KR20000034467A - 디지털 텔레비젼 수신기의 잔류측파방식 복조기 - Google Patents

디지털 텔레비젼 수신기의 잔류측파방식 복조기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 텔레비젼 수신기에서 채널상태에 따라 입력비트를 이레이져로 판정하여 잡음이 많은 채널에서 복호능력을 향상시킨 비터비 복호기를 구비한 잔류측파방식(VSB) 복조기에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 VSB복조기(106')는 IF복조기(202), 등화기(204'), 비터비 복호기(206'), 디인터리버(208), RS디코더(210), 디랜더마이져(212), 채널상태 추출기(300)로 이루어진다. IF복조기(202)는 IF신호를 복조하여 베이스밴드 비트 스트림을 출력하고, 등화기(204')는 방송신호가 전송되는 채널의 상태에 대응하는 등화기 오류값을 검출하여 소정의 알고리즘에 따라 채널 특성을 보상한다.
그리고 채널상태 추출기(300)는 기준치저장부(302), 감산기(304), 부호값 판정부(306)로 구성되어 등화기(204')로부터 입력되는 등화기 오류값(e)을 소정의 기준치와 비교하여 채널상태를 판정한다.
비터비 복호기(206')는 브랜치매트릭스 생성부(502), 가산 비교 선택부(504), 생존 메모리부(506)로 구성되어 채널상태 추출기(300)로부터 입력되는 채널상태정보를 고려하여 등화기(204')로부터 입력되는 데이터를 비터비 알고리즘에 따라 복호한다.

Description

디지털 텔레비젼 수신기의 잔류측파방식 복조기( A VSB demodulator of a digital television receiver)
본 발명은 디지털 텔레비젼 수신기에서 채널상태에 따라 입력비트를 이레이져로 판정하여 잡음이 많은 채널에서 복호능력을 향상시킨 비터비 복호기를 구비한 잔류측파방식(VSB) 복조기에 관한 것이다.
일반적으로, 연속적인 정보 신호는 부호화 기술(encoding)에 의해 이산 형태로 변환되며, 이것은 이진 비트 스트림(binary bit stream)으로 나타난다. 부호화된 이진 비트 스트림은 적당히 필터링되고 나서 VSB 변조기술(modulation)에 의해 변조되어 공중을 통해 전송된다. 이때 전송중에 데이터에 발생되는 에러를 정정하기 위한 부호화 기술로는 리드솔로몬 부호화와 길쌈부호화 등을 이용하게 된다.
길쌈 부호화된 비트 스트림을 수신하여 복호하는 비터비 알고리즘은 격자상도(trellis diagram)를 사용하여 임의 시점의 스테이트에서 서로 다른 경로를 가진 2개의 경로가 서로 만나면, 이 2개의 경로에 대한 경로길이(이하 경로 매트릭스라함:path metrics)를 비교해서 에러 발생확률이 낮은 하나의 경로만 선택하여 유지한다. 이때 선택된 경로를 생존 경로(survivor path)하고 하고, 생존 경로의 결정은 매 시점마다 수행된다. 이러한 비터비 알고리즘은 최대 근사 복호(maximum-likelihood decoding)를 수행하는 알고리즘으로서, 동적 프로그램(dynamic programming)의 일종이라고 할 수 있으며, 디지탈 전송, 자기 기록, 음성 인식 등과 같은 통신분야에서 널리 사용되고 있다.
도 2는 종래 비터비 복호기가 사용되는 VSB복조기의 예이다. 도 2와 같은 VSB 복조기(106)는 후술하는 디지털 텔레비젼 수신기에 사용되며, IF복조기(202), 등화기(204), 비터비 복호기(206), 디인터리버(208), RS디코더(210), 디랜더마이져(212)로 이루어진다. 도 2를 참조하면, IF복조기(202)는 IF신호를 입력받아 디지털 비트 스트림을 출력하고, 등화기(204)는 전송채널의 상태에 따라 적응적으로 필터계수를 조정한 후 이에 따라 필터링하여 채널특성을 보상한다. 비터비 복호기(206)는 등화기(204)에서 연 판정(soft decision)된 결과를 이용하여 비터비 알고리즘에 따라 복호하고, 디인터리버(208)는 연집 에러(burst error)를 보상하기 위하여 부호화 과정에서 인터리빙한 것을 원래의 비트 스트림으로 재배열한다. RS디코더(210)는 리드솔로몬 복호화를 수행하여 블록단위로 에러를 정정하고, 디랜더마이져(212)는 에러 정정복호된 데이터들을 재배열한 후 MPEG 트랜스포트 스트림으로 재구성하여 출력한다.
