KR101107112B1 - 디지털 수신기 장치 및 디지털 신호 수신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 수신기 장치 및 관련 방법을 제공하는 것으로, 디지털 수신기 장치는 튜너/복조기 회로와, 아날로그 디지털 변환 수단과, 임펄스 웨이브렛 표현(impulse wavelet representation)을 저장하기 위한 수단과, 수신 신호 내에 간섭 임펄스가 존재하는 지를 결정하는 수단과, 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 검출된 수신 임펄스에 도입하여 그 수신된 신호 내에서의 영향을 상쇄시키는 수단을 포함한다.

Description

디지털 수신기 장치 및 디지털 신호 수신 방법{METHOD AND DEVICE FOR WAVELET DENOISING}

본 발명은 디지털 수신기 및 디지털 신호 수신 방법에 관한 것이다.

부호화 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(COFDM)과 같은 디지털 브로드캐스트 시스템은 디지털 오디오 브로드캐스팅(DAB) 및 디지털 지상 텔레비젼(DVB-T)에서 특정의 용도를 가지고 있다.

그 브로드캐스트 시스템에서는, 각각의 디지털 샘플의 비트가 다수의 캐리어상에 다수의 서로 다른 시간 간격으로 분산되어 있다. 이 캐리어들은 각각 전송 채널 내에서 균일 간격의 서로 다른 주파수에 존재한다. 각각의 시간 간격 내의 파형은 통상 그 시간 간격 동안 캐리어에 대해 요구되는 진폭 및 위상값의 역 고속 퓨리에 변환(IFFT)에 의해 생성된다.

각각의 IFFT의 출력은 소위 심볼(symbol)을 생성하는데, 이 심볼은 심볼 주기의 지속기간을 갖는다. 다수의 이러한 심볼은 결합되어 COFDM 프레임을 형성한다. 그 후 COFDM 프레임이 전송되며, 주파수 및 시간에 걸쳐서 데이터의 비트들을 분포시킴으로써 에러에 대한 저항성이 우수한 시스템을 제공하여 높은 다경로 왜곡에 대처할 수가 있다.

수신기의 복조기에서, 각각의 심볼 내의 파형에 대해 고속 퓨리에 변환(FFT)이 수행되어, 파형을 구성하는 캐리어의 진폭 및 위상을 결정한다. 이러한 진폭 및 위상 값으로부터 심볼에 의해 운반되는 데이터가 도출된다.

COFDM은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)으로 지칭되는 통신 시스템의 버전이다. 그의 특징부들은 1997년 8월, 프랑스의 유럽 텔레커뮤니케이션 표준 협회(ETSI)에 의해 공표된 유럽 표준 EN 300 744, V1.1.2(1997-8)에서의 디지털 비디오 브로드캐스팅(DVB), 즉 디지털 지상 텔레비젼에 대한 프레임 구조, 채널 부호화 및 변조에서 상세히 기술된다.

그러나, 각각의 심볼을 왜곡시키는 기능을 할 수 있는 단기간 노이즈 이벤트에 의해 순차 송신되는 심볼들이 심각한 영향을 받을 수 있다고 하는 단점이 발생한다. 가령, 전술한 바와 같은 COFDM 기반 시스템은 트래픽 관련 스위칭 이벤트 혹은 가정에서 발생하는 고전류 스위칭 이벤트로부터의 강력한 간섭에 의해 일시 불통될 수 있다.

따라서, 디지털 신호 전송 시스템 내에서 임펄스 간섭 이벤트와 같은 노이즈의 영향을 제한하는 것이 효과적일 것이다.

EP-A-1043874는 임펄스 간섭 이벤트의 영향을 제한하고자 하는 COFDM 수신기 장치를 개시하고 있는데, 수신된 신호의 진폭은 임펄스 간섭의 존재를 확인하기 위해 임계 레벨과 비교된다. 만약 그 임계값을 초과한다면, 임계값을 초과하는 신호의 부분은 간섭의 영향을 제한하기 위해 제로 값으로 대체된다.

