KR100595235B1 - 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DVB-H 방송 수신기와 같은 이동형 방송 수신기에서 동기 시간 단축을 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 이전 버스트 구간에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 저장한 후, 현재 버스트 구간에서 초기 2심볼을 이용하여 추정된 대략적 주파수 오프셋이 이전 버스트 구간에서 추정된 대략적 주파수 오프셋과 같은지를 비교한다. 그리고 두 대략적 주파수 오프셋이 같다면, 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋으로 출력함으로써, 대략적 주파수 오프셋을 추정하여 보상하는 동기 시간을 단축할 수 있다. 그리고 이동형 방송 수신기에서는 동기 시간이 단축되면 평균 소비 전력을 더욱 줄임과 동시에 오프 타임을 줄일 수 있으므로 채널 변경에 따른 반응 시간을 줄일 수 있다.
대략적 주파수 오프셋, 버스트 구간

Description

이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치 및 그 방법{Frequency sync apparatus and method for mobile broadcasting receiver}
도 1은 일반적인 디지털 방송 수신기의 개략도
도 2는 OSI 7 레이어에 기초한 기존 DVB-H 프로토콜 구조를 나타낸 도면
도 3은 델타-t 방법을 설명하기 위한 일반적인 도면
도 4는 타임 슬라이싱에 관계된 여러 파라미터들을 설명하기 위한 도면
도 5a, 도5b는 동기 시간 및 오프 타임에 따라 달라지는 소비전력 절감 효과의 예를 보인 도면
도 6은 종래의 주파수 동기 장치의 일 실시예를 보인 구성 블록도
도 7은 본 발명에 따른 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치의 구성 블록도
도 8은 본 발명에 따른 대략적 주파수 추정 과정의 일 실시예를 보인 흐름도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
211 : A/D 변환부 212 : 보호구간 제거부
213 : 주파수 오프셋 보상부 214 : FFT부
215 : 지연기 216 : 파일롯 패턴 발생부
217 : 상관부 218 : 추정부
219 : 누산기 220 : NCO
311 : 오프셋 저장부 312 : 비교부
본 발명은 이동형 방송 수신기에 관한 것으로서, 특히 DVB-H 방송 수신기에서 동기 시간 단축을 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
유럽 디지털 휴대 이동(Handheld and Mobile) 수신 단말 규격인 DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)는 유럽 디지털 지상파 규격인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)를 기반으로 한다.
도 1은 상기된 DVB-T나 DVB-H 방식에 적용할 수 있는 디지털 방송 수신기의 일반적인 개략도를 보인 것으로서, 크게 아날로그 수신부(110)와 복조부(120)로 구성된다.
상기 아날로그 수신부(110)는 튜너(111), 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave ; SAW) 필터(112), 자동 이득 제어(AGC)부(113), 및 아날로그/디지털(A/D) 변환기(114)로 구성된다.
상기 튜너(111)는 50~860 MHz의 RF(Radio Frequency) 신호 중 어느 하나를 튜닝하여 44.16MHz 중간 주파수(IF : Intermediate Frequency) 신호로 변환하여 SAW 필터(112)로 출력한다.
상기 SAW 필터(112)는 주로 크리스털 위에 전극을 입힌 구성으로 되어 있으며, 탄성파가 크리스털의 표면을 매우 느린 속도로(자유 공간 전파 전달 속도의 약 10-5배) 진행하므로 좁은 면적 위에서의 신호 처리에 매우 적합한 장치이다. 이러한 SAW 필터(112)는 튜너(111)의 출력으로부터 정보가 존재하는 6MHz의 대역만 남기고 나머지 구간을 모두 제거한 후 AGC부(113)로 출력한다.
상기 AGC부(113)는 SAW 필터(112)를 통과한 IF 신호가 미약하므로 뒷단의 A/D 변환기(114)가 정상적으로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 신호 이득(Gain)으로 IF 신호를 보상하여 A/D 변환기(114)로 출력한다.
상기 A/D 변환부(114)는 상기 AGC부(113)에서 이득이 조정된 아날로그 신호를 발진기(115)에서 출력되는 발진 주파수로 샘플링시켜 디지털화한 후 복조(demodulation)부(120)로 출력한다. 이때 상기 A/D 변환기(114)로 입력되는 신호의 레벨 및 직류 성분은 복조부(120)의 채널 등화기의 수렴 성능 및 심볼/반송파 복구에 매우 중요한 요소로 작용한다.
