KR100698283B1 - A method for OFDM multi-carrier modulating a digital broadcasting signal using the TDS-OFDM transmitter - Google Patents
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Abstract
오에프디엠 송신기를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법이 개시된다. 오에프디엠 다중 반송파 변조방법은, 에러 정정 부호화가 수행된 직렬 TS 스트림신호를 병렬 TS 스트림신호로 변환하는 단계, 병렬 TS 스트림신호를 오에프디엠 신호의 할당 대역폭에 대응하는 각 모드의 부반송파 개수에 따라 상호 직교 위상 변조하는 단계, 직교 위상 변조된 병렬 TS 스트림신호를 역 고속 퓨리에 변환하여 오에프디엠 다중 반송파 변조된 오에프디엠 신호를 얻는 단계, 역 고속 퓨리에 변환된 병렬 TS 스트림신호인 오에프디엠신호를 직렬로 변환하는 단계를 포함한다. 오에프디엠신호의 할당 대역폭은 8MHz이고, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수는 서비스모드 및 수신 환경에 따라 2,048개, 4096개, 및 8192개 중 하나로 결정된다. 전송되는 신호의 서비스 모드와 채널상태 및 수신 환경에 따라, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수인 '2,048', '4,096', 및 '8,192' 중 선택적으로 결정하여, 최적의 송신 파라미터를 얻을 수 있다. Disclosed is a method for multi-carrier modulation of an digital broadcast signal using an OMD transmitter. In the OMDDM multi-carrier modulation method, converting a serial TS stream signal subjected to error correction encoding into a parallel TS stream signal, and converting the parallel TS stream signal to the number of subcarriers in each mode corresponding to the allocated bandwidth of the OSDM signal. Cross-modulating the quadrature phases according to each other; obtaining inverse fast Fourier-transformed quadrature phase-modulated parallel TS stream signals to obtain an OFTDM multicarrier modulated OFTDM signal; Converting the signal to serial. The allocated bandwidth of the OMD signal is 8 MHz, and the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is determined to be one of 2,048, 4096, and 8192 according to the service mode and the reception environment. According to the service mode, channel state, and reception environment of the transmitted signal, an optimal transmission parameter can be obtained by selectively determining among the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth of '2,048', '4,096', and '8,192'. .
시간영역동기, 오에프디엠, 부반송파, 다중반송파, 변조, 서비스 모드Time Domain Synchronization, OSDM, Subcarrier, Multicarrier, Modulation, Service Mode
Description
도 1은 일반적인 시간영역동기 전송을 수행하는 오에프디엠 송신기를 도시한 블록도, 1 is a block diagram showing an OFM transmitter performing general time domain synchronous transmission;
도 2는 본 발명에 따른 시간영역동기 전송을 위한 오에프디엠 다중 반송파 변조방법이 적용되는 오에프디엠 송신기의 바람직한 실시예를 도시한 블록도, FIG. 2 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of an UF DM transmitter to which an UF DM multicarrier modulation method for time domain synchronous transmission according to the present invention is applied;
도 3은 도 2에 따라 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호의 예를 나타낸 그래프, 그리고3 is a graph illustrating an example of a multicarrier modulated OFM signal according to FIG. 2, and
도 4는 도 2를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조 방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다. FIG. 4 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of an UFDM multicarrier modulation method of a digital broadcast signal using FIG. 2.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : FEC코딩부 120 : 직렬/병렬 변환부 100: FEC coding unit 120: serial / parallel conversion unit
140 : 직교위상변조부 160 : IFFT부 140: quadrature phase modulation unit 160: IFFT unit
180 : 병렬/직렬변환부 200 : GI삽입부 180: parallel / serial conversion part 200: GI insertion part
220 : PN삽입부 240 : 성형필터 220: PN insert 240: molded filter
260 : RF증폭부 280 : 안테나260: RF amplifier 280: antenna
오에프디엠 송신기를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법에 있어서, 보다 상세하게는, 오에프디엠신호의 모드에 따라 부반송파의 개수, 부반송파 간의 주파수 간격, 및 성형 필터링을 위한 롤 오프 팩터를 설정하여 오에프디엠신호의 스펙트럼 효율을 높일 수 있는 오에프디엠 송신기를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법에 관한 것이다. In the method of multi-carrier modulation of the digital broadcast signal using the OMD transmitter, more specifically, the number of subcarriers, the frequency spacing between subcarriers, and the roll-off factor for shaping filtering according to the mode of the OFM signal The present invention relates to an FM multicarrier modulation method of a digital broadcast signal using an OMD transmitter which can increase the spectrum efficiency of an OMD signal.
일반적으로, 디지털 고화질 텔레비전(High Definition Television : HDTV)의 방송 시스템은 크게 영상 부호화부와 변조부로 나눌 수 있다. 영상 부호화부는 고화질의 영상 소스로부터 얻어지는 약 1Gbps의 디지털 데이터를 15~18 Mbps의 데이터로 압축한다. 변조부는 수십 Mbps의 디지털 데이터를 6~8 MHz의 제한된 대역 채널을 통하여 수신측으로 전송한다. 디지털방식의 고화질 텔레비전 방송은 기존의 텔레비전 방송용으로 할당된 VHF(Very High Frequency)/UHF(Ultra High Frequency) 대의 채널을 이용하는 지상 동시 방송 방식을 채택하고 있다. In general, a broadcasting system of a high definition television (HDTV) can be roughly divided into an image encoder and a modulator. The video encoder compresses digital data of about 1 Gbps obtained from a high quality video source into data of 15 to 18 Mbps. The modulator transmits several tens of Mbps of digital data to the receiver through a limited band channel of 6 to 8 MHz. Digital high-definition television broadcasting adopts a terrestrial simultaneous broadcasting method using a channel of a very high frequency (VHF) / ultra high frequency (UHF) band allocated for conventional television broadcasting.
