KR20010036927A - 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수신단에서 수신 신호의 복조시 파일럿 신호가 복조되어 직류분으로 변하는 것을 미연에 방지함으로써 신호 대 잡음비(SNR)를 개선토록 한 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거부, 파일럿 신호 제거부를 통한 I신호와 상기 DFPLL에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터, 정합 필터에서 출력되는 신호의 직류 전압을 제거하는 직류전압 제거부를 구비하고, 정합 필터 전단에서 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 직류전압 제거부를 이용하여 잔류 직류전압을 제거함으로써, 신호대 잡음비를 개선할 수 있다.

Description

고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치{Apparatus for eliminating digital DC in HDTV}

본 발명은 고화질 텔레비전(HDTV)에서 디지털 직류전압(DC) 제거에 관한 것으로, 특히 수신단에서 수신 신호의 복조시 파일럿 신호가 복조되어 직류분으로 변하는 것을 미연에 방지함으로써 신호 대 잡음비(SNR)를 개선토록 한 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, GA 규격의 8VSB HDTV 시스템의 수신기에서는 두개의 경로를 만든다. 즉, 일측 경로로는 NTSC 간섭을 제거한 신호가 입력되도록 경로를 구성하고, 타측 경로로는 NTSC 간섭이 제거되지 않은 신호가 입력되도록 경로를 구성한다. 그런후 수신 신호에 존재하는 NTSC 공존 채널에 의한 간섭의 크기를 측정하여, NTSC 공존 채널 간섭이 심한 경우에는 NTSC 간섭을 제거한 신호를 사용하고, NTSC 간섭이 없거나 적을때에는 NTSC 간섭 제거 필터를 통과시키지 않은 신호를 사용하게 된다.

첨부한 도면 도 1은 일반적인 GA방식 HDTV에서의 수신기 블록도로서, 참조부호 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, 참조부호 4는 상기 중간주파 필터 및 동기 검출부(3)에서 검출된 동기신호에 따라 입력신호를 처리할 수 있는 타이밍 정보를 복원하는 타이밍정보 제공부이다.

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

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

이러한 구성을 갖는 GA 방식 8VSB규격의 VSB 수신기는, 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 검출하게 된다.

그리고 타이밍정보 제공부(4)는 상기에서 얻어지는 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호에 따라 입력 데이터를 처리하기 위한 타이밍 정보를 복원하여 제공하게 되며, NTSC 간섭 제거필터(5)는 입력되는 채널 데이터의 채널간 간섭을 필터링 하게 된다.

아울러 등화기(6)는 상기 NTSC 간섭제거필터(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 GA(Grand Alliance)의 표준안에 따른 고선명 텔레비전에서 전송되는 필드 동기 세그먼트의 구조는 도 2와 같다.

여기서, Sync는 데이터 필드 세그먼트의 세그먼트 동기 신호이고, ″1001″(0,-5,1,+5)로 정의된다. PN511, PN63은 의사 랜덤 수열(Pseudo random sequence)로써 700개의 심벌로 이루어져 있으며, 주기적인 필드 동기 신호는 일정한 값으로 반복됨으로 채널 등화기에서는 훈련 열로 이용할 수 있다. 그러므로 채널 변화에 따라 수신측에서 심벌 오류가 발생하는 경우에도 이러한 훈련 열을 주고받아 채널 특성을 상쇄할 수 있도록 채널 등화기의 탭 계수를 조절할 수 있다. 여기서 PN63은 기필드와 우필드를 구분하기 위하여 2번째 PN63의 극성을 반전시켜 사용한다. 다음으로 VSB Mode는 24심벌로 이루어져 있으며 이것 역시 두 레벨의 일정한 값을 만족한다. 그리고 Reserved는 마지막 104비트중 92심벌은 예비 공간으로 연속적인 PN63 수열로 채울 것이 추천되고 있으며, 나머지 12심벌은 그 이전 세그먼트의 마지막 12심벌들과 동일한 값을 갖는다. 상기에서 Reserved항의 12심벌을 제외한 820개의 심벌은 +5, -5의 두 레벨의 값을 갖는다.

이와 같이 하나의 필드에서 필드 동기 신호를 포함하는 첫 번째 세그먼트를 제외한 나머지 312개의 세그먼트에 실제적인 정보를 포함하는 데이터가 존재하게 된다.

첨부한 도면 도 3은 도 1과 같은 8VSB 고선명 텔레비전에서의 채널 응답 특성을 나타낸 것이다.