상기 복조부(120)는 크게 대략적인 심볼 타이밍 복구(Coarse Symbol Timing Recovery)부, 반송파 복구(Carrier Recovery)부, 샘플링 주파수 복구(Sampling Frequency Recovery)부, FFT, 미세 심볼 타이밍 복구(Fine Symbol Timing Recovery)부, 채널 등화기(Channel Equalizer) 그리고 채널 복호화부(FEC)로 나누어진다.
이 중 상기 반송파 복구부는 아날로그 수신부(110)의 튜너(111)에 의한 반송파의 주파수 오프셋(Frequency Offset) 및 위상 잡음(Phase Jitter)을 제거함과 동 시에 대역통과 디지털 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환하는 기능을 한다.
이때 상기 주파수 오프셋은 수신 신호에 2가지 심각한 영향으로 나타난다. 첫째는 각 부반송파(sub carrier)를 통하여 전송된 신호의 크기가 FFT를 통하여 복조되면서 감소된다. 둘째는 다른 부반송파간 간섭(ICI; Inter-Carrier Interference)이 발생하여 더 이상 부반송파간의 직교성(Orthogonality)이 유지 될 수가 없다.
즉, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식은 전송 대역에 비해 부반송파간의 주파수 간격이 상대적으로 매우 작으므로 부반송파 간격보다 작은 주파수 오프셋에도 민감하게 영향을 받을 수 있다. 그러므로 방송 수신기에서 주파수 동기(frequency recovery)가 중요한 요소 기술 중 하나라고 볼 수 있다.
한편 상기 DVB-H 규격은 휴대 이동 수신 성능 향상을 위해, 기존 DVB-T 규격에 소비 전력 절감을 위한 타임 슬라이싱(Time Slicing)과 캐리어 대 노이즈(Carrier-to-Noise ; C/N) 성능 향상을 위한 MPE-FEC(Multi-Protocol Encapsulation)을 추가하였으며, 더불어 이동성(Mobility)과 스펙트럼 효율성을 위한 4K FFT(Fast Fourier Transform) 모드와 In-depth 인터리빙(Interleaving) 모드를 추가하였다.
즉, DVB-H 방식은 방송권역을 이동형 휴대단말기 시장으로 확대하는 것이라고 볼 수 있다. 다시 말해 DVB-H 방식은 이동형 방송 수신기에 적합한 방송방식이다. 이는 기존의 DVB-T 기술에서 이동형 방송 수신기에 적합하도록 고안되었으며, DVB-T의 기본 방식에 전술한 바와 같이 몇 가지의 새로운 방식이 첨가된 형태이다.
첫 번째로, 링크 레이어(Link layer)에서 타임 슬라이싱(Time slicing)을 통해 평균 전력 소비를 감소시켰다.
두 번째로, 링크 레이어에 MPE-FEC를 두어 C/N을 향상시켰으며, 동시에 DVB-H 방송 수신기의 이동으로 발생하는 도플러 효과를 효과적으로 제어할 수 있다.
세 번째로, 물리적 레이어(Physical layer)에서 4k 모드를 추가하여, SFN에 효과적으로 대응할 수 있다.
네 번째로, n-depth 심볼 인터리버를 첨가시켜 이동환경에 강건하게 되었다.
특히 상기 타임 슬라이싱 기술은 DVB-H 컨텐츠를 버스트(Burst) 단위로 송/수신할 수 있는 방법으로, 해당 DVB-H 컨텐츠를 수신할 때만 DVB-H 방송 수신기의 복조부를 파워 온(power on)하고, 해당 DVB-H 컨텐츠를 수신하지 않을 때는 DVB-H 방송 수신기의 복조부를 파워 오프(power off)할 수 있어, 최대 90%까지 소비 전력을 절감할 수 있다.
즉, 상기 타임 슬라이싱의 개념은 타임 슬라이싱 다중화(time slicing multiplexing) 방식과 일치한다. 상기 타임 슬라이싱 기술은 전송로의 용량을 일정한 타임 슬롯으로 쪼갠 뒤 각 타임 슬롯에 패킷화된 방송신호를 실어 보내는 다중화 방식이다. 예를 들어 10초 짜리 신호를 압축해 3초짜리 시간 폭에 담아 전송한다고 가정하면, 수신기의 버퍼는 이렇게 전송된 압축신호를 간직했다가 차례로 풀면서 끊김없이 동영상으로 재생한다. DVB의 DVB-H 기술분과(TM-H)가 시분할 기술을 채용한 이유는 휴대 단말기의 전력소모를 줄이기 위해서이다.
