KR101092557B1 - 동기신호 검출장치 및 이를 이용한 ｖｓｂ 수신기 그리고그 방법 - Google Patents

동기신호 검출장치 및 이를 이용한 ｖｓｂ 수신기 그리고그 방법 Download PDF

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Abstract

동기신호 검출장치 및 이를 이용한 VSB 수신기 그리고 그 방법이 개시된다. 본 동기신호 검출장치는 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값 및 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 각각 계산하며, 소정수의 서브 시퀀스들 각각에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산하는 부분 상관기들, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 각각 제곱하는 제곱기들, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값과 제2 부분 상관도값을 합산하며, 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값들을 더하는 덧셈기들, 더해진 소정수의 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값 중 최대값을 검출하는 최대값 검출부, 및 검출된 최대값의 위치를 수신신호의 동기신호로 검출하는 위치 검출부를 포함한다. 이에 따라, 트레이닝 시퀀스를 나눈 다수의 서브 트레이닝 시퀀스별로 상관도값을 계산하여 수신신호와 트레이닝 시퀀스간의 전체 상관도값을 계산함으로써 반송파 오프셋의 영향을 배제하여 정확한 동기신호를 검출할 수 있다.
Figure R1020050020562
부분 비동기, 상관도, 동기신호

Description

동기신호 검출장치 및 이를 이용한 ＶＳＢ 수신기 그리고 그 방법{Apparatus for detecting synchronization and VSB receiver using the same and method thereof}
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 VSB 수신기의 동기신호 검출 동작을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 VSB 수신기의 블럭도,
도 3는 도 2의 동기신호 검출부의 블럭도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 VSB 수신기에서 동기신호 검출방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고
도 5a 내지 도 5c는 VSB 수신기에서 동기신호의 검출결과를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 다운 컨버터 150: 혼합기
200: 보간부 300; 필터
400: 반송파 복원부 500: 심볼타이밍 복원부
600: 동기신호 검출부 700: 등화기
800: 에러정정복호화부
본 발명은 동기신호 검출장치 및 이를 이용한 VSB 수신기 그리고 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 부분 비동기 상관기들을 이용하여 동기신호를 검출하는 동기신호 검출장치 및 이를 이용한 VSB 수신기 그리고 그 방법에 관한 것이다.
VSB(Vestigial Side Band) 변조방식에 의해 전송된 데이터를 수신하는 수신장치에서 데이터를 복조하기 위하여, 수신시 사용되는 튜너(tuner)나 RF 발진기(Oscillator)에 의해 발생하는 주파수 오프셋(frequency offset)과 위상 잡음은 최소화되어야 한다. 이러한 과정을 반송파 복원(Carrier Recovery)라 한다. 미국 디지털 텔레비전 규격인 ATSC(The Advanced Television System Committe) 규격의 VSB 변조방식을 사용하는 디지털 방송 시스템은 반송파 동기를 위하여 송신 신호에 존재하는 파일롯(pilot) 신호를 이용한다. 이때, 파일롯 신호는 반송파를 정확하게 복구하기 위하여 송신시 반송파에 실리는 신호이다.
그리고, 수신장치에서 정확한 데이터를 수신하기 위해 송신장치에서 사용한 것과 동일한 클럭을 생성하는 과정을 심볼 타이밍 복원이라 한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 VSB 수신기의 동기신호 검출 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a는 I신호의 상관도를 이용한 동기신호 검출부의 블럭도이며, 도 1b는 비동기 상관도(noncoherent correlation)를 이용한 동기신호 검출부의 블 럭도이다.
도 1a를 참조하면, I신호의 상관도를 이용한 동기신호 검출부는 상관기(10), 최대값 검출부(30), 및 위치 검출부(50)를 구비한다.
상관기(10)는 수신신호의 리얼신호인 I신호와 기준신호 사이의 상관도값을 계산한다.
최대값 검출부(30)는 상관기(10)에서 계산된 상관도값들 중에서 최대값을 검출한다.
그리고, 위치 검출부(50)는 최대값이 검출된 위치를 유효한 데이터가 존재하는 시작점으로 검출한다.
