KR20010066282A - 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치 - Google Patents

디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 티브이 방송 시스템에 관한 것으로, 특히 디지털 티브이 송신기에서 방송 신호의 비선형 왜곡을 자동 보상하는데 적당하도록 한 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치는 방송 신호를 변조하여 중간 주파수(IF) 신호를 출력하는 변조기와, 상기 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 주파수 상향 변환기와, 상기 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 고출력 증폭기를 포함하여 구성되는 디지털 티브이 송신기에 있어서, 상기 고출력 증폭기에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 추출하고, 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 복조하여 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 무선 주파수 처리부와, 상기 무선 주파수 처리부에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡 발생을 감지하고, 상기 감지된 비선형 왜곡을 보상하기 위한 보상값을 산출하여 상기 변조기로 전송하는 왜곡 보상 시스템으로 구성되므로써 벡터 신호 분석기와 같은 계측 장비를 사용하지 않고도 신속히 비선형 왜곡 보상을 수행할 수 있어 운영 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치{Apparatus for compensate distortion signal in Digital TV transmitter}
본 발명은 디지털 티브이 방송 시스템에 관한 것으로, 특히 디지털 티브이 송신기에서 방송 신호의 비선형 왜곡을 자동 보상하는데 적당하도록 한 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치에 관한 것이다.
지상파 디지털 티브이 전송은 크게 유럽의 통일 규격인 DVB-T 규격을 중심으로 한 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식과 북미 규격인 ATSC(Advanced Television System Committee)를 중심으로 한 8VSB 전송 방식으로 나눌 수 있다.
이 규격 중 어느 하나를 이용하여 시험 방송을 준비중에 있는 디지털 티브이 방송은 가입자에게 멀티미디어 통신 서비스를 제공한다는 점에서 크게 주목을 받고 있다.
여기서 ATSC 방식의 규격에 따르면 디지털 티브이 방송은 엠팩-Ⅱ 전송 스트림(Moving Picture Expert Group-Ⅱ Transport Stream) 형태로 전송되기 때문에 비디오, 오디오 및 데이터를 다중화하여 고속의 채널에 실어 보낼 수 있으며, 디지털 티브이 방송 이외에 대화식 데이터 서비스도 가능하다. 또한 디지털 티브이 방송은 6 ㎒ 대역폭을 사용하는 8VSB 변조 방식을 사용하게 됨에 따라 현재의 아날로그 방송 규격인 NTSC(National Television Standard Committee) 방식의 티브이 수상기에셋톱 박스(Set Top Box, STB)를 접속할 경우 SDTV 환경에서도 방송과 통신이 융합된 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.
여기서 본 발명에서 주목하는 것은 디지털 티브이 송신기이며, 이하 디지털 티브이 송신기에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 종래 디지털 티브이 송신기를 나타낸 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래 디지털 티브이 송신기는 방송국(미도시)으로부터 입력되는 엠팩-Ⅱ 전송 스트림 형태의 방송 신호를 변조하여 중간 주파수(IF) 신호를 출력하는 변조기(100)와, 상기 변조기(100)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 주파수 상향 변환하는 주파수 상향 변환기(101)와, 상기 주파수 상향 변환기(101)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 고출력 증폭기(102)와, 상기 고출력 증폭기(102)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호의 일부를 추출하는 커플러(103)와, 상기 커플러(103)에서 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 분석하여 왜곡이 발생하였을 경우 보상값을 생성하여 상기 변조기(100)로 전송하는 수동 왜곡 보정기(105)와, 안테나(104)로 구성된다.
여기서 상기 변조기(100)는 무선 상으로 방송 신호를 효율적으로 전송하기 위하여 VSB(Vestigial Side Band) 변조 또는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조를 수행한다. 이 변조기(100)는 고출력 증폭기(102)에서 발생하는 비선형 왜곡을 보상하기 위한 회로 및 소프트웨어가 내장되어 있으나 운영자의 수동 조작에 의해서만 동작한다.
고출력 증폭기(102)는 저출력의 무선 주파수(RF) 신호를 고출력으로 증폭하는 과정에서 비선형 왜곡 성분을 많이 발생시킨다. 이러한 비선형 왜곡 성분에 의해 채널 대역폭 밖에서 발생하는 무선 주파수(RF) 에너지를 감소시키기 위하여 수동 왜곡 보정기(105)는 비선형 왜곡 보상을 실시한다.
