KR100502020B1

KR100502020B1 - 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법

Info

Publication number: KR100502020B1
Application number: KR10-2003-0050067A
Authority: KR
Inventors: 강성원; 정일
Original assignee: 피앤피네트워크 주식회사
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-07-18
Also published as: KR20050010684A

Abstract

본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법은 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들이 분산캐리어인 직류분산캐리어인지(DS) 또는 데이터를 나타내는 직류데이터 캐리어(DD)인지를 판단하는 서브캐리어 판단단계(S10), 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류분산캐리어(DS)이면 직류분산캐리어(DS)가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 직류분산캐리어(DS)를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어(c)에 대해서 제1서브캐리어(c)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들(sa,sb)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제1시간보간값(T1)을 구하고, 주파수축상으로 직류분산캐리어(DD)를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어(f)에 대해서 제2서브캐리어(f)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들(sd,se)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값(T2)을 구하는 시간선형보간단계(S20), 제1, 제2시간보간값(T1,T2)에 대해 주파수축상으로 선형보간을 행하여 주파수 보간값(FI)을 구하여 직류분산캐리어(DS)를 주파수 보간값(FI)으로 대체하는 주파수선형보간단계(S30), 직류분산캐리어(DS)에서 주파수 보간값(FI)을 감산하여 직류보정값(DS-FI)을 추출하는 감산단계(S40) 및 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류데이터 캐리어(DD)이면 직류데이터 캐리어(DD)를 직류데이터 캐리어(DD)에서 직류보정값(DS-FI)을 감산한 값으로 대체하는 직류데이터 캐리어 보정단계(S50)로 구성된다.

Description

직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법{DC component elimination method of DC carrier}

본 발명은 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법에 관한 것으로, 특히 지상파방송의 직교 주파수 분할 다중 방식에서 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어(DC carrier)를 직류 성분이 없는 캐리어들로 대체함으로써 신호대잡음비(SNR:Signal to Noise)를 최대로 하여 성능열화를 방지할 수 있는 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법에 관한 것이다.

지상파방송(DVB-T:Digital Video Broadcasting-Terrestrial)의 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplex)방식은 직렬 형태로 입력되는 심볼열을 N개 심볼씩 병렬 데이터로 변환시킨 후, 병렬화된 심볼을 각기 상이한 부반송파 주파수로 멀티플렉싱하고, 멀티플렉싱된 각 데이터를 모두 더해서 전송한다. 여기서, 병렬화된 N개 심볼을 하나의 단위 블럭(block)으로 간주하고, 블럭의 각 부반송파는 상호 직교성을 가지도록 하여 부반송파 채널간의 영향이 없도록 한다. 따라서, 기존의 단일 반송파 전송 방식과 비교하면, 동일한 심볼 전송율을 유지하면서도 심볼 주기를 부채널 수(N)만큼 증가시킬 수 있기 때문에 다중경로 페이딩에 의한 심볼간 간섭을 줄일 수 있다.

직교 주파수 분할 다중 방식을 사용하는 유럽의 디지털 지상파 방송규격에 의하면 송신측에서는 수신측의 복조를 돕기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 수신측에 알려진 값을 갖는 파일롯신호를 전송하려는 데이터 사이사이에 삽입하여 전송한다, 특히 2k 모드의 경우 OFDM 심볼당 45개의 연속파일롯(Continual Pilot)이 모든 심볼마다 즉, 시간축상으로는 동일 서브캐리어(Sub carrier) 위치에 존재한다. 그러나 주파수축상으로의 간격은 규칙성이 없이 랜덤하다. 그리고 분산파일롯(Scattered Pilot)의 위치는 주파수축상에서 보면 12개의 서브캐리어들 마다 삽입이 되어 있고, 시간축상으로는 4개의 심볼마다 삽입되어 있다. 즉, 4개 심볼을 주기로 삽입의 규칙성이 반복된다.

