행된 인핸스드 데이터이면 송신측의 역으로 트렐리스 복호화 및 추가적 복호화가 수행되고, 추가적인 부호화는 수행되지 않고 트렐리스 부호화만 수행된 메인 데이터이면 트렐리스 복호화만 수행된다. 상기 E-VSB 블록 복호기(605)에서 복호화된 인핸스드 데이터 그룹은 E-VSB 데이터 디포맷터(606)로 입력되고, 트렐리스 복호화된 데이터는 데이터 디인터리버(609)로 입력된다.
즉 상기 E-VSB 블록 복호기(605)는 입력된 데이터가 메인 데이터이면 입력 데이터에 대해 비터비 복호를 수행하여 하드 판정값을 출력하거나 또는 소프트 판정값을 하드 판정하고 그 결과를 출력할 수도 있다.
한편 입력된 데이터가 인핸스드 데이터이면 상기 E-VSB 블록 복호기(605)는 입력된 인핸스드 데이터에 대하여 하드 판정값 또는 소프트 판정값을 출력한다.
상기 E-VSB 블록 복호기(605)는 입력된 데이터가 인핸스드 데이터이면 송신 시스템의 E-VSB 블록 처리부(113)와 트렐리스 부호화부(127)에서 부호화된 데이터에 대해서 복호를 수행한다. 이때 송신측의 E-VSB 전처리부(110)의 RS 프레임 부호기(112)는 외부 부호가 되고, E-VSB 블록 처리부(113)와 트렐리스 부호기(127)는 하나의 내부 부호로 볼 수 있다.
이러한 연접 부호의 복호시에 외부 부호의 성능을 최대한 발휘하기 위해서는 내부 부호의 복호기에서 소프트 판정값을 출력해 주어야 한다.
따라서 상기 E-VSB 블록 복호기(605)는 인핸스드 데이터에 대해 하드 판정(hard decision) 값을 출력할 수도 있으며, 필요한 경우 소프트 판정값을 출력하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 E-VSB 블록 복호기(605)는 인핸스드 데이터에 대해서는 전체적인 시스템의 설계나 조건에 따라서 소프트 판정값과 하드 판정값 중 하나를 출력하고, 메인 데이터에 대해서는 하드 판정값을 출력한다.
한편 상기 데이터 디인터리버(609), RS 복호기(610), 및 데이터 디랜더마이저(611)는 메인 데이터를 수신하기 위해 필요한 블록들로서, 오직 인핸스드 데이터만을 수신하기 위한 수신 시스템 구조에서는 필요하지 않을 수도 있다.
상기 데이터 디인터리버(609)는 송신측의 데이터 인터리버의 역과정으로 메인 데이터를 디인터리빙하여 RS 복호기(610)로 출력한다.
상기 RS 복호기(610)는 디인터리빙된 데이터에 대해 체계적 RS 복호를 수행하여 데이터 디랜더마이저(611)로 출력한다.
상기 데이터 디랜더마이저(611)는 RS 복호기(610)의 출력을 입력받아서 송신 기의 랜더마이저와 동일한 의사 랜덤(pseudo random) 바이트를 발생시켜 이를 bitwise XOR(exclusive OR)한 후 MPEG 동기 바이트를 매 패킷의 앞에 삽입하여 188 바이트 메인 데이터 패킷 단위로 출력한다.
한편 상기 E-VSB 블록 복호기(605)에서 E-VSB 데이터 디포맷터(606)로 출력되는 데이터의 형태는 인핸스드 데이터 그룹 형태로 입력이 된다. 이때 상기 E-VSB 데이터 디포맷터(606)에서는 입력 데이터 구성을 이미 알고 있기 때문에 인핸스드 데이터 그룹 내 바디 영역에서 시스템 정보를 갖는 시그널링 정보와 인핸스드 데이터를 구분한다. 이때 상기 E-VSB 데이터 디포맷터(606)에서는 메인 데이터 및 인핸스드 데이터 그룹에 삽입되었던 기지 데이터, 트렐리스 초기화 데이터, MPEG 헤더, 그리고 송신 시스템의 RS 부호기/비체계적 RS 부호기 또는 비체계적 RS 부호기에서 부가된 RS 패리티를 제거하여 RS 프레임 복호기(607)로 출력한다.
