KR102113130B1

KR102113130B1 - Atsc3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법

Info

Publication number: KR102113130B1
Application number: KR1020180147507A
Authority: KR
Inventors: 김용석
Original assignee: (주)답스
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-05-20

Abstract

본 발명은 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 부트스트랩(Bootstrap) 신호를 이용하여 샘플링 주파수 동기를 맞추어 효율적으로 주파수 동기를 획득할 수 있는 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법{ATSC3.0 system based sampling frequency synchronization detection apparatus and method}

본 발명은 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 부트스트랩(Bootstrap) 신호를 이용하여 샘플링 주파수 동기를 맞추어 효율적으로 주파수 동기를 획득할 수 있는 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 UHDTV 방송을 위한 ATSC3.0 시스템의 프레임(frame) 구조는 도 1과 같다.

도 1을 참조하면, ATSC3.0 시스템에서 전송되는 프레임(frame)에 가장 처음에 등장하는 정보는 부트스트랩 정보이고, 이어서 프리앰블(preamble) 정보, 그리고 나머지 부분에 서브 프레임(Sub-frame, 데이터 페이로드) 정보가 위치한다.

부트스트랩 신호는 가장 기본적인 정보와 Preamble 정보를 담고 있다. 부트스트랩 신호는 가장 강인하게 설계되어, 열악한 환경에서도 수신기가 부트스트랩 신호를 수신할 수 있도록 설계되었다.

preamble은 Layer 1 컨트롤 시그널링 정보와 sub-frame(데이터 페이로드)의 frame 구성에 대한 정보를 담고 있다.

한 개의 frame은 여러 개의 sub-frame으로 구성될 수 있다. 이 때, 각 sub-frame은 동일한 FFT 수, GI 길이, scattered pilot 패턴 및 유효 subcarriers 수를 가지게 된다.

ATSC 3.0 frame은 최소 50 ms부터 최대 5초의 길이를 가지며, 부트스트랩 샘플링 레이트는 6.144MHz이고, 포스트(Post) 부트스트랩(preamble/sub-frame) 샘플링 레이트는 6.912MHz를 사용하고 있다.

도 2를 참조하면, ATSC3.0 부트스트랩 신호는 시퀀스 발생기와 시스템 정보를 발생하기 위한 시그널 비트, 그리고 시스템 정보를 전송하기 위한 시그널링으로 구성된다.

1. Sequence Generator에서, ATSC 3.0 부트스트랩 신호는 주파수 영역에서 Zadoff-Chu 수열과 의사 잡음 (pseudo-noise) 수열의 조합으로 생성된 수열을 사용한다.

그리고, Zadoff-Chu 수열의 root와 의사 잡음 수열의 seed는 각각 ATSC 3.0의 major version과 minor version을 나타낸다.

그리고, 생성된 수열은 OFDM의 부반송파 (subcarrier)에 매핑되어 주파수 영역의 신호로 생성되고, IFFT를 거쳐서 시간 영역의 신호로 변환된다. 이 때, 부트스트랩 신호의 FFT 크기는 2048이고 생성된 수열은 1498개의 부반송파에 매핑된다.

그리고, 부반송파 간격은 3kHz이고 신호가 차지하는 대역폭은 4.5MHz이다.

2. Signal bits에서 ATSC 3.0 부트스트랩 신호의 각 심볼은 시간 영역에서 전송하고자 하는 시그널링 정보에 따라서 순환 이동된다. 순환 이동되는 값은 상대적 순환 이동 (relative cyclic shift)과 절대적 순환 이동 (absolute cyclic shift)이 있다.

도 3에서,

를 n번째 부트스트랩 심볼에서 실제로 사용되는 시그널링 정보 비트의 개수라고 할 때, n번째 부트스트랩 심볼의 상대적 순환 이동 값

의 이진 표현

,

은 시그널링 정보 비트열

,

을 Gray Code로 매핑한 결과로 나타낼 수 있다.

3. 부트스트랩 Signaling의 시간 도메인에서 첫 번째 심볼은 C-A-B 구조를 가지고, 나머지 심볼은 B-C-A 구조로 갖는다.

도 4와 같이 n번째 부트스트랩 심볼의 절대적 순환 이동 값

은 첫 번째 심볼을 기준으로 각 심볼이 순환 이동된 값을 나타내며 도 4와 같이, 상대적 순환 이동 값을 이용하여 표현된다.

