KR19990010142A

KR19990010142A - 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법

Info

Publication number: KR19990010142A
Application number: KR1019970032801A
Authority: KR
Inventors: 유용태; 곽정호
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-02-05

Abstract

디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법에 관한 것으로, 일정 개수의 프레임 동기신호의 펄스 폭을 카운트한 값으로 분산을 연산하여 문턱값과 비교하고, 상기 비교결과에 따른 자동 이득 조절에 대한 속도를 제어하고 이에 따라 안정적인 프레임 동기신호가 발생되면 위상 기준신호의 총에너지를 계산하여 이 계산된 위상 기준신호의 총에너지와 기준값과 비교하여 자동 이득 제어루프의 이득을 제어함을 특징으로 하여 자동 이득 제어 기능을 좀더 강화시켜 안정적인 시스템이 구현되도록하여 수신성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법

본 발명은 DAB(Digital Audio Broadcasting) 시스템에 관한 것으로, 특히 DAB 시스템의 자동 이득 조절장치에 관한 것이다.

상기 DAB는 유럽의 유레카(Eureka)-147 프로젝트에 의해 10여년 전부터 각국의 컨소시엄에 의해 규격이 94년 경 완성되어 현재 유럽 각국, 캐나다 등지에서 시험 방송 중이며 반도체 회사들의 IC 개발, 수신기 업체들의 수신기 개발등이 이루어지고 있다.

그리고, 기존 라디오 방송의 단점을 극복하고, 완전히 새로운 형태의 서비스 제공능력을 갖는 우수한 시스템으로 우리나라에서도 2000년 이후의 디지털 라디오 방송의 표준으로 자리잡을 가능성이 매우 높은 시스템이다.

이 DAB 시스템은 규격상 근본적으로 움직이는 물체 특히, 차에서도 CD 수준의 오디오와 각종 데이터를 출력할 수 있게 목표가 잡혀있는 만큼 각종 상황 즉, 심한 채널의 변동, 가종 페이딩(fading)에 안정적으로 동작하게끔 구현되어져야 한다.

도 1은 일반적인 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 튜너의 자동 이득 조절장치에 대한 상세 구성을 보여주는 블록도로써, 디지탈 오디오 수신기는 증폭부(111)와 믹서(112)와 OSC(113)와 AGC 신호 발생부(115)와 필터부(114)로 이루어진 튜너(11)와, I/Q 발생부(121)와 OFDM 복조부(122)와 DSP(124)와 비터비 디코더부(123)로 이루어진 채널 디코더부(12)와, 마이콤(13)과, 오디오 디코더부(14)로 구성된다.

이와 같이 구성된 디지탈 오디오 수신기는 안테나(ANT)를 통해 전송되는 디지탈 오디오 방송(DAB) 신호가 튜너(11)에 입력되면 튜너(11)에서는 선택한 주파수 대역의 베이스 밴드 신호만을 채널 디코딩부(12)의 I/Q 발생부(121)로 출력한다.

여기서, 상기 DAB 신호의 프레임 구조는 도 3과 같이 신호가 없는 널(NULL) 신호와 위상 기준 신호로 구성된 동기화 채널과, FIC(Fast Information Channel)와, MSC(Main Service Channel)로 이루어진다.

상기 튜너(11)는 움직이는 물체 특히, 차에서의 심한 채널의 변동, 각종 페이딩 즉, 움직이는 물체에서 전계강도는 시시각각으로 변화하기 때문에 수신단에서의 자동 이득 조절 (AGC : Automatic Gain Control)를 수행해야 한다.

상기 튜너(11)의 자동 이득 조절(AGC)은 도 2와 같이 수신된 디지탈 오디오 신호를 입력받은 증폭부(111)는 AGC 신호 발생부(115)에서 출력된 AGC 신호에 따라 증폭되어 OSC(Oscilator)(113)에서 발진된 신호와 믹서(112)에서 혼합된다.

그 후 혼합된 신호는 필터부(114)에서 필터링되어 AGC 신호 발생부(115) 및 I/Q 발생부(121)로 출력한다.

그리고, 튜너(11)는 타이밍 동기를 위한 동기신호(F_sync)를 DSP(124)로 인가하는데 이 F_sync는 DAB 신호의 프레임 구조에서 널 신호를 포락선 검파를 거쳐 검출, 분리되는 것으로 일정 프레임마다 반복 인가된다.

