KR100510665B1

KR100510665B1 - 디지털 ｔｖ의 위상 오차 추적 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100510665B1
Application number: KR10-2002-0085810A
Authority: KR
Inventors: 김우찬
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-12-28
Filing date: 2002-12-28
Publication date: 2005-08-31
Also published as: US7126646B2; KR20040059227A; US20040135928A1

Abstract

본 발명은 VSB 방식으로 변조되어 전송되는 신호를 수신하여 위상 오차를 추적하는 DTV 수신기의 위상 오차 추적 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 I 신호를 빼 I 신호의 오차를 구하고, 상기 I 신호의 오차에 추정된 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정한 후 기 결정된 위상 오차 보상 영역에서는 상기 기본 위상 오차에 기 설정된 상수를 곱하여 최종 위상 오차로 출력하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차를 그대로 최종 위상 오차로 출력함으로써, 위상 오차를 더욱 정확하게 추정할 수 있으므로 위상 오차 추정 장치에서 수렴이 빨라지고, 위상 추적 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

디지털 ＴＶ의 위상 오차 추적 장치 및 방법{Apparatus and method for tracking phase error in digital TV receiver}

본 발명은 디지털 TV(DTV) 수신기에 관한 것으로서, 특히 잔류측파대(VSB) 방식으로 변조되어 전송되는 신호를 수신하여 위상 잡음을 제거하는 DTV 수신기의 위상 오차 추적 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 사용되는 대부분의 디지털 전송 시스템 및 미국향 DTV 전송 방식으로 제안된 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 8VSB 신호를 수신하는 디지털 TV 수신기에서는 방송 신호가 공중파를 통해 전송되어 오거나 유선으로 전송되어 올 때, 필수적으로 튜너를 사용하게 된다.

도 1은 이러한 DTV 수신기의 일반적인 구성 블록도로서, VSB 방식으로 변조된 RF 신호가 안테나를 통해 수신되면 튜너(101)는 원하는 채널 주파수를 선택하여 중간 주파(IF) 신호로 변환한 후 복조부(102)로 출력한다. 상기 복조부(102)는 상기 IF 신호를 디지털화하고 위상 분리한 후 반송파 복구를 통해 I,Q 성분의 디지털 기저대역 신호로 변환한 후 이 중 I 성분의 신호만을 등화부(103)와 동기 검출 및 타이밍 복원부(106)로 출력한다. 즉, 상기 I 성분의 신호에는 채널과 튜너등에 의한 신호 왜곡이 포함되어 있으므로 이를 보상하기 위해 등화부(103)가 이용된다.

상기 등화부(103)는 상기 I 성분의 신호와 동기 신호를 이용하여 상기 I 성분의 신호에 포함된 심볼간 간섭을 일으키는 진폭의 선형 왜곡, 건물이나 산등에서 반사되어 생기는 고스트 등을 제거한 후 위상 오차 추적부(104)로 출력한다. 상기 위상 오차 추적부(104)는 채널 등화된 신호에 남아있는 위상 잡음등을 보상한 후 보상된 데이터를 슬라이싱부(105)로 출력한다. 상기 슬라이싱부(105)는 기 설정된 슬라이스 레벨로 상기 위상 오차 추적된 데이터를 슬라이싱하여 원래 전송되었던 신호로 복원한다.

또한, 상기 동기 검출 및 타이밍 복원부(106)는 복조부(102)에서 출력되는 기저대역의 I 신호로부터 송신시 삽입되었던 필드 동기 신호, 세그먼트 동기 신호등을 복원하고, 상기 동기 신호들과 기저대역의 I 신호를 이용하여 송신시에 사용된 것과 같은 심볼 클럭을 생성한다. 이는 미국향 디지털 TV(DTV) 방식으로 제안된 ATSC 8VSB 전송 시스템에서 심볼 클럭은 전송하지 않고 데이터만을 전송하기 때문이다. 이때, 상기 동기 검출 및 타이밍 복원부(106)에서 검출한 동기 신호들은 등화부(103)로 출력되고, 현재 심볼들의 타이밍 오차에 비례하는 심볼 클럭은 A/D 변환을 위해 복조부(102)로 출력된다.