상기 RS 프레임 복호기(607)에서는 E-VSB 데이터 디포맷터(606)의 출력 데이터에 대해 송신단의 RS 프레임 부호기에서의 역과정을 수행한 후 E-VSB 디랜더마이저(608)로 출력한다. 즉, RS 프레임 복호기(607)는 입력 데이터에 대해 에러 검출 복호화, 역 로우 섞음, 에러 정정 복호화 중 적어도 하나를 수행하여 원래의 인핸스드 데이터로 복원한다. 상기 E-VSB 디랜더마이저(608)는 입력되는 인핸스드 데이터에 대해서 송신측의 E-VSB 랜더마이저(111)의 역과정으로 디랜더마이징을 수행한다.
한편 상기 기지 데이터 추정부(604)에서는 송신측에서 삽입한 기지 데이터 위치를 추정함과 동시에 상기 기지 데이터 추정 과정에서 대략적인 주파수 옵셋(Coarse frequency offset)을 추정한다.
이때 상기 송신측에서는 제1 실시예에서와 같이 초기화 데이터 위치 홀더(또는 기지 데이터 열의 시작 위치)에서 트렐리스 부호기의 메모리 m1,m0만 초기화하거나, 제2 실시예에서와 같이 트렐리스 부호기의 메모리 m2,m1,m0 모두를 초기화한다.
특히 제1 실시예에서와 같이 트렐리스 부호기의 메모리 m1,m0만 초기화하는 경우, 즉 프리코더 내 메모리 m2는 초기화하지 않는 경우에 기지 데이터가 트렐리스 부호화되어 출력된다면 프리코더 내 메모리 m2의 시작 상태(initial state)에 따라서 두 개의 기지 데이터 열이 출력 가능하다. 따라서 방송 수신기의 기지 데이터 추정부(04)에서는 상기 프리 코더의 상태를 추정하여 기지 데이터를 검출해야 한다.
이를 위해 상기 기지 데이터 추정부(604)는 도 7에서와 같이 제1 기지 데이터 검출기(701), 제2 기지 데이터 검출기(702), 및 선택기(703)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 기지 데이터 검출기(701)는 송신측의 트렐리스 부호기의 프리 코더 메모리(m2)의 시작 상태가 0인 경우에 발생되는 기지 데이터 심볼 열을 검출하고, 제 2 기지 데이터 검출기(702)는 상기 프리 코더 메모리(m2)의 시작 상태가 1인 경우에 발생되는 기지 데이터 심볼 열을 검출한다.
이를 위해 상기 제1 기지 데이터 검출기(701)는 수신된 신호와 제1 기준 기지 데이터 열을 부분 상관(partial correleation) 연산하여 기지 데이터의 위치를 검출하고 주파수 옵셋을 추정하여 출력한다.
그리고 상기 제2 기지 데이터 검출기(702)는 수신된 신호와 제2 기준 기지 데이터 열을 부분 상관(partial correleation) 연산하여 기지 데이터의 위치를 검출하고 주파수 옵셋을 추정하여 출력한다.
여기서 상기 제1 기준 기지 데이터 열은 송신측의 트렐리스 부호기의 프리 코더 메모리(m2)의 시작 상태가 0인 경우라고 가정하고 수신측에서 발생 또는 저장하고 있는 기준 데이터 열이고, 상기 제2 기준 기지 데이터 열은 송신측의 트렐리스 부호기의 프리 코더 메모리(m2)의 시작 상태가 1인 경우라고 가정하고 수신측에서 발생 또는 저장하고 있는 기준 데이터 열이다.
상기 선택기(703)는 제1 기지 데이터 검출기(701)와 제2 기지 데이터 검출기(702)에서 출력되는 부분 상관값의 피크 값을 비교하고 이 중에서 큰 값을 출력하는 기지 데이터 검출기를 선택하고, 선택된 기지 데이터 검출기에서 출력되는 기지 데이터 위치 정보, 주파수 옵셋 및 선택된 정보(예를 들면, 추정된 프리코더 메모리의 시작 상태 값)를 출력한다.
상기 제1,제2 기지 데이터 검출기(701,702)의 구성 요소 및 동작은 동일하므로, 본 발명에서는 하나의 기지 데이터 검출기에 대해서만 설명한다.