이러한 디지털 방송을 위한 변조방식으로는, 직교 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation : QAM)와 잔류측파대(Vestigial Side Band : VSB)변조 등이 있다. 유럽에서는 대역폭당의 전송 속도 향상과 간섭 방지의 이중 효과를 얻을 수 있는 디지털 변조 방식인 오에프디엠(Orthogonal Frequency Division Multiplexing : OFDM)방식을 차세대 고화질 텔레비전 지상 방송 방식으로 채택하고 있다. Modulation methods for such digital broadcasting include quadrature amplitude modulation (QAM) and residual side band (VSB) modulation. In Europe, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), a digital modulation method that achieves a dual effect of improving transmission speed per bandwidth and preventing interference, is adopted as the next generation high-definition television terrestrial broadcasting method.
오에프디엠방식의 장점은, 오에프디엠신호의 파형이 백색 가우시안잡음(White Gaussian Noise)과 같기 때문에 오에프디엠신호에서 PAL(Phase Alternation by Line) 및 SECAM(Sequential Couleur a Memoire)방식 등의 다른 방송서비스에 비해 간섭이 적다. 이에 따라, 오에프디엠방식에서는 각 반송파마다 변조 방식을 다르게 할 수 있어서 계층적 전송이 가능하다. The advantage of the UFDM signal is that the waveform of the UFDM signal is the same as White Gaussian Noise, so it is different from the PAL (Phase Alternation by Line) and SECAM (Sequential Couleur a Memoire) methods. Less interference than broadcast service Accordingly, in the OMD system, the modulation scheme may be different for each carrier, so that hierarchical transmission is possible.
일반적으로, 시간영역동기(Time Domain Synchronous : TDS)를 이용하여 오에프디엠신호를 전송하는 오에프디엠 송신기는, 할당된 주파수 대역을 통해 서비스를 제공한다. 이때, 오에프디엠신호와 같은 디지털방송을 위해 할당된 주파수 대역폭은 8MHz이다. 오에프디엠 송신기는 주파수 축에 대해 형성된 오에프디엠신호를 시간축을 따라 재배열하고, 시간축에 따라 형성된 오에프디엠신호의 앞에 신호간의 간섭을 억제하기 위한 보호구간(Guard Interval : GI) 및 보호구간의 앞에 동기정보를 삽입하여 전송한다. In general, an OPM transmitter that transmits an OFM signal using Time Domain Synchronous (TDS) provides a service through an allocated frequency band. At this time, the frequency bandwidth allocated for the digital broadcasting such as the FM signal is 8MHz. The OPM transmitter rearranges the OFM signals formed on the frequency axis along the time axis, and guard interval (GI) and guard intervals to suppress interference between signals in front of the OFM signal formed along the time axis. Transmit by inserting synchronization information before.
도 1은 일반적인 시간영역동기(Time Domain Synchronous : TDS) 전송을 수행하는 오에프디엠 송신기를 도시한 블록도이다. 시간영역동기 오에프디엠 송신기는, IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)부(10), GI(Guard Interval)삽입부(20), PN(Pseudo Noise Sequence)삽입부(30), 및 펄스성형필터(40)를 갖는다. FIG. 1 is a block diagram illustrating an OMD transmitter that performs general time domain synchronization (TDS) transmission. The time domain synchronous FM transmitter includes an inverse discrete fourier transform (IDFT)
IDFT부(10)는 주파수를 기준으로 형성된 오에프디엠신호를 시간을 기준으로 재배열하는 역 이산 퓨리에변환(Inverse Discrete Fourier Transform)을 수행한다. GI삽입부(20)는 IDFT부(10)에서 역 이산 퓨리에변환이 수행된 오에프디엠신호에 대 해 이웃하는 오에프디엠 심볼들 간의 간섭을 억제하기 위한 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다. PN삽입부(30)는 보호구간이 삽입된 오에프디엠 심볼에 의사잡음열(Pseudo Noise sequence : PN)정보를 삽입한다. 의사잡음열정보란, 전송된 오에프디엠신호를 수신하는 오에프디엠 수신기에서 수신된 오에프디엠신호의 동기 및 채널을 예측하기 위한 동기정보이다. 이때, PN삽입부(30)는 의사잡음열정보가 삽입된 오에프디엠신호에 대응되는 펄스파를 생성한다. The
펄스성형필터(40)는 PN삽입부(30)에서 출력된 오에프디엠신호에 대응되는 펄스파가 할당된 오에프디엠신호의 점유 대역폭에 대응하여 형성되도록 펄스파를 설정된 롤 오프 팩터(roll off factor)에 따라 성형 필터링한다. 성형 필터링된 오에프디엠신호는 고주파 증폭되어 안테나(50)를 통해 송출된다. The
한편, 종래의 시간영역동기 오에프디엠 송신기의 IDFT부(10)에서 역 이산 퓨리에변환을 위해 제시된 방법은, 부반송파를 3,780개로, 부반송파들 간의 주파수 간격을 2KHz로 설정하고 있다. 따라서, 제공되는 오에프디엠신호의 서비스 모드 및/또는 수신 환경에 대해 적응적으로 대처할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 보호구간삽입부(20)는 IDFT부(10)에서 출력된 신호의 블록 크기의 각각 1/6, 1/9, 1/12, 1/20, 및 1/30 마다 보호구간을 삽입하다. On the other hand, the method proposed for inverse discrete Fourier transform in the
