KR101092440B1 - Carrier Recovery apparatus and digital broadcasting receiver using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잔류측대파(VSB) 방식으로 변조되어 전송되는 신호를 수신하여 반송파를 복구하는 장치 및 이를 이용한 디지털 방송 수신기에 관한 것이다. 특히 본 발명은 기존의 FPLL 시스템을 기반으로 또 하나의 파일롯 신호를 이용하지 않는 위상 에러 검출기를 첨가하여 사용함으로써, 기존의 FPLL 시스템의 특성을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다. 이때 파일롯 신호를 이용하지 않는 COSTAS 루프를 위상 에러 검출기로 사용함으로써, 파일롯 신호가 매우 약해진 경우에도 반송파를 정상적으로 복구할 수 있으므로 시스템의 반송파 복구 성능을 향상시킬 수 있다.
반송파 복구, FPLL, COSTAS
The present invention relates to an apparatus for recovering a carrier by receiving a signal modulated by a residual sideband (VSB) scheme and a digital broadcast receiver using the same. In particular, the present invention has an effect of maintaining the characteristics of the existing FPLL system by adding and using a phase error detector that does not use another pilot signal based on the existing FPLL system. In this case, by using a COSTAS loop that does not use a pilot signal as a phase error detector, even when the pilot signal is very weak, the carrier can be recovered normally, thereby improving the carrier recovery performance of the system.
Carrier Recovery, FPLL, COSTAS
Description
도 1은 일반적인 디지털 방송 수신기의 구성 블록도1 is a block diagram of a general digital broadcast receiver
도 2는 종래의 FPLL 구조의 반송파 복구 장치의 구성 블록도2 is a block diagram illustrating a structure of a carrier recovery apparatus of a conventional FPLL structure.
도 3은 종래의 COSTAS 구조의 반송파 복구 장치의 구성 블록도3 is a configuration block diagram of a carrier recovery apparatus of the conventional COSTAS structure
도 4의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 신호 스펙트럼의 예들 및 변조 과정을 보인 도면4A to 4D show examples of a signal spectrum and a modulation process according to the present invention.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도5 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도6 is a block diagram illustrating a configuration of a carrier recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도7 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도8 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 위상 에러 검출부의 일 실시예를 보인 상세 블록도9 is a detailed block diagram illustrating an embodiment of a phase error detector according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 변조부 및 위상 에러 검출부의 상세 블록이 포함된 디지털 방송 수신기의 일 실시예를 보인 구성 블록도10 is a block diagram showing an embodiment of a digital broadcast receiver including a detailed block of a modulator and a phase error detector according to the present invention;
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
500 : A/D 변환부 501 : 지연기500: A / D converter 501: delay
502 : 힐버트 변환기 503 : 복소 곱셈기 502: Hilbert Converter 503: Complex Multiplier
504 : 재샘플링부 505,1130 : 변조부504:
511,512,513 : 곱셈기 506 : 위상 에러 검출부511,512,513: multiplier 506: phase error detector
507 : 주파수 변환부 508 : 루프 필터507: frequency converter 508: loop filter
509 : NCO 910,1140 : 상위 에러 검출부509: NCO 910, 1140: upper error detection unit
920,1150 : 하위 에러 검출부 930,1160 : 덧셈기920,1150: lower
1200 : 타이밍 복구부 1200: timing recovery unit
본 발명은 디지털 방송 수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잔류측대파(Vestigial Side band : VSB) 방식으로 변조되어 전송되는 신호를 수신하여 반송파를 복구하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a digital broadcast receiver, and more particularly, to an apparatus for recovering a carrier by receiving a signal transmitted after being modulated in a residual side band (VSB) scheme.
일반적으로 미국 및 국내에서 디지털 TV 전송 방식의 표준으로 채택된 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance)의 VSB 방식은 신호를 진폭 변조했을 때, 반송파를 중심으로 위아래로 생기는 두개의 측대역중 한쪽 측대역 신호를 크게 감쇠시켰을 때의 나머지 부분만을 변조하는 방식이다. 즉, 기저대역의 한쪽 측파대역 스펙트럼만을 취해 통과대역으로 옮겨서 전송하는 방식으로 밴드 영역을 효율적으로 사용하는 방식 중 하나이다. In general, the Grand Alliance's VSB method, which is adopted as a standard for digital TV transmission in the United States and Korea, greatly increases one sideband signal of two sidebands that are generated up and down around the carrier when amplitude is modulated. It only modulates the rest of the attenuation. That is, one of the methods of efficiently using the band region by taking only one sideband spectrum of the baseband and transferring it to the passband.
이러한 VSB 전송 방식은 방송 수신시 전송 채널 상에서 발생하는 잡음을 완전히 제거하여 전혀 잡음이 없는 화면을 볼 수 있는 장점이 있는 반면, 전송 신호 를 완전히 복원하지 못하면 화면을 아예 볼 수 없다는 단점이 있으므로, 디지털 TV 수신기는 어떠한 열악한 전송 채널을 통과한 신호라 하더라도 모두 수신할 수 있도록 하여야 한다. Such a VSB transmission method has the advantage of completely eliminating noise generated on a transmission channel when receiving a broadcast, so that the screen can be viewed without noise at all. However, if the transmission signal cannot be completely restored, the VSB cannot be viewed at all. TV receivers should be able to receive any signal that passes through any poor transmission channel.
도 1은 일반적인 VSB 방식의 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, VSB 방식으로 변조된 RF(Radio Frequency) 신호가 안테나(101)를 통해 수신되면 튜너(102)는 사용자가 원하는 특정 채널 주파수만을 선택한 후 상기 채널 주파수에 실려진 RF 대역의 VSB 신호를 중간 주파수 대역(IF; 보통 44MHz이나 아날로그 TV 방송의 경우 43.75MHz가 널리 사용됨)으로 내리고 타채널 신호를 적절히 걸러낸다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a general VSB digital TV receiver. When a RF (Radio Frequency) signal modulated by a VSB method is received through an
그리고, 임의의 채널의 스펙트럼을 고정된 1차 IF 대역으로 내리는 튜너(102)의 출력 신호는 인접 채널 신호의 간섭 및 튜너(102)에서 발생된 고주파 성분을 제거하기 위해 채용된 소오(Surface Acoustic Wave ; SAW) 필터(103)를 통과하게 된다.The output signal of the
이때, 디지털 방송 신호는 일 예로, 44MHz의 중간 주파수로부터 6MHz의 대역 내에 모든 정보가 존재하므로 SAW 필터(103)에서는 튜너(102)의 출력으로부터 정보가 존재하는 6MHz의 대역만 남기고 나머지 구간을 모두 제거한 후 중간 주파수 처리부(104)로 출력한다. At this time, the digital broadcast signal, for example, since all information is present in the band of 6 MHz from the intermediate frequency of 44 MHz, the
상기 중간 주파수 처리부(104)는 상기 SAW 필터(103)에서 필터링된 신호를 제 2 IF 신호를 발생하기 위한 발진 주파수로 다운 컨버젼하여 제 2 IF 신호로 변환한 후 아날로그/디지털(A/D) 변환부(105)로 출력한다. The
상기 A/D 변환부(105)는 상기 중간 주파수 처리부(104)의 출력을 고정 주파 수(또는 가변 주파수)로 샘플링시켜 디지털화한 후 반송파 복구부(106)로 출력한다. The A /
상기 반송파 복구부(106)는 상기 A/D 변환부(105)에서 디지털화된 통과대역 신호를 기저대역 신호로 천이한 후 DC 제거기(107)로 출력된다. 이때, 상기 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구시 사용된 반송파 신호(즉 파일롯 신호)는 반송파 복구 후에 주파수가 0Hz인 DC 성분으로 변한다. The
즉, 상기 DC 성분은 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구를 수행할 수 있도록 하기 위하여 송신부에서 송신 신호에 강제로 삽입한 것이다. 그러므로, 반송파 복구가 수행된 후에는 송신부에서 삽입된 DC 성분은 필요가 없다. 따라서, 상기 DC 제거기(107)는 상기 반송파 복구부(106)에서 출력되는 기저대역의 신호로부터 DC 성분을 검출하여 제거한다. That is, the DC component is forcibly inserted into the transmission signal by the transmitter in order to enable the
상기 DC 성분이 제거된 기저대역의 디지털 신호는 동기화부(108)와 채널 등화기(109)로 출력된다.The baseband digital signal from which the DC component is removed is output to the
통상, 그랜드 얼라이언스(GA)에서 제안한 VSB 전송 방식은 다른 DTV 전송 방식에 비해 가장 주목할 만한 특성은 파일롯 신호, 데이터 세그먼트 동기 신호, 그리고 필드 동기 신호라도 볼 수 있다. 이러한 신호들은 반송파 복구와 타이밍 복구등의 특성을 향상시키기 위해 송신부에서 삽입하여 전송한다.In general, the most notable characteristics of the VSB transmission scheme proposed by the Grand Alliance (GA) are the pilot signal, the data segment synchronization signal, and the field synchronization signal. These signals are inserted and transmitted by the transmitter to improve characteristics such as carrier recovery and timing recovery.
