KR100859868B1 - 2개의 파일럿을 이용하여 안정되게 반송파를 복원할 수있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 - Google Patents

2개의 파일럿을 이용하여 안정되게 반송파를 복원할 수있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 Download PDF

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Abstract

디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치가 개시된다. 본 발명은 디지털 방송신호에 포함된 I신호 및 Q신호를 이용하여 튜닝시 발생하는 반송파의 옵셋을 복원하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치에 있어서, I신호 및 Q신호에 포함된 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 천이하여 디지털 방송신호를 튜닝시 발생한 반송파의 주파수옵셋값을 추정하는 복수의 주파수옵셋추정부, 복수의 주파수옵셋 추정부에서 추정된 각각의 주파수옵셋값을 결합하는 결합부, 결합부에서 주파수옵셋값이 결합된 반송파의 위상옵셋값을 추정하는 위상옵셋추정부, 및 주파수옵셋값 및 위상옵셋값을 보상하여 튜닝을 수행하기 위한 소정 레벨의 전압을 발진하는 전압제어발진부를 구비한다. 이에 의해, 반송파를 복원하기 위해 2개의 파일럿을 이용하여 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하고 복원함으로써, 채널의 환경 변화에 따른 파일럿이 손상된 경우에도 안정된 반송파의 복원을 수행할 수 있다.
Figure R1020020030390
디지털방송, VSB, 반송파, 복원, 2파일럿

Description

2개의 파일럿을 이용하여 안정되게 반송파를 복원할 수 있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치{Carrier Recovery Apparatus of digital broadcasting receiver using the 2 pilot signal}
도 1은 종래의 디저털 방송 수신기를 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 주파수/위상동기부를 상세히 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기 및 반송파 복원장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도,
도 4는 도 3의 제1주파수옵셋추정부 및 제2주파수옵셋추정부를 상세히 도시한 블록도,
도 5a는 도 4의 제1주파수천이부를 상세히 도시한 도면,
도 5b는 도 4의 제2주파수천이부를 상세히 도시한 도면,
도 6은 도 3의 위상옵셋추정부를 상세히 도시한 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도,
도 8은 도 7의 주파수옵셋추정단계를 상세히 도시한 순서도,
도 9는 도 8의 주파수천이단계를 상세히 도시한 순서도, 그리고
도 10은 도 7의 위상옵셋추정단계를 상세히 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 반송파 복원장치 120 : 제1주파수옵셋추정부
121 : 제1주파수천이부 121a : 제1NCO
121b : 제1복소곱셈부 123 : 제1협대역LPF
125 : 제1AFC LPF 127 : 제1리미터
129 : 제1승산부 140 : 제2주파수옵셋추정부
141 : 제2주파수천이부 141a : 제2NCO
141b : 제2복소곱셈부 143 : 제2협대역LPF
145 : 제2AFC LPF 147 : 제2리미터
149 : 제2승산부 160 : 결합부
170 : 위상옵셋추정부 180 : VCO
본 발명은 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 잔류측파대(Vestigial Sideband : VSB) 변조방식이 적용된 디지털방송신호를 복원할 때 잔류측파대 방송신호에 포함된 파일럿의 파일럿톤을 기초로 튜닝시 발생한 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋을 보상할 수 있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털방송을 구현을 하기 위한 방송신호의 전송방식에는 잔류 측파대(Vestigial Sideband : VSB) 변조방식 및 코드 직교 주파수 분할 다중(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing : COFDM) 변조방식이 있다. 잔류측파대 변조방식은 단일 반송파(Single Carrier)에 방송신호를 전송하는 방송신호 전송을 위한 변조방식이다. 코드 직교 주파수 분할 다중 변조방식은 방송신호를 다중 분할하여 다중 전송 채널을 통해 전송하는 방송신호 전송을 위한 변조 방식이다. 잔류측파대 변조방식은 한국, 미국 등이 채택하고 있는 미국향 디지털방송 전송방식이고, 코드 직교 주파수 분할 다중 변조방식은 유럽향 디지털 방송 전송방식이다.
도 1은 종래의 디저털 방송 수신기의 예로 VSB수신기를 도시한 블록도이다. VSB수신기는, 튜너(12), 소우필터(SAW Filter : Surface Acoustic Wave Filter)(14), 중간주파증폭부(16), ADC(Analog to Digital Converter)(18), I/Q분리부(20), 정합필터(matched filter)(22), 파일럿제거부(24), 다운샘플링(down sampling)부(26), 및 등화부(28)를 갖는다.
