KR100253205B1

KR100253205B1 - 고화질텔레비전전송기용비선형진폭사전보정회로및방법

Info

Publication number: KR100253205B1
Application number: KR1019970058112A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 시. 템플린
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2000-04-15
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: US6445748B1; US6278743B1; KR19980042087A

Abstract

본 발명은 고화질텔레비전 8잔류측파대 디지털 신호 전송기에 있어서, 사전 보정을 온-라인으로 제어하기 위한 보정 신호들을 형성하는 회로에 관한 것이다. 전송된 신호는, 전송된 멀티레벨심볼들의 심볼 진폭 레벨들을 결정하기 위하여, 샘플링 되며, 정렬되며, 평활화되며, 슬라이스 된다. 샘플링된 심볼 레벨들의 슬라이스된 클러스터들의 중심부는 심볼 진폭 레벨들을 결정하기 위하여 사용된다. 사전 보정 배열을 보상하기 위한 보정 신호들은, 결정된 심볼 레벨들 및 알려진 심볼 레벨들에 따라 형성된다.

Description

고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정 회로 및 방법{NON LINEAR AMPLITUDE PRECORRECTION FOR HDTV TRANSMITTER}

본 발명은 전송기들에 대한 것으로서, 특히 디지털 고화질텔레비전 신호들을 전송하는데 사용되는 전송기들에 대한 것이다.

일반적으로, 텔레비전 전송기들은, 높은 전력 처리 능력으로 인하여 진공관 증폭기를 사용한다. 진공관 증폭기들은 비선형 동작 특성이 있는데, 이것은 특히, 높은 전력 레벨들에서 신호가 왜곡되는 원인이 되지만, 전송기의 동작장치들에게는 최고의 효율적인 레벨들을 제공한다. 종래의 NTSC 아날로그 전송에 있어서, 일반적으로 왜곡 현상은 허용될 수 있고, 60 킬로와트 레벨에서 상기 진공관 증폭기들을 정상적으로 작동시킬 수 있다. 가장 대표적인 보기들로써, 트레이닝 신호로 전달된 왜곡을 보상하기 위하여, 소정의 트레이닝 신호(trainging signal)를 전송하고, 전송기 중간주파수 (IF) 증폭기 상에서 보정 동작을 수동적으로 행하는 동안에, 전송기의 출력을 샘플링하여 전원 증폭기에 의하여 야기된 왜곡의 효과를 최소화하기 위한 노력이 주기적으로 시도되고 있다. 상기 방법은 많은 시간을 소모하고 기술자들의 숙련도에 의존해야 하는 시행착오적인 접근법이다. 또한, 상기 방법은 주기적으로 반복되어야 하고, 전송기가 신호를 송신하지 않는 오프 상태, 즉 오프-라인일 때 이루어져야 한다. 연속적인 전송기들에서, 상기 방법은 대단히 불편한 것이다.

고화질텔레비전 신호 방송의 급속한 등장으로 인하여, 상기 왜곡문제는 훨씬 큰 의미를 갖는다. 새롭게 채택된 디지털 고화질텔레비전 신호는, 멀티레벨심볼들로 구성되는 8잔류측파대 신호이다. 상기 신호가 최신의 진공관 전력 증폭기들에 의하여 처리될 때, 동작 신호 전력은 NTSC 신호들에 대한 보통의 60 킬로와트 레벨로부터 -12dB의 차수이다. 상기 전력 제한은 필요한데, 60 킬로와트 레벨 근처에서 동작하는 비선형 전송기에서 디지털 신호에 의하여 손상되기 때문이다. 또한 상기 전력 제한은 전송기 작동자에게 있어서 심각한 작동 비효율을 초래하고, 고화질텔레비전 신호의 전송 범위를 현저하게 감소시킨다. 상기 왜곡은, 증폭기의 이득이 입력 신호의 진폭 변화에 따라 변한다는 점에서 비선형이다. 상기 왜곡은, 유도된 증폭기의 왜곡을 상쇄하는 입력 신호의 비선형 사전 보정에 의하여 보상된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전송기 전력 증폭기에서 비선형 왜곡을 사전 보정하는 새로운 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 디지털 텔레비전 신호를 이용하는 개선된 전송 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 신호 왜곡을 자동적으로 온-라인으로 사전에 보정하는 디지털 텔레비전 전송기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고화질텔레비전 발신 장치용 비선형 진폭 사전 보정 회로를 도시하는 구성도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