상기 파일롯신호들은 ″부스티드(boosted)″ 전력 레벨 즉, 전송 데이터 레벨의 약 1.4 배 정도의 전력 레벨을 갖고 전송되며, 각 심볼들은 8k 모드인 경우에 6817개의 서브캐리어들을 가지며, 2k 모드인 경우에 1705개의 서브캐리어들로 구성되어 있다.

도 1의 OFDM 전송 프레임 구조도에서 도시된 바와 같이 서브캐리어들 중 직류 성분을 갖는 직류 캐리어(DC carrier)가 각 심볼마다 동일한 위치의 서브캐리어에 존재한다. 예를 들어 2k 모드인 경우 주파수축상에서 중앙에 위치한 852번째 서브캐리어가 직류 캐리어이고, 8k 모드의 경우 3408번째 서브캐리어가 직류캐리어이다.

이와 같은 직류 캐리어는 도 2의 서브캐리어들의 분산 평균값을 도시한 도면에 나타난 바와 같이 직류 성분에 의해 다른 서브캐리어들에 비해 상당히 큰 분산값을 가지게 된다.

따라서 종래의 경우 이러한 직류 성분을 갖는 직류 캐리어인 분산캐리어와 데이터 캐리어에 의해서, 분산캐리어는 시간오프셋 보정시 직류 성분에 의해 오차가 발생되고, 데이터 캐리어는 직류 성분에 의해 송신측에서 송신한 원래의 데이터가 변경될 수 있으므로 시스템의 성능 열화가 발생될 수 있다.

즉, 도 3의 4-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 신호성상도에 도시된 바와 같이 직류 캐리어의 실수성분과 허수성분 모두 직류 성분을 가지게 되므로 각 사분면 중심에 있지 않고 특정 방향으로 쉬프트되며, 이러한 직류 캐리어에 의해 다른 캐리어들 역시 각 사분면 중심에 있지 않고 특정 방향으로 쉬프트되어 위치하고 있으며, 이로 인해 신호대잡음비나 낮아지고 성능의 열화를 야기시키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들 에 대해서 직류 성분이 없는 캐리어들로 대체함으로써 신호대잡음비를 최대로 하여 성능열화를 방지할 수 있는 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법은 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들이 분산캐리어인 직류분산캐리어인지 또는 데이터를 나타내는 직류데이터 캐리어인지를 판단하는 서브캐리어 판단단계; 서브캐리어 판단단계에서 직류 캐리어가 직류분산캐리어이면 직류분산캐리어가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 직류분산캐리어를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어에 대해서 제1서브캐리어가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들에 대해 각각 선형보간을 행하여 제1시간보간값을 구하고, 주파수축상으로 직류분산캐리어를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어에 대해서 제2서브캐리어가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값을 구하는 시간선형보간단계; 제1, 제2시간보간값에 대해 주파수축상으로 선형보간을 행하여 주파수 보간값을 구하여 직류분산캐리어를 주파수 보간값으로 대체하는 주파수선형보간단계; 직류분산캐리어에서 주파수 보간값을 감산하여 직류보정값을 추출하는 감산단계; 및 서브캐리어 판단단계에서 직류 캐리어가 직류데이터 캐리어이면 직류데이터 캐리어를 직류데이터 캐리어에서 직류보정값을 감산한 값으로 대체하는 직류데이터 캐리어 보정단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법을 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법의 순서도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법은 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들이 분산캐리어인 직류분산캐리어인지(DS) 또는 데이터를 나타내는 직류데이터 캐리어(DD)인지를 판단하는 서브캐리어 판단단계(S10), 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류분산캐리어(DS)이면 직류분산캐리어(DS)가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 직류분산캐리어(DS)를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어(c)에 대해서 제1서브캐리어(c)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들(sa,sb)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제1시간보간값(T1)을 구하고, 주파수축상으로 직류분산캐리어(DD)를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어(f)에 대해서 제2서브캐리어(f)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들(sd,se)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값(T2)을 구하는 시간선형보간단계(S20), 제1, 제2시간보간값(T1,T2)에 대해 주파수축상으로 선형보간을 행하여 주파수 보간값(FI)을 구하여 직류분산캐리어(DS)를 주파수 보간값(FI)으로 대체하는 주파수선형보간단계(S30), 직류분산캐리어(DS)에서 주파수 보간값(FI)을 감산하여 직류보정값(DS-FI)을 추출하는 감산단계(S40) 및 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류데이터 캐리어(DD)이면 직류데이터 캐리어(DD)를 직류데이터 캐리어(DD)에서 직류보정값(DS-FI)을 감산한 값으로 대체하는 직류데이터 캐리어 보정단계(S50)로 구성된다.