이와 같이 구성된 디지털 TV 수신기에서, 상기 튜너(301)의 주파수 발생기는 일정한 주파수를 발생시키지 못하고 그 성능에 따라 높고 낮은 주파수 흔들림 현상을 일으키게 된다. 그리고, 이러한 주파수 흔들림 현상으로 인해 발생하는 잡음 중의 하나가 위상 잡음(phase noise)이다. 또한, 상기 복조부(102)와 채널의 왜곡을 보상하는 등화부(103)를 통과한 신호에는 작은 직류 편차(DC offset)와 이득 오차(gain error)가 섞여 있다. 상기 위상 잡음은 일정한 위상 오차를 가지고 신호가 어긋나 있는 것이 아니라 불규칙한 위상으로 계속 위상 오차가 변하는 것을 말한다. 일반적으로 위상 잡음의 크기는 약 60°이내이고 최대 90°이내이다.

그리고, 전술한 위상 잡음, 직류 편차, 그리고 이득 오차를 보정하는 역할을 수행하는 부분이 위상 오차 추적부(error tracking loop)(104)이다.

즉, 상기 등화부(103)는 전송 신호에 가해진 채널 왜곡이나 위상 잡음, 이득 오차 등을 보상하지만, 등화 계수를 갱신하는 루프의 대역폭이 좁아서 빠르게 변화하는 잡음과 오차는 제대로 보상하지 못한다. 특히, 튜너(101)에 의해 발생되는 위상 잡음은 빠르게 변화하기 때문에 등화부(103)가 상기 위상 잡음을 충분히 보상하지 못한다. 그리고, 상기 등화부(103)에서 일부 보상되지 못한 DC 편차와 이득 오차도 상기 등화된 신호에 섞여 있다.

따라서, 상기 위상 오차 추적부(104)는 이러한 위상 잡음, DC 편차, 그리고 이득 오차를 보정한다.

도 2는 상기 위상 오차 추적부(104)의 일 실시예를 보인 구성 블록도로서, 등화부(103)를 거친 신호는 I 성분의 데이터만으로 이루어져 있다. 그러나, 위상 잡음을 보상하기 위해서는 I 데이터와 Q 데이터가 모두 필요하다.

먼저, 곱셈기(201)는 이득 루프 필터(211)와 리미터(212)를 순차적으로 거친 이득 오차 보상 신호와 등화부(103)에서 출력되는 I 성분의 신호를 곱하여 I 신호의 이득 오차를 보상한 후 지연기(202)와 힐버트 변환 FIR 필터(Hilbert Transform Finite Impulse Response Filter)(203)로 출력한다. 상기 힐버트 변환 FIR 필터(203)는 입력되는 I 성분의 신호를 90도 반전시켜 복소 곱셈기(205)로 출력한다. 여기서, 상기 힐버트 변환 FIR 필터(203)에 의해 90도 반전된 I 신호를 통상 Q 신호라 칭한다. 이때, 상기 지연기(202)는 상기 힐버트 변환 FIR 필터(203)에서의 처리 시간 즉, FIR 필터의 탭수에 해당하는 시간만큼 입력되는 I 신호를 지연시켜 가산기(204)로 출력한다. 상기 가산기(204)는 지연된 I 신호와 DC 편차 루프 필터(209)와 리미터(210)를 순차적으로 거친 DC 편차 보상 신호를 더하여 I 신호의 DC 편차를 보상한 후 상기 복소 곱셈기(205)로 출력한다.

상기 복소 곱셈기(205)는 위상 루프 필터(208)와 코사인 테이블(206)을 통해 얻은 사인파와 코사인파를 상기 입력되는 I, Q 신호에 복소곱하여 I 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상한다.

상기 위상 잡음이 보상된 I' 신호는 오차 결정부(207)와 슬라이싱부(105)로 출력되고, Q' 신호는 상기 오차 결정부(207)로 출력된다.