도 2는 OSI 7 레이어에 기초한 DVB-H 프로토콜 구조를 나타낸 것이다. 도 2 를 보면 물리적 레이어에서 기존의 A/V 스트림과 비슷한 트랜스포트 스트림(transport stream) 형식으로 데이터가 전송되고, 이를 데이터 링크 레이어에서 IP 데이터그램(datagram)이 포함된 MPE 부분과 시스템의 기본적인 제어에 관련된 PSI/SI(Program Specific Information/Service Information)으로 분리한다. 이때 타임 슬라이싱은 MPE 부분을 프레임 형식으로 일괄 전송함으로써 이루어지는데, 델타-t(delta-t) 방법을 통하여 완성된다.
상기 델타-t 방법은 현재 수신된 MPE 섹션(section)부터 다음 버스트(burst)의 시작 시간까지의 상대적 차이를 알려주면서 정확히 수신해야 할 시점을 찾아내게 된다.
도 3은 델타-t 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 하나의 버스트(MPE-FEC frame)에서 모든 MPE 섹션과 MPE-FEC 섹션에서 다음 버스트까지의 시간을 알려준다. 따라서 수신기는 안정적으로 다음 버스트 수신 시간을 파악하고 이를 통해 일괄적으로 데이터를 버퍼에 저장한 다음 IP datagram을 수신하여 훨씬 낮은 속도(rate)로 차례로 풀면서 서비스를 재생하게 된다.
도 4는 타임 슬라이싱에 관계된 여러 파라미터들을 나타내고 있다. 각 파라미터들을 정의하면 다음과 같다.
. 버스트 사이즈(Burst size ; Bs) : 하나의 버스트에서 네트워크 레이어의 전체 비트 사이즈이다.
. 버스트 밴드폭(Burst bandwidth ; Bb) : 하나의 버스트를 전송할 때의 전송율(bitrate ; bits per second)로서, 일반적으로 상수 전송율(constant bitrate) 보다 훨씬 크도록 한다.
. 상수 밴드폭(Constant bandwidth ; Cb) : 요소 스트림(elementary stream)에 요구되는 평균 전송율(bitrate)이다.
. 버스트 기간(Burst duration ; Bd) : 버스트가 전송되는 시간이다.
. 오프 타임(Off time) : 버스트 간의 전송이 쉬는 시간이다.
그리고 상기 타임 슬라이싱에 관계된 여러 파라미터를 계산하는 수식이 다음의 수학식 1과 같이 나타내어진다.
Figure 112004053363413-pat00001
상기 수학식 1에서 버스트 기간(Bd)은 버스트 사이즈(Bs)를 버스트 밴드폭(Bs)으로 나누어 얻을 수 있다. 그리고 버스트 사이즈(Bs)를 상수 밴드폭(Cb)으로 나누면 전체 시간이 나오는데, 이 전체 시간에서 버스트 기간(Bd)을 빼 주면 파워 오프(Power off) 구간인 오프 타임(Off time ; Ot)을 얻을 수 있다.
그리고 0.96은 패킷 오버헤드(packet overhead)를 4%로 보고 있기 때문이다.
또한 파워 절감(Power saving ; Ps)은 소비 전력 절감 효과를 지수로 나타낸 것으로 %로 표시한다. 이때 파워 절감은 버스트 기간(Bd), 동기화 시간(St), 델타-t 지터 등이 관계된다. 이때 동기화 시간(Synchronization Time ; St)은 RF에서 수신된 데이터를 물리적 레이어와 데이터 링크 레이어에서 복조하여 IP datagram을 얻어내기까지의 시간을 의미한다. 델타-t 지터(Dj)(second)는 다음 버스트까지의 시간을 나타내는 델타-t가 실제로 버스트를 수신할 때 멀티패스(multipath)에 의해서 변할 수 있는데, 이 변동량을 나타낸다. 일반적으로 동기화 시간을 200~250ms, 델타-t 지터를 10ms로 나타낸다.
