KR100648331B1

KR100648331B1 - 디지털 텔레비젼 방송의 ｖｓｂ／ｃｏｆｄｍ 신호 판별방법

Info

Publication number: KR100648331B1
Application number: KR1020000056481A
Authority: KR
Inventors: 최인환; 구영모; 강경원; 곽국연
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2006-11-23
Also published as: KR20020024703A

Abstract

본 발명은 디지털 TV 지상파 방송에 있어서, 현재 수신단에 수신된 채널의 디지털 방송신호가 ATSC8-VSB 방식의 신호인지 혹은 COFDM 방식의 신호인지를 판별하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 ATSC8-VSB 방식과 COFDM 방식의 시간 축 및 주파수 축에서의 서로 다른 특징을 이용해서 방송방식을 판별하는 방법으로서, 수신된 디지털 TV 지상파 방송신호의 중간주파수 신호에 대해서 FPLL을 실행하여 주파수 고정이 이루어지고 데이터 세그먼트 동기가 검출되면 현재 수신된 방송신호를 VSB 신호로 판정하고, 수신된 디지털 TV 지상파 방송신호의 중간주파수 신호에 대해서 FPLL을 실행하여 주파수 고정이 이루어지지 않거나 주파수 고정이 이루어지더라도 데이터 세그먼트 동기가 검출되지 않으면 OFDM심볼을 검출하여, 보호구간의 검출 여부에 따라 보호구간이 검출되면 현재 수신된 방송신호를 COFDM 신호로 판정하고 보호구간이 검출되지 않으면 해당 방식의 신호가 없는 것으로 판정한다. 이 판정 결과에 따라 해당 방송신호를 적합하게 복조해 낼 수 있다.

디지털 TV 방송, 방송방식 판별

Description

디지털 텔레비젼 방송의 ＶＳＢ／ＣＯＦＤＭ 신호 판별방법{METHOD FOR VSB/COFDM SIGNAL DISCRIMINATION OF DIGITAL TELEVISION SYSTEM}

도1은 ATSC8-VSB방식과 COFDM방식의 주파수 축에서의 IF신호를 나타낸 도면

도2는 ATSC8-VSB방식과 COFDM 방식의 시간축에서의 신호형태를 나타낸 도면

도3은 본 발명의 VSB/COFDM 신호 판별방법의 플로우차트

본 발명은 디지털 TV 지상파 방송의 수신단에서 그 방송방식을 판별하는 방법에 관한 것으로서, 특히 디지털 TV 지상파 방송의 대표적인 규격인 ATSC8-VSB 방식과 COFDM 방식의 신호를 수신단에서 판별하는 방법에 관한 것이다.

지상파 디지털 TV 방송의 전송방식은 크게 두가지로 나눌 수 있다. 하나는 미국과 한국에서 지상파 디지털 방송을 위해 채택하고 있는 TCM(Trellis Coded Modulation) 방식의 8-VSB(Vestigial Sideband) 전송 시스템이고, 다른 하나는 유럽에서 채택한 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 시스템이다.

그런데, 하나의 전송방식이 다른 전송방식에 비해서 모든 면에서 월등히 탁 월한 성능을 가진다면 그 하나의 방식만으로 모든 디지털 방송이 이루어질 것이다. 그러나, 8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식은 각각의 전송방식 마다 장단점이 존재하고, 디지털 방송에는 여러가지 목적과 용도가 있기 때문에 원하는 용도에 맞춰서 각각 적합한 전송방식이 사용될 수 있다.

만약, 같은 지역에서 한가지 전송방식만을 사용한다면 수신단에서는 모든 채널의 수신 신호를 그 지역에서 채택하여 사용하는 해당 전송방식으로 검출함으로써, 해당 전송방식 신호의 유무와 전송모드를 판별하고 그에 따른 디지털 TV 방송신호의 원활한 복조가 가능하다.

그러나 한 지역 내에서 8-VSB와 COFDM 두가지 전송방식 모두가 사용될 때에는 주어진 채널로 전송되는 디지털 방송신호가 존재할 경우에, 이 방송신호가 상기 두가지의 전송방식 중에서 어떤 전송방식의 신호인가를 우선 판별해야만 해당 방송신호를 올바른 방식으로 복조할 수 있다. 그러므로 지상파 디지털 TV 전송 방식의 대표적인 규격인 8-VSB방식과 COFDM방식의 신호를 판별하는 방법이 필요하다.

