KR100755858B1

KR100755858B1 - 방송 수신 장치 및 방송 수신 방법

Info

Publication number: KR100755858B1
Application number: KR1020060004541A
Authority: KR
Inventors: 김태호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-09-07
Also published as: KR20070075852A

Abstract

본 발명은 아날로그 방송 신호에 의하여 발생하는 채널 간섭현상을 제거하는 방송 수신 장치 및 수신 방법에 관한 것이다.

본 발명은 변조된 방송 수신 신호를 복조하는 복조부, 상기 복조부에서 복조된 신호에서, 아날로그 방송 신호로 인해 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡되는 채널 심볼을 추정하고, 상기 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡된 특정의 부반송파를 제거하는 채널 등화부, 상기 채널 등화부에서 등화된 신호를 디코딩하는 복호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 수신 장치를 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면 DVB-T/H 수신기에서 기존 아날로그 TV 방송 서비스에 의하여 발생되는 채널 간섭(CCI)을 감지(Detecting)하고, 채널 이송 함수(CTF ; Channel Transfer Function)를 이용하여 채널 간섭(CCI)으로 인하여 왜곡된 코딩 데이터를 디코더의 입력에서 제거하여 비트 오류율의 성능을 개선한다.

채널 간섭 현상, 아날로그 방송, 디지털 방송

Description

방송 수신 장치 및 방송 수신 방법{An apparatus and a method for receiving broadcast}

도 1a 내지 도 1d는 유럽형 디지털 TV 방송과 아날로그 TV 방송의 주파수 대역도

도 2는 본 발명에 따른 채널 이송 함수(CTF)를 이용한 방송 수신 장치의 구성도

도 3은 채널 간섭도 추정기의 세부 구조도

도 4는 채널 간섭의 영향을 받은 한 심볼 내의 P_CTF 특성도

도 5는 채널 간섭 추정기의 CCI FLAG 출력도

도 6은 신뢰도 결정기의 세부 구조도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 채널 등화부 200 : 복호부

10 : 등화기 20 : 신뢰도 결정기

30 : 디매핑기 40 : 양자화기

50 : 디코더 60 : 채널 추정기

70 : 채널 간섭도 추정기

본 발명은 방송 수신 장치 및 방송 수신 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아날로그 방송 서비스로 인한 채널 간섭성을 제거하는 방송 수신 장치 및 방송 수신 방법에 관한 것이다.

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)기술은 다수 반송파 전송(multi-carrier transmission)의 특수한 형태로 볼 수 있으며, 하나의 데이터 열이 보다 낮은 데이터 전송률을 갖는 부 반송파를 통해 전송된다. OFDM을 사용하는 중요한 이유 중 하나는 OFDM을 사용하면 주파수 선택성 페이딩(frequency selection fading)이나 협대역 간섭(narrowband interference)에 대한 강건함이 증가하기 때문이다. 단일 반송파 시스템(single carrier system)에서는 하나의 페이드(fade)나 간섭에 의해 전체 링크가 실패할 수 있지만, 다수 반송파 시스템에서는 일부 부 반송파만이 영향을 받게 된다. 따라서 오류정정부호화(forward error correction)를 사용하면 소수의 오류 부 반송파를 정정할 수 있다.

OFDM방식은 단일 반송파 방식에 비해 많은 장점을 갖고 있으나, 주파수 오프셋 등의 다양한 동기 오류에 민감하다는 단점이 있어, 실제로 유럽 휴대 수신용 OFDM수신기 설계 시 각 요소 기술들에 대한 철저한 연구가 필요하다. 여러 동기 요소들 중 주파수 동기는 송, 수신기간에 RF 반송파 주파수를 일치시키는 기능이다.

송, 수신기간의 반송파 주파수 차이를 주파수 오프셋(frequency offset)이라 한다. 특히 OFDM 방식은 주파수 오프셋에 민감한 단점이 있다. 따라서 CCETT에서 개발한 COFDM 방식의 수신기는 AFC(Automatic Frequency Controdl)루프를 이용하여 동조 발진기의 부정확 성분이나 Doppler shift에 의해 발생하는 주파수 오프셋을 보상하도록 하고 있다.