상기 오차 결정부(207)는 상기 위상 잡음이 보상된 I',Q' 신호로부터 위상 오차, 이득 오차, DC 편차를 추정한 후 위상 오차는 위상 루프 필터(208)로 출력하고, DC 편차는 DC 편차 루프 필터(209)로 출력하며, 이득 오차는 이득 루프 필터(211)로 출력한다.

상기 위상 루프 필터(208)는 입력되는 위상 잡음의 추정값 즉, 위상 오차에 루프 이득을 곱하고 누산하여 복소 곱셈기(205)로 출력한다. 즉, 상기 위상 오차가 위상 루프 필터(208)를 통과하면 이 값은 근사적으로 사인값이 된다. 그러므로, 상기 위상 루프 필터(208)의 출력값을 사인값으로 이용할 수 있다. 그리고, 코사인 값은 코사인 테이블(206)을 이용하여 구할 수 있으며, 사인값에 상응하는 코사인 값이 코사인 테이블(206)에서 리드되어 상기 복소 곱셈기(205)로 출력된다.

또한, 상기 DC 편차 루프 필터(209)는 상기 오차 결정부(207)에서 출력되는 DC 편차에 루프 이득을 곱하고 누산하여 DC 편차 보상 신호를 생성한 후 리미터(210)를 거쳐 가산기(204)로 출력한다.

그리고, 상기 이득 루프 필터(211)는 상기 오차 결정부(207)에서 출력되는 이득 오차에 루프 이득을 곱하고 누산하여 이득 오차 보상 신호를 생성한 후 리미터(212)를 거쳐 곱셈기(201)로 출력한다. 여기서, 상기 리미터(210, 212)는 상기 DC 편차 루프 필터(209)와 이득 루프 필터(211)의 안정성을 위해 상기 DC 편차 루프 필터(209)에서 출력되는 DC 편차 보상 신호와 이득 루프 필터(211)에서 출력되는 이득 오차 보상 신호를 각각 일정한 값 이내로 제한한다.

이때, 상기 위상 잡음을 효과적으로 보상하기 위해서 위상 오차를 보다 정확하게 추정(detection)하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은 입력 신호의 I 신호의 오차에 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정함으로써, 정확하게 위상 오차를 추정하는 위상 오차 추적 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 Q의 값이 0인 부근에서는 상기 추정된 위상 오차의 영향을 줄이거나 없앰으로써, 더욱 정확하게 위상 오차를 추정하는 위상 오차 추적 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치는, 상기 VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 I 신호를 빼 I 신호의 오차를 구하는 오차 결정부와, 상기 오차 결정부에서 출력되는 I 신호의 오차에 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정하는 기본 위상 오차 추정부와, 위상 오차 보상 영역을 결정하고, 결정된 위상 오차 보상 영역에서는 상기 기본 위상 오차에 기 설정된 상수(α)를 곱하여 최종 위상 오차로 출력하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차를 그대로 최종 위상 오차로 출력하는 위상 오차 보상부와, 상기 추정된 최종 위상 오차의 이득을 조정하고, 이득이 조정된 위상 오차 값에 비례하는 사인값, 코사인값을 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 복소곱하여 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상하는 위상 잡음 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 오차 보상부에서 곱해지는 상수(α)는 0보다 같거나 크고 1보다 작은 상수(0 <= α< 1)로 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 오차 보상부는 상기 Q 신호의 절대값이 I 신호의 절대값에 일정한 상수(β)를 곱한 값보다 작은 신호 영역(|Q| < β*|I|)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 오차 보상부는 상기 Q 신호의 절대값이 일정 상수(γ)보다 작은 신호 영역(|Q| < γ)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 방법은, VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 수신된 I 신호를 빼 I 신호의 오차를 구하는 단계와, 상기 단계에서 출력되는 I 신호의 오차에 추정된 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정하는 단계와, 위상 오차 보상 영역을 결정하고, 결정된 위상 오차 보상 영역에서는 상기 기본 위상 오차에 기 설정된 상수를 곱하여 최종 위상 오차로 출력하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차를 그대로 최종 위상 오차로 출력하는 단계와, 상기 추정된 최종 위상 오차의 이득을 조정하고, 이득이 조정된 위상 오차 값에 비례하는 사인값, 코사인값을 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 복소곱하여 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 위상 오차 추적 장치의 구성 블록도로서, 위상 오차 추정부(300)를 제외한 나머지 구성은 공지된 기술을 그대로 적용할 수 있으며, 실시예로 상기된 도 2를 적용하면서 동일 블록에 동일 부호를 사용하면서 상세 설명을 생략한다.

