KR100227487B1 - Hdtv 필드동기 검출시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

HDTV시스템

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

종래 HDTV의 필드동기 검출시스템에서 기준신호인 세 개의 PN63신호와 PN511를 모두 사용하여 필드를 검출하고, 기필드/우필드 판단도 기필드와 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 이용하여 기필드와 우필드를 판단하므로 하드웨어의 구성이 복잡하다는 문제와 처리속도의 저하 문제를 해결하고자 한 것임.

3. 발명의 해결방법의 요지

수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭 제거필터(6)와; NTSC 간섭제거필터(6)로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제1합산기(7)와; 제1합산기(7)로부터 출력된 신호의 절대값을 산출하는 제1절대값 검출기(8)와; 제1 절대값 검출기(8)로부터 출력된 신호로부터 세그먼트 동기에 따라 가장 작은 출력값을 검출하는 최소값 결정기(26)와; 최소값 결정기(26)로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하며 필드 동기를 출력하는 신뢰기(27)와; NTSC 간섭제거필터(6)로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제2합산기(12)와; 제2합산기(12)의 출력신호로부터 절대값을 산출하는 제2절대값 검출기(13)와; 필드동기신호에 따라 상기 제2 절대값 검출기(13)로부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 출력되는 기준신호를 비교하여 그 결과치로 기필드/우필드를 결정해주는 신호를 출력하는 비교기(31)로 이루어짐을 특징으로 한 것이다.

4. 발명의 중요한 용도

HDTV시스템에서 필드동기 검출 및 기필드/우필드 판단에 적용되는 것임.

Description

HDTV의 필드동기 검출시스템

본 발명은 HDTV 시스템에 관한 것으로, 특히 Grand Alliance 규격의 HDTV시스템에서 필드 동기를 검출하는 필드동기 검출시스템에 관한 것이다.

일반적으로, GA 규격의 HDTV시스템의 수신기에서는 두개의 경로를 만들어 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널에 의한 간섭의 크기를 측정하여 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC 간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC간섭이 없거나 적을 때에는 NTSC간섭 제거 필터를 통과시키지 않은 신호를 사용하게 된다.

디지탈 통신 시스템의 수신기는 수신 신호에 대한 복조 성능을 최적화하기 위하여 수신되는 디지탈 심볼의 전이에 자신의 복조기를 동기시켜야 하는데, 이것을 심볼 클럭 복원 또는 심볼 타이밍 복원이라 한다. 또한 수신기는 수신되는 데이타를 적절히 해석하기 위해서 데이타의 프레임 구조와 동기를 이루어 동작해야 한다. 이처럼 수신기를 수신 데이타의 프레임 구조와 동기를 이루도록 하는 것을 프레임 동기화라고 한다.

첨부한 도면 제1도는 종래 HDTV 시스템의 기능을 설명하기 위한 시스템 구성도로서, 참조번호 1,1'는 NTSC간섭 제거 필터가 데이타 심볼을 여파한 후에 외부로부터 수신되는 1채널이 수신단에 입력되면 이를 소정 계산하게 되는 가산기이고, 참조번호 2,2'는 상기 가산기(1,1')로부터 출력되는 데이타를 근거로 이에 가해지는 1번 필드 동기 데이타 및 2번 필드 동기 데이타, 3, 3'은 상기 가산기(1, 1')로부터 출력되는 데이타를 근거로 궤환 임피던스에 콘덴서를 사용하여 주어진 전압의 적분값에 비례하는 전압을 얻는 적분회로, 4, 4'은 상기 적분회로(3, 3')를 통해 출력되는 데이타로부터 입력되는 데이타 세그먼트에서 최소 오차의 데이타 세그먼트를 탐지하는 최소 오차 세그먼트 탐지부, 5, 5'은 수신되는 데이타 세그먼트를 처리하는 기기들이 어느 정도 고장없이 소정의 기능을 실행할 수 있는지의 비율을 카운트하는 신뢰도 카운터이다.

즉, 상기한 구성에 있어서는 종래에는 1번 채널의 데이타와 2번 채널의 데이타를 동시에 처리함으로써 사용자가 출력하고자 하는 소정 채널 데이타를 얻게 됨을 알 수 있다.

그런데, 기존의 HDTV 시스템에서의 필드 검출 시스템의 구성 방법은 프레임의 첫번째 필드인 기필드와 프레임의 두번째 필드인 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬방식을 이용하는 것과, 한 필드의 지연 소자를 두어 기필드와 우필드를 하나의 묶음으로 하여 처리하는 방법이 있다. 전자의 방법은 하드웨어가 두 배나 들어 좋지 않고 후자는 지연 소자의 추가와 제어 신호의 복잡성을 무시하더라도 처리속도가 필드 단위가 아닌 프레임 단위가 되므로 그만큼 적응력이 떨어지게 되고 전체적인 스케줄도 복잡해지는 단점이 있다.

이러한 일반적인 HDTV 시스템의 필드동기 검출시 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 기존에는 제5도와 같은 필드동기 검출 시스템을 제공하였다.

이에 도시된 바와 같이, 참조번호 6은 수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭제거필터이고, 7은 상기 NTSC 간섭제거필터로 부터 출력되는 신호를 입력하여 이를 합산하는 제1 합산기, 8은 상기 제1 합산기(7)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 검출하는 제1절대값 검출기, 9는 데이타 입력시 10bit 연산에는 데이타 양이 많으므로 이를 2bit로 연산처리하는 제1 분배기, 10은 상기 제1 분배기(9)로부터 출력되는 신호를 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 제1 가

감산기, 11은 상기 제1 가

감산기(10)로부터 출력되는 여러개의 신호를 입력하여 이를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하는 제1 먹스이다.

