KR100546357B1

KR100546357B1 - 공간 다이버시티 및 빔형성을 이용한 디지털 ｔｖ신호를수신하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100546357B1
Application number: KR1020030052617A
Authority: KR
Inventors: 김민호; 문성훈; 오해석; 한동석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-01-26
Also published as: CN100399809C; JP4574266B2; US7499109B2; KR20050014136A; US20050024540A1; CN1578424A; JP2005051780A

Abstract

디지털 TV신호를 수신하는 방법 및 수신기가 개시된다. 상기 방법은 안테나 소자에 대응되는 채널을 추정하는 단계, 빔 형성기들 각각이 추정된 채널을 통하여 각각 입력되는 다중 경로신호들 중에서 주 경로신호를 선택하고, 선택된 각 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행하는 단계, 및 상기 빔 형성기들 각각의 출력신호를 결합하는 단계를 구비한다. 또한 상기 방법은 상기 빔 형성기들 각각의 출력신호를 결합한 후 다중 경로 신호들을 제거하는 단계를 구비한다. 상기 수신기는 공간 다이버시티 및 적어도 하나의 빔 형성기들을 이용하여 상기 방법을 수행한다.

공간 다이버시티, 빔 형성, 빔 형성기

Description

공간 다이버시티 및 빔형성을 이용한 디지털 ＴＶ신호를 수신하는 방법 및 장치{Method and apparatus for receiving digital television signals using space diversity and beamforming}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 TV 수신기의 블락도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 동작을 제어하는 데이터 프레임을 나타낸다.

도 3a 내지 3d는 일반적인 빔형성 방법을 이용한 경우의 브라질 C채널에서의 채널특성 등을 나타내다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 공간 다이버시티 방법을 이용한 경우의 브라질 C채널에서의 채널특성 등을 나타내다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 공간 다이버시티 방법을 이용하는 경우와 상기 공간 다이버시티 방법을 이용하지 않는 경우에 등화기의 출력신호의 신호 대 잡음비를 나타낸다.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 공간 다이버시티 방법을 이용하는 경우와 상기 공간 다이버시티 방법을 이용하지 않는 경우에 등화기의 출력신호의 신호 대 잡음비를 나타낸다.

본 발명은 무선 신호 수신방법 및 무선 신호 수신장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공간 다이버시티 및 적어도 하나의 빔 형성기를 이용한 디지털 TV신호 수신방법 및 수신장치에 관한 것이다.

디지털 TV신호들은 빌딩, 벽, 구름 등 때문에 다중경로 효과(multi-path effect)를 받기 쉽다. 상기 디지털 TV신호를 수신하는 동안, 상기 다중 경로 효과는 전송된 신호의 에코들(echoes)로서 나타난다.

수신기에서 이러한 에코들은 신호잡음을 발생한다. 따라서 다중경로 효과에 의하여 발생된 상기 에코들은 수신된 디지털 TV신호의 질(quality)에 강력한 영향을 준다. 그리고 본 명세서에 기술된 디지털 TV의 수신기는 ATSC(Advanced Television System Committee) A-53 표준을 참고로 한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 수신된 디지털 TV신호의 질을 향상시키기 위하여 공간 다이버시티 및 적어도 하나의 빔 형성기를 이용한 디지털 TV신호 수신방법 및 수신장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 디지털 TV신호를 수신하는 방법은 다수개 의 안테나들 각각을 통하여 입력되는 입사신호들을 복조하는 단계; 상기 복조된 입사신호들에 응답하여 상기 다수개의 안테나들 중에서 적어도 하나의 안테나에 대한 채널을 추정하는 단계: 다수개의 빔 형성기들 중에서 적어도 하나의 빔 형성기가 상기 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 복조된 입사신호들 중에서 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 빔 형성기로부터 출력되는 출력신호를 결합하는 단계를 구비한다.

상기 디지털 TV신호 수신방법은 상기 결합된 출력신호에 포함된 적어도 하나의 다중 경로신호를 제거하는 단계를 더 구비한다.