상기 위상 오차 추정부(300)는 복소 곱셈기(205)로부터 출력되는 I' 신호로부터 입력 신호의 I 오차, 이득 오차, DC 편차를 구하는 오차 결정기(301), 상기 복소 곱셈기(205)로부터 출력되는 Q' 신호의 부호를 검출하는 부호 검출기(302), 상기 오차 결정기(301)에서 출력되는 I 오차값에 부호 검출기(302)에서 검출된 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정하는 기본 위상 오차 추정기(303), 및 기 결정된 위상오차 보상영역에서만 상기 기본 위상 오차 추정기(303)에서 추정한 기본 위상 오차값을 보상한 후 위상 루프 필터(208)로 출력하는 위상 오차 보상기(304)로 구성된다.

이때, 상기 오차 결정기(301)에서 결정된 DC 편차는 DC 편차 루프 필터(209)로 출력하며, 이득 오차는 이득 루프 필터(211)로 출력한다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 복소 곱셈기(205)는 위상 루프 필터(208)와 코사인 테이블(206)을 통해 얻은 사인파와 코사인파를 입력되는 I, Q 신호에 복소곱하여 I 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상한 후 I 신호(I')는 위상 오차 추정부(300)의 오차 결정기(301)로 출력하고, Q 신호(Q')는 부호 검출기(302)로 출력한다.

상기 오차 결정기(301)는 VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 상기 입력되는 I 신호(I')를 빼 I 신호의 오차(= 각 I 레벨의 기준 신호 - 입력되는 I 신호)를 구한 후 기본 위상 오차 추정기(303)로 출력한다. 즉, 상기 오차 결정기(301)는 위상 잡음이 보상된 I' 신호를 기 설정된 슬라이싱 레벨로 슬라이싱하여 근접한 심볼 레벨의 값을 얻고, 이렇게 얻은 근접 심볼 레벨 값(SP)을 I' 신호에서 빼 I 신호의 오차를 생성할 수 있다.

또한, 부호 검출기(302)는 입력되는 Q 신호(Q')의 부호를 검출하여 상기 기본 위상 오차 추정기(303)로 출력한다. 여기서, 상기 부호 검출기(302)는 입력되는 Q 신호가 0보다 크거나 같으면 1, 0보다 작으면 -1로 부호값으로 출력한다.

상기 기본 위상 오차 추정기(303)는 입력되는 I 신호의 오차에 상기 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정한 후 위상 오차 보상부(304)로 출력한다.

상기 기본 위상 오차 추정값을 식으로 표현하면 하기의 수학식 1과 같다.

기본 위상 오차 추정 값 = 입력 신호의 I 오차 * Q 값의 부호

도 5는 일반적인 VSB 전송 방식의 DTV 수신기에서의 신호 성상이다. 즉, 송신측의 VSB 전송 시스템에서는 실수 데이터(I)만 전송하기 때문에 잡음이나 왜곡이 없을 경우 도 5에서처럼 I값은 각 레벨의 값만을 가진다. 반면, 허수(imaginary) 데이터(Q)에 대한 정보는 없기 때문에 Q값은 랜덤 데이터를 가진다. 도 5에서 세로로 짙은 선이 전송 데이터이고, 점선은 각 레벨의 경계이다.