본 발명은 한 지역내에서 디지털 TV 지상파 방송을 시행함에 있어서, ATSC8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식의 두가지 전송방식이 동시에 이루어질 때, 선택된 채널로 수신되는 디지털 방송의 신호가 ATSC8-VSB와 COFDM 중에서 어느 방식으로 변조가 되었는지 미리 판단함으로써, 전송방식에 적합한 복조방식으로 디지털 방송신호를 처리하기 위한 ATSC8-VSB/COFDM 신호 판별방법을 제안한다.

특히 본 발명은 8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식의 주파수 축에서의 신호와 시간 축에서의 신호 특징의 차이를 이용해서, 현재 수신단에 수신된 디지털 TV 방송신호가 8-VSB 인지 혹은 COFDM 인지를 정확하게 판별해 낼 수 있도록 한 ATSC8-VSB/COFDM 신호 판별방법을 제안한다.

본 발명의 VSB/COFDM 신호 판별방법은, (a). 수신된 디지털 방송신호의 중간주파수 신호에 대하여 FPLL이 이루어지고 데이터 세그먼트 동기신호가 검출되면 해당 방송신호를 VSB방식으로 판별하는 단계, (b). 상기 수신된 디지털 방송신호의 중간 주파수 신호에 대하여 FPLL이 이루어지지 않거나, FPLL이 이루어지고 데이터 세그먼트 동기신호가 검출되지 않는 경우에는 OFDM심볼을 검출하여 보호구간의 검출 여부를 판단하는 단계, (c). 상기 보호구간이 검출되면 해당 방송신호를 COFDM 방식으로 판별하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 FPLL이 이루어지는지의 여부를 판단함에 있어서 소정의 설정된 시간을 두고 그 시간 이내에 FPLL이 이루어지는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 데이터 세그먼트 동기가 이루어지는지의 여부를 판단함에 있어서 소정의 설정된 시간을 두고 그 시간 이내에 동기가 검출되는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 보호구간 검출이 이루어지는지의 여부를 판단함에 있어서 소정의 설정된 시간을 두고 그 시간 이내에 보호구간이 검출되는지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같이 이루어진 본 발명의 VSB/COFDM 신호 판별방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명은 상기 두가지 전송방식이 각각 가지는 특징을 이용해서 8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식 중의 어느 방식으로 현재 채널의 수신 신호가 전송된 것인가를 판별한다.

따라서, 8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식을 서로 구별해낼 수 있는 특징에 대해서 먼저 기술하면 다음과 같다.

8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식의 주파수 축에서의 신호와 시간 축에서의 신호는 각각 다른 특징을 가진다. 주파수 축에서의 차이는 8-VSB 방식은 단일 반송파 방식인 반면 COFDM방식은 다중 반송파 방식이라는 것이고, 시간 축에서의 신호 차이는 8-VSB 방식은 신호를 세그먼트 단위로 나눌 수 있고, COFDM 방식은 OFDM 심볼 단위로 나눌 수 있다는 점이다.

이러한 두가지 차이점을 가지고 신호를 복조하고 두가지 전송방식의 서로 다른 동기방법을 통하여 수신 신호를 각각 데이터 세그먼트 또는 OFDM 심볼의 단위로 구분할 수 있는지 확인하여 전송방식을 판별하게 한다.

8-VSB와 COFDM 두가지 전송방식의 주파수 축에서의 신호의 특징으로는 8-VSB방식은 유효 대역폭 5.38MHz이면서 단일 반송파 변조방식이므로 끝 부분에 파일럿(pilot)신호를 하나 가지고 있다는 점이고, 이와 반대로 COFDM방식의 신호는 8-VSB와 같은 6MHz 대역폭 방식의 경우 유효 대역폭과 파일럿 신호의 갯수는 전송 모드에 따라서 각각 5.709MHz와 176개 또는 5.706MHz와 701개 라는 점이다.

도1에서 (a)는 중간주파수(intermediate frequency) f_IF 에서 8-VSB의 신호를 보인 것이고, 도1에서 (b)는 COFDM신호를 나타낸 것이다. 도1에서와 같이 단일 반송파를 사용한 VSB신호에는 기저 대역에서 DC삽입으로 생성한 파일럿이 하나 존재하고, 이 것과는 달리 다중 반송파를 사용하는 COFDM신호는 여러 개의 파일럿들이 실려 있음을 알 수 있다.

따라서, 중간주파수 신호에 대해서 FPLL을 실행하여 FPLL이 이루어지지 않는다면 일단 이 신호는 다중 파일럿을 가지는 COFDM일 가능성이 높은 것으로 예비 판정할 수 있을 것이다.

