KR100497265B1

KR100497265B1 - 디지털방송수신기및신호레벨표시방법

Info

Publication number: KR100497265B1
Application number: KR1019970028212A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 치바
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2005-09-15
Also published as: JPH1023475A; KR980006985A; US5898699A; JP3689986B2

Abstract

표시 장치에 안테나 레벨을 표시함에 있어서, QPSK 복조기의 출력 신호들과 이들 출력 신호를 에러 정정 회로로 에러 보정하여 얻은 신호들을 비교기로 비교한 후, 재-인코딩 회로에 의해 에러-정정된 데이터에 에러 정정 코드들을 다시 부가함으로써, 비트 에러 레이트를 측정한다. 상기 비트 에러 레이트의 측정된 값에 따라 AGC 증폭기의 이득을 제어하고 상기 비트 에러 레이트의 상기 측정된 값에 대응하는 안테나 값을 상기 표시 장치에 표시한다.

Description

디지털 방송 수신기 및 신호 레벨 표시 방법

본 발명은 디지털 위성 방송 수신기 및 이 수신기를 위한 안테나 레벨 표시 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 실-시간으로 표시될 수 있는 안테나 레벨 범위를 확장시키는 기술에 관한 것이다.

위성 방송의 무선 전파들을 적절하게 수신하기 위해서는, 위성 방송 수신용 안테나(이후로는 간단히 "안테나"로 칭함)가 정확하게 위성을 향하도록 조정할 필요가 있다. 종래의 아날로그 위성 방송 수신기의 경우에는, BS 변환기의 출력 신호와 같은 BS-IF 신호의 레벨 또는 BS 튜너의 AGC 전압이 최대가 되도록 안테나의 방향을 조정한다.

그렇지만, 아날로그 위성 방송 수신기를 위한 상기 조정 방법을 디지털 위성 방송 수신기에 직접 적용하면 디지털 장비에 특유한 레벨 표시를 실현할 수 없다.

위와 같은 관점에서, 복조 출력의 비트 에러 레이트로부터 안테나 레벨을 연산하는 것을 생각해 볼 수 있다. 그렇지만 복조 출력의 에러를 카운트해서 카운트 값을 표시하도록 수신기를 구성할지라도, 아날로그 위성 방송 수신기들에서 실행되는 것과 같은 넓은 범위의 레벨 표시를 제공할 수 없다.

표 1

이것은 C/N 값이 15 dB보다 더 넓은 범위로 증가함에 따라, 하나의 에러를 관측하는데 걸리는 시간이 표 1에서와 같이 가파르게 증가하여 상기 에러 레이트를 실-시간으로 표시하는 것이 더 어려워지기 때문이다(실제로 매우 어럽다). 표 1에 나타난 수치값들은 전송 레이트 42 Mbps의 QPSK 신호를 수신할 때의 값들이다.

위와 같은 이유로, 안테나의 방향을 조정하는데 있어서, 15 dB보다 더 큰 C/N 값들을 판단하는 것은 어려운 일이다. 직경이 40 - 50cm 정도의 작은 직경의 안테나의 경우, 그러한 안테나들은 큰 수신 C/N 값들을 제공할 수 없기 때문에, 약 14 dB보다 작은 C/N 값들의 판단은 충분히 할 수 있다. 그렇지만, 직경이 75 cm 이상인 안테나의 경우에는, 큰 수신 C/N 값을 제공할 수 있기 때문에, 안테나 조정이 높은 정밀도로 행해질 수 없다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점에서 이루어진 것이며, 그러므로 본 발명의 목적은 표시될 수 있는 수신 C/N 값의 범위를 확장시킴으로써 디지털 위성 방송 수신기에서 안테나 조정을 정밀하게 행할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따라, 수신된 디지털 방송 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 측정 수단과, 상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초하여 수신 신호 레벨을 표시하는 표시 수단, 및 상기 수신된 디지털 방송 신호에 노이즈를 부가하는 수단으로서, 상기 노이즈의 양은 상기 수신 신호 레벨을 표시하는 모드에서 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 변화되는 상기 노이즈 부가 수단을 포함하는, 디지털 방송 수신기를 제공한다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 수신된 디지털 위성 신호를 증폭하는 증폭 수단과, 상기 증폭 수단의 출력 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단과, 기준 값을 발생하는 발생 수단과, 상기 검출된 진폭과 상기 기준 값간의 비한 결과에 기초해서 상기 증폭 수단의 이득을 제어하는 증폭 제어 수단과, 상기 증폭 수단의 출력 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 측정 수단, 및 상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초해서 수신 신호 레벨을 표시하는 표시 수단을 포함하며, 상기 발생 수단은 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 상기 기준 값을 변화시키는, 디지털 방송 수신기를 제공한다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 수신된 디지털 방송 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 단계와, 상기 수신된 디지털 방송 신호에 노이즈를 부가하는 단계로서, 상기 노이즈의 양은 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 변화되는, 상기 노이즈 부가 단계, 및 상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초해서 수신 신호 레벨을 표시하는 단계를 포함하는, 수신된 디지털 방송 신호의 신호 레벨을 표시하는 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 기술한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 디지털 위성 방송 수신기의 주요부의 구성을 도시하는 블록도이다.