도 6은 상기된 도 5와 같은 VSB 신호 성상에서 양의 위상 오차가 발생했을 때의 성상과 이때 구한 기본 위상 오차 추정값의 부호를 보여준다. 도 6에서 수직의 짙은 점선은 위상 오차 발생전의 성상의 위치이고, 굵은 실선은 위상 오차 발생 후의 성상의 위치이다. 그리고, 세로의 가는 실선은 I의 각 레벨에서의 기준 값이다. 즉, 상기 기준 값에서 회전한 신호를 뺀 값 즉, 입력 신호의 I 오차에 Q 값의 부호를 곱한 값이 기본 위상 오차 추정값이다.

도 6에서 양의 위상 오차가 발생할 경우 기본 위상 오차 추정 값의 부호는 양이다. 즉, 입력 신호의 I 오차가 양일 때 Q값의 부호도 양이고, 입력 신호의 I 오차가 음일 때 Q값의 부호도 음이므로 기본 위상오차 추정값의 부호는 양이 된다. 그런데, Q값이 0근처이고 I값이 커질수록 즉, 도 6에서 헤칭 부분을 보면, 상기 기본 위상오차 추정값이 음의 부호를 가지는 즉, 잘못 추정된 값이 발생함을 볼 수 있다. 즉, 상기 헤칭 부분에서 입력 신호의 I 오차가 음의 값일 때 Q값의 부호도 음의 값이어야 하는데 양의 값을 갖고 있고, I 오차가 양의 값일 때 Q값의 부호도 양의 값이어야 하는데 음의 값을 갖고 있기 때문이다.

도 7은 상기된 도 6과 같은 방법으로 음의 위상 오차가 발생했을 때의 신호 성상과 기본 위상 오차 추정 값의 부호를 보여준다. 도 7을 보면, 음의 위상 오차가 있을 때, 기본 위상 오차 추정 값의 부호는 음이 된다. 그런데, 도 6과 마찬가지로, Q의 값이 0에 가깝고 I값이 커질수록 즉, 도 7에서 헤칭 부분을 보면 잘못 추정된 값인 양의 부호를 가지는 영역이 나타남을 알 수 있다. 마찬가지로, 상기 헤칭 부분에서 입력 신호의 I 오차가 음의 값일 때 Q값의 부호는 양의 값이어야 하는데 음의 값을 갖고 있고, I 오차가 양의 값일 때 Q값의 부호는 음의 값이어야 하는데 양의 값을 갖고 있기 때문이다.

상기된 도 6, 도 7에서와 같이 위상 오차가 발생하면 0근처의 Q값 즉, 헤칭된 부분은 위상이 돌아감에 따라 부호가 바뀌는 현상이 발생한다. 즉, 상기된 도 6, 도 7과 같이 헤칭된 부분의 기본 위상오차 추정 값의 부호가 Q의 부호가 바뀌면서 정상적으로 추정된 위상 오차 추정 값의 부호와 반대되어짐을 알 수 있다. 예를 들어, 위상 오차가 +쪽으로 발생하면 추정된 위상 오차값도 +이어야 정상적으로 추정된 것인데, 위상 오차 값이 -가 나오면 잘못된 추정이 이루어진 것이다.

이렇게 부호가 반대되는 위상 오차 추정을 할 경우 위상 오차 추적의 성능 열화가 발생할 수 있다.

따라서, 도 3의 위상 오차 보상기(304)는 상기 부호가 바뀌는 영역에서 추정된 위상 오차값을 보상하는 부분이다.

즉, 본 발명에서는 Q의 값이 0 근처일 때, 잘못 추정된 기본 위상 오차 추정 값의 영향을 없애거나 줄이는 방법을 제안하고 있다.

예를 들어, 상기 위상 오차 보상기(304)는 Q의 값이 0근처일 때 기본 위상 오차 추정 값에 기 설정된 상수(α)를 곱하여 해당 영역에서 추정되는 위상 오차 추정 값의 영향을 줄이거나 없앤다.

여기서, 상기 상수(α)는 0보다 같거나 크고 1보다 작은 상수(0 <= α< 1)로 설정한다. 즉, 상수(α)가 0에 가까울수록 상기 영역에서의 위상 오차의 영향도 비례하여 줄어든다.