상기 채널을 추정하는 단계는 상기 다수개의 빔 형성기들 중에서 적어도 하나의 빔 형성기의 출력신호에 응답하여 상기 채널을 추정한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 공간 다이버시티 및 다수개의 빔 형성기들을 이용하여 무선신호를 수신하는 방법은 상기 공간 다이버시티를 이용하여 대응되는 입사신호들을 수신하는 단계; 상기 대응되는 입력신호들을 복조하는 단계; 상기 복조된 입사신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 이용하여 상기 다수개의 빔 형성기들 각각에 대응되는 채널을 추정하는 단계: 상기 다수개의 빔 형성기들 각각이 상기 추정된 채널을 통하여 각각 입력되는 상기 복조된 입사신호들중에서 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 소정의 가중치를 적용하고, 빔형성을 수행하는 단계; 및 상기 다수개의 빔 형성기들 각각의 출력신호를 소정 시간만큼 지연시키고, 결합하는 단계를 구비한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다수개의 빔 형성기들을 구비하는 수신기 는 대응되는 안테나 소자를 통하여 수신되는 무선신호들을 기저대역 신호들로 각각 변환하는 다수개의 변환기들; 상기 다수개의 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기의 출력신호들을 수신하고, 상기 대응되는 안테나 소자에 대한 채널을 추정하고, 제어신호들을 출력하는 채널 추정기; 및 상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 수신하고, 대응되는 제어신호에 응답하여 상기 다수개의 빔 형성기들 각각의 출력신호를 소정시간 지연시켜 출력하는 제어기; 및 상기 제어기의 출력신호들을 결합하는 가산기를 구비하며, 상기 각 빔 형성기는 상기 각 빔 형성기에 대응되며 상기 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 기저 대역신호들로부터 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행한다.

상기 채널 추정기는 상기 다수개의 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기의 출력신호들 각각의 데이터 프레임의 필드 동기신호를 이용하여 상기 채널을 추정한다.

상기 수신기는 상기 가산기의 출력신호를 수신하고 상기 무선 신호들을 구성하는 다중 경로 신호들을 제거하는 등화기를 더 구비한다.

상기 빔 형성기들 각각은 가중치들 각각을 저장하는 저장회로; 상기 저장회로의 출력신호를 더하는 가산기; 대응되는 훈련열을 저장하는 메모리 장치; 상기 메모리 장치로부터 출력되는 상기 훈련열과 상기 가산기의 출력신호의 차이를 계산하는 감산기; 및 상기 감산기의 출력신호에 응답하여 상기 가중치들 각각을 독립적으로 제어하는 적응 가중치 조절기를 구비한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 무선신호들을 수신하는 수신기는 안테나 어레이를 통하여 수신된 상기 무선신호들을 기저 대역신호들로 변환하는 변환기; 상기 변환기의 출력신호들을 각각 수신하는 다수개의 빔 형성기들; 상기 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 수신하고, 상기 무선신호들의 채널을 추정하는 채널 추정기; 상기 각 빔 형성기의 출력신호를 수신하고, 상기 채널 추정기의 채널 추정 결과를 바탕으로 상기 수신된 각 빔 형성기의 출력신호의 지연시간을 독립적으로 제어하는 제어회로; 및 상기 제어회로로부터 출력되는 출력신호들을 결합하는 가산기를 구비하며, 상기 다수개의 빔 형성기들 각각은 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 무선신호들로부터 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행한다.

상기 수신기는 상기 가산기의 출력신호를 수신하고 상기 무선 신호들을 구성하는 다중 경로신호들을 제거하는 등화기를 더 구비한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 추정된 채널을 통하여 수신된 입사신호들 중에서 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 각각 수행하는 다수개의 빔 형성기들 및 상기 수신된 입사신호들 중에서 다중 경로신호들을 제거하는 등화기를 구비하는 수신기에 있어서, 상기 다수개의 빔 형성기들 각각은 상기 주 경로신호의 데이터 프레임의 필드 동시신호에 응답하여 빔 형성을 수행하고, 상기 등화기는 상기 다중 경로신호들 각각의 데이터 프레임의 페이로드 구간에서 상기 다중 경로신호들을 제거한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도 면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 TV수신기의 블락도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 수신기(100)는 안테나 어레이(10), 다수개의 변환기들(12-1, 12-2,...,12_M, 여기서 M은 자연수), 채널 추정기(13), 다수개의 빔 형성기들 (14-1, 14-2,...,14-N, 여기서 N은 자연수), 다수개의 제어회로들(22-1, 22-2, ..., 22-N), 다수개의 메모리 장치들(24-1, 24-2,..., 24-N), 가산기(26) 및 등화기(28)를 구비한다.

