KR100263711B1 - 디지탈 방송수신기의 디코더 장치 - Google Patents

Abstract

디브이비-티(DVB-T) 수신기의 디매퍼 출력과 채널상태정보 발생기의 채널상태정보 값을 입력으로하여 소프트 결정값과 펀처신호를 출력하는 소프트 결정값 발생기와, 상기 소프트 결정값과 펀처신호를 입력으로하여 역인터리버된 소프트 결정값과, 역인터리버된 펀처신호를 발생하는 인너 디인터리버와, 상기 역인터리버된 소프트 결정값 및 펀처신호를 입력으로하여 디코드 비트를 출력하는 비터비디코더를 구비하여 비터비 디코딩을 하기 위해서 종래의 다른 시스템에서 사용하던 비터비 디코더를 그대로 사용할 수 있고, 이때 비터비 디코더의 입력에 맞는 소프트 결정값을 새로 발생시켜줌에 있어서 신뢰도 값의 계산은 그 신뢰도 구간을 나눔에 있어서 펀처 신호를 발생시켜주는 구간을 삽입하여 더 좋은 성능의 비터비 디코딩을 행할 수 있는 효과가 있다.

Description

디지탈 방송수신기의 디코더 장치

본 발명은 디지탈 방송수신기의 디코더 장치에 관한 것으로, 특히 기존의 다른 시스템에서 사용되고 있는 비터비 디코더를 수정하지 않은체 DVB-T(Digital Video Broadcasting Terrestrial)수신기의 채널상태정보(Channel State Information; CSI)를 이용하여 비터비 디코딩을 행하도록한 디지탈 방송수신기의 디코더 장치에 관한 것이다.

상기 DVB_T 시스템은 유럽의 지상파 디지털 TV 전송시스템으로 현재 유럽의 몇몇 국가에서 시험 방송중인 시스템이다.

상기 DVB-T 시스템은 전송 방식으로 여러개의 캐리어에 정보를 실어 전송하는 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 방식을 사용하는데 전송하는 캐리어의 수에 따라 캐리어의 수가 1705개인 2K 모드와 6817개인 8K모드로 다시 나뉘어진다.

상기 DVB-T 시스템은 여러개의 캐리어를 낮은 전송율로 동시에 전송함으로써 시간 축에서 보았을 때 한 OFDM심볼의 주기를 길게 하고 또한 각 심볼마다 보호구간을 두어 ISI(Inter Symbol Interface)와 고스트(ghost)에 의한 시스템 성능 저하를 향상시키는 장점을 갖고 있다.

상기 COFDM시스템은 다중경로 페이딩(fading) 채널에 강한 특성을 갖고 있는데, 이것은 위에서 언급한 내용에 의한 것이기도 하지만 다른 또 하나의 큰 특징은 CSI를 이용하여 비터비 디코딩을 하기 때문이다.

도 1은 종래의 일반적으로 사용되는 CSI를 이용한 비터비 디코딩을 나타낸 것으로 그 동작은 다음과 같다.

우선, 수신된 신호는 QAM 수신기(11)에 의해서 디매핑(demapping) 되어 매트릭(metric) 연산기(14)에 입력된다.

예를 들어 16QAM인 경우 하나의 심볼은 4개의 비트로 이루어지게 되므로 QAM디매퍼(demapper)(12)의 출력은 4개의 비트가 된다.

현재 소프트 결정(soft decision)을 사용하므로 4개의 값이 출력되어 메트릭 연산기(14)에 입력된다. 이에 대한 자세한 내용은 미국 특허 5134635에 나타나 있으며, 상기 메트릭을 계산하는데 사용되는 것은 디매핑(12) 출력뿐 아니라 CSI도 입력된다.

상기 메트릭 연산기(14)는 입력받은 디매퍼(12) 출력과 CSI 정보를 이용하여 메트릭을 계산하게 되며 다음과 같이 계산된다.