따라서, 상기 동기화부(108)는 상기 DC 제거된 신호로부터 송신시 삽입되었던 데이터 세그먼트 동기 신호, 필드 동기 신호들을 복원한다. 이렇게 구해진 동기 신호들은 채널 등화기(109), 위상 추적기(110), 및 FEC부(111)로 출력된다.
Accordingly, the
상기 채널 등화기(109)는 상기 기저 대역의 디지털 신호와 동기 신호를 이용하여 상기 기저대역의 디지털 신호에 포함된 심볼간 간섭을 일으키는 진폭의 선형 왜곡, 건물이나 산등에서 반사되어 생기는 고스트 등을 제거한 후 위상 추적기(110)로 출력한다.The
상기 위상 추적기(110)는 상기 채널 등화기(109)의 출력 신호로부터 상기 튜너(102)에서 야기된 잔류 위상 잡음을 제거하여 FEC부(111)로 출력한다. 상기 FEC부(111)는 상기 동기 신호들을 이용하여 위상 잡음이 제거된 신호로부터 송신 심볼을 복구하여 트랜스포트 스트림(Transport Stream) 형태로 출력한다.The
이때, 반송파 복구부(106) 후단의 모든 디지털 처리 블록들은 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구가 이루어지지 않으면 정상적인 동작을 할 수 없다. At this time, all the digital processing blocks after the
상기 반송파 복구를 위해 송신측에서는 데이터 전송시 파일롯 신호를 실어보낸다. 일 예로, 각 지상파 채널의 대역폭(width)은 6MHz의 가장 중간의 주파수가 중심 주파수이고, 전송 신호상 반송파 신호가 존재하는 주파수를 파일롯 주파수라 한다. 이때, 반송파 대신에 파일롯이라는 용어를 사용하는 것은 기존에 방송중인 아날로그 TV 신호에 디지털 TV 신호가 영향을 주지 않도록 하기 위하여 반송파 신호의 크기를 아주 작도록 줄여(약 13dB) 전송하기 때문이다. In order to recover the carrier, a transmitter sends a pilot signal when transmitting data. For example, the bandwidth of each terrestrial channel is the center frequency of 6 MHz, and the frequency at which the carrier signal exists on the transmission signal is called a pilot frequency. In this case, the term pilot is used instead of the carrier because the size of the carrier signal is reduced so that the digital TV signal does not affect the existing analog TV signal (about 13 dB).
따라서, 디지털 TV 수신기내의 반송파 복구부(106)에서는 전송 신호의 주파수 상에 존재하는 파일롯 주파수의 위치를 정확하게 복원하여 이를 기저대역 신호로 변환한다. Therefore, the
현재 반송파 복구부(106)의 가장 일반적인 알고리즘으로는 FPLL(Frequency Phase Locked Loop)이라는 것을 사용하는데, 그 회로의 구현이 간단하며 성능이 우수하여 많이 사용하고 있다. 즉 상기 FPLL은 수신 신호의 반송파 성분과 수신기 자체의 기준 반송파 성분의 주파수 차이를 제거하는 FLL(Frequency Locked Loop) 과정과 주파수 차이가 제거된 상기 두 개의 반송파 신호 사이의 위상 에러를 제거하는 PLL(Phase Locked Loop) 과정을 동시에 수행한다.Currently, the most common algorithm of the
도 2는 FPLL 구조의 반송파 복구부의 일 실시예를 보인 구성 블록도로서, 주파수(Frequency)를 락킹시키기 위한 루프와 위상(Phase)을 락킹시키기 위한 루프가 결합된 형태를 지닌다. FIG. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of a carrier recovery unit having an FPLL structure, in which a loop for locking a frequency and a loop for locking a phase are combined.
도 2에서 제1 저역통과 필터(Low Pass Filter)(204), 지연기(206), 부호 추출기(207), 곱셈기(208), 루프 필터(209), NCO(210), 및 복소 곱셈기(203)로 이루어진 루프는 주파수를 락킹시키기 위한 FLL 루프가 되며, 제2 저역통과 필터(205), 곱셈기(208), 루프 필터(209), NCO(210), 및 복소 곱셈기(203)로 이루어진 루프는 위상을 락킹시키기 위한 PLL 루프가 된다. 여기서 상기 지연기(206)를 자동 주파수 조절 필터(AFC Filter : Auto Frequency Control Filter)라고 한다.In FIG. 2, a first
즉 상기 A/D 변환부(105)에서 디지털화된 통과대역 신호는 실수 성분만을 포함하고 있으므로 허수 성분을 만들기 위해 지연기(201)와 힐버트 변환기(202)로 입력된다. That is, since the passband signal digitized by the A /
상기 힐버트 변환기(202)는 디지털화된 통과대역 실수 성분의 신호를 90도 반전시켜 허수 성분의 신호로 변환한 후 복소 곱셈기(203)로 출력하고, 지연기(201)는 상기 힐버트 변환기(202)에서의 처리 시간만큼 입력되는 통과대역 실수 성 분의 신호를 지연시켜 상기 복소 곱셈기(203)로 출력한다. The
설명의 편의상 상기 지연기(201)에서 출력되는 실수 성분의 신호를 통과대역 I 신호, 힐버트 변환기(202)에서 출력되는 허수 성분의 신호를 통과대역 Q 신호라 한다. For convenience of description, the real component signal output from the
상기 복소 곱셈기(203)는 반송파 복구가 이루어진 복소 반송파 즉, 정현파와 여현파를 NCO(Numerically Controlled Oscillator)(210)를 통해 입력받은 후 상기 지연기(201) 및 힐버트 변환기(202)에서 출력되는 통과대역의 I,Q 신호와 곱하여 통과대역 I,Q 신호를 기저대역 I,Q 신호로 천이시킨다.The
상기 기저대역의 I,Q 신호는 DC 제거기(107)로 출력됨과 동시에 반송파 복구를 위해 제1,제2 저역 통과 필터(204,205)로 출력된다.The baseband I, Q signals are output to the
이때, 반송파를 복구하기 위해서는 6MHz의 대역폭 중 파일롯 주파수가 존재하는 주파수 주변의 신호만을 필요로 한다. 따라서, 상기 제1, 제2 저역 통과 필터(204,205)는 데이터 성분들이 존재하는 나머지 주파수 성분을 I, Q 신호로부터 제거하여 데이터에 의하여 반송파 복구부의 성능이 저하되는 것을 방지한다. In this case, in order to recover the carrier, only a signal around a frequency where a pilot frequency exists among 6 MHz bandwidths is required. Accordingly, the first and second low pass filters 204 and 205 remove remaining frequency components in which data components exist from the I and Q signals to prevent the performance of the carrier recovery unit from being degraded by the data.
즉, 기저대역의 I,Q 신호에서 파일롯 신호는 DC 성분으로 변하게 된다. 엄밀하게는, DC 성분 주변의 주파수 성분으로 변한다. 이는 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 NCO(210)에서 생성된 반송파 주파수 성분의 차이에 의하여 발생된다. 따라서, DC 주변의 성분만 있으면 반송파 복구는 가능하므로, DC 성분 주변의 신호를 제외한 나머지 데이터 성분을 제1, 제2 저역 통과 필터(204,205)에서 제거하는 것이다.