도 5는 부트스트랩 신호를 이용하여 전송하고자 하는 시스템의 정보를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, Bootstrap Symbol 0은 Major 및 minor 버전을 나타내는 심볼이다.

Bootstrap Symbol 1은 긴급 상황 존재여부 정보, 최소 프레임 시작 시간 정보, 그리고, 시스템 대역폭을 정보를 나타내는 심볼이다.

Bootstrap Symbol 2는 긴급 상황 존재여부 정보와 부트스트랩 이후 신호에 대한 샘플림율 정보를 나타내는 심볼이다.

Bootstrap Symbol 3은 첫 번째 Preamble 정보를 나타내는 심볼이다.

도 6a 와 같이 샘플링 주파수 동기는 송수신기에서 사용되는 샘플링 클럭 오차로 인하여 수신된 신호의 샘플링 옵셋이 발생되는데, 발생된 주파수 옵셋의 소수배에 해당하는 주파수를 추정하고 보상하는 기능을 수행한다.

OFDM 시스템의 샘플링 주파수 오차 추정은 주파수 영역에서 이루어지는데, 심볼과 심볼간의 부 반송파의 위상차를 이용하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정한다.

도 6b와 같이 OFDM 시스템은 주파수 영역에서 위상 오차가

만큼 발생하면, 각 부 반송파 간의 신호는

만큼 회전되어 나타난다.

도 7은 일반적인 OFDM의 샘플링 주파수 오차 추정알고리즘을 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 입력되는 신호를 아날로그/디지털 변환하여 보간기를 거친후, FFT하여 주파수 영역으로 변환한다.

그리고 나서, 변환된 수신 신호에서 Pilot과 같은 기준 데이터를 추출한다.

다음, 수신신호의 기준의 위치데이터와 기준의 Conjugation 데이터를 복소수 곱하여 위상차인 φ를 구하게 된다. 이를 수학식 1에 나타내었다.

여기서, 위상의 변화율은 샘플링 주파수 옵셋이므로 φ를 미분하면 샘플링 주파수 옵셋(SFO, Sampling Frequency Offset) 을 추출할 수 있다.

이 추출된 샘플링 주파수 옵셋(SFO)을 보간기에 입력하여 샘플링 주파수 오차를 보정한다.

이와 같이 종래의 OFDM 시스템에서 심볼간의 위상 차를 이용한 샘플링 주파수 동기는 파일럿(Pilot) 신호와 같은 기준가 요구된다.

그런데 종래에는 파일럿 신호를 이용하여야 하므로 파일럿 신호가 불안정시에 주파수 동기가 제대로 되지 않는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부트스트랩(Bootstrap) 신호를 이용하여 샘플링 주파수 동기를 맞추어 효율적으로 주파수 동기를 획득할 수 있는 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 샘플링 주파수 동기 검출장치는,

송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신되면, ATSC3.0 신호를 RF 변환하는 RF 변환기;

상기 RF 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환을 하는 아날로그 디지털 변환기(ADC);

상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 보간기;

상기 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 FFT;

첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 상기 주파수 도메인으로 변환된 부트스트랩 신호를 등화하는 부트스트랩 등화기;

상기 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집하는 부트스트랩 복조기;

상기 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성하는 부트스트랩 인코더;

상기 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 샘플링 주파수 옵셋 추정기를 포함한다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 샘플링 주파수 동기 검출 방법은,

송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신되면, RF 변환기로 ATSC3.0 신호를 RF 변환 하고, 아날로그 디지털 변환기로 디지털 신호로 변환을 하는 단계;

보간기로 상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 단계;

FFT로 상기 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 단계;

부트스트랩 등화기로 첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 상기 주파수 도메인으로 변환된 부트스트랩 신호를 등화하는 단계;

부트스트랩 복조기로 상기 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집하는 단계;

부트스트랩 인코더로 상기 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성하는 단계;

샘플링 주파수 옵셋 추정기로 상기 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 단계를 포함한다.

상기 방법은,

상기 보간기로 상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 단계부터 반복 실행하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 부트스트랩(Bootstrap) 신호를 이용하여 샘플링 주파수 동기를 맞추어 효율적으로 주파수 동기를 획득할 수 있는 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 7은 종래의 샘플링 주파수 동기 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치의 구성도이다.
도 9 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출 방법의 동작 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

본 발명에서는 수신된 부트스트랩 신호에서 부트스트랩 등화기와 복조기를 사용하여 시스템의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 바탕으로 Boostrap 신호를 재 생성한다.

