KR19990042568A - 에이치디티브이의 필드동기 및 엔티에스씨간섭 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이가 63인 두 번째열의 극성이 반대인 것을 이용하여 기존에 병렬로 구성되는 필드동기 검출장치의 일부분만을 병렬로 구성하고 비교기를 이용하여 둘 중 작은 것을 선택하여 필드동기를 찾도록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 및 NTSC 간섭 검출 장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 NTSC채널 간섭이 제거된 채널 데이터에 서로 다른 기준신호를 합산하고 그 합산된 각각의 결과치의 절대값을 계산하고, 각각 검출되는 절대값을 소정 주기로 연산하여 홀수 및 짝수 신호를 발생하며, 그 홀수 및 짝수 신호를 비교하여 작은 것을 취한후 이를 이용하여 필드 동기를 찾음으로써 하드웨어의 구성을 간략화시키면서도 고속의 영상 데이터 처리가 가능한 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치를 제공해주게 된다.

또한, 필드동기 검출장치에서 검출한 필드 동기를 기준신호로 사용하여 NTSC간섭 신호를 검출토록 함으로써 NTSC간섭신호 검출장치를 용이하게 구현하고 보다 정확하게 NTSC간섭 여부를 검출토록 한 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치를 제공해주게 된다.

Description

에이치디티브이의 필드동기 및 엔티에스씨간섭 검출 장치

본 발명은 Grand Alliance 규격의 HDTV시스템에서 필드 동기를 검출하는 필드동기 검출시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 길이가 63인 두 번째열의 극성이 반대인 것을 이용하여 기존에 병렬로 구성되는 필드동기 검출장치의 일부분만을 병렬로 구성하고 비교기를 이용하여 둘 중 작은 것을 선택하여 필드동기를 찾도록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 및 NTSC 간섭 검출 장치를 제공하고자 한 것이다.

일반적으로, GA 규격의 HDTV시스템의 수신기에서는 두개의 경로를 만들어 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널에 의한 간섭의 크기를 측정하여 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC 간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC간섭이 없거나 적을 때에는 NTSC간섭 제거 필터를 통과시키지 않은 신호를 사용하게 된다.

첨부한 도면 도 1은 일반적인 GA방식 HDTV에서의 수신기 블록도로서, 참조번호 2는 안테나(1)에서 수신된 신호로부터 원하는 채널만을 튜닝하는 튜너이고, 참조번호 3은 상기 튜너(2)에서 튜닝된 채널의 중간주파수만을 필터링하고 세그먼트 동기와 필드 동기를 검출하는 중간주파 필터 및 동기 검출부이며, 참조번호 4는 상기 중간주파 필터 및 동기 검출부(3)에서 검출된 동기신호에 따라 입력신호를 처리할 수 있는 타이밍을 제공해주는 타이밍정보 제공부이다.

그리고, 참조번호 5는 상기 중간주파 필터 및 동기 검출부(3)에서 출력되는 채널 신호로부터 채널 간섭을 배제시키는 NTSC간섭제거필터이고, 참조번호 6은 상기 NTSC간섭제거필터(5)로부터 출력되는 신호의 선형 채널 왜곡을 보상해주는 등화기이며, 참조번호 7은 상기 등화기(6)의 출력으로부터 위상을 추정하는 위상 추적기이다.

또한, 참조번호 8은 상기 위상 추적기(7)를 통한 데이터를 일정량 수신한 후 역추적을 실행하여 입력 데이터를 복호하는 격자 복호기이고, 참조번호 9는 상기 격자 복호기(8)로부터 출력되는 데이터를 디인터리빙하는 데이터 디인터리버이며, 참조번호 10은 상기 데이터 디인터리버(9)를 통한 데이터를 리드 솔로몬 복호하는 리드 솔로몬 복호기이고, 참조번호 11은 상기 리드 솔로몬 복호기(10)를 통한 데이터를 역 랜덤화하는 데이터 디랜덤화기이다.

이러한 구성을 갖는 GA방식 8VSB규격의 VSB수신기는, 튜너(2)에서 안테나(1)로부터 수신된 채널 신호중 원하는 채널만을 튜닝하고, 중간주파 필터 및 동기 검출부(2)에서 튜닝된 채널의 중간 주파수를 얻은 후 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호를 검출하게된다.

그리고 타이밍정보 제공부(4)는 상기에서 얻어지는 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호에 따라 입력 데이터를 처리하기 위한 타이밍 정보를 제공하게 되며, NTSC간섭제거필터(5)는 입력되는 채널 데이터의 채널간 간섭을 필터링하게 된다.

아울러 등화기(6)는 상기 NTSC간섭제거필터(5)를 통한 채널 데이터의 채널 왜곡을 보상하게 되며, 위상 추적기(7)는 위상 에러 보상과 주파수 에러 보상을 위한 위상 추적을 시도하게 된다. 그리고 이렇게 위상 및 주파수 에러가 보상된 데이터는 격자 복호기(8)에서 복호화된 후 디인터리버(9)에서 디인터리빙되며, 다시 리드 솔로몬 복호기(10)에서 복호된 후 디랜덤화기(11)에서 역양자화가 수행되어 원래의 데이터로 복원된다.

이러한 동작을 수행하는 VSB 수신기가 부가된 HDTV는, 고품질의 영상과 CD수준의 음질을 제공하게 되는데, 이를 구현하기 위해서는 높은 압축을 구사해야 하며, 신호 송,수신에서의 완벽한 복구가 필요하다.

