KR100564601B1

KR100564601B1 - 주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저

Info

Publication number: KR100564601B1
Application number: KR1020030099033A
Authority: KR
Inventors: 짱준링
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2006-03-28
Also published as: CN100544338C; US20050141625A1; KR20050067993A; CN1638375A; US7555047B2

Abstract

디지털 TV 방송, 특히 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 수신기에 수신된 신호의 왜곡, 특히 에코 위상지연에 의한 왜곡을 방지하기 위한 주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저를 개시한다. 상기 주파수 도메인 에코 검출방법은, 고속 푸리에 변환된 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM)신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행하는 단계, 상기 OFDM 신호의 위상 지연성분(에코)의 유무에 따라 LPF 보간기의 밴드-폭을 적응적으로 변경시켜가면서 상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 주파수 도메인 보간을 행하는 단계 및 상기 주파수 도메인 보간을 행하는 단계의 신호를 이용하여 OFDM에 포함된 위상 지연성분을 보상하는 단계를 구비한다. 상기 이퀄라이저는, 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대하여 타임 도메인 보간을 행하는 타임 도메인 보간기, 상기 OFDM 신호의 위상 지연성분(에코)의 유무에 따라 내부에 설치된 LPF 보간기의 밴드-폭을 적응적으로 변경시켜가면서 상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 주파수 도메인 보간을 행하는 주파수 도메인 보간기 및 상기 타임 도메인 보간기 및 상기 주파수 도메인 보간기의 출력신호들을 이용하여 OFDM에 포함된 위상 지연성분을 보상하는 보상기를 구비한다.

Description

주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저{The detecting method for echo in frequency domain and equalizer using the detecting method.}

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

도 1은 종래에 사용 중인 DVB-T 수신기의 블록 다이어그램이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 도메인 에코 검출방법을 나타내는 신호 흐름도(flowchart)이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이퀄라이저를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 4는 도 3에 도시된 이퀄라이저의 에코 검출기의 내부구조를 나타내는 블록 다이어그램이다.

본 발명은 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저에 관한 것으로서, 특히 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 수신기의 주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저에 관한 것이다.

디지털 TV의 전송방식에는 싱글 캐리어 변조방식인 잔류 측파대(Vestigial Side Band) 방식과 멀티 캐리어 변조방식인 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식으로 크게 나뉘어진다. 상기 COFDM 방식을 사용하는 DVB-T 시스템은 유럽의 차세대 지상파 디지털 TV 전송시스템으로 결정되었으며 현재 유럽의 여러 국가에서 시험방송 중이고, 세계적으로는 미국형 지상파 규격과 함께 지상파 디지털 시장을 양분하고 있다. DVB-T의 변조/복조 방식은 지상파인 것을 고려하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Modulation) 방식을 채택하고 있으며, 상기 OFDM 방식은 정보를 시간 축에서 연속적으로 보내는 일반적인 싱글 캐리어 변조/복조방식과 달리 정보를 다수의 주파수에 분산하여 보내는 방식으로써, 다중 경로 채널에 유리한 방식이다.

DVB-T 수신기에서, 수신된 변조(modulation)신호에 대해 일관된 복조(coherent demodulation)를 하기 위해서는, 상기 신호가 전달되는 채널의 평가(channel estimation)가 필수적으로 요구된다. 그러나, DVB-T 수신기의 채널평가장치(channel estimation unit)는 채널뿐만 아니라 잉여의 위상에러(residual phase error)도 평가하여야 일관된 복조를 달성할 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래에 사용 중인 DVB-T 수신기는, A/D(Analog to Digital Converter,101), I/Q 발생기(102), 고속 푸리에 변환기(Fast Fourier Transformer, 103), 이퀄라이저(Equalizer, 104), FEC(105), 샘플링 주파수 동기부 (Sampling Frequency Synchronization, 106) 및 캐리어 동기부(Carrier Synchronization ,107)를 구비한다.