위에서 언급한 주파수 오프셋 보상과 FFT 윈도우 오프셋 보상은 필수적이며, 여기에 oscillator의 부정확성에 기인하는 샘플링 클럭 주파수 오프셋 보상 역시 이루어져야 한다. 이러한 일련의 동기 복조를 수행한 후 채널 추정을 수행하고 이를 통해 채널 등화를 수행하면 전송 단에서 보낸 정확한 신호를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 신호를 이용하여 TPS(Transmission Parameter Signaling) recovery를 수행하고 이어 FEC(Forward Error Correction)을 하게 된다. 이러한 DVB-T를 이용하여 유럽에서는 이미 디지털 TV 서비스를 시작하였다. 이러한 장점을 이용하여, 현재는 기존 아날로그 TV 서비스에서 디지털 TV 서비스로 전환과정 중이다.

전환과정은 향후 몇 년간 또는 몇 십 년이 걸릴 수 있다고 예측하고 있다. 현재의 상황은 DVB-T를 이용한 디지털 TV 서비스와 아날로그 TV 서비스와 동시에 제공하고 있다.

그러나, 문제점은 디지털 TV 서비스와 아날로그 TV 서비스가 같은 주파수 대역을 쓰고 있는 것이다. 같은 주파수 대역을 사용함으로써, 디지털 TV서비스는 아날로그 TV 서비스로 인하여 발생하는 채널 간섭(CCI ; Co Channel Interference) 을 겪고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아날로그 방송 서비스로 인한 채널 간섭 현상을 제거하는 방송 수신 장치 및 방송 수신 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 변조된 방송 수신 신호를 복조하는 복조부, 상기 복조부에서 복조된 신호에서, 아날로그 방송 신호로 인해 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡되는 채널 심볼을 추정하고, 상기 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡된 특정의 부반송파를 제거하는 채널 등화부, 상기 채널 등화부에서 등화된 신호를 디코딩하는 복호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 수신 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 방송 신호를 수신하여 복조하고, 복조된 신호를 등화하여, 송신 신호로 복호하는 방송 수신 장치에 있어서, 복조된 신호를 입력받아 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워를 측정하여 채널의 상태를 추정하는 채널 추정기, 상기 채널 추정기의 출력과 상기 복조된 신호를 입력받아 복조된 신호를 등화하는 등화기, 상기 채널 추정기에서 측정된 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워를 입력받아 아날로그 방송 신호의 상호 채널 간섭도를 추정하는 채널 간섭도 추정기, 상기 등화기에서 등화된 신호에서, 각각의 채널 심볼마다, 상기 채널 간섭도 추정기에서 추정된 상호 채널 간섭에 의하여 왜곡된 부반송파를 제거하는 신뢰도 결정기를 포함하는 채널 등화 장치에서, 상기 복조된 방송 신호를 등화하는 방송 수신 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 복조된 방송 수신 신호의 채널 이송 함수를 측정하여 채널 상태를 추정하는 단계, 상기 추정된 채널 상태에 기인하여 방송 수신 신호를 등화하는 단계, 상기 추정된 채널 상태에 기인하여 아날로그 방송 신호로 인한 간섭으로 인하여 왜곡되는 채널 심볼을 추정하는 단계, 상기 왜곡된 채널 심볼로 추정되는 소정의 부반송파를 제거하여 신뢰도를 결정하는 단계, 상기 신뢰도가 결정된 신호를 복호하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 방법을 제공한다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

유럽형 디지털 TV 방송과 아날로그 TV 방송은 많은 지역에서 같은 주파수 대역을 이용하여 서비스하고 있다.

도 1a 내지 도 1d는 유럽형 디지털 TV 방송과 아날로그 TV 방송의 주파수 대역을 대략적으로 보여 주고 있다.