제1분산캐리어(sa)가 시간축상 제2분산캐리어(sb) 보다 앞에 있으면 제1분산캐리어(sa)의 실수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제2분산캐리어(sb)의 실수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 제1시간보간값의 실수값(RET1)이고, 제1분산캐리어(sa)의 허수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제2분산캐리어(sb)의 허수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 상기 제1시간보간값의 허수값(IMT1)이고, 제3분산캐리어(sd)가 시간축상 제4분산캐리어(se) 보다 앞에 있으면 제4분산캐리어(se)의 실수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제3분산캐리어(sd)의 실수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 제2시간보간값의 실수값(RET2)이고, 제4분산캐리어(se)의 허수값에 3을 곱하고 곱한값에 제3분산캐리어(sd)의 허수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 제2시간보간값의 허수값(IMT2)이다.

주파수 보간값(FI)은 제1, 제2시간보간값(T1,T2)의 평균값이다.

상기의 구성에 따른 본 발명인 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법의 동작은 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 동작을 설명하기 위한 OFDM 전송 프레임 구조의 확대도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 서브캐리어 판단단계(S10)는 서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들이 분산캐리어인 직류분산캐리어인지(DS) 또는 데이터를 나타내는 직류데이터 캐리어(DD)인지를 판단한다.

시간선형보간단계(S20)는 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류분산캐리어(DS)이면 직류분산캐리어(DS)가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 직류분산캐리어(DS)를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어(c)에 대해서 제1서브캐리어(c)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들(sa,sb)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제1시간보간값(T1)을 구하고, 주파수축상으로 직류분산캐리어(DD)를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어(f)에 대해서 제2서브캐리어(f)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들(sd,se)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값(T2)을 구한다.

만약 현재 기준 심볼이 4번이라고 가정하면, 현재 기준 심볼에서 직류 캐리어는 직류분산캐리어(DS)이므로 이 경우에는 직류 성분을 가지고 있지 않은 주파수축상의 앞과 뒤에 있는 두개의 서브캐리어들을 이용하여 그 서브캐리어들을 기준으로 시간축상에 있는 가장 근접한 두개의 분산캐리어들을 사용하여 선형보간을 행하여 구한 값으로 직류분산캐리어(DS)를 대체시킨다. 이를 위해 직류분산캐리어(DS)가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 직류분산캐리어(DS)를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어(c)에 대해서 제1서브캐리어(c)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들(sa,sb)에 대해서 선형보간을 행하여 제1시간보간값(T1)을 구하고, 주파수축상으로 직류분산캐리어(DD)를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어(f)에 대해서 제2서브캐리어(f)가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들(sd,se)에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값(T2)을 구한다.

즉, 제1시간보간값(T1)의 실수값(RET1)과 허수값(IMT1) 및 제2시간보간값(T2)의 실수값(RET2)과 허수값(IMT2)은 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다.

RET1={제2분산캐리어(sb)의 실수값 + 3 × 제1분산캐리어(sa)의 실수값}÷4,

IMT1={제2분산캐리어(sb)의 허수값 + 3 × 제1분산캐리어(sa)의 허수값}÷4,

RET2={제3분산캐리어(sd)의 실수값 + 3 × 제4분산캐리어(se)의 실수값}÷4,

IMT1={제3분산캐리어(sd)의 허수값 + 3 × 제4분산캐리어(se)의 허수값}÷4 이다.

