KR100379455B1 - 디지털 ｔｖ 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법 - Google Patents

디지털 ｔｖ 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 TV 중계기에 관한 것으로, 특히 디지털 TV 중계기에서 발생되는 방송 신호의 비선형 왜곡을 정정하는데 적당하도록 한 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치는 디지털 TV 중계기의 송신단에서 추출한 방송 신호의 왜곡량이 이미 설정된 기준값을 초과할 경우 초과된 왜곡량을 보상하기 위한 왜곡 정정 명령을 자동 발생하는 왜곡 정정 자동 명령기와, 상기 발생된 왜곡 정정 명령에 따라 상기 방송 신호를 전치 보상하는 변조기로 구성되므로서 디지털 TV 중계기의 송신단에서 발생하는 비선형 왜곡을 자동으로 전치 보상할 수 있어 일정 품질의 디지털 방송 서비스를 가입자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

디지털 ＴＶ 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법{Apparatus and Method for compensate distortion of Transmitter in Digital TV Translator}
본 발명은 디지털 TV 중계기에 관한 것으로, 특히 디지털 TV 중계기에서 발생되는 방송 신호의 비선형 왜곡을 정정하는데 적당하도록 한 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 TV 중계기는 디지털 방송 송신기가 미치지 않는 전파 음영 지역을 서비스하기 위하여 구비되는 것으로서 전체적인 디지털 TV의 시청 영역을 높이는 역할을 수행한다.
도 1은 일반적인 디지털 TV 중계 방송 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 산 또는 건물의 옥상등에 설치되는 디지털 방송 송신기(100)에서는 설정된 주파수(F1)를 통해 가입자들에게 방송 신호를 송출한다. 그러면, 디지털 방송 송신기(100)의 주위에 위치한 일반 가입자 A(101)는 지붕에 설치된 안테나 또는 내장된 TV 안테나를 통하여 직접 방송 신호를 수신하여 높은 품질의 디지털 방송을 시청할 수 있다.
그러나, 산 또는 언덕등의 전파 음역 지역에 위치하고 있거나 또는 디지털 방송 송신기(100)로부터 멀리 떨어져 있어서 미약한 방송 신호가 수신되는 난시청 지역의 가입자 B(103)는 디지털 방송 송신기(100)에서 송출한 방송 신호를 높은 품질로 시청할 수 없다. 이러한 경우 디지털 방송 송신기(100)의 출력을 높여 해결하는 방법을 생각할 수 있으나 고비용 및 전파 법규상 실현하기 어렵다. 따라서, 낮은 비용으로 난시청 지역을 서비스하기 위해서 미약한 방송 신호를 강한 신호로 재송신할 수 있도록 디지털 TV 중계기가 추가로 설치된다.
이러한 디지털 TV 중계기(102)는 복수개가 구비될 수 있으며 각각 주파수 F2, F3...을 사용하여 주파수 F1의 방송 신호를 강한 전력을 갖는 신호로 증폭한후 난시청 지역의 가입자 B(103)에게 중계한다.
도 2는 종래 디지털 TV 중계기의 송신단을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 디지털 TV 중계기는 크게 수신단(미도시)과, 송신단으로 구성된다. 이때, 송신단은 수신단으로부터 입력된 기저 대역의 방송 신호를 변조하는 변조기(201)와, 송신 시스템(200)으로 구성된다.
여기서, 변조기(201)는 수신단으로부터 입력된 기저 대역의 방송 신호를 8T-VSB 방식으로 변조하여 중간 주파수(IF) 신호로 변환한 후 송신 시스템(200)으로 전송하고, 송신 시스템(200)은 변조기(201)로부터 입력되는 방송 신호를 송출한다. 이러한 송신 시스템(200)은 변조기(201)로부터 입력되는 중간 주파수(IF) 신호를 디지털 방송용(RF) 신호로 주파수 상향 변환하는 업컨버터(미도시)와, 넓은 방송 수신 영역을 확보하기 위해 사용되는 고출력 증폭기(미도시)와, 안테나로 구성된다.
이때, 송신 시스템(200)의 종단에 구비된 고출력 증폭기의 출력은 디지털 방송을 할 수 있도록 높은 출력과 주파수를 갖고 있으나 저출력을 고출력으로 변환하는 과정에서 방송 신호에 비선형 왜곡 성분이 많이 발생할 수 있다.
