KR100884402B1

KR100884402B1 - 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 상이한 개수의파일럿 톤을 삽입하는 디지털방송 송신기

Info

Publication number: KR100884402B1
Application number: KR1020020034684A
Authority: KR
Inventors: 김기보
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2009-02-17
Also published as: CN1681314A; KR20030097355A; CN1466381A; CN100340110C; CN1209921C

Abstract

데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 상이한 개수의 파일럿 톤을 삽입하는 디지털방송 송신기가 개시된다. 디지털방송 송신기는, 기본 MPEG 스트림으로 저해상도를 갖는 제1TS스트림 및 확장 MPEG 스트림으로 제1TS스트림과 결합되어 고해상도를 갖는 제2TS스트림에 대해 전송 상에 발생하는 에러를 정정하기 위한 부호화를 수행하는 복수의 FEC부, 복수의 FEC부에서 에러 정정 부호화된 직렬 형태의 제1TS스트림 및 제2TS스트림을 역 이산 퓨리에변환을 위해 병렬형태의 데이터로 변환하는 직렬/병렬변환부, 병렬형태의 데이터를 역 이산 퓨리에변환하는 IDFT부, 및 역 이산 퓨리에변환된 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 데이터 중 수신 우선 순위가 낮은 LP데이터에 비해 수신 위선 순위가 높은 HP데이터에 보다 많은 파일럿 톤을 삽입하는 프레임형성부를 갖는다. 이동수신환경에서는 HP데이터를 수신 및 복원하여 보다 향상된 채널 추정을 통해 방송신호의 안정된 수신이 가능하고 고정수신환경에서는 LP데이터를 수신 및 복원하여 보다 높은 데이터의 전송율로 전송된 방송신호를 수신할 수 있다.

시간영역동기, 오에프디엠, 파일럿톤, 삽입, 수신우선순위

Description

데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 상이한 개수의 파일럿 톤을 삽입하는 디지털방송 송신기{Digital Broadcasting system for inserting pilot tone of the diferencial number according to data priority of data}

도 1은 디지털방송 시스템에서 사용되는 파일럿 톤의 배치도를 나타낸 도면,

도 2는 종래의 디지털방송 시스템에서 파일럿 톤을 이용한 인터폴레이션의 예를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 파일럿 톤의 개수를 가변적으로 삽입할 수 있는 디지털방송 송신기의 바람직한 실시예를 도시한 블록도, 그리고

도 4는 도 3의 IDFT부에서 출력되는 방송신호에 대한 파일럿 톤의 배치도의 예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 제1FEC부 120 : 제2FEC부

140 : 직렬/병렬변환부 160 : 프레임형성부

180 : IDFT부 200 : GI삽입부

220 : 헤더삽입부 240 : 펄스성형부

260 : RF증폭부

본 발명은 디지털방송 송신기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 상이한 개수의 파일럿 톤을 삽입하여 전송하는 디지털방송 송신기에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 텔레비전(Digital Television : DTV)의 방송 시스템은 크게 영상 부호화부와 변조부로 나눌 수 있다. 영상 부호화부는 디지털방송의 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. 디지털 텔레비전 방송은 기존의 텔레비전 방송용으로 할당된 VHF(Very High Frequency)/UHF(Ultra High Frequency) 대의 채널을 이용하는 지상 동시 방송 방식을 채택하고 있다.

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 디지털 텔레비전 지상 방송 방식으로 채택하고 있다.

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.

도 1은 디지털방송 시스템에서 사용되는 파일럿 톤의 배치도를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 파일럿 톤은 검은색 점으로 나타내져 있고, 수신측에서 채널 추정 및 동기 획득을 위해 사용된다.

도면에서, 가로축은 주파수축(f)으로서, 12개의 부반송파마다 한 개의 파일럿 톤이 삽입되어 있다. 세로축은 시간축(t)으로서, 매 심볼 간에 세 개의 부반송파씩 파일럿 톤의 자리가 이동하여 삽입되어 있다. 이러한 파일럿 톤이 삽입된 방송신호를 수신하는 방송신호 수신기는, 방송신호에 삽입된 파일럿 톤을 이용하여 인터폴레이션(interpolation)을 수행하여 전체 데이터 부반송파에 대한 채널 추정을 수행한다.