튜너(12)는 안테나(10)에 수신된 디지털방송신호를 입력되는 튜닝명령에 따라 해당 대역을 튜닝한다. 소우필터(14)는 튜너(12)에서 튜닝된 대역의 디지털방송신호를 설정된 소정의 중간주파대역으로 필터링한다. 중간주파증폭부(16)는 소우필터(14)에서 출력된 중간주파대역의 디지털방송신호를 중간 주파 증폭한다. ADC(18)는 중간 주파 증폭된 디지털방송신호를 디지털형태로 변환한다. I/Q분리부(20)는 디지털형태의 디지털방송신호를 동위상(Inphase)채널신호(이하, I신호라 함) 및 구적(Quadrature)채널신호(이하, Q신호라 함)로 분리한다. 정합필 터(22)는 I신호 및 Q신호를 송신시에 약속된 선형 특성을 갖도록 필터링한다. 파일럿제거부(24)는 정합필터(22)에서 필터링된 I신호 및 Q신호에 포함된 파일럿을 제거한다. 다운샘플링부(26)는 파일럿이 제거된 I신호 및 Q신호의 크기를 설정된 값에 따라 감소시킨다. 등화부(28)는 다운 샘플링이 수행된 I신호 및 Q신호에 대해 전송 상에서 발생한 왜곡을 보상한다.
한편, 종래의 VSB수신기는, 수신된 디지털방송신호를 복원때 발생한 옵셋을 보상하기 위한 샘플링보상부(30), 및 주파수/위상동기부(40)를 구비한다. 샘플링보상부(30)는 ADC(18)의 샘플링시 발생한 타이밍 왜곡을 보상한다. 주파수/위상동기부(40)는 튜너(12)의 튜닝 시 발생한 주파수 및 위상의 옵셋을 보상한다.
도 2는 도 1의 주파수/위상동기부(40)를 상세히 도시한 블록도이다. 주파수/위상동기부(40)는, 제1LPF(Low Pass Filter)(42), AFC LPF(Auto Frequency Control Low Pass Filter)(44), 리미터(Limiter)(46), 제2LPF(48), 곱셈기(50), APC LPF(Auto Phase Control Low Pass Filter)(52), 및 VCO(Voltage Controlled Oscillator)(54)를 갖는다.
제1LPF(42)는 I신호의 파일럿톤을 기저대역으로 필터링한다. AFC LPF(44)는 I신호에 대한 파일럿톤의 주파수 차이값을 산출한다. 리미터(46)는 AFC LPF(44)에서 출력된 파일럿톤의 차이값에 대응되는 펄스파를 발생한다. 제2LPF(48)는 Q신호의 파일럿톤을 기저대역으로 필터링한다. 곱셈기(50)는 리미터(46)에서 출력된 펄스파와 제2LPF(48)에서 출력된 Q신호를 곱셈연산한다. APC LPF(52)는 Q신호의 파일럿톤의 위상 차이값을 산출한다. VCO(54)는 파일럿톤의 주파수 차이값 및 위상 차이값이 보상되어 튜닝이 수행되기 위한 설정된 레벨의 전압값을 튜너(12)에 제공한다.
이에 따라, 종래의 디지털 방송 수신기는 I신호 및 Q신호를 통해 반송파에 대한 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하여 추정된 옵셋을 보상되어 튜닝이 수행되도록 소정의 전압값을 튜너(12)에 인가함으로써, 튜너(12)의 튜닝시 발생하는 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋을 보상할 수 있다.
그런데, 종래의 주파수/위상동기부(40)를 이용한 반송파 복원방법은 각 신호에 대해 하나의 파일럿톤을 사용한다. 따라서, 파일럿톤이 손상될 경우, 종래의 디지털 방송 수신기의 반송파 복원 성능이 급격하게 열화되는 문제점이 있다. 또한, 일반적인 지상파 전송채널은 다중 경로를 갖는 채널로 모델링될 수 있고, 이러한 채널의 주파수 응답은 많은 널(NULL)을 포함하고 있다. 이에 따라, 수 많은 널 중에서 적어도 어느 하나가 파일럿톤이 위치하는 주파수 대역과 동일한 위치에 존재할 경우, VSB방식으로 전송된 디지털 방송신호에 포함된 파일럿톤의 손상이 크게 발생한다. 따라서, 종래의 디지털 방송 수신기는 하나 밖에 없는 파일럿톤이 손상되면, 보다 정확한 반송파 복원을 수행할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 파일럿톤의 손상을 고려하여 보다 안정적으로 디지털 방송신호의 반송파 복원을 수행할 수 있는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 및 방법을 제공하는데 있다.