한편, 상기와 같은 8VSB 고선명 텔레비전에서는 복조의 용이성을 위해 변조시 파일럿 신호가 부가된다. 즉, 기준 레벨에 1.25V의 직류를 더함으로써 파일럿 성분이 변조신호의 정중앙에 부가되며, VSB 필터링을 수행하여 최종적인 신호 형태를 만든다.

그러나 이렇게 부가된 파일럿 신호에 의해 수신단에서 수신 신호를 복원하게 되면 실제 신호 레벨이 1.25레벨만큼 높게되어 있으므로, 외부 노이즈나 멀티패스(Multi path)에 의해 신호가 클립(Clip)될 가능성이 있다.

이렇게 신호가 클립되는 것을 방지하기 위해서 종래에는 도 4와 같은 디지털 직류전압 제거장치를 중간주파필터 및 동기 검출부에 구비하여 디지털 직류 전압을 제거하였다.

이를 좀 더 상세히 설명하면,

도 4에 도시된 바와 같이, A/D변환을 거친 디지털 신호를 DFPLL(10)을 이용하여 기저대역 신호(I신호 및 Q신호)로 만들고, 상기 기저대역 신호를 매치 필터(20)를 이용하여 필터링한다. 그런 후 직류전압 제거부(30)를 이용하여 상기 매치 필터(20)를 통한 신호의 디지털 직류전압을 제거한다.

그러나 이러한 종래의 디지털 직류 전압 제거장치는, 매치 필터를 통한 디지털 신호의 직류 전압을 제거하는 방식으로 구현되는데, 이때 직류전압 제거부가 1.25V의 직류전압까지만 제거하도록 구성되어 있어, 그 이상의 직류 전압 제거는 불가능하다. 즉, 외부 노이즈의 유입으로 파일럿 신호 성분이 1.25V 레벨 이상이 될 경우 직류전압 제거부에 의해서 1.25V까지의 직류 전압은 제거되지만, 나머지 직류 전압은 제거가 불가능하므로 잔류 직류성분이 그대로 후단에 전달된다. 따라서 상기와 같은 잔류 직류성분에 의해 신호가 클립되는 문제점을 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 8VSB HDTV에 적용된 직류 전압 제거장치로부터 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 수신단에서 수신 신호의 복조시 파일럿 신호가 복조되어 직류분으로 변하는 것을 미연에 방지함으로써 신호 대 잡음비(SNR)를 개선토록 한 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는,

VSB모드 고화질 텔레비전의 직류전압 제거장치에 있어서,

8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거수단과;

상기 파일럿 신호 제거수단을 통한 I신호와 상기 DFPLL에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터와;

상기 정합 필터에서 출력되는 신호의 직류 전압을 제거하는 직류전압 제거수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는,

VSB모드 고화질 텔레비전의 직류전압 제거장치에 있어서,

8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거수단과;

상기 파일럿 신호 제거수단을 통한 I신호에 포함된 직류전압을 제거하는 직류전압 제거수단과;

상기 직류전압 제거수단에서 출력되는 I 신호와 상기 DFPLL에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 GA 표준안에 따른 일반적인 고화질 텔레비전(HDTV)의 수신기 블록도이고,

도 2는 GA 표준안에 따른 일반적인 고화질 텔레비전의 필드 동기 세그먼트의 구조도이고,

도 3은 GA 표준안에 따른 일반적인 고화질 텔레비전의 채널 응답 특성도이고,

도 4는 도 1에 적용된 종래 디지털 직류전압 제거장치를 보인 블록도이고,

도 5는 본 발명에 의한 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치의 제 1 실시예를 보인 블록도이고,

도 6은 본 발명에 의한 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치의 제 2 실시예를 보인 블록도이며,

도 7은 도 5 및 도 6의 직류전압 제거부의 일 실시예를 보인 블록도이고,

도 8은 본 발명에서 IF 이득을 변화시키면서 파일럿 신호를 먼저 제거한 MF와 나중에 제거한 MF의 전력 비교 그래프이고,

도 9는 본 발명에서 IF 이득을 고정시키고 잡음 variance를 변화시켜가며 파일럿 신호를 먼저 제거한 MF와 나중에 제거한 MF의 전력 비교 그래프이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100 : DFPLL