또한, 참조번호 12는 상기 NTSC 채널에 존재하는 간섭신호를 근거로 이를 합산하는 제2 합산기, 13은 상기 제2 합산기(12)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 검출하는 제2 절대값 검출기, 14는 데이타 입력시 10bit 연산에는 데이타 양이 많으므로 이를 2bit로 연산처리하는 제2 분배기, 15는 상기 제2 분배기로부터 출력되는 신호를 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 제2 가

감산기, 16은 상기 제2 가

감산기(15)와 상기 제1 가,감산기(10)에서 출력되는 신호를 비교하여 그 결과치를 출력하는 제1 비교기(16), 17은 상기 제1 비교기(16)로부터 출력되는 신호를 근거로 홀수나 짝수의 데이타 출력을 결정하게 되는 결정기, 18은 상기 결정기(17)로부터 출력되는 홀수 및 짝수의 데이타신호를 입력하여 이에 대응하는 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하는 제2 먹스, 19는 상기 제2 먹스(18)로부터 출력되는 신호와 데이타 신호를 입력하여 이를 합산처리하는 제3 합산기이다.

한편, 참조번호 20은 상기 제1 절대값 검출기(8)로부터 출력되는 절대값의 신호를 입력하여 이를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하는 제3 먹스, 21은 상기 제3 합산기로부터 출력되는 합산된 신호로부터 절대값을 구하는 제3 절대값 검출기이다.

아울러 참조번호 22는 상기 제3 먹스(20)와 상기 제3 절대값 검출기(21)로 부터 출력되는 두 신호를 입력하여 이를 비교하는 제2 비교기, 23은 상기 제2 비교기(22)로부터 출력되는 신호를 업/다운 카운팅하는 업/다운 카운터, 24는 상기 업/다운 카운터(24)의 출력신호와 기준신호를 비교하는 제3비교기이다.

그리고 참조번호 25는 입력되는 세그먼트 동기에 의해 이를 카운트처리하게 되는 세그먼트 카운터, 26은 상기 제1 가

감산기(10)로부터 출력된 가장 작은 출력값을 찾는 최소값 결정기, 27은 상기 최소값 결정기(26)로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하게 되는 제1 신뢰기, 28은 상기 제1 신뢰기(27)로부터 출력되는 신뢰성이 확인된 출력데이타신호를 입력하여 이를 상기 제3비교기(24)로 부터 입력되는 전압신호를 근거로 다시 한번 신뢰성을 확인하게 되는 제2 신뢰기, 29는 상기 제2 신뢰기(28)로부터 출력되는 신뢰성이 확인된 신호와 상기 안테나를 통해 수신된 데이타 및 상기 NTSC 간섭제거필터(6)로부터 출력되는 신호를 근거로 이를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하게 되는 제4 먹스이다.

이와 같이 구성된 종래 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치를 첨부한 도면 제2도 및 제6도에 의거 설명하면 다음과 같다.

제2도는 일반적인 VSB 데이터 프레임의 구조를 나타낸 구성도로서, GA규격의 HDTV 시스템의 프레임 구조에 있어서, 이 시스템의 프레임 동기 신호는 2개의 레벨을 가지며, 다른 HDTV 시스템의 경우와는 달리 현행 NTSC 방식과 유사하게 세그먼트 동기와 필드 동기로 나누어져 전송된다.

그리고 GA규격의 HDTV시스템의 동기 획득부는 타이밍 복원부와 함께 기저대역 신호의 첫번째에 위치하는데 이것은 채널 왜곡이 심한 경우에도 동기 획득이 가능한 시스템을 설계하여야 함을 의미한다. GA에서는 신호대 잡음비가 0 dB에서도 동기 획득이 가능한 시스템을 요구하고 있다.

이어, 필드 동기 신호의 검출에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

디지탈 통신 시스템의 수신기는 수신되는 데이타를 적절히 해석하기 위해서 데이타의 프레임 구조와 동기를 이루어 동작해야 한다. 이처럼 수신기를 수신데이타의 프레임 구조와 동기를 이루도록 하는 것을 프레임 동기화라고 한다. 프레임 동기화는 송신측에서 전송하는 일정한 신호, 즉 프레임 표시자 또는 동기화 부호어(Synchronization Codeword)를 이용하여 이루어진다.

GA규격의 HDTV 시스템에서 데이타는 제2도에서 보는 바와 같이, 데이타 세그먼트로 나누어질 뿐만아니라, 데이타 필드로도 나누어진다. 세그먼트 동기 신호는 매 데이타 세그먼트(832심볼) 마다 전송되고, 필드 동기 신호는 매 필드(313세그먼트) 마다 전송된다. GA규격의 HDTV 시스템 2개의 필드가 하나의 프레임을 구성한다. 따라서 필드 동기는 기필드와 우필드를 구별할수 있도록 전송되어야한다. 이러한 이중적인 동기 방식을 취함으로써 탄력적인 동기 시스템의 구축이 가능해지고 군집 에러로 인한 동기 불량에 다소간의 저항력을 갖는다. 그리고 세그먼트 동기와 필드 동기를 동기 획득 이외의 다른 목적에 사용하기가 용이하게 된다.

이어, GA규격의 HDTV 시스템에서의 동기 신호에 대해서 살펴보도록 하겠다.