파일럿톤이 손상된 경우에도 보다 정확한 반송파 복원을 수행할 수 있는 디 지털 방송 수신기의 반송파 복원장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치는, 디지털 방송신호에 포함된 I신호 및 Q신호를 이용하여 튜닝시 발생하는 반송파의 옵셋을 복원하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치에 있어서, 상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 천이하여 상기 디지털 방송신호를 튜닝시 발생한 상기 반송파의 주파수옵셋값을 추정하는 복수의 주파수옵셋추정부; 상기 복수의 주파수옵셋 추정부에서 추정된 각각의 상기 주파수옵셋값을 결합하는 결합부; 상기 결합부에서 상기 주파수옵셋값이 결합된 상기 반송파의 위상옵셋값을 추정하는 위상옵셋추정부; 및 상기 주파수옵셋값 및 상기 위상옵셋값을 보상하여 튜닝을 수행하기 위한 소정 레벨의 전압을 발진하는 전압제어발진부;를 포함한다.
상기 주파수옵셋 추정부는, 상기 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 주파수 천이부; 상기 파일럿톤이 위치하는 대역을 각각 필터링하여 상기 복수의 파일럿톤의 주파수 차이값을 각각 산출하는 AFC 저역통과필터; 상기 주파수 차이값을 기초로 상기 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 발생하는 리미터; 및 상기 펄스파와 상기 기저대역으로 주파수 천이된 각각의 상기 복수의 파일럿톤을 포함하는 상기 Q신호를 곱셈 연산하는 승산부;를 포함하며, 상기 결합부는 상기 곱셈 연산한 각각의 값을 결합하여 상기 복수의 파일럿톤의 결합값을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 주파수옵셋추정부는, 상기 주파수 천이부 및 상기 AFC 저역 통과 필터 사이에 마련되며, 상기 주파수 천이부로부터 출력된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 주파수 대역을 필터링하는 협대역필터링부;를 더 포함하며, 이에 의해, 상기 승산부는 상기 협대역필터링부에서 필터링된 상기 Q신호와 상기 리미터에서 출력된 상기 펄스파를 곱셈연산하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 주파수 천이부는, 상기 복수의 파일럿톤 각각을 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하기 위한 주파수값을 산출하는 NCO; 및 상기 주파수값을 상기 I신호 및 상기 Q신호에 각각 복소 곱셈 연산을 수행하여, 상기 복수의 파일럿톤 각각에 대해 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 복소곱셈부;를 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 위상옵셋추정부는, 상기 결합부에서 결합된 상기 결합값이 완만한 곡선을 유지하도록 필터링하는 루프 필터링부; 및 상기 루프 필터링부에서 출력된 상기 결합값을 통해 상기 반송파의 상기 위상옵셋값을 추정하는 APC 저역통과필터;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 상기 복수의 파일럿톤은 2개이며, 이에 의해, 상기 주파수 천이부, 상기 협대역 필터링부, 상기 AFC 저역통과필터, 상기 리미터, 및 승산부는 각각 2개인 것이 바람직하며, 상기 NCO에서 산출되는 상기 주파수값은 각각 '-3.57 MHz' 및 '+3.57 MHz'인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 AFC 저역통과필터에서 산출되는 상기 주파수 차이값은 양의 값, 음의 값, 및 '0' 중 어느 하나이며, 상기 리미터는, 상기 AFC 저역통 과필터에서 출력되는 상기 주파수 차이값이, 상기 양의 값이면 '+1'을, 상기 음의 값이면 '-1'을, 및 상기 '0'이면 '0'을 갖는 상기 펄스파를 발생한다.
한편, 본 발명의 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법은, 디지털 방송신호에 포함된 I신호 및 Q신호를 이용하여 튜닝시 발생하는 반송파의 옵셋을 복원하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법에 있어서, 상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 복수의 파일럿톤을 이용하여 튜닝시 발생한 상기 반송파의 주파수옵셋값을 추정하는 단계; 상기 복수의 파일럿톤에 대응하여 추정된 각각의 상기 주파수옵셋값을 결합하는 단계; 결합된 상기 주파수옵셋값을 이용하여 상기 반송파의 위상옵셋값을 추정하는 단계; 및 상기 반송파의 상기 주파수옵셋값 및 상기 위상옵셋값이 보상되어 튜닝이 수행되기 위한 소정 레벨의 전압을 발진하는 단계;를 포함한다.