28: 조합 곱셈기 30: 비선형 사전 보정장치

32: D/A 변환기 34: 곱셈기

40: 전력 증폭기 42: 전송 안테나

50: 튜너

최근에 미국에서 채택된 디지털 텔레비전 신호는, 각각 313 데이터 세그먼트를 가진 두 개의 필드로 구성되는 8잔류측파대 멀티레벨 심볼 신호이고, 상기 각각의 데이터 세그먼트는 4개의 심볼 세그먼트 동기 신호가 있으며, 상기 각 필드의 제 1세그먼트는 필드데이터 세그먼트 신호를 포함한다. 심볼들에 대한 8개의 균등한 간격을 가진 데이터 레벨들이 있을 때, 왜곡이 있음으로 인하여 상기 심볼 레벨들을 결정하는데 큰 어려움을 야기한다. 디지털 신호의 특성으로 인하여, 심볼 레벨들이 최소한의 에러를 가지고서 복구되는 것이 필요하다. 높은 전력 레벨들에서 비선형 왜곡은, 8잔류측파대 신호에서 더 많은 문제를 가진다. 왜냐하면, 심볼 레벨 회복에서 나빠짐(degradation)은 더 서서히 발생하는 아날로그 NTSC 신호에서 비선형 왜곡에 반대로 더 갑자기 발생하여 아날로그 NTSC 복조에 훨씬 더 해로운 영향을 일으키기 때문이다.

상기와 같이, 본 발명은 온-라인으로 구현되며, 전송기에서 비선형 사전 보정장치로 응용하기 위한 보정 정보를 유도하는 기술을 포함한다.

도면에 도시된 바와 같이, 8잔류측파대 고화질텔레비전 신호(10)의 소스는, I채널 필터(12) 및 Q채널 필터(14)로 공급되고, 상기 두 필터는, 상기 신호의 I 및 Q 성분을 처리하는 조합 곱셈기(28)에 연결되어 있다. RF 업-변환기(38)로 공급되는 IF 주파수가 46.69MHz이지만, 디지털 처리는 보다 낮은 주파수인 6.33MHz에서 수행된다. 조합 곱셈기(28)의 출력은, 제어 가능한 증폭기인 비선형 사전 보정장치(30)로 공급되며, 상기 사전 보정장치(30)의 이득은 보정 신호와 관계된다. 사전 보정장치(30)의 출력은, 디지털 형태의 신호를 아날로그 형태의 신호로 변환하는 D/A변환기(32)에 공급되며, 상기 변환된 아날로그 신호와 국부 발진기(36)의 40.36MHz가 소정의 46.69MHz IF 신호를 발생시키는 곱셈기(34)에 공급된다. 상기 IF 신호는, 소정의 채널 출력 신호를 출력하는 RF 업-콘버터(38)에 공급된다. 상기 신호는 전력 증폭기(40)에 인가되며, 또한 앞서 언급한 바와 같이, 상기 전력 증폭기(40)는 전형적인 비선형 왜곡 곡선을 그리는 높은 전력 진공관 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기(40)는 전송 안테나(42)를 구비하며, 전송기에 있는 적절한 탭(tap)은, 튜너(50) 및 IF/검출부 (52)를 구비하는 고화질텔레비전 수신기로 출력 신호를 공급한다. IF 검출부(52)로부터 출력된 복조된 신호는, 직류제거부, 자동이득제어부, 클록/동기신호 복구부 및 콤필터를 구비하는 블록(56)에 인가된다. 블록(56)으로부터 출력된 신호는, 등화기, 위상 추적기 및 슬라이서를 구비하는 블록(58)에 공급된다. 블록(58)의 출력은 블록(60)과 연결되고, 그 블록(60)은 트렐리스 디코더(trellis decoder), 심볼/바이트 변환기, 콘벌루션 디인터리버(convolution deinterleaver), R-S디코더 및 반-난수기(derandomizer)를 구비하고, 이들은 디지털 잔류측파대 전송 및 수신 시스템에서 일반적으로 사용된다. 블록(60)의 출력은, 데이터 복구 및 수신기 처리하는 블록(62)으로 공급된다.