안테나 어레이(10)는 공간 다이버시티를 위하여 다수개의 안테나 소자들(10-1, 10-2, ..., 10-M)을 구비한다. 다수개의 안테나 소자들(10-1, 10-2, ..., 10-M)각각은 N개의 입사신호들(예컨대, 무선 신호들)을 수신한다.

각 변환기(12-1, 12-2,...,12-M)는 대응되는 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-N)로부터 출력되는 무선 신호들(예컨대 디지털 TV신호)을 수신하고, 수신된 무선신호들(radio signals)을 기저대역 신호들(baseband signals)로 변환한다. 각 변환기(12-1, 12-2,...,12-M)는 튜너 및 복조기의 기능을 갖는다.

안테나 어레이(10)의 수신신호 벡터(x(k))는 수학식1로 표현된다.

여기서 x_m(k)는 m번째 안테나 어레이 소자가 수신한 무선신호를 나타내고, 여기서 (1≤m≤M), T는 행열의 전치(transpose)를 나타낸다.

본 발명에 따른 수신기의 채널 모델을 단순화하기 위하여, 각 안테나 소자 (10-1, 10-2, ..., 10-M)로 L개의 무선신호들이 각각 입력된다고 가정한다. 여기서 L개의 무선신호들 각각은 하나의 주 경로신호(main path signal)와 다수개의 다중 경로신호들(multi-path signals)을 포함한다.

여기서 주경로 신호를 s(k-τ₁)이라고 하고, 다중 경로신호들 각각을 s(k-τ_l)(2≤l≤L)이라고 할 때, 안테나 어레이(10)의 수신신호 벡터(x(k))는 수학식 2로 표현된다.

여기서 θ_l은 l번째 다중 경로신호(s(k-τ_l))의 입사각을 나타내고,

은 안테나 어레이의 응답벡터를 나타낸다.

여기서 응답벡터(

)는 안테나 소자로 입사되는 입사신호의 입사각에 따라 결정되는 안테나 소자들간의 위상차이정보를 나타내는 매개변수이다.

따라서 안테나 소자로 입사되는 입사신호의 파장이 λ이고 안테나 소자들사이의 간격이 D인 경우, 응답벡터(

)는 수학식3과 같이 표현된다.

채널 추정기(13)는 다수개의 변환기들(12-1, 12-2,...,12-M)의 출력신호들 (x₁(k), x₂(k),..., x_M(k)) 및/또는 다수개의 빔 형성기들(14-1, 14-2,..., 14-N)의 출력신호들(y₁(k), y₂(k),..., y_N(k))을 수신하고, 수신된 각 신호의 데이터 프레임의 필드 동기신호를 이용하여 대응되는 각 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-M)에 대한 채널을 추정하고, 각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)와 각 메모리 장치(24-1, 24-2,..., 24-N)를 독립적으로 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

본 발명에서 채널 추정기(13)가 채널을 추정하는 방법과 이에 따른 수신기의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

첫째, 채널 추정기(13)는 다수개의 변환기들(12-1, 12-2,...,12-M)의 출력신호들(x₁(k), x₂(k),..., x_M(k))중에서 하나의 출력신호를 이용하여 전방위(omni-directional)의 입사신호들 대한 채널을 추정한다. 여기서 각 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-M)는 지향성이 없는 전방위 안테나이다.

즉, 특정 지향 방향에서 양호한 채널 특성을 확보할 수 있는 경우 가장 양호한 채널 특성을 가지는 빔 형성기(beamformer; 14-1, 14-2,..., 또는 14-N)의 출력신호만을 선택하기 위하여, 채널 추정기(13)는 대응되는 제어신호를 각 제어회로 (22-1,22-2, ..., 22-N)로 출력한다.