디지탈 통신 시스템의 수신기는 수신 신호에 대한 복조 성능을 최적화하기 위하여 수신되는 디지탈 심볼의 전이(transition)에 자신의 복조기를 동기시켜야 하는데, 이것을 심볼 클럭 복원 또는 심볼 타이밍 복원(symbol timing recovery)이라 한다. 또한 수신기는 수신되는 데이타를 적절히 해석하기 위해서 데이타의 프레임 구조와 동기를 이루어 동작해야 한다. 이처럼 수신기를 수신 데이타의 프레임 구조와 동기를 이루도록 하는 것을 프레임 동기화(frame synchronization)라고 한다.

프레임 동기화는 송신측에서 전송하는 일정한 신호, 즉 프레임 표시자 또는 동기화 부호어(Synchronization Codeword)를 이용하여 이루어진다.

GA규격의 HDTV 시스템에서 데이타는 도 3에서 보는 바와 같이, 데이타 세그먼트로 나누어질 뿐만아니라, 데이타 필드로도 나누어진다. 세그먼트 동기 신호는 매 데이타 세그먼트(832심볼) 마다 전송되고, 필드 동기 신호는 매 필드(313세그먼트)마다 전송된다. GA규격의 HDTV 시스템은 2개의 필드(기필드와 우필드)가 하나의 프레임을 구성한다. 따라서 필드 동기는 기필드와 우필드를 구별할수 있도록 전송되어야한다.

이러한 이중적인 동기 방식을 취함으로써 탄력적인 동기 시스템의 구축이 가능해지고 군집 에러로 인한 동기 불량에 다소간의 저항력을 갖는다. 그리고 세그먼트 동기와 필드 동기를 동기 획득 이외의 다른 목적에 사용하기가 용이하게 된다.

이어, GA규격의 HDTV 시스템에서의 동기 신호에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

GA규격의 HDTV는 지상 방송 모드와 고속 전송 케이블 모드의 두가지 모드가 존재한다. 그러나 동기 획득부의 구조는 거의 차이가 없으므로 지상 방송 모드를 기준으로 시스템의 구조를 설명하기로 한다.

2레벨의 4심볼 데이타 세그먼트 동기 신호는 모든 테이타 세그먼트의 시작부분에서 8레벨 디지탈 데이타의 스트림(Stream)에 삽입된다. 도 4는 VSB 데이타 세그먼트의 구조를 나타낸 구성도로서, 하나의 세그먼트는 4개의 동기 심볼과 828개의 데이타와 패리티 심볼들로 이루어진다. 세그먼트 동기 신호는 페킷과 클럭 복원을 좀 더 간단하게 하기 위해 2레벨로 구성된다. 세그먼트 동기 신호로 이용되는 2레벨(±5)은 둔감성을 보장하고, 동일 채널 NTSC신호에 간섭을 인가하지 않는다. 같은 동기 신호 패턴이 일정 주기마다 반복되는데, 이러한 네 심볼의 주기적인 반복은 심한 잡음과 간섭하에서도 수신단에서 믿을만한 검출을 가능하게 한다. 데이타 신호와는 달리 데이타 세그먼트의 동기 신호는 리드 솔로몬이나 격자부호화를 하지 않고 인터리빙도 하지 않는다.

데이타는 데이타 세그먼트로 나누어질 뿐 아니라, 데이타 필드로도 나누어진다. 도 5는 VSB필드 세그먼트의 구조를 나타낸 구성도로서, 데이타 세그먼트의 구조를 보여준다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 모든 테이타 필드는 데이타 필드 동기 신호의 하나의 완전한 데이타 세그먼트로 시작한다. 데이타 필드 동기 신호는 2레벨의 PN511심볼과 3개의 PN63개 의사랜덤 시퀀스로 구성된다.

데이타 필드 세그먼트의 구조를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

동기는 테이타 필드 세그먼트의 세그먼트 동기 신호이고 1001로 정의되어 있으며, 의사 랜덤 시퀀스인 PN511은 ML(Maximum Length)로서, 원시 다항식이 x⁹+x⁷+x⁶+x⁴+x³+x+1이고 초기화 값은 0 * 200이다. 또한, PN63은 ML시퀀스이고 원시 다항식이 X⁶+ X + 1이고 초기화값은 0*47이고, VSB모드는 24 비트로 이루어져 있으며, 데이타의 VSB모드를 결정한다. 첫 두 바이트는 다른 사용을 위하여 유보되어 있는데, GA에서는 0*OfOf로 채워넣도록 추천하고 있으며, 다음 바이트는 PABCPABC이다. 여기서, P는 우수 페리티(Even Parity) 바이트이고 A, B, C는 실제 비트이다. 고속 전송 케이블 모드에서는 PABC는 1100이고, 지상방송 모드에서 0101이다.

마지막 104비트는 예비 공간이고 연속적인 PN63 시퀀스로 채울것이 추천되고 있다. 8VSB 격자 모드(Trellis 모드)에서는 92비트가 예비되어 있고, 기준 신호의 끝에 있는 12심볼은 데이타 경로에 NTSC 제거 필터가 있을 때 격자 복호화를 돕기 위해 그 이전 세그먼트의 마지막 12 심볼들과 같은 값을 가진다.

데이타 필드 동기 신호는 다섯 가지 목적을 가진다. 첫째, 각 데이타 시작점을 결정하는 방법을 제공한다. 둘째, 부호간섭(ISI)을 제거하는데 훈련 기준 신호로서 진보된 텔레비전 수상기 수신단의 등화기에서 쓰인다. 셋째, 수신단에서 NTSC 간섭 제거 필터의 사용 여부를 판다하도록 한다. 넷째, 신호 대 잡음비나 채널 응답 같은 시스템의 특징적인 값들을 얻기 위해 사용된다. 다섯째, 수신단의 위상 추적기에서 회로들을 리셋하거나 루우프 파라미터를 결정하기 위해서 사용한다. 데이타 세그먼트 동기 신호와 마찬가지로 데이타 필드 동기 신호도 리드 솔로몬 부호화나 격자부호화를 하지않고 인터리빙도 하지 않는다.

