KR20010058851A - 브이에스비 정합 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 VSB DTV정합 필터가 송신 신호 펄스 세이핑(pulse shaping)과 같은 정확한 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 필터링이 되지 못하는 것을 개선하여 정확한 스퀘어 루트 코사인 필터링이 되도록 하는 복소 형태의 정합 필터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 입력되는 DTV신호를 A/D변환기(1)에서 디지털 신호로 변환시켜 페이즈 스프리터(2)를 통하여 힐버트 변환을 수행하고, 상기 페이즈 스프리터(2)에 의해 힐버트 변환된 신호를 캐리어 리커버리 루프(3)에서 I채널과 Q채널로 나누어정합필터(4)로 입력시키면 정합필터(4)에서는 이러한 캐리어 리커버리 루프(3)로부터의 I 채널과 Q채널을 입력받아 동기 검출을 수행하는 것으로, 상기 정합 필터(4)를 주파수 복원회로의 I, Q채널 신호를 필터링하는 FIR1(11) 및 FIR2(12)와, 상기 FIR1(11)을 통과한 신호에서 FIR2(12)를 통과한 신호를 빼는 가산기(13)와, 상기 가산기(13)의 출력신호를 1/2레이트로 데시메이션하는 데시메이터(14)로 구성한 것이다.

Description

브이에스비 정합 필터{VSB interface filter}

본 발명은 디지털 통신 시스템의 정합 필터에 관한 것으로, 특히 기존의 VSB (Vestigial Sideband) DTV정합 필터가 송신 신호 펄스 세이핑(pulse shaping)과 같은 정확한 스퀘어 루트 레이즈드 코사인(square root raised cosine)필터링이 되지 못하는 것을 개선하여 정확한 스퀘어 루트 코사인 필터링이 되도록 하는 복소 형태의 정합 필터에 관한 것이다.

일반적으로 DTV신호는 8레벨 또는 16레벨의 진폭 변조 신호(PAM)가 VSB필터링된 신호이다.

VSB 필터링은 대역폭이 5.38MHz이고, 룰-오프 펙터(rool-off factor)가 11.52%인 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 복소 형태의 필터에 의해 구현된다.

도 1은 파일럿 신호가 더해져서 VSB 필터링된 DTV 신호의 중간 주파수(IF)스펙트럼이다.

파일럿 신호는 수신기의 반송파 복원을 원활하게 하기 위한 일정한 DC 신호이다.

도 2와 같은 DTV 수신기에서는 도 1과 같은 DTV신호를 A/D변환기(1)를 통하여 디지털 신호로 변환한 후 페이즈 스프리터(2)에 의해 힐버트 변환을 수행한 후캐리어 리커버리 루프(3)를 통해 I채널과 Q채널로 나뉘어 지는데, 이때 I 채널만이 정합 필터(4)로 입력되어 동기 검출을 하게 된다.

여기서, 도 3과 같은 A/D변환기(1) 출력 신호의 양, 음의 주파수 스펙트럼 성분 중 하나는 제거되고 나머지 한 스펙트럼만 남게 된다.

A/D변환기(1)의 클럭 주파수는 심벌률의 2배인 21.52MHz이고, 도 3의 10.76MHz인 주파수이다.

반송파 복원회로는 파일럿 신호의 주파수 오차와 위상을 검출하여 이를 기저대역 신호로 내리는 역할을 수행한다.

종래의 DTV 수신기 정합 필터는 주파수 복원된 기저 대역 신호의 실수부 신호(I 채널 신호)만을 대역폭이 10.76MHz이고, 룰-오프 펙터가 0.0576인 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 필터를 사용하여 필터링한다.

이 필터는 1개의 유일 임펄스 필터로 구현된다.

도 4는 기저대역 I채널신호 스펙트럼을 나타낸 것으로 정합 필터(4) 또한 도 5와 같은 형태의 스펙트럼을 가진다.

도 4에서 I채널 신호는 실수 신호이므로 우함수 형태의 스펙트럼을 가진다.

이 신호를 도 5의 정합 필터(4)로 필터링하면 0 MHz부근의 로우어 사이드밴드 스펙트럼은 스퀘어 루트 필터링이 되지 않는 단점이 있다.

즉, 정합 필터가 되기 전에 하위 스펙트럼 부근의 신호는 스퀘어 루트 레이즈드 필터링이 되지 않은 채 우함수의 성질에 의해 스펙트럼이 중복된다.

