KR100324756B1 - 반송파 복구 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정합필터의 동작을 선택적으로 조절하여 빠르고 정확하게 반송파를 복구하는 반송파 복구장치에 관한 것으로서, 이를 위하여 본 발명에 따른 반송파 복구장치는, 방송신호를 수신하여 정합 필터링 신호를 출력하는 필터링부와, 상기 정합 필터링 신호를 입력받아 I신호와 Q신호를 생성하는 기저대역신호 출력부와, 상기 I신호의 DC 성분의 부호비트를 누적하여 사전에 설정된 임계값과 비교하여 상기 필터링부에 제어신호를 출력하는 에러율판단부와, 상기 기저대역신호 생성부의 I신호와 Q신호를 입력받고, 상기 에러율 판단부의 제어신호에 따라, 상기 기저대역신호 생성부에 상기 기저대역신호 생성부의 반송파 복구 속도를 조절하는 이득제어신호를 출력하는 이득제어부를 포함하여 실시함으로써 달성될 수 있다.

Description

반송파 복구 장치{RECOVERY APPARATUS FOR CARRIER SIGNAL}
본 발명은 VSB(vestigial sideband) 신호 수신시 반송파 복구 장치에 관한 것으로, 특히 정합 필터(Passband Matched Square-Root Raised Cosine(SRC) Filter)의 동작을 선택적으로 조절하여 빠르고 정확하게 반송파를 복구하는 반송파 복구장치에 관한 것이다.
도1은 종래의 아날로그 방식 복구장치의 구성을 보인 블록도로서, 사용자가 원하는 채널 주파수로 튜닝하기 위하여, 제1국부발진 주파수를 발생하는 주파수 합성부(1)와, 안테나로부터 수신된 신호를 입력받고, 상기 주파수 합성부(1)로부터 출력되는 제1국부발진 주파수에 따라 수신신호의 주파수를 튜닝하며, 자동이득조정(AGC)에 의하여 이득이 조정된 튜닝된 신호를 출력하는 튜너부(2)와; 상기 튜너부(2)로부터 출력된 신호를 입력받아 대역통과 필터링하는 SAW 필터(3)와; 상기 SAW 필터(3)로부터 대역 통과된 신호를 중간 주파수로 증폭하여 이득을 조정한 후, 그 이득이 조정되고 증폭된 중간주파신호를 출력하는 중간주파 증폭부(4)와; 상기 중간주파 증폭부(4)로부터 출력되는 증폭된 중간주파수 신호로부터 I신호와 Q신호가 생성되기 위한, 소정의 주파수를 갖는 국부발진 주파수(3rd L.O)를 발생하는 기준주파수 발진기(5)와; 상기 기준주파수 발진기(5)로부터 출력되는 국부발진 주파수 신호의 위상을 90°이동시켜 상기 중간주파 증폭부(4)로부터 출력되는 중간주파수 신호에 곱하여 I신호를 출력하는 곱셈기(MP1)와; 상기 중간주파 증폭부(4)로부터 출력되는 중간주파수 신호와 상기 기준주파수 발진기(5)로부터 출력되는 국부발진 주파수 신호를 곱하여 Q신호를 출력하는 곱셈기(MP3)와; 상기 곱셈기(MP1)로부터 출력되는 I신호에서 반송파 신호의 에러 성분을 검출하는 자동 주파수 제어필터(6)와; 상기 자동 주파수 제어필터(6)로부터 출력되는 신호를 입력받아 처리한 다음에 펄스신호를 출력하는 리미터부(7)와; 상기 리미터부(7)로부터 출력되는 펄스신호와 상기 곱셈기(MP3)로부터 출력되는 신호에서 주파수와 위상 성분만을 검출하여 위상을 보상하는 자동위상 제어필터(8)와; 상기 자동위상 제어필터(8)로부터 보상된 위상신호를 입력받아, 상기 튜너(2)에 반송파 보상을 위하여 제2국부발진 주파수 신호(2nd L.O)를 출력하는 전압제어 발진기(VCO,9)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 아날로그 방식의 복구회로는, 기저대역에서 아날로그 방식으로 복조를 수행할 때, I채널과 Q채널 사이의 위상차를 정확히 90°로 조정하기 어렵고, 온도 특성에 영향을 많이 받는 아날로그 소자들의 열화 현상이 발생하고 또한 상기 아날로그 소자들을 집적화하기가 어렵다.