이에 따라, 전송하기 위한 방송신호의 점유 대역폭은 할당된 8MHz 중 7.56MHz를 점유하게 되어, 할당된 8MHz에 대한 롤 오프 팩터는 대략 0.0582가 된다. 따라서, 펄스성형필터(40)는 8MHz 중 7.56MHz 점유 대역에, 롤 오프 팩터가 0.0582인 예리한 전송 대역의 성형 필터가 요구된다. 이와 같은 예리한 성형 필터 링을 수행하게 되면, 펄스성형필터(40)를 통과한 신호의 양쪽 사이드(side)에는 리플(ripple) 현상이 나타나는 문제점이 있다. 이러한 리플 현상이 포함된 신호는 전송하고자 하는 원래의 신호에 대해 왜곡된 신호이며, 왜곡된 신호를 수신하는 수신측에서는 원래의 신호를 복원할 수 없는 문제점이 있다. Accordingly, the occupied bandwidth of the broadcast signal for transmission occupies 7.56 MHz of the allocated 8 MHz, so that the roll-off factor for the allocated 8 MHz is approximately 0.0582. Therefore, the
종래와 같이, 성형 필터링을 위한 롤 오프 팩터를 너무 작게 설정하면, 성형 필터링된 신호는 수신측에서 지터(jitter) 현상이 일어나 수신 성능이 떨어지는 문제점이 있다. As in the related art, if the roll-off factor for shaping filtering is set too small, the shaping filtered signal may suffer from jitter on the receiving side, thereby degrading reception performance.
또한, 종래와 같이 시간 영역 동기 전송을 위해 IDFT부(10)를 사용하면, 역 이산 퓨리에변환을 위해서 계산이 늘어나고 복잡한 계산을 처리할 수 있는 회로를 설계해야한다. 이에 따라, 종래의 오에프디엠 송신기는 역 이산 퓨리에변환을 위해 회로가 복잡해져 하드웨어적으로 복잡해지는 문제점이 있다. 또한, 이러한 방식으로 전송된 오에프디엠신호를 수신하는 수신기 또한, 하드웨어적으로 복잡성이 커지는 문제점이 있다. In addition, when the
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 시간영역동기 오에프디엠신호를 전송하기 위해 수행되는 다중 반송파 변조를 위해 역 이산 퓨리에변환을 수행함에 따른 부반송파의 개수를 서비스 모드 및 수신 환경에 적응적인 파라미터를 갖는 시간영역동기 오에프디엠 송신기를 이용한 오에프디엠 다중 반송파 변조방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems, the number of subcarriers according to the inverse discrete Fourier transform for the multi-carrier modulation is performed to transmit time-domain synchronous FM signal to the service mode and reception environment An object of the present invention is to provide a method for multi-carrier modulation of the OFM using a time domain synchronous OMD transmitter with adaptive parameters.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 시간영역동기 오에프디엠신호를 전송하기 위해 수행되는 다중 반송파 변조를 위해 역 이산 퓨리에변환을 수행함에 따른 하드웨어적 복잡한 구성을 해결할 수 있는 시간영역동기 오에프디엠 송신기를 이용한 오에프디엠 다중 반송파 변조방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention for solving the above problems, time to solve the hardware complex configuration by performing the Inverse Discrete Fourier Transform for the multi-carrier modulation is performed to transmit time-domain synchronous FM signal An aspect of the present invention is to provide a method for multimodal multicarrier modulation using a region synchronization OFM transmitter.
상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 오에프디엠 송신기를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법에 있어서, 에러 정정 부호화가 수행된 직렬 TS 스트림신호를 병렬 TS 스트림신호로 변환하는 단계, 병렬 TS 스트림신호를 오에프디엠 할당 대역폭에 대응하는 각 모드의 부반송파 개수에 따라 상호 직교 위상 변조하는 단계, 직교 위상 변조된 병렬 TS 스트림신호로를 역 고속 퓨리에 변환하여 오에프디엠 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호를 얻는 단계, 및 역 고속 퓨리에 변환된 병렬 TS 스트림신호인 오에프디엠신호를 직렬로 변환하는 단계를 포함하는 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법에 의해 달성된다. According to the present invention, the object of the present invention, in the FM multi-carrier modulation method of the digital broadcast signal using the FM transmitter, converting a serial TS stream signal subjected to error correction encoding to a parallel TS stream signal, Mutually orthogonal phase modulation of the parallel TS stream signal according to the number of subcarriers in each mode corresponding to the OSDM allocation bandwidth, and performing an inverse fast Fourier transform on the orthogonal phase modulated parallel TS stream signal to produce an OFM die-carrier modulated A step of obtaining an FM signal, and serially converting the OS signal of the inverse fast Fourier transformed parallel TS stream signal, are achieved by the method of multi-carrier modulation of the digital broadcast signal.