GA규격의 HDTV는 지상 방송 모드와 고속 전송 케이블 모드의 두가지 모드가 존재한다. 그러나 동기 획득부의 구조는 거의차이가 없으므로 지상 방송 모드를 기준으로 시스템의 구조를 설명하기로 한다.

2레벨의 4심볼 데이타 세그먼트 동기 신호는 모든 데이타 세그먼트의 시작부분에서 8레벨 디지탈 데이타의 스트림(Stream)에 삽입된다. 제3도는 VSB 데이타 세그먼트의 구조를 나타낸 구성도로서, 하나의 세그먼트는 4개의 동기 심볼과 828개의 데이타와 패리티 심볼들로 이루어진다. 세그먼트 동기 신호는 페킷과 클럭 복원을 좀 더 간단하게 하기 위해 2레벨로 구성된다. 세그먼트 동기 신호로 이용되는 2레벨(_±5)은 둔감성을 보장하고, 동일 채널 NTSC신호에 간섭을 인가하지 않는다. 같은 동기 신호 패턴이 일정 주기마다 반복되는데, 이러한 네 심볼의 주기적인 반복은 심한 잡음과 간섭하에서도 수신단에서 믿을만한 검출을 가능하게 한다. 데이타 신호와는 달리 데이타 세그먼트의 동기 신호는 RS나 격자부호화를 하지 않고 인터리빙도 하지 않는다.

데이타는 데이타 세그먼트로 나누어질 뿐 아니라, 데이타 필드로도 나누어진다. 제4도는 VSB필드 세그먼트의 구조를 나타낸 구성도로서, 데이타 세그먼트의 구조를 보여준다. 제4도에서 볼 수 있는 바와 같이, 모든 데이타 필드는 데이타 필드 동기 신호의 하나의 완전한 데이타 세그먼트로 시작한다. 데이타 필드 동기 신호는 2레벨의 511심볼과 3개의 63개 의사랜덤 시퀀스로 구성된다.

데이타 필드 세그먼트의 구조를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

동기는 데이타 필드 세그먼트의 세그먼트 동기 신호이고 1001로 정의되어 있으며, 의사 랜덤 시퀀스인 PN511은 ML(Maximum Length)로서, 원시 다항식이 x⁹+x⁷+x⁶+x⁴+x³+x+1이고 초기화 값은 0 * 200이다. 또한, PN63은 ML시퀀스이고 원시 다항식이 X⁶+ X + 1이고 초기화값은 0*47이고, VSB모드는 24비트로 이루어져 있으며, 데이타의 VSB모드를 결정한다. 첫 두 바이트는 다른 사용을 위하여 유보되어 있는데, GA에서는 0*0f0f로 채워넣도록 추천하고 있으며, 다음 바이트는 PABCPABC이고, P는 우수 페리티(Even Parity) 바이트이고 A, B, C는 실제 비트이다. 고속 전송 케이블 모드에서는 PABC는 1100이고, 지상방송 모드에서 0101이다.

Reserved는 마지막 104비트는 예비 공간이고 연속적인 PN63 시퀀스로 채울것이 추천되고 있다. 8VSB 격자 모드(Trellis 모드)에서는 92비트가 예비되어 있고, 기준 신호의 끝에 있는 12심볼은 데이타 경로에 NTSC 제거 필터가 있을 때 격자 복호화를 돕기 위해 그 이전의 세그먼트의 마지막 12 심볼들과 같은 값을 가진다.

데이타 필드 동기 신호는 다섯 가지 목적을 가진다. 첫째, 각 데이타 시작점을 결정하는 방법을 제공한다. 둘째, 부호간섭(ISI)을 제거하는데 훈련 기준 신호로서 진보된 텔레비전 수상기 수신단의 등화기에서 쓰인다. 셋째, 수신단에서 NTSC 간섭 제거 필터의 사용 여부를 판단하도록 한다. 넷째, 신호 대 잡음비나 채널 응답 같은 시스템의 특징적인 값들을 얻기 위해 사용된다. 다섯째, 수신단의 위상 추적기에서 회로들을 리셋하거나 루우프 파라미터를 결정하기 위해서 사용한다. 데이타 세그먼트 동기 신호와 마찬가지로 데이타 필드 동기 신호도 RS 부호화나 격자부호화를 하지않고 인터리빙도 하지 않는다.

이어, 일반적인 필드 동기 검출 시스템에 관해 살펴보도록 하겠다.

일반적으로 동기 신호의 전송 형태는 크게 동기 워드 시스템과 프레임 표시자시스템으로 나눌 수 있다. 동기 워드는 군집 전송과 같은 비주기성 데이타 전송에서 데이타의 헤더(Header)로서 전송된다. 이런 경우에 있어서는 동기 워드가 인가될 때마다 정확한 획득이 요구되므로 비교적 긴 동기 신호를 사용하고, 데이타에 포함하지 않는 열을 사용한다든지, 동기 신호의 에너지를 아주 크게 하는 등의 방법이 사용된다.

이와는 달리 프레임 표시자는 데이타가 일정한 주기를 갖고 전송되는 시스템에서 데이타와 함께 하나의 프레임을 이루어 주기적으로 전송된다. 실제로 영상통신을 포함한 많은 디지탈 통신 시스템이 이러한 부류에 속하므로 대부분의 동기 문제는 이에 해당된다. 이 때 표시자는 대부분 뭉쳐서 시퀀스방식으로 전송되나 시스템에 따라 프레임 전체에 분산하는 인터레이스방식으로 전송되는 경우도 있다. 시퀀스 방식은 송, 수신에 있어서 인터레이스 방식보다 간단하지만, 군집 에러에 약한 단점이 있다.