이어, 일반적인 필드 동기 검출 시스템에 관해 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 동기 신호의 전송 형태는 크게 동기 워드 시스템과 프레임 표시자시스템으로 나눌 수 있다. 동기 워드는 군집 전송과 같은 비주기성 데이타 전송에서 데이타의 헤더(Header)로서 전송된다. 이런 경우에 있어서는 동기 워드가 인가될 때마다 정확한 획득이 요구되므로 비교적 긴 동기 신호를 사용하고, 데이타에 포함하지 않는 열을 사용한다든지, 동기 신호의 에너지를 아주 크게 하는 등의 방법이 사용된다.

이와는 달리 프레임 표시자는 테이타가 일정한 주기를 갖고 전송되는 시스템에서 데이타와 함께 하나의 프레임을 이루어 주기적으로 전송된다. 실제로 영상통신을 포함한 많은 디지탈 통신 시스템이 이러한 부류에 속하므로 대부분의 동기 문제는 이에 해당된다. 이 때 표시자는 대부분 뭉쳐서 시퀀스방식으로 전송되나 시스템에 따라 프레임 전체에 분산하는 인터레이스방식으로 전송되는 경우도 있다. 시퀀스 방식은 송, 수신에 있어서 인터레이스 방식보다 간단하지만, 군집 에러에 약한 단점이 있다.

종래에는 텔레비젼 방송 시스템에 주 목적이 있으므로 표시자 시스템, 그 중에서도 시퀀스 방식으로 전송되는 경우에 초점을 맞추기로 한다. 그리고 앞으로 동기 신호라 할 때에는 표시자와 같은 의미로 생각하기로 하겠다.

그런데 프레임 동기 획득은 시스템에 따라 판별기(Slicer)를 통과한 후 이루어지는 경우와 A/D 변환을 거친 연성 판정(Soft Decision)상태에서 이루어지는 경우로 크게 나눌 수 있다. 일반적으로 신호 대 잡음비가 아주 높은 상황에서는 전자의 방법이, 그렇지 않은 상황에서는 후자의 방법이 더 유리하다고 알려져있다. 하지만 대부분의 경우에서 후자의 방법이 훨씬 뛰어난 성능을 발휘하므로 시스템의 사양이 허락하는 한 연성 판정 상태에서 처리가 바람직하다.

프레임 동기 탐색 알고리즘은 크게 나누어 TBA(Threshold Based Algorithm)와 CBA(Compare Based Algorithm)가 있다. TBA는 가장 단순한 형태의 알리고즘으로서, 입력된 테이타와 기준 동기 코드와의 유사성을 매 샘플마다 조사하여 미리 정해진 문턱값(Threshold) 이상이 되면 동기 신호로 판단하도록 한다. 이 알고리즘의 판단 기준으로는 주로 상관값이 많이 사용되어지나 다른 변형된 기준값을 사용할 수도 있다. 이 알고리즘은 간단하고 메모리가 필요 없으며 동기 워드 시스템이나 표시자 시스템 모두에 이용되어질 수 있다는 장점으로 인해 현재 폭넓게 이용되고 있다. 하지만 이 알고리즘을 표시자 시스템에 이용할 경우에는 동기신호의 주기성을 이용하지 못하므로 성능이 현저히 떨어지게 된다. 또한 한 프레임이 지날 동안에 동기 획득 신호를 전혀 내보내지 않을 가능성도 있다. 따라서 성능을 항상시키기 위한 복잡한 스케줄이 필요하다. 이 알고리즘에서 가장 중요한 것은 문턱값을 정하는 일이다. 문턱값은 너무 높게 잡으면 실수의 확률이 높아지고, 반대로 너무 낮게 잡으면 실패 경보확률이 높다. 따라서 여러 상황을 고려하여 문턱값을 정하는 일은 까다로운 작업이다.

반면 CBA는 표시자 시스템에서 동기 신호가 일정한 주기를 갖고 지속적으로 인가되는 것을 이용한 동기 검출 방법으로, 한 프레임 안에서 각 지연값마다의 기준값을 구한 다음 그 값을 최고로 하는 지연값을 찾는다. CBA는 하드웨어적으로는 TBA에 비해 복잡하지만 성능면에서 훨씬 우수할 뿐만 아니라, 문턱값을 따로 정할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한 전체적인 스케줄도 간단히 구성되어질 수 있다.

프레임 동기 획득 시스템의 전체적인 과정은 크게 탐색과정, 확인 과정, 감시 과정으로 나눌 수 있다. 탐색과정은 획득 과정의 초기에, 주어진 데이타열에서 동기 코드의 위치를 찾아내는 과정으로 보통 동기 획득이라 함은 탐색과정만을 지칭한다. 확인 과정은 탐색된 결과를 확인하는 과정으로 이 과정이 정상적으로 수행되면 동기 획득 신호가 나오게 한다. 감시 과정은 동기가 획득된 상태에서 탐색과정에서의 에러와 채널 왜곡등으로 인한 동기 분실을 감시하는 과정이다.

이 때 각 과정에서의 알고리즘으로는 CBA와 TBA가 모두 가능하다.

일반적으로 프레임 동기 신호는 다음의 조건을 만족하도록 디자인되어야 한다. 먼저, 이진 코드와 같이 수신단에서 다루기 쉬운 코드이어야 하며, 선형(비주기적) 상관 특성이 좋아야 하며, 원할한 동기 획득을 위해서는 동기 신호의 파워가 데이타의 파워보다 최소한 같거나 커야 하며, 사용되는 시스템의 여러 왜곡(반송파 복원 에러, 타이밍 복원 에러, 다중 경로 등)에 강인하게 설계 되어야한다.