그러나, 그러한 시스템은 불리하게도 그 동작이 진폭과 임계값의 단순한 비교에 따라 달라지고 그에 따라 임펄스 간섭의 존재의 부정확한 판단이 자주 발생할 수 있다. 또한, 간섭 임펄스를 제로 값으로 단순히 대체한다 해도 전적으로 간섭 임펄스에 존재하지 않는 원래 신호의 완전한 재생성을 도출하는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 기존의 장치 및 방법보다 나은 이점을 갖는 디지털 수신기 장치 및 관련 방법을 제공하는데 목적을 두고 있다.

본 발명의 제 1 측면에 의하면, 튜너/복조기 회로와, 아날로그 디지털 변환 수단과, 임펄스 웨이브렛 표현(impulse wavelet representation)을 저장하기 위한 수단과, 수신 신호 내에 간섭 임펄스가 존재하는 지를 결정하는 수단과, 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 검출된 수신 임펄스에 도입하여 그 수신된 신호 내에서의 영향을 상쇄시키는 수단을 포함하는 디지털 수신기 장치가 제공된다.

본 발명은, 바람직하게, 인입되는 디지털 신호로부터 간섭 임펄스를 그 신호의 나머지에 제한된 영향을 미치는 방식으로 정확히 제거하는 수단을 제공한다.

청구항 제 2 항의 특징부는 특히 수신된 신호 내의 임펄스 간섭 이벤트의 도달을 정확하고 효율적으로 결정하는 수단을 나타내고, 청구항 제 3 항과 제 4 항의 특징부는 그러한 수단의 효과적인 실시예를 포함한다.

청구항 제 5 항의 특징부는, 바람직하게, 수신된 신호로부터 임펄스 간섭 이벤트를 제거하는 매우 간단하고 효과적인 수단을 제공한다.

청구항 제 6 항의 특징부는, 특히 바람직하게, 수신된 신호 내의 인입 임펄스 간섭 이벤트와 비교할 때 고정밀도를 제공할 수 있는 임펄스 침해 이벤트의 저장된 표현을 생성한다.

청구항 제 10 항 및 제 11 항은 수신되는 인입 디지털 신호로부터 임펄스 간섭 이벤트가 효율적으로 제거될 수 있는 정밀도를 향상시키는데 특히 효과적이다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 디지털 신호 수신 방법이 제공되는데, 이 방법은 디지털 신호를 복조하는 단계와, 이 신호의 아날로그 디지털 변환을 수행하는 단계와, 임펄스 웨이브렛 표현을 저장하는 단계와, 임펄스 간섭 이벤트가 인입 신호 내에서 발견되는지를 결정하는 단계와, 수신되는 임펄스 간섭 이벤트에 상기 저장된 웨이브렛 표현을 도입하여 그 영향을 상쇄시키는 단계를 포함한다.

따라서, 이해되는 바와 같이, 본 발명은 수신기 시스템의 입력단으로 고속 전압 스텝을 인가하는 효과가 있는 수신된 데이터 특성에 대한 일련의 교란을 식별함으로써 기본적인 임펄스 간섭 이벤트를 검출하는 수단을 제공한다. 특히 바람직하게는 디지털 수신기가 먼저 작동되거나 혹은 스위칭온 될 경우에 수행되는 자동 학습 과정에 의해 기본적인 임펄스 간섭으로부터 예상되는 데이터 교란을 특성화하는 수단이 제공된다.

기본적인 임펄스 간섭 이벤트로부터 고려되는 데이터 교란 시퀀스의 스케일된 버전을 감산함으로써 기본적인 임펄스 간섭 이벤트의 영향을 감소시키는 수단이 달성된다.