상기 채널 디코딩부(12)의 I/Q 발생부(121)는 입력된 베이스 밴드 신호를 I 채널 성분과 Q 채널 성분으로 나누어져 OFDM 복조부(122)로 입력된다.

OFDM 복조부(122)는 입력된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 주파수 영역에 실려있는 데이터 스트림을 복구한 후 비터비 디코더부(123)와 DSP(124)로 출력한다.

그리고, F_sync를 입력받은 DSP(124)는 마이콤(13)의 제어에 따라 F_sync로부터 프레임 동기신호를 발생시켜 튜너(11) 내의 PLL(Phase Locked Loop)(도시하지 않음)을 조정하는 자동 주파수 조정(AFC) 신호를 출력한다.

상기 AFC 신호는 수정 발진기(DCXO)(125)의 발진 주파수를 제어하고, DCXO(125)의 발진 주파수는 튜너(11) 내의 PLL로 출력된다.

상기 비터비 디코더부(123)는 마이콤(13)의 제어에 의해 복구된 데이터 스트림을 트렐리스 다이어그램상의 모든 수신가능한 신호와 비교하고 이 결과를 일정 시간동안의 결과와 종합하여 관찰한 후 가장 수신가능성이 높은 신호를 선택한다.

이렇게 함으로써 수신된 신호가 노이즈에 의해 그 본래의 데이터가 손상이 가더라도 정확히 본래 전송한 데이터를 복구해낼 수 있다.

즉, 에러 정정 등을 통해 원래의 엠펙 1 디지탈 오디오 비트 스트림으로 복원한다.

다른 종류의 데이터 비트 스트림은 또 다른 비터비 디코더(도시하지 않음)를 이용하여 복원할 수 있다.

상기 비터비 디코더(123)에서 복원된 오디오 비트 스트림은 오디오 디코더(14)에서 원래의 오디오 데이터로 신장되고, 아날로그 신호로 변환되어 스피커로 출력된다.

종래기술에 따른 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치는 심한 채널의 변동이나 각종 페이딩에 불안정적으로 동작하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출할 것으로 AGC 루프가 안정적인 상황에서 이득을 정확히 맞추도록하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 전체 구성을 설명하기 위한 블록도

도 2는 도 1의 튜너의 자동 이득 조절장치에 대한 상세 구성을 보여주는 블록도

도 3은 일반적인 디지탈 오디오 방송 신호의 프레임 구성을 보여주는 도면

도 4는 본 발명에 따른 자동 이득 조절장치의 구성을 설명하기 위한 블록도

도 5는 도 4의 VAR 계산을 위한 DSP의 구성을 설명하기 위한 도면

도 6은 본 발명에 따른 자동 이득 조절방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

124 : DSP 111 : 증폭부

112 : 믹싱부 113 : OSC

114 : 필터부 115 : AGC 발생부

본 발명에 따른 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치의 특징은 일정한 횟수동안 입력되는 프레임 동기신호를 이용하여 자동 이득 조절에 대한 속도 제어신호 및 위상 기준신호의 총에너지에 대한 상호 상관값으로 자동 이득 조절에 대한 이득 제어신호를 자동 이득 조절 루프에 출력하는 디지탈 신호 처리부에 있다.

또한, 본 발명에 따른 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절방법의 특징은 일정 개수의 프레임 동기신호의 펄스 폭을 카운트한 값으로 분산을 연산하여 자동 이득 조절에 대한 속도를 제어하고, 위상 기준신호의 총에너지를 계산하여 자동 이득 제어루프의 이득을 제어하는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 자동 이득 조절장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 도 4의 VAR 계산을 위한 DSP의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 보면, 전체 구성은 도 1과 같으며 엠펙 오디오 비트 스트림과 데이터를 복조하고 디코딩하는 방법도 도 1의 종래기술과 같으므로 설명을 생략한다.