따라서, I신호의 상관도를 이용한 동기신호 검출은 다음의 수학식을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112005013019711-pat00001
여기서, r(k)는 수신된 리얼신호이며, p(k)는 기준신호이다. 그리고, N은 수신신호의 샘플수이며, k는 인덱스이다. 따라서, 수학식 1과 같이 수신된 리얼 신호인 I 신호와 기준신호 사이의 상관도값을 계산한 후, 최대 상관도값을 갖는 i를 검출함으로써 동기신호를 구할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 비동기 상관도를 이용한 동기신호 검출부는 제1 상관기(21), 제2 상관기(23), 제1 제곱기(25), 제2 제곱기(27), 덧셈기(29), 최대값 검출 부(30), 및 위치 검출부(50)를 포함한다.
제1 상관기(21) 및 제2 상관기(23)는 수신신호의 I신호와 기준신호의 상관도값, 및 수신신호의 Q신호와 기준신호의 상관도값을 각각 계산한다.
제1 제곱기(25) 및 제2 제곱기(27)는 제1 상관기(21)에서 계산된 상관도값과 제2 상관기(23)에서 계산된 상관도값을 각각 제곱한다.
덧셈기(29)는 제1 제곱기(25)에서 계산된 값과 제2 제곱기(27)에서 계산된 값을 합산한다.
최대값 검출부(30)는 덧셈기(29)의 출력값 중 최대값을 검출하며, 위치 검출부(50)는 최대값 검출부(30)에서 검출된 최대값을 갖는 신호의 위치를 검출한다.
따라서, 비동기 상관도를 이용한 동기신호 검출방법에서 상관도는 다음의 수학식을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112005013019711-pat00002
여기서, r(k)는 수신된 리얼 신호(real signal), r'(k)는 수신된 가상 신호(imaginary signal)이며, p(k)는 기준신호이다. 그리고, N은 수신신호의 샘플수이며, k는 인덱스이다. 따라서, 수학식 2와 같이 I 신호와 기준신호 사이의 상관도값을 계산한 후 제곱하며, Q 신호와 기준신호 사이의 상관도값을 계산한 후 제곱한다. 그리고, 각각의 제곱값을 합산한 값들 중 최대값을 갖는 i를 검출함으로써 동기신호를 구할 수 있다. 즉, i 지점 이후부터 유효한 데이터가 위치하는 것으로 판 단할 수 있다.
그러나, 도 1a를 참조하여 상술한 수신된 리얼신호인 I신호의 상관도를 이용한 동기신호 검출방법은 수신된 리얼신호만을 이용하여 동기신호를 검출함으로써, 위상 노이즈(phase noise)에 의한 영향을 제거할 수 없다. 즉, 수신된 리얼 신호의 상관도를 이용한 동기신호 검출방법은 Q신호를 이용하는 것이 아니라 I신호만을 이용하여 동기신호를 검출함으로써, 위상 노이즈가 반영된 동기신호를 검출하여 정확한 동기신호를 검출할 수 없는 문제점이 있다. 특히, 위상이 ±90도가 틀어지는 경우 데이터 프레임과 동기 상관도(coherent correlation)의 최대값의 오차가 1심볼이 될 수도 있다.
그리고, 도 1b를 참조하여 상술한 비동기 상관도를 이용한 동기신호 검출방법은 리얼신호인 I신호와 가상 신호인 Q신호 모두 이용하는 방법으로서, 수신신호에 위상 노이즈가 존재하는 경우에 일반적으로 이용된다. 이러한 비동기 상관도를 이용한 동기신호 검출방법은 수신신호에 복소신호의 크기는 위상과 무관하다는 것을 이용하여, 수신신호에 존재하는 위상 노이즈의 영향을 제거하여 동기신호를 검출한다.
구체적으로, 계산된 I신호의 상관도값과 Q신호의 상관도값을 각각 제1 제곱기(21), 제2 제곱기(23)한 후, 덧셈기(29)를 이용하여 각각의 제곱값을 더함으로써, I신호와 I신호와 90도 위상차를 갖는 Q신호의 위상 부분이 제거되어 동기신호 검출시 위상 노이즈가 반영되지 않게 된다.