DVB-T 수신기에 수신된 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호(I/F)는, 안테나를 통해 OFDM 신호를 수신하여 튜너(미도시)에서 중간주파수 신호로 변환된 신호이다. 상기 신호는 A/D(101)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 다음 I/Q 발생기(102)로 입력된다. 실수 성분(I, In-phase component)만을 가지는 디지털 신호를 수신한 I/Q 발생기(102)는, 수신한 디지털 신호를 허수 성분(Q, Quadrature component)도 아울러 가지는 복소 성분의 신호로 변환한다. 고속 푸리에 변환기(103)는, I/Q 발생기(102)의 출력신호에 대하여 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 한다. 이퀄라이저(104)는 고속 푸리에 변환기(103)의 출력신호를 이용하여 채널왜곡에 의하여 일그러지는(distorted) 캐리어를 보상한다. FEC(105)는 OFDM 신호의 데이터에 대하여 설정된 에러검출방식에 의해 에러를 검출하고, 검출된 에러를 정정하는 진행방향 에러 보정(Forward Error Correction)을 행한다.

샘플링 주파수 동기부(106)는 고속 푸리에 변환기(103)의 출력신호를 이용하여 샘플링 주파수의 동기를 일치(Sampling Frequency Synchronization)시키게 하는 신호를 I/Q 발생기(102)에 송신한다. 캐리어 동기부(107)는 I/Q 발생기(102)의 출력신호 및 고속 푸리에 변환기(103)의 출력신호를 이용하여 캐리어의 동기를 일치시키게 하는 신호를 I/Q 발생기(102)에 송신한다.

이퀄라이저(104)는, Scattered Pilots(이하, 분산 파일럿)를 이용하여 OFDM 신호의 전송채널 특성을 추정함으로써, 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대하여 전송채널 상에서 발생한 왜곡을 보상한다.

분산 파일럿이 적용되는 방법은, DVB-T 표준에 의하여 정의되는데, 보간을 통하여 채널을 평가할 것을 요구한다. 즉, 이미 알고 있는 분산 파일럿을 이용하여 채널 임펄스 응답(Channel Impulse response, 이하 CIR)의 복수 개의 샘플들을 구한 후, 상기 샘플들에 대하여 타임 및 주파수의 진행방향으로 보간을 적용하여 채널을 평가한다. 상기 타임 및 주파수에 대한 2차원의 보간은, 채널전달함수

의 특성을 가지는 타임 도메인에서의 보간과 채널전달함수

의 특성을 가지는 주파수 도메인에서의 보간으로 구별할 수 있다.

상기 보간은 m 번째 서브캐리어의 k 번째 OFDM 심볼(symbol)에 대한 채널의 평가 값(

)과 실제의 CIR의 값(

)에 MMSE(Minimum Mean Square Error)를 적용한 아래의 수학식에 의하여 최적화할 수 있다.

상기 수학식 1을 계산하기 위하여, 타임 및 주파수 도메인에서의 CIR의 상관함수들(correlation functions), 상기 CIR 샘플들을 교란하는(disturbing) 잡음편차, 상기 분산 파일럿의 개수 및 상기 분산 파일럿의 패턴들이 고려된다.

상기 MMSE에 의한 채널평가는 2차원 위너(Wiener) 필터에 의하여 구해질 수 있으나, 상기 위너 필터는 상당히 복잡하다. 그러나,

의 범위 내에서의 채널전달함수

및

을 만족하는 경우의 전달함수

을 사용하면 상기 채널평가를 상당히 간단하게 할 수 있다. 여기서

은 제n 번째의 경로의 멀티경로지연(multipath delay),

는 상기 OFDM 신호의 가드간격(Guard Interval),

은 제n 번째 경로의 도플러 스프레드(doppler spread) 이고

는 OFDM symbol 하나의 시간간격에 의하여 제한되는 최대 도플러 스프레드를 각각 의미한다.