한편, 종래 기술에 따른 직교진폭변조(QAM : Quadrature Amplitude Modulation)방식은, I신호와 Q신호의 위상차 뿐만 아니라 이득들도 정확하게 균형을 이루도록 조절해야 하기 때문에, 반송파를 복구하기 위하여 더 많은 조절 단계를 포함해야 한다.따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 디지털 영역에서 반송파를 복조하기 위한 방법이 고안되었다.
도2는 종래의 디지털 방식 방송파 복구장치의 구성을 보인 블록도로서, 사용자가 원하는 채널에 해당하는 주파수를 튜닝하는 튜너부(1A)와; 상기 튜너부(1A)로 부터 출력된 튜닝신호를 입력받아 소정의 대역신호를 통과시키는 SAW 필터(2A)와; 상기 SAW 필터(2A)로부터 출력되는 신호에 국부발진 주파수(3rd L.O)를 곱하여 소정의 주파수를 갖는 아날로그 신호를 출력하는 곱셈기(MP1)와; 상기 곱셈기(MP1)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 에이디 변환부(3A)와; 상기 디지털 신호의 일정 대역의 신호만을 검출하여 출력하고 정합기능을 하는 SRC 필터(4A)와; 상기 SRC 필터(4A)로부터 출력된 신호를 입력받아 90°의 위상을 지연하여 Q신호를 출력하는 힐버트부(5A)와; 상기 힐버트부(5A)로부터 Q신호가 출력될 때 까지, 상기 SRC 필터(4A)로부터 출력된 신호를 지연한 다음에 I신호를 출력하는 지연부(6A)와; 상기 I와 Q신호를 입력받아 반송파를 곱하여 기저대역(baseband) I 신호와 Q 신호를 출력하는 기저대역신호 출력부(7A)와; 상기 기저대역신호 출력부(7A)로부터 출력되는 I와 Q신호를 각각 필터링하는 무한 임펄스응답 필터(IIR Filter)(8A,9A)와; 상기 IIR 필터(8A)로부터 출력되는 신호를 지연시켜서 펄스신호를 출력하는 지연/리미터부(10A)와; 상기 지연/리미터부(10A)로부터 출력되는 펄스신호와 상기 IIR 필터(9A)로부터 출력되는 신호를 곱하여 주파수와 위상의 에러 성분을 출력하는 곱셈기(MP2)와; 상기 곱셈기(MP2)로부터 출력되는 에러 성분을 누적하는 루프 필터부(11A)와; 상기 루프 필터부(11A)로부터 출력되는 누적된 에러 성분을 입력받아 상기 기저 대역 신호 출력부에서 반송파를 보상하도록, 상기 기저 대역 신호 출력부에 0°와 90°의 위상신호를 출력하는 수치제어 발진기(12A)로 구성된다.
상기 디지털 방식의 반송파 복구장치는, 반송파를 복구하기 위하여, 도1의 아날로그 방식의 반송파 복구장치에서 이용된 전압제어 발진기(9) 대신에, 수치제어 발진기(12A)를 이용하여 튜닝주파수를 보정하고, 그 점에 있어서, 아날로그 방식의 반송파 복구장치와 다르다.
상기 발진기들 중에서 어느 하나의 발진기를 이용하여 반송파의 주파수를 보정하든지, 상기 복구장치는 각각 장단점을 가지고 있다. 그러나, 특히, 집적도 측면에서, 도2으 디지털 방식의 반송파 복구장치가 더 우수하다.