그런데, 상기 타임 슬라이싱 방식은 DVB-H 방송 수신기의 전력 소비(power consumption)를 획기적으로 줄여 휴대용으로 적합한 목적을 이루었지만 대기 시간인 오프 타임이 늘어나는 문제점이 있다. 예를 들어, 사용자가 채널 전환을 선택했을 때 오프 타임 구간이면 오프 타임이 끝난 후에 채널 전환이 이루어진다. 따라서 오프 타임이 길면 길수록 사용자 입장에서 느끼는 불만족이 커진다.
한편, 현재 DVB-H 표준에서 버스트 사이즈로 2048kb, 1536kb, 1024kb, 512kb이 지원되는데, 각 사이즈마다 오프 타임이 달라진다. 즉 버스트 사이즈가 2048kb인 경우 오프 타임은 5.96초, 1536kb인 경우 4.47초, 1024kb인 경우 2.98초, 512kb인 경우 1.49초이다(burst bandwidth : 15Mbps, constant bandwidth : 350Kbps).
이때 소비 전력 절감(power saving) 효과는 오프 타임이 작아질수록 그리고 동기화 시간이 길어질수록 떨어진다.
그리고 오프 타임이 길 경우 소비 전력 절감 효과는 동기화 시간에 그리 민 감하지 않은데 반해, 오프 타임이 짧아질 경우 소비 전력 절감 효과는 동기화 시간에 민감하게 반응한다.
도 5a는 버스트 사이즈가 2048kb이고 오프 타임이 5.96초일 때 동기화 시간(St)이 소비 전력 절감(Ps)에 미치는 영향을 보이고 있고, 도 5b는 버스트 사이즈가 512kb이고 오프 타임이 1.49초일 때 동기화 시간이 소비 전력 절감에 미치는 영향을 보이고 있다. 이때 델타-t 지터는 10ms라고 가정한다.
예를 들어, 동기화 시간이 200ms일 때를 비교해보면, 도 5a의 소비 전력 절감 효과는 94.3%인데 비해, 5b의 소비 전력 절감 효과는 84.1%이다. 또한 동기화 시간이 250ms일 때를 비교해보면, 도 5a의 소비 전력 절감 효과는 93.4%인데 비해, 5b의 소비 전력 절감 효과는 80.8%이다.
이와 같이 오프 타임이 길수록 동기화 시간은 소비 전력 절감 효과에 큰 영향을 미치지 않는다. 반면 오프 타임이 짧아질 경우, 동기화 시간이 길수록 소비 전력 절감 효과가 상당히 큰 폭으로 떨어지게 됨을 알 수 있다.
이것은 짧은 오프 타임을 확보하고 소비 전력 절감 효과를 유지하기 위해서는 동기화 시간이 짧아야 함을 의미한다.
따라서 소비 전력 절감 달성을 위한 한가지 방법으로 DVB-H 복조부의 매 파워 온시 복조부의 반송파 복구부에서 주파수 동기(Frequency recovery) 시간을 최대한 줄여주는 것이다. 이때 송,수신기간의 반송파 주파수 차이를 주파수 오프셋(frequency offset)이라고 하며, 반송파 복구부에서는 주파수 동기를 통해 송, 수신기간에 RF 반송파 주파수를 일치시킨다.
이때 OFDM 방식에서는 단일 반송파 전송 방식과는 달리 주파수 동기를 2개의 모드에서 동작하도록 하는 것이 일반적이며, 미세 주파수 동기(Fractional Carrier Recovery)와 대략적 주파수 동기(Integral Carrier Recovery) 모드로 구분된다. 상기 대략적 주파수 동기는 초기 주파수 오프셋에 대하여 가장 가까운 부반송파 간격의 정수배를 추정하여 보상하는 방법이다. 상기 미세 주파수 동기는 부반송파 간격 절반이하의 주파수 오프셋을 추정하여 보상하는 방법이다. 즉, 상기 대략적 주파수 동기를 통해 부반송파 간격보다 큰 초기 주파수 오프셋을 부반송파 간격의 절반 이하로 줄이고, 상기 부반송파 간격의 절반 이하로 줄어든 주파수 오프셋은 미세 주파수 동기를 통해 보상하도록 하는 것이다.
도 6은 도 1의 복조부 내 반송파 복구부 중 대략적 주파수 동기 장치의 종래 블록도를 보이고 있다.
도 6을 보면, 수신된 아날로그 샘플열은 A/D 변환기(211)에서 디지털화되고, 이어 보호구간 제거부(212)에서 보호구간의 샘플들이 제거된 후 유효 구간의 디지털 샘플신호들 만이 주파수 오프셋 보상부(213)로 출력된다.