동기 및 타이밍 블록(54)은, IF/검출부(52)로부터 출력된 복조된 신호를 이용하여 소정의 타이밍 신호들을 형성해서, 복조된 신호를 샘플링하는 샘플러(66)에 공급한다. 샘플러 (66)의 출력은 정렬부/평활화부(68)로 공급된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 복조된 신호에서 약 32,000 개의 샘플들은, 블록(58)의 등화기의 입력단에서 얻어진다. 상기 샘플들은, 8잔류측파대 신호의 진폭 레벨들의 근처에서 클러스터를 이루는 데이터의 분배를 가능하게 한다. 상기 샘플들은, 10 비트이고, 2의 보수 형태로 이루어지며, -512에서 +512까지 오름차순으로 정렬된다. 상기 정렬된 데이터를 막대그래프로 그리면, 8잔류측파대 레벨들은 정의하는 8개의 피크 주위에 통계적인 클러스터링된 다는 것을 알 수 있다. 실제적으로, 변수(X)의 범위는 약 -300에서 약 +300까지 이고, 변수(Y)의 범위는 변수(X)의 범위에 있는 각각의 점에서 샘플들의 수를 나타낼 수 있는 0에서 약 4000까지 이다. "셀(shell)" 정렬 기술은, 개별 데이터를 정렬하는데 이용될 수 있다. 정렬된 데이터에 인가하는 평활화 기능은, 데이터의 분배에서 나타나는, 거칠거나 잡음이 있는 에지부를 평활하게 한다. 상기 채용된 기술은, 상기 정렬된 데이터의 이동 평균을 얻을 수 있게 한다.

정렬되고 평활화된 데이터는 슬라이서(70)에 공급된다. 8잔류측파대 레벨들을 정의하는 피크들의 평활화부의 범위들이 슬라이싱 레벨들 이상이 되도록, 샘플들에 대한 슬라이싱 레벨이 선택될 수 있다. 슬라이스된 데이터는, 각각의 피크 중심을 결정하는 중심 결정부 (centeroid determinor) (72)에 인가되며, 이것은 각각의 피크에 대한 8잔류측파대 레벨의 추정치가 된다. 중심결정부 (72)의 출력은 소정의 레벨블록부(76)로부터 출력된 입력을 수신하는 편차 결정부 (74)에 인가된다. 편차 결정부(74)의 출력은, 비선형 사전 보정장치(30)로 보정 정보를 공급하는 룩-업 테이블(78)로 인가된다.

실제적으로는, 중심 결정부(72)로부터 출력된 8개의 "결정된 심볼 레벨들"은, 원래의 8잔류측파대 신호에 있는 8개의 알려진 심볼 레벨들과 기본적으로 비교된다. 편차 결정부(74)는, 비선형 사전 보정장치(30)의 이득을 제어하는데 필요한 보정 데이터를 저장하는 룩-업 테이블에 억세스한다. 이때 비선형 사전 보정장치(30)는 8잔류측파대 신호의 심볼 레벨들에 대한 전력 증폭기(40)의 비선형 왜곡 현상을 보상한다.