도 4는 상기 위상 오차 보상부(304)의 상세 블록도로서, 상기 기본 위상 오차값에 기 설정된 상수(α)를 곱하여 추정된 기본 위상 오차를 보상하는 곱셈기(401), 기본 위상 오차를 보상할 영역을 결정하는 보상 영역 결정부(402), 상기 보상 영역 결정부(402)에서 결정된 보상 영역에서는 상기 곱셈기(401)에서 보상된 위상 오차를 선택하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차 추정기(303)에서 출력되는 기본 위상 오차를 선택하여 출력하는 선택기인 먹스(403)로 구성된다.

즉, 상기 곱셈기(401)는 상기 기본 위상 오차 추정기(303)에서 출력되는 기본 위상 오차 추정 값에 기 설정된 상수(α)를 곱하여 위상 보상 영역에서는 추정되는 위상 오차 추정 값의 영향을 줄이거나 없앤다.

이때, 상기 보상 영역 결정부(402)에서 위상 오차 보상이 이루어질 영역을 결정하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으며, 도 8, 도 9에 실시예들을 보이고 있다.

도 8은 I값에 비례하여 위상 오차 보상 영역을 설정하는 예이고, 도 9는 단순히 Q값에 따라 위상 오차 보상 영역을 설정하는 예이다.

도 8을 보면, Q 신호의 절대값이 I 신호의 절대값에 일정한 상수(β)를 곱한 값보다 작은 Q 신호 영역(|Q| < β*|I|)을 위상 오차 보상 영역으로 설정하고 있다. 이는 상기된 도 6, 도 7에서와 같이 기본 위상 오차 추정 값을 잘못 추정하게 되는 영역이 I 신호가 클수록 더 넓어지기 때문이다.

도 9를 보면, 단순히 Q의 절대값이 일정 상수(γ)보다 작은 Q 신호 영역(|Q| < γ)을 위상 오차 보상 영역으로 설정하고 있다. 이때, 도 9는 I값의 크기에 따라 잘못 추정되는 영역이 넓어진다는 사실을 무시하므로, 도 8의 방법보다 다소 부정확할 수 있으나, 설정 방법이 용이한 장점이 있다.

따라서, 상기 먹스(403)가 보상 영역 결정부(402)에서 결정된 보상 영역에서는 상기 곱셈기(401)에서 보상된 위상 오차를 선택하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차 추정기(303)에서 출력되는 기본 위상 오차를 선택하여 출력하면, 상기 결정된 위상 보상 영역에서 추정되는 위상 오차값의 영향이 줄어들거나 없어진다.

상기된 도 4는 상기 위상 오차 보상기(304)의 일 실시예이며, 상기 위상 오차 보상기(304)의 구성은 설계자에 의해 달라질 수 있다. 즉, 도 4에서는 기본 위상 오차에 무조건 기 설정된 상수(α)를 곱한 후 결정된 보상 영역에서만 상기 상수가 곱해진 위상 오차를 선택하고, 그 이외의 영역에서는 기본 위상 오차를 선택하여 출력하고 있다. 하지만, 다른 실시예로 상기 보상 영역 결정부에서 결정된 영역에서만 기본 위상 오차에 기 설정된 상수(α)를 곱하고 그 이외의 영역에서는 그대로 기본 위상 오차를 바이패스하도록 구성할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 위상 오차 보상기(304)는 결정된 위상 보상 영역에서는 기 설정된 상수(α)가 곱해진 위상 오차가 출력되고, 그 이외의 영역에서는 기본 위상 오차가 출력되도록 설계하면 되므로, 상기 위상 오차 보상기(304)는 보다 넓고 다양하게 응용될 수 있고, 상기 예로 제시한 것에 제한되지 않을 것이다.

도 10은 도 2와 같은 기존의 위상 오차 추적부에서 추정된 위상 오차의 평균(old)과, 본 발명의 기본 위상 오차 추정부(303)에서 추정한 기본 위상 오차의 평균(new1) 그리고, 상기 위상 오차 보상부(304)에서 보상된 위상 오차의 평균 값(new2)을 각 위상에 대해 나타내고 있다.