그런데 이러한 종래의 VSB 복조기는 채널의 상태에 관계없이 비터비 복호기가 수신된 데이터를 복호화하므로 채널의 상태가 불량할 경우에는 복호 성능이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 채널의 상태가 매우 불량하면 등화기에서 채널특성이 보상된다하더라도 채널오류가 존재하여 복호에 부정적인 영향을 미치게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 디지털 지상파 텔레비젼 수신기에서 채널상태에 따라 입력비트를 이레이져(eraser)로 판정하여 잡음이 많은 채널에서 복호능력을 향상시킨 비터비 복호기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 소정 채널의 방송신호를 수신하여 복조한 후 에러정정 복호하고, 소스 디코딩을 통해 비디오 데이터와 오디오 데이터를 복호하는 디지털 텔레비젼 수신기에 있어서, 방송신호가 전송되는 채널의 상태에 대응하는 등화기 오류값을 검출하여 소정의 알고리즘에 따라 채널 특성을 보상하는 등화기와; 상기 등화기로부터 입력되는 등화기 오류값을 소정의 기준치와 비교하여 채널상태를 판정하는 채널상태 추출기; 상기 채널상태 추출기로부터 입력되는 채널상태정보에 따라 등화기로부터 입력된 데이터를 이레이져로 처리하거나 그대로 비터비 알고리즘에 따라 복호하는 비터비 복호기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 채널상태 추출기는 소정의 기준치를 저장하고 있는 기준치 저장부와, 상기 기준치 저장부의 기준치에서 상기 등화기의 오류값을 감산하는 감산기, 및 상기 감산결과 부호에 따라 채널상태정보를 출력하는 부호값 판정기로 구성된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 디지털 텔레비젼의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 종래 VSB복조기를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 VSB복조기를 도시한 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 채널상태 추출기의 세부 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 비터비 복호기의 구성을 도시한 블록도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
106': VSB복조기 202: IF복조기
204': 등화기 206': 비터비 복호기
208: 디인터리버 210: RS디코더
212: 디랜더마이져 300: 채널상태 추출기
302: 기준치저장부 304: 감산기
306: 부호판정기 502: 브랜치매트릭스 생성부
504: 가산비교선택부 506: 생존메모리부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 디지털 텔레비젼 수신기를 도시한 개략도로서, VSB방식의 지상파 방송 수신구성을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 디지털 텔레비젼 수신기는 RF튜너(102), 아날로그-디지탈 변환기(ADC:104), VSB복조기(106), MPEG 트랜스포트 스트림 디먹스(MPEG TS DeMUX:108), MPEG2 디코더(110), 비디오 메모리(112), AC-3 오디오 디코더(114), 오디오 메모리(116), 마이크로 프로세서(118), 시스템 메모리(120)로 구성된다. 도 1에서 튜너(102)는 선국신호에 따라 선택된 채널의 무선방송신호를 입력받아 IF신호를 출력하고, ADC(104)는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환한다. VSB복조기(106)는 디지털 데이터를 입력받아 MPEG 트랜스포트 스트림을 출력하고, MPEG TS 디먹스(108)는 188바이트 단위의 트랜스포트 스트림을 분해하여 시스템 데이터, 비디오 데이터, 오디오 데이터로 분리하여 각각 출력한다. 이때 시스템 데이터에는 현재 수신되는 프로그램들에 대한 구성 정보(Program Specific Information:PSI)가 4개의 테이블(PAT, PMT, NIT, CAT)에 실려있다. MPEG디코더(110)는 MPEG 디코딩을 처리하여 비디오신호(YCrCb)를 재생하고, AC-3 오디오 디코더(114)는 오디오 패킷을 입력받아 PWM 오디오신호를 재생한다. 이때 비디오 메모리(112)와 오디오 메모리(116)는 각 디코딩 과정에서 해당 데이터를 저장한다.