한편, 주지한 바와 같은 송신된 데이터를 완벽하게 복구하기 위한 기술중의 하나가 필드 동기 검출과 NTSC간섭 검출이며, 이를 구현한 종래 필드 동기 검출 시스템은 첨부한 도면 도 2와 같다.

여기서, 참조번호 1,1'는 NTSC간섭 제거 필터가 데이타 심볼을 여파한 후에 외부로부터 수신되는 1채널이 수신단에 입력되면 이를 소정 계산하게 되는 가산기이고, 참조번호 2,2'는 1번 필드 동기 데이타 및 2번 필드 동기 데이터가 각각 저장되는 필드동기 메모리이고, 3, 3'은 상기 가산기(1, 1')로부터 출력되는 데이타를 근거로 궤환 임피던스에 콘덴서를 사용하여 주어진 전압의 적분값에 비례하는 전압을 얻는 적분회로이다.

또한, 참조번호 4, 4'는 상기 적분회로(3, 3')를 통해 출력되는 데이타로부터 입력되는 데이타 세그먼트에서 최소 오차의 데이타 세그먼트를 탐지하는 최소 오차 세그먼트 탐지부이고, 5, 5'는 수신되는 데이타 세그먼트를 처리하는 기기들이 어느 정도 고장없이 소정의 기능을 실행할 수 있는지의 비율을 카운트하는 신뢰도 카운터이다.

이러한 구성에 있어서는 1번 채널의 데이타와 2번 채널의 데이타를 동시에 처리함으로써 사용자가 출력하고자 하는 소정 채널 데이타를 얻게 됨을 알 수 있다.

GA시스템에서의 필드 동기 검출 시스템은 신호의 길이가 511인 ML시퀀스와 길이가 63인 ML열을 세번 반복하여 사용하도록 하고 있다. 그리고 기필드와 우필드를 구별하기 위하여 길이가 63인 2번째 ML 열의 극성을 반전시켜 사용한다.

기존의 HDTV 시스템에서의 필드 검출 시스템의 구성 방법은 주지한 바와 같이 프레임의 첫번째 필드인 기필드와 프레임의 두번째 필드인 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 이용하는 것과, 한 필드의 지연 소자을 두어 기필드와 우필드를 하나의 묶음으로 하여 처리하는 방법이 있다.

그런데, 전자의 방법은 기준신호인 세 개의 PN63신호와 PN511를 모두 사용하여 필드를 검출하고, 기필드/우필드 판단도 기필드와 우필드 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 이용하여 기필드와 우필드를 판단하므로 하드웨어의 구성이 복잡해지며, 처리속도도 저하되는 문제점을 유발시켰다.

또한, 후자의 방법은 지연 소자의 추가와 제어 신호의 복잡성을 무시하더라도 처리속도가 필드 단위가 아닌 프레임 단위가 되므로 그만큼 적응력이 떨어지게 되고 전체적인 스케줄도 복잡해지는 문제점을 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 필드 동기 검출시스템의 제반 문제점들을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 본 발명은 길이가 63인 두 번째열의 극성이 반대인 것을 이용하여 기존에 병렬로 구성되는 필드동기 검출장치의 일분만을 병렬로 구성하고 비교기를 이용하여 둘 중 작은 것을 선택하여 필드동기를 찾도록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 및 NTSC 간섭 검출 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 검출된 필드동기를 기준신호로 사용하여 NTSC간섭 여부를 검출토록 함으로써 하드웨어 양을 줄이면서도 처리 속도를 고속화한 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단은,

NTSC채널 간섭이 제거된 채널 데이터에 서로 다른 기준신호를 합산하고 그 합산된 각각의 결과치의 절대값을 계산하는 제1절대값 검출수단과;

상기 제1절대값 검출수단에서 각각 산출되는 절대값을 소정 주기로 연산하여 홀수 및 짝수 신호를 출력하는 가,감산수단과;

상기 가,감산수단에서 출력되는 홀수 및 짝수 신호를 비교하여 그 결과치를 출력하는 제1비교수단과;

상기 제2비교수단에서 발생되는 신호에 따라 상기 가,감산수단에서 발생되는 홀수 및 짝수 신호중 하나를 선택하여 출력하는 제1선택수단과;

상기 제1비교수단에서 출력되는 결과치로 기필드 및 우필드를 판별하고 그 필드 판별에 따른 선택신호를 발생하는 필드 판별수단과;

세그먼트 동기 주기내에서 상기 멀티플렉서에서 출력되는 신호중 최소값을 추출하여 출력하는 최소값 결정수단과;

상기 최소값 결정수단에서 출력되는 최소값의 신뢰도를 조절하고 그 조절된 최소값을 검출된 필드 동기로 출력하는 제1신뢰기와;

상기 필드 판별수단에서 출력되는 선택신호에 따라 필드 기준신호와 필드 신호를 선택하여 출력하는 제2선택수단과;

상기 제2선택수단에서 선택된 필드 기준신호와 NTSC간섭이 제거되지 않은 입력 채널 데이터를 합산하고 그 결과치의 절대값을 출력하는 제2절대값 검출수단과;

상기 제2절대값 검출수단에서 출력되는 절대값과 상기 제2선택수단에서 선택된 필드 신호를 비교하는 제2비교수단과;

상기 제2비교수단에서 출력되는 신호를 카운팅하고 그 카운트값과 NTSC간섭을 판별하기 위해 설정된 기준신호를 비교하여 그 결과치를 출력하는 제3비교수단과;

상기 제3비교수단에서 출력된 신호로 NTSC간섭을 판별하고 그 판별 결과에 따라 채널 데이터 선택신호를 발생하는 제2신뢰기와;