도 11은 도 10의 각 방식으로부터 구한 위상 오차 추정 값의 분산을 각각 나타내고 있다. 도 11에서 위상 추정 오차의 평균은 -180°에서 180°까지 주어진 위상 오차에 대해 일정한 이득(추정 위상 오차 = 상수 * 주어진 위상 오차)을 가지면서 분산은 작을수록 특성이 좋다.

도 10과 도 11에서 기존 방식은 약 0.8 radian(약 45°) 이후에 평균 추정 값이 지속적으로 작아지는 반면 분산은 약 45°까지 크게 증가하다가 45°이후에 큰 분산을 거의 일정하게 유지한다. 이때, VSB 방식의 DTV 수신기에서 위상 오차 추적기는 등화기 후에 위치하므로 위상 잡음의 범위가 약 90°이내이다. 따라서 90°(1.57 radian)내의 위상 오차에 대해 좋은 성능을 보여야 한다. 앞에 설명한 기존 방식의 위상 오차 추정 특성은 45°이상에서 평균이 정확한 값을 가지지 못하고 분산도 큰 값을 가지므로 좋은 성능을 낼 수 없다. 반면 new1로 나타낸 새로운 방식은 평균에서는 이득은 거의 같게 유지하면서 90°까지 좋은 추정 특성을 보여주며, 분산도 기존 방식보다 작아서 좋은 오차 추정 특성을 보여준다. 다만 90°이상에서 추정 오차 평균은 높은 값을 보여주나 분산이 큰 것을 볼 수 있다. 그러나 유효 위상 범위내의 성능은 새로운 방식(new2)이 좋은 성능을 보여준다. New2로 나타낸 것은 도 3에서 제안한 잘못 추정되는 추정 오차를 보정하는 방법을 사용한 것이다. 도 10에서 new2는 이득이 미세하게 작은 것을 제외하고는 new1과 같은 추정 오차 평균 특성을 보여준다. 도 11의 new2의 분산 그래프에서 new2의 분산이 45°이상에서 new1보다 상당히 좋은 특성을 보여주며, 126°(2.2 radian)까지는 기존 방식의 분산보다 좋은 특성을 내면서 추정 오차 평균도 또한 좋은 특성을 보임을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 TV의 위상 오차 추적 장치 및 방법에 의하면, 입력 신호의 I 오차에 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정한 후 기 결정된 위상 보상 영역 즉, Q 값이 0 근처일때는 상기 추정된 위상 오차값의 영향을 없애거나 줄이도록 함으로써, 위상 오차를 더욱 정확하게 추정할 수 있으므로 위상 오차 추정 장치에서 수렴이 빨라지고, 위상 추적 성능이 향상될 수 있다. 또한, 위상 추적시 발생하는 지터의 크기도 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 2는 기존의 위상 오차 추적부의 상세 블록도

도 3은 본 발명에 따른 위상 오차 추적부의 상세 블록도

도 4는 도 3의 위상 오차 보상기의 일 예를 보인 상세 블록도

도 5는 일반적인 VSB 전송 방식의 DTV 수신기에서의 신호 성상도

도 6은 도 5와 VSB 신호 성상에서 양의 위상 오차가 발생했을 때의 성상과 이때 구한 기본 위상 오차 추정값의 부호를 보여주는 도면

도 7은 도 5와 VSB 신호 성상에서 음의 위상 오차가 발생했을 때의 성상과 이때 구한 기본 위상 오차 추정값의 부호를 보여주는 도면

도 8은 도 4의 보상 영역 결정부에서 I값에 비례하여 위상 오차 보상 영역을 결정하는 예를 보인 도면

도 9는 도 4의 보상 영역 결정부에서 Q값만을 이용하여 위상 오차 보상 영역을 결정하는 예를 보인 도면

도 10은 종래 및 본 발명을 적용하여 구한 각 위상 오차들의 평균값을 각 위상에 대해 나타내는 그래프

도 11은 도 10의 각 방식으로부터 구한 위상 오차 추정 값의 분산을 나타낸 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201 : 곱셈기 202 : 지연기