That is, in the baseband I, Q signal, the pilot signal is changed into a DC component. Strictly, it changes to the frequency component around the DC component. This is generated by the difference between the carrier frequency component of the input signal and the carrier frequency component generated by the
그리고, 상기 제1 저역통과 필터(204)의 출력은 지연기(206)로 입력된다. 상기 지연기(206)는 데이터 성분이 제거된 I 신호를 일정시간 지연시켜 부호 추출기(207)로 출력한다. 이때, 상기 제1 저역 통과 필터(204)에서 출력되는 파일롯 성분의 I 신호가 지연기(206)를 통과하면서 정확히 DC 성분으로 파일롯이 변하지 않으면 그 만큼에 해당하는 주파수 에러와 위상 에러가 발생한 것이다.The output of the first
즉, 상기 지연기(206)는 입력되는 통과대역 신호의 파일롯 주파수 성분과 NCO(210)의 반송파 주파수 성분의 차이를 주파수 에러의 형태로 변환시켜 부호 추출기(207)로 출력한다.That is, the
상기 부호 추출기(207)는 상기 지연기(206)에서 출력되는 신호의 부호만을 추출하여 곱셈기(208)로 출력한다. 상기 곱셈기(208)는 상기 I 신호의 부호와 데이터 성분이 제거된 Q 신호와를 곱한 후 주파수 에러로서 루프 필터(209)로 출력한다. 상기 루프 필터(209)는 입력되는 주파수 에러를 여과하고 적산하여 NCO(210)로 출력하고, 상기 NCO(210)는 상기 루프 필터(209)의 출력에 비례하는 복소 반송파를 생성해 내어 상기 복소 곱셈기(203)로 출력한다. 상기 복소 반송파는 이전에 비해 좀 더 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분에 가까운 신호가 된다. 이러한 과정을 반복하면 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 거의 비슷한 반송파 주파수 신호가 NCO(210)에서 발생되어 복소 곱셈기(203)로 출력되고, 복소 곱셈기(203)는 통과대역의 신호를 원하는 기저대역의 신호로 천이시킨다.The
이러한 일련의 과정이 반송파 복구용으로 사용되는 FPLL의 FLL 과정이다. 또한, 이러한 FLL 과정을 마치면 복소 곱셈기(203)의 출력에는 더 이상 반송파의 주 파수 성분이 존재하지 않는다.This series of processes is the FLL process of the FPLL used for carrier recovery. In addition, after the FLL process, the frequency component of the carrier no longer exists at the output of the
상기된 과정에 의해 두개의 반송파 신호의 주파수 차이가 제거되면, 이제는 위상 차이를 제거하는 PLL 과정을 수행한다. When the frequency difference between the two carrier signals is removed by the above-described process, the PLL process for removing the phase difference is now performed.
이때 상기 FPLL 구조에서는 FLL과 PLL 과정의 전환이 외부 제어없이 자동으로 전환된다. 이는 FLL 과정이 완료된 후 부호 추출기(207)의 출력에 변화가 없기 때문이다. 따라서, 부호 추출기(207)의 출력은 더 이상 블록에 영향을 미치지 않는다. 다만, 제2 저역 통과 필터(205)의 출력만이 영향을 미친다. 이러한 경우를 위상차를 보상하는 PLL 과정이라 부른다. At this time, in the FPLL structure, switching between the FLL and PLL processes is automatically switched without external control. This is because there is no change in the output of the
그러나 전술한 FPLL 구조의 반송파 복구 장치는 파일롯 신호의 주파수에 NCO 의 출력 주파수를 맞추는 형태를 지닌다. 이는 FPLL 구조의 반송파 복구에 필요한 정보를 파일롯 성분에서 얻고 있음을 의미한다. 이러한 경우 채널을 통과하면서 파일롯 신호 성분이 매우 약화되어 스펙트럼 상에서 그 위치를 정확히 찾을 수 없을 경우 시스템 성능 열하를 막을 수 없다.However, the carrier recovery apparatus of the FPLL structure described above has a form in which the output frequency of the NCO is adjusted to the frequency of the pilot signal. This means that information required for carrier recovery of the FPLL structure is obtained from the pilot component. In this case, the pilot signal component is so weakened as it passes through the channel that the system performance degradation cannot be prevented if the position cannot be accurately located in the spectrum.
즉 상기 FPLL 구조는 상기 COSTAS 루프의 변형된 형태로서, COSTAS 루프에 AFC 필터를 첨가하여 FED(Frequency Error Detector)로서 동작하도록 설계되어있다. 그러므로 FPLL 구조의 FED 성능은 파일롯 신호의 크기에 의존하며, 특히 채널에 의해 파일롯 신호가 약해졌을 경우에는 그 성능이 크게 떨어지는 약점이 있다. In other words, the FPLL structure is a modified form of the COSTAS loop, and is designed to operate as a frequency error detector (FED) by adding an AFC filter to the COSTAS loop. Therefore, the FED performance of the FPLL structure depends on the magnitude of the pilot signal, and especially when the pilot signal is weakened by the channel, the performance is greatly reduced.
도 3은 반송파 복구 장치의 다른 실시예인 코스타스(COSTAS) 루프 구조를 보이고 있다. 즉 상기 코스타스 루프 방법은 억압(suppressed) 변조된 신호로부터 직접적으로 반송파의 주파수와 위상을 추정하는 PLL 구조이다. 3 shows a COSTAS loop structure as another embodiment of a carrier recovery apparatus. That is, the Costas loop method is a PLL structure that estimates the frequency and phase of the carrier directly from the suppressed modulated signal.
도 3에서 부호 검출기(305)는 선택적으로 채택할 수 있다. 그리고 도 2에서 FED(Frequency Error Detector)의 역할을 하는 지연기(206)를 제외하면 도 3은 도 2와 등가이다.In FIG. 3, the
즉, 현재 사용하는 FPLL는 COSTAS 루프의 변형된 형태이며, 이는 채널을 통과하면서 파일롯 신호가 약해졌을 경우 AFC 필터(즉, 도 2의 지연기)를 제거함으로써, COSTAS 루프를 이용하여 반송파 복구를 시행할 수 있음을 의미한다.In other words, the FPLL currently used is a modified form of the COSTAS loop, which removes the AFC filter (i.e., the delayer of FIG. 2) when the pilot signal is weakened while passing through the channel, thereby performing carrier recovery using the COSTAS loop. It means you can.
그러나 기존의 스펙트럼을 이용할 경우, 이미 스펙트럼 상에서 우리가 원하는 신호 부분이 약해진 상태이므로 도 3과 같이 루프의 형태만을 바꾸는 것은 큰 의미를 가지지 못한다. 즉 채널을 통과하면서 파일롯 신호 성분이 매우 약화되어 스펙트럼 상에서 그 위치를 정확히 찾을 수 없을 경우, 도 3과 같은 COSTAS 루프에서도 시스템 성능 열하를 피할 수가 없다. However, when using the existing spectrum, since the desired signal portion of the spectrum is already weakened, it is not significant to change only the shape of the loop as shown in FIG. 3. In other words, if the pilot signal component is very weak as it passes through the channel, and its position cannot be accurately located on the spectrum, the system performance degradation cannot be avoided even in the COSTAS loop shown in FIG.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스펙트럼 대역의 양끝 에지를 이용하여 반송파를 복구하는 반송파 복구 장치 및 이를 이용한 디지털 방송 수신기를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a carrier recovery apparatus for recovering a carrier using both edges of the spectrum band and a digital broadcast receiver using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 복구 장치는, 디지털 통과대역 신호에 복소 반송파를 곱하여 디지털 기저대역 신호로 변환하는 주파수 천이부; 상기 주파수 천이부에서 출력되는 기저대역 신호로부터 파일롯 신호가 있는 에지의 반대편 에지가 DC 부근에 위치하는 상위 에지 스펙트럼 형 태의 신호와 파일롯 신호가 DC 부근에 위치하는 하위 에지 스펙트럼 형태의 신호를 생성하는 변조부; 상기 변조부에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호와 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 각각 상위 위상 에러와 하위 위상 에러를 검출한 후 더하여 출력하는 위상 에러 검출부; 상기 위상 에러 검출부에서 출력되는 위상 에러를 여과하고 적산하는 루프 필터; 및 기 설정된 중심 주파수를 기준으로 상기 적산된 값에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 주파수 천이부로 출력하는 NCO를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the carrier recovery apparatus according to an embodiment of the present invention, the frequency shift unit for converting the digital passband signal by multiply the complex carrier to a digital baseband signal; Modulation for generating a signal of the upper edge spectrum form where the opposite edge of the edge with the pilot signal is located near DC and the lower edge spectrum form signal where the pilot signal is located near DC from the baseband signal output from the frequency shifter part; A phase error detector for detecting and outputting an upper phase error and a lower phase error from an upper edge spectrum signal and a lower edge spectrum signal output from the modulator; A loop filter for filtering and integrating the phase error output from the phase error detection unit; And an NCO generating a complex carrier in proportion to the integrated value based on a preset center frequency and outputting the complex carrier to the frequency shifting unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 복구 장치에서, 통과대역 신호 스펙트럼 상에서 파일롯 신호가 3.309441MHz에 위치할 때, 상기 NCO의 중심 주파수는 3.309441MHz로 설정된 것을 특징으로 한다.In the carrier recovery apparatus according to an embodiment of the present invention, when the pilot signal is located at 3.309441 MHz on the passband signal spectrum, the center frequency of the NCO is set to 3.309441 MHz.