이를 위해 변조기(201)는 송신 시스템(200)의 고출력 증폭기에 의해 발생되는 비선형 왜곡 신호를 보상할 수 있도록 보상 회로와 그에 따른 소프트웨어를 내장한다. 여기서 변조기(201)에 내장된 보상 회로는 시스템 운영자의 수동 명령(203)에 의해서만 동작한다. 즉, 시스템 운영자가 방송 신호의 비선형 왜곡을 모니터링하여 수동 명령을 내려야만 보상 회로가 동작하는 것이다.
따라서, 송신단에는 시스템 운영자가 방송 신호의 비선형 왜곡 발생을 감지할 수 있도록 현재 송신 시스템(200)에서 송신중인 방송 신호가 어떠한 특성값을 유지하고 있는가를 파악하기 위한 디지털 TV 송신 모니터용 장비(202)를 구비한다. 이러한 디지털 TV 송신 모니터용 장비(202)는 스펙트럼 분석기와 같은 형태의 계측기로서 송신되는 방송 신호에 대한 비선형 특성을 파악하기 위해 송신 스펙트럼 마스크의 특성을 관찰하여 출력한다.
따라서, 시스템 운영자는 디지털 TV 송신 모니터용 장비(202)를 이용하여 송신 시스템(200)으로부터 송출되는 방송 신호의 상태를 파악하고, 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생할 경우 수동명령(203)으로 변조기(201)에 구비된 보상 회로를 구동시켜 발생된 비선형 왜곡을 보상하게 된다.
도 3a는 비선형 왜곡이 발생된 방송 신호를 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a에 보인 비선형 왜곡의 보상 후 방송 신호를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 도 3a에는 변조기(201)에 내장된 보상 회로가 구동되지 않았을 경우 송신 시스템(200)으로부터 왜곡되어 출력된 방송 신호의 스펙트럼 마스크를 나타내었다. 여기서 'A'의 절대치가 클수록 방송 신호에는 비선형 왜곡이 적다는 것을 의미한다.
도 3b를 참조하면, 도 3b에는 변조기(201)에 내장된 보상 회로가 구동되었을 경우 송신 시스템(200)으로부터 출력된 방송 신호의 스펙트럼 마스크를 나타내었다. 보상 회로의 구동이후에는 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분이 'A'에서 'B'로 스펙트럼 마스크가 변화되며 줄어드는 것을 알 수 있다.
따라서, 시스템 운영자는 'A'와 'B'의 크기 차이를 이용하여 보상 회로의 성능을 간접적으로 알 수 있으며, 고출력 증폭기의 특성이 열화됨에 따라 방송 신호의 스펙트럼 마스크가 'B'보다 큰 값으로 측정될 경우에 시스템 운영자는 변조기(201)의 보상 회로를 동작시키기 위한 수동 명령을 내린다.
그러나, 이와 같은 종래 디지털 TV 중계기는 시스템 운영자가 직접 디지털 TV 송신 모니터용 장비를 이용하여 방송 신호의 비선형 왜곡 정도를 확인해야 하고, 비선형 왜곡을 보상하기 위해서 수동 명령을 직접 주어야하는 불편함이 있다.
이는 송신 시스템에 구비된 고출력 증폭기의 특성이 열화됨에 따라 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생하였을 경우 발생된 비선형 왜곡을 신속하게 보상해주지 못하여 일정한 품질의 디지털 방송 서비스를 가입자에게 제공하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 송신단에서 송출되는 방송 신호의 비선형 왜곡량에 따라 변조기에 구비된 보상 회로를 구동시키기 위한 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치는 디지털 TV 중계기의 송신단에서 추출한 방송 신호의 왜곡량이 이미 설정된 기준값을 초과할 경우 초과된 왜곡량을 보상하기 위한 왜곡 정정 명령을 자동 발생하는 왜곡 정정 자동 명령기와, 상기 발생된 왜곡정정 명령에 따라 상기 방송 신호를 전치 보상하는 변조기를 포함하여 구성된다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 방법은 디지털 TV 송신단으로부터 방송 신호를 추출하는 단계와, 상기 추출된 방송 신호에 포함된 왜곡 성분을 필터링하고, 상기 필터링된 왜곡 성분을 정량화하여 직류 값으로 변환하는 단계와. 상기 변환된 직류값과 이미 설정된 기준값을 서로 비교하여 상기 추출된 방송 신호에 포함된 왜곡량의 증가 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과에 따라 상기 왜곡량이 증가하였을 경우 상기 증가된 왜곡량을 보상하기 위한 왜곡 정정 명령을 자동 발생하여 변조기로 제공하는 단계와, 상기 제공된 왜곡 정정 명령에 따라 상기 방송 신호를 전치 보상하는 단계로 이루어진다.