도 8은 기지 데이터 검출기의 일 실시예를 보인 구성 블록도로서, 입력되는 신호가 N배로 오버샘플링(oversampling)되었을 경우의 예이다. 즉, N은 수신 VSB 신호의 샘플링 비율(sampling rate)을 나타낸다.
도 8을 보면, 기지 데이터 검출 및 대략적 주파수 옵셋 검출부는 병렬로 구성된 N개의 부분 상관부(811~81N)와 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)로 구성된다.
상기 첫 번째 부분 상관부(811)는 1/N 데시메이터, 및 부분 상관기로 구성된다.
상기 두 번째 부분 상관부(812)는 1 샘플 지연기, 1/N 데시메이터, 및 부분 상관기로 구성된다.
상기 N 번째 부분 상관부(81N)는 N-1 샘플 지연기, 1/N 데시메이터, 및 부분 상관기로 구성된다.
이는 오버샘플링된 심볼 내 각 샘플들의 위상을 원래 심볼의 위상과 일치시키고, 나머지 위상에 있는 샘플들을 데시메이션한 후 각각 부분 상관을 수행하기 위해서이다. 즉, 입력 신호는 각 샘플링 위상(sampling phase)별로 1/N의 비율로 데시메이션되어 각 부분 상관기(partial correlator)를 통과한다.
예를 들어, 입력 신호가 2배로 오버샘플링되었다면 즉, N=2라면 1 심볼에 2개의 샘플이 포함되어 있음을 의미하고, 이 경우 상기 부분 상관부는 2개가 필요하며, 1/N 데시메이터는 1/2 데시메이터이다.
이때 첫 번째 부분 상관부(811)의 1/N 데시메이터는 입력 샘플 중 심볼 위치와 심볼 위치 사이에 있는 샘플을 데시메이트(제거)하여 부분 상관기로 출력한다.
그리고 두 번째 부분 상관부(812)의 1샘플 지연기는 입력 샘플을 1샘플 지연 시켜 1/N 데시메이터로 출력한다. 이어 상기 1/N 데시메이터는 상기 1 샘플 지연기에서 입력되는 샘플 중 심볼 위치와 심볼 위치 사이에 있는 샘플을 데시메이트(제거)하여 부분 상관기로 출력한다.
상기 각 부분 상관기는 VSB 심볼의 기 설정된 주기마다 상관값과 그 순간에서의 주파수 옵셋 추정 값을 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)로 출력한다.
상기 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)는 각 샘플링 위상별 부분 상관기의 출력을 인핸스드 데이터 그룹 주기 또는 정해진 주기 동안 저장한 후 그 값들 가운데 상관값이 최대인 위치를 기지 데이터의 수신 위치로 판단하고 그 순간의 주파수 옵셋 추정 값을 수신 시스템의 대략적인 주파수 옵셋 값으로 최종 결정한다.
도 9는 도 8의 각 부분 상관기 중 하나의 구조를 나타낸 것이다. 상기 기지 데이터 검출 단계에서 수신 신호에는 주파수 옵셋이 포함되므로 각 부분 상관기는 송/수신측에서 약속에 의해 알고 있는 기지 데이터를 L 심볼 길이를 갖는 K개의 부분으로 나누어 수신 신호의 해당 부분과 상관을 취한다.
이를 위해 하나의 부분 상관기는 병렬로 구성된 K개의 위상 및 크기 검출부(911~91K), 가산기(920), 및 대략적 주파수 옵셋 추정부(930)로 구성된다.
상기 첫 번째 위상 및 크기 검출부(911)는 L 심볼 버퍼(911-2), 곱셈기(911-3), 누산기(911-4), 및 제곱기(911-5)를 포함하여 구성되어, K개의 구간 중 첫 번째 L 심볼 길이의 기지 데이터의 상관값을 구한다.
상기 두 번째 위상 및 크기 검출부(912)는 L 심볼 지연기((912-1), L 심볼 버퍼(912-2), 곱셈기(912-3), 누산기(912-4), 및 제곱기(912-5)를 포함하여 구성되어, K개의 구간 중 두 번째 L 심볼 길이의 기지 데이터의 상관값을 구한다.
상기 K 번째 위상 및 크기 검출부(91K)는 (K-1)L 심볼 지연기((91K-1), L 심볼 버퍼(91K-2), 곱셈기(91K-3), 누산기(91K-4), 및 제곱기(91K-5)를 포함하여 구성되어, K개의 구간 중 K번째 L 심볼 길이의 기지 데이터의 상관값을 구한다.