상기 제2신뢰기에서 출력되는 채널 데이터 선택신호에 따라 상기 NTSC간섭이 제거된 채널 데이터와 NTSC간섭제거 필터를 통하지 않은 채널 데이터중 하나를 선택하여 후단의 채널 등화기로 전송해주는 제3선택수단으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 GA방식 HDTV에서의 수신기 블록도,

도 2는 종래 HDTV에서의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치 블록도,

도 3은 일반적인 VSB 데이타 프레임의 구조도,

도 4는 일반적인 VSB 데이타 세그먼트의 구조도,

도 5는 일반적인 VSB 필드 세그먼트의 구조도,

도 6은 일반적인 8VSB 시스템의 채널 특성도,

도 7은 본 발명에 의한 HDTV에서의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치 블

록도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20:NTSC간섭제거필터 21,26,33:제1 내지 제3 합산기

22,27,35:제1 내지 제3 절대값 검출기

23,28:제1 및 제2 슬라이서 24,29:제1 및 제2 가,감산기

25,32,34,43:제1 내지 제4 멀티플렉서

30,36,38:제1 내지 제3 비교기 31:필드 판별부

37:업/다운 카운터 39:세그먼트 카운터

40:최소값 결정기 41,42:제1 및 제2 신뢰기

도 7은 본 발명에 의한 필드 동기 검출 시스템 블록 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 참조번호 20은 수신되는 데이타를 근거로 NTSC 채널에 존재하는 간섭을 제거하는 NTSC간섭제거필터이고, 21은 상기 NTSC 간섭제거필터(20)로 부터 출력되는 신호와 기준신호 발생부(44)에서 발생되는 기준신호(PN511)를 합산하는 제 1 합산기이며, 22는 상기 제 1 합산기(21)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 산출하는 제1절대값 검출기이고, 23은 상기 제1절대값 검출기(22)로부터 출력되는 데이터의 양을 감소시키기 위하여 10비트를 2비트로 슬라이싱하는 제1슬라이서이고, 24는 상기 제1슬라이서(23)에서 출력되는 신호를 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 제 1 가·감산기이다.

또한, 참조번호 26은 상기 NTSC간섭제거필터(20)를 통한 신호와 상기 기준신호 발생부(44)에서 발생되는 기준신호(PN511)를 합산하는 제 2 합산기이고, 27은 상기 제 2 합산기(26)로부터 출력되는 신호로부터 절대값을 산출하는 제 2 절대값 검출기이고, 28은 상기 제 2 절대값 검출기(27)로부터 출력되는 데이터의 양을 감소시키기 위하여 10비트를 2비트로 슬라이싱하는 제 2 슬라이서이며, 29는 상기 제 2 슬라이서(28)에서 출력되는 신호를 근거로 연산된 내용과 데이타차를 구해 각각을 더한 후에 이를 출력하는 제 2 가·감산기이다.

그리고 참조번호 30은 상기 제2 가,감산기(29)에서 출력되는 절대값과 상기 제1 가,감산기(24)에서 출력되는 절대값을 비교하여 그 결과치를 출력하는 제1 비교기이며, 25는 상기 제1 비교기(30)의 출력신호에 따라 상기 제1 가,감산기(24)에서 출력되는 홀수 신호와 상기 제2 가,감산기(29)에서 출력되는 짝수 신호중 하나를 선택하여 출력하는 제1 멀티플렉서이고, 31은 상기 제1 비교기(30)의 출력신호에 따라 기필드 및 우필드 판별신호를 출력하는 필드 판별부이다.

또한, 참조번호 32는 상기 필드 판별부(31)에서 출력되는 홀수 및 짝수 필드 선택신호에 따라 상기 기준신호 발생부(44)에서 얻어지는 기준신호(F3)(F4)중 하나를 선택하여 출력하는 제2 멀티플렉서이고, 33은 상기 제2 멀티플렉서(32)의 출력신호와 상기 입력되는 NTSC간섭이 제거되지 않은 채널 신호를 합산 처리하는 제3 합산기이다.

그리고, 참조번호 34는 상기 제1 절대값 검출기(22)와 제2 절대값 검출기(27)에서 각각 출력되는 절대값 신호중 하나를 선택하여 출력하는 제3 멀티플렉서이고, 35는 상기 제3 합산기(33)에서 출력되는 신호의 절대값을 계산하여 출력하는 제3 절대값 검출기이다.

또한, 참조번호 36은 상기 제3 멀티플렉서(34)의 출력과 상기 제3 절대값 검출기(35)의 출력을 비교하여 그 결과치를 출력하는 제2 비교기이고, 참조번호 37은 상기 제2 비교기(36)의 출력신호를 업/다운 카운팅하는 업/다운 카운터이며, 38은 상기 업/다운 카운터(37)의 출력신호와 기준신호를 비교하는 제3 비교기이다.

그리고 참조번호 39는 입력되는 세그먼트 동기신호에 의해 이를 카운트처리하게 되는 세그먼트 카운터이고, 40은 상기 세그먼트 카운터(39)의 출력에 따라 상기 제1 멀티플렉서(25)의 출력중 가장 작은 값을 찾아 출력하는 최소값 결정기이며, 41은 상기 최소값 결정기(40)로부터 출력되는 출력값으로부터 신뢰성을 확인하고 필드 동기신호를 발생하는 제1 신뢰기이다.

아울러, 참조번호 42는 상기 제3 비교기(38)로부터 출력되는 신호에 따라 NTSC 채널 간섭 신호 검출의 신뢰성을 확인하는 제2 신뢰기이고, 43은 상기 제2 신뢰기(42)로부터 출력되는 필드 동기신호에 따라 상기 안테나를 통해 수신된 채널 데이터와 상기 NTSC 간섭제거필터(20)로부터 출력되는 데이터중 하나를 선택하여 출력하는 제3 멀티플렉서이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 의한 필드동기 검출 시스템은, 주지한 바와같이, NTSC간섭제거필터(20)는 입력되는 데이터로부터의 NTSC간섭을 필터링하기 위해 공존 채널 간섭 제거 필터를 이용하여 수신 데이터를 필터링하게 된다.

