KR20000010355A

KR20000010355A - 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득 방법및 장치

Info

Publication number: KR20000010355A
Application number: KR1019980031237A
Authority: KR
Inventors: 김준석
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-15
Also published as: KR100301483B1

Abstract

본 발명은 OFDM 방식의 DVB-T 규격의 지상파 디지탈 방송에서 전송정보 신호의 수신성능을 향상시키는 기술에 관한 것으로, FFT 시작점신호를 근거로 FFT 연산을 시작하고 TPS 신호의 추출 및 디코딩동작을 실시하여 해독된 TPS 데이터를 저장하는 TPS신호 추출과정과; 상기 TPS신호 추출과정에서 하나의 TPS 신호를 처리하는 도중 다시 한 번 FFT 시작점 신호가 입력되면 상기 TPS신호 추출과정에서 해독중이던 TPS신호를 리세트시킨 후 내부 카운터의 카운트값이 증가시키고, 이렇게 증가되는 카운트값이 임의의 값(K)을 근거로 미리 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호가 출력되도록 스위칭 제어신호를 출력하는 TPS신호 출력제어과정과; 상기 TPS신호의 해독이 완료될 때, 상기 TPS신호 출력제어과정에서 로드한 초기 TPS 데이터와 TPS신호 추출과정에서 수신하여 해독한 신호의 동기워드를 비교하고, 그 비교결과에 따라 스위칭 제어신호를 출력하거나 수신기에서 신호의 복조동작이 중단되도록하는 TPS신호 해독결과판정과정과; 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 TPS신호 추출과정에 의해 추출 및 저장된 TPS신호를 출력하거나, 상기 TPS신호 출력제어과정에 의해 출력되는 초기 데이터의 TPS신호를 출력하는 TPS신호 출력과정을 통해 처리하도록한 것이다.

Description

오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득 방법 및 장치

본 발명은 오에프디엠(OFDM) 방식의 디브이비-티(DVB-T) 규격의 지상파 디지탈 방송에서 전송정보 신호의 수신성능을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 특히 수신환경이 열악한 지역에서 초기의 화면 안정화 시간을 단축하고, 수신환경을 신속하게 판단하는데 적당하도록한 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득 방법 및 장치에 관한 것이다.

OFDM(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multilexing)은 유럽에서 개발된 디지탈 티브이 전송방식이며, DVB-T(DVB-T : Digital Video Broadcasting-Terrestrail) 전송 시스템에서는 다수의 전송 반송파를 사용하는 COFDM 방식을 사용한다.

변조방식으로 OFDM을 채택한 DVB-T 시스템은 수신방식이 약간 복잡한 편이고, 다중-반송파(multi-carrier)로 신호를 전송하기 때문에 반송파의 주파수 동기 문제가 매우 중요시 된다. 또한, FFT(FFT : Fast Fourier Trnsform) 윈도우의 타이밍 동기를 맞추는데 어려움이 있고, 채널 이퀄라이저도 복잡한 편이다.

그럼에도 불구하고, OFDM을 이용하는 이유는 채널 환경이 열악한 경우(예: 심한 다중-경우(multi-path))에도 양호한 성능을 발휘하기 때문이다.

본 발명은 지상파 디지탈 티브이 방송에서 OFDM 시스템을 채택한 경우 전송 변수들을 신속하게 수신할 수 있는 티피에스 동기 획득 기술에 관한 것이다.

도 1은 유럽 지역에 적용되는 일반적인 지상파 디지탈 방송의 송신 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 영상,음성 및 부가데이터 등을 부호화 처리후 합성하는 코더 및 멀티플렉서(101)와; 상기 코더 및 멀티플렉서(101)의 출력신호를 계층적으로 전송하기 위하여 두 개의 신호로 분리하는 분배기(spliter)(102)와; 상기 분배기(102)로부터 입력되는 2진신호의 적절한 분산을 확보하기 위해 동등한 확률을 갖는 비트로 재배치하는 데이터난수화기(103A)와; 상기 데이터난수화기(103A)의 출력신호를 공급받아 군집오류를 정정하기 위한 외부 부호화기(103B)와; 상기 외부 부호화기(103B)로부터 입력되는 데이터를 시간축으로 분산시키는 외부 인버리버(Outer Interleaver)(103C)와; 상기 외부 인터리버(103C)의 출력신호에 대한 부호화율을 조정하기 위한 내부 부호화기(103D)와; 계층 모드시 전송을 위해 주계층화 전송부(103)와 동일한 구성으로 병렬로 설치된 부계층화 전송부(104)와; 상기 주계층화 전송부(103) 및 부계층화 전송부(104)의 출력신호를 공급받아 반송파들간의 데이터를 난수처리하는 내부 인버리버(105)와; 상기 내부 인터리버(105)로부터 입력된 비트로 색차신호(I,Q)를 생성하는 맵퍼(Mapper)(106)와; 전송단의 각종 전송정보를 포함시켜 전체의 전송 프레임을 포맷팅하는 전송정보 포맷부(107)와; 상기 전송정보 포맷부(107)와 연관하여 상기 맵퍼(106)로부터 입력되는 비트신호를 전송형식에 적합한 크기로 변환하는 프레임 어댑터(108)와; 상기 프레임 어댑터(108)로부터 공급되는 일정한 크기의 데이터를 IFFT하여 변조하는 오에프디엠부(109)와; 상기 오에프디엠부(109)의 출력신호가 채널의 환경에 강한 특성 갖도록 변조된 일부 데이터를 복사하여 채널의 특성을 파악하는 가드 인터벌 삽입부(110)와; 상기 가드 인터벌 삽입부(110)에서 출력되는 디지탈신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(111)와; 상기 D/A변환기(111)의 출력신호를 대기중으로 송출하는 프런트-엔드부(112)로 구성되었다.