종래에는 텔레비젼 방송 시스템에 주 목적이 있으므로 표시자 시스템, 그 중에서도 시퀀스 방식으로 전송되는 경우에 초점을 맞추기로 한다. 그리고 앞으로 일반적으로 동기 신호라 할 때에는 표시자와 같은 의미로 생각하기로 하겠다.

그런데 프레임 동기 획득은 시스템에 따라 판별기(Slicer)를 통과한 후 이루어지는 경우와 A/D 변환을 거친 연성 판정(Soft Decision)상태에서 이루어지는 경우로 크게 나눌 수 있다. 일반적으로 신호 대 잡음비가 아주 높은 상황에서는 전자의 방법이, 그렇지 않은 상황에서는 후자의 방법이 더 유리하다고 알려져있다. 하지만 대부분의 경우에서 후자의 방법이 훨씬 뛰어난 성능을 발휘하므로 시스템의 사양이 허락하는 한 연성 판정 상태에서 처리가 바람직하다.

프레임 동기 탐색 알고리즘은 크게 나누어 TBA(Threshold Based Algorithm)와 CBA(Compare Based Algorithm)가 있다. TBA는 가장 단순한 형태의 알고리즘으로서, 입력된 데이타와 기준 동기 코드와의 유사성을 매 샘플마다 조사하여 미리 정해진 문턱값(Threshold) 이상이 되면 동기 신호로 판단하도록 한다. 이 알고리즘의 판단 기준으로는 주로 상관값이 많이 사용되어지나 다른 변형된 기준값을 사용할 수도 있다. 이 알고리즘은 간단하고 메모리가 필요 없으며 동기 워드 시스템이나 표시자 시스템 모두에 이용되어질 수 있다는 장점으로 인해 현재 폭넓게 이용되고 있다. 하지만 이 알고리즘을 표시자 시스템에 이용할 경우에는 동기신호의 주기성을 이용하지 못하므로 성능이 현저히 떨어지게 된다. 또한 한 프레임이 지날 동안에 동기 획득 신호를 전혀 내보내지 않을 가능성도 있다. 따라서 성능을 항상시키기 위한 복잡한 스케줄이 필요하다. 이 알고리즘에서 가장 중요한 것은 문턱값을 정하는 일이다. 문턱값은 너무 높게 잡으면 실수의 확률이 높아지고, 반대로 너무 낮게 잡으면 실패 경보확률이 높다. 따라서 여러 상황을 고려하여 문턱값을 정하는 일은 까다로운 작업이다.

반면 CBA는 표시자 시스템에서 동기 신호가 일정한 주기를 갖고 지속적으로 인가되는 것을 이용한 동기 검출 방법으로, 한 프레임 안에서 각 지연값마다의 기준값을 구한 다음 그 값을 최고로 하는 지연값을 찾는다. CBA는 하드웨어적으로는 TBA에 비해 복잡하지만 성능면에서 훨씬 우수할 뿐만 아니라, 문턱값을 따로 정할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한 전체적인 스케줄도 간단히 구성되어질 수 있다.

프레임 동기 획득 시스템의 전체적인 과정은 크게 탐색과정, 확인 과정, 감시 과정으로 나눌 수 있다. 탐색과정은 획득 과정의 초기에, 주어진 데이타열에서 동기 코드의 위치를 찾아내는 과정으로 보통 동기 획득이라 함은 탐색과정만을 지칭한다. 확인 과정은 탐색된 결과를 확인하는 과정으로 이 과정이 정상적으로 수행되면 동기 획득 신호가 나오게 한다. 감시 과정은 동기가 획득된 상태에서 탐색과정에서의 에러와 채널 왜곡등으로 인한 동기 분실을 감시하는 과정이다.

이 때 각 과정에서의 알고리즘으로는 CBA와 TBA가 모두 가능하다.

일반적으로 프레임 동기 신호는 다음의 조건을 만족하도록 디자인되어야 한다. 먼저, 이진 코드와 같이 수신단에서 다루기 쉬운 코드이어야 하며, 선형(비주기적) 상관 특성이 좋아야 하며, 원할한 동기 획득을 위해서는 동기 신호의 파워가 데이타의 파워보다 최소한 같거나 커야 하며, 사용되는 시스템의 여러 왜곡(반송파 복원 에러, 타이밍 복원 에러, 다중 경로 등)에 강인하게 설계 되어야한다.

GA시스템에서의 필드 동기 검출 시스템은 신호의 길이가 511인 ML시퀀스와 길이가 63인 ML영을 세번 반복하여 사용하도록 하고 있다. 그리고 기필드와 우필드를 구별하기 위하여 길이가 63인 2번째 ML 열의 극성을 반전시켜 사용한다.

기필드와 우필드의 구별을 포함한 필드 검출 시스템의 구성 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있는데, 주지한 바와같이, 첫번째 방법은 기필드와 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 이용하는 것이고, 두번째 방법은 한 필드 만큼의 지연 소자를 두어 기필드와 우필드를 하나의 묶음으로하여 처리를 하는 것이다. 하지만 첫 번째 방법은 하드웨어가 두 배로 들게 되므로 좋지 않고, 두번째 방법은 성능은 뛰어나나 지연 소자의 추가와 제어 신호의 복잡성을 무시하더라도 처리 속도가 필드 단위가 아닌 프레임 단위가 되므로 그만큼 적응력이 떨어지게 되고 전체적인 스케줄도 복잡해진다.