도 2는 종래의 디지털방송 시스템에서 파일럿 톤을 이용한 인터폴레이션의 예를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, ①은 시간축(t)의 인터폴레이션을 나타내고, ②는 주파수축(f)의 인터폴레이션을 나타낸다.

종래의 디지털방송 수신기는 시간축(t)의 인터폴레이션을 수행함으로서, 주파수축(f) 상에서 세 개의 부반송파 마다 한 개씩의 채널추정 값을 얻을 수 있다. 시간축(t)에 대한 인터폴레이션이 끝나면, 디지털방송 수신기는 주파수축(f) 상에서 세 개의 부반송파 마다 얻어진 추정된 파일럿 톤으로부터 주파수 축(f)에 대한 인터폴레이션을 수행한다. 이에 따라, 디지털방송 수신기는 전체 부반송파 영역에 대한 채널 추정 값을 얻을 수 있다. 또한, 디지털방송 수신기는 전체 부반송파 영역의 채널 추정값으로부터 데이터 값을 보상하여 채널 등화를 수행한다.

그런데, 디지털방송 시스템 중 시간 영역 동기 전송(Time Domain Synchronous Transmitting)을 수행하는 TDS-OFDM 시스템은 동기 획득 및 채널 추정을 PN시퀀스(Pseudo Noise sequence)를 통해 시간 영역에서 수행한다. 따라서, TDS-OFDM 시스템을 통해 전송되는 방송신호에는 별도의 파일럿 톤을 포함하지 않는다.

TDS-OFDM 시스템을 통해 전송된 방송신호는 방송신호의 수신환경에 상관없이 동일한 패턴을 가지고 전송된다. 따라서, 이동수신환경의 방송신호 수신기는 채널추정을 통한 방송신호의 복원을 정확하게 수행할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 TDS-OFDM 송신기에서 방송신호를 수신하는 방송신호 수신기의 수신환경을 고려하지 않고 PN시퀀스가 삽입된 일정한 패턴을 갖는 방송신호를 전송하므로, TDS-OFDM 수신기는 수신환경에 따른 방송신호의 선택적 수신이 불가능하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 이동수신환경에서는 보다 향상된 채널 추정 성능을 통해 보다 안정된 방송신호의 수신이 가능하고 고정수신환경에서는 보다 높은 방송신호의 전송율을 갖는 디지털방송 송신기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 동기 및 채널 추정을 위한 파일럿 톤을 전송하기 위한 방송신호에 삽입하여 전송하는 디지털방송 송신기에 있어서, 기본 MPEG 스트림으로 저해상도를 갖는 제1TS스트림 및 확장 MPEG 스트림으로 제1TS스트림과 결합되어 고해상도를 갖는 제2TS스트림에 대해 전송 상에 발생하는 에러를 정정하기 위한 부호화를 수행하는 복수의 FEC부, 복수의 FEC부에서 에러 정정 부호화된 직렬 형태의 제1TS스트림 및 제2TS스트림을 역 이산 퓨리에변환을 위해 병렬형태의 데이터로 변환하는 직렬/병렬변환부, 병렬형태의 데이터를 역 이산 퓨리에변환하는 IDFT부, 및 역 이산 퓨리에변환된 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라 데이터 중 수신 우선 순위가 낮은 LP데이터에 비해 수신 위선 순위가 높은 HP데이터에 보다 많은 파일럿 톤을 삽입하는 프레임형성부를 포함하는 디지털방송 송신기에 의해 달성된다. 복수의 FEC부는 2개이다.

바람직하게는, 프레임형성부는 HP데이터에 파일럿 톤을 주파수축에 대해 6개의 부반송파 주기 및 시간축에 대해 2개의 심볼 주기로 삽입한다.