상기 변조부는 상기 주파수 천이부에서 출력되는 기저대역 신호에 를 연속 두 번 곱하여 상위 에지 스펙트럼 신호를 생성하고, 를 곱하여 하위 에지 스펙트럼 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The modulator is coupled to the baseband signal output from the frequency shifter. Multiply twice in succession to produce a higher edge spectral signal, Multiply by to generate a lower edge spectrum signal.
본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 복구 장치에서, 통과대역 신호 스펙트럼 상에서 파일롯 신호가 3.309441MHz에 위치할 때, 상기 NCO의 중심 주파수는 6.0MHz로 설정된 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.In a carrier recovery apparatus according to an embodiment of the present invention, when the pilot signal is located at 3.309441 MHz on the passband signal spectrum, the center frequency of the NCO is set to 6.0 MHz.
상기 변조부는 상기 주파수 천이부에서 출력되는 기저대역 신호에 를 곱하여 상위 에지 스펙트럼 신호를 생성하고, 를 곱하여 하위 에지 스펙트럼 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The modulator is coupled to the baseband signal output from the frequency shifter. Multiply by to generate the upper edge spectral signal, Multiply by to generate a lower edge spectrum signal.
상기 위상 에러 검출부는 상기 상위 에지 스펙트럼 신호 중 파일롯 신호가 존재하지 않는 DC 부근의 신호를 추출하여 상위 위상 에러를 검출하는 COSTAS 루프 구조의 상위 에러 검출부; 상기 하위 에지 스펙트럼 신호 중 파일롯 신호가 존재하는 DC 부근의 신호를 추출하여 하위 위상 에러를 검출하는 FPLL 구조의 상위 에러 검출부; 상기 상,하위 위상 에러를 더하여 최종 위상 에러를 구한 후 출력하는 덧셈기로 구성되는 것을 특징으로 한다.The phase error detection unit may include an upper error detection unit of a COSTAS loop structure that detects an upper phase error by extracting a signal near a DC where a pilot signal does not exist among the upper edge spectrum signals; An upper error detection unit of an FPLL structure for detecting a lower phase error by extracting a signal near a DC in which a pilot signal exists among the lower edge spectrum signals; It is characterized by consisting of an adder for outputting after calculating the final phase error by adding the upper, lower phase error.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반송파 복구 장치는, 디지털 통과대역 신호에 제1 복소 반송파를 곱하여 파일롯 신호가 있는 에지의 반대편 에지가 DC 부근에 위치하는 상위 에지 스펙트럼 형태의 디지털 기저대역 신호를 출력하는 제1 주파수 천이부; 디지털 통과대역 신호에 제2 복소 반송파를 곱하여 파일롯 신호가 DC 부근에 위치하는 하위 에지 스펙트럼 형태의 디지털 기저대역 신호를 출력하는 제2 주파수 천이부; 상기 제1, 제2 주파수 천이부에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호와 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 각각 상위 위상 에러와 하위 위상 에러를 검출한 후 더하여 출력하는 위상 에러 검출부; 상기 위상 에러 검출부에서 출력되는 위상 에러를 여과하고 적산하는 루프 필터; 기 설정된 제1 중심 주파수를 기준으로 상기 루프 필터에서 적산된 값에 비례하는 제1 복소 반송파를 생성하여 상기 제1 주파수 천이부로 출력하는 제1 NCO, 및 기 설정된 제2 중심 주파수를 기준으로 상 기 루프 필터에서 적산된 값에 비례하는 제2 복소 반송파를 생성하여 상기 제2 주파수 천이부로 출력하는 제2 NCO를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a carrier recovery apparatus multiplies a digital passband signal by a first complex carrier to output a digital baseband signal in the form of an upper edge spectrum in which an opposite edge of an edge with a pilot signal is located near DC. A first frequency shifting unit; A second frequency shifter which multiplies the digital passband signal by a second complex carrier to output a digital baseband signal in the form of a lower edge spectrum in which the pilot signal is located near DC; A phase error detector for detecting and outputting an upper phase error and a lower phase error from the upper edge spectrum signal and the lower edge spectrum signal output from the first and second frequency shifting units, respectively; A loop filter for filtering and integrating the phase error output from the phase error detection unit; The first NCO generating a first complex carrier that is proportional to the value integrated in the loop filter based on a preset first center frequency and outputting the first complex carrier to the first frequency shifter, and the second center frequency. And a second NCO generating a second complex carrier proportional to the value integrated in the loop filter and outputting the second complex carrier to the second frequency shifter.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반송파 복구 장치에서, 통과대역 신호 스펙트럼 상에서 파일롯 신호가 3.309441MHz에 위치할 때, 제1 중심 주파수는 3.309441MHz로 설정되고, 제2 중심 주파수는 8.690559MHz로 설정된 것을 특징으로 한다.In the carrier recovery apparatus according to another embodiment of the present invention, when the pilot signal is located at 3.309441 MHz on the passband signal spectrum, the first center frequency is set to 3.309441 MHz, and the second center frequency is set to 8.690559 MHz. It is done.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 수신기는, 아날로그 통과대역 신호를 샘플링 주파수로 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부에서 디지털화된 통과대역 신호에 복소 반송파를 곱하여 디지털 기저대역 신호로 변환하는 주파수 천이부; 상기 주파수 천이부에서 출력되는 기저대역 신호로부터 파일롯 신호가 있는 에지의 반대편 에지가 DC 부근에 위치하는 상위 에지 스펙트럼 형태의 신호와 파일롯 신호가 DC 부근에 위치하는 하위 에지 스펙트럼 형태의 신호를 생성하는 변조부; 상기 변조부에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호와 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 각각 상위 위상 에러와 하위 위상 에러를 검출한 후 더하여 출력하는 위상 에러 검출부; 상기 위상 에러 검출부에서 출력되는 위상 에러를 여과하고 적산하는 루프 필터; 기 설정된 중심 주파수를 기준으로 상기 루프 필터에서 적산된 값에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 주파수 천이부로 출력하는 NCO; 및 상기 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 타이밍 에러 정보를 검출하고, 이 정보에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를 생성한 후 상기 A/D 변환부에 샘플링 주파수로서 출력하는 타이밍 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a digital broadcast receiver includes: an A / D converter configured to sample an analog passband signal at a sampling frequency and convert the analog passband signal into a digital passband signal; A frequency shifter for converting the passband signal digitized by the A / D converter into a digital baseband signal by multiplying a complex carrier wave; A modulation for generating a signal in the form of an upper edge spectrum in which the opposite edge of the edge with a pilot signal is located near DC and a signal in the form of a lower edge spectrum in which the pilot signal is located near DC from the baseband signal output from the frequency shifter. part; A phase error detector for detecting and outputting an upper phase error and a lower phase error from an upper edge spectrum signal and a lower edge spectrum signal output from the modulator; A loop filter for filtering and integrating the phase error output from the phase error detection unit; An NCO generating a complex carrier in proportion to the value integrated in the loop filter based on a preset center frequency and outputting the complex carrier to the frequency shifter; And a timing recovery unit for detecting timing error information from the lower edge spectrum signal, generating a frequency of a newly corrected double symbol clock according to the information, and outputting the frequency as a sampling frequency to the A / D converter. It is characterized by.