다음으로, 제1 및 제2 합산기(21)(26)는 상기 NTSC간섭제거필터(20)로부터 NTSC간섭이 제거된 신호와 기준신호 발생부(44)에서 발생되는 기준신호(F1,F2 ; 필드 동기 세그먼트 신호)를 각각 합산하게 된다.

이후 제1 절대값 검출기(22)는 상기 제1 합산기(21)에서 출력되는 NTSC간섭제거필터(20)를 통과한 신호와 상기 기준신호(F1)와의 차신호를 심볼 단위로 계산하여 그 절대값을 구한다. 그러면 제1 슬라이서(23)는 후단의 제1 가,감산기(24) 및 그 이후 부분의 데이터 처리량을 줄이기 위해 입력되는 10비트의 데이터를 2비트로 슬라이스(slice)한다.

상기와 같이 슬라이스된 데이터는 제1 가,감산기(24)에 입력되며, 상기 제1 가,감산기(24)는 세그먼트 단위로 입력값을 더하여 그 결과치를 출력하게 된다.

또한, 제2 절대값 검출기(27)는 상기 제2 합산기(26)에서 출력되는 NTSC간섭제거필터(20)를 통과한 신호와 상기 기준신호(F2)와의 차신호를 심볼 단위로 계산하여 그 절대값을 구한다. 그러면 제2 슬라이서(28)는 후단의 제2 가,감산기(29) 및 그 이후 부분의 데이터 처리량을 줄이기 위해 입력되는 10비트의 데이터를 2비트로 슬라이스(slice)한다.

상기와 같이 슬라이스된 데이터는 제2 가,감산기(29)에 입력되며, 상기 제2 가,감산기(29)는 세그먼트 단위로 입력값을 더하여 그 결과치를 출력하게 된다.

여기서, 필드 동기를 찾기 위해 사용 가능한 기준 신호는 PN511과 3개의 PN63이지만 본 발명에서는 NTSC간섭제거필터의 영향을 없애기 위해 12심볼을 제외한 688개의 심볼만을 사용한다. 따라서 제1 및 제2 가,감산기(24)(29)는 13번째 부터 700번째 심볼까지만 계산한다.

한편, 제1 비교기(30)는 매 세그먼트마다 상기 제1 및 제2 가,감산기(24)(29)에서 각각 출력되는 신호를 비교하여 그 결과치를 필드 동기를 찾기 위한 신호로 출력하게 되며, 이 제1 비교기(30)의 출력신호에 의해 제1 멀티플렉서(25)는 상기 제1 및 제2 가,감산기(24)(29)에서 각각 출력되는 신호중 작은값을 선택하여 후단의 최소값 결정기(40)에 전달해준다.

이때, 세그먼트 카운터(39)는 0부터 312까지의 값을 가지고 입력되는 세그먼트 동기 신호에 의해 동작을 하여 세그먼트 카운트값을 출력시키게 되고, 이 세그먼트 카운터(39)의 출력값에 의해 최소값 결정기(40)는 상기 세그먼트 카운터(39)의 한 주기(313세그먼트)동안 상기 제1 가·감산기(10)로부터 출력된 값들로부터 가장 작은 세그먼트를 찾게된다.

이때 찾은 세그먼트를 제1신뢰기(41)에 보내게 되고, 제1 신뢰기(41)는 현재 찾은 세그먼트와 이전에 찾은 세그먼트가 동일하면 신뢰 정도를 높이고, 이와는 달리 현재 찾은 세그먼트와 이전에 찾은 세그먼트가 다를 경우에는 신뢰 정도를 낮추게 된다. 그리고 제1 신뢰기(41)는 신뢰 정도가 일정 레벨에 도달하면 프레임 동기 신호를 획득하였다고 판단을 하며, 상기 세그먼트 카운터(39)가 최소값을 가지는 세그먼트와 같은 값을 가질 때 필드 동기 신호를 출력하게 된다.

한편, 필드 판별부(31)는 상기 제1 비교기(30)에서 출력되는 신호에 따라 기필드와 우필드를 판별하게 되는데, 이때 판별의 기준은 상기 제1 및 제2 가,감산기(24)(29)의 두 출력을 비교하여 값이 작은 쪽을 기필드 또는 우필드라고 판정하게 된다.

다음으로, NTSC 간섭 신호의 검출에 있어서, 지상방송 HDTV시스템은 NTSC시스템과 채널을 공유하므로 NTSC채널의 반송파에 의해 심한 간섭을 받게 된다. NTSC공존 채널간섭을 줄이기 위해 채널 등화기앞에 NTSC 간섭 제거 필터(콤필터와 동일함)를 사용한다.

콤필터의 사용은 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 수신기의 성능을 높일 수 있지만, NTSC 간섭이 없거나 적을 때에는 백색 잡음의 비상 관성 때문에 백색 잡음에 대한 성능을 3dB만큼 나빠지게 한다.

따라서 VSB수신기에서는 두 개의 경로를 만들어 채널 등화기의 앞단에서 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존채널의 간섭의 크기를 측정하여 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC 간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC 간섭이 없거나 적을 때에는 콤필터를 통과시키지 않는 신호를 사용한다.

이어, NTSC 간섭 제거 필터에 관해 살펴보면 다음과 같다.