그러나, 수신신호에 위상 노이즈 및 반송파 오프셋(carrier frequency offset)이 모두 존재하는 경우에는 비동기 상관도를 이용하는 동기신호 검출방법을 이용하더라도 정확한 동기신호를 검출할 수 없다. 즉, 반송파 오프셋에 의해 상관도값이 변형되어 동기신호를 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있다. 수신신호에 반송파 오프셋이 존재하는 경우, 상관도값은 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005013019711-pat00003
Figure 112005013019711-pat00004
Figure 112005013019711-pat00005
여기서, r(k)는 수신된 리얼 신호, r'(k)는 수신된 가상 신호이며, p(k)는 기준신호이다. 그리고, N은 수신신호의 샘플수, k는 인덱스이며, f0는 반송파 오프셋에 해당한다. 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 반송파 오프셋 f0이 존재할 때에는 프레임 동기가 정확히 맞는 경우에도 반송파 오프셋 f0에 의해 상관도값이 변형된다. 프레임 동기가 정확히 맞는 경우에는 I신호의 상관도값의 제곱값과 Q신호의 상관도값의 제곱값의 합이 1이 되어야함에도 불구하고, 반송파 오프셋 f0에 의해 각각의 제곱값의 합이 1이 되지 않아 동기신호를 정확하게 검출할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 VSB 수신기에서 비동기 상관도를 이용하여 동기신호를 검출할 경우, 다수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스(training sequence)과 수신신호간의 상관도값을 다수의 부분 상관기들 이용하여 계산하여 동기신호를 검출하는 동기신호 검출장치 및 이를 이용한 VSB 수신기 그리고 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동기신호 검출장치는 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값 및 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 각각 계산하며, 소정수의 서브 시퀀스들 각각에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산하는 부분 상관기들, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 각각 제곱하는 제곱기들, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값과 제2 부분 상관도값을 합산하며, 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값들을 더하는 덧셈기들, 더해진 소정수의 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값 중 최대값을 검출하는 최대값 검출부, 및 검출된 최대값의 위치를 수신신호의 동기신호로 검출하는 위치 검출부를 포함한다.
여기서, 트레이닝 시퀀스(training sequence)는 의사 잡음 신호(pseudo noise signal), 필드 싱크 신호(field sync signal), 및 세그먼트 싱크 신호(segment sync signal) 중 어느 하나이다.
바람직하게는 소정수는 검출되는 동기신호에 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있으며, 트레이닝 시퀀스와 수신신호 간의 상관도값이 소정 정확도를 유지할 수 있도록 하는 수이다.
한편, 본 발명의 동기신호 검출장치를 이용한 VSB 수신기는 안테나를 통해 수신신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환하는 다운컨버터, 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 부분 상관도값의 제곱값 및 Q신호간의 부분 상관도값의 제곱값을 합산한 후, 소정수의 서브 시퀀스별로 합산된 제곱값들을 더한값들 중 최대값을 검출하여 동기신호를 검출하는 동기신호 검출부, 수신신호 및 검출된 동기신호를 기초로 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 주파수를 보상하는 반송파 복원부, 수신신호의 및 검출된 동기신호를 기초로 수신신호의 심볼의 시작점과 끝점을 검출하는 심볼타이밍 복원부, 검출된 동기신호를 기초로 채널 환경에 따른 수신신호의 다중 경로를 제거하는 등화기, 및 수신신호에 적용된 에러 정정 부호화 방식에 대응하여 수신신호의 에러 정정 복호화를 수행하는 복호화부를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 동기신호 검출방법은 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값 및 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 각각 계산하며, 소정수의 서브 시퀀스들 각각에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산하는 단계, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 각각 제곱하는 단계, 서브 시퀀스들별로 제1 부분 상관도값과 제2 부분 상관도값을 합산하며, 서브 시퀀스의 합산된 부분 상관도값들을 더하는 단계, 더해진 소정수의 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값 중 최대값을 검출하는 단계, 및 검출된 최대값의 위치를 수신신호의 동기신호로 검출하는 단계를 포함한다.
여기서, 트레이닝 시퀀스(training sequence)는 의사 잡음 신호(pseudo noise signal), 필드 싱크 신호(field sync signal), 및 세그먼트 싱크 신호(segment sync signal) 중 어느 하나이다.
바람직하게는 소정수는 검출되는 동기신호에 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있으며, 트레이닝 시퀀스와 수신신호 간의 상관도값이 소정 정확도를 유지할 수 있도록 하는 수이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 VSB 수신기의 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 VSB 수신기는 다운 컨버터(down converter)(100), 혼합기(mixer)(150), 보간부(interpolation unit)(200), 필터(filter)(300), 반송파 복원부(carrier recovery unit)(400), 심볼타이밍 복원부(symbol timing recovery unit)(500), 동기신호 검출부(sync detection unit)(600), 등화기(equalizer)(700), 및 에러정정복호화부(800)를 포함한다.
다운 컨버터(100)는 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency) 신호를 IF (Intermediate Frequency) 신호로 변환한 후, IF 신호를 다시 기저대역(baseband) 신호로 변환하여 주파수를 낮춰준다.