도 2는 종래기술에 의한 티피에스(TPS) 획득장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 도 1의 전송단에서 전송된 후 채널(201)을 통해 수신되는 입력신호 S(t)를 적정 레벨로 증폭하기 위한 자동이득 제어부(202) 및 증폭부(203)와; 상기 증폭 출력되는 아날로그신호를 원래의 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기(204)와; 상기 A/D변환기(204)의 출력신호를 공급받아 OFDM 신호 규약에 상응되도록 색차신호(I,Q)로 복조하는 색차신호 복조기(205)와; 상기 색차신호 복조기(205)의 출력신호를 공급받아 코스(coarse) 타이밍신호를 발생하는 코스타이밍 발생기(206)와; 상기 색차신호 복조기(205)의 출력신호를 공급받아 FFT 연산을 수행하는 FFT 연산부(207)와; 상기 코스 타이밍 발생기(206)와 연계되고, 상기 FFT 연산부(207)의 출력단으로부터 피드백루프를 형성하여 그 FFT 연산부(207)에 FFT 스타트 윈도우를 공급하기 위한 일련의 분산 파일럿 추출기(208), IFFT 연산부(209), 화인 타이밍 발생기(210), FFT 스타트 윈도우 발생기(211)와; 상기 FFT 연산부(207)의 출력단에 접속되어 수신되는 OFDM 신호에서 TPS신호를 추출하는 TPS 추출기(212)와; 상기 추출된 TPS신호를 대상으로 오류 수정을 수행하여 완전한 TPS(전송파라미터신호)를 출력하는 TPS 디코더(213)와; 상기 FFT 연산부(207)에 의해 FFT 처리된 1차 데이터에 포함된 기준신호로 상기 채널(201)의 상태를 파악하여 채널등화를 실시하는 채널 등화부(214)와; 전송과정의 역과정을 수행하여 원래의 입력 데이터를 복원해내는 데이터 복원부(215)로 구성되었다.

이와 같이 구성된 종래의 디지탈 방송 송,수신 장치의 작용을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하여 유럽형(예: 영국) 지상파 디지탈 방송과정을 설명하면 다음과 같다.

외부로부터 입력되는 영상신호(V_in),음성신호(A_in) 및 부가데이터(D_in) 등이 각각의 코더 즉, 비디오 코더(101A), 오디오 코더(101B), 데이터 코더(101C)를 각기 통해 부호화 처리된 후 2단의 멀티플렉서 즉, 프로그램 멀티플렉서(101D) 및 트랜스포트 멀티플렉서(101E)를 통해 합성되는데, 영상의 경우 MPEG2의 형식을 취한다.

상기 멀티플렉서(101E)의 출력신호를 계층적으로 전송하기 위해 분배기(102)를 통해 두 개의 신호로 분리한 후 그 중에서 하나는 주계층화 전송부(103)측으로 출력하고, 다른 하나는 부계층화 전송부(104)측으로 전송한다.

상기 주계층화 전송부(103)에서, 데이터난수화기(103A)는 상기 분배기(102)로부터 입력되는 2진신호의 적절한 분산을 확보하기 위해 정해진 다항식을 근거로 하여 동등한 확률을 갖는 비트로 재배치하고, 외부 부호화기(103B)는 리드 솔로먼 코더(Reed Solomon Coder)를 사용하여 그 분배기(102)의 출력신호에 대한 군집오류를 정정한다. 또한, 외부 인터리버(103C)는 상기 분배기(102)로부터 입력되는 데이터를 시간축으로 분산시켜 오류의 길이가 긴 오류들에 대한 정정이 가능하도록하고, 내부 부호화기(103D)는 길쌈(convolution) 부호화기로 구현되어 상기 외부 인터리버(103C)의 출력신호에 대한 부호화율을 조정할 수 있도록한다.

상기 부계층화 전송부(104)는 기본적으로 주계층화 전송부(103)와 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용을 수행하게 되나, 내부 각 블록의 파라미터들은 그 주계층화 전송부(103)의 그것들과 다르게 설정될 수 있다.