상기 주파수옵셋 추정 단계는, 상기 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 단계; 상기 기저대역으로 주파수 전이된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 대역을 각각 필터링하여 상기 복수의 파일럿톤의 주파수 차이값을 각각 산출하는 단계; 상기 주파수 차이값을 기초로 상기 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 발생하는 단계; 및 펄스파와 상기 기저대역으로 주파수 천이된 각각의 상기 복수의 파일럿톤을 포함하는 상기 Q신호를 곱셈 연산하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 결합단계에서는 상기 곱셈 연산된 각각의 값을 결합되어 상기 복수의 파일럿톤의 결합값이 산출되는 것이 바람직하다.
상기 주파수옵셋 추정 단계는, 상기 주파수 천이 단계 후에, 주파수 천이된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 협대역을 필터링하는 단계;를 더 포함하며, 이에 의해, 상기 곱셈연산 단계는 상기 협대역 필터링된 상기 Q신호와 상기 펄스파가 곱셈연산되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 주파수 천이 단계는, 상기 복수의 파일럿톤 각각을 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하기 위한 주파수값을 산출하는 단계; 및 상기 주파수값을 상기 I신호 및 상기 Q신호에 각각 복소 곱셈 연산을 수행하여, 상기 복수의 파일럿톤 각각에 대해 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 위상옵셋추정 단계는, 상기 결합값이 완만한 곡선을 유지하도록 루프 필터링하는 단계; 및 상기 루프 필터링된 상기 결합값을 통해 상기 반송파의 상기 위상옵셋값을 추정하는 단계;를 포함하며, 상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 상기 복수의 파일럿톤은 2개인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 주파수값 산출단계에서 산출되는 상기 주파수값은 각각 '-3.57 MHz' 및 '+3.57 MHz'이며, 상기 주파수 차이값 산출단계에서 산출되는 상기 주파수 차이값은 양의 값, 음의 값, 및 '0' 중 어느 하나이며, 상기 펄스파 발생 단계, 상기 주파수 차이값 산출단계에서 출력되는 상기 주파수 차이값이, 상기 양의 값이면 '+1'이, 상기 음의 값이면 '-1'이, 및 상기 '0'이면 '0'이 되는 상기 펄스파가 발생된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 방송신호의 반송파 복원장치 및 디지털 방송 수신기의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다. 도면의 디지털 방송 수신기는, 튜너(62), 소우필터(SAW Filter : Surface Acoustic Wave Filter)(64), 중간주파증폭부(66), ADC(Analog to Digital Converter)(68), I/Q분리부(70), 정합필터(matched filter)(72), 파일럿제거부(74), 다운샘플링(down sampling)부(76), 등화부(78), 샘플링보상부(80), 및 반송파 복원장치(100)를 갖는다.
튜너(62)는 안테나(60)에 수신된 디지털방송신호를 입력되는 튜닝명령에 따라 해당 대역을 튜닝한다. 소우필터(64)는 튜너(62)에서 튜닝된 대역의 디지털방송신호를 설정된 소정의 중간주파대역으로 필터링한다. 중간주파증폭부(66)는 소우필터(64)에서 출력된 중간주파대역의 디지털방송신호를 중간 주파 증폭한다. ADC(68)는 중간 주파 증폭된 디지털방송신호를 디지털형태로 변환한다. I/Q분리부(70)는 디지털형태의 디지털방송신호를 I신호 및 Q신호로 분리한다. 정합필터(72)는 I신호 및 Q신호를 송신시에 약속된 선형 특성을 갖도록 필터링한다. 파일럿제거부(74)는 정합필터(72)에서 필터링된 I신호 및 Q신호에 포함된 파일럿을 제거한다. 다운샘플링부(76)는 파일럿이 제거된 I신호 및 Q신호의 크기를 설정된 값에 따라 감소시킨다. 등화부(78)는 다운 샘플링이 수행된 I신호 및 Q신호에 대해 전송 상에서 발생한 왜곡을 보상한다.
샘플링보상부(80)는 ADC(68)의 샘플링시 발생한 타이밍 왜곡을 보상한다. 반송파 복원장치(100)는 디지털 방송신호의 심볼에 포함된 파일럿을 이용하여 튜너(62)의 튜닝 시 발생한 주파수옵셋 및 위상의 옵셋을 보상한다. 본 실시예에서는 하나의 심볼에 대해 2개의 파일럿톤을 이용하여 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋을 복원한다.