상기 2차원 필터는, 연속적으로 동작하며 타임 도메인 보간 및 주파수 도메인 보간으로 이름 붙여진 2개의 1차원필터로 대체할 수 있으므로 시스템의 복잡성을 상당히 감소시킬 수 있으며, 상기 2개의 1차원필터는 상술한 바와 같이 동작상 최악의 상태를 감안하여 설계될 수 있다.

주파수 도메인 보간은, 위너 필터(wiener filter) 및 IDFT/DFT(Inverse Discrete Fourier Transform/Discrete Fourier Transform)에 기초한 필터 등에서와 같이,

의 밴드 폭 을 가지는 등가 타임 도메인 LPF를 채택함으로서 신뢰할 만한 채널평가 결과를 얻을 수 있다.

그러나, 가드 간격(guard interval,

)이 너무 좁은 경우, 즉 채널전달함수

및 주파수 도메인 보간을 위한 등가 타임 도메인 LPF의 밴드폭을 너 무 밀접하게 매칭(matching)시키게 되면. 가드 간격(

)보다 더 긴 지연시간을 가지는 에코를 포함하는 다중 채널에 대하여 시스템이 취약하게 되는 단점이 있다.

따라서 등가 타임 도메인 LPF의 밴드폭을 조절하여 주파수 도메인 보간을 적합하게 하도록 하기 위하여, 수신된 신호 중에서 상기 가드 간격(

)을 초과하는 긴 에코를 검출하는 기법(long echo detection mechanism)을 고안하는 것이 요구된다.

본 발명이 이루고자하는 제1 기술적 과제는, DVB-T 수신기에 수신된 신호의 왜곡, 특히 에코 지연에 의한 왜곡을 방지하기 위하여, 수신된 신호에 등가 타임 도메인 LPF의 밴드폭보다 지연이 긴 에코가 있는 지를 즉시 검출하고, 상기 에코가 검출된 경우 상기 등가 타임 도메인 LPF의 밴드폭을 적응적으로 변경시켜 복조된 신호의 에코에 의한 왜곡을 방지하게 하는 주파수 도메인 에코 검출방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자하는 제2 기술적 과제는, 상기 주파수 도메인 에코 검출방법을 사용하는 최적의 이퀄라이저를 제공하는데 있다.

상기 제1 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주파수 도메인 에코 검출방법은, 고속 푸리에 변환된 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM)신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행하는 단 계; 상기 OFDM 신호에 지연이 긴 에코의 포함 유무에 따라 등가 타임 도메인 LPF의 밴드-폭을 적응적으로 변경시켜가면서 상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 주파수 도메인 보간을 행하는 단계; 및 상기 주파수 도메인 보간을 행하는 단계의 신호를 이용하여 상기 OFDM 신호에 포함된 지연이 긴 에코에 의한 채널왜곡을 보상하는 단계를 구비한다.

상기 제2 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이퀄라이저는, 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호에 대하여 타임 도메인 보간을 행하는 타임 도메인 보간기; 상기 OFDM 신호에 지연이 긴 에코의 포함 유무에 따라 내부에 설치된 등가 타임 도메인 LPF의 밴드-폭을 적응적으로 변경시켜가면서 상기 타임 도메인 보간기의 출력신호에 대하여 주파수 도메인 보간을 행하는 주파수 도메인 보간기; 및 상기 주파수 도메인 보간기의 출력신호를 이용하여 상기 OFDM에 포함된 지연이 긴 에코에 의한 채널왜곡을 보상하는 보상기를 구비한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

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

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 도메인 에코 검출방법은, 타임 도메인 보간 단계(210), 주파수 도메인 보간 단계(230) 및 채널왜곡 보상단계(compensation, 250)를 구비한다.

타임 도메인 보간 단계(210)는, 고속 푸리에 변환된(Fast Fourier Transformed) OFDM 신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행한다.