도 1은 일반적인 디지털 TV 중계 방송 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 종래 디지털 TV 중계기의 송신단을 나타낸 블록 구성도.
도 3a는 비선형 왜곡이 발생된 방송 신호를 나타낸 도면.
도 3b는 도 3a에 보인 비선형 왜곡의 보상 후 방송 신호를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 보인 비선형 왜곡 정정 자동 명령기의 블록 구성도.
도 6은 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분을 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
400 : 디지털 TV 송신 시스템 401 : 디지털 TV 변조기
402 : 비선형 왜곡 정정 자동 명령기
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에서는 송신단에서 송출되는 방송 신호의 비선형 왜곡량에 따라 변조기에 구비된 보상 회로를 구동시키기 위한 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치 및 방법을 제안한다.
이를 위해 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 장치는 송신단으로부터 추출된 방송 신호의 비선형 왜곡량을 체크한 후 이미 설정된 기준값 이상으로 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생한 경우에는 기준값 이상으로 발생한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 변조기의 보상회로가 구동되도록 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하는 비선형 왜곡 정정 자동 명령기를 구비한다.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치는 변조기(401)와, 송신 시스템(400)과, 송신 시스템(400)으로부터 추출된 방송 신호의 비선형 왜곡량에 따라 변조기(401)에 내장된 보상회로가 구동되도록 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하는 비선형 왜곡 정정 자동 명령기(402)로 구성된다. 여기서, 변조기(401)와 송신 시스템(400)은 종래와 동일하게 구성된다.
이와 같이 구성되는 송신기에서 왜곡 보상 장치의 동작은 다음과 같다.
우선, 변조기(401)는 수신단(미도시)으로부터 입력되는 엠팩-Ⅱ 전송 스트림(MPEG-Ⅱ TS) 형태의 방송 신호를 8T-VSB 변조 방식을 이용하여 디지털 TV 방송용으로 변조하고. 변조된 방송 신호를 송신 시스템(400)으로 전송한다.
송신 시스템(400)에서는 변조기(401)로부터 입력되는 중간 주파수(IF)의 방송 신호를 업-컨버터 회로(미도시)를 통해 방송용 주파수(RF) 대역으로 주파수 상향 변환한 후 고출력 증폭기(미도시)에 인가하여 방송 신호가 원하는 전력 레벨을 갖도록 증폭한다. 이때, 고출력 증폭기를 통해 방송 신호를 증폭하는 과정에서 방송 신호에는 비선형 왜곡 성분이 포함될 확률이 높다.
비선형 왜곡 정정 자동 명령기(402)는 송신 시스템(400)을 통해 송출되는 방송 신호를 추출한 후 추출된 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분을 모니터링 한다. 모니터링 결과, 추출된 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분의 크기가 이미설정된 기준값 이상일 경우 비선형 왜곡 정정 자동 명령기(402)는 변화된 비선형 왜곡 성분을 보상하기 위해 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하여 변조기(401)로 제공한다.
그러면, 변조기(401)에 내장되어 있는 보상 회로(미도시)에서는 비선형 왜곡정정 자동 명령기(402)에서 제공하는 왜곡 정정 명령에 따라 방송 신호를 전치 보상한다.
도 5는 도 4에 보인 비선형 왜곡 정정 자동 명령기의 블록 구성도이다.