오에프디엠신호의 할당 대역폭은 8MHz이고, 할당 대역폭에 대응되는 모드에 따른 부반송파의 개수는 서비스모드 및 수신 환경에 따라 2,048개, 4096개, 및 8192개 중 하나로 결정한다. The allocation bandwidth of the OMD signal is 8 MHz, and the number of subcarriers according to the mode corresponding to the allocation bandwidth is determined to be one of 2,048, 4096, and 8192 according to the service mode and the reception environment.
본 실시예의 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법은 역 고속 퓨리에 변환된 오에프디엠신호의 오에프디엠 심볼들 간의 간섭을 억제하기 위해 보호구간을 삽입하는 단계를 더 포함한다. 이때, 보호구간은 부반송파가 점유하는 대역폭의 1/4, 1/8, 1/16, 및 1/32중 어느 하나의 간격으로 삽입된다. In the present embodiment, the method for multi-carrier modulation of the digital broadcast signal may further include inserting a guard interval to suppress interference between the FM symbols of the inverse fast Fourier transformed OSF signal. At this time, the guard interval is inserted at intervals of any one of 1/4, 1/8, 1/16, and 1/32 of the bandwidth occupied by the subcarrier.
본 실시예의 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조방법은, 보호구 간이 삽입된 오에프디엠신호에 의사잡음열정보를 삽입하는 단계, 의사잡음열정보가 삽입된 오에프디엠신호를 설정된 롤 오프 팩터 r을 기초로 성형 필터링하는 단계, 및 성형 필터링된 오에프디엠신호를 고주파 증폭하는 단계를 더 포함한다. In the method of multimodal carrier modulation of the digital broadcasting signal of the present embodiment, inserting pseudo noise string information into an OMD signal with a guard interval inserted therein, and a roll-off factor for setting the OFM signal containing the pseudo noise string information. shaping filtering on the basis of r, and amplifying the shaping filtered OFM signal.
바람직하게는, 롤 오프 팩터 r은 0.08 내지 0.12 범위 내의 값이다. Preferably, the roll off factor r is a value in the range of 0.08 to 0.12.
한편, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수가 8,192개인 경우, 부반송파 간의 간격 d는 '(1116Hz ±a)' 범위 내의 값이다. 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수가 4,096개인 경우, 부반송파 간의 간격 d는 '(1116Hz ±a)×2' 범위 내의 값이다. 또한, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수가 2,048개인 경우, 부반송파 간의 간격 d는 '(1116Hz ±a)×4' 범위 내의 값이다. 여기서, a는 부반송파 간의 간격 d의 유효 범위이고, '0Hz' 내지 '100Hz'의 범위를 갖는다. Meanwhile, when the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is 8,192, the interval d between the subcarriers is a value within a range of '(1116 Hz ± a)'. When the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is 4,096, an interval d between subcarriers is a value within a range of '(1116 Hz ± a) × 2'. In addition, when the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is 2,048, the interval d between the subcarriers is a value within a range of (1116 Hz ± a) x 4. Here, a is an effective range of the interval d between subcarriers, and has a range of '0 Hz' to '100 Hz'.
바람직하게는, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수가 8,192개인 경우, 할당 대역폭 중 오에프디엠신호가 포함된 유효 대역의 부반송파의 개수 N은 수학식, 에 의해 결정된다. Preferably, when the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is 8,192, the number N of subcarriers in the effective band including the OMD signal among the allocated bandwidths is expressed by Equation (1) Determined by
또한, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수가 4,096개인 경우, 할당 대역폭 중 오에프디엠신호가0 포함된 유효 대역의 부반송파의 개수 N은 수학식, 에 의해 결정된다. Further, when the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth is 4,096, the number N of subcarriers of the effective band including the OMD DM signal among the allocated bandwidths is expressed by Equation (5). Determined by
한편, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수가 2,048개인 경우, 할당 대역 중 오에프디엠신호가 포함된 유효 대역의 부반송파의 개수 N은 수학식,
에 의해 결정된다. Meanwhile, when the number of subcarriers corresponding to the allocated band is 2,048, the number N of subcarriers of the effective band including the OFM signal among the allocated bands is represented by
본 발명에 따르면, 고속 퓨리에 변환을 위한 유효 대역에 대응되는 부반송파의 개수의 범위를, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수인 '2,048', '4,096', 및 '8,192' 중 전송되는 신호의 서비스 모드와 채널상태 및 수신 환경에 따라 선택적으로 결정함으로써, 최적의 송신 파라미터를 얻을 수 있다. According to the present invention, a service mode of a signal transmitted from among '2,048', '4,096', and '8,192', that is, the range of the number of subcarriers corresponding to the effective band for fast Fourier transform, is the number of subcarriers corresponding to the allocated band. By selectively determining in accordance with the channel condition and the reception environment, an optimal transmission parameter can be obtained.