주파수 도메인 보간 단계(230)는, 가변 밴드-폭 등가 타임 도메인 LPF 보간 단계(variable band-width equivalent time domain LPF interpolation; 231)와 에코 검출 단계(232)를 구비한다. 가변 밴드-폭 등가 타임 도메인 LPF 보간 단계(231)에서는, 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)에 따라 밴드-폭(variable band-width)을 변경시켜가면서 타임 도메인 보간 단계의 출력신호(I/Q)에 대하여 주파수 도메인 보간을 행한다.

에코 검출 단계(232)는, 타임 도메인 보간 단계의 출력신호(I/Q)에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot)의 신호전력을 구하는 단계(233 및 234), 주파수 도메인 보간을 행한 신호(

)에 대한 분산 파일럿 사이의 신호전력을 구하는 단계(235 및 236), 상기 두 단계에서 구한 신호전력들 사이의 신호전력률(signal power rate)을 구하는 단계(237) 및 측정된 신호전력률과 소정의 임계값을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 상기 에코의 상태에 대한 판단결과에 따라 결정되는 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)를 출력하는 단계(238, 239-1 및 239-2)를 구비한다.

채널왜곡 보상단계(250)는, 주파수 도메인 보간 단계(230)를 거친 신호(

)를 이용하여 상기 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호의 채널왜곡(channel distortion)을 보상한다.

도 3은 상기 주파수 도메인 에코 검출방법을 이용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이퀄라이저를 나타내는 블록 다이어그램이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이퀄라이저는, 타임 도메인 보간기(310), 주파수 도메인 보간기(330) 및 보상기(350)를 구비한다.

타임 도메인 보간기(310)는, 고속 푸리에 변환된(Fast Fourier Transformed) OFDM 신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행한다.

주파수 도메인 보간기(330)는, 가변 밴드-폭 LPF 보간기(variable band-width LPF interpolator; 331)와 에코 검출기(332)를 구비한다. 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)에서는, 에코 검출기(332)에서 출력되는 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)에 따라 밴드-폭(variable band-width)을 변경시켜가면서 타임 도메인 보간 단계의 출력신호(I/Q)에 대하여 주파수 도메인 보간을 행한다. 에코 검출기(332)에 대한 설명은 도 4에 대한 설명과 함께 후술한다.

보상기(350)는, 주파수 도메인 보간기를 거친 신호(

)를 이용하여 상기 고속 푸리에 변환된 OFDM 신호의 채널왜곡을 보상한다.

도 4를 참조하면, 에코 검출기(332)는, 타임 도메인 보간기(time domain interpolator, 310)의 출력신호(I/Q)에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot)에 대한 신호전력을 구하는 제1계산기(410), 타임 도메인 보간기(310)의 출력신호(I/Q)에 대하여 밴드-폭이 가변인 LPF로 보간을 행한 신호(

)에 대한 분산 파일럿에 대한 신호전력을 구하는 제2계산기(420), 두 개의 계산기(410 및 420)에서 구한 신호전력들 사이의 신호전력률(Signal Power Rate;

)을 측정하여 출력하는 디바이더(Divider, 430) 및 디바이더(430)의 출력인 신호전력률(

)과 임계값(Th)을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 상기 에코의 상태에 대한 판단결과에 따라 결정되는 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)를 출력하는 비교기(comparator, 440)를 구비한다.

제1계산기(410)는, 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과하기 전의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 I(In phase)성분인

의 절대값을 구하는 제1절대값 계산기(411), 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과하기 전의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 Q(Quadrature)성분인

의 절대값을 구하는 제2절대값 계산기(412), 이들 절대값들을 더하는 제1가산기(Adder1, 413) 및 임의의 k 번째 OFDM에서 m의 값을 변경시키면서 분산 파일럿에 대한 I 및 Q 성분의 전체 신호전력을 누산(accumulation)하는 제1누산기(414)를 구비한다.