8잔류측파대 심볼들의 레벨들은 공지되어 있으며, 따라서 복조된 신호에서 그 신호들로부터 벗어나는 편차들은, 그 편차들을 보상하는 보정신호들이 형성되어서 사전 보정장치에 인가되도록 즉시 결정될 수 있는 것은 자명하다. 본 발명의 실시예에서 수많은 변경들이 본 발명의 정신과 청구 범위를 벗어남이 없이 당업자에게 자명하다.

본 발명은, 전송기에 있어서 비선형 사전보정 장치용 온-라인 보정 신호를 형성함으로써, 종래의 전송기 전력 증폭기들이 고화질텔레비전 8잔류측파대 멀티레벨 심볼 디지털 텔레비전 신호를 가진 정상적인 60 킬로와트 레벨에서 수용 가능한 왜곡을 가지고서도 작동될 수 있다.

Claims

알려진 멀티레벨심볼들을 구비하는 고화질텔레비전 8잔류측파대 디지털 신호를 공급하는 수단과,

왜곡에 의하여 지배되는 전송기의 전력 증폭기와,

상기 신호를 상기 전력 증폭기로 공급하는 비선형 사전 보정장치와,

상기 증폭된 신호를 전송하는 수단과,

상기 전송된 신호를 복조하는 수단과,

상기 복조된 신호의 심볼들과 상기 알려진 멀티레벨심볼들 사이의 진폭형태로 편차들을 온-라인으로 결정하는 수단과,

상기 결정된 편차들을 보상하도록 상기 비선형 사전 보정장치를 조정하는 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정회로.
비선형 전력 증폭기와,

상기 전력 증폭기 이전에 신호들을 조정하는 비선형 사전 보정장치 수단과,

상기 전송된 신호를 복조하는 수단과,

개별 심볼 진폭들을 얻기 위하여 상기 복조된 신호를 샘플링하는 수단과,

상기 개별 심볼 진폭들로부터 상기 전송된 신호 내에서 가능한 심볼 레벨 진폭들을 온-라인으로 결정하는 수단과,

상기 알려진 레벨 진폭들로부터 상기 가능한 심볼 레벨 진폭들 내에서 편차를 보상하기 위한 보정 신호들을 형성하는 수단과,

상기 보정 신호들을 이용하여 상기 비선형 사전 보정장치를 제어하는 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정회로.
제 2항에 있어서,

상기 결정 수단은,

진폭을 토대로 하여 상기 개별 심볼 진폭들을 클러스터로 정렬하는 수단과,

상기 가능한 심볼 레벨 진폭들을 찾기 위한 상기 클러스터들을 처리하는 수단을 추가로 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정회로.
제 3항에 있어서,

상기 처리수단은,

상기 클러스터들을 평활화하는 수단과,

상기 평활화된 클러스터들을 슬라이싱 하는 수단과,

상기 가능한 심볼 레벨 진폭들을 찾기 위한 상기 슬라이스된 클러스터들에 대하여 중심 계산을 하는 수단을 추가로 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정회로.
비선형 전력 증폭기와,

상기 전력 증폭기 이전에 신호들을 조정하는 수단을 구비한 비선형 사전 보정장치와,

상기 전송된 신호를 복조하는 수단과,

개별 심볼 진폭들을 얻기 위해 상기 복조된 신호를 샘플링하는 수단과,

진폭을 토대로 하여 상기 개별 심볼 진폭들을 클러스터들로 정렬하는 수단과,

상기 클러스터들을 평활화하는 수단과,

상기 평활화된 클러스터들을 슬라이싱 하는 수단과,

가능한 심볼 레벨 진폭들을 결정하는 상기 슬라이스된 클러스터들에 대하여 중심 계산을 하는 수단과,

상기 알려진 심볼 레벨 진폭들로부터 상기 가능한 심볼 레벨 진폭들 내에서 편차를 보상하기 위한 보정 신호들을 형성하는 수단과,

상기 보정 신호를 이용하여 상기 비선형 사전 보정장치 수단을 제어하는 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전 보정회로.
전력 전송기 증폭기에 의하여 생성되는 디지털 신호에서 발생하는 비선형 왜곡을 온라인으로 보상함에 있어서,