혼합기(150)는 반송파 복원부(400)에서 검출된 반송파 오프셋을 이용하여 기 저대역 신호로 변환된 수신신호의 주파수를 보정한다.
보간부(200)는 심볼타이밍 복원부(500)에서 검출된 심볼 타이밍 오프셋을 이용하여 수신신호의 정확한 심볼 타이밍을 복원한다.
필터(300)는 보간부(200)의 출력신호 중 원하는 신호를 추출한다. 이때, 필터는 정합 필터(matched filter) 등이 될 수 있다.
반송파 복원부(400)는 수신신호의 파일럿톤을 사용하여 추정된 주파수 오프셋(offset)을 기초로 주파수가 보상되도록 한다.
심볼타이밍 복원부(500)는 수신신호의 동기신호 및 데이터신호를 이용하여 각각의 심볼이 시작하고 끝나는 순간을 찾아낸다.
동기신호 검출부(600)는 트레이닝 시퀀스(training sequence)와 수신신호의 상관도값을 이용하여 최대 상관도값을 검출한 후, 최대 상관도값을 갖는 위치부터 데이터 프레임 지정 신호(indicator signal)를 생성한다. 그리고, 트레이닝 시퀀스의 위치 정보 등에 관한 정보를 등화기(700)에 제공한다.
이때, 동기신호 검출부(600)는 검출되는 동기신호에 대한 정보를 등화기(700)에 출력할 뿐만 아니라, 반송파 복원부(400) 및 심볼타이밍 복원부(500)로 출력하여 반송파 복원 및 심볼 타이밍 복원시 이용되도록 한다. 즉, 동기신호 검출부(600)가 동기 보상 전에 위치하여 트레이닝 시퀀스의 위치 정보를 반송파 복원부(400) 및 심볼타이밍 복원부(500)에 제공하여 정확한 반송파 복원 및 심볼 타이밍 복원이 수행되도록 한다.
등화기(700)는 동기신호 검출부(600)의 출력값을 기초로 채널 환경에 따른 수신신호의 다중 경로를 제거한다.
에러정정복호화부(800)는 송신 시스템의 에러 정정 부호화 방식에 대응하여 수신신호의 에러 정정 및 복호화를 수행한다.
도 3은 도 2의 동기신호 검출부(600)의 블럭도이다.
이하에서는 VSB 수신기에서의 동기신호 검출부(600)에서 동기신호 검출시 이용되는 트레이닝 신호는 의사 잡음 신호(Pseudo Noise signal) 중 PN511 시퀀스인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 동기신호 검출부(600)는 상관도값을 계산하기 위한 n개의 부분 상관기와 n/2개의 덧셈기, 최대값 검출부(680), 그리고 위치 검출부(690)를 포함한다. 본 명세서에서는, 도 3의 부분 상관기들, 제곱기들을 포함하는 부분에 대하여, 부분 상관부로 통칭한다. 또한, 최대값 검출부 및 위치 검출부를 포함하는 부분에 대하여, 검출부로 통칭한다.
홀수번째 부분 상관기는 소정범위의 트레이닝 시퀀스와 소정범위의 트레이닝 시퀀스에 해당하는 소정범위의 I신호 사이의 상관도값을 계산한다. 그리고, 짝수번째 부분 상관기는 소정범위의 트레이닝 시퀀스와 소정범위의 트레이닝 시퀀스에 해당하는 소정범위의 I신호의 힐버트 변환(Hilbert transform)인 Q신호 사이의 상관도값을 계산한다. 이때, 트레이닝 시퀀스는 의사 잡음 신호, 세그먼트 동기신호, 필드 싱크 신호 등이 될 수 있다. 여기서, 소정범위는 트레이닝 시퀀스인 PN511 시퀀스를 소정수의 서브 시퀀스로 나눈 경우, 하나의 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수를 말한다.
부분 상관기들을 이용한 부분 비동기 상관도값은 다음의 수학식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112005013019711-pat00006
여기서, r은 수신된 리얼신호인 I신호, r'은 수신된 가상신호인 Q신호이며, p(k)는 트레이닝 시퀀스로서 의사 잡음 신호이다. 그리고, L은 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수이며, N은 의사 잡음 신호가 나누어진 서브 시퀀스의 개수이며, k는 인덱스이다.