상기 주파수 오프셋 보상부(213)는 통과대역 디지털 샘플 신호에 NCO(221)에서 출력되는 추정된 주파수 오프셋을 곱하여 주파수 오프셋이 보상된 기저대역의 디지털 샘플 신호를 FFT부(214)로 출력한다.
상기 FFT부(214)는 상기 주파수 오프셋 보상부(213)에서 출력되는 기저대역 샘플 신호에 대해 유효 데이터 구간 동안 FFT를 수행하여 시간 영역의 신호를 주파수 영역(Frequency Domain)의 신호로 변환한다. 상기 FFT부(214)에서 출력되는 주 파수 영역의 신호는 전송 채널로 인한 왜곡을 보상하기 위해 채널 등화기로 입력됨과 동시에, 주파수 오프셋 추정을 위해 지연기(215)와 상관부(217)로 입력된다.
상기 지연기(215)는 FFT부(214)의 출력을 한 심볼 지연시켜 상관부(217)로 출력한다. 상기 상관부(217)는 상기 지연기(215)에서 한 심볼 지연되어 출력되는 이전 심볼과 상기 FFT부(214)에서 출력되는 현재 심볼과의 상관 연산을 수행하여 추정부(Estimator)(218)로 출력한다.
상기 추정부(218)는 한 심볼 내의 상관값 중 최대값을 추적하고, 추적된 최대값의 위치를 이용하여 대략적 주파수 오프셋을 추정하여 누산기(219)로 출력한다.
즉 수신된 신호에 주파수 오프셋이 발생한 경우, 이 신호가 상기 FFT부(214)를 통과하면 주파수 평면에서 주파수의 이동으로 나타난다. 만일 주파수 오프셋이 없다면 한 심볼이 끝나는 위치에서 상관값은 최대값이 나타나게 된다. 따라서 최대값의 위치로 대략적 주파수 오프셋 정도를 추정할 수 있게 된다.
상기 누산기(219)는 이전 주파수 오프셋값에 상기 추정부(218)에서 추정된 주파수 오프셋을 누산하여 NCO(220)로 출력한다. 상기 NCO(220)는 누산기(219)에서 출력되는 추정된 주파수 오프셋에 상응하는 주파수 오프셋 보상 주파수를 생성하여 주파수 오프셋 보상부(213)로 출력한다.
상기 주파수 옵셋 보상부(213)는 보호구간 제거부(212)에서 출력되는 유효 구간의 샘플 신호에 NCO(220)에서 출력되는 주파수 오프셋 보상 주파수를 곱하여 주파수 오프셋이 보상된 기저대역의 샘플 신호를 FFT부(214)로 출력한다.
이때 도 6과 같은 대략적 주파수 동기 장치는 주파수 오프셋 추정시에 파일롯 신호를 이용할 수도 있다. 즉 FFT부(214)의 출력과 반송파에 랜덤하게 배치된 연속 파일롯(Continual Pilot) 패턴간의 상관 작업을 통하여 최대 상관값이 출력되는 파일롯 패턴의 이동치를 대략적인 주파수 오프셋으로 판정하도록 할 수도 있다. 이를 위해 파일롯 패턴 발생부(216)는 2k 모드의 경우 45개, 8k 모드의 경우에는 175개의 파일롯 패턴을 발생하여 상관부(217)로 출력한다.
이러한 원리로 추정되는 대략적 주파수 오프셋 추정치는 반송파 간격의 N±0.5 근처의 주파수 오프셋이 발생할 때 보통 10 심볼 내에서 부정확하게 동작한다. 따라서, 보통 10-15 심볼 정도의 동기시간이 필요하다. 이는 처음 10심볼 동안 추정되는 값을 평균하기 위함이다.
한편 DVB-T 수신 시스템은 수신기의 이동성을 고려하지 않기 때문에 연속적으로 데이터를 송신하게 된다. 따라서, 한번에 초기 10 심볼의 평균치를 이용하여 대략적 주파수 오프셋을 추정하는 것은 문제가 되지 않는다.
그러나, DVB-H 수신 시스템에서 주파수 동기 장치를 도 6과 같은 DVB-T 시스템용 주파수 동기 장치를 그대로 사용한다면, 매 버스트 구간(Burst Duration) 동안 10 심볼의 동기 시간이 필요하게 되며, 이는 시스템 전체에 부하로 작용하게 된다.