재 생성된 boostrap 신호는 샘플링 주파수 동기 방법(알고리즘)의 기준신호로 사용하여 샘플일 주파수 동기 방법(알고리즘)을 구현한다.

그리고, 수신되는 부트스트랩신호에서 시스템 정보가 탑재된 인위적인 심볼간의 위상차는 부트스트랩 신호를 재 생성하여 인위적인 심볼간의 위상 차를 수집할 있고, 이 위상 차는 시스템의 정보이다. 즉, 수신된 부트스트랩 신호의 심볼간의 위상 변화에서 재 생성된 부트스트랩 신호의 심볼간의 위상 변화의 차이를 계산하면 송수신간의 샘플링 주파수 옵셋을 계산할 수 있다.

따라서, 인위적인 위상 차를 제외하면 나머지 위상 차는 송수신간의 샘플링 주파수 옵셋이 된다.

이러한 본 발명에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치의 구성도이다.

도 9 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출 방법의 동작 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 샘플링 주파수 동기 검출장치는,

송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신되면, ATSC3.0 신호를 RF 변환하는 RF 변환기(110);

상기 RF 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환을 하는 아날로그 디지털 변환기(120, ADC);

상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 보간기(130);

상기 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 FFT(150);

첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 상기 주파수 도메인으로 변환된 부트스트랩 신호를 등화하는 부트스트랩 등화기(170);

상기 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집하는 부트스트랩 복조기(180);

상기 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성하는 부트스트랩 인코더(190);

상기 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 샘플링 주파수 옵셋 추정기(200)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 샘플링 주파수 동기 검출장치는, 상기 구성요소외에도 하기에서 설명하는 구성요소중 일부를 추가적으로 포함할 수 있다.

RF 변환기(110)는 RF 주파수 하향 변환 기능을 하며, RF 신호로 입력되는 ATSC3.0 신호를 아날로그 베이스 밴드 신호로 변환하여 출력한다.

아날로그 디지털 변환기(120) (Analog to Digital Converter)는 아날로그 베이스 밴드 신호를 디지털 신호로 변환하며, 샘플링 클럭은 인접채널의 간섭을 제거하기 위해서 ATSC3.0 신호 대역의 2배이상으로 오버-샘플링한다.

보간기(130)는 변환된 디지털 신호를 보간한다.

일반적으로 기준 클럭이 동기화 되어있지 않다면, 송ㅇ수신 시스템의 샘플링 클럭에 오차가 발생되는데, 보간기(130)는 라그랑주와 같은 다항식을 사용하여 입력되는 신호의 샘플링 레이트를 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 샘플링 레이트의 조절은 추정된 샘플링 옵셋을 기반으로 제어하여 샘플링 클럭을 동기화한다.

Decimation Filter(140)는 사용하여 오버-샘플링된 신호를 ATSC3.0 신호 대역으로 변환한다.

주파수 천이기(310)(Frequency Shift)는 주파수를 천이하여 반송파 주파수를 동기화한다.

일반적으로 기준 클럭이 동기화 되어있지 않다면, 송ㅇ수신 시스템의 반송파 주파수 옵셋이 발생된다.

따라서, 도 9와 같이 추정된 주파수 옵셋이 보정된 NCO(320)(Numerically Controlled Oscillator)의 Cos/Sin 신호를 입력 받아서 반송파 주파수 옵셋만큼 주파수를 천이하여 반송파 주파수를 동기화한다.

NCO(320)(Numerically Controlled Oscillator)는 추정된 반송파 주파수 옵셋을 인계 받아서 해당되는 Cos 및 Sin 신호를 발생하고, 이 신호를 주파수 천이기(310)에 전달한다.

프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector) 는 프레임이 동기화된 지점을 검출한다. ATSC3.0의 부트스트랩은 CAB/BCA 구조를 가지고 있고, 도 10과 같이 4개의 부트스트랩 심볼의 A/B/C 구간이 겹치도록 3가지 자기 상관 패턴 방법으로 지연한다.