도시된 바와 같이, 반송파 복원장치(100)는, 제1주파수옵셋추정부(120), 제2주파수옵셋추정부(140), 결합부(160), 위상옵셋추정부(170), 및 VCO(Voltage Controlled Oscillator)(180)를 갖는다.
제1주파수옵셋추정부(120)는 2개의 파일럿톤 중 제1파일럿톤의 I신호 및 Q신호를 이용하여 반송파의 주파수옵셋을 추정한다. 제2주파수옵셋추정부(140)는 2개의 파일럿톤 중 제2파일럿톤의 I신호 및 Q신호를 이용하여 반송파의 주파수옵셋을 추정한다. 결합부(160)는 제1주파수옵셋추정부(120), 제2주파수옵셋추정부(140)에서 반송파에 대해 추정된 각각의 주파수옵셋을 결합한다. 위상옵셋추정부(170)는 결합부(160)에서 각각의 주파수옵셋이 결합된 값으로부터 반송파의 위상옵셋을 추정한다. VCO(180)는 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋이 보상되어 튜닝이 수행되기 위한 설정된 레벨의 전압값을 튜너(62)에 제공한다.
따라서, 하나의 심볼에 대해 2개의 파일럿을 이용하여 각 파일럿을 기초로 반송파의 주파수옵셋을 각각 추정하고 추정된 값을 결합하여 반송파의 위상옵셋을 추정함으로써, 파일럿의 손상에 따른 반송파 복원의 에러 율을 줄일 수 있다. 이에 따라, 반송파 복원을 보다 안정적으로 수행할 수 있다.
도 4는 도 3의 제1주파수옵셋추정부(120) 및 제2주파수옵셋추정부(140)를 상세히 도시한 블록도이다.
제1주파수옵셋추정부(120)는, 제1주파수천이부(121), 제1협대역LPF(Low Pass Filter)(123), 제1AFC LPF(Auto Frequency Control Low Pass Filter)(125), 제1리미터(127), 및 제1승산부(129)를 갖는다.
제1주파수천이부(121)는 I/Q분리부(70)에서 출력된 I신호 및 Q신호에 포함된 2개의 파일럿톤 중 제1파일럿톤을 기저대역으로 주파수 천이를 수행한다. 제1협대역LPF(123)는 제1주파수천이부(121)로부터 출력된 제1파일럿톤이 위치하는 주파수 대역을 필터링한다. 제1AFC LPF(125)는 제1파일럿톤이 위치하는 대역을 필터링하여 기 설정된 기준신호와 제1파일럿톤의 주파수 차이값을 산출한다. 제1리미터(127)는 제1AFC LPF(125)에서 산출된 주파수 차이값을 기초로 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 발생한다. 제1승산부(129)는 제1리미터(127)에서 발생된 펄스파와 제1협대역LPF(123)에서 필터링된 제1파일럿톤이 포함된 Q신호를 곱셈 연산한다.
제2주파수옵셋추정부(140)는, 제2주파수천이부(141), 제2협대역LPF(Low Pass Filter)(143), 제2AFC LPF(Auto Frequency Control Low Pass Filter)(145), 제1리미터(147), 및 제1승산부(149)를 갖는다. 이때, 제2주파수옵셋추정부(140)는 I/Q분리부(70)에서 출력된 I신호 및 Q신호에 포함된 2개의 파일럿톤 중 제2파일럿톤을 이용하여 제1주파수옵셋추정부(120)와 동일한 기능을 수행한다.
이에 따라, 결합부(160)는 제1승산부(129) 및 제2승산부(149)에서 곱셈연산을 통해 산출된 각각의 곱셈값을 결합하여 반송파의 주파수옵셋에 대한 결합값을 산출한다.