즉, 상기한 구성에 있어서는 기필드와 우필드의 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 연결하여 한묶음으로 처리한다. 그러나 모든 시스템을 병렬로 연결하는 것이 아니라, 길이가 63인 두 번째 열의 극성이 반대인 것을 이용하여 가

감산기의 출력값을 가지고 결정한다. 이렇게 하면 기필드 우필드의 구분은 가

감산기까지만 병렬로 연결한다. 그 후에 비교기를 이용하여 둘 중 작은 것을 선택하여 필드 동기를 찾는데 이용한다. 이렇게 함으로써 최소 갱신 단위가 필드 단위로 되고 병렬로 이용할 때보다 하드웨어의 양도 줄어든다. 기필드와 우필드의 구분은 가

감산기의 출력값을 가지고 결정한다. 이렇게 하면 기필드와 우필드를 판단하는 신뢰도는 시스템을 병렬로 구성하는 것에 비해 약간 줄어들지만 제안한 시스템과 병렬 시스템의 성능 차이는 거의 없다.

이하, 필드 동기 검출 시스템은 다음과 같이 동작한다.

A/D변환기를 거친 수신 데이터 신호는 먼저 NTSC 간섭 신호를 제거하기 위해 공존 채널 간섭제거 필터(6)를 통과한다. 콤필터(공존 채널 간섭 제거 필터)를 통과한 신호를 기필드와 우필드의 기준 신호(필드 동기 세그먼트 신호)가 콤필터를 통과한 것(F1,F2)과 각각 비교한다. 콤필터를 통과한 데이터 신호와 F1,F2의 차를 심볼 단위로 계산한 후 차의 절대값을 취한다. 가

감산기(10)(15)와 그 이후 부분의 데이터 처리량을 줄이기 위해 이것을 2비트로 분배한다. 슬라이스한 값을 가

감산기에서 세그먼트 단위로 더한다. 필드 동기를 찾기 위해 사용 가능한 기준 신호는 PN511과 3개의 PN63이지만 종래에는 콤필터의 영향을 없애기 위해 처음 12심볼을 제외한 688개의 심볼만 사용한다. 그러므로 가

감산기에서는 13번째부터 700번째 심볼까지만 계산된다. 매 세그먼트마다 F1과 비교한 후 가

감산기의 출력값과 F2와 비교한 가

감산기의 출력값 중 작은 것이 필드 동기를 찾기 위해 이용된다. 세그먼트 카운터는 0부터 312까지의 값을 가지고 세그먼트 동기 신호에 의해 동작한다. 최소값 결정기(26)에서는 세그먼트 카운터의 한 주기(313세그먼트) 동안 가

감산기의 출력값이 가장 작은 세그먼트를 찾는다. 이 때 찾은 세그먼트와 이전에 찾은 세그먼트가 동일한 신뢰기에 신호를 보내 신뢰 정도를 높인다. 반대로 현재 찾은 세그먼트와 이전에 찾은 세그먼트가 다를 경우에는 신뢰 정도를 낮춘다. 신뢰 정도가 일정 레벨에 도달하면 프레임 동기 신호를 획득하였다고 판단한다. 그리고 카운터가 최소값을 가지는 세그먼트와 같은 값을 가질 때 필드 동기신호를 출력한다. 이 때 기필드와 우필드의 구분은 가

감산기의 출력을 비교하여 작은 쪽을 기필드 또는 우필드라고 판정한다.

한편, NTSC 간섭 신호의 검출에 있어서, 지상방송 HDTV시스템은 NTSC시스템과 채널을 공유하므로 NTSC채널의 반송파에 의해 심한 간섭을 받게 된다. NTSC공존 채널간섭을 줄이기 위해 채널 등화기앞에 NTSC 간섭 제거 필터를 사용한다. 콤필터의 사용은 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 수신기의 성능을 높일 수 있지만, NTSC 간섭이 없거나 적을 때에는 백색 잡음의 비상 관성 때문에 백색 잡음에 대한 성능을 3dB만큼 나빠지게 한다. 따라서 VSB수신기에서는 두 개의 경로를 만들어 채널 등화기의 앞단에서 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존채널의 간섭의 크기를 측정하여 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC 간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC 간섭이 없거나 적을 때에는 콤필터를 통과시키지 않는 신호를 사용한다.

이어, NTSC 간섭 제거 필터에 관해 살펴보면 다음과 같다.

GA의 VSB 전송 시스템의 NTSC 신호 간섭 제거는 기존의 6MHz 텔레비전 채널내의 NTSC 공존 채널 간섭의 주요 성분의 주파수 위치와 VSB 수신단의 콤필터의 주기적인 널(Null)을 이용한 것이다.

제6도의 (a)에서는 NTSC의 중요한 세 성분인 저대역 경계로부터 1.25MHz에 있는 영상 반송파, 영상 반송파 주파수보다 3.58MHz높은 위치에 있는 색채 부반송파, 영상 반송파 주파수보다 4.5MHz 높은 위치에 있는 음성 반송파의 세가지 요소로 구분되며 대략적인 설명은 다음과 같다.