따라서 각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)는 대응되는 제어신호에 응답하여 지연시간(τ₁내지 τ_N) 및/또는 이득(g₁, g₂, ..., g _N)을 제어한다. 예컨대 첫 번째 빔 형성기(14-1)의 출력신호(y₁(k))만을 가산기(26)로 출력하고자 하는 경우, 제어회로(22-1)의 이득(g₁)은 대응되는 제어신호에 응답하여 "1"로 조절되고, 나머지 제어회로들(22-2 내지 22-N)각각의 이득(g₂ 내지 g_N)은 대응되는 제어신호에 응답하여 "0"으로 조절된다.

둘째, 채널 추정기(13)는 다수개의 빔 형성기들(14-1, 14-2,..., 14-N)의 출력신호들(y₁(k), y₂(k),..., y_N(k))을 이용하여 각 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-M)에 대한 채널을 추정하고, 각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)와 각 메모리 장치(24-1, 24-2,..., 24-N)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

따라서 채널 추정기(13)는 특정 방위각 방향의 채널 특성을 추정할 수 있다. 이 경우 채널 추정은 각 빔 형성기(14-1, 14-2,..., 14-N)의 출력신호(y₁(k), y₂(k),..., y_N(k))의 데이터 프레임의 필드동기 신호를 이용한다.

예컨대 채널 추정기(13)는 다수개의 빔 형성기들(14-1, 14-2,..., 14-N)의 출력신호들(y₁(k), y₂(k),..., y_N(k))중에서 우수한 채널 특성을 갖는 적어도 하나의 빔 형성기의 출력신호만을 선택하고, 대응되는 제어신호를 선택된 빔 형성기의 출력신호의 지연시간과 이득을 제어하기 위한 제어회로로 출력한다.

선택된 빔 형성기들 각각의 출력신호는 대응되는 지연소자에 의하여 소정시 간(τ₁내지 τ_N)지연된다. 상기 지연소자의 지연시간은 상기 제어신호에 응답하여 조절된다. 따라서 각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)로부터 출력되는 신호는 동일 위상(phase)을 갖는다.

셋째, 채널 추정기(13)는 다수개의 변환기들(12-1, 12-2,...,12-M)의 출력신호들(x₁(k), x₂(k),..., x_M(k))모두를 동시에 이용하여 대응되는 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-M)의 채널을 추정한다.

이 경우 채널 추정기(13)는 MUSIC, ESPRIT, Delay and Sum, Capon 등의 알고리즘을 이용하여 각 안테나 소자(10-1, 10-2,..., 10-M)로 입력되는 N개의 무선신호들 각각의 입사각 및 전력을 추정할 수 있다.

이 경우 추정된 채널의 지연 프로파일 특성(delay profile characteristic)에서 소정의 임계값을 넘는 다수개의 다중 경로신호들이 존재하는 경우, 각 다중 경로신호에 대해서 각 빔 형성기가 독립적인 빔형성(beamforming)을 수행한다.

각 제어회로(22-1, 22-2,..., 22-N)는 대응되는 제어신호에 응답하여 독립적인 빔형성을 수행한 빔 형성기(14-1, 14-2, ..., 14-N)의 출력신호를 수신하고, 수신된 신호의 지연시간 및/또는 이득을 제어하고, 그 결과를 가산기(26)로 출력한다.

각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)는 변환기들(12-1, 12-2,.., 12-N)의 출력신호들을 수신한다. 각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)는 가중치들(weights)을 저장하는 저장회로, 가산기(16-1, 16-2, ..., 16-N), 감산기(18-1, 18-2,..., 18- N) 및 적응 가중치 조절기(20-1, 20-2, ..., 20-N)를 구비한다.

각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)는 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 기저 대역신호들로부터 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행한다.

채널 추정 결과 임계값이상의 전력을 갖는 다중 경로 신호들의 수가 L(L은 자연수)인 경우, 각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)의 동작은 다음과 같다.