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 수신기에서 상기 A/D 변환부가 고정 발진자에서 생성된 고정 주파수를 샘플링 주파수로 하여 아날로그 통과대역 신호를 디지털 통과대역 신호로 변환하는 경우, 상기 주파수 천이부에서 출력되는 디지털 기저대역 신호를 타이밍 복구부에서 출력되는 2배의 심볼 클럭의 주파수로 재샘플링하여 보간하는 재샘플링부가 상기 주파수 천이부와 변조부 사이에 더 포함되고, 상기 위상 에러를 고정 주파수에 동기시켜 출력하는 주파수 변환부가 상기 위상 에러 검출부와 루프 필터 사이에 더 포함되는 것을 특징으로 한다.In the digital broadcast receiver according to an embodiment of the present invention, when the A / D converter converts an analog passband signal into a digital passband signal using a fixed frequency generated by a fixed oscillator as a sampling frequency, the frequency shifter outputs the signal. A resampling unit for resampling and interpolating the digital baseband signal at a frequency of twice the symbol clock output from the timing recovery unit is further included between the frequency shifting unit and the modulation unit, and synchronizes the phase error to a fixed frequency. The output frequency converter is further included between the phase error detector and the loop filter.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 방송 수신기는, 아날로그 통과대역 신호를 샘플링 주파수로 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부에서 디지털화된 통과대역 신호에 제1 복소 반송파를 곱하여 파일롯 신호가 있는 에지의 반대편 에지가 DC 부근에 위치하는 상위 에지 스펙트럼 형태의 디지털 기저대역 신호를 출력하는 제1 주파수 천이부; 상기 A/D 변환부에서 디지털화된 통과대역 신호에 제2 복소 반송파를 곱하여 파일롯 신호가 DC 부근에 위치하는 하위 에지 스펙트럼 형태의 디지털 기저대역 신호를 출력하는 제2 주파수 천이부; 상기 제1, 제2 주파수 천이부에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호와 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 각각 상위 위상 에러와 하위 위상 에러를 검출한 후 더하여 출력하는 위상 에러 검출부; 상기 위상 에러 검출부에서 출력되는 위상 에러를 여과하고 적산하는 루프 필터; 기 설정된 제1 중심 주파수를 기준으로 상기 루프 필터에서 적산된 값에 비례하는 제1 복소 반송파를 생성하여 상기 제1 주파수 천이부로 출력하는 제1 NCO, 기 설정된 제2 중심 주파수를 기준으로 상기 루프 필터에서 적산된 값에 비례하는 제2 복소 반송파를 생성하여 상기 제2 주파수 천이부로 출력하는 제2 NCO; 및 상기 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 타이밍 에러 정보를 검출하고, 이 정보에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를 생성한 후 상기 A/D 변환부에 샘플링 주파수로서 출력하는 타이밍 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a digital broadcast receiver comprising: an A / D converter for sampling an analog passband signal at a sampling frequency and converting the analog passband signal into a digital passband signal; A first frequency shifter for outputting a digital baseband signal in the form of an upper edge spectrum where the opposite edge of the edge with the pilot signal is located near DC by multiplying the digitized passband signal by the A / D converter; ; A second frequency shifter configured to multiply a passband signal digitized by the A / D converter by a second complex carrier to output a digital baseband signal having a lower edge spectrum in which a pilot signal is located near DC; A phase error detector for detecting and outputting an upper phase error and a lower phase error from the upper edge spectrum signal and the lower edge spectrum signal output from the first and second frequency shifting units, respectively; A loop filter for filtering and integrating the phase error output from the phase error detection unit; The first NCO generating a first complex carrier that is proportional to the value integrated in the loop filter based on a preset first center frequency and outputting the first NCO to the first frequency shifting unit; A second NCO generating a second complex carrier proportional to an integrated value at and outputting the second complex carrier to the second frequency shifter; And a timing recovery unit for detecting timing error information from the lower edge spectrum signal, generating a frequency of a newly corrected double symbol clock according to the information, and outputting the frequency as a sampling frequency to the A / D converter. It is characterized by.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 방송 수신기에서 상기 A/D 변환부가 고정 발진자에서 생성된 고정 주파수를 샘플링 주파수로 하여 아날로그 통과대역 신호를 디지털 통과대역 신호로 변환하는 경우, 상기 제1,제2 주파수 천이부에서 출력되는 디지털 기저대역 신호를 타이밍 복구부에서 출력되는 2배의 심볼 클럭의 주파수로 재샘플링하여 보간하는 제1,제2 재샘플링부가 상기 제1,제2 주파수 천이부와 위상 에러 검출부 사이에 각각 더 포함되고, 상기 위상 에러를 고정 주파수에 동기시켜 출력하는 주파수 변환부가 상기 위상 에러 검출부와 루프 필터 사이에 더 포함되는 것을 특징으로 한다.In the digital broadcasting receiver according to another embodiment of the present invention, when the A / D converter converts an analog passband signal into a digital passband signal using a fixed frequency generated by a fixed oscillator as a sampling frequency, the first and second A first and second resampling unit for re-sampling the digital baseband signal output from the frequency shifting unit to a frequency of twice the symbol clock output from the timing recovery unit and interpolating the first and second frequency shifting unit and the phase error It is further included between the detection unit, characterized in that the frequency conversion unit for outputting the phase error in synchronization with a fixed frequency is further included between the phase error detection unit and the loop filter.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and operation of the embodiment of the present invention. At this time, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation is not limited.
그리고 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The same components as in the related art are denoted by the same names and the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 COSTAS 루프가 위상 에러 정보를 도출하는데 파일롯 신호를 필요로 하지 않으므로, FPLL 구조를 기반으로 COSTAS 구조를 더 부가함으로써, 스펙트럼 상의 양쪽 에지를 모두 이용하여 반송파 복구를 수행하는데 그 특징이 있다.Since the COSTAS loop does not require a pilot signal to derive phase error information, the present invention is characterized by performing carrier recovery using both edges of the spectrum by further adding a COSTAS structure based on the FPLL structure.
만약 스펙트럼상의 양쪽 에지 부분이 모두 약해진 상태가 아니라면 스펙트럼의 반대쪽 에지를 이용하여 COSTAS 루프를 사용함으로써, 반송파 복구부의 성능을 향상시킬 수 있다.If both edge portions of the spectrum are not weakened, the performance of the carrier recovery unit may be improved by using the COSTAS loop using the opposite edge of the spectrum.
도 4에 기존 스펙트럼의 반대쪽 에지를 이용하기 위한 스펙트럼 형성 과정을 나타내었다. 4 shows a spectrum forming process for using the opposite edge of the existing spectrum.
도 4의 (a)는 6MHz 통과대역에서의 I 채널 신호의 스펙트럼을 보인 것으로서, I 채널 신호의 중심 주파수가 6MHz에 위치했을 때 파일롯 신호는 3.309441MHz에 위치하게 된다. 4 (a) shows a spectrum of an I channel signal in a 6 MHz pass band, and when the center frequency of the I channel signal is located at 6 MHz, the pilot signal is located at 3.309441 MHz.
도 4의 (b)는 (a)의 파일롯 신호가 DC에 올 수 있도록 하기 위해 반송파 복구부 내 NCO의 중심 주파수(Center frequency)를 3.309441MHz로 조절하였을 경우, 기저대역으로 천이한 신호의 스펙트럼을 보이고 있다. 즉 도 4의 (b)는 NCO의 중심 주파수를 3.309441MHz로 조절하여 상기 (a)의 6MHz 통과대역 신호를 기저대역으로 천이하였을 때의 I 채널 신호의 스펙트럼으로서, 파일롯 신호가 DC에 위치함을 알 수 있다. FIG. 4 (b) shows the spectrum of the signal transitioned to the baseband when the center frequency of the NCO in the carrier recovery unit is adjusted to 3.309441 MHz so that the pilot signal of (a) can reach DC. It is showing. 4 (b) is a spectrum of the I channel signal when the 6 MHz passband signal of (a) is shifted to the baseband by adjusting the center frequency of the NCO to 3.309441 MHz, and the pilot signal is located at DC. Able to know.
그리고 (b)의 기저대역 신호를 기준으로 반대쪽 에지를 DC로 가져오기 위해 상기 (b)의 신호를 2.690559MHz로 변조하면(즉, (b)의 신호 * ), 도 4의 (c)와 같이 된다. 다시 도 4의 (c)의 신호에 를 곱하는 변조를 수행하면 도 4의 (d)와 같이 (b)의 기저대역 신호를 기준으로 반대편 에지가 DC에 존재하는 신호가 생성된다. And modulating the signal of (b) to 2.690559 MHz to bring the opposite edge to DC based on the baseband signal of (b) (i.e., the signal of (b) * ) And (c) of FIG. 4. Again to the signal of Figure 4 (c) When the multiplication is performed, as shown in (d) of FIG. 4, a signal having the opposite edge in DC is generated based on the baseband signal of (b).