또한, 내부 인터리버(105)는 상기 주계층화 전송부(103) 및 부계층화 전송부(104)의 출력신호를 공급받아 반송파들간의 데이터를 난수처리하고, QAM 성상도로의 맵퍼(106)는 그 내부 인터리버(105)로부터 입력된 비트로 색차신호(I,Q)를 생성하게 된다.

전송정보 포맷부(107)는 전송단의 각종 전송정보를 포함시켜 전체의 전송 프레임을 포맷팅하고, 프레임 어댑터(108)는 상기 전송정보 포맷부(107)와 연관하여 상기 맵퍼(106)로부터 입력되는 비트신호를 전송형식에 적합한 크기로 변환한다.

오에프디엠부(109)는 상기 프레임 어댑터(108)로부터 공급되는 일정한 크기의 형식을 갖는 데이터를 역 패스트 프리에 변환(IFFT)하여 변조하고, 가드 인터벌 삽입부(110)는 변조후 채널의 환경에 강한 특성을 갖도록 변조된 일부 데이터를 복사하여 채널의 특성을 파악한다.

상기 가드 인터벌 삽입부(110)에서 출력되는 디지탈신호는 D/A변환기(111)에 의해 아날로그신호로 변환된 후 프런트-엔드부(112)를 통해 대기중으로 송출된다.

한편, 상기 도 1과 같은 디지탈 방송 전송단으로 부터 송출된 신호를 수신처리하는 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

전송단에서 전송된 후 채널(201)을 통해 수신되는 아날로그의 입력신호 S(t)는 자동이득 제어부(202) 및 증폭부(203)에 의해 적정 레벨로 증폭된 후 A/D변환기(204)를 통해 원래의 디지탈신호로 변환되고, 다시 색차신호 복조기(205)를 통해 OFDM 신호 규약에 상응되도록 색차신호(I,Q)로 복조된다.

이에 따라 FFT 연산부(207)는 상기 색차신호 복조기(205)의 출력신호를 공급받아 FFT 연산을 수행하게 되는데, 이때, 코스 타이밍 발생기(206)는 상기 색차신호 복조기(205)의 출력신호를 근거로 코스(coarse) 타이밍신호를 발생하고, 화인 타이밍 발생기(210)는 그 FFT 연산부(207)의 피드백루프를 통해 공급되는 신호를 근거로 화인 타이밍신호를 발생하게 되며, FFT 스타트 윈도우 발생기(211)는 그 타이밍신호를 근거로 FFT 연산부(207)에 FFT 스타트 윈도우를 공급하게 된다.

또한, TPS 추출기(212)는 상기 FFT 연산부(207)로부터 수신되는 OFDM 신호에서 TPS신호를 추출하고, TPS 디코더(213)는 그 추출된 TPS신호를 대상으로 오류 수정을 수행하여 완전한 TPS(전송파라미터신호)를 출력하게 된다.

이때, 채널 등화부(214)는 상기 FFT 연산부(207)에 의해 FFT 처리된 1차 데이터에 포함된 기준신호로 상기 채널(201)의 상태를 파악하여 채널등화를 실시하고, 데이터 복원부(215)는 그 채널 등화부(214)의 출력신호를 대상으로 전송과정의 역과정을 수행하여 원래의 입력 데이터 즉, MPEG2 형식의 비트 스트림을 복원하게 된다.

도 1과 같은 COFDM의 전송 시스템에서 전송하고자 하는 정보 데이터를 다수의 캐리어를 통해서 전송하게 되며, 도 2와 같은 수신기측에서 정보 데이터를 복조하기 위해 FFT 연산부(207)를 사용한다. 그 FFT 연산부(207)를 통해 신호를 정확하게 복조해 내기 위해서는 FFT할 구간(window)을 정확하게 설정할 필요가 있는데, 이렇게 FFT할 데이터의 시작점과 끝점을 정확히 찾아주는 작업이 STS이다. 그러므로 OFDM 시스템에서는 이 과정이 우선적으로 수행되어야 한다.

이러한 STS 작업은 다시 두 단계로 나뉘어 실행되는데, 그 중에서 하나는 우선적으로 대략적인 위치를 설정하는 CSTS(CSTS : Coarse Symbol Timing Synchronization) 단계이고, 다른 하나는 그 대략적인 위치를 기초로 더욱 정확한 위치를 찾아주는 FSTS(FSTS : Fine Symbol Timing Synchronization) 단계이다.

TPS 캐리어는 2k 모드의 경우 1705개의 캐리어들 중 17개로 이루어져 있으며, 한 OFDM 심볼안에 들어있는 17개의 TPS 캐리어들은 모두 같은 이진 데이터 값을 전송하게 되는데, 이와 같이 하는 이유는 다양성(diversity)의 효과를 얻어 노이즈에 강하도록 하기 위함이다.

하나의 OFDM 심볼은 한 bit의 정보만을 전송하게 되므로 전송에 관련된 정보를 이런 방식으로 전송하기 위해서는 여러개의 심볼이 필요함은 당연하다. DVB-T 규격은 68개의 bit를 하나의 TPS 블록으로 정의한다.