GA의 VSB 전송 시스템의 NTSC 신호 간섭 제거는 기존의 6MH_Z텔레비전 채널내의 NTSC 공존 채널 간섭의 주요 성분의 주파수 위치와 VSB 수신단의 콤필터의 주기적인 널(Null)을 이용한 것이다.

도 6의 (a)에서는 NTSC 의 중요한 세 성분인 저대역 경계로부터 1.25MHz에 있는 영상 반송파, 영상 반송파 주파수보다 3.58MHz높은 위치에 있는 색채 부반송파, 영상 반송파 주파수보다 4.5MHz높은 위치에 있는 음성 반송파의 세가지 요소로 구분되며 대략적인 설명은 다음과 같다.

NTSC 간섭 제거 필터는 하나의 탭을 가지는 선형피트포워드 필터이다. 콤필터의 시스템 전달 함수 H(z)는,

H(z) = 1 - Z^-12이고,

주파수 응답 H(e^JW)는,

H(e^JW) = 1 - e^-J12W

= 1 - cos12w + jsin12w이다.

따라서 진폭 특성 |H(e^JW)|는

|H(e^JW)| = ( 1 - cos12w)²+ sin²12w

= 2 |sin6w|

가 되어, w = 0 에서 w = π 까지 6개의 널을 가지게 된다.

도 6의 (b)는 콤필터의 진폭 응답을 실제 심볼율과 관련해서 대략적으로 그린 것으로, 57 * f_H(10.762MH_Z/12. 즉, 896.85kH_Z)간격으로 주기적인 널이 있음을 볼 수 있으며, 6MH_Z 채널에 7개의 널이 있다. NTSC 영상 반송파는 두 번째 널 가까이에 있고 여섯 번째 널 가까이에 NTSC색채 부반송파가, 일곱 번째 널 가까이에 NTSC 음성 반송파가 위치하고 있다.

콤필터는 널 주파수에 위치한 신호를 제거함으로써 NTSC반송파에 의해 생길 수 있는 심한 간섭을 줄일 수 있다. 여기서 한가지 고려해야 할 것은, NTSC 반송파의 상대적인 전력이다. NTSC 반송파 전력의 상대적인 값을 보면, 영상 반송파(V)를 0dB라고 할 때, 색채부반송파(C)는 -13dB정도 되고, 음성 반송파(A)는 -12dB 정도 된다. 따라서 우선적으로 제거해야 할 반송파는 상대적으로 전력이 가장 큰 영상 반송파이다. 그러기 위해서는 ATV스펙트럼을 약간 천이시켜 주면 된다.

송신단에서 변조시 ATV의 스펙트럼을 반송파 주파수보다 43.16kHz만큼 천이 했을 때, 수신단에서 복조를 하고 기저 대역에서 보면 NTSC영상 반송파는 콤필터의 두 번째 널에 정확히 위치하게 되고 색채 부반송파와 음성 반송파도 천이시키기 전보다 휠씬 더 널에 가까워지게 된다. 이렇게 함으로써 NTSC반송파에 의한 동일 채널 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, NTSC 간섭 신호 검출 시스템에 있어서, GA방식의 HDTV시스템에서는 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC간섭이 없거나 적을 때에는 콤필터를 통과시키지 않은 신호를 사용한다. 따라서 NTSC 간섭 신호 검출 회로를 만들어서 콤필터를 통과 시킨 회로를 사용할 것인지 아닌지를 결정해야 한다.

따라서 제2 멀티플렉서(32)는 상기 필드 판별부(31)에서 얻어지는 필드 판별 신호를 선택신호로 입력받아 상기 기준신호 발생부(44)에서 얻어지는 기준신호(F3,F4)중 하나를 선택하여 출력시키게 되고, 제3 합산기(33)는 상기 제2 멀티플렉서(32)에서 선택되어 출력되는 기준신호와 NTSC간섭제거필터(20)를 통하지 않은 채널 데이터를 합산하여 그 차이값을 산출하게 된다. 이렇게 산출된 차이값은 제3 절대값 검출기(35)에 입력되어 전술한 제1 및 제2 절대값 검출기(22)(27)의 동작과 동일한 방법으로 절대값이 산출되어 진다.

아울러 제3 멀티플렉서(34)는 상기 필드 판별부(31)에서 출력되는 필드 판별신호를 선택신호로 입력받아 상기 제1 및 제2 절대값 검출기(22)(27)에서 각각 출력되는 절대값중 하나를 선택하여 출력시키게 된다.

상기에서 F3과 F4는 기필드 및 우필드의 기준 신호이고 둘 다 콤필터를 통과하지 않은 것이다. 또한 콤필터를 통과한 데이터 신호와 콤필터를 통과한 기준신호와의 차이 값이 필요한데, 이것은 필드 동기 검출 회로에 있는 신호를 사용함으로써 회로를 간단히 한다. 즉, 기필드의 필드 동기 세그먼트가 전송될 때에는 F1과 F3을 기준 신호로 사용하고 우필드의 필드 동기 세그먼트가 전송 될 때에는 F2와 F4를 기준 신호로 사용하여 각각 데이터 신호와의 차를 구한다.