잡음이 더해지지 않은 신호 0을 -1, 1을 1 이라 가정하고 K를 한 심볼을 구성하는 비트의 수라고하여 디매퍼(12) 출력을 b(k)라 하면 메트릭 연산부(14)의 계산은 다음식과 같다.

m(k,0)=|y-b(k)|²·CSI 단, y = -1

m(k,1)=|y-b(k)|²·CSI 단, y = +1

여기서, CSI는 전송된 파이롯트 신호를 수신기에서 알고 있는 원래의 파이롯트 신호로 나눠준 값의 파워가 된다. 16QAM의 경우 k = 1∼4가 된다.

m(k,0)는 복조된 심볼의 k번째 비트가 0일 가능성의 크기를 나타내는 값이며 이와 마찬가지로 m(k,1)은 디매핑된 심볼의 k번째 비트가 1일 가능성의 크기를 나타내는 값이다.

이렇게 계산된 값은 비터비 디코더(15)에 두 개의 메트릭값 m(k,0), m(k,1)로 입력되어 디코딩에 사용된다.

종래의 비터비 디코더는 도 2에 도시된 바와 같이, 펀처 신호와 하나의 디매핑된 데이터만을 입력받도록 구성되어 있기 때문에 종래의 비터비 디코더를 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, DVB-T 수신기의 채널상태 정보를 이용하여 디코딩 하더라도 종래의 비터비 디코더를 그대로 사용할 수 있도록 한 DVB-T 수신기의 디코더장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 채널상태정보(CSI)를 이용한 디터비 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도

도 2는 종래의 비터비 디코더를 모식적으로 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 전체 시스템을 개략적으로 도시한 블록도

도 4는 도 3의 소프트 결정값 발생기의 상세 블록도

도 5는 신뢰값 판별 방법을 나타낸 도면

도 6은 3비트 해상도의 소프트 결정값을 나타낸 테이블

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20 : 안테나 14 : 메트릭 연산기

11 : QAM 수신부 15,15' : 비터비 디코더

21 : 튜너 22 : OFDM 복조기

23 : 채널평가기 24 : 등화기

25 : 디매퍼 26 : 소프트 결정값 발생기

27 : 인너디인터리버 28 : 비터비디코더

29 : CSI 발생기 30 : 'O'메트릭 계산부

31 : '1' 메트릭계산부 32 : 가산기

33 : 부호판별부 34 : 신뢰도 값 발생기

본 발명의 목적을 달성하기 위한 DVB-T 수신기의 디코더장치는, 상기 DVB-T 수신기의 디매퍼 출력과 채널상태 정보 발생기의 채널상태 정보 발생기의 채널 상태 정보값을 입력으로하여 소프트 결정값과 펀처신호를 출력하는 소프트 결정값 발생기와, 상기 소프트 결정값과 펀처 신호를 입력으로하여 역 인터리버된 소프트 결정값과 역 인터리버된 펀처신호를 발생하는 인너 디인터리버와, 상기 역인터리버된 소프트 결정값과 상기 역인터리버된 펀처신호를 입력으로하여 디코드 비트를 출력하는 비터비 디코더로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부 도면을 근거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 디코더가 결합된 DVB-T 수신기를 도시한 블록도로서, 튜너(21)와, 직교주파수 분할 다중화 복조기(22)와, 채널평가기(23)와, 등화기(24)와, 디매퍼(25) 및 채널상태 정보발생기(29)를 가지는 DVB-T 수신기에 있어서, 상기 디매퍼(25)의 출력 b(k)와 채널상태 정보발생기(29)의 출력을 입력으로 한 CSI값을 제어 입력으로하여 소프트 결정값과 펀처신호를 출력하는 소프트 결정값 발생기(26)와, 상기 소프트 결정값과 펀처신호를 입력으로하여 역인터리버된 펀처신호를 발생하는 인너디인터리버(27)와, 상기 역 인터리버된 소프트 결정값과 역인터리버된 전처 신호를 입력으로하여 디코드 비트를 출력하는 비터비디코더(28)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 소프트 결정값 발생기(26)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 디매퍼(25)의 출력 b(k)를 입력으로 하고 상기 CSI값을 제어 입력으로하여 각각 m(k,0) 출력과 m(k,1) 출력을 발생하는 '0' 메트릭 계산부(30) 및 '1' 메트릭 계산부(31)와, 상기 0출력 m(k,0) 및 m(k,1)의 부(-) 값을 가산하여 m(k,0) - m(k,1)를 출력하는 가산기(32)와, 상기 가산기(32)의 출력 m(k,0) - m(k,1)이 "0" 과 "1" 중 어느쪽에 가까운가를 판별하여 부호 비트를 발생하는 부호판별부(33)와, 상기 가산기(32)의 출력 m(k,0) - m(k,1)을 입력으로하여 신뢰도 구간중 어디에 속하는지는 판단하여 2비트의 신뢰도값 및 펀처신호비트를 발생시키는 신뢰도값 발생기(34)로 구성되어 있다.