그리고, 본 발명에 해당하는 자동 이득 조절장치의 구성을 설명하면 도2와 같이 본 발명에 따른 자동 이득 조절장치는 튜너(11)의 증폭부(111), 믹서(112)와, OSC(113)와, 필터부(114)와, AGC 신호발생부(115)와, 일정한 횟수(N)동안 입력되는 프레임 동기신호(F_SYNC)의 폭에 대한 값들을 분산(VAR)을 구하여 자동 이득 조절의 스피드를 제어하며 위상 기준신호의 총에너지에 대한 상호 상관값으로 이득을 제어하는 DSP(124)로 구성된다.

상기 DSP(124)는 도 5와 같이 카운트된 프레임 동기신호(F_SYNC)의 펄스 폭의 값(P_W)을 순서대로 일정 횟수(N)만큼 저장하고 매 주기마다 저장된 모든 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값을 출력하는 메모리부(51)와, 상기 메모리부(51)에 각각 출력된 다수개(N)의 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값과 임의의 가중치들(W1, W2,…, WN)을 각각 믹싱하여 출력하는 믹싱부(52)와, 매 주기마다 믹싱부(52)에서 믹싱되어 출력된 각 값들을 이용하여 분산을 계산하여 출력하는 분산 계산부(53)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동 이득 조절장치의 DSP(124)의 자동 이득 조절방법을 도 6의 본 발명에 따른 자동 이득 조절방법을 설명하기 위한 플로우챠트로써를 참조하여 설명한다.

앞에서도 설명한 바와 같이 DAB 신호중 널 신호를 검출하여 프레임 동기를 위한 프레임 동기신호(F_SYNC)를 출력하고, 위상 기준신호를 이용하여 자동 주파수 제어(AFC)를 수행하며 불안전한 프레임 동기신호로부터 안정적인 프레임 신호를 발생시킨다.

먼저, 입력되는 DAB 신호의 프레임 동기신호를 일정 주기로 체크하여(S61) 체크된 프레임 동기신호(F_SYNC)의 펄스 폭을 카운트하여 그 값(P_W)을 메모리부(51)에 저장한다(S62).

상기 프레임 동기신호(F_SYNC)의 펄스 폭의 카운트된 값을 일정 횟수(N)만큼 저장하고, 상기 저장된 N개의 프레임 동기신호(F_SYNC)의 펄스 폭의 카운트된 값이 매 주기마다 믹싱부(112)에 출력된다.

믹싱부(112)에 출력된 각 카운트된 값은 임의의 가중치(W1, W2,…, WN)와 각각 믹싱되어 분산 계산부(53)로 출력되고, 각 값들로부터 분산(VAR)을 구한다(S63).

여기서, 상기 분산을 연산하면 프레임 동기신호(F_SYNC)의 펄스 폭을 평균화하여 낮은 신호대잡음비에서도 안정적으로 동작하도록 한다.

상기 연산된 분산이 문턱값을 초과하는지를 판단하여(S64) 연산된 분산이 문턱값을 초과하면 제어신호(SP_AGC)로 온을 AGC 신호 발생부(115)로 출력하여 빠른 자동 이득 제어를 제어한다(S65).

또한, 상기 판단결과 연산된 분산이 문턱값보다 미만이면 제어신호(SP_AGC)로 오프를 AGC 신호 발생부(115)로 출력하여 신호 출력을 안정화 시킨다(S66).

그리고, 자동 이득 제어 루프의 이득을 좀더 정확히 맞추기 위해 OFDM 복조부(122)에서 인가된 위상 기준신호의 데이터(x(k), k=1, 2, 3,…,n)를 입력받아 위상 기준신호의 총에너지(C_VALUE)를 계산한다(S67).

상기 위상 기준신호의 총에너지(C_VALUE)의 계산은 다음 수학식 1과 같이 구한다.

여기서, x(k)^*는 x(k)의 조합 콘쥬게이트(Complex Conjugate)이다.

상기 구해진 위상 기준신호의 총에너지(C_VALUE)를 정해진 기준값과 비교하여(S68) 위상 기준신호의 총에너지(C_VALUE)가 기준값보다 크면 자동 이득 제어루프의 이득을 낮추도록 제어신호(L_AGC)를 연산하여 AGC 신호 발생부(115)로 출력한다(S69).

한편, 상기 비교결과 위상 기준신호의 총에너지(C_VALUE)가 기준값보다 작으면 자동 이득 제어루프의 이득을 높이도록 제어신호(L_AGC)를 연산하여 AGC 신호 발생부(115)로 출력한다(S70).