제1누산기(414)는 제2가산기(Adder2, 415) 및 제1지연기(the first Flip Flop, 416)를 구비하고, 제2가산기(415)는 제1가산기(Adder1, 413)의 현재의 출력 신호 및 제1가산기의 과거의 출력신호를 일정 기간 누적시킨 데이터를 보관한 제1지연기(416)의 출력신호를 가산한다.

제2계산기(420)는, 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과한 후의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한

성분인

의 절대값을 계산하는 제3절대값 계산기(421), 가변 밴드-폭 LPF 보간기를 통과한 후의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한

(Quadrature)성분인

의 절대값을 계산하는 제4절대값 계산기(422), 이들 절대값들을 더하는 제3가산기(423) 및 임의의 k 번째 OFDM에서 m의 값을 변경시키면서 분산 파일럿에 대한

및

성분의 총 신호전력을 누적하는 제2누산기(424)를 구비한다.

제2누산기(424)는 제4가산기(Adder4, 425) 및 제2지연기(426)를 구비하고, 제4가산기(425)는 제3가산기(Adder3, 423)의 현재의 출력신호 및 제3 가산기의 과거의 출력신호를 일정 기간 누적시킨 데이터를 보관한 제2지연기(the second Flip Flop, 426)의 출력신호를 가산한다.

디바이더(430)는, 분산 파일럿에 대한 I 및 Q 성분의 총 신호전력을 구하는 블록(414)에서 출력되는 신호전력 및 분산 파일럿에 대한

및

성분의 총 신호전력을 구하는 블록(424)에서 출력되는 신호전력 사이의 비율인 신호전력률(

)을 구하여 출력한다.

비교기(comparator, 440)는, 신호전력률(

)과 임계값(Th)을 비교하고, 비교한 결과에 따라 결정되는 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)를 출력한다. 밴드-폭 제어신호(Band_Ctrl)는 상기 OFDM 신호에 지연이 긴 에코의 포함 여부에 따라 다른 값을 가지며, 결정된 값들은 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)의 밴드-폭(band-width)을 조절하게 한다.

이하에서는, 도 2내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예인 주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 채택한 이퀄라이저의 동작에 대하여 설명한다.

등가 타임 도메인 LPF 필터로 모델링될 수 있는 필터 알고리즘은, 위너 필터(wiener filter) 알고리즘 또는 IDFT/DFT에 기초한 알고리즘 등과 마찬가지로, 가변 밴드-폭 LPF 보간단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)에 의하여 채택된다.

채널 평가는 이미 알고 있는 분산 파일럿들(CIR의 샘플들)에 대하여, 타임 도메인 및 주파수 도메인에서 연속적으로, 보간을 적용함으로서 얻을 수 있다. 그런 다음, 추정된 CIR은 보상단계(250) 및 보상기(350)에서 데이터 서브캐리어로 보상된다.

분산 파일럿의 I/Q 성분 중에서 가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231)와 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과하기 전의 성분(I/Q) 및 통과한 후의 성분(

)은 에코 검출단계(232) 및 에코 검출기(332)에 입력되어, 가변 밴드-폭 LPF 보간을 전후하여 하나의 OFDM 심볼과 분산 파일럿들 사이의 신호전력률을 측정하게 해준다.

이들의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 밴드폭

가 가변 밴드-폭 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)에서 셋팅된다. 수학식 2의 신호전력률(Signal Power Rate:

)이 신호전력률 계산 단계(237) 및 디바이더(430)에서 연산된다.

여기서,

는 k 번째 OFDM 심볼에 대하여 고안된 신호전력률이고,

는 타임 도메인 보간 단계(210) 및 타임 도메인 보간기(310)를 거친 후의 하나의 OFDM 심볼에 대한 분산 파일럿의 개수이다. OFDM 방식은 전송하는 하나의 심볼 내의 캐리어의 수에 따라 캐리어의 수가 1705개인 2K FFT(Fast Fourier Transform)모드와 6817개인 8K FFT모드로 나뉘어진다.