이러한 수신기의 전체 동작은 마이크로프로세서(118)에 의해 제어되면서 이루어지고, 마이크로프로세서(118)는 시스템 메모리(120)에 수록된 프로그램을 수행함과 아울러 각종 데이터를 시스템 메모리(120)에 저장한다. 그리고 도면에는 자세히 도시되지 않았으나 비디오 데이터는 비디오 처리부에서 RGB신호로 변환되어 CRT에 디스플레이됨과 아울러 오디오 데이터는 오디오 처리부에서 증폭되어 스피커를 통해 출력되고, 마이크로프로세서(118)는 마이콤과 직렬 통신채널로 연결되어 사용자 제어를 전달받을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 VSB복조기를 도시한 블록도이다. 도 2와 같이 구성된 디지털 텔레비젼 수신기에 사용되는 VSB복조기(106')는 IF복조기(202), 등화기(204'), 비터비 복호기(206'), 디인터리버(208), RS디코더(210), 디랜더마이져(212), 채널상태 추출기(300)로 이루어진다.
IF복조기(202)는 IF신호를 복조하여 베이스밴드 비트 스트림을 출력하고, 등화기(204')는 방송신호가 전송되는 채널의 상태에 대응하는 등화기 오류값을 검출하여 소정의 알고리즘에 따라 채널 특성을 보상한다.
여기서, 등화기(204')는 전송채널의 전달 함수를 구하여 이 전달 함수의 역함수 특성을 갖도록 회로를 구성하는 것인데, 채널의 특성이 항상 일정한 것이 아니라 시간과 장소에 따라 수시로 변하기 때문에 채널의 상태에 따라 탭 계수를 적응적으로 변화시킨다. 이와 같이 등화기는 채널의 상태를 검출하기 위하여 오류값을 산출하는데, 오류값을 산출하는 기준은 MSE(Mean Squared Error)와 LS(Least Squares)로 구분된다. 그리고 필터 구조는 횡단선 구조 필터와 격자 구조 필터로 나뉘고, 훈련 신호의 사용 여부에 따라서 훈련 신호를 사용하는 등화기와 사용하지 않는 자력(blind) 등화기로 나누어진다. 평균 자승 오차(MSE: Mean Squared Error) 평가 기준을 이용하는 등화기로는 LMS(Least Mean Square)등화기, 결정 궤환 LMS(DF-LMS: Decision Feedback LMS) 등화기, LMS 알고리듬을 격자 필터에 적용한 GAL(Gradient Adaptive Lattice) 등화기 등이 있다.
채널상태 추출기(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 기준치저장부(302), 감산기(304), 부호값 판정부(306)로 구성되어 등화기(204')로부터 입력되는 등화기 오류값(e)을 소정의 기준치와 비교하여 채널상태를 판정한다. 예컨대, 등화기(204')가 출력하는 등화기 오류값(e)이 채널의 상태에 따라 0부터 1까지 변화(0≤ e ≤1)한다고 하고, 경험적으로 오류값(e)이 0.7 이상이면 그때 수신된 비트는 이레이져로 처리하는 것이 바람직하다고 하자. 그러면, 기준치 저장부(302)에는 기준치 0.7이 저장되어 있고, 감산기(304)는 등화기(204')로부터 입력되는 오류값을 기준치에서 뺀다. 부호판정기(306)는 감산기(304)의 출력을 판정하여 양수이면 0을 채널상태정보로서 출력하고, 음수이면 1을 채널상태정보로서 출력한다.
비터비 복호기(206')는 도 5에 도시된 바와 같이, 브랜치매트릭스 생성부(502), 가산 비교 선택부(504), 생존 메모리부(506)로 구성되어 채널상태 추출기(300)로부터 입력되는 채널상태정보를 고려하여 등화기(204')로부터 입력되는 데이터를 비터비 알고리즘에 따라 복호한다. 본 발명의 실시예에서 비터비 복호기는 트렐리스 복호기를 포함한다.