도 5를 참조하면, 송신 시스템으로부터 추출된 방송 신호를 두 개의 동일한 신호로 분리하여 출력하는 분배기(501)와, 분배기(501)에서 출력되는 각 신호에서 비선형 왜곡 성분만을 통과시키는 제 1 필터(502) 및 제 2 필터(503)와, 각 필터(502, 503)에서 출력되는 비선형 왜곡 성분을 정량화된 DC 값으로 변환하는 제 1 왜곡량 감지기(504) 및 제 2 왜곡량 감지기(505)와, 각 왜곡량 감지기(504, 505)로부터 출력되는 DC 성분, 즉 비선형 왜곡 성분이 이미 설정된 기준값을 초과하는 지를 체크하여 그에 따른 제어 신호를 발생하는 제 1 비교기(506) 및 제 2 비교기(506, 507)와, 각 비교기(506, 507)로부터 제공되는 제어 신호를 이용하여 설정된 기준값을 초과하는 비선형 왜곡량을 정정하기 위한 왜곡 정정 명령을 변조기로 발생하는 자동 명령기(508)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 비선형 왜곡 정정 자동 명령기의 동작은 다음과 같다.
우선, 디지털 TV 중계기의 송신 시스템으로부터 추출된 방송 신호는 분배기(501)에서 두 개의 동일한 신호로 분리되어 제 1 필터(502)와 제 2필터(503)로 입력된다.
그러면, 제 1 필터(502)에서는 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분 중 상위 주파수에 해당하는 부분만을 통과시키고, 제 2 필터(503)에서는 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분 중 하위 주파수에 해당하는 부분만을 통과시킨다.
제 1 필터(502)와 제 2 필터(503)를 통해 필터링되어 출력된 상위 주파수 및 하위 주파수의 비선형 왜곡 성분은 제 1 왜곡량 감지기(504)와 제 2 왜곡량 감지기(505)로 입력되어 정량화된 DC 값으로 변환된다. 이때, 제 1 왜곡량 감지기(504)에서는 상위 주파수의 비선형 왜곡 성분을 DC 값으로 변환하고, 제 2 왜곡량 감지기(505)에서는 하위 주파수의 비선형 왜곡 성분을 DC 값으로 변환한다.
이어, 제 1 비교기(506)와 제 2 비교기(507)는 제 1 왜곡량 감지기(504)와 제 2 왜곡량 감지기(505)로부터 출력되는 DC 값 즉, 비선형 왜곡 성분이 이미 설정되어 있는 기준값 이상으로 변화했는 지를 체크한다. 이는 변조기의 보상 회로를 처음 구동시켰을 때에 개선된 비선형 왜곡량과 비교하여 현재 어느 정도의 비선형 왜곡이 발생하였는가를 체크하는 것을 의미한다.
이때, 제 1 비교기(506)는 제 1 왜곡량 감지기(504)로부터 출력되는 상위 주파수의 비선형 왜곡 성분에 대한 DC 값을 체크하고, 제 2 비교기(507)는 제 2 왜곡량 감지기(505)로부터 출력되는 하위 주파수의 비선형 왜곡 성분에 대한 DC 값을 체크한다.
그리고, 제 1 비교기(506)와 제 2 비교기(507)는 체크 결과 비선형 왜곡 성분이 이미 설정된 기준값 이상으로 변화했을 경우에는 변화된 비선형 왜곡 성분을정정하기 위한 제어 신호(DC 값)를 발생하여 자동 명령기(508)로 전송한다.
이와 같이 제 1 비교기(506)와 제 2 비교기(507)를 사용하여 상위 주파수 및 하위 주파수에 대한 비선형 왜곡 정도를 체크하는 이유는 방송 신호에 포함된 상위 주파수와 하위 주파수의 비선형 왜곡량이 각각 서로 상이하므로 한 쪽 주파수에 비선형 왜곡이 편중되어 나타날 경우를 대비하기 위한 것이다.
그러면, 자동 명령기(508)에서는 제 1 비교기(506) 또는 제 2 비교기(507)로부터 전송되는 제어 신호를 변조기의 보상 회로를 동작시키기 위한 왜곡 정정 명령으로 변환하여 발생하고, 발생된 왜곡 정정 명령을 변조기로 전송한다.
변조기는 비선형 왜곡 자동 명령기로부터 전송되는 왜곡 정정 명령에 따라 보상 회로를 구동하여 방송 신호를 전치 보상한다.
도 6은 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡 성분을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 디지털 TV 중계기의 송신 시스템으로부터 추출된 방송 신호에는 상위 주파수와 하위 주파수에 각각 비선형 왜곡 성분이 발생한다. 이러한 각 비선형 왜곡 성분은 본 발명에 따른 비선형 왜곡 정정 자동 명령기에 의해 감지된다.