는, 타임 도메인 보간 후의 매 3개의 서브 캐리어마다 하나의 분산 파일럿이 있기 때문에, 2K FFT 모드에서는 568개, 8K FFT 모드에서는 2272개가된다. FIR은 가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)에서 채택한 등가 타임도메인 LPF의 차수(order)를 나타낸다.

은 가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과하기 전의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 I/Q성분이고,

은 가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과한 후의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 I/Q성분을 의미한다.

가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과하기 전의 분산 파일럿의 I/Q성분에 대한 절대값인

및

는, 단계(233) 및 블록들(411 및 412)에서 각각 구해진다. 제1가산기(413)는 상기 두 개의 절대값을 합한다.

단계(233 및 234) 및 제1누산기(414) 에서는,

및

의 합에 대하여, m을

에서

까지 변화시키면서 이 때의 값들을 순차적으로 모두 더하여 누적시킨다.

가변 밴드-폭 LPF 보간 단계(231) 및 가변 밴드-폭 LPF 보간기(331)를 통과한 후의 분산 파일럿의

에 대한 절대값인

및

는, 단계(235) 및 블록들(421 및 422)에서 각각 구해진다. 상기 제2가산기(423)는 상기 두 개의 절대값을 합한다.

단계(235 및 236) 및 제2누산기(424) 에서는,

및

의 합에 대하여, m을

에서

단계(237) 및 디바이더(430)에서는, 신호전력률(

)을 구한다.

단계(238, 239-1 및 239-2) 및 비교기(440)에서는, 신호전력률(

)과 임계값(Th)을 비교하고, 비교된 결과에 따라 결정되는 제어신호(Band_Ctrl)를 출력한다. 예를 들면,

인 경우, 가변 밴드폭 LPF 보간기에 설정된 밴드폭(

)에 비하여 지연이 긴 에코 성분(long echo components)이 존재한다는 것을 의미하며, 이러한 경우에는 등가 타임 도메인 LPF의 밴드-폭을 크게 하여 상기 에코 성분을 보상하여야 한다. 파시벌의 이론(Parseval's Theorem)에 의하면 상기 신호전력률(SPR)에 대하여 아래와 같은 결론을 얻을 수 있다. 잡음성분이 적은 경우, 타임 도메인 보간만을 수행하여 얻어진 신호 I/Q와 상기 신호 I/Q에 주파수 도메인 보간을 적용(가변-밴드폭 LPF 보간기(231))하여 구한 신호 I'/Q'의 전력의 차이는 거의 없기 때문에, 이들 신호의 전체 전력량을 비교하는 신호전력률(SPR)은 거의 1(one)에 가까운 값을 가진다. 잡음성분이 많은 경우, 신호 I/Q의 전력에 비하여 신호 I'/Q'의 전력이 상당히 적기 때문에 신호전력률(SPR)은 1보다 큰 값을 가지게 된다. 여기서 잡음성분은 DVB-T 수신기에 수신된 신호의 왜곡 특히 에코지연에 의한 왜곡을 의미한다. 따라서, 잡음성분이 적다는 것은 에코지연성분이 적은 경우를 의미하고, 잡음성분이 많다는 것은 에코지연성분이 많다는 것을 의미한다. 여기서, 임계값(Th)은 자연수 1을 의미한다.

본 발명에서는 이러한 채널 왜곡을 가져오는 에코 성분에 대한 정보를 간직한 제어신호(Band_Ctrl)를 주파수 도메인 LPF 보간 단계(231) 및 주파수 도메인 LPF 보간기(331)에서 이용하여 에코 성분을 보상하도록 고안되어 있으므로, 복조 신호의 왜곡을 방지할 수 있도록 하는데 특징이 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 주파수 도메인 에코 검출방법 및 이를 사용하는 이퀄라이저는, 등가 타임 도메인 LPF 에 설정된 밴드폭(또는 guard interval)의 간격보다 폭이 긴 지연을 포함한 에코를 즉시 검출하여 이를 복조 신호에 반영함으로써, 복조신호의 왜곡을 감소시킬 수 있다.