즉, 한 TPS 블록으로 모든 전송 관련 정보를 수신기에 전달하는 것이다. 각 TPS 캐리어는 DBPSK에 의해서 변조하게 되는데, 그 이유는 비간섭성 복조(non-cohernt demodulation)가 가능하도록 하기 위함이다. TPS를 통해 전송되는 정보는 도 3의 표와 같다.

TPS 블록의 첫 번째 심볼은 DBPSK를 위한 초기값을 나타내는데, 이 초기값은 PN 시퀀스에 의해서 발생된다. TPS 캐리어는 노멀 파워레벨(nomal power level)로 전송된다.

TPS 데이터는 전송되기 전에 BCH(67,53,t=2)에 의해 보호 코딩(protection coding) 되는데, 이는 노이즈에 강하게 하기 위함이며, 향후에 발생할지도 모르는 오류를 정정할 수 있도록 하기 위함이다.

BCH 코딩은 첫 번째 초기화와 bit를 제외한 나머지 53 bit에 대해서 이루어지며 패리티 비트(parity bit)는 14bit가 된다. 이때, 오류정정 능력은 2bit이다.

상기 TPS 디코더(213)는 상기 FFT 연산부(207)에서 추출된 각 캐리어 데이터로부터 TPS 캐리어만을 입력받고, 전송 모드에 따라 이로부터 17개의 캐리어 데이터를 얻게 되는데, 이렇게 출력되는 TPS 캐리어 데이터(TPS data)들은 데이터 복원부(215)에 입력된다.

수신된 각각의 TPS 캐리어는 이전에 수신된 심볼의 동일 위치에 존재하는 TPS 캐리어와 서로 공액(conjugate) 승산되고, 그 결과치로부터 위상(phase) 값을 얻어내게 된다.

이렇게 얻어진 17개의 데이터를 모두 합하여 노이즈 성분을 감소시킨 후 판단을 하게 되는데, 그 판단한 값이 0보다 크면 위상차는 0°, 0보다 작으면 위상차는 180°인 것으로 판단할 수 있다. 위상차가 0°이면 전송된 데이터는 0이며, 위상차가 180°이면 전송된 데이터는 1임을 알 수 있다.

상기와 같은 처리과정을 통해 복조된 데이터는 TPS 동기화부(synchronization block)로 입력되어 이를 근거로 동기신호(sync)나 워드(word)를 찾게 된다. 각 복조된 bit는 16개의 비트 버퍼에 입력되어 미리 알고 있는 두 개의 동기워드(odd sync. word와 even sync.word)와 동시에 익스클루시브 오아 연산을 한다.

그 결과 각 비트를 익스클루시브 오아하고, 이들을 모두 합한 값이 0이면 이는 16개의 비트가 홀수 또는 짝수 동기워드(odd or even sync.word)가 일치함을 나타내며, 그 합한 값이결과가 0이 되는 순간 동기 플래그(sync.flag)를 세트시키고, 이때, 심볼 인덱스가 16임을 출력한다.

이후부터의 심볼 인덱스 값은 매 심볼마다 단순히 하나씩 증가시켜 주면 된다.

위와 같이 TPS 블록의 동기워드를 찾게 되면 동기워드 다음부터 수신되는 데이터는 실제 전송 파라미터에 대한 데이터이므로 TPS 블록을 구성하기 위해서 복조된 TPS신호를 하나씩 저장하여 TPS 신호 블록을 구성하게 된다.

수신된 TPS 블록 67bit를 모두 구성한 후에는 에러 검출을 위해 사용한 BCH 코드를 디코딩한다. 이렇게 해서 얻어진 데이터는 분산 파일럿 추출기(208)의 입력단자(A)와 디맵퍼(215A)의 입력단자(B)로 입력된다.

하지만, TPS 신호가 연산 도중 FFT 윈도우의 변경에 따라 쓸모없게 되는 경우에는 상기 입력단자(A),(B)에 정보가 제공되지 않게 되어 MPEG2 데이터 비트 스트림이 출력되지 않게 된다.

만일, BCH 디코딩 결과 수신된 TPS 블록내에 에러가 있다고 판단되면 이 데이터는 사용하지 않게 되며, 에러가 없는 데이터가 수신될때까지 상기의 처리과정을 반복 수행하게 된다.

수신된 TPS 데이터가 송신단에서 17개의 같은 데이터를 한 심볼에 동시에 전송하고 DBPSK로 변조되어 있는 데이터이면 이는 CBH 코드로 에러 보호되어 있으므로 매우 열악한 채널 환경하에서도 디코딩하는데 큰 문제가 없다. 하지만, 동기 워드를 검출한 후 TPS 블록을 구성하는 도중에 화인 타이밍 발생기에 의해서 FFT 윈도우의 위치를 변경하게 되면 위상이 갑자기 변화되어 DBPSK로 전송되는 TPS 데이터의 디코딩 에러가 생기게 된다. TPS 블록에 사용된 BCH 코드의 에러 정정 능력은 2bit 이므로 TPS 블록을 구성하는 과정에서 FFT 윈도우의 위치 값이 3번 이상 변경되면 디코딩된 TPS 데이터는 믿을 수 없는 데이터가 되어 사용할 수 없다.