다음, 도3은 종래 디지털 방식의 반송파 복구장치의 또 다른 실시예(미국특허 5570136)의 구성을 보인 블록도로서, 도1의 아날로그 방식의 반송파 복구장치에서 곱셈기(MP1, MP3)로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 각각 I신호와 Q신호를 출력하는 에이디 변환부(5B, 8B)를 더 포함한다.따라서, 도3의 디지털 방식의 반송파 복구장치는 아날로그 영역에서 중간주파 신호를 I채널과 Q채널로 분리한 후, 2개의 에이디 변환부(5B, 8B)를 이용하여 디지털 신호로 변환한 후, 상기 변환된 신호를 이용하여 반송파를 복구한다.그러나, 상기 종래 기술에 따른 아날로그 방식과 디지털 방식의 반송파 복구 장치들은, 현재 수신하고 있는 주파수 채널을 변환하거나 초기에 시스템에 전원이 공급(초기모드)되면 반송파 편차가 발생되고, 그 편차가 발생된 반송파가 정합필터를 통과하게 되면 그 방송파 성분이 감쇄되기 때문에, 반송파를 복구하는 데 여전히 어렵다.또한, 아날로그 소자들의 열화에 따른 반송파 편차가 발생한 경우에도 상기와 같은 문제점을 가지고 있다. 특히, 상기 종래의 반송파 복구장치들은, 여러 요인에 의하여 발생되는 반송파 편차가 크면 클수록 반송파를 복구하는 데 더 어려운 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 정합필터를 선택적으로 동작시켜 반송파를 정확하고 빠르게 복구할 수 있는 반송파 복구장치를 제공하며, 수신기의 수신 초기에 정합필터를 바이패스한 신호를 처리하여 반송파를 복구하고, 반송파의 부호값이 소정 임계값 이상이 되면 상기 정합필터를 동작시켜 그 정합필터로부터 출력되는 신호를 처리하여 반송파를 복구하는 반송파 복구장치를 제공함에 그 목적이 있다.상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방송신호를 수신하여 정합 필터링 신호를 출력하는 필터링부와, 상기 정합 필터링 신호를 입력받아 I 신호와 Q신호를 생성하는 기저대역신호 출력부와; 상기 I신호의 DC 성분의 부호를 누적하여 사전에 설정된 임계값과 비교하여 상기 필터링부에 제어신호를 출력하는 에러율 판단부와; 상기 기저대역신호 출력부의 I신호와 Q신호를 입력받고, 상기 에러율 판단부의 제어신호에 따라, 상기 기저대역신호 출력부에 상기 기저대역신호 출력부의 반송파 복구 속도를 조절하는 이득제어신호를 출력하는 이득제어부를 포함하여 실시함으로써 달성될 수 있다.
도 1은 종래의 아날로그 방식 복구장치의 구성을 보인 블록도.
도 2는 종래의 디지털 방식 방송파 복구장치의 구성을 보인 블록도.
도 3은 종래 디지털 방식의 반송파 복구장치의 또 다른 실시예의 구성을 보인 블록도.
도 4는 본 발명에 의한 디지털 방식 반송파 복구장치의 구성을 보인 블록도.
도 5는 상기 본발명에 따른 반송파 복구장치에서 에러율 판단부, 필터링 선택부 및 이득 제어부를 상세하게 나타낸 구성도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
100 : 에러율 판단부 100a : 어큐뮬레이터
100b : 드레시홀드 검출부 200 : 필터링 선택부
300 : 이득 제어부 MP10∼MP1n : 곱셈기
MP10∼MP1n : 곱셈기 MUX1,MUX2 : 멀티플렉서
도4는 본 발명에 의한 디지털 방식 반송파 복구장치의 구성을 보인 블록도로서, 사용자가 원하는 채널에 해당하는 방송신호의 주파수를 튜닝하는 튜터부(1A)와; 상기 튜너부(1A)로부터 출력된 튜닝신호를 입력받아 소정의 대역신호를 통과시키는 SAW 필터(2A)와; 상기 SAW 필터(2A)로부터 출력되는 신호에 국부 발진주파수 신호를 곱하여 소정의 주파수를 갖는 아날로그 신호를 출력하는 곱셈기(MP1)와; 상기 곱셈기(MP1)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 에이디 변환부(3A)와; 상기 디지털 신호의 일정 대역의 신호만을 검출하여 출력하는, 정합기능을 하는 SRC 필터(4A)와; 제어신호에 따라 상기 SRC 필터(4A)의 출력신호와 상기 에이디 변환부(3A)의 출력신호를 입력받아 상기 출력신호들 중에서 하나의 출력신호를 선택하여 출력하는 필터링 선택부(200)와; 상기 필터링 선택부(200)로부터 출력된 신호를 입력받아 90°의 위상을 지연하여 Q신호를 출력하는 힐버트부(5A)와; 상기 힐버트부(5A)로부터 Q신호가 출력될 때까지, 상기 필터링 선택부(200)로부터 출력된 신호를 지연한 다음에 I신호를 출력하는 지연부(6A)와; 상기 I와 Q신호를 입력받아 반송파를 곱하여 기저대역의 I신호와 Q신호를 각각 필터링하는 무한 임펄스 응답 필터(IIR 필터, 8A, 9A)와; 상기 IIR 필터(8A)로부터 출력되는 신호를 지연시켜서 펄스신호를 출력하는 지연/리미터부(10A)와; 상기 지연/리미터부(10A)로부터 출력되는 펄스신호를 입력받아 소정의 제어신호를 상기 필터링 선택부(200)에 출력하는 에러율 판단부(100)와; 상기 지연/리미터부(10A)로부터 출력되는 펄스신호와 상기 IIR 필터(9A)로부터 출력되는 신호를 입력받고, 상기 에러율 판단부(100)로부터 출력되는 제어신호에 따라, 이득제어신호를 출력하는 이득제어부(300)와; 상기 이득제어부(300)로부터 출력되는 이득제어신호를 누적하는 루프필터(11A)와; 상기 루프필터(11A)로부터 출력되는 이득제어신호를 입력받아 상기 기저 대역 신호 출력부(7A)에서 반송파를 보상하도록, 상기 지저 대역 신호 출력부(7A)에 0°와 90°의 위상신호를 출력하는 수치제어 발진기(12A)로 구성된다.