도 5a는 도 4의 제1주파수천이부(121)를 상세히 도시한 도면이고, 도 5b는 도 4의 제2주파수천이부(141)를 상세히 도시한 도면이다. 제1주파수천이부(121)는 제1NCO(Numerically Controlled Oscillator)(121a) 및 제1복소곱셈부(121b)를 갖는다. 제1NCO(121a)는 I신호 및 Q신호의 제1파일럿톤을 기저대역으로 천이시키기 위한 주파수값을 산출한다. 제1복소곱셈부(121b)는 I/Q분리부(70)에서 출력된 I신호 및 Q신호에 제1NCO(121a)에서 산출된 주파수값을 복소 곱셈연산하여 제1파일럿톤을 기저대역으로 주파수 천이시킨다. 제2주파수천이부(141)는 제2NCO(Numerically Controlled Oscillator)(141a) 및 제2복소곱셈부(141b)를 갖는다. 제2NCO(141a)는 I신호 및 Q신호의 제2파일럿톤을 기저대역으로 천이시키기 위한 주파수값을 산출한다. 제2복소곱셈부(141b)는 I신호 및 Q신호에 제2NCO(141a)에서 산출된 주파수값을 복소 곱셈연산하여 제2파일럿톤을 기저대역으로 주파수 천이시킨다.
도 6은 도 3의 위상옵셋추정부(170)를 상세히 도시한 블록도이다. 위상옵셋추정부(170)는, 루프필터(172) 및 APC LPF(Auto Phase Control Low Pass Filter)(174)를 갖는다. 루프필터(172)는 결합부(160)에서 결합된 결합값이 완만한 선형 곡선을 유지하도록 필터링한다. APC LPF(174)는 루프필터(172)에서 출력된 필터링된 결합값과 기 설정된 기준신호의 위상차를 산출하여 반송파의 위상옵셋값을 추정한다.
이에 따라, VCO(180)는 결합부(160)에서 결합된 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋추정부(170)에서 추정된 위상옵셋을 보상하기 위한 설정된 레벨의 전압값을 발진하여 튜너(62)에 제공한다.
따라서, 본 실시예에 따른 디지털 방송 수신기는 2개의 파일럿을 이용하여 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하여 추정 결과에 따라 반송파를 복원함으로써, 파일럿이 손상된 경우에도 반송파 복원을 원활하게 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다. 먼저, 제1주파수옵셋추정부(120) 및 제2주파수옵셋추정부(140)는 I신호 및 Q신호에 포함된 2개의 파일럿을 이용하여 디지털 방송신호의 반송파에 대한 주파수옵셋을 각각 추정한다(S100). 결합부(160)는 제1주파수옵셋추정부(120) 및 제2주파수옵셋추정부(140)에서 각각 추정된 주파수옵셋을 결합한다(S200). 위상옵셋추정부(170)는 결합부(160)에서 결합된 결합값을 통해 I신호 및 Q신호와, 기 설정된 기준신호 간의 위상차를 산출하고, 산출 결과에 기초하여 반송파의 위상옵셋을 추정한다(S300). VCO(180)는 결합부(160)에서 결합된 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋추정부(170)에서 추정된 위상옵셋을 보상하기 위한 설정된 레벨의 전압값을 발진하여 튜너(62)에 제공한다(S400).
따라서, 2개의 파일럿을 이용하여 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하여 반송파를 복원함으로써, 디지털방송신호가 채널 상태가 시간에 따라 변하는 동적(dynamic) 채널을 통해 전송된 경우에도 안정적으로 반송파를 복원할 수 있다.
도 8은 도 7의 주파수옵셋추정단계(S100)를 상세히 도시한 순서도이다. 먼저, 제1주파수옵셋추정부(120) 및 제2주파수옵셋추정부(140)는 2개의 파일럿중 각각 제1파일럿톤 및 제2파일럿톤을 기저대역으로 주파수 천이시킨다(S110). 제1협 대역LPF(123) 및 제2협대역LPF(143)는 각각 제1주파수천이부(121) 및 제2주파수천이부(141)에서 출력된 I신호 및 Q신호로부터 제1파일럿톤 및 제2파일럿톤이 위치하는 주파수 대역을 통과시키는 협대역 필터링을 수행한다(S120). 제1AFC LPF(125) 및 제2AFC LPF(145)는 제1협대역LPF(123) 및 제2협대역LPF(143)를 통과한 제1파일럿톤 및 제2파일럿톤이 위치하는 대역을 각각 필터링하여, 기 설정된 기준신호와 제1파일럿톤 및 제2파일럿톤 간의 주파수 차이값을 산출한다(S130). 제1리미터(127) 및 제2리미터(147)는 제1AFC LPF(125) 및 제2AFC LPF(145)에서 각각 산출된 주파수 차이값을 기초로 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 각각 발생한다(S140). 제1승산부(129) 및 제2승산부(149)는 제1협대역LPF(123) 및 제2협대역LPF(143)에서 필터링된 제1파일럿톤이 포함된 Q신호 및 제2파일럿톤이 포함된 Q신호와, 제1리미터(127) 및 제2리미터(147)에서 발생된 각각의 펄스파를 상호 대응되게 곱셈연산한다(S150). 이에 따라, 제1승산부(129) 및 제2승산부(149)는 각각의 곱셈값을 결합부(160)에 제공한다(S160).