상기 도 9의 각 곱셈기에서 수신 신호와 곱해지는 {P0,P1,...,PKL-1}는 송/수신측에서 알고 있는 기준 기지 데이터 열을 나타내고, *는 복소 콘쥬게이트(complex conjugate)를 나타낸다.
상기 첫 번째 위상 및 크기 검출부(911)를 예로 들면, 도 8의 첫 번째 부분 상관부(411)의 1/N 데시메이터에서 출력되는 신호는 첫 번째 위상 및 크기 검출부(911)의 L 심볼 버퍼(911-2)에서 일시 저장된 후 곱셈기(911-3)로 입력된다. 상기 곱셈기(911-3)는 상기 L 심볼 버퍼(911-2)의 출력과 이미 알고 있는 K개의 구간 중 첫 번째 L 심볼 길이의 기지 데이터 P0,P1,...,PL-1를 복소 콘쥬게이트 곱하여 누산기(911-4)로 출력한다. 상기 누산기(911-4)는 L 심볼 동안 상기 곱셈기(911-3)의 출력을 누산하여 제곱기(911-5)와 대략적 주파수 옵셋 추정부(930)로 출력한다. 상기 누산기(911-4)의 출력은 위상과 크기를 가진 상관값이다. 따라서 상기 제곱기(911-5)에서 상기 곱셈기(911-4)의 출력에 절대치를 취하고 그 절대치를 제곱하면 상관값의 크기가 구해지며, 그 크기는 가산기(920)로 입력된다.
상기 가산기(920)는 각 위상 및 크기 검출부(911~91K)의 제곱기의 출력을 더하여 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)로 출력한다.
그리고 대략적 주파수 옵셋 추정부(930)는 상기 각 위상 및 크기 검출부(911~91K)의 누산기의 출력을 입력받아 해당 샘플링 위상에서 대략적인 주파수 옵셋을 추정하여 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)로 출력한다.
상기 각 위상 및 크기 검출부(911~91K)의 누산기에서 출력되는 K개의 입력을 {Z0,Z1,...,ZK-1} 이라고 할 경우 상기 대략적인 주파수 옵셋 추정기(930)의 출력은 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure 112006040682189-pat00001
상기 기지 데이터 위치 검출 및 주파수 옵셋 결정부(820)는 각 샘플링 위상별 부분 상관기의 출력을 인핸스드 데이터 그룹 주기 또는 정해진 주기 동안 저장한 후 그 값들 가운데 상관값이 최대인 위치를 기지 데이터의 수신 위치로 판단하고 그 순간의 주파수 옵셋 추정 값을 수신 시스템의 대략적인 주파수 옵셋 값으로 결정한다. 예를 들어, 두 번째 부분 상관부(812)의 부분 상관기의 출력이 최대값을 갖게 되면 그 위치를 기지 데이터 위치로 결정하고, 상기 두 번째 부분 상관부(812)에서 추정된 대략적 주파수 옵셋을 최종 대략적 주파수 옵셋으로 결정하여 선택기(703)로 출력한다.