이 수동 왜곡 보정기(105)는 고출력 증폭기(102)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 추출하고, 벡터 신호 분석기(미도시)와 같은 계측 장비를 사용하여 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 파형을 디스플레이 한다. 그러면 운영자는 디스플레이된 파형을 관찰하여 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생하였음을 감지하고, 왜곡 정정 명령을 입력하여 비선형 왜곡 보상 동작을 수행하도록 한다.
도 2는 수동 왜곡 보정기(105)가 고출력 증폭기(102)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호의 파형을 디스플레이한 것으로, 특히 비선형 왜곡 보상 기능을 실시하기 전의 파형을 나타내었다. 여기서 사용자는 비선형 왜곡 보상이 이루어지지 않은 수치(①)가 만족스럽지 않으면 왜곡 정정 명령을 변조기(100)로 입력하므로써 비선형 왜곡 보상 동작을 수행하도록 한다.
한편, 도 3은 비선형 왜곡 보상 후의 파형을 나타낸 것으로, 비선형 왜곡 보상된 수치(②)와 비선형 왜곡 보상되지 않은 수치(①)의 크기 차이를 통해 수동 왜곡 보정기(105)의 성능을 알 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래 디지털 티브이 송신기는 고출력 증폭기에 의한 비선형 왜곡 신호를 수동으로 감지 및 처리해야 하는 불편함이 있으며, 또한 별도의 계측기를 구비하고 이를 운영하기 위한 운영자가 필요하므로 운영 유지 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한 운영자는 계측기를 통해 항상 방송 신호를 모니터링해야 현재 발생된 비선형 왜곡 신호의 정도를 알 수 있으며, 비선형 왜곡의 발생시에 신속한 조치를 취할 수 없어 안정적인 방송 서비스를 제공하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 비선형 왜곡 발생을 감지하여 비선형 왜곡 보상 동작을 자동으로 실시하는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치를 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치는 방송 신호를 변조하여 중간 주파수(IF) 신호를 출력하는 변조기와, 상기 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 주파수 상향 변환기와, 상기 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 고출력 증폭기를 포함하여 구성되는 디지털 티브이 송신기에 있어서, 상기 고출력 증폭기에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 추출하고, 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 복조하여 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 무선 주파수 처리부와, 상기 무선 주파수 처리부에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡 발생을 감지하고, 상기 감지된 비선형 왜곡을 보상하기 위한 보상값을 산출하여 상기 변조기로 전송하는 왜곡 보상 시스템으로 구성된다.
바람직하게는, 상기 무선 주파수 처리부가 자체 내부 오류의 정정을 위해 기준 신호를 생성하여 제공하는 기준 신호 생성기와, 상기 추출된 무선 주파수(RF)신호를 중간 주파수(IF) 신호로 변환하여 출력하는 주파수 하향 변환기와, 상기 주파수 하향 변환기에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 복조하여 아날로그의 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 복조기와, 상기 복조기에서 출력된 아날로그의 I 및 Q 측정 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호의 오류를 정정하는 오류 정정기와, 상기 오류 정정기에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호에 따라 상기 아날로그/디지털 변환기의 심볼 및 동기를 맞추는 심볼/동기 복원부와, 상기 심볼/동기 복원부에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호를 임시 저장하는 버퍼와, 상기 각 장치들의 동작을 제어하고, 상기 버퍼에 임시 저장된 디지털의 I 및 Q 측정 신호가 상기 왜곡 보상 시스템으로 전송되도록 제어하는 제어 장치를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 왜곡 보상 시스템은 상기 무선 주파수(RF) 처리부로부터 입력된 I 및 Q 측정 신호를 각각 두 개의 신호로 분리하여 출력하는 적응 등화기와, 상기 적응 등화기에서 출력된 I 및 Q 측정 신호의 왜곡을 제거하여 I 및 Q 기준 신호를 생성하는 심볼 복원기와, 상기 적응 등화기에서 출력된 I 및 Q 측정 신호와 상기 심볼 복원기에서 생성된 I 및 Q 기준 신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 SNR 값을 산출하고, 산출된 SNR 값을 EVM 값으로 변환하는 오류 계산부와, 상기 오류 계산부에서 산출된 EVM 값을 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡 발생 여부를 판단하고, 그에 따라 비선형 왜곡이 발생하였을때 상기 적응 등화기에서 상기 I 및 Q 측정 신호를 추출하는 비선형 왜곡 보상 인터페이스부와, 상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스부에서 추출된 I 및 Q 측정 신호를 입력받아 왜곡보상값을 생성하는 사전 왜곡 보상 처리부를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 디지털 티브이 송신기를 나타낸 블록 구성도.