한편, ATSC8-VSB의 신호는 시간 축에서 도2의 (a)와 같은 형태로 구성되어 있다. 데이터 신호는 832개의 심볼로 구성된 세그먼트 구조(Data Segment)로 나눌 수 있고, 한 세그먼트를 구성하는 832개의 심볼은 처음 4개의 데이터 세그먼트 동기심볼(Data Segment SYNC)과 828개의 데이터 심볼(Data+FEC)로 구성된다. 한 세그먼트의 길이는 77.3 μsec 이다. 매 데이터 세그먼트의 첫번째 네 심볼은 미리 정해진 값의 동기 심볼이므로, ATSC8-VSB신호라면, 주기적으로 세그먼트 동기가 검출된다. 그러므로 일정 시간 동안 주기적으로 데이터 세그먼트 동기가 검출된다면 정해진 채널을 통해서 수신된 신호는 VSB방식으로 전송되었다고 판정할 수 있을 것이다.

이에 비하여, 시간 축에서 COFDM의 신호는 도2의 (b)에서와 같이 보호 구간(guard interval)으로 OFDM 심볼이 서로 구분된다. 보호 구간은 OFDM 심볼의 뒷 부분의 일정 부분을 복사한 신호이므로, 보호 구간과 데이터 구간에는 OFDM 심볼 간격을 두고 서로 관련있는 신호로 구성된다. 따라서, 이 OFDM 심볼 간격을 두고 서로 관련있는 신호를 검출한다면 수신된 신호는 COFDM방식으로 전송되었다고 판정할 수 있을 것이다.

그리고, 신호의 복조 관점에서 볼 때 ATSC8-VSB와 COFDM은 다음과 같은 차이점을 가진다.

먼저, ATSC8-VSB 신호의 복조는 파일럿 톤(pilot tone)을 이용한 반송파 복원으로 이루어진다. 즉, VSB신호는 단일 반송파에 의해 변조된 신호이기 때문에 중간 주파수 대역의 신호를 기저 대역으로 바꾸기 위해 미리 삽입된 파일럿 신호를 이용한 FPLL(Frequency Phase Locked Loop) 반송파 복원회로를 사용한다. 한편, COFDM 신호는 다중 반송파에 의해 변조된 신호이므로 COFDM 반송파 복원은 일단 기저 대역 근처(near baseband)로 주파수 대역을 바꾸어 미리 삽입된 여러개의 파일럿들의 위치를 이용해서 정확한 반송파 위치를 복원한다.

상기한 바와같은 VSB와 COFDM을 구별할 수 있는 특징들을 이용해서 두가지 방송방식을 판별하는 수순을 도3에 나타내었다.

즉, 주파수 축에서 볼 때 파일럿의 갯수와 위치가 다르다는 특징을 이용하기 위해서 FPLL을 실행하고, 시간 축에서 볼 때 신호 스트림과 구조가 다르다는 특징을 이용하기 위해서 데이터 세그먼트 동기의 검출 여부나, 보호구간의 검출 여부를 이용한다.

도3을 참조하여 본 발명의 디지털 TV 방송신호 판별방법을 설명한다.

상기한 바와같이 주파수 축에서 파일럿의 위치 또는 갯수가 8-VSB방식과 COFDM방식이 서로 다르기 때문에, 튜너 출력인 중간주파수-IF신호를 기저 대역으로 내리기 위해서 COFDM방식으로 변조된 신호(여러 개의 파일럿들이 실려있는 신호)에 8-VSB방식에서와 같이 하나의 파일럿을 가지고 FPLL을 사용하면, 경우에 따라서 주파수가 고정이 되는 경우도 있고 그렇지 않은 경우가 발생할 수도 있다(단계 301).

즉, COFDM신호의 파일럿들은 매 OFDM 심볼(Symbol)마다 같은 위치에 삽입되는 파일럿(continual pilot)과 심볼마다 위치가 주기적으로 바뀌는 파일럿(scattered pilot)으로 나눌 수 있기 때문에, 수신단에서 우연히 국부 발진기(local oscillator)의 주파수가 컨티뉴얼 파일럿(continual pilot)의 위치에 가깝다면 그 쪽으로 주파수를 고정하는 방향으로 FPLL이 동작하게 되고, 그렇지 않다면 스캐터드 파일럿(scattered pilot) 사이에서 주파수가 고정되지 않는다.