상기 신뢰도값 발생기(34)의 출력중 하나인 2비트와 상기 부호판별부(33)의 출력인 부호 비트는 소프트 결정값을 이루고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 디코더 장치의 동작에 설명하면 다음과 같다.

안테나(20)를 통하여 수신된 신호는 튜너(21)를 통해 원하는 채널 신호만이 검출되며 이 신호는 직교주파수 분할 다중화(OFDN)복조기(22)를 통해서 복조된다. 이 때의 출력값은 주파수 상에서 전송한 데이터들이 출력되게 된다.

상기 채널평가기(23)는 이 데이터들로부터 파이롯 캐리어를 찾아내어 수신기가 이미 알고 있는 파이롯 값으로 나누어 전송 채널의 채널 정보를 얻어낸다, 등화기(24)는 이렇게 얻어진 채널 정보로 수신되어 복조된 데이터를 나누어 채널에 의해서 왜곡된 정보를 올바르게 보정한다.

상기 등화기(24)를 거친 데이터는 디매퍼(25)로 입력되어 각 심볼에 해당하는 비트정보 b(k)로 변환된다. 만일 I6QAM으로 전송되었다면 한 심볼은 4비트 정보로 이루어지게 된다.

상기 채널평가기(23)에 의해서 얻어진 채널정보는 등화기(24) 뿐만 아니라 비터비 디코더(28)에도 사용되게 되는데 채널 정보 데이터는 CSI 발생기(29)에 의해서 계산된다.

상기 CSI 발생기(29)는 단순히 주파수 상에서의 채널 임펄스 응답의 전력을 사용하는 경우도 있으나, 멀티캐리어 시스템의 경우 각 캐리어마다 서로 다른 잡음하워를 갖게되므로 SNR(Signal to Noise Ratio)을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 채널 임펄스응답 파워와 잡음파워의 비를 이용하는 것이다.

상기 CSI 값이 크다는 것은 그 정보는 잡음의 영향을 적게 받는 다는 것을 의미하므로 신뢰도가 높은 정보가 되며 반대로 CSI 값이 작다는 것은 그 정보가 잡음의 영향을 많이 받는 다는 것을 의미하므로 신뢰도가 낮다고 판단할 수 있다.

도 4는 소프트 결정값 발생기(26)의 내부를 자세히 나타낸 블록도로써 그동작은 다음과 같다.

디매퍼(25)에 의해서 입력된 신호 b(k)는 한 심볼의 k번째 비트 정보에 해당하는 값으로 -1∼1 까지의 값을 갖게된다. 즉, 잡음이 없는 비트 '0'인 경우는 -1에 해당되며 잡음이 없는 '1'의 경우는 1에 해당된다.

만일, 잡음이 더해졌다면 그 사이의 값이 될 것이다.

이 값과 CSI 발생기(29)에 의해서 얻어진 채널정보 CSI 값에 의해서 "0" 메트릭 계산부(30)와 "1" 메트릭 계산부(31)에서 두 개의 메트릭을 계산할 수 있는데, 입력받은 값 b(k)가 '0'일 확률을 나타내는 값 m(k,0)과 '1'일 확률을 나타내는 값 m(k,1)을 계산할 수 있다. m(k,0) 과 m(k,1)은 수학식 1과 같이 계산되어진다.