도 1a 내지 도 1d는을 참고하면, 주파수 대역에서 Picture Carrier, Color sub Carrier, Sound sub Carrier, NICAM 등으로 구성되어 있다. 이러한 아날로그 방송 신호의 캐리어(carrier)들은 디지털 TV의 주파수 대역에 공존하기 때문에 DVB-T/H의 부반송파 신호에 간섭을 주게 된다.

이러한 아날로그 TV의 반송파(carrier)들은 방송의 종류에 따라, Picture Carrier를 제외하고는 다른 주파수 대역을 차지하고 있다. 따라서, 일반적으로 사용되는 특정 주파수의 반송파(Carrier)를 필터링하는 콘필터 방식은 DVB-T/H의 채널 간섭(CCI) 제거 방법으로 적합하지 않다.

앞서, 설명한 아날로그 방송에 의하여 발생되는 채널 간섭(CCI)를 제거하기 위하여, 채널 이송 함수(CTF)를 이용한 채널 간섭(CCI) 제거기를 제안한다.

우선 아날로그 방송으로 인하여 발생하는 채널 간섭(CCI)의 현상에 대하여 살펴보도록 하겠다.

도 1a 내지 도 1d에서 알 수 있듯이, 아날로그 방송의 반송파(Carrier)는 각각의 방송 형태에 따라 DVB-T/H의 특정 스펙트럼을 차지하고 있다. 다시 말해 DVB-T/H는 모든 부반송파의 신호가 왜곡되는 것이 아니라, 특정 구간의 부반송파가 왜곡된다.

도 2는 제안된 채널 이송 함수(CTF)를 이용한 방송 수신 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 방송 수신 장치는 복조부(미도시), 채널 등화부(100), 복호부(200)을 포함한다.

상기 복조부(미도시)는 데이터 통신에서 수신된 신호를 원래의 신호로 재생한다. 디지털 신호는 전송 회선을 통과하기 부적합하므로 송신 측에서 이를 아날로그 신호로 변조하여 보내면 수신 측에서 원래의 디지털 신호로 재생하는 것이다.

상기 채널 등화부(100)는 상기 복조부에서 복조된 신호의 등화를 수행한다.

등화는 전송 대역에서 각 주파수에 대한 감쇠와 전파 시간 지연 편차를 보상 하기 위한 회로를 설치하여 진폭 또는 위상의 일그러짐을 약하게 하는 조작이다.

상기 복조부에서 복조된 신호에서, 아날로그 방송 신호로 인해 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡되는 채널 심볼을 추정하고, 상기 상호 채널 간섭으로 인해 왜곡된 특정의 부반송파를 제거한다.

채널 등화부(100)는 아래에서 자세하게 설명한다.

상기 복호부(200)는 상기 채널 등화부에서 등화된 신호를 디코딩한다.

복호부(200)는 어떠한 규칙에 따라 부호로 변환된 데이터를 원래 형태로 변환한다. 복호부(200)는 디매핑기(demapper)(30), 양자화기(Quantizer)(40), 디코더(50)을 포함한다.

상기 채널 등화부(100)은 등화기(10), 채널 추정기(60), 채널 상태 정보 추출기(70), 신뢰도 결정기(20)를 포함한다.

상기 채널 추정기(60)는 복조된 신호를 입력받아 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수(CTF) 파워를 측정하여 채널의 상태를 추정한다.

상기 등화기(10)는 채널 추정기(60)의 출력인 채널 상태 정보와 상기 복조된 신호를 입력받아 복조된 신호를 등화한다.

상기 채널 간섭도 추정기(70)는 상기 채널 추정기(60)에서 측정된 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워를 입력받아 아날로그 방송 신호의 상호 채널 간섭도를 추정한다.

상기 신뢰도 결정기(20)는 상기 등화부에서 등화된 신호에서, 각각의 채널 심볼마다, 상기 채널 간섭도 추정기에서 추정된 상호 채널 간섭에 의하여 왜곡된 부반송파를 제거한다.

채널 간섭도 추정기(70)와 신뢰도 결정기(20)의 상세한 구조는 아래에서 설명하기로 한다.

간단히, 동작 원리를 살펴보도록 하겠다.