또한 이것은 동기 시간을 늘어나게 함으로써, 오프 타임 간격을 늘어나게 하는 문제점을 초래한다. 즉 오프 타임이 길어지면 채널 변경에 따른 반응 시간이 늘어나므로 사용자 입장에서 불만족이 커지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 DVB-H 수신 시스템에서 대략적 주파수 오프셋 추정 시간을 줄여 동기 시간(synchronous time)을 단축함으로써, 평균 소비 전력을 줄이는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 버스트 단위로 수신된 신호를 디지털화하여 주파수 오프셋을 보상한 후 주파수 영역의 신호로 변환하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치에 있어서,
상기 주파수 영역의 신호와 한 심볼 지연된 신호와의 상관 연산을 수행하는 상관부; 상기 상관부에서 출력되는 최대값의 위치로 대략적(Integral) 주파수 오프셋을 추정하는데, 현재 버스트 구간의 초기에는 5 심볼 미만의 평균치로 대략적 주파수 오프셋을 추정하는 추정부; 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 저장하고 있는 오프셋 저장부; 현재 버스트 구간의 초기에는 상기 추정부에서 출력되는 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 상기 오프셋 저장부에 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋의 일치 여부를 비교하여 일치한다고 판별되면 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부를 통해 출력되는 대략적 주파수 오프셋 값으로 상기 디지털화된 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 비교부는 상기 추정부에서 출력되는 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 상기 오프셋 저장부에 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋이 일치하지 않는다고 판별되면 상기 추정부에서 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 다시 추정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 비교부는 상기 추정부에서 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 추정하여 출력하면 이를 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 오프셋 저장부에 저장된 대략적 주파수 오프셋 값은 상기 추정부에서 추정된 대략적 주파수 오프셋 값으로 업데이트되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 버스트 단위로 수신된 신호를 디지털화하여 주파수 오프셋을 보상한 후 주파수 영역의 신호로 변환하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 방법에 있어서,
(a) 상기 주파수 영역의 신호와 한 심볼 지연된 신호와의 상관 연산을 수행하는 단계;
(b) 상기 상관 연산의 결과로 나타나는 최대값의 위치로 대략적(Integral) 주파수 오프셋을 추정하는데, 현재 버스트 구간의 초기에는 5 심볼 미만의 평균치로 대략적 주파수 오프셋을 추정하는 단계;
(c) 현재 버스트 구간의 초기에는 상기 단계에서 추정된 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 기 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋의 일치 여부를 비교하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 일치한다고 판별되면 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력함과 동시에 저장하는 단계; 및
(e) 상기 (d) 단계에서 출력되는 대략적 주파수 오프셋 값으로 상기 디지털화된 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 (d) 단계는 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋이 일치하지 않는다고 판별되면 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 다시 추정하는 단계와, 상기 단계에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 주파수 오프셋 보상을 위해 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 단계와, 상기 단계에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 이용하기 위해 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것 에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 7은 본 발명에 따른 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치의 구성 블록도로서, 대략적 주파수 오프셋 추정 및 보상에 관련된 블록들만을 도시하였다.
도 7에서 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 추정부(218)와 누산기(219) 사이에 오프셋 저장부(311)와 비교부(312)를 더 구비한 것이 특징이다.
즉, 수신된 샘플 신호는 A/D 변환부(211), 보호구간 제거부(212), 주파수 오프셋 보상부(213), 및 FFT부(214)를 거치면서 주파수 오프셋이 보상된 주파수 영역의 유효 샘플 신호로 변환된다. 상기 FFT부(214)의 출력은 상관부(217)로 그대로 바이패스됨과 동시에 지연기(215)에서 한 심볼 구간동안 지연된 후 상관부(217)로 출력된다.
상기 상관부(217)는 상기 지연기(215)에서 한 심볼 지연되어 출력되는 이전 심볼 내 샘플 신호들과 상기 FFT부(214)에서 출력되는 현재 심볼 내 샘플 신호들과의 상관 연산을 수행하여 추정부(Estimator)(218)로 출력한다.
상기 추정부(218)는 한 심볼 내의 상관값 중 최대값을 추적하고, 추적된 최대값의 위치를 이용하여 대략적 주파수 오프셋(
Figure 112004053363413-pat00002
)을 추정하여 오프셋 저장부(311)와 비교부(312)로 출력한다.