본 실시예의 디지털방송 송신기는, IDFT부에서 역 이산 퓨리에변환된 데이터에 대해 다중 경로에 강한 특성을 갖도록 일정 단위의 보호구간을 삽입하는 GI삽입부, 및 역 이산 퓨리에변환 및 보호구간이 삽입된 데이터에 대해서 동기 및 채널 추정을 위해 동기정보와 부가정보가 포함된 헤더를 삽입하는 헤더삽입부를 더 포함한다. 이때, 동기정보는 PN 시퀀스이다.

본 실시예의 디지털방송 송신기는, 설정된 롤 오프 팩터에 따라 헤더가 삽입된 데이터에 대해 펄스 성형 필터링을 수행하는 펄스성형부, 및 펄스 성형 필터링 이 수행된 데이터를 고주파 증폭하여 채널을 통해 송출하는 RF증폭부를 더 포함한다. 이때, 펄스 성형 필터링을 수행하는 펄스성형부는 SRRC필터이다.

본 발명에 따르면, 전송하기 위한 데이터를 수신 우선 순위에 따라 HP데이터 및 LP데이터로 분류하여 LP데이터에 비해 HP데이터에 파일럿 톤을 많이 삽입함으로써, 이동수신환경에서는 HP데이터를 수신 및 복원하여 보다 향상된 채널 추정을 통해 방송신호의 안정된 수신이 가능하고 고정수신환경에서는 HP데이터와 함께 LP데이터를 수신 및 복원하여 보다 높은 데이터의 전송율로 전송된 방송신호를 수신할 수 있다.

또한, 데이터의 영역 별로 수신 우선 순위가 높은 HP데이터에는 수신 우선 순위가 낮은 LP데이터에 비해 파일럿 톤을 많이 삽입함으로써, 수신환경이 열악한 경우에는 보다 향상된 채널 추정이 가능한 HP데이터를 이용하여 저해상도의 영상복원이 가능하고 수신환경이 양호한 경우에는 LP데이터와 HP데이터를 결합하여 복원하여 고해상도의 영상복원이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 디지털방송 송신기의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다.

디지털방송 송신기는, 제1FEC부(100), 제2FEC부(120), 직렬/병렬변환부(140), 프레임형성부(160), IDFT부(180), GI삽입부(200), 헤더삽입부(220), 펄스성형부(240), 및 RF증폭부(260)를 갖는다.

제1FEC부(100)는 MPEG2 포맷으로 압축된 제1TS스트림(TS1)에 대해 전송 상에 발생하는 에러를 정정하기 위한 부호화를 수행한다. 본 실시예에서 제1TS스트림(TS1)은 디지털방송용 기본 MPEG 스트림으로 저해상도를 갖는다.

제2FEC부(120)는 MPEG2 포맷으로 압축된 제2TS스트림(TS2)에 대해 전송 상에 발생하는 에러를 정정하기 위한 부호화를 수행한다. 본 실시예에서 제2TS스트림(TS2)은 디지털방송용 확장 MPEG 스트림으로 기본 MPEG 스트림과 결합될 때 고해상도를 갖는다.

직렬/병렬변환부(140)는 제1FEC부(100) 및 제2FEC부(120)에서 에러 정정 부호화된 직렬 형태의 제1TS스트림(TS1) 및 제2TS스트림(TS2)을 병렬형태로 변환하여 역 이산 퓨리에변환(Inverse Discrete Fourier Transform)이 가능하도록 데이터를 정렬한다.

IDFT부(180)는 직렬/병렬변환부(140)에서 출력되는 데이터에 대해 역 이산 퓨리에변환(Inverse Discrete Fourier Transform)을 수행한다.