한편, 제2 비교기(36)는 상기 제3 멀티플렉서(34)의 출력값과 상기 제3 절대값 검출기(35)의 출력값을 비교하여 그 결과치로 업/다운 카운터(37)를 동작시킨다. 하나의 필드 동기 세그먼트가 끝나면 업/다운 카운터(37)의 값에 따라 신호 대 잡음비를 크게 이루는 쪽으로 경로를 선택하도록 신호를 내보낸다. 이 신호는 제 2 신뢰기(42)에 입력되고, 제 2 신뢰기(42)의 값은 입력값이 전의 값과 같으면 올라가고, 다르면 내려간다. 제2 신뢰기(42)는 신뢰 정도가 일정 레벨에 도달하면 비로소 경로를 선택하도록 스위칭하게 되며, 이러한 스위칭 제어신호에 따라 제4 멀티플렉서(43)는 상기 NTSC간섭제거필터(20)로 입력되는 NTSC채널 간섭이 제거되지 않은 채널 데이터와 상기 NTSC간섭제거필터(20)를 통한 채널 데이터중 하나를 선택하여 후단의 채널 등화기로 전송해주게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명은 기필드와 우필드의 각각에 대해 똑같은 검출 시스템을 병렬로 연결하되 길이가 63인 두 번째열의 극성이 반대인 것을 이용하여 가,감산기까지만 병렬로 연결한 후 비교기를 이용하여 둘 중 작은 것을 선택하여 필드동기를 찾도록 함으로써 하드웨어의 양을 줄이면서도 데이터 처리 속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, NTSC 간섭 신호 검출 장치를 필드 동기 검출 시스템에서 검출한 필드 동기 세그먼트 신호를 가준신호로 사용하여 NTSC 간섭 신호를 검출 함으로써 하드웨어의 양을 줄이면서도 데이터 처리 속도를 개선할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. NTSC채널 간섭이 제거된 영상 프레임으로부터 필드 동기를 검출하는 HDTV 시스템의 필드 동기 검출장치에 있어서,

   상기 NTSC채널 간섭이 제거된 채널 데이터에 서로 다른 기준신호를 합산하고 그 합산된 각각의 결과치의 절대값을 계산하는 제1절대값 검출수단과; 상기 제1절대값 검출수단에서 각각 산출되는 절대값을 소정 주기로 연산하여 홀수 및 짝수 신호를 출력하는 가,감산수단과; 상기 가,감산수단에서 출력되는 홀수 및 짝수 신호를 비교하여 그 결과치를 출력하는 제1비교수단과; 상기 제2비교수단에서 발생되는 신호에 따라 상기 가,감산수단에서 발생되는 홀수 및 짝수 신호중 하나를 선택하여 출력하는 제1선택수단과; 상기 제1비교수단에서 출력되는 결과치로 기필드 및 우필드를 판별하고 그 필드 판별에 따른 선택신호를 발생하는 필드 판별수단과; 세그먼트 동기 주기내에서 상기 멀티플렉서에서 출력되는 신호중 최소값을 추출하여 출력하는 최소값 결정수단과; 상기 최소값 결정수단에서 출력되는 최소값의 신뢰도를 조절하고 그 조절된 최소값을 검출된 필드 동기로 출력하는 제1신뢰기와; 상기 필드 판별수단에서 출력되는 선택신호에 따라 필드 기준신호와 필드 신호를 선택하여 출력하는 제2선택수단과; 상기 제2선택수단에서 선택된 필드 기준신호와 NTSC간섭이 제거되지 않은 입력 채널 데이터를 합산하고 그 결과치의 절대값을 출력하는 제2절대값 검출수단과; 상기 제2절대값 검출수단에서 출력되는 절대값과 상기 제2선택수단에서 선택된 필드 신호를 비교하는 제2비교수단과; 상기 제2비교수단에서 출력되는 신호를 카운팅하고 그 카운트값과 NTSC간섭을 판별하기 위해 설정된 기준신호를 비교하여 그 결과치를 출력하는 제3비교수단과; 상기 제3비교수단에서 출력된 신호로 NTSC간섭을 판별하고 그 판별 결과에 따라 채널 데이터 선택신호를 발생하는 제2신뢰기와; 상기 제2신뢰기에서 출력되는 채널 데이터 선택신호에 따라 상기 NTSC간섭이 제거된 채널 데이터와 NTSC간섭이 제거되지 않은 채널 데이터중 하나를 선택하여 후단의 채널 등화기로 전송해주는 제3선택수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1절대값 검출수단은, 상기 NTSC간섭이 제거된 채널데이터와 제1 및 제2 기준신호를 발생하는 기준신호 발생부에서 출력되는 상기 제1 및 제2 기준신호를 각각 합산하여 채널 데이터의 차이값을 발생하는 제1 및 제2 합산기와, 상기 제1 및 제2 합산기에서 각각 출력되는 채널 데이터의 차이값의 절대값을 검출하는 제1 및 제2 절대값 검출부로 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가, 감산수단은 상기 제1절대값 검출수단에서 출력되는 홀수 및 짝수에 대한 절대값을 2비트로 슬라이싱하는 제1 및 제2 슬라이서와, 상기 제1슬라이서에서 출력되는 신호를 일정 주기로 연산하여 그 결과치를 홀수 또는 짝수 신호로 출력하는 제1 가,감산기와, 상기 제2슬라이서에서 출력되는 신호를 일정 주기로 연산하여 그 결과치를 홀수 또는 짝수 신호로 출력하는 제2 가,감산기로 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 최소값 결정수단은 313 세그먼트 동안 입력되는 채널 데이터의 가장 작은 값을 추출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2선택수단은 상기 필드 판별수단에서 발생되는 필드 선택신호에 따라 서로 다른 값을 가지는 두 개의 기준신호(F3,F4)중 하나를 선택하여 출력하는 제1멀티플렉서와, 상기 필드 판별수단에서 발생되는 필드 선택신호에 따라 상기 제1절대값 검출수단에서 얻어지는 두 개의 절대값중 하나를 선택하여 출력하는 제2멀티플렉서로 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2 절대값 검출수단은 상기 제1멀티플렉서에서 출력되는 신호와 상기 NTSC간섭제거필터를 통하지 않은 채널 데이터를 합산하는 합산기와, 상기 합산기의 출력신호로부터 절대값을 검출하는 절대값 검출기로 구성된 것을 특징으로 하는 HDTV의 필드동기 및 NTSC간섭 검출장치.