물론, 본 발명은 그 간섭의 영향을 감소시키기 위해 DVB-T 신호를 복조하도록 제공되는 집적 회로 내에 용이하게 구현될 수 있다.

본 발명은 따라서 임펄스 간섭 이벤트에 대한 개선된 내성을 갖는 수신기를 제공하며, 따라서 DVB 및 DVB-T 시스템에서 그 특정의 용도를 찾는다.

본 발명은 이후 첨부하는 도면을 참조하면서 일예를 통해 설명된다.

도 1은 임펄스 간섭 이벤트가 발생하는 방식을 설명하기 위한 기존의 디지털 수신기 시스템의 개략적 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수신기 장치의 개략적 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 디지털 무선 신호를 수신하기 위한 전형적인 디지털 수신기 장치(10)의 블럭도가 개시되는데, 이는 프런트 엔드 시스템(14)에 접속된 안테나(12)를 포함하며, 상기 프런트 엔드 시스템(14)은 전형적으로 튜닝 및 필터링 장치를 포함한다. 프런트 엔드 시스템(14)은 다시 아날로그 디지털 변환 수단(16)에 접속되며, 이 변환 수단은 출력 디지털 신호를 복조 시스템의 나머지 부분(18)에 전달한다.

또한, 복조 시스템의 나머지 부분(18)은 디지털 데이터 출력(20)을 제공한다.

프런트 엔드 시스템(14)은 원하는 주파수 범위를 필요한 중간 주파수 범위로 변환하며 또한 다른 주파수들을 감쇄시키는 기능을 한다.

또한 도 1 내에는 인입 임펄스 간섭 이벤트가 도시되는데, 이 임펄스 간섭 이벤트는 바람직하지 않게 프런트 엔드 시스템(14)의 출력에서 하나 이상의 펄스 버스트를 발생시킬 수 있다. 하나의 버스트 내의 각각의 펄스는 통상 안테나(12)에서 수신되는 고속의 간섭 전압 에지에 의해 야기되며 고속의 간섭 전압 에지(22)의 예는 도 1에 도시된다. 그러한 에지들 및 그 결과로 인해 기본적인 임펄스 간섭 이벤트가 발생한다.

하나의 에지 혹은 에지의 트레인이 안테나(12)에 나타날지라도, 각각의 에지는 도 1의 프런트 엔드 시스템(14)의 출력 측에 도시된 바와 같은 파형(24)을 생성할 것이다. 그 파형(24)의 진폭 및 형상은 안테나(12)와 프런트 엔드 시스템(14)의 시간 응답에 의해 결정된다. 파형(24)은 임펄스 웨이브렛을 포함하는 것으로 생각될 수 있다. 그 임펄스 웨이브렛(24)은 안테나와 아날로그 디지털 컨버터(16)의 출력에서 수신한 원하는 신호에 대해 추가적으로 발생할 것이며, 그때 안테나(12)에서 수신한 전압 에지(22)가 도 1에 도시되는 바와 같은 웨이브렛(24)의 데이터 교란 값(26)의 시퀀스를 생성하는 기능을 한다.

실제로, 그 데이터 교란 값(26)은 본질적으로 복소수 형태를 취하며, 따라서 실수부와 허수부를 가지며, 샘플링 처리에 의존한다. 그러나, 원리상, 부가적인 임펄스 웨이브렛은 데이터 내에서 식별가능하며 일단 그것이 추정되기만 하면 원하는 신호로부터 감산되어 수신된 신호의 개선된 재생 정밀도를 제공할 수가 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수신기 장치(28)의 개략적 블럭도가 도시된다.

도 2의 수신기 장치(28)는 도 1에 도시된 몇몇 전형적인 특징부를 포함하며, 적절한 경우에 공통의 참조 부호가 사용된다.

따라서, 본 발명을 구현하는 수신기 장치는 안테나(12)와, 프런트 엔드 시스템(14)과, 아날로그 디지털 컨버터(16)와, 디지털 데이터 출력(20)을 제공하기 위한 복조 시스템의 나머지를 나타내는 블럭(18)을 포함한다.