이처럼 입력되는 TPS 신호가 연산 도중 FFT 윈도우의 변경에 따라 쓸모없게 되면 분산 파일럿 추출기(208) 및 디맵퍼(215A)의 입력단자에 정보가 제공되지 않게 되어 MPEG2 데이터 비트 스트림이 출력되지 않게 된다. 전송 채널의 환경이 양호한 경우에는 FFT 연산의 구간이 빠르게 정해져 TPS의 신호도 정상적으로 해독되고, 이에 의해 데이터의 복호가 잘 이루어지나 현실적으로 채널의 환경은 모든 지역에 모두 양호한 수준이 될 수 없으므로 채널 환경이 열악한 지역에서는 TPS의 값을 해독하는데 상당한 시간과 많은 계산량이 요구된다.

즉, TPS 신호의 특성상 OFDM 신호의 1 프레임을 모두 송신후 해독해야만 하기 때문에 FFT의 연산구간의 확정시까지 데이터의 출력을 낼 수 없게 되는데, 예로써, 시간적으로 10번(실제로는 훨씬 많음)의 FFT연산 구간 설정후 위치를 설정한다면 최대 150ms 정도의 시간이 소요된다. 이와 같은 경우 전송데이터들은 후단에서 오류정정 장치에 의해 정상적인 데이터들로 출력될 수도 있는 것들이므로 TPS 데이터에 의해 정보를 손실하게 되는 결과를 초래하게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초기에 TPS신호를 수신하는데 충분한 시간을 할애하여 정확하게 변수들을 설정하고, 그 이후로는 지정된 값을 참고로 하여 빠른 데이터의 복호가 가능하게 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득 방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 의한 지상파 디지탈 방송의 송신 블록도.

도 2는 종래기술에 의한 TPS 획득장치의 블록도.

도 3은 TPS 신호의 전송 정보 포맷도.

도 4는 본 발명에 의한 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득장치의 블록도.

도 5는 본 발명에 의한 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득방법의 신호 흐름도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

101 : 코더 및 멀티플렉서 102 : 분배기

103 : 주계층화 전송부 103A : 데이터난수화기

103B : 외부 부호화기 103C : 외부 인터리버

103D : 내부 부호화기 104 : 부계층화 전송부

105 : 내부 인터리버 106 : 맵퍼

107 : 전송정보 포맷부 108 : 프레임 어댑터

109 : 오에프디엠부 110 : 가드 인터벌 삽입부

111 : D/A변환기 112 : 프런트-엔드부

401 : 채널 402 : 증폭부

403 : A/D변환기 404 : 색차신호 복조기

405 : 코스타이밍 발생기 406 : FFT 연산부

407 : 분산 파일럿 추출기 408 : 화인 타이밍 발생기

409 : FFT 스타트 윈도우 발생기 410 : 상태 판정기

411 : TPS 추출기 412 : TPS 디코더

413 : 채널 등화기 414 : 데이터 복원부

본 발명의 목적을 달성하기 위한 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득 방법은, FFT스타트 윈도우 발생기에서 출력되는 FFT 시작점 신호를 근거로 FFT 연산을 시작한 후 TPS 신호의 추출 및 디코딩동작을 실시하여 해독된 TPS 데이터를 저장하는 TPS신호 추출과정(S1-S6)과; 상기 TPS신호 추출과정에서 하나의 TPS 신호를 처리하는 도중 다시 한 번 FFT 시작점 신호가 입력되면 상기 TPS신호 추출과정에서 해독중이던 TPS신호를 리세트시킨 후 내부 카운터의 카운트값이 증가시키고 이렇게 증가되는 카운트값이 사용자에 의해 정의된 임의의 값(K)을 상회하면 채널의 환경이 불량한 것으로 판단하여 미리 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호가 출력되도록 스위칭 제어신호를 출력하는 TPS신호 출력제어과정(S7-S10)과; 상기 TPS신호의 해독이 완료될 때, 상기 TPS신호 출력제어과정에서 로드한 초기 TPS 데이터와 TPS신호 추출과정에서 수신하여 해독한 신호의 동기워드를 비교하고, 그 비교결과를 근거로 하여 수신신호에서의 TPS 신호의 정확한 해독 여부를 판정하여 그에 따른 스위칭 제어신호를 출력하거나 수신기에서 신호의 복조동작이 중단되도록하는 TPS신호 해독결과판정과정(S11-S14)과; 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 TPS신호 추출과정에 의해 추출 및 저장된 TPS신호를 출력하거나, 상기 TPS신호 출력제어과정에 의해 출력되는 초기 데이터의 TPS신호를 출력하는 TPS신호 출력과정(S15,S16)으로 이루어진다.