도5는 상기 본발명에 따른 반송파 복구장치에서 에러율 판단부(100), 필터링 선택부(200) 및 이득 제어부(300)를 상세하게 나타낸 구성도이다.상기 필터링 선택부(200)는 멀티플렉서를 이용할 수 있고, 상기 에러율 판단부(100)는 지연/리미터부(10A)로부터 출력되는 신호의 부호비트값과 이전의 부호비트값을 더하는 덧셈기(MP3)와; 상기 덧셈기(MP3)로부터 출력되는 부호비트값을 누적하는 어큐뮬레이터(100a)와; 상기 어큐뮬레이터(100a)로부터 출력되는 누적된 부호비트값을 입력받아 사전에 설정된 임계값과 비교하여 제어신호를 출력하는 드레시홀드 검출부(100b)로 구성되고, 상기 이득제어부(300)는 상기 지연/리미터부(10A)로부터 출력되는 신호와 상기 무한 임펄스 응답필터(9A)로부터 출력되는 신호를 곱하는 제1곱셈기들(MP10~MP1n)과 상기 제2곱셈기들(MP20~MP2n)과, 상기 드레시홀드 검출부(100b)로부터 출력되는 제어신호에 따라, 상기 제1 및 제2 곱셈기들(MP10~MP2n)의 출력 신호들을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서(MUX1)로 구성된다.
여기서, 상기 제1 곱셈기들의 수는, 상기 무한 임펄스 응답필터(9A)로부터 출력되는 신호를 기어 시프팅할 만큼 설치될 수 있다.이하, 상기와 같이 구성된 반 발명에 따른 반송파 복구장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
안테나로부터 신호를 수신하기 시작하는 초기에, 본 발명에 따른 반송파 복구 장치는, 반송파의 이득이 최대가 되도록, 에이디 변환부(3A)로부터 출력되는 신호가 상기 SRC 필터를 바이패스 하도록 상기 필터링 선택부(200)를 제어하고, 상기 이득제어부(300)의 이득은, 주파수/위상 로킹회로(Frequency Phase Locked, FPLL)가 안정적으로 동작하는 범위 내에서 최대 이득값(maxgain)을 선택하도록 제어함으로, 빠르게 반송파를 복구한다.
시간이 지남에 따라, 기저대역신호 출력부(7A)로부터 출력되는 I신호를 입력받는 IIR 필터(8A)는, VSB 신호의 파일럿(Pilot)에 의하여 발생되는 DC값을 갖는 출력신호를 출력한다.그러면, 상기 출력신호는 지연/리미터부(10A)를 거쳐서 출력되는 펄스신호를 입력받는 에러율 판단부(100)의 어큐뮬레이터(100a)는, 상기 펄스신호에서 부호비트(sign bit)를 입력받아 누적하고, 상기 누적된 값이 드레시홀드 검출부(100b)에 설정된 임계값(예를 들어, 1KHz)보다 작으면, 상기 드레시홀드 검출부(100b)는 상기 SRC 필터(4A)를 바이패스 하도록 상기 필터링 선택부(200)와 상기 이득제어부(300)로부터 최대 이득이 출력되도록 상기 이득제어부(300)의 멀티플렉서(MUX1)에 제1선택 제어신호를 동시에 출력한다.