도 9는 도 8의 주파수 천이 단계(S110)를 상세히 도시한 순서도이다. 먼저, 제1NCO(121a) 및 제2NCO(141a)는 I신호 및 Q신호에 포함된 각각의 파일럿톤을 기저대역으로 주파수 천이시키기 위한 주파수값을 산출한다(S112). 이에 따라, 제1복소곱셉부(121b) 및 제2복소곱셈부(141b)는 제1NCO(121a) 및 제2NCO(141a)에서 각각 산출된 곱셈값을 기초로 I신호 및 Q신호와 곱셈연산을 수행한다(S114). 이에 따라, 디지털방송신호의 반송파는 기저대역으로 주파수 천이된다.
도 10은 도 7의 위상옵셋추정단계(S300)를 상세히 도시한 순서도이다. 먼 저, 루프필터(172)는 결합부(160)에서 출력된 결합값이 완만한 선형 곡선을 유지하도록 필터링한다(S320). APC LPF(174)는 루프필터링된 결합값과 기 설정된 기준신호의 위상차를 산출하여 반송파의 위상옵셋을 추정한다(S340).
이에 따라, VCO(180)는 결합부(160)에서 결합된 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋추정부(170)에서 추정된 위상옵셋을 보상하기 위한 설정된 레벨의 전압값을 발진하여 튜너(62)에 제공한다. 따라서, 디지털 방송 수신기는 2개의 파일럿을 이용하여 반송파의 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하여 추정 결과에 따라 반송파를 복원함으로써, 파일럿이 손상된 경우에도 반송파 복원을 원활하게 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반송파를 복원하기 위해 2개의 파일럿을 이용하여 주파수옵셋 및 위상옵셋을 추정하고 복원함으로써, 채널의 환경 변화에 따른 파일럿이 손상된 경우에도 안정된 반송파의 복원을 수행할 수 있다.
또한, 디지털방송신호에 대해 2개의 파일럿을 이용하여 반송파를 복원함으로써, 보다 정확하게 반송파를 복원 및 데이터 복원을 수행할 수 있다.
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.

Claims (18)

  1. 디지털 방송신호에 포함된 I신호 및 Q신호를 이용하여 튜닝시 발생하는 반송파의 옵셋을 복원하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치에 있어서,
    상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 천이하여 상기 디지털 방송신호를 튜닝시 발생한 상기 반송파의 주파수옵셋값을 추정하는 복수의 주파수옵셋추정부;
    상기 복수의 주파수옵셋 추정부에서 추정된 각각의 상기 주파수옵셋값을 가산하는 결합부;
    상기 결합부에서 상기 주파수옵셋값이 가산된 상기 반송파의 위상옵셋값을 추정하는 위상옵셋추정부; 및
    상기 주파수옵셋값 및 상기 위상옵셋값을 보상하여 튜닝을 수행하기 위한 소정 레벨의 전압을 발진하는 전압제어발진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수옵셋 추정부는,
    상기 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 주파수 천이부;
    상기 파일럿톤이 위치하는 대역을 각각 필터링하여 상기 복수의 파일럿톤의 주파수 차이값을 각각 산출하는 AFC 저역통과필터;
    상기 주파수 차이값을 기초로 상기 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 발생하는 리미터; 및
    상기 펄스파와 상기 기저대역으로 주파수 천이된 각각의 상기 복수의 파일럿톤을 포함하는 상기 Q신호를 곱셈 연산하는 승산부;를 포함하며,
    상기 결합부는 상기 곱셈 연산한 각각의 값을 가산하여 상기 복수의 파일럿톤의 가산값을 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 주파수옵셋추정부는,
    상기 주파수 천이부 및 상기 AFC 저역 통과 필터 사이에 마련되며, 상기 주파수 천이부로부터 출력된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 주파수 대역을 필터링하는 협대역필터링부;를 더 포함하며,
    상기 승산부는 상기 협대역필터링부에서 필터링된 상기 Q신호와 상기 리미터에서 출력된 상기 펄스파를 곱셈연산하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 주파수 천이부는,
    상기 복수의 파일럿톤 각각을 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하기 위 한 주파수값을 산출하는 NCO; 및
    상기 주파수값을 상기 I신호 및 상기 Q신호에 각각 복소 곱셈 연산을 수행하여, 상기 복수의 파일럿톤 각각에 대해 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 복소곱셈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 위상옵셋추정부는,
    상기 결합부에서 가산된 상기 가산값이 완만한 곡선을 유지하도록 필터링하는 루프 필터링부; 및
    상기 루프 필터링부에서 출력된 상기 가산값을 통해 상기 반송파의 상기 위상옵셋값을 추정하는 APC 저역통과필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 상기 복수의 파일럿톤은 2개이며,
    상기 주파수 천이부, 상기 협대역 필터링부, 상기 AFC 저역통과필터, 상기 리미터, 및 승산부는 각각 2개인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 NCO에서 산출되는 상기 주파수값은 각각 '-3.57 MHz' 및 '+3.57 MHz'인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 AFC 저역통과필터에서 산출되는 상기 주파수 차이값은 양의 값, 음의 값, 및 '0' 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 리미터는,
    상기 AFC 저역통과필터에서 출력되는 상기 주파수 차이값이, 상기 양의 값이면 '+1'을, 상기 음의 값이면 '-1'을, 및 상기 '0'이면 '0'을 갖는 상기 펄스파를 발생하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치.