이 경우 정확한 정합 스펙트럼이 되지 않기 때문에 잡음이 없는 경우에도 신호의 아이 다이아그램(eye diagram)에서 아이(eye)가 보이지 않아 정확한 복조가 이루어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 반송파 복원회로의 I 채널신호뿐만 아니라 Q 채널신호를 모두 사용하여 복소 정합 필터링을 구현함으로써 VSB DTV수신기의 성능을 향상시키고, 복소 정합 필터에 의해 입출력 신호대 잡음비를 기존의 단일 제거 필터에 비해 대폭 개선시킬 수 있도록 한 VSB 정합 필터를 제공하는데 있다.

도 1은 VSB DTV 송신 IF 신호를 나타내 도면

도 2는 종래 반송파 복원회로의 I채널만을 사용한 정합필터를 나타낸 도면

도 3은 VSB DTV 수신 신호의 A/D변환기 채널만을 사용한 정합 필터를 나타낸 도면

도 4는 반송파 복원회로의 I채널 출력 신호 스펙트럼을 나타낸 도면

도 5는 종래 I채널 신호만을 사용한 정합 필터 스펙트럼을 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 반송파 복원 회로의 I, Q 채널 신호를 사용한 정합 필터를 나타낸 도면

도 7은 본 발명의 제1실시예의 정합 필터를 나타낸 도면

도 8은 도 7의 제1실시예에 따른 복소 스펙트럼을 나타낸 도면

도 9는 본 발명의 제2실시예의 복소 IF정합 필터를 나타낸 도면

도 10은 도 9의 제2실시예에 따른 복소 IF정합 필터의 스펙트럼을 나타낸 도면

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1:A/D변환기 2:페이즈 스프리터

3:캐리어 리커버리 루프 4:정합 필터

11:FIR1 12:FIR2

13:가산기 14:데시메이터

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력되는 DTV신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기를 통하여 변환된 디지털 신호를 힐버트 변환을 수행하는 페이즈 스프리터와, 상기 페이즈 스프리터에 의해 힐버트 변환된 신호를 I채널과 Q채널로 나누는 캐리어 리커버리 루프와, 상기 캐리어 리커버리 루프로부터 입력되는 I 채널과 Q채널을 입력받아 동기 검출을 수행하는 정합 필터로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 정합 필터를, 주파수 복원회로의 I, Q채널 신호를 필터링하는 FIR1 및 FIR2와, 상기 FIR1을 통과한 신호에서 FIR2을 통과한 신호를 빼는 가산기와, 상기 가산기의 출력신호를 1/2레이트로 데시메이션하는 데시메이터로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 정합 필터를, A/D변환기와 캐리어 리커버리 루프사이에 접속함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 반송파 복원 회로의 I, Q 채널 신호를 사용한 정합 필터를 나타낸 구성도로, 입력되는 DTV신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기(1)와,상기 A/D변환기를 통하여 변환된 디지털 신호를 힐버트 변환을 수행하는 페이즈 스프리터(2)와, 상기 페이즈 스프리터(2)에 의해 힐버트 변환된 신호를 I채널과 Q채널로 나누는 캐리어 리커버리 루프(3)와, 상기 캐리어 리커버리 루프(3)로부터 입력되는 I 채널과 Q채널을 입력받아 동기 검출을 수행하는 정합 필터(4)로 구성된 것이다.

도 7은 상기 정합 필터(4)의 제1 실시 예를 나타낸 것으로, 주파수 복원회로의 I, Q채널 신호를 필터링하는 FIR1(11)과 FIR2(12)와, 상기 FIR1(11)을 통과한 신호에서 FIR2(12)을 통과한 신호를 빼는 가산기(13)와, 상기 가산기(13)의 출력신호를 1/2 레이트로 데시메이션하는 데시메이터(Decimator)(14)로 구성된 것이다.

여기서, 상기 FIR1은 복소 필터의 실수부 계수를 가지는 유한 임펄스 응답 필터이고, FIR2는 복소 필터의 허수부 계수를 가지는 유한 임펄스 응답 필터이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기존의 VSB DTV정합 필터가 송신 신호 펄스 세이핑(Pulse Shaping)과 같은 정확한 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 필터링이 되지 못하는 것을 개선하여 정확한 스퀘어 루트 코사인 필터링이 되는 복소 형태의 정합필터를 제공하기 위한 것으로, 특히 반송파 복원회로의 I 채널신호뿐만 아니라 Q 채널신호를 모두 사용한다.

본 발명의 정합 필터(4)는 복소 필터 탭 계수를 가지는 복소 필터이다.