첫번째 빔 형성기(14-1)는 변환기들(12-1, 12-2,.., 12-N)의 출력신호들 중에서 가장 큰 전력을 가지는 신호(s(k-τ₁))에 대하여 빔형성을 수행하고, 나머지 신호들을 공간적으로 필터링한다.

가중치 벡터(w₁(k))는 수학식 4와 같다.

수학식 1에 표현된 수신신호 벡터(x(k))와 가중치 벡터(w₁(k))의 결합에 의한 빔 형성기의 출력 신호는 수학식 5로 표현된다.

여기서 H는 복소 공액전치(hermitian)을 나타내고, *는 복소 공액(complex conjugate)를 나타낸다.

각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)는 도 2에 도시된 데이터 프레임의 필드 싱크 신호(Field Sync.#N)와 세그먼트 싱크 신호(Segment Sync)를 훈련열로 사용하여 빔형성을 수행한다.

즉, 각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)는 ATSC A53의 전송표준에 따라 알고있는(known) 데이터를 수신하는 경우에만 LMS(least mean square)알고리즘을 이용하여 빔형성을 수행하고, 실제 페이로드 데이터 구간에서는 빔형성을 수행하지 않는다. 이는 채널 결정오류에 의하여 각 빔 형성기(14-1, 14-2,...,14-N)가 빔형성을 수행하는 것을 방지한다.

훈련열 신호를 d(k)라 할 때, 감산기(18-1)로부터 출력되는 오차신호(e(k))는 수학식 6과 같이 표현된다.

여기서 τ₁은 채널 추정을 통하여 얻은 신호(s(k-τ₁))의 지연시간을 나타내고, y₁(k)은 빔 형성기(14-1)의 출력신호를 나타낸다.

적응 가중치 조절기(20-1)는 감산기(18-1)로부터 출력되는 오차신호(e(k))를 수신하고, LMS알고리즘을 이용하여 저장회로에 저장된 가중치를 갱신하기 위한 소정의 제어신호를 출력한다. 상기 저장회로는 상기 소정의 제어신호에 응답하여 저장된 가중치를 갱신한다.

이때 갱신된 가중치 벡터(w₁(k+1)는 수학식7과 같이 표현된다.

여기서 β₁은 수렴속도를 나타내는 단계상수(step-size)이다. 상기 단계상수는 수렴속도를 결정하는 요소이다. 상기 단계상수가 크면 오차가 최소화되는 수렴속도가 빠르고, 상기 단계상수가 작으면 상기 수렴속도가 느리다.

그러나 상기 단계상수가 너무 크면 상기 LMS 알고리즘이 발산할 수 있고, 상기 단계상수가 너무 작으면 LMS알고리즘이 완전히 수렴하지 못한다. 따라서 적절한 상기 단계상수의 설정이 요구된다.

다른 빔 형성기(14-2 내지 14-N)는 빔 형성기(14-1)가 빔형성을 수행하는 방법과 동일한 방법으로 빔형성을 수행한다.

따라서 n번째 빔 형성기의 출력신호는 수학식 8과 같이 표현된다.

여기서 w_n은 n번째 빔 형성기의 가중치 벡터를 나타낸다. 그리고 대응되는 적응 가중치 조절기(20-1, 20-2,..., 20-N)에 의하여 갱신된 각 빔 형성기의 가중치 벡터(w_n(k+1))는 수학식 9와 같이 표현된다.

n번째 빔 형성기의 오차신호는 수학식 10과 같이 표현된다.

여기서 τ_n은 n번째 빔 형성기에서 수신하고자 하는 신호의 지연시간을 나타낸다.

각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)는 각 빔형성기의 출력신호를 수신하고, 대응되는 제어신호에 응답하여 상기 출력신호에 대한 지연시간 및/또는 이득을 제어한다. 따라서 각 제어회로(22-1,22-2, ..., 22-N)의 출력신호의 위상은 동일하게 될 수 있다.