채널 추정기(60)에서 출력된 채널 이송 함수(CTF) 파워(Power) P_CTF는 채널 간섭도 추정기(CCI Block)(70)에 입력된다. 입력된 P_CTF 을 이용하여 채널 간섭도(CCI)를 탐지하게 되고, 채널 간섭도 추정기(70)내의 CCI 추정기를 통해 왜곡된 부반송파를 검출한 후, 신뢰도 결정기(20)를 통해 비터비 디코더의 입력을 제거함으로써 비트 오류율(BER)성능을 개선시키게 된다.

도 3은 채널 간섭도 추정기(70)의 세부 구조를 도시한다.

도 3을 참조하면, 채널 간섭도 추정기(70)은 평균 채널 이송 함수 추정기(71), 채널 이송 함수값 탐지기(72), 채널 간섭도 판단기(73)를 구비한다.

세부사항으로, 채널 간섭도 탐지와 방법과 채널 간섭도 추정을 살펴보도록 한다.

우선 채널 간섭도 탐지에 대하여 살펴보도록 한다.

채널 추정기(60)를 통해 출력된 P_CTF 는 채널 간섭도 추정기(70)로 입력된다.

도 4는 채널 간섭의 영향을 받은 한 심볼 내의 P_CTF를 도시하고 있다.

도 4에서 알 수 있듯이, 특정 부반송파의 P_CTF 는 아날로그 방송의 반송파의 왜곡으로 인하여, 왜곡되지 않은 반송파 성분 보다 큰 값을 가지게 된다.

또한, CCI는 DVB-T/H 주파수 대역 내에 일정한 주파수 스펙트럼을 가지게 되므로, 왜곡되는 부반송파의 위치는 매 심볼마다 크게 변하지 않게 된다.

도 4의 (a), (b), (c)는 채널의 특성에 따른, P_CTF 를 보여주고 있다.

도 4(a)를 기준으로, 도 4(b)는 평균 CTF power가 0.5배 작을 때를 그리고 그림3(c)는 1.5배 클 때를 도시하고 있다. 그림에서 알 수 있듯이, 채널 간섭에 의해 왜곡된 부반송파의 P_CTF역시 변화하게 된다.

도 5는 채널 간섭 추정기의 CCIFlAG 출력을 도시한다.

도 5a는 채널 간섭에 의해 왜곡된 CTF 파워를 도시하고, 도 5b는 이에 따른 CCI FLAG의 출력을 도시한다.

따라서, 이러한 특성을 이용하여 다음 과정을 거쳐 채널 간섭 여부를 탐지하게 된다.

상기 평균 채널 이송 함수 추정기(71)는 한 심볼 내 평균 P_CTF를 구한다.

상기 채널 함수 이송값 탐지기(72)는 아래의 방법에 의하여 채널 이송 함수값의 최대값을 구하고 위치를 측정한다.

한 심볼 내에서 α(아날로그 반송파 대역폭)의 간격으로 가장 큰 P_CTF (Max_Power0)와 부반송파의 위치(Max_Position0) 그리고, 두 번째로 큰 P_CTF(Max_Power0)와 부반송파의 위치(Max_Position1)를 구하고, 저장한다.

상기 채널 간섭도 판단기(73)는 평균 E(P_CTF)를 이용하여 Variable Threshold 를 구한다. 상기의 과정을 거쳐 Max_Power0 이 Variable Threshold보다 크면, Max_Position0를 저장한다. 또한 Max_Power1이 Variable Threshold보다 크면, Max_Position1를 저장한다.

위의 과정을 통해 얻어진 한 심볼 Max_Postion이 연속한 10심볼에서 α 간격으로 존재하면 아날로그 TV 방송에 의한 CCI의 영향을 받고 있는 것으로 판단하게 된다.

CCI 탐지 후, CCI Estimator는 이를 보상하기 위하여 CCI에 의해 왜곡된 부반송파의 위치에 CCI_LAG를 0으로 출력하게 되며, 왜곡되지 않은 부반송파의 위치에는 CCI_LAG를 1로 출력한다. CCI에 영향에 따른 C_FLAG의 출력을 도 5에 도시하였다.