다음의 수학식 1은 이러한 복소 정합 필터 구현에 관한 수식을 나타낸 것이다.

y[n]=Re[Σ(I[K]+JQ[K])·(C_I[n-k]+jC_Q[n-k])]

=Σ(I[k]·C_I[n-k]-Q[k]·C_Q[n-k])

여기서, I[n]+jQ[n]은 반송파 복원 회로 출력,

I[n],Q[n]은 각각 반송파 복원 회로 출력 I, Q채널 신호,

C_I[n]+jC_Q[n](0≤n≤M,M은 탭수)은 복소 정합 필터 계수,

C_I[n], C_Q[n]은 각각 복소 정합 필터 실수부, 허수부 탭 계수,

y[n]은 정합 필터 출력 신호이다.

복소 필터 탭 계수 C_I[n]은 우함수 형태의 임펄스 응답을 가지고 C_Q[n]은 기함수 형태의 임펄스 응답을 가진다.

이 복소 정합 필터의 주파수 응답은 도 8과 같으며, 주요 파라미터는 대역폭이 5.38MHz, 시스템 주파수가 21.52MHz, 룰-오프 펙터는 11.52%인 스퀘어 루트 코사인 필터이다.

주파수 복원회로의 I, Q채널 신호를 각각 FIR1(11)를 통과한 신호에서FIR2(12)를 통과한 신호를 가산기(13)를 통하여 빼고 이를 데시메이터(14)를 통하여 1/2 레이트로 데시메이션하면 심벌율의 신호가 출력된다.

본 발명에서 제안하는 정합 필터(4)는 기존에 제안된 VSB 필터에 비해 수신 신호를 정확한 스퀘어 루트 코사인 필터링을 하고, 입출력 신호대 잡음비를 개선시키는 장점이 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 제2 실시 예를 나타낸 것으로, 입력되는 DTV신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기(1)와, 상기 A/D변환기(1)를 통하여 입력되는 I 채널과 Q채널을 모두 입력받아 동기 검출을 수행하는 FIR1(15)과 FIR2(16)로 구성된 정합 필터(4)와, 상기 정합 필터(4)에 의해 동기 검출된 신호로부터 I채널을 출력하는 캐리어 리커버리 루프(3)로 구성된 것이다.

이와 같은 제 2실시 예에 있어서는 상기 도 6과 같은 페이즈 스프리터를 사용하지 않는 것에 특징이 있으며, 복소 정합 필터(4)가 A/D변환기(1)의 출력신호를 직접 입력받아 페이즈 스프리터의 역할과 정합 필터링의 역할을 동시에 수행하도록 한 것이다.

이렇게 하면 페이즈 스프리터에 의한 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있는 장점이 있으나 주파수 복원에 필요한 파일럿 신호의 크기를 감소시킬 수 있다는 단점도 있다.

이와 같은 제2 실시예에 있어서는, 정합 필터의 주요 파라미터가 대역폭이 5.38MHz, 오프셋 주파수가 f_bIF, 동작 주파수가 21.52MHz, 룰-오프 펙터가 0.1152, 스퀘어 루트 레이즈드 코사인 필터링이다.

이상에서 설명한 바와 같은 복소 정합 필터링을 사용함으로써 VSB DTV수신기의 성능을 향상시킬 수 있으며, 복소 정합 필터에 의해 입출력 신호대 잡음비가 기존의 단일 제거 필터에 비해 3db정도 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 페이즈 스프리터를 사용하지 않고, 복소 정합 필터가 A/D변환기의 출력신호를 직접 입력받아 페이즈 스프리터의 역할과 정합 필터링의 역할을 동시에 수행할 수 있어 페이즈 스프리터에 의한 하드웨어 복잡도를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 입력되는 DTV신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기와,

   상기 A/D변환기를 통하여 변환된 디지털 신호를 힐버트 변환을 수행하는 페이즈 스프리터와,

   상기 페이즈 스프리터에 의해 힐버트 변환된 신호를 I채널과 Q채널로 나누는 캐리어 리커버리 루프와,

   상기 캐리어 리커버리 루프로부터 입력되는 I 채널과 Q채널을 모두 입력받아 동기 검출을 수행하는 정합 필터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브이에스비 정합 필터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 정합 필터가,

   주파수 복원회로의 I, Q채널 신호를 필터링하는 FIR1 및 FIR2와,

   상기 FIR1을 통과한 신호에서 FIR2을 통과한 신호를 빼는 가산기와,

   상기 가산기의 출력신호를 1/2레이트로 데시메이션하는 데시메이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브이에스비 정합 필터.
3. 입력되는 DTV신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D변환기와,

   상기 A/D변환기를 통하여 입력되는 I 채널과 Q채널을 모두 입력받아 동기 검출을 수행하는 정합 필터와,

   상기 정합 필터에 의해 동기 검출된 신호로부터 I채널을 출력하는 캐리어 리커버리 루프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 브이에스비 정합 필터.