NTSC 간섭 제거 필터는 하나의 탭을 가지는 선형피트포워드 필터이다. 콤필터의 시스템 전달 함수 H(z)는,

H(z) = 1 - Z^-12

이고, 주파수 응답 H(e^JW)는,

H(e^JW) = 1 - e^-J12W

= 1 - cos12w + jsin12w

이다. 따라서 진폭 특성 ｜H(e^JW)｜는

｜H(e^JW)｜ = (1 - cos12w)²+ sin²12w

= 2 ｜sin6w｜

가 되어, w = 0에서 w =

까지 6개의 널을 가지게 된다.

제6도의 (b)는 콤필터의 진폭 응답을 실제 심볼율과 관련해서 대략적으로 그린 것으로, 57 * f_H(10.762MHz/12. 즉, 896.85kHz) 간격으로 주기적인 널이 있음을 볼 수 있으며, 6MHz 채널에 7개의 널이 있다. NTSC 영상 반송파는 두 번째 널 가까이에 있고 여섯 번째 널 가까이에 NTSC색채 부반송파가, 일곱 번째 널 가까이에 NTSC 음성 반송파가 위치하고 있다. 콤필터는 널 주파수에 위치한 신호를 제거함으로써 NTSC반송파에 의해 생길 수 있는 심한 간섭을 줄일 수 있다. 여기서 한가지 고려해야 할 것은, NTSC 반송파의 상대적인 전력이다. NTSC 반송파 전력의 상대적인 값을 보면, 영상 반송파(V)를 0dB라고 할 때, 색채부반송파(C)는 -13dB정도 되고, 음성 반송파(A)는 -12dB 정도 된다. 따라서 우선적으로 제거해야 할 반송파는 상대적으로 전력이 가장 큰 영상 반송파이다. 그러기 위해서는 ATV스펙트럼을 약간 천이시켜 주면 된다.

송신단에서 변조시 ATV의 스펙트럼을 반송파 주파수보다 43.16kHz만큼 천이했을 때, 수신단에서 복조를 하고 기저 대역에서 보면 XTSC영상 반송파는 콤필터의 두 번째 널에 정확히 위치하게 되고 색채 부반송파와 음성 반송파도 천이시키기 전보다 훨씬 더 널에 가까워지게 된다. 이렇게 함으로써 XTSC반송파에 의한 동일 채널 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, NTSC 간섭 신호 검출 시스템에 있어서, GA방식의 HDTV시스템에서 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC간섭이 없거나 적을 때에는 콤필터를 통과시키지 않은 신호를 사용한다. 따라서 NTSC 간섭 신호 검출 회로를 만들어서 콤필터를 통과시킨 회로를 사용할 것인지 아닌지를 결정해야 한다.

GA방식의 HDTV시스템의 NTSC간섭 신호 검출 회로는 이미 상술한 바와같이 제5도에서 설명하였으며, 이 시스템에서는 필드 동기 세그먼트 신호를 기준 신호로 사용한다. 도면에서 F3과 F4는 기필드 및 우필드의 기준 신호이고 둘 다 콤필터를 통과하지 않은 것이다. 또한 콤필터를 통과한 데이터 신호와 콤필터를 통과한 기준 신호와의 차이 값이 필요한데, 이것은 필드 동기 검출 회로에 있는 신호를 사용함으로써 회로를 간단히 한다. 기필드의 필드 동기 세그먼트가 전송될 때에는 F1과 F3을 기준 신호로 사용하고 우필드의 필드 동기 세그먼트가 전송 될 때에는 F2와 F4를 기준 신호로 사용하여 각각 데이터 신호와의 차를 구한다. 이 값을 비교하며 업/다운 카운터를 동작시킨다. 하나의 필드 동기 세그먼트가 끝나면 업/다운 카운터의 값에 따라 신호 대 잡음비를 크게 이루는 쪽으로 경로를 선택하도록 신호를 내보낸다. 이 신호는 신뢰기에 입력되고, 신뢰기의 값은 입력값이 전의 값과 같으면 올라가고, 다르면 내려간다. 신뢰 정도가 일정 레벨에 도달하면 비로소 경로를 선택하도록 스위칭된다.

이렇게 동작하는 종래의 필드동기 및 NTSC간섭 검출 시스템은 일반적인 HDTV 시스템에서의 필드 검출 시스템에서 발생하는 하드웨어가 두배나 들어 좋지 않고, 지연 소자의 추가와 제어 신호의 복잡성을 무시하더라도 처리속도가 필드 단위가 아닌 프레임 단위가 되므로 그만큼 적응력이 떨어지게 되고 전체적인 스케줄도 복잡해지는 단점은 개선하였으나, 기준신호인 세 개의 PN63신호와 PN511를 모두 사용하여 필드를 검출하고, 기필드/우필드 판단도 기필드와 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 이용하여 기필드와 우필드를 판단하므로 하드웨어의 구성이 복잡해지며, 처리속도도 저하되는 문제점을 유발시켰다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 필드 동기 검출시스템의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 본 발명은, 다수개의 기준신호중 일부인 PN511만을 이용하여 필드 동기를 검출하고 상기 필드동기 검출후 세개의 PN63신호중 중간의 PN63신호의 첫 심볼을 이용하여 기필드/우필드를 판단토록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 검출 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단은, 수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭 제거필터와; 상기 NTSC 간섭제거필터로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제1합산기와; 상기 제1합산기로부터 출력된 신호의 절대값을 산출하는 제1절대값 검출기와; 상기 제1 절대값 검출기로부터 출력된 신호로부터 세그먼트 동기에 따라 가장 작은 출력값을 찾는 최소값 결정기와; 최소값 결정기로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하며 필드 동기를 출력하는 신뢰기와; 상기 NTSC 간섭제거필터로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제2합산기와; 상기 제2합산기의 출력신호로부터 절대값을 산출하는 제2절대값 검출기와; 상기 필드동기신호에 따라 상기 제2 절대값 검출기로부터 출력되는 신호와 상기 기준신호 발생부에서 출력되는 PN63 1심볼을 비교하여 그 결과치로 기필드/우필드를 결정해주는 신호를 출력하는 비교기로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래 HDTV시스템의 기능을 설명하기 위한 기능 블록도.