만약 이 FPLL 단계(301)에서 일단 주파수가 고정되어 반송파가 복원되고 신호의 주파수 대역이 기저 대역으로 복조되면 ATSC8-VSB의 신호 규격에 의한 동기(sync)를 검출하여 수신된 신호가 ATSC8-VSB 전송방식으로 변조된 신호인지의 여부를 확인한다(단계 303, 304, 305).

즉, 앞에서 설명한 바와같이 ATSC8-VSB의 신호는 시간 축에서 도2의 (a)와 같은 형태로 구성되어 있는데, 여기서 데이터 신호는 832개의 심볼로 구성된 세그먼트 구조(Data Segment)로 나눌 수 있고, 한 세그먼트를 구성하는 832개의 심볼은 처음 4개의 데이터 세그먼트 동기심볼(Data Segment SYNC)과 828개의 데이터 심볼(Data+FEC)로 구성된다. 그런데 매 데이터 세그먼트의 첫번째 네 심볼은 미리 정해진 값의 동기 심볼이므로, 만약 FPLL이 이루어진 현재의 수신 신호가 ATSC8-VSB신호라면, 주기적으로 세그먼트 동기가 검출된다. 그러므로 데이터 세그먼트 동기를 검출하여 동기 검출여부를 판정하고(단계 303, 304), 일정 시간 동안 주기적으로 데이터 세그먼트 동기가 검출된다면 정해진 채널을 통해서 수신된 신호는 VSB방식으로 전송되었다고 판정한다(단계 305).

그러나, FPLL 판정 단계(302)에서 반송파 신호의 주파수 고정이 이루어지지 않거나, FPLL이 이루어지더라도 동기 검출단계(304)에서 일정 시간 동안에 데이터 세그먼트 동기검출에 실패한다면, 수신된 디지털 신호는 8-VSB 방식에 의한 신호가 아닌 것으로 판단하고, 신호를 IF에서 기저 대역으로 내리기 위한 국부 발진 주파수를 고정시킨 후 COFDM 신호 여부를 확인하는 다음과 같은 절차를 수행한다(단계 306, 307, 308, 309).

즉, 앞에서 설명한 바와같이 시간 축에서 COFDM의 신호는 도2의 (b)에서와 같이 보호 구간(guard interval)으로 OFDM 심볼이 서로 구분되는데, 보호 구간은 OFDM 심볼의 뒷 부분의 일정 부분을 복사한 신호이므로, 보호 구간과 데이터 구간에는 OFDM 심볼 간격을 두고 서로 관련있는 신호로 구성된다.

그러므로 OFDM 심볼의 구간이 정해지고, 보호 구간의 길이가 정해진다면 서로 일정 기간의 시간 간격을 두고 연관있는 신호를 검출해 낼 수 있다. 따라서, OFDM 심볼을 검출하고 보호구간의 검출 여부를 판단하여(단계 306, 307), 일정 시간 동안 주기적으로 신호간에 연관 관계(보호 구간)가 검출되면 수신된 신호는 COFDM 방식으로 전송되었다고 판단하고(단계 308), 그렇지 않다면 해당 채널을 통 하여 들어온 신호는 8-VSB 전송방식과 COFDM 전송방식으로 전송된 신호가 아니거나 신호가 없다고 판단한다(단계 309).

본 발명은 수신된 디지털 TV 지상파 방송신호가 8-VSB 방식인지 혹은 COFDM 방식인지를 판별하는 방법으로서, 두 전송방식이 동시에 사용되는 방송 환경 하에 있는 시스템에 적용되어, 주어진 채널로 전송되는 신호의 전송방식을 구분하여 올바르게 복조할 수 있게 하는 효과를 가진다.

Claims

(a). 수신된 디지털 방송신호의 중간주파수 신호에 대하여 FPLL이 이루어지고 데이터 세그먼트 동기신호가 검출되면 해당 방송신호를 VSB방식으로 판별하는 단계, (b). 상기 수신된 디지털 방송신호의 중간 주파수 신호에 대하여 FPLL이 이루어지지 않거나, FPLL이 이루어지고 데이터 세그먼트 동기신호가 검출되지 않는 경우에는 OFDM심볼을 검출하여 보호구간의 검출 여부를 판단하는 단계, (c). 상기 보호구간이 검출되면 해당 방송신호를 COFDM 방식으로 판별하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 텔레비젼 방송의 VSB/COFDM 신호 판별방법.
제 1 항에 있어서, 소정의 설정된 시간을 기준으로하여 상기 FPLL 판단, 데이터 세그먼트 동기 검출 판단, 보호구간 검출 판단이 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 텔레비젼 방송의 VSB/COFDM 신호 판별방법