도 5를 참조하면, 브랜치 매트릭스 생성부(502)(BMU : Branch Metric Unit)는 수신된 부호화 데이터열을 입력받아 모든 발생 가능한 부호어들과 비교해서 브랜치 매트릭스(branch metric)를 계산하여 출력한다. 가산비교 선택부(504)(ACSU : Add Compare Selection Unit)는 상기 브랜치 매트릭스 생성부(502)에서 브랜치 매트릭스를 입력받아 바로 이전의 경로 매트릭스(path metric)에 더하여 업데이트(update)시킨 다음, 이때 서로 만나는 두 개의 경로 매트릭스를 비교하여 확률적으로 높은 경로 매트릭스를 선택하여 판정 벡터를 출력한다. 그리고 생존메모리부(506)(SMU : Survivor Memory Unit)는 상기 가산비교 선택부(504)에서 출력된 판정 벡터를 메모리에 저장한 다음, 이 판정 벡터를 이용하여 원래의 정보 시퀀스를 찾아낸다. 즉, 브랜치 매트릭스 생성부(502)는 수신된 디지탈 신호를 입력받아 브랜치 매트릭스를 계산하여 가산비교 선택부(504)로 출력하고, 상기 가산비교 선택부(504)는 각 디코딩 사이클 마다 상기 브랜치 매트릭스를 사용하여 경로 매트릭스를 업데이트하여 N 비트의 판정 벡터를 생존메모리부(506)로 출력한다. 생존메모리부(506)는 가산비교 선택부(504)에서 입력된 판정 벡터를 메모리에 저장하고, 메모리에 저장된 판정 벡터를 이용하여 원래의 정보 시퀀스로 복원한다.
이때 본 발명에서 가산 비교 선택부(504)는 채널상태 추출기(300)로부터 채널 상태정보를 입력받아 다음 표 1과 같이 채널상태에 따라 경로를 선택한다.
등화기 오류값 기준치 채널상태정보 비터비입력
0.3 0.7 0 등화기출력
0.7 0 등화기출력
0.8 1 이레이져
0.9 1 이레이져
상기 표 1에서와 같이 기준치를 0.7이라할 때, 등화기오류값이 0.7 이하이면 채널상태정보를 "0"으로 하고, 이때 비터비 복호기(206')는 종래와 같이 등화기(204')의 출력을 입력받아 비터비 복호화를 수행한다. 등화기 오류값이 0.7을 초과하면 채널상태정보는 1이 되고 이에 따라 비터비 복호기(206')는 등화기(204')로부터 입력되는 해당 비트들을 이레이져(eraser)로 판정하여 복호한다. 이와 같이 비터비 복호기(206')는 채널상태 추출기(300)로부터 입력되는 채널상태정보에 따라 채널상태가 열악한 경우에는 해당 수신비트를 이레이져로 처리하는 것이 잘못된 판정 비트를 이용하는 것보다 복호성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 등화기의 오류값을 이용하여 채널의 상태를 판정한 후 채널의 상태가 열악하면 그때 비터비 복호기로 입력된 비트들을 이레이져로 처리하여 복호하므로써 채널상태가 나쁠 경우에 종래보다 양호한 복호성능을 얻을 수 있고, 채널상태가 좋을 경우에는 적어도 종래와 동일한 복호 성능을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 소정 채널의 방송신호를 수신하여 복조한 후 에러정정 복호하고, 소스 디코딩을 통해 비디오 데이터와 오디오 데이터를 복호하는 디지털 텔레비젼 수신기에 있어서,
    방송신호가 전송되는 채널의 상태에 대응하는 등화기 오류값을 검출하여 소정의 알고리즘에 따라 채널 특성을 보상하는 등화기(204')와;
    상기 등화기로부터 입력되는 등화기 오류값을 소정의 기준치와 비교하여 채널상태를 판정하는 채널상태 추출기(300); 및
    상기 채널상태 추출기로부터 입력되는 채널상태정보에 따라 상기 등화기로부터 입력된 데이터를 이레이져로 처리하여 복호하거나 등화기의 출력을 입력받아 비터비 알고리즘에 따라 복호하는 비터비 복호기(206')를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 텔레비젼 수신기의 VSB 복조기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 채널상태 추출기(300)는
    소정의 기준치를 저장하고 있는 기준치 저장부(302)와, 상기 등화기로부터 입력되는 오류값을 상기 기준치에서 감산하는 감산기(304), 상기 감산기의 출력 부호를 판정하여 채널상태정보를 출력하는 부호판정기(306)로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 텔레비젼 수신기의 VSB 복조기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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