알려진 멀티레벨심볼들을 포함하는 디지털 신호를 제어 가능한 프로세서를 경유하여 전력 증폭기로 공급하는 단계와,

상기 신호를 전송하는 단계와,

상기 전송된 신호를 복조하는 단계와,

상기 복조된 신호의 상기 멀티 레벨 심볼들과 상기 알려진 멀티레벨심볼들 사이의 편차들을 결정하는 단계와,

상기 결정된 편차들을 보상하기 위하여 제어 가능한 프로세서를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.
전력 전송기 증폭기에 의하여 생성되는 고화질텔레비전 8잔류측파대 멀티레벨심볼 디지털 신호에서 발생하는 비선형 왜곡을 온라인으로 보상함에 있어서,

디지털 신호를 비선형 사전 보정장치를 경유하여 전력 증폭기로 공급하는 단계와,

상기 신호를 전송하는 단계와,

상기 전송된 신호를 복조하는 단계와,

상기 복조된 신호의 멀티레벨심볼들의 진폭들과 8잔류측파대 멀티레벨심볼들의 알려진 진폭들을 비교해서 상기 진폭들 사이의 차이를 결정하는 단계와,

진폭에 대하여 상기 결정된 차이를 보상하기 위하여 비선형 사전 보정장치를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.
복수개의 멀티레벨심볼들을 구비하는 고화질텔레비전 8잔류측파대 디지털 신호에 서, 전력 전송기 증폭기에 의하여 생성되는 디지털 신호에서 발생하는 비선형 왜곡을 온라인으로 보상함에 있어서,

상기 전송된 신호를 복조하는 단계와,

개별 심볼 진폭들을 얻기 위하여 복조된 신호를 샘플링하는 단계와,

상기 개별 심볼 진폭들로부터 가능한 심볼 레벨 진폭들을 결정하는 단계와,

상기 알려진 심볼 레벨 진폭들로부터 상기 결정된 심볼 레벨 진폭들 내에서 편차를 보상하기 위한 보정 신호들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.
제 8항에 있어서,

상기 결정하는 단계는,

얻어진 개별 심볼 진폭들을 진폭을 토대로 한 클러스터들로 정렬하는 단계와,

가능한 심볼 레벨 진폭들을 결정하기 위하여 클러스터들을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.
제 9항에 있어서,

진폭을 토대로 한 상기 클러스터들의 평활화 단계와,

클러스터들을 슬라이싱하고 가능한 심볼 레벨 진폭들을 결정하기 위하여 중심 계산을 이용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.
복수개의 멀티레벨심볼들을 구비하는 고화질텔레비전 8잔류측파대 디지털 신호에서 전송기 전력증폭기에 의하여 생성되는 비선형 왜곡을 온라인으로 보상함에 있어서,

상기 전송된 신호를 복조하는 단계와,

개별 심볼 진폭들을 얻기 위하여 복조된 신호를 샘플링하는 단계와,

상기 얻어진 개별 심볼 진폭들을 진폭을 토대로 한 클러스터들로 정렬하는 단계와,

진폭을 토대로 한 클러스터들의 평활화 단계와,

얻어진 개별 심볼 진폭들의 평활화 클러스터들에 대하여 상기 가능한 심볼 레벨 진폭들을 결정하기 위하여 평활화 클러스터들을 슬라이싱 하는 단계와,

알려진 심볼 레벨 진폭들로부터 상기 결정된 심볼 레벨 진폭들 내에서 편차를 보상하기 위하여 보정 신호들을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화질텔레비전 전송기용 비선형 진폭 사전보정 방법.