Claims

고속 푸리에 변환된 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행하는 타임 도메인 보간 단계; 및

상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 소정의 밴드-폭 제어신호에 따라 변하는 밴드-폭(variable band-width)을 가진 LPF(Low Pass Filter)로 보간을 행하고, 상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot) 및 상기 LPF 보간을 행한 신호에 대한 분산 파일럿 사이의 신호전력률(signal power rate)을 측정하고, 측정된 신호전력률과 소정의 임계값을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 상기 에코의 상태에 대한 판단결과에 따라 결정되는 상기 밴드-폭 제어신호를 이용하여 상기 LPF의 밴드-폭을 적응적으로 변경시키는 주파수 도메인 보간 단계; 및

상기 주파수 도메인 보간 단계를 거친 신호를 이용하여 상기 OFDM 신호에 의한 채널왜곡을 보상하는 보상단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 에코 검출방법.
제1항에 있어서, 상기 주파수 도메인 보간 단계는,

상기 밴드-폭 제어신호에 따라 밴드-폭을 변경시키면서 상기 수신된 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 가변 밴드폭 LPF 보간을 행하는 단계; 및

에코 검출단계를 구비하며,

상기 에코 검출단계는,

상기 타임 도메인 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿의 신호전력을 누적하는 단계;

상기 가변 밴드폭 LPF 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿의 신호전력을 누적하는 단계;

상기 두 단계의 결과 만들어진 신호전력들 사이의 비율인 신호전력률을 측정하는 단계; 및

측정된 신호전력률과 상기 임계 값을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 판단된 에코의 상태에 상응하는 상기 밴드-폭 제어신호를 발생시키는 비교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 에코 검출방법.
제2항에 있어서, 상기 타임 도메인 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot)의 신호전력(signal power)은,

수학식
을 만족하며,

상기 LPF 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿의 신호전력은,

수학식
을 만족하며,

상기 신호전력률(Signal Power Rate:
)은,

수학식
을 만족하며,

여기서,
는 타임 도메인 보간 단계를 거친 후의 하나의 OFDM 심볼에 대한 분산 파일럿의 개수이고, FIR은 상기 LPF 보간 단계에서 채택한 등가 타임도메인 LPF의 차수(order)이며,
은 LPF 보간 단계를 통과하기 전의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 I/Q성분이고,
은 LPF 보간 단계를 통과한 후의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 SP에 대한 I/Q성분이며, I(In Phase) 는 복소 좌표에서 실수부를 나타내고 Q(Quadrature)는 복소 좌표에서 허수부인 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 에코 검출방법.
제 2항에 있어서, 상기 비교 단계는,

상기 신호전력률과 상기 임계 값을 비교하여, 상기 신호전력률이 상기 임계 값 보다 클 경우에는 LPF의 밴드 폭을 일정한 정도 증가시킬 것을 지시하는 제어신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 현재의 밴드 폭을 유지할 것을 지시하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 도메인 에코 검출방법.
고속 푸리에 변환된 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 OFDM) 신호를 수신하여 타임 도메인 보간을 행하는 타임 도메인 보간기; 및

상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 소정의 밴드-폭 제어신호에 따라 변하는 밴드-폭(variable band-width)을 가진 LPF 보간기로 주파수 도메인 보간을 행하고, 상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot) 및 상기 주파수 도메인 보간을 행한 신호에 대한 분산 파일럿 사이의 신호전력률(signal power rate)을 측정하고, 측정된 신호전력률과 소정의 임계값을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 상기 에코의 상태에 대한 판단결과에 따라 결정되는 상기 밴드-폭 제어신호를 이용하여 상기 LPF(Low Pass Filter) 보간기의 밴드-폭을 적응적으로 가변시키는 주파수 도메인 보간기; 및