위의 수학식 1에서도 볼 수 있듯이 b(k)가 -1에 근접하게 되면 m(k,0)은 작아지게 되며 반대로 m(k,1)은 커지게 된다. 마찬가지로 b(k)가 1에 근접하게 되면 m(k,1)은 작아지게 되며 m(k,0)은 커지게 된다.

이러한 관계에 의해서 m(k,0)과 m(k,1)의 크기를 비교하면 현재 입력된 신호가 '0'에 가까운지 아니면 '1'에 가까운지를 알 수 있다.

본 발명에서는 입력된 신호 b(k)의 신뢰도를 수학식2와 같은 방법으로 결정하였다. 즉, m(k,0)과 m(k,1)의 차의 크기로 신뢰도를 판단하는 것이다.

이와 같은 방법을 사용하게 되면 CSI와 신뢰도가 비례관계가 성립되어 정확한 소프트 결정값을 얻을 수 있게 된다.

수학식2에서 볼 수 있듯이 신뢰도값, rv는 두 메트릭차의 크기로 나타낼 수 있는데 위에서 설명한 바와 같이 rv값이 커지면 신뢰도는 커지게 되며, rv값이 작아지면 신뢰도는 작아지게 되는 것이다. 따라서, 수학식2에서 rv와 CSI는 비례 관계에 있음을 알 수 있다.

상기 도 4에서 부호판별부(33)는 현재 입력된 신호 b(k)가 '0'과 '1'중 어느쪽에 가까운가를 판별하게 되는데 m(k,0) - m(k,1) ＞ 0 이면 '1', m(k,0) - m(k,1) ＜0 이면 '0'을 출력하게 된다.

만일, 소프트 결정값을 3비트 해상도(resulution)로 할 경우 위에서 구한 부호비트(sign bit)가 최상위 비트를 구성하게 된다.

상기 소프트 결정값을 나타내는 3 비트 중에서 부호 비트로 한 비트를 사용하였으므로 나머지 두 비트로 신뢰도를 나타내야 한다. 그러기 위해서는 위에서 계산된 신뢰도값 rv를 4개의 구간 범위에 할당을 시켜야 한다.

본 발명에서는 위의 구간을 4개의 구간과 함께 하나의 구간을 더 삽입하였다. 즉, 전체를 5개의 구간으로 나누는 것이다. 또한 본 발명에서는 rv값을 그 크기에 따라 등간격으로 나누는 것이 아니라 특정 범위의 값은 구간의 크기를 나르게 나눈다.

도 5는 구간을 나누는 방법을 나타낸 것으로 나누는 방법은 다음과 같다.

먼저, rv 값이 어느정도 값(Th4) 이상이 되면 그 데이터는 신뢰도가 매우 높다고 판단하여 가장 큰 신뢰도 값을 할당한다. 이것이 도 5에서 Region 5에 해당하며 신뢰도 값은 3이 된다. 반대로 rv값이 거의 0값을 나타내면 즉 Th1 보다 작은 값이면 데이터는 거의 신뢰도가 없다고 판단하여 펀처신호를 출력한다.

이 때에는 신뢰도 값은 아무 의미가 없게 되며 비터비디코더(28)에서는 일반적으로 사용하는 펀처코드에서와 마찬가지 동작, 즉 거리 계산을 하지 않고 메트릭 값을 0으로 인식하게 된다.

즉, 이것은 소거와 같은 효과를 갖게 되어 비터비디코더(28)의 성능을 향상시켜 주게된다. 이러한 구간이 Region 1이 된다.

위에서 언급한 두 구간 사이의 구간은 같은 간격으로 3등분하여 Region 2,3,4로 나눈다. 그리고 각각 신뢰도 값을 0,1,2를 할당한다.