  10. 디지털 방송신호에 포함된 I신호 및 Q신호를 이용하여 튜닝시 발생하는 반송파의 옵셋을 복원하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법에 있어서,
    상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 복수의 파일럿톤을 이용하여 튜닝시 발생한 상기 반송파의 주파수옵셋값을 추정하는 단계;
    상기 복수의 파일럿톤에 대응하여 추정된 각각의 상기 주파수옵셋값을 가산하는 단계;
    가산된 상기 주파수옵셋값을 이용하여 상기 반송파의 위상옵셋값을 추정하는 단계; 및
    상기 반송파의 상기 주파수옵셋값 및 상기 위상옵셋값이 보상되어 튜닝이 수행되기 위한 소정 레벨의 전압을 발진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 주파수옵셋 추정 단계는,
    상기 복수의 파일럿톤을 각각 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 단계;
    상기 기저대역으로 주파수 전이된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 대역을 각각 필터링하여 상기 복수의 파일럿톤의 주파수 차이값을 각각 산출하는 단계;
    상기 주파수 차이값을 기초로 상기 반송파의 주파수옵셋값에 대응되는 펄스파를 발생하는 단계; 및
    상기 펄스파와 상기 기저대역으로 주파수 천이된 각각의 상기 복수의 파일럿톤을 포함하는 상기 Q신호를 곱셈 연산하는 단계;를 포함하며,
    상기 가산단계에서는 상기 곱셈 연산된 각각의 값이 가산되어 상기 복수의 파일럿톤의 가산값이 산출되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 주파수옵셋 추정 단계는,
    상기 주파수 천이 단계 후에, 주파수 천이된 상기 복수의 파일럿톤이 위치하는 협대역을 필터링하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 곱셈연산 단계는 상기 협대역 필터링된 상기 Q신호와 상기 펄스파가 곱셈연산되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 주파수 천이 단계는,
    상기 복수의 파일럿톤 각각을 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하기 위한 주파수값을 산출하는 단계; 및
    상기 주파수값을 상기 I신호 및 상기 Q신호에 각각 복소 곱셈 연산을 수행하여, 상기 복수의 파일럿톤 각각에 대해 상기 기저대역으로 주파수 천이를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 위상옵셋추정 단계는,
    상기 가산값이 완만한 곡선을 유지하도록 루프 필터링하는 단계; 및
    상기 루프 필터링된 상기 가산값을 통해 상기 반송파의 상기 위상옵셋값을 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 I신호 및 상기 Q신호에 포함된 상기 복수의 파일럿톤은 2개인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 주파수값 산출단계에서 산출되는 상기 주파수값은 각각 '-3.57 MHz' 및 '+3.57 MHz'인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 주파수 차이값 산출단계에서 산출되는 상기 주파수 차이값은 양의 값, 음의 값, 및 '0' 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 펄스파 발생 단계는,
    상기 주파수 차이값 산출단계에서 출력되는 상기 주파수 차이값이, 상기 양의 값이면 '+1'이, 상기 음의 값이면 '-1'이, 및 상기 '0'이면 '0'이 되는 상기 펄스파가 발생되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기의 반송파 복원장치를 이용한 반송파 복원방법.
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