이 디지털 위성 방송 수신기는 다음과 같은 구성 요소들을 갖는다. 증폭기(1)는 제 1 중간 주파수(이후로는 IF 로 약칭함) 신호 S1을 증폭한다. 혼합기(2)는 증폭기(1)의 출력을 제 2 IF 신호 S2로 변환시킨다. 로컬 오실레이터(3)는 로컬 신호를 발생하여 혼합기(2)에 제공한다. 대역통과 필터(4)는 혼합기(2)의 출력에서 불필요한 성분들을 제거한다. AGC 증폭기(5)는 대역통과 필터(4)의 출력의 레벨을 조정한다. 직교 검출기(quadrature detector)(6)는 AGC 증폭기(5)의 출력에 대해 직교 검출을 실시하여 I-축 및 Q-축 아날로그 기초대역 신호들(analog baseband signals) (이후로는 각각 I 신호 및 Q 신호로 칭함)을 발생한다. A/D 변환기(7)는 I 및 Q 신호들을 디지털화시킨다. QPSK 복조기(8)는 디지털화된 I 및 Q 신호들을 복조한다. 에러 정정 회로(9)는 복조된 데이터의 에러들을 정정한다.

제곱 연산기(10 및 11)는 각각 상기 디지털화된 I 및 Q 신호들의 제곱을 연산한다. 가산기(12)는 제곱 연산기들(10 및 11)의 출력 신호들의 합을 연산한다. 감산기(13)는 가산기(12)의 출력과 마이크로컴퓨터(14)가 발생하는 AGC 기준 전압(이후로는 "AGC_REF" 로 칭함)의 차를 연산한다. 마이크로컴퓨터(14)는 전체적인 디지털 위성 방송 수신기 및 다른 프로세싱을 제어한다. D/A 변환기(15)는 감산기(13)의 출력을 아날로그 신호로 변환시켜 그것을 AGC 증폭기(5)에 이득 제어 전압으로서 제공한다.

재-인코딩 회로(re-encoding circuit)(16)는 다시 에러 정정 회로(9)의 출력을 인코딩한다. 비교기(17)는 재-인코딩 회로(16)의 출력과 QPSK 복조기(8)의 출력을 비교하여 에러 레이트를 연산한다. 표시 장치(18)는 상기 연산된 에러 레이트 값에 기초해서 마이크로컴퓨터(14)가 발생하는 안테나 레벨을 표시한다.

도 1의 디지털 위성 방송 수신기에 있어서, 위성으로부터 송신된 12 GHZ 대역의 신호는 안테나(도시되지 않음)에 의해 수신되어 변환기(도시되지 않음)에 의해 1 GHZ 대역의 제 1 IF 신호 S1로 변환되고 이 신호는 증폭기(1)에 입력된다. 혼합기(2)에서, 증폭된 IF 신호는 사용자가 설정한 수신 채널에 대응하는 주파수를 갖는 로컬 오실레이터(3)의 출력과 혼합되고 이에 의해 480 MHZ 대역의 제 2 IF 신호 S2로 주파수 변환된다. 상기 혼합기(2)의 출력에 포함된 불필요한 성분들은 대역통과 필터(4)에 의해 제거된다. AGC 증폭기(5)에서 대역통과 필터(4)의 출력은, D/A 변환기(15)로부터 제공된 이득 제어 전압에 기초해서 일정한 레벨을 갖도록, 이득 제어된다. AGC 증폭기(5)의 출력은 직교 검출기(6)에 의해 직교 I 및 Q 신호들로 변환된다. I 및 Q 신호들은 A/D 변환기(7)에 의해 디지털화된 다음 QPSK 복조기(8)에 의해 복조된다. 결과적인 복조 출력들은 에러 정정 회로(9)에서 에러 정정을 거치고 비트 스트림 출력 데이터로 되어, 즉시 다음 단계의 MPEG2 디코더(도시되지 않음)로 제공된다.