이때, A/B/C 구간이 겹치도록 3가지 방법으로 지연된 신호는 도 11의 구조에 의해서 상관도가 발생한다. 도 10을 참조하면, Corr2(m) 신호의 최고치가 발생되면 그 지점이 Frame이 동기화된 지점이다.

따라서, 도 11과 같이, Frame이 동기화된 점에서 반송파 주파수 옵셋을 추출할 수 있다.

주파수 옵셋 추정기(330)(Frequency offset Estimator)는 프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector)에서 검출된 Peak 위치의 위상을 계산하여 NCO(320)에 출력한다.

도 11을 참조하면, Frame이 동기화된 점에서 프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector)에서 추출된 신호를 인계받아서 프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector)에서 정의된 "Corr_1(m)= (Corr_S_B (m-NA))*x Corr_S_AB (m)" 수식을 통해서

NA 만큼의 위상 회전을 측정한다.

검출된 Peak 위치의 두 값을 합하여 다음과 같은 수학식 2로 반송파 주파수 오프셋을 다음과 같이 추출한다. 여기서 T는 부트스트랩의 샘플링 클럭이다.

데이터 지연기(350, Data Delay)는 프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector)에서 발생된 지연과 입력된 신호의 위치를 동기화 하기 위한 지연 발생기이다. 프레임 동기 검출기(340, Frame Sync Detector)에서 측정된 Frame의 시작점은 입력되는 신호보다 지연된다.

FFT Window(150)는 데이터 지연기(350, Data Delay)로부터 입력되는 신호에서 부트스트랩 신호만을 검출하여 출력한다. 데이터 지연기(Data Delay)로부터 입력되는 신호는 도 12와 같이 CAB/BCA 구조의 부트스트랩이다.

'A'신호가 부트스트랩 신호이며 나머지 'B'와 'C'는 신호를 보호하기 위한 신호이다.

FFT Window(150)는 'A'신호만을 검출하기 위한 기능을 수행하며, 프레임 검출 시점을 기준으로 계산하여 Windowing하여 검출한다.

FFT(160)는 FFT Window에서 출력되는 Windowing된 신호를 2048 포인트의 FFT을 사용하여 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하여 출력한다.

부트스트랩 등화기(170, Equalizer)는 FFT(150)에서 출력되는 신호에서 채널 응답의 왜곡을 보상하여 출력한다. 부트스트랩 신호는 4개 심볼로 구성 되어있고, 1st 심볼은 Major 및 minor 버전을 나타내는 심볼이며, 고정되어 있다. 나머지 3개의 심볼은 전송하고자 하는 시스템 및 Preamble 정보를 시간 영역에서 순환되어 전송된 후 위상 변조된 심볼이다. 부트스트랩 등화기(170)는 채널 응답의 왜곡을 보상하여 In-band내의 신호를 특성을 향상시키는 기능을 수행한다. 부트스트랩 등화기(170)는 심볼 보상(Compensation) 기능과 채널 추정(Estimation) 기능으로 구성된다.

채널 추정(Estimation)은 고정된 1st 심볼을 이용하여 아래의 수학식 3과 같이 채널 특성을 추출한다.

심볼 보상(Compensation)은 추출된

을 이용하여 나머지 3개의 심볼의 채널 왜곡을 다음과 같은 수학식 4으로 보상한다.

부트스트랩 복조기(180, Decoder)는 도 13과 같이 부트스트랩 등화기(170)로부터 입력 받은 3개의 부트스트랩 심볼 신호의 위상을 알고 있는 위상 변조 전의 심볼과 복소수 곱셈을 하여 천이된 위상을 검출한다. 검출된 위상 정보는 변조된 위상 정보와 주파수 샘플링 옵셋 위상 정보가 결합된 상태이다. 주파수 샘플링 옵셋 위상이 없다고 가정하면, 도 14와 같은 시간 도메인의 천이가 주파수 도메인에서는 위상 천이와 같다.

도 13과 같이 위상 추정(Phase Estimation)은 아래의 수학식 5로 다음과 같이 추출한다.

앞서 기술한 도 4는 상대적 순환 구조이고, 이 수식은 다음 수학식 6과 같다. 여기서 n은 심볼 번호이다,

Absolute Cyclic Shift Decoder는 상대적 순환을 역순으로 다음 수학식 7과 같이 계산하여 구할 수 있다.

Gray Decoder는 아래의 프로그램과 같이 구현되었다.