또한, 부반송파 간의 주파수 간격 및 롤 오프 팩터를 소정 범위 내에서 가변적으로 설정하고 이에 따라 부반송파의 개수를 설정함에 따라, 전송하기 위한 신호의 양측에 리플 현상을 줄일 수 있고 수신측에서 수신된 신호에 대한 지터현상을 예방할 수 있다. In addition, by varying the frequency interval and the roll-off factor between the subcarriers within a predetermined range and accordingly set the number of subcarriers, it is possible to reduce the ripple phenomenon on both sides of the signal to be transmitted and to Jitter can be prevented.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 시간영역동기 전송을 위한 오에프디엠 다중 반송파 변조방법이 적용되는 오에프디엠 송신기의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of an OSDM transmitter to which an OSDM multicarrier modulation method for time domain synchronization transmission according to the present invention is applied.
오에프디엠 송신기는, FEC(Forward Error Correction coding)코딩부(100), 직렬/병렬변환부(120), 직교위상변조부(140), IFFT(Inverse Discrete Fourier Transform)부(160), 병렬/직렬변환부(180), GI(Guard Interval)삽입부(200), PN(Pseudo Noise sequence)삽입부(220), 성형필터(240), 및 RF(Radio Frequency)증폭부(260)를 갖는다. The FM transmitter includes a forward error correction coding (FEC)
FEC코딩부(100)는 전송할 방송신호에 대해 전송 상에 발생한 에러의 정정을 위한 코딩을 수행한다.
The
직/병렬변환부(120)는 FEC코딩부(100)에서 에러 정정 부호화가 수행된 직렬 TS(transport stream) 스트림의 신호를 병렬 TS 스트림신호로 변환한다. The serial /
직교위상변조부(140)는 직/병렬변환부(120)에서 출력되는 각각의 병렬 TS 스트림신호에 대해 직교 위상 변조를 수행한다. The
IFFT부(160)는 오에프디엠 다중 반송파 변조된 부반송파를 얻기 위해, 직교위상변조부(140)에서 직교 위상 변조된 병렬 TS 스트림신호에 대해 역 고속 퓨리에변환을 수행한다. The
병렬/직렬변환부(180)는 IFFT부(160)에서 역 고속 퓨리에변환된 병렬 TS 스트림신호를 직렬로 변환한다. The parallel / serial converting
GI삽입부(200)는 병렬/직렬변환부(180)에서 출력되는 직렬 TS 스트림신호인 오에프디엠 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호의 이웃하는 오에프디엠 심볼들 간의 간섭을 억제하기 위한 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다. The
PN삽입부(220)는 GI삽입부(200)에서 보호구간이 삽입된 오에프디엠신호에 의사잡음열(Pseudo Noise sequence : PN)을 삽입한다. 이때, 의사잡음열(PN)정보란, 전송된 오에프디엠신호를 수신하는 오에프디엠 수신기에서 수신된 오에프디엠신호의 동기 및 채널을 예측하기 위한 동기정보이다. The
성형필터(240)는 PN삽입부(220)에서 의사잡음열정보가 삽입된 오에프디엠신호를 설정된 롤 오프 팩터에 기초하여 성형 필터링을 수행한다. 본 실시예에 따른 성형필터(240)로는 RRC(Root Raised Cosine)필터가 적용된다. The shaping
RF증폭부(260)는 성형필터(240)에서 롤 오프 팩터를 기초로 성형 필터링된 오에프디엠신호를 고주파 증폭한다. 고주파 증폭된 오에프디엠신호는 안테나(280)를 통해 채널을 통해 수신측으로 전송된다. The
본 실시예에서는 TS스트림신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조를 위해 IFFT부(160)를 사용함으로써, 오에프디엠 다중 반송파 변조를 위해 필요한 계산 량을 줄일 수 있다. 이에 따라, 시스템의 회로 설계가 간단해 지고, 하드웨어적으로 간단해지는 효과가 있다. In this embodiment, by using the
본 실시예에 따른 다중 반송파를 이용한 오에프디엠신호의 변조방식은, 직렬 형태로 입력되는 심볼 열을 직렬/병렬변환부(120)를 통해 소정의 블록 단위의 병렬 데이터로 변환하고, 병렬화된 심볼들을 각기 상이한 부반송파 주파수로 다중화(Multiplexing)하는 변조방식이다. 이때, 사용되는 다중 반송파는 반송파 상호간에 서로 직교성을 갖는 특징이 있다. 직교성이란, 두 반송파의 곱이 '0'이 되는 성질을 의미하며, 이는 다중 반송파를 사용할 수 있는 필요조건이 된다. 본 실시예의 오에프디엠 변조방식의 구현은, 송신측의 역 고속 퓨리에변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)과 수신측의 고속 퓨리에변환(Fast Fourier Transform : FFT)에 의하여 이루어진다. In the modulation method of the OFM signal using the multi-carrier according to the present embodiment, a symbol string input in serial form is converted into parallel data in a predetermined block unit through the serial /
본 실시예에 따라 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호는 다중 부반송파로 구성되어 있고 각각의 부반송파는 매우 작은 대역을 갖는다. 따라서, 할당된 대역에 대한 오에프디엠신호의 전체적인 스펙트럼 모양은 사각형에 가까운 모양을 갖는다. 따라서, 단일 반송파를 이용한 신호의 전송방식에 비해 상대적으로 주파수 효율이 좋다. In the present embodiment, the multicarrier modulated OPM signal is composed of multiple subcarriers, and each subcarrier has a very small band. Thus, the overall spectral shape of the OMD signal for the allocated band has a shape close to a rectangle. Therefore, the frequency efficiency is relatively higher than that of the signal transmission method using a single carrier.