그리고, 서브 시퀀스는 p(n)={p1(n1), p2(n2), ...,pN(nN)}와 같이 나타낼 수 있다. 이때, n은 상관도값 계산시 이용되는 전체 시퀀스의 넘버이며, ni는 서브 시퀀스의 넘버이며, nN는 서브 시퀀스 개수의 최대값이다. nN은 1보다 크고 511에서 서브 시퀀스의 개수와 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수의 곱을 뺀 값(1≤ nN≤511-L·N)보다 작다. 즉, 511 시퀀스의 의사 잡음 신호를 소정개수의 서브 시퀀스로 나눈 후 하나의 서브 시퀀스를 형성하지 나머지 샘플들은 상관도값 계산시 고려하지 않는다. 예를 들어, 511 시퀀스를 하나의 서브 시퀀스가 50개의 샘플들을 갖도록 PN511 시퀀스를 서브 시퀀스로 나눌 경우, PN511 시퀀스는 10개의 서브 시퀀스로 나누어지게 되며 나머지 11 샘플들은 상관도값 계산시 이용하지 않는다.
수학식 4에 나타낸 바와 같이, 나누어진 PN511 시퀀스의 서브 시퀀스와 서브 시퀀스 범위에 해당하는 I신호의 상관도값의 제곱값과, PN511 시퀀스의 서브 시퀀스와 서브 시퀀스 범위에 해당하는 Q신호의 상관도값의 제곱값을 합산하여 각 서브 시퀀스의 제곱값의 합산값을 계산한 후, 소정수의 서브 시퀀스의 합산값을 모두 더하여 수신신호와 PN511간의 상관도값을 구할 수 있다.
이때, 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수는 정확한 동기신호를 검출할 수 있는 오프셋의 범위를 결정할 수 있게 된다. 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수(L)가 증가되면 정확한 동기신호를 검출할 수 있는 반송파 오프셋의 범위가 줄어들게 된다. 즉, 트레이닝 시퀀스를 적은 수의 서브 시퀀스로 나누게 되면, 큰 반송파 오프셋은 상관도값 계산시 반영되어 정확한 동기신호를 검출할 수 없게 된다.
반면, 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수(L)를 감소시키면 동기신호 검출시 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있는 반송파 오프셋의 범위는 커지나, 다수의 서브 시퀀스를 이용하여 상관도값을 계산함으로써 상관도값 자체의 정확도는 떨어질 수 있게 된다.
예를 들어, 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수(L)를 48로 할 경우, 약 ±10 KHz 이상의 반송파 오프셋이 존재하여야만 상관도값이 정확하게 계산되지 않게 된다.
그리고, 다수의 부분 상관기 및 다수의 제곱기에서 계산된 I신호의 상관도값의 제곱값과 Q신호의 상관도값의 제곱값은 덧셈기에서 합산된다.
최대값 검출부(680)는 덧셈기에서 출력된 값들 중 최대값을 검출한다.
위치 검출부(690)는 최대값이 검출된 위치를 유효한 데이터가 존재하기 시작점인 동기신호의 위치로 검출한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 VSB 수신기에서 동기신호 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 수신신호의 동기신호 검출시 이용되는 트레이닝 시퀀스를 소정수의 서브 시퀀스로 나눈다(S901). 이때, 트레이닝 시퀀스는 의사 잡음 신호(pseudo noise signal), 필드 싱크 신호(field sync signal), 및 세그먼트 싱크 신호(segment sync signal) 등이 될 수 있다.
여기서, 트레이닝 시퀀스를 서브 시퀀스로 나누는 소정수는 정확한 동기신호를 검출할 수 있는 오프셋의 범위를 결정할 수 있게 된다. 적은 수의 서브 시퀀스로 나누어서 하나의 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수가 증가되면 정확한 동기신호를 검출할 수 있는 반송파 오프셋의 범위가 줄어들게 된다.
반면, 다수의 서브 시퀀스로 나누어서 하나의 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수를 감소시키면 동기신호 검출시 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있는 반송파 오프셋의 범위는 커지나, 다수의 서브 시퀀스를 이용하여 상관도값을 계산함으로써 상관도값 자체의 정확도는 떨어질 수 있게 된다.
따라서, 소정수는 검출하고자 하는 동기신호에 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있으며, 전체 트레이닝 시퀀스와 수신신호 간의 상관도값이 소정 정확도를 유지할 수 있는 수로 결정하도록 한다.
이어, 서브 시퀀스별로 부분 상관도값을 계산한다(S903). 하나의 서브 시퀀스와 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값을 계산하고, 서브 시퀀스와 수신신호의 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 계산한다. 그리고, 각각의 서브 시퀀스들에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산한다.