상기 제어신호(L_AGC)는 타이밍 동기, 자동 주파수 제어 등을 위해 인가되어지는 위상 기준신호 신호의 총에너지를 계산함으로 얻는다.

즉, 라디오 주파수단의 자동 이득 제어루프는 피크(Peak)를 일정 레벨로 유지하고자 하기 때문에 다중채널 등의 채널왜곡 하에서는 그 값이 부정확하기때문에 알맞는 제어신호(L_AGC)를 출력하여 자동 이득 제어루프의 이득을 좀 더 정확히 맞출수 있다.

본 발명에 따른 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치 및 방법은 자동 이득 제어 루프가 안정적인 상황에서 이득을 정확히 제어하므로 자동 이득 제어 기능을 좀더 강화시켜 안정적인 시스템이 구현되도록하여 수신성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

오디오 비트 스트림과 데이터를 복조하고 디코딩하는 디지탈 오디오 방송 수신 시스템에 있어서,

일정한 횟수동안 입력되는 프레임 동기신호를 이용하여 자동 이득 조절에 대한 속도 제어신호 및 위상 기준신호의 총에너지에 대한 상호 상관값으로 자동 이득 조절에 대한 이득 제어신호를 출력하는 디지탈 신호 처리부와, 상기 디지탈 신호 처리부에서 출력된 속도 제어신호 및 이득 제어신호에 따라 자동 이득 조절을 수행하는 자동 이득 조절부로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 디지탈 신호 처리부는

상기 프레임 동기신호의 펄스 폭을 카운트한 값을 순서대로 일정 개수만큼 저장하고 매 주기마다 저장된 모든 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값을 출력하는 메모리부와,

상기 메모리부에 각각 출력된 일정 개수의 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값과 임의의 가중치들을 각각 믹싱하여 출력하는 믹싱부와,

상기 믹싱부에서 믹싱되어 출력된 각 값들을 이용하여 매 주기마다 분산을 계산하여 출력하는 분산 계산부로 구성됨을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절장치.
오디오 비트 스트림과 데이터를 복조하고 디코딩하는 디지탈 오디오 방송 수신 시스템의 수신방법에 있어서,

일정 개수의 프레임 동기신호의 펄스 폭을 카운트한 값으로 분산을 연산하여 문턱값과 비교하는 단계와,

상기 비교결과에 따른 자동 이득 조절에 대한 속도를 제어하고 이에 따라 안정적인 프레임 동기신호가 발생되면 위상 기준신호의 총에너지를 계산하는 단계와,

상기 계산된 위상 기준신호의 총에너지와 기준값과 비교하여 자동 이득 제어루프의 이득을 제어하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절방법.
제 3 항에 있어서, 상기 분산 연산은

상기 프레임 동기신호의 펄스 폭을 카운트한 값을 순서대로 일정 개수만큼 저장하고 매 주기마다 저장된 모든 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값을 출력하는 단계와,

상기 출력된 일정 개수의 프레임 동기신호의 펄스 폭의 값과 임의의 가중치들을 각각 믹싱하여 출력하는 단계와,

상기 믹싱되어 출력된 각 값들을 이용하여 매 주기마다 분산을 계산하여 출력하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절방법.
제 3 항에 있어서, 상기 문턱값과 비교하는 단계에서

상기 연산된 분산이 문턱값을 초과하면 속도 제어신호를 출력하여 빠른 자동 이득 제어하고, 상기 연산된 분산이 문턱값보다 미만이면 속도 제어신호를 출력하여 안정화된 신호를 출력하도록 제어함을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절방법.
제 3 항에 있어서, 상기 위상 기준신호의 총에너지와 기준값과 비교하는 단계에서 위상 기준신호의 총에너지가 기준값보다 크면 자동 이득 제어루프의 이득을 낮추도록 제어신호를 연산하여 출력하고, 상기 위상 기준신호의 총에너지가 기준값보다 작으면 자동 이득 제어루프의 이득을 높이도록 제어신호를 연산하여 출력함을 특징으로 하는 디지탈 오디오 방송 수신시스템의 자동 이득 조절방법.