도 1을 참조하면, A/D 변환기(7)의 입력 레벨을 일정하게 유지하기 위해, A/D 변환기(7)로부터 출력된 디지털화된 I 및 Q 신호들은 각각 제곱 연산기들(10 및 11)에 의해 각각 제곱된 후, 가산기(12)에 의해 서로 가산되어 제곱합 신호(sum-of-squares signal)를 발생한다. 상기 제곱합 신호와 마이크로컴퓨터(14)로부터 제공된 AGC_REF 간의 차이가 감산기(13)에 의해 연산되고, 그 다음 D/A 변환기(15)에 의해 아날로그 신호로 변환되어, AGC 증폭기(5)에 이득 제어 전압으로서 제공된다. 이 방법에서, AGC 증폭기(5)의 이득은 I 및 Q 신호들의 제곱의 합이 AGC_REF와 같아지도록 자동적으로 제어된다.

또한, 재-인코딩 회로(16)에 의해 에러 정정 회로(9)의 출력에 에러 정정 코드들을 다시 부가하고 그 결과 데이터를 비교기(17)에 의해 에러 정정을 실행하기 전의 데이터와 비교함으로써, 에러 레이트를 결정한다. 상기 에러 레이트는 마이크로컴퓨터(14)에 의해 취해지고 그 다음 아날로그 레벨로 변환된 다음 표시 장치(18)로 제공된다.

디지털 전송의 경우에는, 안테나 레벨 값으로서 C/N 값을 사용하는 것이 가장 좋다. 도 2에 이론적 곡선으로 도시된 바와 같이, 비트 에러 레이트와 C/N 값은 서로 일대일 대응할 수 있다.

비트 에러 레이트는 그 특성상, 많은 에러들이 발생될 때는 상기 비트 에러 레이트를 즉시 연산할 수 있지만, 단지 적은 수의 에러들이 발생될 때는 연산하는데 오랜 시간이 걸린다. 이것은 하나의 에러를 검출하는데 필요한 평균 시간이 1/(R·E)[sec]이기 때문이다(여기서, R은 전송 레이트[bps]이고, E는 비트 에러 레이트이다).

그렇지만, 도 1의 수신기에서, 상기 안테나 레벨은 표시 장치(18)의 스크린 상에 표시되기 때문에, 0.5 - 1초 내에 표시되지 않는다면 안테나 조정에 사용되지 못한다. 표시를 업데이트하는 시간이 1 초라고 가정하면, 표 1의 경우, 15 - 16 dB의 C/N 값의 범위가, 상기 에러 검출과 상기 안테나 레벨 표시의 한계 범위로 된다. C/N 값이 상기 범위보다 크다면 (에러 레이트가 낮다면), 에러-프리 상태(error-free state)가 되어 에러 검출과 안테나 레벨 표시는 실행될 수 없다.

위의 관점에서, 본 실시예에 따르면, 비트 에러 레이트 대 C/N 값 특성이 마이크로컴퓨터(14)가 취한 비트 에러 값(C/N 값에 상당)에 따라 도 2의 점선으로 표시된 것과 같이 변화되도록, 상기 안테나 레벨 표시가 실행된다. 즉, C/N 값이 높은 경우에 있어서는, 등가적으로 노이즈가 부가되어 외관상의 C/N 값을 낮춘다. 상세하게 설명하면, 비트 에러 레이트 값이 감소할수록 AGC_REF의 레벨은 낮아지며, 이에 의해 A/D 변환기(7)의 입력 신호들의 진폭들은 최적값들보다 작아지고, 따라서 이에 의해 양자화 노이즈(quantization noise)가 증가하게 되어 C/N 값이 등가적으로 낮아지게 된다. 도 3의 아이 패턴(eye pattern)은, A/D 변환기(7)의 입력 신호들의 진폭들을 낮춤으로써 C/N 값이 감소됨에 따라 양자화 노이즈가 증가하는 것을 보여준다.