여기서 상위 주파수는 비선형 왜곡 정정 자동 명령 장치의 제 1 필터에 의해 필터링되며, 하위 주파수는 제 2 필터에 의해 필터링된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 디지털 TV 중계기의 송신단으로부터 발생되는 방송 신호의 비선형 왜곡량을 감지하여 변화된 비선형 왜곡을 정정하도록 변조기의 보상 회로를 구동시키는 왜곡 정정 명령을 자동으로 발생하므로써 디지털 TV 중계기의 송신단에서 발생하는 비선형 왜곡을 자동으로 전치 보상할 수 있어 일정 품질의 디지털 방송 서비스를 가입자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 시스템 운영자는 자신이 설정한 비선형 왜곡량의 기준값에 따라 변조기에 내장된 보상 회로의 동작 시점을 조정하여 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생할 경우 신속히 보상 회로를 동작시킬 수 있으므로 디지털 TV 중계기를 항상 최적의 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 디지털 TV 중계기의 송신단에서 추출한 방송 신호의 왜곡량이 이미 설정된 기준값을 초과할 경우 초과된 왜곡량을 보상하기 위한 왜곡 정정 명령을 자동 발생하는 왜곡 정정 자동 명령기와,
    상기 발생된 왜곡 정정 명령에 따라 상기 방송 신호를 전치 보상하는 변조기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 왜곡 정정 자동 명령기는,
    상기 송신단으로부터 추출한 방송 신호를 제 1 방송 신호와 제 2 방송 신호로 각각 분배하는 분배기와,
    상기 분배된 제 1 방송 신호의 상위 주파수에 포함된 왜곡 성분을 필터링하는 제 1 필터와,
    상기 분배된 제 2 방송 신호의 하위 주파수에 포함된 왜곡 성분을 필터링하는 제 2 필터와,
    상기 제 1 필터에서 필터링된 왜곡 성분을 정량화하여 제 1 직류 값으로 변환하는 제 1 왜곡량 감지기와,
    상기 제 2 필터에서 필터링된 왜곡 성분을 정량화하여 제 2 직류 값으로 변환하는 제 2 왜곡량 감지기와,
    상기 변환된 제 1 직류값을 입력받아 상기 입력된 제 1 직류값이 이미 설정된 기준값을 초과할 경우 초과된 왜곡량을 보상하기 위한 제어 신호를 발생하는 제 1 비교기와,
    상기 변환된 제 2 직류값을 입력받아 상기 입력된 제 2 직류값이 이미 설정된 기준값을 초과할 경우 초과된 왜곡량을 보상하기 위한 제어 신호를 발생하는 제 2 비교기와,
    상기 제 1 비교기와 제 2 비교기에서 발생된 각 제어 신호에 따라 상기 초과된 왜곡량을 보상하도록 상기 변조기로 왜곡 정정 명령을 제공하는 자동 명명기로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 변조기는,
    상기 왜곡 정정 명령에 따라 내장된 보상 회로를 구동하여 상기 방송 신호에 포함된 왜곡량을 전치 보상하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 장치.
  4. 디지털 TV 송신단으로부터 방송 신호를 추출하는 단계와,
    상기 추출된 방송 신호에 포함된 왜곡 성분을 필터링하고, 상기 필터링된 왜곡 성분을 정량화하여 직류 값으로 변환하는 단계와.
    상기 변환된 직류값과 이미 설정된 기준값을 서로 비교하여 상기 추출된 방송 신호에 포함된 왜곡량의 증가 여부를 판단하는 단계와,
    상기 판단 결과에 따라 상기 왜곡량이 증가하였을 경우 상기 증가된 왜곡량을 보상하기 위한 왜곡 정정 명령을 자동 발생하여 변조기로 제공하는 단계와,
    상기 제공된 왜곡 정정 명령에 따라 상기 방송 신호를 전치 보상하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 왜곡 성분의 변환 단계에서,
    상기 왜곡 성분의 변환은 상기 추출된 방송 신호의 상위 주파수와 하위 주파수로부터 필터링된 각 왜곡 성분에 대하여 실시하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 중계기에서 송신기의 왜곡 보상 방법.
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