한편, 본 실시예의 오에프디엠 송신기를 이용한 오에프디엠 다중 반송파 변조는 고속 퓨리에변환에 적용되는 부반송파를 서비스의 모드 및/또는 수신 환경에 따라 3가지 모드 즉, '2,048', '4,096', 및 '8192'개로 설정한다. 즉, 방송을 위해 할당된 '8MHz' 대역에 대응되는 부반송파의 개수를, '2,048', '4,096', 및 '8192'개로 결정할 수 있다. 이에 따라, 본 실시에서는 성형 필터링을 위한 롤 오프 팩터(r) 및 부반송파간의 주파수 간격(d)을 소정 범위 내에서 가변적으로 결정하여 '2,048', '4,096', 및 '8192'개 각각의 부반송파로부터 실제 오에프디엠신호가 포함되는 유효 대역의 부반송파의 개수를 결정하여 다중 반송파 변조에 사용한다. On the other hand, in the OMD DM multicarrier modulation using the OMD DM transmitter of the present embodiment, three modes, '2,048', '4,096', and subcarriers applied to the Fast Fourier Transform according to the service mode and / or reception environment are used. Set to '8192'. That is, the number of subcarriers corresponding to the '8MHz' band allocated for broadcasting may be determined as '2,048', '4,096', and '8192'. Accordingly, in this embodiment, the roll-off factor r for shaping filtering and the frequency spacing d between the subcarriers are variably determined within a predetermined range, so that each of the '2,048', '4,096', and '8192' subcarriers is determined. The number of subcarriers in the effective band including the actual OFM signal is determined and used for multicarrier modulation.
또한, 본 실시예에 따라 GI삽입부(200)는 병렬/직렬변환부(180)에서 출력되는 직렬 오에프디엠신호에의 보호구간 삽입을, 부반송파가 존재하는 유효 블록에 대한 1/4, 1/8, 1/16, 및 1/32 중 어느 하나의 값의 간격으로 삽입하는 것이 바람직하다. In addition, according to the present embodiment, the
도 3은 도 2에 따라 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호의 예를 나타낸 그래프이다. 도면에서, 오에프디엠 방송을 위한 할당 대역폭은 '8MHz'이고, 최대 유효 대역폭은 '7.6MHz'이며, 유효 대역을 보호하기 위한 보호 대역(Guard Band : GB)은 양측에 각각 '0.2MHz'이다. 또한, 유효 대역에 해당하는 오에프디엠신호의 부반송파의 개수는 'N'개이고, 부반송파 간의 주파수 간격은 'd'Hz이다. 3 is a graph illustrating an example of a multicarrier modulated OMD signal according to FIG. 2. In the drawing, the allocated bandwidth for the FM broadcast is '8MHz', the maximum effective bandwidth is '7.6MHz', and the guard band (GB) for protecting the effective band is '0.2MHz' on both sides, respectively. . In addition, the number of subcarriers of the OMD DM signal corresponding to the effective band is 'N', and the frequency interval between the subcarriers is 'd' Hz.
본 실시예에 따라 할당 대역인 '8MHz'에 대응되는 부반송파의 개수를 서비스 모드, 채널상태, 및 수신환경에 따라 '2,048', '4,096', 및 '8,192'로 설정하고, 유효 대역에 적용하기 위한 부반송파의 개수를 'N', 부반송파 간의 주파수 간격을 d, 롤 오프 팩터를 'r'이라 하면, 유효대역 및 보호 대역의 합은 아래 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다. According to the present embodiment, the number of subcarriers corresponding to the allocated band '8 MHz' is set to '2,048', '4,096', and '8,192' according to the service mode, channel state, and reception environment, and applied to the effective band. Assuming that the number of subcarriers is 'N', the frequency interval between subcarriers is d, and the rolloff factor is 'r', the sum of the effective band and the guard band can be expressed as
본 실시예에 적용하기 위한 부반송파의 개수는 아래 [수학식 2]에 의해 결정된다. 위 [수학식 1]을 정리하면, The number of subcarriers for applying to this embodiment is determined by
일반적으로, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수가 '8,192'개인 경우, 고속 퓨리에 변환을 위한 부반송파 간의 주파수 간격 d는 '1,116Hz'가 적용된다. 고속 퓨리에 변환을 위한 부반송파 간의 주파수 간격 d에 대한 유효 범위를 a라 하자. 그러면, 할당 대역의 부반송파의 개수가 '8,192'개인 경우 부반송파 간의 주파수 간격 d의 범위는 '(1116Hz±a)'로 나타낼 수 있다. 할당 대역의 부반송파의 개수가 '4,096'개인 경우 부반송파 간의 주파수 간격 d의 범위는 '(1116Hz±a)×2' 로 나타낼 수 있다. 또한, 할당 대역의 부반송파의 개수가 '2,048'개인 경우 부반송파 간의 주파수 간격 d의 범위는 '(1116Hz±a)×4'로 나타낼 수 있다. 이때, 유효 범위 a의 범위는 '0Hz' 내지 '100Hz'로 설정하는 것이 바람직하다. In general, when the number of subcarriers corresponding to the allocated band is '8,192', the frequency interval d between the subcarriers for fast Fourier transform is applied to '1,116 Hz'. Let a be the effective range for the frequency interval d between subcarriers for fast Fourier transform. Then, when the number of subcarriers in the allocated band is '8,192', the range of the frequency interval d between the subcarriers may be represented as '(1116 Hz ± a)'. When the number of subcarriers in the allocated band is '4,096', the range of the frequency interval d between the subcarriers may be represented as '(1116 Hz ± a) × 2'. In addition, when the number of subcarriers in the allocated band is '2,048', the range of the frequency interval d between the subcarriers may be represented as '(1116 Hz ± a) × 4'. At this time, the range of the effective range a is preferably set to '0 Hz' to '100 Hz'.