즉 수신된 신호에 주파수 오프셋이 발생한 경우, 이 신호가 상기 FFT부(214)를 통과하면 주파수 평면에서 주파수의 이동으로 나타난다. 만일 주파수 오프셋이 없다면 한 심볼이 끝나는 위치에서 상관값은 최대값이 나타나게 된다. 따라서 최대값의 위치로 대략적 주파수 오프셋 정도를 추정할 수 있게 된다.
이때 상기 추정부(218)는 현재 버스트 구간 내에서 초기에는 5심볼 미만 예를 들어, 한 심볼 또는 2 심볼의 평균치를 구하여 대략적 주파수 오프셋을 추정한 후 오프셋 저장부(311)와 비교부(312)로 출력한다.
도 8은 이러한 대략적 주파수 오프셋 추정 과정을 설명한 흐름도이다.
상기 오프셋 저장부(311)는 이전 버스트 구간 동안 추정된 주파수 오프셋을 오프 타임 동안 저장하고 있다. 즉, 상기 오프셋 저장부(311)에 저장된 주파수 오프셋 값은 추정부(218)에서 대략적 주파수 오프셋 값이 출력될 때마다 업데이트된다.
상기 비교부(312)는 상기 오프셋 저장부(311)에 저장된 이전 버스트 구간의 주파수 오프셋 추정치와 현재의 버스트 구간에서 처음 1심볼 또는 2심볼의 평균치를 이용하여 추정된 주파수 오프셋이 같은지를 비교한다(단계 411).
만일 이전 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋과 현재 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋이 같다면, 비교부(312)는 오프셋 저장부(311)에 저장된 이전 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋(
Figure 112004053363413-pat00003
)으로 하여 누산기(219)에 출력한다(단계 412). 이때 상기 비교부(312) 는 추정부(218)를 제어하여 현재 버스트 구간에서의 주파수 오프셋 추정을 더 이상 수행하지 않는다.
한편 상기 비교부(312)는 이전 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋과 현재 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋이 같지 않다면 상기 추정부(218)를 제어하여 현재 버스트 구간 동안 적어도 5심볼 이상 예를 들면, 10 심볼~15 심볼의 평균치를 이용하여 대략적 주파수 오프셋의 추정을 다시 수행하게 한다. 그리고 상기 추정부(218)에서 추정된 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋(
Figure 112004053363413-pat00004
)을 누산기(219)로 출력한다(단계 413). 그리고 상기 오프셋 저장부(311)의 주파수 오프셋을 상기 추정부(218)에서 추정된 주파수 오프셋으로 업데이트한다.
상기 누산기(219)는 이전 주파수 오프셋값에 상기 비교부(312)를 통해 출력되는 주파수 오프셋을 이전 주파수 오프셋에 누산하여 NCO(220)로 출력한다(단계 414). 상기 NCO(220)는 누산기(219)에서 출력되는 추정된 주파수 오프셋에 상응하는 주파수 오프셋 보상 주파수를 생성하여 주파수 오프셋 보상부(213)로 출력한다(단계 415).
상기 주파수 옵셋 보상부(213)는 보호구간 제거부(212)에서 출력되는 유효 구간의 샘플 신호에 NCO(220)에서 출력되는 주파수 오프셋 보상 주파수를 곱하여 주파수 오프셋이 보상된 기저대역의 샘플 신호를 FFT부(214)로 출력한다.
본 발명은 주파수 오프셋 추정시에 파일롯 신호를 이용할 수도 있다. 즉 FFT부(214)의 출력과 반송파에 랜덤하게 배치된 연속 파일롯(Continual Pilot) 패턴간 의 상관 작업을 통하여 최대 상관값이 출력되는 파일롯 패턴의 이동치를 대략적인 주파수 오프셋으로 판정하도록 할 수도 있다. 이를 위해 파일롯 패턴 발생부(216)는 2k 모드의 경우 45개, 8k 모드의 경우에는 175개의 파일롯 패턴을 발생하여 상관부(217)로 출력한다.
본 발명에서 10심볼~15심볼은 실험을 통해 얻어진 값으로, 하나의 실시예일 뿐이므로 본 발명은 상기된 예로 한정되지 않을 것이다.