프레임형성부(160)는 IDFT부(180)에서 역 이산 퓨리에변환되는 데이터의 영역 별 수신을 위한 우선 순위에 따라 데이터의 영역 별로 상이한 개수의 파일럿 톤을 삽입한다. 이때, 파일럿 톤은 오에프디엠 송신기에서 채널 추정 및 동기화를 위해 필요한 정보이다. 바람직하게는, 프레임형성부(160)는 데이터에 파일럿 톤을 삽입할 때, 데이터 중 수신을 위한 우선 순위가 높은 영역에는 파일럿 톤을 주파수축(f)에 대해 6개의 부반송파 주기 및 시간축(t)에 대해 2개의 심볼 주기로 삽입한다. 또한, 프레임형성부(160)는 데이터 중 수신을 위한 우선 순위가 낮은 영역에는 파일럿 톤을 삽입하지 않는다.

따라서, 수신을 위한 우선 순위에 따라 데이터의 영역 별로 상이한 개수의 파일럿 톤이 삽입된 방송신호를 수신하는 수신측에서는 우선 순위가 높은 데이터 영역에 삽입된 파일럿 톤을 기초로 인터폴레이션을 통해 채널 추정 및 등화를 수행한다. 이에 따라, 수신측에서는 데이터 중 수신 우선 순위가 낮은 영역에 비해 수신 우선 순위가 높은 영역인 파일럿 톤이 삽입된 영역의 채널 추정 및 복원을 보다 정확하게 수행할 수 있다.

GI삽입부(200)는 IDFT부(180)에서 역 이산 퓨리에변환된 데이터에 대해 다중 경로에 강한 특성을 갖도록 일정 단위의 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다.

헤더삽입부(220)는 역 이산 퓨리에변환 및 보호구간이 삽입된 데이터에 대해서 오에프디엠 수신기에서 수신된 데이터에 대한 동기 및 채널 추정을 위해 동기정보와 기타 부가정보가 포함된 헤더를 삽입한다. 이때, 삽입되는 동기정보를 PN 시퀀스 즉, 의사잡음열(Pseudo Noise sequence)이라 한다.

펄스성형부(240)는 설정된 롤 오프 팩터에 따라 동기정보를 포함하는 헤더가 삽입된 데이터에 대해 펄스 성형 필터링을 수행한다. 이때, 펄스 성형 필터링을 수행하는 펄스성형부(240)로는 SRRC(Square Root Raised Cosine)필터가 이용된다.

RF증폭부(260)는 펄스 성형 필터링이 수행된 데이터를 고주파 증폭하여 채널을 통해 송출한다.

따라서, 오에프디엠 수신기에서는 전송된 방송신호 중 수신 우선 순위가 높은 영역의 데이터에 대한 보다 정확한 채널 추정 및 복원이 가능하다. 또한, 수신 우선 순위가 낮은 영역의 데이터는 안정적인 수신 환경에서 보다 나은 화면 해상도 를 제공할 수 있다. 이때, 오에프디엠 수신기에서는 전체 수신 데이터에 대해 헤더에 삽입된 PN 시퀀스를 이용하여 동기 및 채널 추정을 통한 등화를 수행하며, 수신 우선 순위가 높은 영역의 데이터는 삽입된 파일럿 톤을 이용하여 추가적으로 채널 추정이 가능하다.

도 4는 도 3의 IDFT부(180)에서 출력되는 방송신호에 대한 파일럿 톤의 배치도의 예를 도시한 도면이다. 도면에서, 데이터 중 수신 우선 순위가 높은 영역의 데이터를 HP(High Priority)데이터, HP데이터에 비해 수신 우선 순위가 낮은 영역의 데이터를 LP(Low Priority)데이터라 한다.

본 실시예에 따라 IDFT부(180)에서 출력되는 방송신호에 대한 파일럿 톤의 배치도를 살펴보면, HP데이터 및 LP데이터에 대해 파일럿 톤의 삽입 개수가 다른 것을 알 수 있다. 즉, HP데이터에는 주파수축(f)에 대해 5개의 부반송파 마다 파일럿 톤이 삽입되어 있고, 시간축(t)에 대해 1개의 심볼 마다 파일럿 톤이 삽입되어 있다. 따라서, HP데이터에 삽입되는 파일럿 톤은 주파수축(f)에 대해 6개의 부반송파 주기를 갖으며, 시간축(t)에 대해 2개의 심볼 주기를 갖는다.