203 : 힐버터 변환 FIR 필터 204 : 가산기

205 : 복소 곱셈기 206 : 코사인 테이블

208 : 위상 루프 필터 209 : DC 편차 루프 필터

210,212 : 리미터 211 : 이득 루프 필터

300 : 위상 오차 추정부 301 : 오차 결정기

302 : 부호 검출기 303 : 기본 위상오차 추정기

304 : 위상오차 보상기

Claims

잔류측파대(VSB) 변조 방식으로 전송되는 신호로부터 I 신호를 복원하고, 상기 복원된 I 신호로부터 Q 신호를 추정한 후 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호로부터 위상 오차를 추정하여 보상하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치에 있어서,

상기 VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 상기 위상 잡음이 보상된 I 신호를 빼 I 신호의 오차를 구하는 오차 결정부;

상기 오차 결정부에서 출력되는 I 신호의 오차에 위상 잡음이 보상된 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정하는 기본 위상 오차 추정부;

상기 Q 신호의 절대값을 이용하여 위상 오차 보상 영역을 결정하고, 결정된 위상 오차 보상 영역에서는 상기 기본 위상 오차에 기 설정된 상수 α(0 <= α< 1)를 곱하여 최종 위상 오차로 출력하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차를 그대로 최종 위상 오차로 출력하는 위상 오차 보상부; 그리고

상기 추정된 최종 위상 오차 값에 비례하는 사인값, 코사인값을 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 복소곱하여 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상하는 위상 잡음 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 위상 오차 보상부는

상기 Q 신호의 절대값이 I 신호의 절대값에 일정한 상수(β)를 곱한 값보다 작은 신호 영역(|Q| < β*|I|)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 오차 보상부는

상기 Q 신호의 절대값이 일정 상수(γ)보다 작은 신호 영역(|Q| < γ)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 오차 보상부는

상기 기본 위상 오차 추정부에서 출력되는 기본 위상 오차에 기 설정된 상수 α(0 <= α< 1)를 곱하여 위상 오차를 보상하는 곱셈기와,

위상 오차를 보상할 위상 오차 보상 영역을 결정하는 보상 영역 결정부와,

상기 보상 영역 결정부에서 결정된 위상 보상 영역에서는 상기 곱셈기에서 출력되는 위상 오차를 선택하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차 추정부에서 출력되는 기본 위상 오차를 선택하여 출력하는 선택부로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 장치.
잔류측파대(VSB) 변조 방식으로 전송되는 신호로부터 I 신호를 복원하고, 상기 복원된 I 신호로부터 Q 신호를 추정한 후 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호로부터 위상 잡음을 추적하여 보상하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 방법에 있어서,

(a) VSB 신호의 각 I 레벨의 기준 신호에서 상기 위상 잡음이 보상된 I 신호를 빼 I 신호의 오차를 구하는 단계;

(b) 상기 (a) 단계에서 출력되는 I 신호의 오차에 위상 잡음이 보상된 Q 신호의 부호를 곱하여 기본 위상 오차를 추정하는 단계;

(c) 상기 Q 신호의 절대값을 이용하여 위상 오차 보상 영역을 결정하고, 결정된 위상 오차 보상 영역에서는 상기 기본 위상 오차에 기 설정된 상수 α(0 <= α< 1)를 곱하여 최종 위상 오차로 출력하고, 그 이외의 영역에서는 상기 기본 위상 오차를 그대로 최종 위상 오차로 출력하는 단계; 그리고

(d) 상기 추정된 최종 위상 오차값에 비례하는 사인값, 코사인값을 상기 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 복소곱하여 복원된 I 신호와 추정된 Q 신호에 잔류하는 위상 잡음을 보상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 방법.
삭제
제 6 항에 있어서, 상기 (c) 단계는

상기 Q 신호의 절대값이 I 신호의 절대값에 일정한 상수(β)를 곱한 값보다 작은 신호 영역(|Q| < β*|I|)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 (c) 단계는

상기 Q 신호의 절대값이 일정 상수(γ)보다 작은 신호 영역(|Q| < γ)을 위상 오차 보상 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기의 위상 오차 추적 방법.