그리고 도 4의 (c)의 신호에 를 곱하면 도 4의 (b)와 같이 원래의 기저대역 신호가 생성된다. And the signal of FIG. By multiplying, the original baseband signal is generated as shown in FIG.
본 발명에서 도 4의 (b)와 같은 형태의 스펙트럼을 하위 에지 스펙트럼(Lower Edge spectrum)이라 하고, 도 4의 (d)와 같은 형태의 스펙트럼을 상위 에지 스펙트럼(Upper Edge spectrum)이라 한다.In the present invention, the spectrum of the form as shown in Figure 4 (b) is called the lower edge spectrum (Lower Edge spectrum), the spectrum of the form as shown in Figure 4 (d) is called the Upper Edge spectrum (Upper Edge spectrum).
본 발명은 도 4의 하위 및 상위 에지 스펙트럼을 이용하여 반송파 복구를 수행한다. The present invention performs carrier recovery using the lower and upper edge spectrum of FIG.
다음은 다양한 실시예를 통해 본 발명의 반송파 복구 과정을 설명한다.The following describes a carrier recovery process of the present invention through various embodiments.
제 1 실시예First embodiment
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, A/D 변환부(500)가 고정 발진자에서 발진된 고정 주파수로 수신된 아날로그 통과대역 신호를 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 경우에 대한 실시예이다. FIG. 5 is a block diagram illustrating an apparatus for recovering a carrier according to a first embodiment of the present invention, in which an A /
이 경우 재샘플링부(resampler)(504)와 주파수 변환기(509)가 필요하다. 그 이유에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다. In this case, a
상기 재샘플링부(504) 전단에는 통과대역 신호를 기저대역 신호로 변환하는 복소 곱셈기(503)가 연결된다. A
그리고 상기 재샘플링부(504)의 출력단에는 재샘플링된 기저대역 신호의 스펙트럼 양끝이 DC에 위치하도록 제어하는 변조부(505)가 연결된다. 상기 변조부(505)의 출력단과 주파수 변환기(509) 사이에는 위상 에러 검출기(506)가 배치되고, 상기 주파수 변환기(509)와 복소 곱셈기(503) 사이에는 루프 필터(508)와 NCO(509)가 순차 배치된다. A
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에서, A/D 변환부(500)는 중간 주파수 처리부에서 출력되는 아날로그 통과대역 신호를 고정 주파수 즉, 25MHz의 일정한 클럭으로 샘플링시켜 지연기(501) 및 힐버트 변환기(502)로 출력한다. 즉, 송신측에서는 심볼 주파수(fs)의 2배인 21.52MHz로 샘플링된 데이터가 전송되지만, 상기 A/D 변환부(500)에서 출력되는 데이터는 25MHz로 샘플링된 디지털 통과대역 신호이다. In the first embodiment of the present invention configured as described above, the A /
상기 힐버트 변환기(502)는 디지털화된 통과대역 실수 성분의 신호를 90도 반전시켜 허수 성분의 신호로 변환한 후 복소 곱셈기(503)로 출력하고, 지연기(501)는 상기 힐버트 변환기(502)에서의 처리 시간만큼 입력되는 통과대역 실수 성분의 신호를 지연시켜 상기 복소 곱셈기(503)로 출력한다. The
도 4의 (a)는 상기 디지털 통과대역 신호의 스펙트럼 예를 보인 것으로서, 중간 주파수를 6MHz이고, 파일롯 주파수가 3.309441MHz에 위치할 때를 보이고 있 다. FIG. 4 (a) shows an example of the spectrum of the digital passband signal, showing an intermediate frequency of 6 MHz and a pilot frequency of 3.309441 MHz.
상기 복소 곱셈기(503)는 디지털 통과대역 I,Q 신호에 NCO(509)의 출력 주파수를 곱하여 기저대역 I,Q 신호로 변환한 후 재샘플링부(504)로 출력한다.The
이때 상기 도 4의 (a)의 파일롯 신호가 DC에 위치하도록 하기 위해서 상기 NCO(509)의 중심 주파수를 3.309441MHz로 설정한다. At this time, the center frequency of the
그러면 상기 복소 곱셈기(503)에서 출력되는 기저대역 신호의 스펙트럼에서 파일롯 신호는 도 4의 (b)와 같이 DC에 위치하게 된다. 즉 파일롯 신호가 DC에 존재하는 하위 에지 스펙트럼이 형성된다. Then, in the spectrum of the baseband signal output from the
한편 송신측에서는 심볼 클럭 주파수(fs)의 2배인 21.52MHz로 샘플링된 데이터가 전송되지만, 상기 A/D 변환부(500)에서 출력되는 데이터는 25MHz로 샘플링된 디지털 데이터이다. On the other hand, while the transmitter transmits data sampled at 21.52 MHz, which is twice the symbol clock frequency fs, the data output from the A /
따라서 상기 재샘플링부(504)에서는 상기 복소 곱셈기(503)에서 출력되는 디지털 기저대역 I,Q 신호를 타이밍 복구부(도시되지 않음)의 출력 주파수를 이용하여 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs) 즉, 21.52MHz에 동기된 디지털 신호로 보간하여 변조부(505)로 출력하게 된다. 이는 21.52MHz로 샘플링되어 전송된 데이터를 상기 A/D 변환부(500)에서 25MHz로 샘플링하여 출력하기 때문이며, 따라서 상기 재샘플링부(504)에서는 다시 2배의 심볼 클럭 주파수 즉, 21.52MHz로 샘플링하여 출력하게 된다. Therefore, the
상기 변조부(505)는 기저대역 신호의 양끝 스펙트럼을 모두 이용하여 반송파 복구를 수행하기 위하여, 재샘플링된 기저대역 신호의 스펙트럼 양끝이 DC에 위치 하도록 변조한다. The
이를 위해 상기 변조부(505)는 제1 내지 제3 곱셈기(511∼513)로 구성된다. To this end, the
즉 제1 곱셈기(511)는 도 4의 (b)와 같은 하위 에지 스펙트럼 신호에 를 곱하여 도 4의 (c)와 같은 스펙트럼을 형성하고, 제 2 곱셈기(512)는 도 4의 (c)와 같은 스펙트럼 신호에 를 다시 곱하여 도 4의 (d)와 같은 상위 에지 스펙트럼을 형성한다. That is, the
그리고 제3 곱셈기(513)는 도 4의 (c)와 같은 스펙트럼 신호에 를 곱하여 도 4의 (b)와 같은 하위 에지 스펙트럼을 형성한다. And the
상기 제2 곱셈기(512)에서 형성된 상위 에지 스펙트럼 신호와 제3 곱셈기(513)에서 형성된 하위 에지 스펙트럼 신호는 위상 에러 검출기(506)로 출력된다. The upper edge spectrum signal formed by the
이때 제3 곱셈기(513)를 사용하지 않고, 대신 재샘플링부(504)에서 출력되는 하위 에지 스펙트럼 신호를 바로 위상 에러 검출기(506)로 입력할 수도 있다. 이는 시스템 설계자에 의해 달라질 수 있다. In this case, instead of using the
상기 위상 에러 검출기(506)는 상위 에지 스펙트럼 신호와 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 각각 위상 에러를 검출한 후 더하여 주파수 변환기(507)로 출력한다. The
도 9는 상기 위상 에러 검출기(506)의 상세 블록도로서, 상위 에지 신호에 대해서는 DC에 파일롯 신호가 존재하지 않으므로, AFC 필터를 제외한 형태의 COSTAS 루프 구조를 사용한다. 그리고 하위 에지 신호에 대해서는 DC에 파일롯 신호가 존재하므로 주파수 에러 검출기(FED)가 부가된 형태인 기존의 FPLL 구조를 사용한다. 이는 COSTAS 루프 구조는 파일롯 신호를 사용하지 않고, FPLL 구조는 파일롯 신호를 사용하기 때문이다. 9 is a detailed block diagram of the
즉 위상 에러 검출기는 상위 에지 스펙트럼 신호로부터 상위 위상 에러를 검출하는 상위 에러 검출부(910), 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 하위 위상 에러를 검출하는 하위 에러 검출부(920), 및 상기 상하위 위상 에러를 더하여 최종 위상 에러를 출력하는 덧셈기(930)로 구성된다. That is, the phase error detector adds an
상기 상위 에러 검출부(910)는 제1 저역통과필터(911), 제2 저역통과필터(912), 및 곱셈기(914)로 구성된다. 여기서 AFC 필터인 부호 추출기(903)는 선택적으로 채택할 수 있다.The
상기 하위 에러 검출부(920)는 제3 저역통과필터(921), 제4 저역통과필터(922), 지연기(923), 부호 추출기(924), 및 곱셈기(925)로 구성된다.The
즉 상기 상위 에러 검출부(910)의 제1,제2 저역통과필터(911,912)는 상위 에지 스펙트럼 I,Q 신호 중 DC 성분 주변의 신호를 제외한 나머지 즉, 데이터 성분을 각각 제거한 후 곱셈기(914)로 출력한다. 이때 상기 상위 에지 스펙트럼 I,Q 신호는 도 4의 (d)와 같이 DC 성분에 파일롯 신호가 존재하지 않는다. 상기 곱셈기(914)는 제1,제2 저역통과필터(911,912)를 통과한 I,Q 신호를 곱하고 그 결과를 상위 위상 에러로 하여 덧셈기(930)로 출력한다.