그러나, 중요하게도 본 발명의 실시예는 아래에서 논의되는 바와 같은 추가적인 특징을 갖는다.

아날로그 디지털 컨버터(16)에 도달하는 임펄스 웨이브렛(24)의 형상을 추정하기 위해 아날로그 디지털 컨버터(16)의 출력 내로 탭핑(tapping)을 위한 임펄스 웨이브렛 학습 시스템(30)이 포함된다. 그 학습 시스템(30)의 동작은 합산 장치(32)를 통한 알려진 테스트 신호의 인가를 포함하며, 상기 합산 장치는 임펄스 웨이브렛 학습 시스템(30)과 안테나(12)로부터 신호를 수신하는 기능을 하며 입력을 프런트 엔드 시스템(14)으로 전달하는 기능을 한다. 알려진 테스트 신호는 장치(28)가 설계되거나 제공될 때 혹은 실제로 장치(28)가 스위칭 온 될 때 생성될 수 있다. 그러나, 대안으로서, 웨이브렛 형상은 장치(28)의 알려진 특성이나 다른 일부의 적당한 수단에 의해 예측될 수 있다. 그러나, 임펄스 웨이브렛의 형상의 추정치가 획득되는 방식과는 무관하게, 일단 생성되기만 하면 웨이브렛의 추정치는 메모리 장치(34)에 저장된다.

도 2의 장치(28)의 동작 동안, 안테나(12)에서 수신되는 임펄스 에지(22)에 기인하는 수신 데이터에서 임의의 교란은 임펄스 웨이브렛 검출 및 추정 시스템(36)에 의해 검출 및 추정되며, 상기 임펄스 웨이브렛 검출 및 추정 시스템은 임펄스 웨이브렛 학습 시스템(30)과 함께 아날로그 디지털 컨버터(16)의 입력 내로 탭핑한다(taps). 그러한 검출 및 추정 시스템(36)은 수신된 데이터와 메모리(34) 내에 저장된 임펄스 웨이브렛 형상을 지속적으로 비교하도록 배열된다. 이러한 방식으로, 검출 및 추정 시스템은 지속적인 교차 상관(cross-correlation) 혹은 최적의 필터링 회로를 사용할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(16)로부터 출력되는 신호 내에서 임펄스 웨이브렛 교란을 검출한다면, 상기 검출 및 추정 시스템(36)은 교란의 진폭 및 위상을 추정하는 기능을 하거나 혹은 복소수 값을 처리하는 경우라면 그의 실수 성분 및 허수 성분을 추정하게 된다.

웨이브렛의 진폭 및 위상의 추정치는 멀티플라이어(38)로 전달되는데, 그 멀티플라이어는 또한 메모리(34) 내에 저장된 추정치의 출력을 수신하도록 배열된다.

멀티플라이어(38)는 저장된 웨이브렛 형상을 스케일링하도록 배열되어 식별된 간섭 펄스의 보다 정밀한 추정치를 형성하고, 그 추정치는 다시 합산 장치(40) 내에서 인입 데이터로부터 감산되어 덜 훼손된 데이터 시퀀스(less-corrupted data sequence)를 생성하고, 이 데이터 시퀀스는 다시 복조 시스템의 나머지 부분(18)에 전달된다.

따라서, 이해되는 바와 같이, 본 발명은 디지털 수신기 시스템에서, 기본적인 임펄스 간섭 이벤트와 같이, 안테나에서 수신되며 고속 간섭 전압 에지로 인해 필요한 신호에 원하지 않는 파형이 부가되는 임펄스 웨이브렛 레벨에서 처리를 가능하게 하며 임펄스 웨이브렛을 프런트 엔드 처리되고 디지털화된 신호로부터 제거하여 임펄스 간섭 이벤트의 효과를 효과적으로 제거하는 비교적 간단하고 효율적인 수단을 제공한다.