제2도는 일반적인 VSB 데이타 프레임의 구조도.

제3도는 일반적인 VSB 데이타 세그먼트의 구조도.

제4도는 일반적인 VSB 필드 세그먼트의 구조도.

제5도는 종래 필드동기 및 NTSC간섭 검출을 위한 시스템 구성도.

제6도는 VSB 시스템의 채널 특성도.

제7도는 본 발명에 의한 HDTV의 필드동기 검출시스템 블록 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : NTSC간섭제거필터 7,12 : 제1 및 제2 합산기

8,13 : 제1 및 제2 절대값 검출기 30 : 기준신호 발생부

31 : 제1 비교기

제7도는 본 발명에 의한 필드 동기 검출 시스템 블록 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 참조번호 6은 수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭제거필터이고, 7은 상기 NTSC 간섭제거필터로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호(PN511)를 합산하는 제1 합산기이며, 8은 상기 제1 합산기(7)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 산출하는 제1절대값 검출기이고, 10은 상기 제1 절대값 검출기(8)로부터 출력되는 신호를 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 제1 가

감산기이다.

또한, 참조번호 12는 상기 NTSC간섭제거필터(6)를 통한 신호와 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호(PN511)를 합산하는 제2 합산기이고, 13은 상기 제2 합산기(12)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 산출하는 제2절대값 검출기이다.

그리고 참조번호 31은 상기 제2 절대값 검출기(13)에서 출력되는 절대값과 상기 기준신호 발생부(30)에서 얻어지는 기준신호(PN63)를 비교하여 그 결과치를 기필드 및 우필드 판별신호로 출력하는 제1비교기이며, 18은 상기 제1비교기(31)로 부터 출력되는 홀수 및 짝수의 데이타신호를 입력에 따라 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호(F3)(F4)를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하는 제1 먹스이고, 19는 상기 제1 먹스(18)로부터 출력되는 신호와 데이타 신호를 입력하여 이를 합산처리하는 제3 합산기이다.

한편, 참조번호 20은 상기 제1 절대값 검출기(8)와 제2 절대값 검출기(13)에서 각각 출력되는 절대값 신호를 입력하여 이를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하는 제2 먹스이고, 21은 상기 제3 합산기(21)로부터 출력되는 합산된 신호로부터 절대값을 구하는 제3 절대값 검출기이다.

아울러 참조번호 22는 상기 제2 먹스(20)와 상기 제3 절대값 검출기(21)로 부터 출력되는 두 신호를 입력하여 이를 비교하는 제2 비교기이고, 23은 상기 제2 비교기(22)로부터 출력되는 신호를 업/다운 카운팅하는 업/다운 카운터이며, 24는 상기 업/다운 카운터(24)의 출력신호와 기준신호를 비교하는 제3비교기이다.

그리고 참조번호 25는 입력되는 세그먼트 동기에 의해 이를 카운트처리하게 되는 세그먼트 카운터이고, 26은 상기 제1 가

감산기(10)로부터 출력된 가장 작은 출력값을 찾는 최소값 결정기이며, 27은 상기 최소값 결정기(26)로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하는 제1 신뢰기이며, 28은 상기 제1 신뢰기(27)로부터 출력되는 신뢰성이 확인된 출력데이타신호를 입력하여 이를 상기 제3비교기(34)로부터 입력되는 전압신호를 근거로 다시 한번 신뢰성을 확인하게 되는 제2 신뢰기이고, 29는 상기 제2 신뢰기(28)로부터 출력되는 신뢰성이 확인된 신호와 상기 안테나를 통해 수신된 데이타 및 상기 NTSC 간섭제거필터(6)로부터 출력되는 신호를 근거로 이를 하나의 통신회선을 통하여 결합된 형태로 신호를 전송하게 되는 제3 먹스이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 의한 필드동기 검출 시스템은, 주지한 바와같이, NTSC간섭제거필터(6)는 입력되는 데이터로부터의 NTSC간섭을 필터링하게 되고, 제1 및 제2 합산기(7)(12)는 상기 NTSC간섭제거필터(6)로부터 NTSC간섭이 제거된 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호(PN511)를 각각 합산하게 된다. 제1 절대값 검출기(8)는 상기 제1 합산기(7)에서 출력되는 신호로부터 절대값을 구하여 제1 먹스(20) 및 제1 가,감산기(10)에 각각 전달해주게 되고, 제1 가,감산기(10)는 입력되는 절대값을 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 하게된다. 이때, 세그먼트 카운터(25)는 입력되는 세그먼트 동기에 의해 이를 카운트처리하게 되며, 이러한 카운트값에 의해 최소값 결정기(26)는 상기 제1 가

감산기(10)로부터 출력된 값들로부터 가장 작은 출력값을 찾게되며, 제1 신뢰기(27)는 이 최소값의 신뢰성을 확인하여 그 결과치를 필드동기 검출신호로 출력하게 된다.