That is, the first and second low pass filters 911 and 912 of the upper
그리고 상기 하위 에러 검출부(920)의 제3,제4 저역통과필터(921,922)는 하위 에지 스펙트럼 I,Q 신호 중 DC 성분 주변의 신호를 제외한 나머지 성분을 각각 제거하는 필터링을 수행한다. 이때 하위 에지 스펙트럼 I,Q 신호는 도 4의 (b)와 같이 DC 성분에 파일롯 신호가 존재한다. 만일 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 NCO(509)에서 생성된 주파수 성분의 차이가 발생하면 상기 파일롯 신호는 DC 성분 주변의 주파수 성분으로 변한다. The third and fourth low pass filters 921 and 922 of the
상기 제3 저역통과 필터(921)의 출력은 AFC 역할을 하는 지연기(923)로 입력되고, 제4 저역통과 필터(922)의 출력은 곱셈기(925)로 입력된다. 상기 지연기(923)는 데이터 성분이 제거된 I 신호를 일정시간 지연시켜 부호 추출기(924)로 출력한다. 이때, 상기 제3 저역 통과 필터(921)에서 출력되는 파일롯 성분의 I 신호가 지연기(923)를 통과하면서 정확히 DC 성분으로 변하지 않으면 그 만큼에 해당하는 주파수 에러와 위상 에러가 발생한 것을 의미한다. The output of the third
즉, 상기 지연기(923)는 입력되는 통과대역 신호의 파일롯 주파수 성분과 NCO(509)의 주파수 성분의 차이를 주파수 에러의 형태로 변환시켜 부호 추출기(924)로 출력한다.That is, the
상기 부호 추출기(924)는 상기 지연기(923)에서 출력되는 신호의 부호만을 추출하여 곱셈기(925)로 출력한다. 상기 곱셈기(925)는 상기 I 신호의 부호와 데이터 성분이 제거된 Q 신호와를 곱한 후 그 결과를 하위 위상 에러로서 덧셈기(930)로 출력한다. The
상기 덧셈기(930)는 상위 위상 에러와 하위 위상 에러를 더하여 최종 위상 에러를 주파수 변환부(507)로 출력한다. The
상기 주파수 변환부(507)는 A/D 변환부(500)가 고정 주파수(즉, 25MHz)로 샘플링을 수행하였기 때문에 재샘플링부(504)와 함께 추가된 블록으로서, 위상 에러를 다시 25MHz에 동기시켜 루프 필터(508)로 출력한다. The
즉, 상기 복소 곱셈기(503)는 25MHz에 동기되어 통과대역 신호를 기저대역 신호로 변환하므로, 루프 필터(508)와 NCO(509)도 25MHz로 동작을 해야한다. 그런데 상기 위상 에러 검출부(506)에서 출력되는 위상 에러는 재샘플링부(504)에 의해 21MHz에 동기된 신호이므로 주파수 변환부(507)가 필요한 것이다. That is, since the
상기 루프 필터(508)는 입력되는 위상 에러를 여과하고 적산하여 NCO(509)로 출력하고, 상기 NCO(509)는 3.309441MHz를 중심 주파수로 하여 상기 루프 필터(508)의 출력에 비례하는 복소 반송파를 생성해 내어 상기 복소 곱셈기(503)로 출력한다. 상기 위상 에러 값을 보상하기 위한 복소 반송파(cos,sin)는 이전에 비해 좀 더 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분에 가까운 신호가 된다. 이러한 과정을 반복하면 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 거의 비슷한 주파수 신호가 NCO(509)에서 발생되어 복소 곱셈기(503)로 출력되고, 복소 곱셈기(503)는 통과대역의 신호를 원하는 기저대역의 신호로 천이시킨다.
The
제 2 실시예Second embodiment
한편 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, A/D 변환부(600)가 가변 주파수로 수신된 아날로그 통과대역 신호를 샘플링 하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 경우에 대한 실시예이다. 6 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention, in which the A /
이 경우 도 5의 재샘플링부(504)와 주파수 변환기(509)가 필요없다. 대신 타이밍 복구부(도시되지 않음)의 타이밍 에러 정보로부터 생성된 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)가 A/D 변환부(600)로 입력되어 샘플링에 이용된다. In this case, the
즉 도 6의 구성 및 동작은 상기된 도 5와 동일하다. 다만 도 6은 A/D 변환부(600)에 입력되는 클럭의 주파수가 고정 주파수가 아닌 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)인 차이를 가지고 있다. 그러므로 도 6의 구성 및 동작 설명은 도 5를 참조하면 되므로 상세 설명을 생략한다. That is, the configuration and operation of FIG. 6 are the same as those of FIG. 5 described above. 6 has a difference that the frequency of the clock input to the A /
도 6의 경우는 A/D 변환부(600)에서 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)로 아날로그 통과대역 신호를 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하므로 재샘플링부(504)와 주파수 변환부(507)가 필요없고, 이로 인해 그만큼 하드웨어 부담을 줄일 수 있다.
In the case of FIG. 6, the A /
제 3 실시예Third Embodiment
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, A/D 변환부(700)는 고정 주파수로 아날로그 통과대역 신호를 샘플링하며, 특히 스펙트럼 생성이 상기된 제1,제2 실시예와 다르다. FIG. 7 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a third embodiment of the present invention. The A /
즉 도 7에서 A/D 변환부(700)에서 디지털화된 통과대역 신호는 지연기(701)와 힐버트 변환기(702)로 입력된다. 상기 지연기(701)와 힐버트 변환기(702)에서 출력되는 디지털 통과대역 I,Q 신호는 제1,제2 복소 곱셈기(703,705)로 입력된다. 또한, 제1 NCO(710)의 출력은 제1 복소 곱셈기(703)로 입력되고, 제2 NCO(711)의 출력은 제2 복소 곱셈기(705)로 입력된다. That is, in FIG. 7, the passband signal digitized by the A /
상기 제1 복소 곱셈기(703)에서 출력되는 하위 에지 스펙트럼 신호는 제1 재샘플링부(704)를 거쳐 위상 에러 검출부(707)로 입력되고, 제2 복소 곱셈기(705)에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호는 제2 재샘플링부(706)를 거쳐 위상 에러 검출부(707)로 입력된다. The lower edge spectrum signal output from the first
상기 위상 에러 검출부(707)에서 출력되는 위상 에러는 주파수 변환부(708)와 루프 필터(709)를 순차적으로 거친 후 제1,제2 NCO(710,711)로 입력된다. The phase error output from the
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 제 3 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the third embodiment according to the present invention configured as described above is as follows.
즉, 도 4의 (a)와 같이 파일롯 주파수가 3.309441MHz에 위치할 때, 제1 NCO(710)의 중심 주파수를 3.309441MHz로, 제2 NCO(711)의 중심 주파수를 8.690559MHz로 설정한다. That is, when the pilot frequency is located at 3.309441 MHz as shown in FIG. 4A, the center frequency of the
그리고 상기 제1 복소 곱셈기(703)에서 디지털 통과대역 I,Q 신호에 제1 NCO(710)의 출력 주파수를 곱하여 기저대역 I,Q 신호로 변환하면, 도 4의 (b)와 같이 파일롯 신호가 DC에 위치하는 하위 에지 스펙트럼이 형성된다. When the first
또한 상기 제2 복소 곱셈기(705)에서 디지털 통과대역 I,Q 신호에 제2 NCO(711)의 출력 주파수를 곱하여 기저대역 I,Q 신호로 변환하면, 도 4의 (d)와 같이 파일롯 신호가 존재하는 에지의 반대편 에지가 DC에 존재하는 상위 에지 스펙트럼이 형성된다.