상기 주파수 도메인 보간 단계를 거친 신호를 이용하여 상기 OFDM 신호에 의한 채널왜곡을 보상하는 보상기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.
청구항 제5항에 있어서, 상기 주파수 도메인 보간기는,

상기 밴드-폭 제어신호에 따라 밴드-폭을 변경시키면서 상기 수신된 타임 도메인 보간 단계의 출력신호에 대하여 가변 밴드폭 LPF 보간기; 및

에코 검출기를 구비하며,

상기 에코 검출기는,

상기 타임 도메인 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿(Scattered Pilot)의 신호전력(signal power)을 계산하는 제1계산기;

상기 LPF 보간 단계의 복수 개의 출력신호에 대한 분산 파일럿의 신호전력을 계산하는 제2계산기;

상기 두 단계의 결과 만들어진 신호전력들 사이의 비율인 신호전력률을 측정하는 디바이더; 및

측정된 신호전력률과 상기 소정의 임계 값을 비교하여 에코의 상태를 판단하고, 판단된 에코의 상태에 상응하는 상기 밴드-폭 제어신호를 발생시키는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.
제 6항에 있어서, 상기 제1계산기는,

상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호 중에서 실수 성분(In phase)에 대한 절대값을 구하는 제1절대값 계산기;

상기 타임 도메인 보간 단계의 출력신호 중에서 허수 성분(Quadrature)에 대한 절대값을 구하는 제2 절대값 계산기;

상기 제1절대값 계산기 및 상기 제2 절대값 계산기의 출력신호를 더하는 제1가산기; 및

상기 제1가산기의 복수 개의 출력신호를 누적시키는 제1누산기(accumulator)를 구비하고,

상기 제2계산기는,

상기 주파수 도메인 보간 단계의 출력신호 중에서 실수 성분(In phase)에 대한 절대값을 구하는 제3절대값 계산기;

상기 주파수 도메인 보간 단계의 출력신호 중에서 허수 성분(Quadrature)에 대한 절대값을 구하는 제4절대값 계산기;

상기 제3절대값 계산기 및 상기 제4 절대값 계산기의 출력신호를 더하는 제3가산기; 및

상기 제3가산기의 복수 개의 출력신호를 누적시키는 제2누산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.
제 7항에 있어서, 상기 제1누산기는,

상기 제1가산기의 현재의 출력신호를 제1 지연기의 출력신호와 더하는 제2가산기; 및

상기 제2가산기의 출력신호를 저장하는 상기 제1지연기를 구비하고,

상기 제2누산기는,

상기 제3가산기의 출력신호를 제2지연기의 출력신호와 더하는 제4가산기; 및

상기 제4가산기의 출력신호를 저장하는 제2지연기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.
제5항에 있어서, 상기 제1계산기의 출력신호는,

수학식
을 만족하며,

상기 제2계산기의 출력신호는,

수학식
을 만족하며,

상기 신호전력률(Signal Power Rate:
)은,

수학식
을 만족하며,

여기서,
는 타임 도메인 보간기를 거친 후의 하나의 OFDM 심볼에 대한 분산 파일럿의 개수이고, FIR은 상기 LPF 보간기에서 채택한 등가 타임도메인 LPF 의 차수(order)이며,
은 상기 LPF 보간기를 통과하기 전의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 분산 파일럿에 대한 I/Q성분이고,
은 상기 LPF 보간기를 통과한 후의 k 번째 OFDM 심볼의 m 번째 SP에 대한 I/Q성분이며, I(In Phase) 는 복소 좌표에서 실수부를 나타내고 Q(Quadrature)는 복소 좌표에서 허수부인 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.
제6항에 있어서, 상기 비교기는,

상기 신호전력률과 상기 임계 값을 비교하여, 상기 신호전력률이 상기 임계 값 보다 클 경우에는 LPF의 밴드 폭을 일정한 정도 증가시킬 것을 지시하는 제어신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 현재의 밴드 폭을 유지할 것을 지시하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이퀄라이저.