도 4는 비트 에러 레이트에 따라 AGC_REF가 어떻게 변화되는지를 보여준다. 도 4에서, 곡선 ①은 이론적 곡선이며 곡선들 ②-⑥은 상기 이론적 곡선 ①을 오른쪽으로 이동시킴으로써 얻은 곡선들이며, 바꿔 말하면 AGC_REF를 감소시킴으로써 등가적으로 C/N 값을 감소시킴으로써 얻어진 곡선들이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선들 ②-⑥은 수신 C/N 값이 증가하는 순서대로 선택된다. 이 프로세싱에서 도 2에 도시된 바와 같이, 10^-1 내지 10^-7 의 비트 에러 레이트 범위에 대응하는 C/N 값 범위는 3.4-15.4 dB 내지 3.4-18 dB의 이론적 범위로부터 변환된 것이다. 또한 비트 에러 레이트가 10^-7보다 작아지지 않도록 한다. 결과적으로, 표시될 수 있는 C/N 값 범위는 이론적 곡선보다 2-3 dB만큼 더 확대될 수 있다. 명백히, 위의 프로세싱은 안테나 레벨 표시 메뉴에 따라 수신기가 동작할 때만 수행되고, 통상적인 수신 상태에서는 수행되지 않는데, 왜냐하면 특성들에서 정상적인 악화(regular deterioration)를 야기할 수도 있기 때문이다.

위의 변형된 특성을 제공하기 위한 프로그램과 데이터가 마이크로컴퓨터(14) 내의 메모리(ROM)에 저장된다는 것은 당연하다. 위의 실시예에서는 설명의 편의상 여섯 개의 곡선을 사용하여 서술하였지만 실제의 수신기에서는 도 2에 점선으로 나타낸 바와 같이 연속적으로 변화하는 특성(smooth characteristic)을 복수의 곡선들을 사용해서 얻을 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따라, 표시될 수 있는 C/N 값의 범위가 확대될 수 있기 때문에 수신 품질의 측정 범위는 증가하게 된다. 따라서 안테나의 방향을 보다 정밀하게 조정할 수 있다.

또한, 본 발명은 하드웨어적으로 변화시킬 필요없이 단지 소프트웨어적인 변화만으로 용이하게 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 디지털 위성 방송 수신기의 주요부의 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 비트 에러 레이트와 수신 C/N 값의 관계에 대한 이론적 곡선 및 본 발명에 의해 수정된 곡선 도시도.

도 3은 A/D 변환기(7)의 입력 신호의 진폭을 감소시킴으로써 C/N 값이 감소할수록 양자화 노이즈가 증가하는 것을 도시한 도시도.

도 4는 비트 에러 레이트에 따라 AGC_REF가 어떻게 변화하는지를 도시한 도시도.

※ 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 ※

5 : AGC 증폭기 6 : 직교 검출기

7 : A/D 변환기 8 : QPSK복조기

9 : 에러 정정 회로 10, 11 : 제곱 연산기

12 : 가산기 13 : 감산기

14 : 마이크로컴퓨터 15 : D/A 변환기

16 : 재-인코딩 회로 17 : 비교기

18 : 비교기

Claims

디지털 방송 수신기에 있어서,

수신된 디지털 방송 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 측정 수단;

상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초해서 수신 신호 레벨을 표시하는 표시 수단; 및

상기 수신된 디지털 방송 신호에 노이즈를 부가하는 신호 프로세싱 수단으로서, 상기 노이즈의 양은 상기 수신 신호 레벨을 표시하는 모드에서 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 변화되는, 상기 신호 프로세싱 수단을 포함하는, 디지털 방송 수신기.
제 1 항에 있어서, 상기 측정 수단은,

상기 디지털 방송 신호에 에러 정정 동작을 실행하는 에러 정정 수단;

상기 에러 정정 수단의 출력 신호에 에러 정정 인코딩을 실행하는 에러 정정 인코딩 수단, 및

상기 에러 정정 수단의 입력 신호와 상기 에러 정정 인코딩 수단의 출력 신호를 비교하는 비교 수단을 포함하는, 디지털 방송 수신기.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 프로세싱 수단은 상기 수신된 디지털 방송 신호를 증폭하는 증폭 수단을 포함하며, 상기 증폭 수단의 이득은 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 변화되는, 디지털 방송 수신기.
제 3 항에 있어서, 상기 신호 프로세싱 수단은,