In addition, when the second
제1 재샘플링부(704)는 상기 제1 복소 곱셈기(703)에서 출력되는 하위 에지 스펙트럼 신호를 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs) 즉, 21.52MHz에 동기된 하위 에지 스펙트럼 신호로 보간하여 위상 에러 검출부(707)로 출력한다. The
제2 재샘플링부(706)는 상기 제2 복소 곱셈기(705)에서 출력되는 상위 에지 스펙트럼 신호를 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs) 즉, 21.52MHz에 동기된 상위 에지 스펙트럼 신호로 보간하여 위상 에러 검출부(707)로 출력한다. The
상기 위상 에러 검출부(707)의 상세 구성 및 동작은 상기된 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 위상 에러 검출부와 동일하다. The detailed configuration and operation of the
즉 위상 에러 검출부(707)는 상기된 도 9와 같이 COSTAS 구조인 상위 에러 검출부(910)에서 상위 에지 스펙트럼 신호로부터 상위 위상 에러를 검출하고, FPLL 구조인 하위 에러 검출부(920)에서 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 하위 위상 에러를 검출한 후 덧셈기(930)에서 두 위상 에러를 더하여 주파수 변환부(708)로 출력한다. 더 상세한 설명은 상기된 제1 실시예를 참조하면 된다. That is, the
상기 주파수 변환부(708)는 21MHz에 동기된 위상 에러를 다시 25MHz에 동기시켜 루프 필터(709)로 출력한다. 상기 루프 필터(709)는 입력되는 위상 에러를 여과하고 적산하여 제1,제2 NCO(710,711)로 출력한다. 상기 제1 NCO(710)는 3.309441MHz를 중심 주파수로 하여 상기 루프 필터(709)의 출력에 비례하는 복소 반송파를 생성한 후 제1 복소 곱셈기(703)로 출력한다. 상기 제2 NCO(711)는 8.690559MHz를 중심 주파수로 하여 상기 루프 필터(709)의 출력에 비례하는 복소 반송파를 생성한 후 제2 복소 곱셈기(705)로 출력한다.
The
제 4 실시예Fourth embodiment
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, 도 8의 기본적인 구성은 상술한 제 1 실시예와 동일하다. 다만, 본 발명의 제4 실시예에서는 상술한 제 1 실시예와는 NCO의 중심 주파수 및 변조부의 구성이 다르다. 8 is a block diagram illustrating a carrier recovery apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The basic configuration of FIG. 8 is the same as the first embodiment described above. However, in the fourth embodiment of the present invention, the configuration of the center frequency of the NCO and the modulator is different from that of the first embodiment.
상기 NCO(809)의 중심 주파수는 6.0MHz로 설정하며, 변조부(805)는 재샘플링부(804)의 출력에 를 다시 곱하여 상위 에지 스펙트럼을 형성하는 곱셈기(811)와 재샘플링부(804)의 출력에 를 곱하여 하위 에지 스펙트럼을 형성하는 곱셈기(812)로 구성된다. The center frequency of the
그러면 복소 곱셈기(803)를 통과한 신호는 도 4의 (c)와 같이 스펙트럼의 가운데 부분이 DC에 위치하는 형태가 된다. Then, the signal passing through the
상기 복소 곱셈기(803)의 출력은 재샘플링부(804)를 거쳐 변조부(805)로 입력된다. 이때 상기 변조부(805)의 곱셈기(811)에서 재샘플링부(804)의 출력에 를 곱하면 도 4의 (d)와 같은 상위 에지 스펙트럼이 형성된다. 그리고 곱셈기(812)에서 상기 재샘플링부(804)의 출력에 를 곱하면 도 4의 (b)와 같은 하위 에지 스펙트럼이 형성된다. The output of the
상기 상,하위 에지 스펙트럼 신호는 위상 에러 검출부(806)로 입력된다. The upper and lower edge spectrum signals are input to the
상기 위상 에러 검출부(806)는 상기된 도 9와 같이 COSTAS 구조인 상위 에러 검출부(910)에서 상위 에지 스펙트럼 신호로부터 상위 위상 에러를 검출하고, FPLL 구조인 하위 에러 검출부(920)에서 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 하위 위상 에러를 검출한 후 덧셈기(930)에서 두 위상 에러를 더하여 최종 위상 에러를 출력한다. The
상기 위상 에러 검출기(806)에서 검출된 위상 에러는 주파수 변환부(807), 루프 필터(808), 및 NCO(809)를 순차적으로 거치면, 상세 동작은 전술한 실시예들을 참조하면 되므로 생략한다. When the phase error detected by the
도 10은 본 발명에 따른 반송파 복구부와 위상 에러 검출부의 상세 블록이 포함된 디지털 방송 수신기의 일 실시예를 보이고 있다. 10 illustrates an embodiment of a digital broadcast receiver including detailed blocks of a carrier recovery unit and a phase error detector according to the present invention.
도 10에서 1130은 본 발명의 제 1 실시예와 동일한 구성의 변조부이고, 1200은 타이밍 복구부이다. 그리고 1140은 상위 에러 검출부, 1150은 하위 에러 검출부, 1160은 덧셈기로서, 도 9의 위상 에러 검출부와 동일한 구성이다. In FIG. 10,
상기 타이밍 복구부(1200)는 타이밍 에러 검출부(1201), 루프 필터(1202), 및 NCO(1203)로 구성된다. 상기 타이밍 에러 검출부(1201)는 도 4의 (b)와 같은 하위 에지 스펙트럼 신호로부터 타이밍 에러에 관한 정보를 구한 후 루프 필터(1202)로 출력한다. 상기 루프 필터(1202)는 상기 타이밍 에러 검출부(1201)에서 추출된 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하여 NCO(1203)로 출력한다. 상기 NCO(1203)는 상기 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 출력 주파수를 변환 시켜 재샘플링부(1120)의 샘플링 타이밍을 조절한다. The
도 10은 도시되지 않은 A/D 변환부가 고정 주파수 즉, 25MHz로 아날로그 통과대역 신호를 샘플링한 경우이다. 만일 도 10에서 재샘플링부(1120)와 주파수 변환부(1170)를 없애고 싶다면 상기 타이밍 복구부(1200)의 NCO(1203)의 출력 주파수를 A/D 변환부로 입력하면 된다. 10 illustrates a case in which an A / D converter (not shown) samples an analog passband signal at a fixed frequency, that is, 25 MHz. 10, if the
그리고 도 10에서 반송파 복구에 대한 NCO(1190)의 중심 주파수는 3.309441MHz로서, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 구조이다. In FIG. 10, the center frequency of the
한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. On the other hand, the terms used in the present invention (terminology) are terms defined in consideration of the functions in the present invention may vary according to the intention or practice of those skilled in the art, the definitions are the overall contents of the present invention It should be based on.
본 발명을 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified by those skilled in the art as can be seen from the appended claims, and such modifications are within the scope of the present invention.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 반송파 복구 장치 및 이를 이용한 디지털 방송 수신기의 효과를 설명하면 다음과 같다. As described above, the effects of the carrier recovery apparatus and the digital broadcast receiver using the same according to the present invention will be described.
첫째, 본 발명은 기존의 FPLL 시스템을 기반으로 또 하나의 파일롯 신호를 이용하지 않는 위상 에러 검출기를 첨가하여 사용함으로써, 기존의 FPLL 시스템의 특성을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한 기존 시스템에의 적용이 매우 용 이한 장점을 갖는다. First, the present invention has the effect of maintaining the characteristics of the existing FPLL system by adding and using a phase error detector that does not use another pilot signal based on the existing FPLL system. It is also very easy to apply to existing systems.
둘째, 본 발명은 파일롯 신호를 이용하지 않는 COSTAS 루프를 위상 에러 검출기로 사용함으로써, 파일롯 신호가 매우 약해진 경우에도 반송파를 정상적으로 복구할 수 있으므로 시스템의 반송파 복구 성능을 향상시킬 수 있다. Second, the present invention can improve the carrier recovery performance of the system by using a COSTAS loop that does not use a pilot signal as a phase error detector, since the carrier can be normally recovered even when the pilot signal is very weak.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
Claims (11)
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KR1020040090808A KR101092440B1 (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Carrier Recovery apparatus and digital broadcasting receiver using the same |
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