부트스트랩 인코더(190)는 앞서 기술한 도 2, 도 3, 그리고 도 4와 같이 구성하여 부트스트랩 복조기(180)에서 추출된 시그널링 정보(signaling Information)를 기반으로 부트스트랩 심볼 신호를 재생한다.

재생된 부트스트랩 심볼은 기준 신호가 되어 위상 로테이션(Phase Rotation)으로 출력한다.

샘플링 주파수 옵셋 추정기(200)(Sampling Frequency Offset) Estimator(200)는 심볼과 심볼간의 부 반송파의 위상차를 이용하여 샘플링 주파수 오차를 추정할 수 있다.

앞서 기술된 도 6a 내지 도 7과 같이 OFDM 시스템의 샘플링 주파수 오차는 주파수 영역에서 이루어지는데, 심볼과 심볼간의 부 반송파의 위상 차를 이용하여 추정할 수 있다.

도 15와 같이 나머지 3개의 부트스트랩 심볼은 Gray 코드로 인코딩(encoding)되어 있어서, Gray Decoding을 통해서 나머지 3개의 부트스트랩 심볼에서 오류 정정된 심볼의 순환 데이터를 추출할 수 있다.

이 추출된 순환 데이터를 다시 Gray 코드로 인코딩하면 송신기의 심볼의 기준 Phase를 추정이 가능하다.

도 15와 같이 Phase estimator에서 추출한 Phase와 기준 Phase의 위상차인 φ를 구한다.

위상의 변화율은 타이밍 주파수 옵셋이므로 아래와 수학식 8을 적용하면 샘플링 주파수 옵셋 추정기(200)(Sampling Frequency Offset) 을 추출 할 수 있다.

라그랑주 방식의 보간기(130)를 사용하여 추출된 샘플링 주파수 옵셋(SFO)을 보간기(130)에 입력하여 심볼 타이밍 오차를 보정한다.

참고로 부트스트랩 기반의 복조(Demodulation) 전체 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 16을 참조하면, 부트스트랩 신호에서 추출된 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 기반으로 포스트-부트스트랩 신호의 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 보상하여 효율적으로 ASTC3.0의 복조를 구현할 수 있다.

부트스트랩 신호의 기본 symbol clock은 6.144MHz 이고, 포스트-부트스트랩 신호의 기본 symbol clock는 6.192MHz이다.

도 16과 와 같이 부트스트랩과 포스트-부트스트랩(Preamble 및 Subframe)의 샘플링이 서로 상이하여 각각의 샘플링 클럭을 독립적으로 제어해야 한다.

우선, 부트스트랩의 신호를 이용하여 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 추출한다.

이 추출된 옵셋은 부트스트랩의 보간기(130)와 주파수 천이기(310)에 입력하여 부트스트랩 신호의 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다.

또한 부트스트랩에서 추출된 옵셋을 scaling하여 포스트-부트스트랩의 보간기(130)와 주파수 천이기(310)에 입력하여 포스트-부트스트랩 신호의 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 보상한다.

이때, 주파수 옵셋 scale: 8/9(6.144MHz/6.192MHz)이고,

타이밍 옵셋 scale: 8/9(6.144MHz/6.192MHz)이고,

반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋이 보상된 부트스트랩과 포스트-부트스트랩 신호는 도 16과 같이 해당되는 복조기에 전달된다.

도 17은 ATSC3.0 시스템 기반의 샘플링 주파수 동기 검출 방법을 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신된다(S110).

그리면, RF 변환기(110)로 ATSC3.0 신호를 RF 변환 하고, 아날로그 디지털 변환기(120)로 디지털 신호로 변환을 한다(S120).

다음, 보간기(130)로 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간한다(S130).

그리고, FFT(150)로 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환한다(S140).

다음, 부트스트랩 등화기(170)로 첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 주파수 변환된 부트스트랩 신호를 등화한다(S150).

다음, 부트스트랩 복조기(180)로 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집한다(S160).

다음, 부트스트랩 인코더(190)로 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성한다(S170).

샘플링 주파수 옵셋 추정기로 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정한다(S180).

이후, 상기 보간을 하는 단계(S130)부터 반복 수행한다.

이상의 본 발명의 실시예에서는 부트스트랩을 이용한 샘플링 주파수 동기가 가능하다.