임펄스 웨이브렛의 추정 수단에 의한 임펄스 웨이브렛의 제거는 본 발명에 의해 제공되는 노이즈 억제의 정밀도를 향상시키는 기능을 한다.

Claims (16)

1. 디지털 수신기 장치(28)에 있어서,

   튜너 회로(14)와,

   아날로그-디지털 변환 수단(16)과,

   임펄스 웨이브렛의 표현을 저장하는 수단(34)과,

   수신된 신호 내에 간섭 임펄스 웨이브렛이 존재하는지를 판정하는 수단(36)과,

   상기 수신된 신호 내에서 상기 간섭 임펄스 웨이브렛의 영향을 상쇄시키도록 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 상기 수신된 신호 내의 상기 간섭 임펄스 웨이브렛에 도입하는 수단(38,40)을 포함하는

   디지털 수신기 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수신된 신호 내에 상기 간섭 임펄스 웨이브렛이 존재하는지를 판정하는 상기 수단(36)은 상기 수신된 신호 내에서 발생하는 웨이브렛과 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 비교하는 비교 수단을 포함하는 디지털 수신기 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 비교 수단은 교차 상관기(cross-correlator)를 포함하는 디지털 수신기 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 비교 수단은 최적 필터링 수단을 포함하는 디지털 수신기 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 상기 수신된 신호 내의 상기 간섭 임펄스 웨이브렛에 도입하는 수단은 상기 간섭 임펄스 웨이브렛으로부터 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 감산하기 위한 감산기 수단(40)을 포함하는 디지털 수신기 장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 임펄스 웨이브렛의 형상의 추정치(estimate)를 결정하고, 상기 임펄스 웨이브렛의 표현을 저장하는 상기 수단(34)에 상기 임펄스 웨이브렛의 형상의 추정치를 도입하는 수단을 포함하는 디지털 수신기 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 임펄스 웨이브렛의 형상의 추정치는 테스트 신호에 의해 생성되는 디지털 수신기 장치.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 임펄스 웨이브렛의 표현을 저장하는 수단(34)은 사전 프로그램된 상기 임펄스 웨이브렛의 표현을 수신하도록 배열되는 디지털 수신기 장치.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 임펄스 웨이브렛의 표현을 저장하는 수단(34) 내의 저장을 위해 임펄스 웨이브렛의 형상을 예측하는 예측 수단을 포함하는 디지털 수신기 장치.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    상기 수신된 신호 내의 상기 임펄스 웨이브렛의 특성과 관련하여 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 스케일링하는 수단(38)을 포함하는 디지털 수신기 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 특성은 상기 수신된 신호 내의 상기 임펄스 웨이브렛의 진폭 및 위상 중의 적어도 하나를 포함하는 디지털 수신기 장치.
12. 디지털 신호 수신 방법에 있어서,

    상기 신호를 복조하는 단계와,

    상기 신호의 아날로그-디지털 변환을 수행하는 단계와,

    임펄스 웨이브렛의 표현을 저장하는 단계와,

    상기 신호 내에 임펄스 간섭 이벤트가 발견되는지를 판정하는 단계와,

    상기 임펄스 간섭 이벤트의 영향을 상쇄시키도록 상기 임펄스 간섭 이벤트에 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 도입하는 단계를 포함하는

    디지털 신호 수신 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 판정 단계는 상기 신호 내의 웨이브렛과 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 비교하는 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 신호 내의 상기 임펄스 간섭 이벤트로부터 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 감산하는 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    저장될 상기 임펄스 웨이브렛의 표현을 추정하는 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 신호의 특성에 응답하여 상기 임펄스 웨이브렛의 상기 저장된 표현을 스케일링하는 단계를 포함하는 디지털 신호 수신 방법.

Images