LP데이터에는 일반적으로 삽입되는 파일럿 톤의 주기 즉, 주파수축(f)에 대해 12개의 부반송파 주기 및 시간축(t)에 대해 4개의 심볼 주기로 삽입되는 파일럿 톤 보다 작은 개수의 파일럿 톤이 삽입되거나, 파일럿 톤이 전혀 삽입되지 않는다.

본 실시예의 HP데이터는 수신 우선 순위가 높은 데이터로서, 오에프디엠 수신기에서는 HP데이터만 단독으로 수신해도 TS스트림을 복원해 낼 수 있다. 또한, LP데이터는 수신 우선 순위가 낮은 데이터로서, 오에프디엠 수신기에서는 HP데이터 와 결합되어 복원되면 고해상도의 영상을 복원해 낼 수 있다.

따라서, 이동수신환경과 같은 열악한 수신환경의 오에프디엠 수신기에서는 HP데이터를 수신 및 복원하여 보다 향상된 채널 추정을 통해 방송신호의 안정된 수신이 가능하다. 또한, 고정수신환경과 같은 안정된 수신환경의 오에프디엠 수신기에서는 HP데이터와 함께 LP데이터를 수신 및 복원하여 보다 높은 데이터의 전송율로 전송된 방송신호를 수신할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하 는 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

동기 및 채널 추정을 위한 파일럿 톤을 전송하기 위한 방송신호에 삽입하여 전송하는 디지털방송 송신기에 있어서,

기본 MPEG 스트림으로 저해상도를 갖는 제1TS스트림 및 확장 MPEG 스트림으로 상기 제1TS스트림과 결합되어 고해상도를 갖는 제2TS스트림에 대해 전송 상에 발생하는 에러를 정정하기 위한 부호화를 수행하는 복수의 FEC부;

상기 복수의 FEC부에서 에러 정정 부호화된 직렬 형태의 제1TS스트림 및 제2TS스트림을 역 이산 퓨리에변환을 위해 병렬형태의 데이터로 변환하는 직렬/병렬변환부;

상기 병렬형태의 상기 데이터를 상기 역 이산 퓨리에변환하는 IDFT부; 및

상기 역 이산 퓨리에변환되는 데이터의 영역 별 수신 우선 순위에 따라, 상기 데이터 중 상기 수신 우선 순위가 낮은 고해상도를 갖는 LP데이터에 비해 상기 수신 우선 순위가 높은 저해상도를 갖는 HP데이터에 보다 많은 파일럿 톤을 삽입하는 프레임형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 FEC부는 2개인 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 2항에 있어서,

상기 프레임형성부는 상기 HP데이터에 상기 파일럿 톤을 주파수축에 대해 6개의 부반송파 주기 및 시간축에 대해 2개의 심볼 주기로 삽입하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 3항에 있어서,

상기 IDFT부에서 역 이산 퓨리에변환된 상기 데이터에 대해 다중 경로에 강한 특성을 갖도록 일정 단위의 보호구간을 삽입하는 GI삽입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 4항에 있어서,

상기 역 이산 퓨리에변환 및 상기 보호구간이 삽입된 데이터에 대해서 동기 및 채널 추정을 위해 동기정보와 부가정보가 포함된 헤더를 삽입하는 헤더삽입부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 5항에 있어서,

상기 동기정보는 PN 시퀀스인 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 6항에 있어서,

설정된 롤 오프 팩터에 따라 상기 헤더가 삽입된 데이터에 대해 펄스 성형 필터링을 수행하는 펄스성형부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 7항에 있어서,

상기 펄스 성형 필터링을 수행하는 상기 펄스성형부는 SRRC필터인 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.
제 8항에 있어서,

상기 펄스 성형 필터링이 수행된 데이터를 고주파 증폭하여 채널을 통해 송출하는 RF증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 송신기.