일반적으로 부트스트랩 위상 천이된 신호는 정보 신호와 샘플링 주파수 옵셋 신호가 포함되어 있어서 부트스트랩을 이용하여 샘플링 주파수 동기에 어려움이 존재한다.

따라서 본 발명에서는 부트스트랩 위상 천이된 신호에서 부트스트랩 정보 신호만을 추출하여 전체 위상 정보에서 부트스트랩 정보 신호를 제거하므로서, 부트스트랩 신호의 샘플링 주파수 옵셋(sampling frequency offset)을 추출하여 부트스트랩 신호를 샘플링 동기화 한다.

그리고 본 발명에서는 부트스트랩을 이용한 포스트-부트스트랩(Preamble 및 Subframe) 신호 동기가 가능하다. 즉 본 발명은 부트스트랩 신호에서 추출된 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 기반으로 포스트-부트스트랩 신호의 반송파 주파수 및 샘플링 주파수 옵셋을 보상하여 포스트-부트스트랩 신호를 동기화 할 수 있다.

특히 본 발명은 부트스트랩 신호만을 이용하여 구현할 수도 있고, 기존 방식으로 포스트-부트스트랩 신호에 있는 Pilot를 이용한 동기를 할 수도 있지만, 두 방식을 결합하면 효율적이고 빠르게 반송파 주파수 및 샘플링 주파수를 동기화 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims

송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신되면, ATSC3.0 신호를 RF 변환하는 RF 변환기;
상기 RF 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환을 하는 아날로그 디지털 변환기(ADC);
상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 보간기;
상기 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 FFT;
첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 상기 주파수 도메인으로 변환된 부트스트랩 신호를 등화하는 부트스트랩 등화기;
상기 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집하는 부트스트랩 복조기;
상기 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성하는 부트스트랩 인코더;
상기 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 샘플링 주파수 옵셋 추정기를 포함하고,

상기 부트스트랩 인코더는 상기 부트스트랩 복조기에서 추출된 시그널링 정보(signaling Information)를 기반으로 부트스트랩 심볼 신호를 재생하고,
상기 재생된 부트스트랩 심볼 신호는 기준 신호가 되어 위상 로테이션(Phase Rotation)으로 출력되고,
상기 샘플링 주파수 옵셋 추정기는 심볼과 심볼간의 부 반송파의 위상차를 이용하여 샘플링 주파수 옵셋을 추출하고,
라그랑주 방식의 상기 보간기를 사용하여 추출된 샘플링 주파수 옵셋을 상기 보간기에 입력하여 심볼 타이밍 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는
샘플링 주파수 동기 검출장치.
송신기 또는 온에어로부터 ATSC3.0 신호가 수신되면, RF 변환기로 ATSC3.0 신호를 RF 변환 하고, 아날로그 디지털 변환기로 디지털 신호로 변환을 하는 단계;
보간기로 상기 변환된 디지털 신호의 샘플링 주파수 옵셋을 보간하는 단계;
FFT로 상기 보간된 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 단계;
부트스트랩 등화기로 첫 번째 부트스트랩 신호를 이용하여 상기 주파수 도메인으로 변환된 부트스트랩 신호를 등화하는 단계;
부트스트랩 복조기로 상기 등화된 부트스크랩 신호를 복조하여 시스템 정보를 수집하는 단계;
부트스트랩 인코더로 상기 수집된 시스템 정보를 이용하여 부트스트랩 신호를 재생성하는 단계;
샘플링 주파수 옵셋 추정기로 상기 재생성된 부트스트랩 신호를 기준신호로 하여 샘플링 주파수 옵셋을 추정하는 단계를 포함하고,

상기 부트스트랩 인코더는 상기 부트스트랩 복조기에서 추출된 시그널링 정보(signaling Information)를 기반으로 부트스트랩 심볼 신호를 재생하고,
상기 재생된 부트스트랩 심볼 신호는 기준 신호가 되어 위상 로테이션(Phase Rotation)으로 출력되고,
상기 샘플링 주파수 옵셋 추정기는 심볼과 심볼간의 부 반송파의 위상차를 이용하여 샘플링 주파수 옵셋을 추출하고,
라그랑주 방식의 상기 보간기를 사용하여 추출된 샘플링 주파수 옵셋을 상기 보간기에 입력하여 심볼 타이밍 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는
샘플링 주파수 동기 검출 방법.