이때, 상기 이득제어부(300)의 이득이 크면 클수록 반송파의 복구 속도는 빠르지만, 기저대역의 신호에는 위상 지터도 함께 증가하기 때문에, 반송파 복구 장치의 성능을 떨어뜨린다.따라서, 상기와 같은 초기동작모드에서 어느 정도 반송파의 복구가 이루어지면, 이득제어부(300)의 이득을 다시 작아지도록 하여 제어한다.곧, 상기 어큐뮬레이터(100a)에서 상기 누적된 값이, 상기 드레시홀드 검출부(100b)에 설정된 상기 임계값보다 크면, 상기 드레시홀드 검출부(100b)는 상기 SRC 필터(4A)의 출력신호를 이용할 수 있도록 상기 필터링 선택부(200)와 상기 이득제어부(300)에서 최적 이득(optgain)이 출력될 수 있도록, 상기 이득제어부의 멀티플렉서(MUX1)에 제2선택신호를 동시에 출력한다.
따라서, 본 발명에 따른 반송파 복구장치는, 수신기가 수신신호를 수신하는 초기에, SRC 필터를 동작시키지 않기 때문에, 수신된 신호가 상기 SRC 필터를 통과하여 발생하는 반송파 이득의 감쇄 현상을 막고, 반송파 복구가 송정 임계값 보다 작으면 다시 이득을 조정하여 반송파를 복구함으로써, 반송파를 정확하고 빠르게 복구할 수 있다.상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반송파 복구장치는, 이득제어부의 이득을 2단계로 조절하는 예를 설명하였지만, 반송파 복구장치가 더 안정적으로 동작하려면 이득제어부의 이득을 다단계로 조절할 수 도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반송파 복구 장치는, 반송파 복구 초기에는 정합필터(SRC Filter)를 거치지 않도록 디세이블시켜 출력함으로써, 반송파(Pilot)의 이득감소를 막아 반송파 복구 속도를 향상 시키고, 반송파의 복구가 소정 드레시홀드(1KHz) 이내로 이루어진 경우, 다시 이득(Gain)을 적정이득으로 조정함으로써, 반송파 복구 성능을 향상 시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 디지털로 변환된 VSB 신호인 방송신호를 수신하여 정합 필터링 신호를 출력하는 필터링부와;
    상기 정합 필터링 신호를 입력받아 I(Inphase) 신호와 Q(Quadruple) 신호를 생성하는 기저대역신호 출력부와;
    상기 I신호의 DC 성분의 부호비트를 누적하여 사전에 설정된 임계값과 비교하여 상기 필터링부에 제어신호를 출력하는 에러율 판단부와;
    상기 기저대역신호 생성부의 I신호와 Q신호를 입력받고, 상기 에러율 판단부의 제어신호에 따라, 상기 기저대역신호 출력부에 상기 기저대역신호 출력부의 반송파 복구속도를 조절하는 이득제어신호를 출력하는 이득제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에러율 판단부는 상기 I신호로부터 출력되는 부호비트값과 이전의 부호비트값을 더하는 덧셈기와;
    상기 덧셈기로부터 출력되는 부호비트값을 누적하는 어큐뮬레이터와;
    상기 어큐뮬레이터의 누적된 부호비트값과 상기 임계값을 비교하여 상기 제어신호를 출력하는 드레시홀드 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구장치.
  3. 청구항3는 삭제 되었습니다.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이득 제어부는 상기 I신호의 부호비트값과 상기 Q신호를 곱하는, 상기 임계값이 설정된 구간들의 수와 같은 수의 제1곱셈기들과;
    상기 제1곱셈기로부터 출력되는 신호들과 사전에 설정된 이득을 곱하는, 상기 임계값이 설정된 구간들의 수와 같은 수의 제2곱셈기들과;
    상기 에러율 판단부로부터 출력되는 상기 제어신호에 따라, 상기 제2곱셈기들의 출력신호를 선택하여 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터링부는 상기 방송신호를 입력받아 일정 대역의 신호만을 검출하여 정합필터링 하는 정합필터와;
    상기 에러율 판단부로부터 출력되는 제어신호에 따라, 상기 기저대역신호 출력부에 상기 방송신호와 상기 정합필터로부터 출력되는 정합필터링 신호를 선택적으로 출력하는 멀티플레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어신호는 상기 어큐뮬레이터의 누적된 부호비트가 상기 임계값보다 작으면, 상기 필터링부로부터 정합 필터링되지 않은 방송신호가 출력되도록 제어하고, 상기 이득제어부로부터 최대 이득제어신호가 출력되도록 제어하며,
    상기 어큐뮬레이터의 누적된 부호비트값이 상기 임계값보다 이상이면, 상기 필터링부로부터 정합 필터링된 방송신호를 출력되도록 제어하고, 상기 이득제어부로부터 최적 이득제어신호가 출력되도록 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 반송파 복구장치.
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