본 발명을 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있 는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 디지털 방송 시스템 및 방법에 의하면, 채널을 통하여 부가 데이터를 송신할 때 오류에 강하고 또한 기존의 VSB 수신기와도 호환성이 가능한 이점이 있다. 더불어 기존의 VSB 시스템보다 고스트와 잡음이 심한 채널에서도 부가 데이터를 오류없이 수신할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 송신측에서는 트렐리스 부호기로 기지 데이터 열이 입력될 때 트렐리스 부호기 내 메모리를 초기화한 후 트렐리스 부호화하여 전송하고, 수신측에서는 기지 데이터 정보를 추정하여 주파수 동기, 심볼 타이밍 동기, 프레임 동기와 채널 등화에 이용함으로써, 채널 변화가 심한 상황에서 수신 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 특히 본 발명은 채널 변화가 심하고 노이즈에 대한 강건성이 요구되는 휴대용 및 이동수신기에 적용하면 더욱 효과적이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

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  25. 인핸스드 데이터를 랜더마이징하는 제1 랜더마이저;
    상기 랜더마이즈된 인핸스드 데이터에 대해 RS (Reed-Solomon) 부호화와 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호화를 수행하여 RS 프레임을 생성하는 RS 프레임 부호기;
    상기 RS 프레임에 포함된 데이터를 1/H(여기서 H는 1보다 큼) 부호율로 부호화하는 블록 처리기;
    상기 1/H 부호율로 부호화된 데이터를 데이터 그룹들에 매핑하며, 기지 데이터 열들(known data sequences), 시그널링 정보, RS 패리티 데이터 위치 홀더들(place holders), 메인 데이터 위치 홀더들, MPEG 헤더 데이터 위치 홀더들을 각 데이터 그룹에 추가하고 디인터리빙을 수행하는 그룹 포맷팅부;
    상기 디인터리브된 데이터 그룹들로부터 RS 패리티 데이터 위치 홀더들과 메인 데이터 위치 홀더들을 제거하고, MPEG 헤더 데이터 위치 홀더들을 MPEG 헤더 데이터로 치환하여 인핸스드 데이터 패킷들을 출력하는 패킷 포맷터;
    상기 인핸스드 데이터 패킷들을 메인 데이터를 포함하는 메인 데이터 패킷들과 다중화하는 다중화기;
    상기 다중화된 데이터 패킷들 중 인핸스드 데이터 패킷들에 포함된 MPEG 헤더 데이터와 상기 다중화된 데이터 패킷들 중 메인 데이터 패킷들을 랜더마이징하는 제2 랜더마이저; 및
    상기 제2 랜더마이저에서 출력되는 데이터 패킷들에 포함된 데이터에 대해 트렐리스 부호화를 수행하는 트렐리스 부호화부를 포함하며, 상기 트렐리스 부호화부에 포함된 적어도 하나의 메모리는 각 기지 데이터 열의 시작에서 초기화되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제2 랜더마이저에서 출력되는 데이터 패킷들에 포함된 데이터에 대해 RS 부호화를 수행하여 RS 패리티 데이터를 부가하는 RS 부호기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 RS 부호화된 데이터에 대해 인터리빙을 수행하는 인터리버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템.
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  29. 인핸스드 데이터를 제1 랜더마이저에서 랜더마이징하는 단계;
    상기 랜더마이즈된 인핸스드 데이터에 대해 RS 부호화와 CRC 부호화를 수행하여 RS 프레임을 생성하는 단계;
    상기 RS 프레임에 포함된 데이터를 1/H(여기서 H는 1보다 큼) 부호율로 부호화하는 단계;
    상기 1/H 부호율로 부호화된 데이터를 데이터 그룹들에 매핑하며, 기지 데이터 열들(known data sequences), 시그널링 정보, RS 패리티 데이터 위치 홀더들(place holders), 메인 데이터 위치 홀더들, MPEG 헤더 데이터 위치 홀더들을 각 데이터 그룹에 추가하는 단계;
    상기 데이터 그룹들에 포함된 데이터를 디인터리빙하는 단계;
    상기 디인터리브된 데이터 그룹들로부터 RS 패리티 데이터 위치 홀더들과 메인 데이터 위치 홀더들을 제거하고, MPEG 헤더 데이터 위치 홀더들을 MPEG 헤더 데이터로 치환하여 인핸스드 데이터 패킷들을 출력하는 단계;
    상기 인핸스드 데이터 패킷들을 메인 데이터를 포함하는 메인 데이터 패킷들과 다중화하는 단계;
    상기 다중화된 데이터 패킷들 중 인핸스드 데이터 패킷들에 포함된 MPEG 헤더 데이터와 상기 다중화된 데이터 패킷들 중 메인 데이터 패킷들을 제2 랜더마이저에서 랜더마이징하는 단계; 및
    상기 제2 랜더마이저에서 출력되는 데이터 패킷들에 포함된 데이터에 대해 트렐리스 부호화부에서 트렐리스 부호화를 수행하는 단계를 포함하며, 상기 트렐리스 부호화부에 포함된 적어도 하나의 메모리는 각 기지 데이터 열의 시작에서 초기화되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제2 랜더마이저에서 출력되는 데이터 패킷들에 포함된 데이터에 대해 RS 부호화를 수행하여 RS 패리티 데이터를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 RS 부호화된 데이터에 대해 인터리빙을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
  32. 삭제
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