주파수선형보간단계(S30)는 제1, 제2시간보간값(T1,T2)에 대해 주파수축상으로 선형보간을 행하여 주파수 보간값(FI)을 구하여 직류분산캐리어(DS)를 주파수 보간값(FI)으로 대체한다.

즉, 주파수 보간값(FI)의 실수값은 제1시간보간값(T1)의 실수값과 제2시간보간값(T2)의 실수값을 평균한 값이고, 주파수 보간값(FI)의 허수값은 제1시간보간값(T1)의 허수값과 제2시간보간값(T2)의 허수값을 평균한 값으로 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다.

주파수 보간값(FI)의 실수값={제1시간보간값(T1)의 실수값 + 제2시간보간값(T2)의 실수값}÷2이고, 주파수 보간값(FI)의 허수값={제1시간보간값(T1)의 허수값 + 제2시간보간값(T2)의 허수값}÷2이다.

상기와 같이 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들 중 분산캐리어들은 데이터 처리를 위해 송신측에서 보낸 값으로 이들은 시간축상 및 주파수축상으로 선형(linear)적인 특성을 가지고 있으므로 직류 성분을 가지고 있는 직류분산캐리어(DS)를 그 직류분산캐리어 앞과 뒤에 있는 서브캐리어들과 시간축상으로 가장 근접한 위치에 있는 두개의 분산캐리어들에 대해서 시간축상으로 선형보간을 행하고, 선형보간에 의해 구한 제1시간보간값(T1)과 제2시간보간값(T2)을 주파수축상으로 다시 선형보간하여 구한 주파수 보간값(FI)으로 직류분산캐리어(DS)를 대체할 수가 있으며, 직류분산캐리어(DS)를 직류 성분이 없는 주파수 보간값(FI)으로 대체하므로써 성능열화를 방지할 수 있다.

감산단계(S40)는 직류분산캐리어(DS)에서 주파수 보간값(FI)을 감산하여 직류보정값(DS-FI)을 추출한다. 즉, 직류분산캐리어(DS)의 실수값에서 주파수 보간값(FI)의 실수값을 감산하여 직류보정값(DS-FI)의 실수값을 구하고, 직류분산캐리어(DS)의 허수값에서 주파수 보간값(FI)의 허수값을 감산하여 직류보정값(DS-FI)의 허수값을 구한다.

직류데이터 캐리어 보정단계(S50)는 서브캐리어 판단단계(S10)에서 직류 캐리어가 직류데이터 캐리어(DD)이면 직류데이터 캐리어(DD)를 직류데이터 캐리어(DD)에서 직류보정값(DS-FI)을 감산한 값으로 대체한다. 직류 성분을 가지고 있는 직류캐리어들 중 직류데이터 캐리어(DD)는 송신측에서 송신한 데이터를 가지고 있으므로 이러한 데이터는 손실되면 안되므로 직류데이터 캐리어(DD)에서 앞에서 구한 직류보정값(DS-FI)을 감산하게 되면 직류데이터 캐리어(DD)에 있는 직류 성분만을 제거시킬 수 있다.

도 6의 본 발명에 따라 직류성분을 제거한 후 2k 모드에서 서브캐리어들의 분산 평균값을 도시한 도면에 나타난 바와 같이 직류캐리어들에 대해서 직류 성분의 제거에 따라 분산 평균값이 작아진 것을 알 수 있으며, 도 7의 본 발명에 따라 직류 캐리어의 직류 성분이 제거된 서브캐리어들에 대한 4-QAM 신호성상도에 도시된 바와 같이 직류 캐리어의 실수성분과 허수성분 모두 직류 성분이 제거되므로 송신측에서 보낸 데이터들이 각 사분면 중심에 모여 있게 되므로 신호대잡음비의 성능이 향상되고 시스템의 성능 열화를 방지할 수 있다.