본 실시예에서는 RRC 필터를 통한 성형 필터링을 위한 롤 오프 팩터 r의 범위를 '0.08' 내지 '0.12' 내로 결정한다. In this embodiment, the range of the roll off factor r for shaping filtering through the RRC filter is determined within '0.08' to '0.12'.
이에 따라, 할당 대역의 부반송파의 개수가 8,192'개인 경우, 오에프디엠신호의 다중 반송파 변조가 수행되는 유효 대역폭에 대응하는 부반송파의 개수 N은 아래 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다. Accordingly, when the number of subcarriers in the allocated band is 8,192 ', the number N of subcarriers corresponding to the effective bandwidth in which the multicarrier modulation of the OMD signal is performed may be expressed by
따라서, 위 [수학식 3]에, 본 실시예에 따라 결정된 롤 오프 팩터 r 및 유효 범위 a에 대한 최대값 및 최소값을 각각 대입하여 8,192'개의 부반송파에 대한 유효 대역의 부반송파 개수의 범위를 결정할 수 있다. Accordingly, the range of the number of subcarriers in the effective band for 8,192 'subcarriers can be determined by substituting the maximum value and the minimum value for the rolloff factor r and the effective range a determined according to the present embodiment in
한편, 할당 대역폭의 부반송파의 개수가 4,096'개인 경우, 오에프디엠신호의 다중 반송파 변조가 수행되는 유효 대역폭에 대응하는 부반송파의 개수 N은 아래 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, when the number of subcarriers of the allocated bandwidth is 4,096 ', the number N of subcarriers corresponding to the effective bandwidth in which the multicarrier modulation of the OMD signal is performed may be expressed by Equation 4 below.
따라서, 위 [수학식 4]에, 본 실시예에 따라 결정된 롤 오프 팩터 r 및 유효 범위 a에 대한 최대값 및 최소값을 각각 대입하여 4,096'개의 부반송파에 대한 유효 대역의 부반송파 개수의 범위를 결정할 수 있다. Therefore, in [Equation 4], the range of the number of subcarriers in the effective band for the 4,096 'subcarriers can be determined by substituting the maximum value and the minimum value for the rolloff factor r and the effective range a determined according to the present embodiment, respectively. have.
한편, 할당 대역폭의 부반송파의 개수가 2,048'개인 경우, 오에프디엠신호의 다중 반송파 변조가 수행되는 유효 대역에 대응하는 부반송파의 개수 N은 아래 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, when the number of subcarriers of the allocated bandwidth is 2,048 ', the number N of subcarriers corresponding to the effective band in which the multicarrier modulation of the OMD signal is performed can be expressed by Equation 5 below.
따라서, 위 [수학식 5]에, 본 실시예에 따라 결정된 롤 오프 팩터 r 및 유효 범위 a에 대한 최대값 및 최소값을 각각 대입하여 2,048'개의 부반송파에 대한 유효 대역의 부반송파 개수의 범위를 결정할 수 있다. Therefore, in [Equation 5], the range of the number of subcarriers in the effective band for the 2,048 'subcarriers can be determined by substituting the maximum value and the minimum value for the rolloff factor r and the effective range a determined according to the present embodiment, respectively. have.
따라서, 고속 퓨리에 변환을 위한 유효 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수의 범위를, 할당 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수인 '2,048', '4,096', 및 '8,192' 중 전송되는 신호의 서비스 모드와 채널상태 및 수신 환경에 따라 선택적으로 적용하여 결정할 수 있다. 따라서, 최적의 송신 파라미터를 얻을 수 있다. Accordingly, the service mode and the channel state of the signal transmitted among the number of subcarriers corresponding to the allocated bandwidth, '2,048', '4,096', and '8,192', which ranges from the number of subcarriers corresponding to the effective bandwidth for the fast Fourier transform. And may be selectively applied and determined according to a reception environment. Therefore, an optimal transmission parameter can be obtained.
바람직하게는, 채널 상태가 시간에 따라 변하지 않는 정적 채널인 경우, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수를 '8,192'로 결정한다. 또한, 채널 상태가 시간에 따라 변하는 동적 채널인 경우, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수를 '2,048'로 결정하는 것이 바람직하다. Preferably, when the channel state is a static channel that does not change over time, the number of subcarriers corresponding to the allocated band is determined as '8,192'. In addition, when the channel state is a dynamic channel that changes with time, it is preferable to determine the number of subcarriers corresponding to the allocated band as '2,048'.