상기 증폭 수단의 출력 신호의 진폭을 검출하는 검출 수단;

기준 값을 발생하는 발생 수단; 및

상기 검출된 진폭과 상기 기준 값간의 비교 결과에 기초해서 상기 증폭 수단의 이득을 제어하는 증폭 제어 수단을 더 포함하는, 디지털 방송 수신기.
디지털 방송 수신기에 있어서,

수신된 디지털 방송 신호를 증폭하는 증폭 수단;

상기 증폭 수단의 출력 신호의 진폭을 검출하는 진폭 검출 수단;

기준 값을 발생하는 발생 수단;

상기 검출된 진폭과 상기 기준 값간의 비교 결과에 기초해서 상기 증폭 수단의 이득을 제어하는 증폭 제어 수단;

상기 증폭 수단의 출력 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 측정 수단; 및

상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초해서 수신 신호 레벨을 표시하는 표시 수단을 포함하며,

상기 발생 수단은 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 상기 기준 값을 변화시키는, 디지털 방송 수신기.
제 5 항에 있어서, 상기 발생 수단은, 상기 측정된 비트 에러 레이트가 감소함에 따라 상기 증폭 수단의 출력 신호의 진폭이 감소되도록, 상기 기준 값을 발생하는, 디지털 방송 수신기.
제 6 항에 있어서,

상기 증폭 수단의 출력 신호를 직교-검출하는 검출 수단;

상기 검출 수단의 출력 신호를 A/D-변환하는 A/D-변환 수단;

상기 A/D-변환 수단의 출력 신호를 복조하는 복조 수단; 및

상기 복조 수단의 출력 신호에 에러 정정 동작을 실행하는 에러 정정 수단을 더 포함하는, 디지털 방송 수신기.
제 7 항에 있어서, 상기 진폭 검출 수단은 상기 A/D-변환 수단으로부터 출력되는 I 및 Q 신호들의 제곱의 합을 연산함으로써 상기 진폭을 결정하는, 디지털 방송 수신기.
제 8 항에 있어서, 상기 증폭 제어 수단은,

상기 증폭 검출 수단의 출력 신호와 상기 기준 값간의 차이를 결정하는 감산 수단; 및

상기 감산 수단의 출력 신호를 D/A-변환하는 D/A-변환 수단을 포함하는, 디지털 방송 수신기.
제 7 항에 있어서, 상기 측정 수단은,

상기 에러 정정 수단의 출력 신호에 에러 정정 인코딩을 실행하는 에러 정정 인코딩 수단; 및

상기 에러 정정 수단의 입력 신호와 상기 에러 정정 인코딩 수단의 출력 신호를 비교하는 비교 수단을 포함하는, 디지털 방송 수신기.
수신된 디지털 방송 신호의 신호 레벨을 표시하는 방법에 있어서,

상기 수신된 디지털 방송 신호의 비트 에러 레이트를 측정하는 단계;

상기 수신된 디지털 방송 신호에 노이즈를 부가하는 단계로서, 상기 노이즈의 양은 상기 측정된 비트 에러 레이트에 따라 변화되는, 상기 노이즈 부가 단계; 및

상기 측정된 비트 에러 레이트에 기초해서 수신 신호 레벨을 표시하는 단계를 포함하는, 신호 레벨 표시 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 디지털 방송 신호에 에러 정정 동작을 실행하는 단계;

에러-정정된 신호에 에러 정정 인코딩을 다시 실행하는 단계, 및

상기 에러 정정 동작을 실행하기 전의 신호와 에러-정정-인코딩된 신호를 비교하여 상기 비트 에러 레이트를 측정하는 단계를 더 포함하는 신호 레벨 표시 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 노이즈는, 상기 수신된 디지털 방송 신호를 증폭하는 증폭기 회로의 이득을 변화시킴으로써 상기 수신된 디지털 방송 신호에 부가되는, 신호 레벨 표시 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 증폭기 회로의 이득은,

상기 증폭기 회로의 출력 신호의 진폭을 검출하고,

기준 값을 발생하고,

상기 검출된 진폭과 상기 기준 값간의 차이에 기초해서 상기 증폭기 회로의 이득을 변화시킴으로써 변화되는, 신호 레벨 표시 방법.