한편, 제2 절대값 검출기(13)는 상기 제2 합산기(12)로부터 출력된 신호로 부터 절대값을 산출하게 되고, 제1 비교기(31)는 상기 제1 신뢰기(27)로부터 출력되는 필드 동기에 따라 상기 제2 절대값 검출기(13)에서 검출되는 절대값과 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호(PN63)를 비교하여 그 결과치를 기필드/우필드 판별신호로 출력시키게 된다.

다시 말해, 본 발명에서는 제2 절대값 검출기(13)에서 검출되는 절대값과 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 세 개의 PN63심볼중 중간의 심볼(PN63)에 의해서만 기필드/우필드를 결정함으로써 하드웨어를 줄이면서도 빠르게 기필드/우필드를 판단하게 되므로 데이터 처리 속도를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

이하의 동작은 제5도인 종래의 기술 설명과 동일한데, 부연으로 이를 다시한번 설명하면, NTSC 간섭 신호 검출 시스템에 있어서, GA방식의 HDTV시스템에서는 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC간섭이 없거나 적을 때에는 콤필터를 통과시키지 않은 신호를 사용한다. 따라서 NTSC 간섭 신호 검출 회로를 만들어서 콤필터를 통과시킨 회로를 사용할 것인지 아닌지를 결정해야 한다.

GA방식의 HDTV시스템의 NTSC간섭 신호 검출 회로는 이미 상술한 바와같이 제5도에서 설명하였으며, 이 시스템에서는 필드 동기 세그먼트 신호를 기준 신호로 사용한다. 도면에서 F3과 F4는 기필드 및 우필드의 기준 신호이고 둘 다 콤필터를 통과하지 않은 것이다. 또한 콤필터를 통과한 데이터 신호와 콤필터를 통과한 기준 신호와의 차이 값이 필요한데, 이것은 필드 동기 검출 회로에 있는 신호를 사용함으로써 회로를 간단히 한다. 기필드의 필드 동기 세그먼트가 전송될 때에는 F1과 F3을 기준 신호로 사용하고 우필드의 필드 동기 세그먼트가 전송 될 때에는 F2와 F4를 기준 신호로 사용하여 각각 데이터 신호와의 차를 구한다. 이 값을 제2 비교기(22)에서 비교하여 그 결과치로 업/다운 카운터(23)를 동작시킨다. 하나의 필드 동기 세그먼트가 끝나면 업/다운 카운터(23)의 값에 따라 신호 대 잡음비를 크게 이루는 쪽으로 경로를 선택하도록 신호를 내보낸다. 이 신호는 제2 신뢰기(28)에 입력되고, 제2 신뢰기(28)의 값은 입력값이 전의 값과 같으면 올라가고, 다르면 내려간다. 신뢰 정도가 일정 레벨에 도달하면 비로소 경로를 선택하도록 스위칭하게 되며, 이러한 스위칭 제어신호에 따라 제4 먹스(29)는 입력되는 데이터 또는 NTSC간섭제거필터(6)를 통한 신호중 하나를 선택하여 후단의 등화기에 전송해주게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 다수개의 기준신호중 그 일부인 PN511 만을 이용하여 필드를 검출하며, 세 개의 PN63 신호중 중간의 PN63신호의 첫 심볼을 이용하여 기필드 및 우필드를 판단 함으로써 하드웨어의 양을 줄이면서도 데이터 처리 속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다수개의 기준신호중 일부인 PN511만을 이용하여 필드 동기를 검출하고, 필드동기 검출후 세개의 PN63신호중 중간의 PN63신호의 첫 심볼을 이용하여 기필드/우필드를 판단토록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 검출 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Claims (4)

1. 수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭제거필터(6)와; 상기 NTSC 간섭제거필터(6)로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제1합산기(7)와; 상기 제1합산기(7)로부터 출력된 신호의 절대값을 산출하는 제1절대값 검출기(8)와; 상기 제1 절대값 검출기(8)로부터 출력된 신호로부터 세그먼트 동기에 따라 가장 작은 출력값을 검출하는 최소값 결정기(26)와; 상기 최소값 결정기(26)로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하며 필드 동기를 출력하는 신뢰기(27)와; 상기 NTSC 간섭제거필터(6)로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 기준신호를 합산하는 제2합산기(12)와; 상기 제2합산기(12)의 출력신호로부터 절대값을 산출하는 제2절대값 검출기(13)와; 상기 필드동기신호에 따라 상기 제2 절대값 검출기(13)로부터 출력되는 신호와 상기 기준신호 발생부(30)에서 출력되는 기준신호를 비교하여 그 결과치로 기필드/우필드를 결정해주는 신호를 출력하는 비교기(31)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 검출시스템.
2. 청구항1에 있어서, 상기 제1합산기(7)는 상기 NTSC간섭제거필터(6)를 통한 신호와 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 다수개의 기준신호중 PN511심볼을 합산하는 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 검출시스템.
3. 청구항1에 있어서, 상기 제2합산기(12)는 상기 NTSC간섭제거필터(6)를 통한 신호와 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 다수개의 기준신호중 PN511심볼을 합산하는 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 검출시스템.
4. 청구항1에 있어서, 상기 비교기(31)는, 상기 제2 절대값 검출기(13)에서 출력되는 절대값과 상기 기준신호 발생부(30)에서 발생되는 세 개의 PN63심볼중 중간의 PN63심볼과를 비교하여 그 결과치를 기필드/우필드 결정신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 검출시스템.

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