도 4는 도 2를 이용한 디지털방송신호의 오에프디엠 다중 반송파 변조 방법 의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다. 직렬/병렬변환부(120)는 FEC코딩부(100)에서 에러 정정 부호화가 수행된 직렬 TS 스트림의 신호를 병렬 TS 스트림신호로 변환한다(S100). 직교위상변조부(140)는 직렬/병렬변환부(120)에서 출력되는 각각의 병렬 TS 스트림신호에 대해 직교 위상 변조를 수행한다(S120). IFFT부(160)는 오에프디엠 다중 반송파 변조된 부반송파를 얻기 위해, 직교 위상 변조된 병렬 TS 스트림신호에 대해 역 고속 퓨리에변환을 수행한다(S140). 병/직렬변환부(180)는 역 고속 퓨리에변환된 병렬 TS 스트림신호를 직렬로 변환한다(S160). FIG. 4 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of an UFDM multicarrier modulation method of a digital broadcast signal using FIG. 2. The serial /
GI삽입부(200)는 병/직렬변환부(180)에서 출력되는 직렬 TS 스트림신호인 오에프디엠 다중 반송파 변조된 오에프디엠신호의 이웃하는 오에프디엠 심볼들 간의 간섭을 억제하기 위한 보호구간을 삽입한다(S180). PN삽입부(220)는 보호구간이 삽입된 오에프디엠신호에 의사잡음열(PN)을 삽입한다(S200). The
성형필터(240)는 의사잡음열정보가 삽입된 오에프디엠신호를 설정된 롤 오프 팩터에 기초하여 성형 필터링을 수행한다(S220). RF증폭부(260)는 롤 오프 팩터를 기초로 성형 필터링된 오에프디엠신호를 고주파 증폭한다(S240). The shaping
따라서, 부반송파 간의 주파수 간격 및 롤 오프 팩터를 소정 범위 내에서 가변적으로 설정하고 이에 따라 부반송파의 개수를 설정함에 따라, 전송하기 위한 신호의 양측에 리플 현상을 줄일 수 있고 수신측에서 수신된 신호에 대한 지터현상을 예방할 수 있다. Accordingly, as the frequency interval between the subcarriers and the roll-off factor are variably set within a predetermined range and the number of subcarriers is set accordingly, the ripple phenomenon can be reduced on both sides of the signal to be transmitted and the received signal is received on the receiving side. Jitter can be prevented.
또한, 본 실시예의 다중 반송파 변조 방법을 이용하여 오에프디엠신호를 변 조하면, 단일 주파수 망(Single Frequency Network : SFN)에서 성능을 높일 수 있다. 단일 주파수 망이란 하나의 방송이 전국을 하나의 주파수로 방송하는 것을 말한다. 이로 인해 동일 채널 간섭이 매우 심해지게 되는데, 본 실시예의 변조 방식이 적용된 오에프디엠신호는 이러한 단일 주파수 망 환경에 강한 특성이 있다. 따라서, 단일 주파수 망 환경에서 오에프디엠신호의 전송 성능을 높일 수 있다. In addition, if the OMD signal is modulated using the multi-carrier modulation method of the present embodiment, performance may be improved in a single frequency network (SFN). Single frequency network means that one broadcasting broadcasts nationwide in one frequency. As a result, co-channel interference becomes very severe. The OMD signal to which the modulation scheme of the present embodiment is applied has a strong characteristic in such a single frequency network environment. Therefore, it is possible to increase the transmission performance of the OFM signal in a single frequency network environment.
본 발명에 따르면, 고속 퓨리에 변환을 위한 유효 대역폭에 대응되는 부반송파의 개수의 범위를, 할당 대역에 대응되는 부반송파의 개수인 '2,048', '4,096', 및 '8,192' 중 전송되는 신호의 서비스 모드와 채널상태 및 수신 환경에 따라 선택적으로 결정함으로써, 최적의 송신 파라미터를 얻을 수 있다. According to the present invention, a service mode of a signal transmitted among '2,048', '4,096', and '8,192', which is the number of subcarriers corresponding to an effective bandwidth for fast Fourier transform, is the number of subcarriers corresponding to an allocated band. By selectively determining in accordance with the channel condition and the reception environment, an optimal transmission parameter can be obtained.
또한, 부반송파 간의 주파수 간격 및 롤 오프 팩터를 소정 범위 내에서 가변적으로 설정하고 이에 따라 부반송파의 개수를 설정함에 따라, 전송하기 위한 신호의 양측에 리플 현상을 줄일 수 있고 수신측에서 수신된 신호에 대한 지터현상을 예방할 수 있다. In addition, by varying the frequency interval and the roll-off factor between the subcarriers within a predetermined range and accordingly set the number of subcarriers, it is possible to reduce the ripple phenomenon on both sides of the signal to be transmitted and to Jitter can be prevented.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.In the above described and illustrated with respect to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the specific preferred embodiment described above, without departing from the gist of the invention claimed in the claims in the art Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
Claims (17)
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