다수개의 메모리 장치들(24-1, 24-2,..., 24-N)각각은 대응되는 훈련열을 저장하고 있고, 채널 추정기(13)로부터 출력되는 소정의 제어신호에 응답하여 다중 경로신호들의 수, 상기 다중 경로신호들 각각의 크기 또는 상기 다중 경로신호들 각각의 위치를 검출하고, 그 결과로서 대응되는 지연시간을 갖는 훈련열(d(k-τ_N)을 대응되는 감산기(18-1, 18-2,... 18_N)로 출력한다.

가산기(26)는 각 제어회로(22-1, 22-2, ..., 22-N)의 출력신호를 수신하고, 수학식 11과 같이 결합한다.

여기서 g_n은 공간 다이버시티 결합에 사용되는 가중치(weight)이다. 가산기 (26)는 선택 결합(selective combining), 최대비 결합(maximal ratio combining), 동일 이득 결합(Equal gain combining), 궤환결합(feedback combining) 중의 하나의 결합방식을 사용하여 각 제어회로(22-1, 22-2, ..., 22-N)의 출력신호를 결합한다.

등화기(28)는 가산기(26)의 출력신호를 수신하고, 다중 경로 신호들을 제거하고, 그 결과를 FEC 디코더(Forward Error Correction Decoder; 미도시)출력한다.

도 2에 도시된 각 데이터 프레임은 ATSC A53의 표준에 따라 두 개의 데이터 필드들로 구성된다. 각 데이터 필드는 313개의 데이터 세그먼트들을 구비한다.

각 데이터 필드의 첫번째 데이터 세그먼트는 독특한 동기신호(필드 동기 신호(Field Sync.#1))이고, 상기 첫번째 데이터 세그먼트는 수신기(100)의 등화기 (28)에서 사용되는 훈련열(training sequence)을 포함한다. 각 데이터 세그먼트는 832 심벌들로 구성된다.

각 빔 형성기(14-1, 14-2,..., 14-N)는 각 필드동기 신호(Field Sync.#1, Field Sync.#2)에 응답하여 온(ON)되고, 등화기(28)는 페이로드(payload) 데이터 구간에서만 온(ON)된다.

도 3a 내지 3d는 일반적인 빔형성 방법을 이용한 경우의 브라질 C채널에서의 채널특성 등을 나타낸다.

도 3a는 빔형성 전후의 채널 특성을 나타낸다. 도 3a를 참조하면, 실선은 빔형성 후의 채널특성을 나타내고, 점선은 빔형성 전의 채널특성을 나타낸다.

도 3b는 빔 형성기의 빔 패턴을 나타낸다. 도 3b를 참조하면, 실선은 적응 빔 패턴을 나타내고, 점선은 스티어링 패턴(steering pattern)을 나타낸다.

도 3c는 수렴 후 등화기의 탭 계수와 이득과의 관계를 나타내고, 도 3d는 일반적인 등화기의 출력 성상을 나타낸다. 도 3d는 반복(iterations)에 대한 신호레벨을 나타낸다.

도 4a는 첫 번째 빔 형성기의 빔 패턴을 나타낸다. 본 발명에 따른 적응 빔패턴(adaptive beam pattern)을 보면, 첫 번째 빔 형성기의 빔 패턴은 방위각 (-)15°의 방향으로 지향한다.

도 4b는 두 번째 빔 형성기의 빔 패턴을 나타낸다. 본 발명에 따른 빔 패턴을 보면, 두 번째 빔 형성기의 빔 패턴은 방위각 20°의 방향으로 지향한다.

도 4c는 첫 번째 빔형성기의 응답특성을 나타낸다. 도 4c를 참조하면, 빔 형성 후의 진폭(실선)은 빔 형성 전의 진폭(점선)에 비하여 감소된 것을 볼 수 있다.

도 4d는 두 번째 빔형성기의 응답특성을 나타낸다. 도 4c 및 도 4d를 참조하면, 주 경로 신호의 크기는 모두 작아지고 다중 경로 신호들은 모두 제거되지 못했다. 주 경로 신호와 다중 경로 신호들을 더하게 되면 주 경로 신호의 크기는 커지고 다중 경로 신호들의 수는 더 많아진다.