이어, 각 부분 상관도값의 제곱값들을 합산한다(S905). 제1 부분 상관도값과 제2 부분 상관도값을 각각 제곱한 후 각각의 제곱값을 합산한다. 그리고, 각 서브 시퀀스별로 합산한 제곱값을 모두 합산한다.
이어, 제1 부분 상관도값의 제곱값과 제2 부분 상관도값의 제곱값의 합산값을 각 서브 시퀀스별로 합산한 값 중 최대값을 검출한다(S907). 따라서, 트레이닝 시퀀스와 수신신호간의 부분 비동기 상관도값을 이용하여 최대 상관도값을 검출할 수 있음으로써 반송파 오프셋이 최대 상관도값 검출시 반영되는 것을 배제할 수 있게 된다.
이어, 최대값을 갖는 위치를 검출한다(S909). 트레이닝 시퀀스와 수신신호간 최대 상관도값을 갖는 위치가 동기신호의 위치가 된다.
도 5a 내지 도 5c는 VSB 수신기에서 동기신호의 검출결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 본 발명에 따른 부분 비동기 상관도값을 이용하여 동기신호를 검출하는 경우를 나타낸 그래프이며, 도 5b는 비동기 상관도값을 이용하여 동기신호를 검출하는 경우를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 5c는 동기 상관도값을 이용하여 동기신호를 검출하는 경우를 나타낸 그래프이다. 여기서, 그래프의 가로축은 시간(time)을 나타내며, 세로축은 상관도값(correlation value)을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c에 나타낸 바와 같이, 부분 비동기 상관도값을 이용하여 동기신호를 검출하는 방법은 동기 상관도값을 이용하거나 비동기 상관도값을 이용하여 동기신호를 검출하는 방법과 달리 최대 상관도값을 갖는 위치 즉 피크값을 갖는 타이밍이 명확하다. 따라서, 부분 비동기 상관도값을 이용하는 방법은 다른 동기신호 검출방법에 비해 정확하게 동기신호를 검출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 트레이닝 시퀀스를 나눈 다수의 서브 트레이닝 시퀀스별로 상관도값을 계산하여 수신신호와 트레이닝 시퀀스간의 전체 상관도값을 계산함으로써 반송파 오프셋의 영향을 배제하여 정확한 동기신호를 검출할 수 있다.
그리고, 검출된 동기신호에 대한 정보가 반송파 복원 및 심볼 타이밍 복원에 이용되도록 함으로써 트레이닝 시퀀스의 위치 정보를 이용하여 정확한 동기 보상이 수행되도록 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (28)

  1. 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 상기 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값 및 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 각각 계산하며, 상기 소정수의 서브 시퀀스들 각각에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산하는 부분 상관기들;
    상기 서브 시퀀스들별로 상기 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 각 각 제곱하는 제곱기들;
    상기 서브 시퀀스들별로 상기 제1 부분 상관도값과 상기 제2 부분 상관도값을 합산하며, 상기 서브 시퀀스들의 합산된 부분 상관도값들을 더하는 덧셈기들;
    상기 더해진 소정수의 서브 시퀀스들의 상기 합산된 부분 상관도값 중 최대값을 검출하는 최대값 검출부; 및
    상기 검출된 최대값의 위치를 수신신호의 동기신호로 검출하는 위치 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기신호 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트레이닝 시퀀스(training sequence)는 의사 잡음 신호(pseudo noise signal), 필드 싱크 신호(field sync signal), 및 세그먼트 싱크 신호(segment sync signal) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동기신호 검출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정수는 상기 검출되는 동기신호에 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있으며, 상기 트레이닝 시퀀스와 상기 수신신호 간의 상관도값이 소정 정확도를 유지할 수 있도록 하는 수인 것을 특징으로 하는 동기신호 검출장치.