본 발명의 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법은 직류 성분을 가지고 있는 직류분산캐리들에 대해서는 시간축상 및 주파수축상으로 선형보간하여 직류 성분이 없는 다른 값으로 대체하고, 직류 성분을 가지고 있는 직류데이터 캐리어들에 대해서는 직류데이터 캐리어에서 직류 성분만큼의 값을 감산하여 직류캐리어들에 대해서 직류 성분을 모두 제거하여 신호대잡음비를 최대로 하여 성능열화를 방지할 수 있다.

도 1은 DVB-T 표준의 2k 모드 프레임 구조의 데이터, 연속파일롯 및 분산파일롯으로 구성된 OFDM 전송 프레임 구조도,

도 2는 2k 모드에서 서브캐리어들의 분산 평균값을 도시한 도면이고,

도 3은 4-QAM 신호성상도를 나타낸 도면이고,

도 4는 본 발명의 직류 캐리어의 직류 성분 제거 방법의 순서도이고,

도 5는 도 4에 따른 동작을 설명하기 위한 OFDM 전송 프레임 구조의 확대도,

도 6은 본 발명에 따라 직류성분을 제거한 후 2k 모드에서 서브캐리어들의 분산 평균값을 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명에 따라 직류 캐리어의 직류 성분이 제거된 서브캐리어들에 대한 4-QAM 신호성상도를 나타낸 도면이다.

Claims

직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어에 대해 직류 성분을 제거하기 위한 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법에 있어서,

서브캐리어들 중 직류 성분을 가지고 있는 직류 캐리어들이 분산캐리어인 직류분산캐리어인지 또는 데이터를 나타내는 직류데이터 캐리어인지를 판단하는 서브캐리어 판단단계;

상기 서브캐리어 판단단계에서 직류 캐리어가 직류분산캐리어이면 상기 직류분산캐리어가 속한 심볼의 서브캐리어들 중 주파수축상으로 상기 직류분산캐리어를 기준으로 앞에 3번째 위치한 제1서브캐리어에 대해서 제1서브캐리어가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제1, 제2분산캐리어들에 대해 각각 선형보간을 행하여 제1시간보간값을 구하고, 주파수축상으로 상기 직류분산캐리어를 기준으로 뒤에 3번째 위치한 제2서브캐리어에 대해서 제2서브캐리어가 위치한 지점에서 시간축상 가장 근접한 2개의 제3, 제4분산캐리어들에 대해 각각 선형보간을 행하여 제2시간보간값을 구하는 시간선형보간단계;

제1, 제2시간보간값에 대해 주파수축상으로 선형보간을 행하여 주파수 보간값을 구하여 상기 직류분산캐리어를 주파수 보간값으로 대체하는 주파수선형보간단계;

상기 직류분산캐리어에서 상기 주파수 보간값을 감산하여 직류보정값을 추출하는 감산단계; 및

상기 서브캐리어 판단단계에서 직류 캐리어가 직류데이터 캐리어이면 상기 직류데이터 캐리어를 상기 직류데이터 캐리어에서 상기 직류보정값을 감산한 값으로 대체하는 직류데이터 캐리어 보정단계를 구비한 것을 특징으로 하는 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법.
제 1 항에 있어서, 제1분산캐리어가 시간축상 제2분산캐리어 보다 앞에 있으면 제1분산캐리어의 실수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제2분산캐리어의 실수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 상기 제1시간보간값의 실수값이고, 제1분산캐리어의 허수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제2분산캐리어의 허수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 상기 제1시간보간값의 허수값인 것을 특징으로 하는 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법.
제 1 항에 있어서, 제3분산캐리어가 시간축상 제4분산캐리어 보다 앞에 있으면 제4분산캐리어의 실수값에 3을 곱하고 곱한 값에 제3분산캐리어의 실수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 상기 제2시간보간값의 실수값이고, 제4분산캐리어의 허수값에 3을 곱하고 곱한값에 제3분산캐리어의 허수값을 합하고 합한 결과값을 4로 나눈값이 상기 제2시간보간값의 허수값인 것을 특징으로 하는 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 주파수 보간값은 상기 제1, 제2시간보간값의 평균값인 것을 특징으로 하는 직류캐리어의 직류 성분 제거 방법.