도 4는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 지상파 디지탈방송 전송단에서 전송된 후 채널(401)을 통해 수신되는 아날로그의 입력신호 S(t)를 수신처리하는데 적당한 레벨로 증폭하는 증폭기(402)와; 상기 증폭기(402)에서 출력되는 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기(403)와; 상기 A/D변환된 신호를 공급받아 OFDM 신호 규약에 상응되는 색차신호(I,Q)로 복조하는 색차신호 복조기(404)와; 상기 색차신호 복조기(404)의 출력신호를 공급받아 코스 타이밍신호를 발생하는 코스타이밍 발생기(405)와; 상기 색차신호 복조기(404)의 출력신호를 공급받아 FFT 연산을 수행하되, 상기 채널(401)의 환경이 열악한 경우 FFT 연산을 위한 구간을 설정할 때 FFT 스타트 윈도우 발생기(409)로부터 구간시작신호를 공급받는 FFT 연산부(406)와; 상기 코스 타이밍 발생기(405)와 연계되고, 상기 FFT 연산부(406)의 출력단 및 후술할 TPS 디코더(412)로부터 피드백루프를 형성하여 그 FFT 연산부(406)에 FFT 스타트 윈도우를 공급하기 위한 일련의 분산 파일럿 추출기(407), 화인 타이밍 발생기(408), FFT 스타트 윈도우 발생기(409)와; 상기 FFT 연산부(406)에서 FFT 연산이 수행된 후 TPS 데이터를 해독하기 위한 기본적인 처리과정을 수행하는 상태 판정기(410)와; 상기 상태 판정기(410)와 연관하여 수신되는 OFDM신호에서 TPS 신호를 추출하고, FFT 시작점 신호를 근거로 상기 채널(401)의 상태를 체크하여 양호한 것으로 판단되면 그 추출된 TPS 신호를 그대로 출력하고, 불량한 것으로 판단되면 미리 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호를 출력하는 TPS 추출기(411)와; 상기 TPS 추출기(411)에서 추출된 신호에 대해 오류수정을 수행하여 완전한 형태의 TPS 신호를 출력하는 TPS 디코더(412)와; 분산 파일럿신호를 근거로 하여 상기 FFT 연산부(406)의 출력신호를 등화시키는 등화기(413)와; 상기 TPS 디코더(412)에서 출력되는 TPS 데이터를 근거로 하여 상기 등화기(413)의 출력신호로부터 원래의 비트 스트램을 복원해 내는 데이터 복원부(414)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 TPS 신호를 해독함에 있어서, 초기에 TPS신호 수신까지는 시간이 좀 소요되더라도 정확하게 변수들을 설정하고, 그 이후로는 지정된 값을 참고로 하여 빠른 데이터의 복호가 가능하도록 하였는데, 이는 TPS 신호의 특성상 방송환경을 정의하므로 급격한 변환이나 잦은 변경이 없는 신호들임을 감안하여 정확한 신호를 한 번만 저장하면 그 신호를 기준으로 변화를 감지할 수 있다는 특성에 근거를 두고 있다.

전송단에서 전송된 후 채널(401)을 통해 수신되는 아날로그의 입력신호 S(t)는 증폭부(402)에 의해 적정 레벨로 증폭된 후 A/D변환기(403)를 통해 원래의 디지탈신호로 변환되고, 다시 색차신호 복조기(404)를 통해 OFDM 신호 규약에 상응되는 색차신호(I,Q)로 복조처리되어 FFT 연산부(406)에 공급된다.

이에 따라 FFT 연산부(406)는 상기 색차신호 복조기(404)의 출력신호를 공급받아 FFT 연산을 수행하게 되는데, 상기 채널(401)의 환경이 열악한 경우 FFT 연산을 위한 구간을 설정할 때 FFT 스타트 윈도우 발생기(409)로부터 구간시작신호를 공급받는다. 이때, 상태 판정기(410)도 상기 FFT 연산부(406)를 통해 상기 구간시작신호를 전달받는다.

상기 FFT 연산부(406)에서 FFT 연산이 수행된 후 상태 판정기(410)에서 TPS 데이터를 해독하기 위한 기본적인 처리과정이 수행되고, TPS 추출기(411)에서는 수신되는 OFDM신호(심볼)에서 TPS 신호를 추출하게 되며, TPS 디코더(412)는 그 추출된 신호에서 오류수정을 수행하여 비로서 이로부터 완전한 형태의 TPS(전송 파라미터 신호)가 출력된다.

이와 같이 상기 상태 판정기(410), TPS 추출기(411) 및 TPS 디코더(412)를 통해 TPS 신호를 생성하기 위한 연산이 이루어지는데, 상기 채널(401)의 환경이 불량한 경우에는 상기 FFT 연산부(406)에서의 FFT 연산결과가 무효가 되어 뒷단의 TPS 해독기에서의 데이터도 쓸모없어 지게 된다.