이와 같이 수학식2에서 계산된 신뢰도 값을 이용하여 3비트의 소프트 결정값을 새롭게 구성하게 된다. 이렇게 새로 구성된 소프트 결정값은 내부에 채널정보를 갖고 있게 되며 기존에 다른 시스템에서 사용하던 소프트 결정이 가능한 비터비디코더에 그대로 사용될 수 있다.

그러므로, 비터비 디코더를 새로 설계할 필요 없이 CSI 정보를 이용하여 비터비 디코딩을 할 수 있으며, 신뢰도가 거의 없는 데이터의 경우에는 펀처링(punvturing) 효과를 주게하여 비터비 디코더에서 판단의 기준이 되지 않도록 방지하여 줌으로써 좀 더 나은 성능을 얻도록 할 수 있다.

도 6은 3비트의 소프트 결정값과 펀처신호를 나타낸 것이다.

이렇게 출력된 소프트 결정값과 펀처신호는 인너 디인터리버(27)에서 같이 역인터리브된 후 비터비 디코더에 입력된다. 이렇게 입력된 데이터는 펀처신호가 로우인 경우에는 일반적으로 메트릭을 계산하여 그 메트릭의 합이 가장 작은 값의 경로를 찾아나가며 펀처신호가 하이인 경우에는 기존의 펀처코드를 디코딩 하듯이 0 메트릭을 계산 메트릭 값으로 사용한다.

이러한 방법을 사용하면 채널 상태를 가장 적절하게 고려하여 비터비 디코더를 수정하지 않고 비터비 디코딩을 할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 DVB-T수신기의 디코더 장치는 다중경로 페이딩 채널에서 채널상태정보(CSI)를 고려하여 비터비 디코딩을 하기 위해서 종래의 다른 시스템에서 사용하던 비터비 디코더를 그대로 사용할 수 있고, 이때 비터비 디코더의 입력에 맞는 소프트 결정값을 새로 발생시켜줌에 있어서 신뢰도 값의 계산은 그 신뢰도 구간을 나누는데 펀처 신호를 발생시켜주는 구간을 삽입하여 더 좋은 성능의 비터비 디코딩을 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 디지탈 방송수신기의 디매퍼 출력과 채널상태정보 발생기의 채널상태정보 값을 입력으로하여 소프트 결정값과 펀처신호를 출력하는 소프트 결정값 발생기와,

   상기 소프트 결정값과 펀처신호를 입력으로하여 역인터리버된 소프트 결정값과, 역인터리버된 펀처신호를 발생하는 인너 디인터리버와,

   상기 역인터리버된 소프트 결정값 및 펀처신호를 입력으로하여 디코드 비트를 출력하는 비터비디코더를 구비함을 특징으로 하는 디지탈 방송수신기의 디코더장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소프트 결정값 발생기는, 상기 채널상태정보 발생기의 출력을 제어 입력으로 하고 상기 디매퍼 출력을 입력으로하여 m(k,0)출력을 발생하는 '0' 메트릭 계산부와, 상기 채널상태정보 발생기의 출력을 제어 입력으로 하고, 상기 디매퍼 출력을 입력으로하여 m(k,1) 출력을 발생하는 '1' 메트릭 계산부와, 상기 m(k,0) 데이터와 상기 m(k,1)데이터의 부(-) 값을 가산하여 m(k,0) - m(k,1)의 출력을 발생하는 가산기와, 상기 가산기의 출력이 "0"과 "1" 중 어느쪽에 가까운가를 판별하여 부호비트를 발생하는 부호판별부와, 상기 가산기의 출력을 입력으로하여 신뢰도 구간중 어디에 속하는지를 판단하여 신뢰도 값 및 펀처신호를 발생시키는 신뢰도값 발생부로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 방송수신기의 디코더장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 신뢰도값 발생부는, 신뢰도 구간을 모두 다르게 형성하고, 그 비트로 나타내는 신뢰도값과 신뢰도가 0인 펀처 신호비트를 출력하도록 구성함을 특징으로 하는 디지탈 방송수신기의 디코더장치.