  4. VSB 수신기에서 사용가능한 동기 신호 검출 장치에 있어서,
    복수 개의 범위로 구분된 트레이닝 시퀀스와 상기 구분된 트레이닝 시퀀스 각각에 대응되는 복수 개의 수신 신호 사이의 상관도 값을 계산하여, 부분 상관 신호를 출력하는 부분 상관부; 및,
    상기 부분 상관 신호를 가산하여 상관 신호를 출력하는 가산부;를 포함하는 동기 신호 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상관 신호의 최대 값의 위치를 동기 신호의 위치로 검출하는 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 동기 신호의 위치를 등화기, 심볼 타이밍 복원 부 및 반송파 복원 부로 제공하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 상관 신호의 최대 값을 검출하는 최대값 검출부;
    상기 상관 신호의 최대값의 위치를 상기 동기 신호의 위치로 검출하는 위치 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 부분 상관 부는 상기 복수 개의 상관 신호를 다음 수식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치 :
    Figure 112009027403650-pat00015
    여기서, r은 수신된 리얼신호인 I신호, r'은 수신된 가상신호인 Q신호이며, p(k)는 트레이닝 시퀀스로서 의사 잡음 신호, L은 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수이며, N은 의사 잡음 신호가 나누어진 서브 시퀀스의 개수이며, k는 인덱스.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 부분 상관 부는
    상기 트레이닝 시퀀스의 복수 개의 부분 중 제1 부분과, 상기 제1 부분에 대응되는 I 신호 사이의 제1 상관도 값을 생성하는 복수 개의 제1 부분 상관기;
    상기 트레이닝 시퀀스의 복수 개의 부분 중 제2 부분과, 상기 제2 부분에 대응되는 Q 신호 사이의 제2 상관도 값을 생성하는 복수 개의 제2 부분 상관기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 부분 상관부는
    상기 제1 상관도 값을 제곱하는 복수 개의 제1 제곱기;
    상기 제2 상관도 값을 제곱하는 복수 개의 제2 제곱기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가산부는,
    대응되는 제1 제곱기로부터 출력되는 상기 제1 상관도 값의 제곱값과, 대응되는 제2 제곱기로부터 출력되는 상기 제2 상관도 값의 제곱값을 가산하는 가산기;를 복수개 구비하며,
    상기 복수 개의 가산기 각각은 이전 단의 가산기가 존재하면, 이전 단의 가산기로부터 출력되는 가산 결과값과 상기 제1 상관도 값의 제곱값 및 상기 제2 상관도 값의 제곱값을 함께 가산하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 부분 상관부는, 상기 트레이닝 시퀀스를 복수 개의 부분으로 구분하여 복수 개의 서브 트레이닝 시퀀스를 생성하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 장치.
  13. VSB 수신기에 있어서,
    수신 신호의 복수 개의 부분 및 트레이닝 시퀀스의 대응되는 복수 개의 부분 사이의 복수 개의 부분 상관 신호를 산출하는 부분 상관부;
    상기 복수 개의 부분 상관 신호를 가산하여 상관 신호를 결정하는 가산부;
    상기 상관 신호의 최대 값의 위치를 동기 신호의 위치로서 검출하는 검출부;
    상기 수신된 신호 및 상기 검출된 동기 신호 위치에 기초하여 추정된 주파수 옵셋을 이용하여 주파수를 보상하는 반송파 복원부;
    상기 수신된 신호 및 상기 검출된 동기 신호 위치에 기초하여 상기 수신 신호의 심볼의 시점 및 종점을 검출하는 심볼 타이밍 복원부;
    상기 검출된 동기 신호 위치에 기초하여 채널 환경에 의존하는 수신 신호의 멀티 패스를 제거하는 등화기;를 구비한 동기 신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 수신기.
  14. 안테나를 통해 수신신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환하는 다운컨버터;
    소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 상기 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 상기 수신신호의 I신호간의 부분 상관도값의 제곱값 및 Q신호간의 부분 상관도값의 제곱값을 합산한 후, 소정수의 서브 시퀀스별로 합산된 제곱값들을 더한값들 중 최대값을 검출하여 동기신호를 검출하는 동기신호 검출부;
    상기 수신신호 및 상기 검출된 동기신호를 기초로 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 주파수를 보상하는 반송파 복원부;
    상기 수신신호의 및 상기 검출된 동기신호를 기초로 상기 수신신호의 심볼의 시작점과 끝점을 검출하는 심볼타이밍 복원부;
    상기 검출된 동기신호를 기초로 채널 환경에 따른 상기 수신신호의 다중 경로를 제거하는 등화기; 및
    상기 수신신호에 적용된 에러 정정 부호화 방식에 대응하여 수신신호의 에러 정정 복호화를 수행하는 복호화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 수신기.