이와 같은 경우 상기 TPS 신호는 도 3의 표에서와 같이 급격하게 변화되는 데이터보다는 방송국에서 방송 초기에 설정하고 이후에 추가적인 방송방식의 변경이 이루어지는 경우에만 변경될 가능성이 많은 데이터들이므로 사전에 방송국으로부터 데이터를 입수하고, 이를 수신기에 저장하여 초기 데이터로 사용할 수 있다. 단, TPS 신호가 변경되는 경우에는 수신후 수정할 수도 있다.

이하, 도 5를 참조하여 상기 상태 판정기(410) 및 TPS 추출기(412)에 의한 TPS 신호의 해독과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

FFT 연산부(406)에 신호가 입력되면 FFT스타트 윈도우 발생기(409)로부터 FFT 연산의 시작점을 알려주는 신호가 입력되어 FFT 연산을 시작하게 되는데, 그 FFT 시작점 신호는 상태 판정기(410)에도 입력되어 그 상태 판정기(410)를 비롯한 TPS 추출기(411) 및 TPS 디코더(412)가 TPS 신호를 추출하여 저장하기 위한 처리과정 즉, TPS신호 추출과정(S1-S6)을 수행하게 된다.

즉, TPS 추출기(411)에 의해 TPS신호가 추출되고, 이는 다시 TPS 디코더(412)에 전달되어 해독된 후 그 해독된 TPS 데이터가 저장되는데, 이와 같이 하나의 TPS신호를 수신하여 해독하는 도중에 다시 한 번 FFT 시작점 신호가 입력되면 TPS신호 출력제어과정(S7-S10)으로 이동하게 된다. 이때, 상기 TPS신호 추출과정(S1-S6)에서 해독중이던 TPS신호는 리세트되고, TPS신호 출력제어과정(S7-S10)에서 내부 카운터의 카운트값이 증가된다.

상기 내부 카운터의 초기 값은 0이다. 이 카운터의 값이 사용자가 정의한 K값 이상이면 채널(401)의 환경이 나쁜 경우이므로 방송국에서 사전에 전달받아 수신기에 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호를 읽어온 후 TPS신호 선택스텝(S15)에서의 선택동작을 제어하여 그 TPS신호가 출력되도록한다.

상기 채널상태 판별값 K는 사용자가 채널(401)의 환경에 따라 임의로 설정할 수 있는 값이다. 상기 TPS신호 출력제어과정(S7-S10)이 수행되는 동안에도 상기 TPS신호 추출과정(S1-S6)에서는 색차신호 복조기(404)로부터 계속해서 신호를 공급받아 TPS신호를 해독하게 된다.

이렇게 함으로써 채널(401)의 환경이 다소 불량한 상태에서 TPS 데이터의 해독시간이 지연되어 전혀 신호를 복호화 하지 못하게 되는 시간을 줄일 수 있다. 얼마간의 시간이 경과되어 수신되는 신호에서 TPS신호의 해독이 완료될 때, TPS신호 해독결과판정과정(S11-S14)으로 진행하여 상기 TPS신호 출력제어과정(S7-S10)에서 로드한 초기 TPS 데이터와 TPS신호 추출과정(S1-S6)에서 수신하여 해독한 신호의 동기워드를 비교하고, 그 비교결과를 근거로 하여 수신신호에서의 TPS 신호의 정확한 해독 여부를 판정한다.

상기 비교방법의 예로써, 초기 데이터와 수신된 동기 워드(1~16번째까지의 신호) 부분만을 배타적 오아 연산후 합산하고(S11), 그 합산한 값이 "0"으로 판명되면(S12) 현재 수신된 신호를 올바른 신호라고 판단한 후 상기 TPS신호 선택스텝(S15)에서의 선택동작을 제어하여 상기 TPS신호 추출과정(S1-S6)에 의해 추출 및 저장된 TPS신호가 출력되도록한다.

그러나, 상기의 합산한 값이 "0"이 아닌 것으로 판명되면, 채널(401)의 상태 판별 임계값으로 설정해둔 KK값 채널의 상태 판별값 K를 비교한 것으로 채널(401)의 환경이 수신 불능의 경우로 판단하여 수신기에서 신호의 복조동작을 중단하게 된다.

또한, 상기의 설명에서와 같이 TPS신호 출력제어과정(S7-S10)을 통해 방송 초기 데이터를 출력하여 뒷단의 오류 정정 등의 채널부 디코딩을 하는 경우, 현재 대부분의 오류 정정 집적소자들이 에러율을 나타내는 레지스터를 구비하고 있으므로 이 값을 읽어들인다면 채널(401)의 환경이 아주 불량하여 수신 자체가 어려워질 경우 수신불능 판단을 보다 신속하게 할 수 있다.