110 : 파일럿 신호 제거부

120 : 정합 필터

130, 140 : 직류전압 제거부

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

〈실시예1〉

첨부한 도면 도 5는 본 발명에 따른 디지털 직류전압 제거장치의 제 1 실시예를 보인 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL(100)과, 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호(-1.25V)를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거부(110)와, 상기 파일럿 신호 제거부(110)를 통한 I신호와 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터(120)와, 상기 정합 필터(120)에서 출력되는 신호의 직류 전압을 제거하는 직류전압 제거부(130)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 디지털 직류전압 제거장치의 제 1 실시예는, DFPLL(100)에서 디지털 변환된 수신신호를 기저대역 신호로 복원을 하고, 파일럿 신호 제거부(110)에서 상기 DFPLL(100)에서 복원된 기저대역 신호중 I신호와 위상 반전된 파일럿 신호(-1.2V)를 가산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거한다.

즉, 파일럿 신호 제거부(110)는 가산기(111)를 이용하여 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 기저대역 신호중 I신호와 송신단에서 부가한 파일럿 신호(1.25V)의 위상 반전된 파일럿 신호(-1.25V)를 가산(1.25 +(-1.25))함으로써 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하게 된다.

이와 같이 파일럿 신호가 제거된 I신호는 정합 필터(120)에 입력되며, 상기 정합 필터(120)는 상기 입력되는 I신호와 상기 DFPLL(100)에서 얻어지는 Q신호의 VSB 필터링을 수행하게 된다.

이렇게 VSB 정합이 이루어진 수신 신호는 직류전압 제거부(130)에 입력되며, 상기 직류전압 제거부(130)는 도 7과 같은 회로 구성에 의해서 입력되는 신호에 잔류하는 직류 전압을 제거한다.

즉, 직류전압 제거부(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 직류에러 검출기(142)에서 입력 신호 레벨과 미리 규정된 레벨간의 차이를 구하게 된다. 이렇게 구해진 직류 차이값은 루프 필터(143)에 의해서 루프 필터링이 이루어진 후 승산기(144)에서 미리 정해진 상수(K)값과 승산된다. 그리고 승산기(144)의 출력값은 가산기(141)에 입력되며, 가산기(141)는 입력 신호와 상기 승산기(144)에서 출력되는 부 직류 제거값을 가산(입력 + (-직류 제거값))하여 입력되는 신호에 잔류하는 직류 전압을 제거하게 된다.

이렇게 직류 전압이 제거된 신호는 후단의 등화기에 바로 입력되거나, NTSC 간섭 제거필터에 입력된다.

〈실시예2〉

첨부한 도면 도 6은 본 발명에 따른 디지털 직류전압 제거장치의 제 2 실시예를 보인 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL(100)과, 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호(-1.25V)를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거부(110)와, 상기 파일럿 신호 제거부(110)를 통한 I신호의 직류 전압을 제거하는 직류전압 제거부(140)와, 상기 직류전압 제거부(140)에서 출력되는 I신호와 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터(120)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 디지털 직류전압 제거장치의 제 2 실시예는, DFPLL(100)에서 디지털 변환된 수신신호를 기저대역 신호로 복원을 하고, 파일럿 신호 제거부(110)에서 상기 DFPLL(100)에서 복원된 기저대역 신호중 I신호와 위상 반전된 파일럿 신호(-1.2V)를 가산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거한다.

즉, 파일럿 신호 제거부(110)는 가산기(111)를 이용하여 상기 DFPLL(100)에서 출력되는 기저대역 신호중 I신호와 송신단에서 부가한 파일럿 신호(1.25V)의 위상 반전된 파일럿 신호(-1.25V)를 가산(1.25 +(-1.25))함으로써 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하게 된다.

이와 같이 파일럿 신호가 제거된 I신호는 직류전압 제거부(140)에 입력되며, 상기 직류전압 제거부(140)는 도 7과 같은 회로 구성에 의해서 입력되는 신호에 잔류하는 직류 전압을 제거한다.

즉, 직류전압 제거부(140)는 도 7에 도시된 바와 같이, 직류에러 검출기(142)에서 입력 신호 레벨과 미리 규정된 레벨간의 차이를 구하게 된다. 이렇게 구해진 직류 차이값은 루프 필터(143)에 의해서 루프 필터링이 이루어진 후 승산기(144)에서 미리 정해진 상수(K)값과 승산된다. 그리고 승산기(144)의 출력값은 가산기(141)에 입력되며, 가산기(141)는 입력 신호와 상기 승산기(144)에서 출력되는 부 직류 제거값을 가산(입력 + (-직류 제거값))하여 입력되는 신호에 잔류하는 직류 전압을 제거하게 된다.