  15. 소정수의 서브 시퀀스로 나누어진 트레이닝 시퀀스의 서브 시퀀스와, 상기 서브 시퀀스의 범위에 해당하는 수신신호의 I신호간의 제1 부분 상관도값 및 Q신호간의 제2 부분 상관도값을 각각 계산하며, 상기 소정수의 서브 시퀀스들 각각에 대해 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 계산하는 단계;
    상기 서브 시퀀스들별로 상기 제1 부분 상관도값 및 제2 부분 상관도값을 각각 제곱하는 단계;
    상기 서브 시퀀스들별로 상기 제1 부분 상관도값과 상기 제2 부분 상관도값을 합산하며, 상기 서브 시퀀스의 상기 합산된 부분 상관도값들을 더하는 단계;
    상기 더해진 소정수의 서브 시퀀스들의 상기 합산된 부분 상관도값 중 최대값을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 최대값의 위치를 수신신호의 동기신호로 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기신호 검출방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 트레이닝 시퀀스(training sequence)는 의사 잡음 신호(pseudo noise signal), 필드 싱크 신호(field sync signal), 및 세그먼트 싱크 신호(segment sync signal) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 동기신호 검출방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 소정수는 상기 검출되는 동기신호에 반송파 오프셋의 영향을 배제할 수 있으며, 상기 트레이닝 시퀀스와 상기 수신신호 간의 상관도값이 소정 정확도를 유지할 수 있도록 하는 수인 것을 특징으로 하는 동기신호 검출방법.
  18. VSB 수신기에서 사용가능한 동기 신호 검출 방법에 있어서,
    수신 신호의 복수 개의 부분 및 트레이닝 시퀀스의 대응되는 부분 사이의 상관도 값을 계산하여, 부분 상관 신호를 출력하는 단계; 및,
    상기 부분 상관 신호를 가산하여 상관 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 동기 신호 검출 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 상관 신호의 최대 값의 위치를 동기 신호의 위치로 검출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는
    상기 동기 신호의 위치를 등화기로 제공하는 단계;
    상기 동기 신호의 위치를 심볼 타이밍 복원 부로 제공하는 단계; 및
    상기 동기 신호의 위치를 캐리어 복원 부로 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 상관 신호의 최대 값을 검출하는 단계;
    상기 상관 신호의 최대값의 위치를 상기 동기 신호의 위치로 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 복수 개의 상관 신호는 다음 수식에 따라 산출하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법 :
    Figure 112009027403650-pat00016
    여기서, r은 수신된 리얼신호인 I신호, r'은 수신된 가상신호인 Q신호이며, p(k)는 트레이닝 시퀀스로서 의사 잡음 신호, L은 서브 시퀀스에 포함되는 샘플수이며, N은 의사 잡음 신호가 나누어진 서브 시퀀스의 개수이며, k는 인덱스.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 복수 개의 부분 상관 신호를 산출하는 단계는,
    상기 트레이닝 시퀀스의 복수 개의 부분 중 제1 부분과, 상기 제1 부분에 대응되는 I 신호 사이의 제1 상관도 값을 생성하는 단계;
    상기 트레이닝 시퀀스의 복수 개의 부분 중 제2 부분과, 상기 제2 부분에 대응되는 Q 신호 사이의 제2 상관도 값을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수 개의 부분 상관 신호를 산출하는 단계는,
    상기 제1 상관도 값을 제곱하는 단계;
    상기 제2 상관도 값을 제곱하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 복수 개의 부분 상관 신호를 가산하여 상기 상관 신호를 결정하는 단계는,
    대응되는 제1 제곱기로부터 출력되는 상기 제1 상관도 값의 제곱값과, 대응되는 제2 제곱기로부터 출력되는 상기 제2 상관도 값의 제곱값을 가산하는 각각 가산하는 복수 회의 가산 단계;를 포함하며,
    각 가산 단계는,
    이전 가산 단계에서 가산된 가산 결과값이 존재하면, 상기 이전 가산 단계에서 가산된 가산 결과값과 상기 제1 상관도 값의 제곱값 및 상기 제2 상관도 값의 제곱값을 함께 가산하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 복수 개의 부분 상관 신호를 산출하는 단계는, 상기 트레이닝 시퀀스를 복수 개의 부분으로 구분하여 복수 개의 서브 트레이닝 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
  27. 수신기에서의 동기 신호 검출 방법에 있어서,
    트레이닝 시퀀스를 나누어서 얻어진 복수 개의 서브 트레이닝 시퀀스 각각에 대하여 수신 신호에 대한 복수 개의 상관 신호를 산출하는 단계; 및,
    상기 복수 개의 상관 신호의 합으로부터 최대 상관 신호로서 동기 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 동기 신호 검출 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 트레이닝 시퀀스는 PN 신호, 필드 동기 신호, 세그먼트 동기 신호 및 PN511 신호 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 검출 방법.
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