또한, TPS신호 출력제어과정(S7-S10) 및 TPS신호 해독결과판정과정(S11-S14)을 수행하는 것에 의해 비교적 큰 에러가 발생하지 않는 경우, TPS신호 추출과정(S1-S6)은 다소의 여유를 가지고 TPS 신호를 수신할 수 있게 되므로 보다 정밀한 알고리즘도 구현할 수 있다. 이는 실제 시스템에서 채널(401)의 디코딩 작업의 전제 조건으로서 TPS 신호를 찾아야 하므로 초기에 마이크로컴퓨터에 부하가 집중되어 다른 부분의 실행에 지장을 주게 되는 것을 어느 정도 완화 시킬 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 수신되는 OFDM신호에서 TPS 신호를 추출하고, FFT 시작점 신호를 근거로 상기 채널의 상태를 체크하여 양호한 것으로 판단되면 그 추출된 TPS 신호를 그대로 출력하고, 불량한 것으로 판단되면 미리 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호를 출력함으로써 초기 화면의 안정화 시간을 단축할 수 있는 효과가 있고, 수신 환경의 빠른 판단이 가능하고 적절하게 부하를 조정할 수 있어 궁극적으로 시스템을 효율적으로 운용할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims

FFT 시작점신호를 근거로 FFT 연산을 시작하고 TPS 신호의 추출 및 디코딩동작을 실시하여 해독된 TPS 데이터를 저장하는 TPS신호 추출과정과; 상기 TPS신호 추출과정에서 하나의 TPS 신호를 처리하는 도중 다시 한 번 FFT 시작점 신호가 입력되면 상기 TPS신호 추출과정에서 해독중이던 TPS신호를 리세트시킨 후 내부 카운터의 카운트값이 증가시키고, 이렇게 증가되는 카운트값이 임의의 값(K)을 상회하면 채널의 환경이 불량한 것으로 판단하여 미리 저장해둔 초기 데이터의TPS신호가 출력되도록 스위칭 제어신호를 출력하는 TPS신호 출력제어과정과; 상기 TPS신호의 해독이 완료될 때, 상기 TPS신호 출력제어과정에서 로드한 초기 TPS 데이터와 TPS신호 추출과정에서 수신하여 해독한 신호의 동기워드를 비교하고, 그 비교결과를 근거로 하여 수신신호에서의 TPS 신호의 정확한 해독 여부를 판정하여 그에 따른 스위칭 제어신호를 출력하거나 수신기에서 신호의 복조동작이 중단되도록하는 TPS신호 해독결과판정과정과; 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 TPS신호 추출과정에 의해 추출 및 저장된 TPS신호를 출력하거나, 상기 TPS신호 출력제어과정에 의해 출력되는 초기 데이터의 TPS신호를 출력하는 TPS신호 출력과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득방법.
제1항에 있어서, TPS신호 추출과정은 상기 TPS신호 출력제어과정이 수행되는 동안에도 색차신호 복조기로부터 계속해서 신호를 공급받아 TPS신호를 해독하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득방법.
제1항에 있어서, 임의의 값(K)은 사용자가 채널의 환경에 따라 임의로 설정할 수 있는 값임을 특징으로 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득방법.
제1항에 있어서, TPS신호 해독결과판정과정은 초기 데이터와 수신된 동기 워드를 배타적 오아 연산후 합산하는 단계와; 상기 합산한 값을 "0"인지 확인하는 단계와; 상기 합산한 값이 "0"으로 판명되면 현재 수신된 신호를 올바른 신호라고 판단하여 TPS신호 출력과정에서 추출 및 저장된 TPS신호가 출력되도록 스위칭 제어신호를 출력하고, "0"이 아닌 것으로 판명되면 채널의 환경이 수신 불능의 경우로 판단하여 수신기에서 신호의 복조동작을 중단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득방법.
지상파 디지탈방송 전송단에서 전송된 후 채널을 통해 수신되는 아날로그의 입력신호를 수신처리하는데 적당한 레벨로 증폭하고 디지탈신호로 변환하는 증폭기 및 A/D변환기와; 상기 A/D변환된 신호를 공급받아 OFDM 신호 규약에 상응되는 색차신호로 복조하는 색차신호 복조기와; 상기 색차신호 복조기의 출력신호를 공급받아 FFT 연산을 수행하되, 상기 채널의 환경이 열악한 경우 FFT 연산을 위한 구간을 설정할 때 FFT 스타트 윈도우 발생기로부터 구간시작신호를 공급받는 FFT 연산부와; 상기 FFT 연산부에서 FFT 연산이 수행된 후 TPS 데이터를 해독하기 위한 기본적인 처리과정을 수행하는 상태 판정기와; 상기 상태 판정기와 연관하여 수신되는 OFDM신호에서 TPS 신호를 추출하고, FFT 시작점 신호를 근거로 상기 채널의 상태를 체크하여 양호한 것으로 판단되면 그 추출된 TPS 신호를 그대로 출력하고, 불량한 것으로 판단되면 미리 저장해둔 초기 데이터의 TPS신호를 출력하는 TPS 추출기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 오에프디엠 시스템의 티피에스 동기 획득장치.