도 6은 신뢰도 결정기(20)의 세부 구성도이다.

CCI에 의하여 왜곡된 코딩 데이터를 비터비 디코더의 입력에서 제거하게 된다. 비터비 디코더의 신뢰성 없는 데이터를 제거함으로써, 비트 오류율(BER) 성능은 개선되게 된다.

본 발명에 따른 방송 수신 방법은 복조된 방송 수신 신호의 채널 이송 함수 를 측정하여 채널 상태를 추정하는 단계, 상기 추정된 채널 상태에 기인하여 방송 수신 신호를 등화하는 단계, 상기 추정된 채널 상태에 기인하여 아날로그 방송 신호로 인한 간섭으로 인하여 왜곡되는 채널 심볼을 추정하는 단계, 상기 왜곡된 채널 심볼로 추정되는 소정의 부반송파를 제거하여 신뢰도를 결정하는 단계 및 상기 신뢰도가 결정된 신호를 복호하는 단계를 구비한다.

각각의 단계에서의 작용은 상기한 바와 같다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 방송 수신 장치 및 방송 수신 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 DVB-T/H 수신기에서 기존 아날로그 TV 방송 서비스에 의하여 발생되는 채널 간섭(CCI)을 감지(Detecting)하고, 채널 이송 함수(CTF ; Channel Transfer Function)를 이용하여 채널 간섭(CCI)으로 인하여 왜곡된 코딩 데이터를 디코더의 입력에서 제거하여 비트 오류율의 성능을 개선한다.

Claims

삭제
방송 신호를 수신하여 복조하는 복조부, 상기 복조된 신호를 등화하는 채널 등화부, 상기 등화된 신호를 복호하는 복호부를 포함하는 방송 수신 장치에 있어서, 상기 채널 등화부는

복조된 신호를 입력받아 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워를 측정하여 채널의 상태를 추정하는 채널 추정기;

상기 채널 추정기의 출력인 채널 상태 정보와 상기 복조된 신호를 입력받아 복조된 신호를 등화하는 등화기;

상기 채널 추정기에서 측정된 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워를 입력받아 아날로그 방송 신호의 상호 채널 간섭도를 추정하는 채널 간섭도 추정기; 및

상기 등화기에서 등화된 신호에서, 각각의 채널 심볼마다, 상기 채널 간섭도 추정기에서 추정된 상호 채널 간섭에 의하여 왜곡된 부반송파를 제거하는 신뢰도 결정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 수신 장치.
제 2항에 있어서, 상기 채널 간섭도 추정기는,

상기 채널 추정기에서 측정된 각각의 채널 심볼의 채널 이송 함수 파워의 평균값을 구하는 평균 채널 이송함수 추정기;

상기 채널 이송 함수의 평균값에 기인하여 채널 이송 함수값의 최대값을 구하고 위치를 측정하는 채널 이송함수 탐지기;

상기 채널 이송 함수값의 최대값에 기인하여 채널 간섭도를 판단하는 채널 간섭도 판단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 수신 장치.
제 2항에 있어서, 상기 신뢰도 결정기는,

상기 채널 간섭도 추정기의 출력에 경과된 심볼의 동기를 맞추는 심볼 저장기;

상기 결정된 채널 간섭도에 기인하여 각각의 채널 심볼마다, 상기 채널 간섭도 추정기에서 추정된 상호 채널 간섭에 의하여 왜곡된 부반송파를 제거하는 곱셈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 수신 장치.
복조된 방송 수신 신호의 채널 이송 함수 파워를 측정하여 채널 상태를 추정하는 단계;

상기 추정된 채널 상태에 기인하여 방송 수신 신호를 등화하는 단계;

상기 측정된 채널 이송 함수 파워를 입력받아 아날로그 방송 신호의 상호 채널 간섭도를 추정하는 단계;

상기 등화된 신호에서 각각의 채널 심볼마다, 상기 추정된 상호 채널 간섭에 의하여 왜곡된 부반송파를 제거하는 단계; 및

상기 신뢰도가 결정된 신호를 복호하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 방법.