이러한 과정을 통해 대략적 주파수 오프셋 동기가 이루어지면, 동기 시간이 현저하게 줄게 된다. 즉 현재 버스트 구간에서 초기 2심볼을 이용하여 추정된 주파수 오프셋이 이전 버스트 구간에서 추정된 주파수 오프셋과 같다면 현재 버스트 구간에서 더 이상 주파수 오프셋을 추정하지 않으므로 그 만큼 동기 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명을 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치 및 그 방법에 의하면, 이전 버스트 구간에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 저장한 후, 현재 버스트 구간에서 초기 2심볼을 이용하여 추정된 대략적 주파수 오프셋이 이전 버스트 구간에서 추정된 대략적 주파수 오프셋과 같은지를 비교한다. 그리고 두 대략적 주파수 오프셋이 같다면, 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋으로 출력한다. 따라서 대략적 주파수 오프셋을 추정하여 보상하는 동기 시간이 단축되는 효과가 있다.
그리고 이동형 방송 수신기에서는 동기 시간이 단축되면 오프 타임은 그대로 유지하면서 평균 소비 전력은 더욱 줄어드는 효과가 있다. 또한 이동형 방송 송신기에서는 동기 시간이 단축되면 오프 타임 간격이 줄어드는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명은 이동형 방송 수신기의 평균 소비 전력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 이동형 방송 송신기의 오프 타임 간격을 줄임으로써, 이동형 방송 수신기에서의 채널 변경에 따른 반응 시간을 줄일 수 있고, 이로 인해 사용자 불만이 줄어드는 효과가 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.

Claims (7)

  1. 버스트 단위로 수신된 신호를 디지털화하여 주파수 오프셋을 보상한 후 주파수 영역의 신호로 변환하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치에 있어서,
    상기 주파수 영역의 신호와 한 심볼 지연된 신호와의 상관 연산을 수행하는 상관부;
    상기 상관부에서 출력되는 최대값의 위치로 대략적(Integral) 주파수 오프셋을 추정하는데, 현재 버스트 구간의 초기에는 5 심볼 미만의 평균치로 대략적 주파수 오프셋을 추정하는 추정부;
    이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 저장하고 있는 오프셋 저장부;
    현재 버스트 구간의 초기에는 상기 추정부에서 출력되는 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 상기 오프셋 저장부에 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋의 일치 여부를 비교하여 일치한다고 판별되면 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 비교부; 및
    상기 비교부를 통해 출력되는 대략적 주파수 오프셋 값으로 상기 디지털화된 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비교부는
    상기 추정부에서 출력되는 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 상기 오프셋 저장부에 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋이 일치하지 않는다고 판별되면 상기 추정부에서 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 다시 추정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비교부는
    상기 추정부에서 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 추정하여 출력하면 이를 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 저장부에 저장된 대략적 주파수 오프셋 값은 상기 추정부에서 추정된 대략적 주파수 오프셋 값으로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 오프셋 보상부로 입력되는 디지털화된 신호는 유효 데이터 구간의 샘플 신호들인 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 장치.
  6. 버스트 단위로 수신된 신호를 디지털화하여 주파수 오프셋을 보상한 후 주파수 영역의 신호로 변환하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 방법에 있어서,
    (a) 상기 주파수 영역의 신호와 한 심볼 지연된 신호와의 상관 연산을 수행하는 단계;
    (b) 상기 상관 연산의 결과로 나타나는 최대값의 위치로 대략적(Integral) 주파수 오프셋을 추정하는데, 현재 버스트 구간의 초기에는 5 심볼 미만의 평균치로 대략적 주파수 오프셋을 추정하는 단계;
    (c) 현재 버스트 구간의 초기에는 상기 단계에서 추정된 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 기 저장된 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋의 일치 여부를 비교하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계에서 일치한다고 판별되면 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력함과 동시에 저장하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서 출력되는 대략적 주파수 오프셋 값으로 상기 디지털화된 신호의 주파수 오프셋을 보상하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋과 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋이 일치하지 않는다고 판별되면 적어도 5심볼 이상의 평균치로 현재 버 스트 구간의 대략적 주파수 오프셋을 다시 추정하는 단계와,
    상기 단계에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 주파수 오프셋 보상을 위해 현재 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 출력하는 단계와,
    상기 단계에서 추정된 대략적 주파수 오프셋을 이전 버스트 구간의 대략적 주파수 오프셋 값으로 이용하기 위해 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 방송 수신기의 주파수 동기 방법.
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