그러나 주 경로 신호의 크기가 커지고 잔존하는 다중 경로 신호들의 크기가 작기 때문에, 등화기가 쉽게 다중 경로 신호들을 제거할 수 있다.

도 4e는 수렴 후 등화기의 탭 계수들과 이득과의 관계를 나타낸다. 도 4f는 등화기의 출력성상을 나타낸다. 도 4f는 반복(iterations)에 따른 신호레벨을 나타낸다.

도 4(f)를 참조하면, 본 발명에 따른 수신기의 등화기의 수렴속도는 300,000심벌이다. 따라서 도 3d 및 도 4f를 비교하면, 본 발명에 따른 수신기의 등화기(28)의 수렴시간은 크게 단축된다.

도 5a를 참조하면, 브라질 C채널의 출력신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR)가 가장 많이 향상되었다.

브라질 C채널의 경우 주 경로 신호의 크기와 유사한 다중 경로 신호가 짧은 시간 지연을 가지고 안테나에 입사하기 때문에 다중 경로 신호를 제거하기 위하여 주 빔의 크기가 전체적으로 감소하므로, 주 경로 신호에도 많은 감소가 일어난다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 등화기는 공간 다이버시티를 사용하여 작아진 주 경로 신호의 크기를 보상할 수 있으므로, 채널의 왜곡을 빠르게 보상할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 TV신호를 수신하는 방법 및 수신기는 빠른 수렴 속도를 갖고, 채널 보상의 부담이 감소하는 효과가 있다.

Claims

디지털 TV신호를 수신하는 방법에 있어서,

다수개의 안테나들 각각을 통하여 입력되는 입사신호들을 복조하는 단계;

상기 복조된 입사신호들 및/또는 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 이용하여 상기 다수개의 안테나들 중에서 적어도 하나의 안테나에 대한 채널을 추정하거나, 상기 다수개의 빔 형성기들 각각에 대응되는 채널을 추정하는 단계:

다수개의 빔 형성기들 중에서 적어도 하나의 빔 형성기가 상기 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 복조된 입사신호들 중에서 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 빔 형성기로부터 출력되는 출력신호를 결합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
제1항에 있어서,

상기 디지털 TV신호 수신방법은 상기 결합된 출력신호에 포함된 적어도 하나의 다중 경로신호를 제거하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
제1항에 있어서,

상기 입사신호들은 상기 주 경로 신호 및 다수개의 다중 경로신호들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 채널을 추정하는 단계는 상기 복조된 입사신호들 각각의 데이터 프레임의 필드 동기신호에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법,
제1항에 있어서,

상기 주 경로신호는 상기 복조된 입사신호들 각각의 신호 레벨과 소정의 기준레벨의 비교결과로서 선택되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV수신방법.
제1항에 있어서,

상기 빔형성은 상기 선택된 주 경로신호에 대한 데이터 프레임의 필드 동기 신호에 응답하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV수신방법.
제1항에 있어서,

상기 빔형성은 훈련열(training sequence)을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
제1항에 있어서,

상기 출력신호를 결합하는 단계는,

상기 적어도 하나의 출력신호를 대응되는 시간만큼 지연시키는 단계; 및

상기 지연된 적어도 하나의 출력신호를 결합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
제1항에 있어서,

상기 출력신호를 결합하는 단계는 선택결합, 최대비 결합, 동일이득 결합, 또는 궤환 결합들 중의 하나의 결합방식에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV신호 수신방법.
공간 다이버시티 및 다수개의 빔 형성기들을 이용하여 무선신호를 수신하는 방법에 있어서,

상기 공간 다이버시티를 이용하여 대응되는 입사신호들을 수신하는 단계;

상기 대응되는 입력신호들을 복조하는 단계;

상기 복조된 입사신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 이용하여 상기 다수개의 빔 형성기들 각각에 대응되는 채널을 추정하는 단계:

상기 다수개의 빔 형성기들 각각이 상기 추정된 채널을 통하여 각각 입력되는 상기 복조된 입사신호들중에서 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 소정의 가중치를 적용하고, 빔형성을 수행하는 단계; 및