이렇게 직류전압이 제거된 I신호는 정합 필터(120)에 입력되며, 상기 정합 필터(120)는 상기 입력되는 I신호와 상기 DFPLL(100)에서 얻어지는 Q신호의 VSB 필터링을 수행하게 된다.

이렇게 VSB 정합이 이루어진 수신 신호는 후단의 등화기에 바로 입력되거나, NTSC 간섭 제거필터에 입력된다.

첨부한 도면 도 8은 본 발명에 따른 직류전압 제거장치를 적용한 후의 전력 측정 실험 결과를 보인 그래프로서, IF 이득을 변화시키면서 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 정합 필터를 통과시킨 전력과 정합 필터를 먼저 통과시키고 추후에 파일럿 신호를 제거한 경우의 전력 비교 그래프이다.

도 8에서 A그래프는 송신 전력(tx_power)을 나타내며, B그래프는 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 정합 필터를 통과시킨 후의 전력(rem.Pilot+MF)을 나타내고, C그래프는 정합 필터를 통과시킨 후 파일럿 신호를 제거한 경우의 전력(MF+rem.Pilot)을 나타낸 것으로서, 파일럿 신호를 먼저 제거하는 것이 전력면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.

아래의 [표1]은 주지한 바와 같은 실험을 통해 얻어지는 결과치를 비교한 전력 비교표이다.

gain(dB)	gain(float)	#clipping samples	Amplified tx_power(data+pilot)	rem.Pilot+MF	MF+rem.Pilot
0	1	0	26.595	21.048	20.864
0.5	1.122	3	28.261	23.665	23.424
0.7	1.175	6	29.593	24.801	24.531
0.9	1.23	17	30.987	25.992	25.703
1.1	1.288	27	32.448	27.237	26.923
1.3	1.349	35	33.977	28.545	28.204
1.5	1.413	44	35.579	29.911	29.543

첨부한 도면 도 9는 본 발명에 따른 직류전압 제거장치를 적용한 후의 전력 측정 실험 결과를 보인 그래프로서, IF 이득을 고정(0.5Db)시키고, 잡음을 변화시켜가면서 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 정합 필터를 통과시킨 전력과 정합 필터를 먼저 통과시키고 추후에 파일럿 신호를 제거한 경우의 전력 비교 그래프이다.

도 9에서 A그래프는 송신 전력(tx_power)을 나타내며, B그래프는 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 정합 필터를 통과시킨 후의 전력(rem.Pilot+MF)을 나타내고, C그래프는 정합 필터를 통과시킨 후 파일럿 신호를 제거한 경우의 전력(MF+rem.Pilot)을 나타낸 것이다.

아래의 [표2]는 주지한 바와 같은 실험을 통해 얻어지는 결과치를 비교한 전력 비교표이다.

noise variance	Amplified tx_power (AWGN+pilot)	rem. Pilot+MF	MF+rem.Pilot
2.100	3.984	0.565	0.685
1.052	2.960	0.297	0.403
0.527	2.361	0.150	0.256
0.264	2.060	0.077	0.182

이상에서 상술한 본 발명 ″디지털 직류전압 제거장치″에 따르면 정합 필터 전단에서 파일럿 신호를 먼저 제거한 후 직류전압 제거부를 이용하여 잔류 직류전압을 제거함으로써, 신호대 잡음비를 개선할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. VSB모드 고화질 텔레비전의 직류전압 제거장치에 있어서,

   8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거수단과;

   상기 파일럿 신호 제거수단을 통한 I신호와 상기 DFPLL에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터와;

   상기 정합 필터에서 출력되는 신호의 직류 전압을 제거하는 직류전압 제거수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치.
2. VSB모드 고화질 텔레비전의 직류전압 제거장치에 있어서,

   8-ray PAM/VSB 방식으로 전송된 신호를 기저 대역 신호로 복원하는 DFPLL에서 출력되는 I신호와 위상이 반전된 파일럿 신호를 연산하여 송신단에서 부가한 파일럿 신호를 제거하는 파일럿 신호 제거수단과;

   상기 파일럿 신호 제거수단을 통한 I신호에 포함된 직류전압을 제거하는 직류전압 제거수단과;

   상기 직류전압 제거수단에서 출력되는 I 신호와 상기 DFPLL에서 출력되는 Q신호를 필터링하는 정합 필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고화질 텔레비전의 디지털 직류전압 제거장치.