상기 다수개의 빔 형성기들 각각의 출력신호를 소정 시간만큼 지연시키고, 결합하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선신호를 수신하는 방법.
다수개의 빔 형성기를 구비하는 수신기에 있어서,

대응되는 안테나 소자를 통하여 수신되는 무선신호들을 기저대역 신호들로 각각 변환하는 다수개의 변환기들;

상기 다수개의 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기의 출력신호들을 수신하고, 상기 대응되는 안테나 소자에 대한 채널을 추정하고, 제어신호들을 출력하는 채널 추정기; 및

상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 수신하고, 대응되는 제어신호에 응답하여 상기 다수개의 빔 형성기들 각각의 출력신호를 소정시간 지연시켜 출력하는 제어기; 및

상기 제어기의 출력신호들을 결합하는 가산기를 구비하며,

상기 각 빔 형성기는 상기 각 빔 형성기에 대응되며 상기 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 기저 대역신호들로부터 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제12항에 있어서,

상기 채널 추정기는 상기 다수개의 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기의 출력신호들 각각의 데이터 프레임의 필드 동기신호를 이용하여 상기 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제12항에 있어서,

상기 수신기는 상기 가산기의 출력신호를 수신하고 상기 무선 신호들을 구성하는 다중 경로 신호들을 제거하는 등화기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제12항에 있어서, 상기 빔 형성기들 각각은,

가중치들 각각을 저장하는 저장회로;

상기 저장회로의 출력신호를 더하는 가산기;

대응되는 훈련열을 저장하는 메모리 장치;

상기 메모리 장치로부터 출력되는 상기 훈련열과 상기 가산기의 출력신호의 차이를 계산하는 감산기; 및

상기 감산기의 출력신호에 응답하여 상기 가중치들 각각을 독립적으로 제어하는 적응 가중치 조절기를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제 12항에 있어서,

상기 다수개의 빔 형성기들 각각은 상기 무선신호들 각각의 데이터 프레임의 각 필드 동기 신호에 응답하여 상기 빔 형성을 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제 14항에 있어서,

상기 등화기는 상기 무선신호들 각각의 데이터 프레임의 각 페이로드 데이터 구간동안 상기 다중 경로 신호들을 제거하는 것을 특징으로 하는 수신기.
무선신호들을 수신하는 수신기에 있어서,

안테나 어레이를 통하여 수신된 상기 무선신호들을 기저 대역신호들로 변환하는 변환기;

상기 변환기의 출력신호들을 각각 수신하는 다수개의 빔 형성기들;

상기 변환기의 출력신호들 및 상기 다수개의 빔 형성기들의 출력신호들을 수신하고, 상기 무선신호들의 채널을 추정하는 채널 추정기;

상기 각 빔 형성기의 출력신호를 수신하고, 상기 채널 추정기의 채널 추정 결과를 바탕으로 상기 수신된 각 빔 형성기의 출력신호의 지연시간을 독립적으로 제어하는 제어회로; 및

상기 제어회로로부터 출력되는 출력신호들을 결합하는 가산기를 구비하며,

상기 다수개의 빔 형성기들 각각은 추정된 채널을 통하여 입력되는 상기 무선신호들로부터 주 경로신호를 선택하고, 선택된 주 경로신호에 대한 빔 형성을 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.
제18항에 있어서,

상기 수신기는 상기 가산기의 출력신호를 수신하고 상기 무선 신호들을 구성하는 다중 경로신호들을 제거하는 등화기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
추정된 채널을 통하여 수신된 입사신호들 중에서 선택된 주 경로신호에 대한 빔형성을 각각 수행하는 다수개의 빔 형성기들 및 상기 수신된 입사신호들 중에서 다중 경로신호들을 제거하는 등화기를 구비하는 수신기에 있어서,

상기 다수개의 빔 형성기들 각각은 상기 주 경로신호의 데이터 프레임의 필드 동시신호에 응답하여 빔 형성을 수행하고,

상기 등화기는 상기 다중 경로신호들 각각의 데이터 프레임의 페이로드 구간에서 상기 다중 경로신호들을 제거하는 것을 특징으로 하는 수신기.