도 2는 도 1에 보인 수동 왜곡 보정기에서 왜곡 보상 동작 전 디스플레이하는 무선 주파수(RF) 신호의 파형을 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 보인 수동 왜곡 보정기에서 왜곡 보상 동작 후 디스플레이하는 무선 주파수(RF) 신호의 파형을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치를 나타낸 블록 구성도.
도 5는 도 4에 보인 무선 주파수(RF) 처리부의 상세 블록 구성도.
도 6은 도 4에 보인 적응 비선형 왜곡 보상 시스템의 상세 블록 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
400 : 변조기 401 : 주파수 상향 변환기
402 : 고출력 증폭기 403 : 커플러
404 : 안테나 405 : 주파수 하향 변환기
406 : IQ 복조기 407 : 버퍼
408 : 적응 등화기 409 : 오류 계산부
410 : 사전 보상 프로그램
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치는 방송국(미도시)으로부터 입력되는 엠팩-Ⅱ 전송 스트림 형태의 방송 신호를 변조하여 중간 주파수(IF) 신호를 출력하는 변조기(400)와, 상기 변조기(400)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 주파수 상향 변환하는 주파수 상향 변환기(401)와, 상기 주파수 상향 변환기(401)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 고출력 증폭기(402)와, 상기 고출력 증폭기(402)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호의 일부를 추출하는 커플러(403)와, 상기 커플러(403)에서 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 주파수 하향 변환하는 주파수 하향 변환기(405)와, 상기 주파수 하향 변환기(405)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 복조하여 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 IQ 복조기(406)와, 상기 IQ 복조기(406)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 일시 저장하는 버퍼(407)와, 상기 버퍼(407)에 저장된 I 및 Q 측정 신호를 입력받아 I 및 Q 측정 신호와 I 및 Q 기준 신호로 분리하여 출력하는 적응 등화기(408)와, 상기 적응 등화기(408)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호와 I 및 Q 기준 신호를 이용하여 SNR/EVM 값을 산출하는 오류 계산부(409)와, 상기 오류 계산부(409)에서 산출된 SNR/EVM 값을 이용하여 상기 고출력 증폭기(402)에서 발생한 비선형 왜곡을 보상하기 위한 왜곡 보상값을 생성하는 사전 보상 프로그램(410)으로 구성된다.
여기서 상기 주파수 하향 변환기(405)와, IQ 복조기(406)와, 버퍼(407)를 무선 주파수(RF) 처리부라 명하고, 적응 등화기(408)와, 오류 계산부(409)와, 사전 보상 프로그램(410)을 적응 비선형 왜곡 보상 시스템으로 명한다.
이와 같이 구성되는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치의 동작은 다음과 같다.
우선, 변조기(400)는 방송국(미도시)으로부터 입력되는 엠팩-Ⅱ 전송 스트림 신호를 채널 코딩, 디지털 필터링 및 변조하여 44㎒의 중간 주파수(IF) 신호를 출력한다.
그러면 주파수 상향 변환기(401)는 상기 변조기(400)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 이미 정해진 무선 주파수(RF) 신호로 주파수 상향 변환하여 출력한다.
고출력 증폭기(402)는 상기 주파수 상향 변환기(401)에서 출력된 저출력의 무선 주파수(RF) 신호를 무선 상으로 전송하기 위해 고출력으로 증폭하여 출력한다. 이 고출력 증폭기(402)는 무선 주파수(RF) 신호의 증폭시 비선형 왜곡 성분을 발생시킬 수 있다.
따라서 커플러(403)는 고출력 증폭기(402)에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호의 일부를 추출하여 무선 주파수 처리부의 주파수 하향 변환기(405)로 전송한다.
그러면 주파수 하향 변환기(405)는 커플러(403)에서 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 44㎒의 중간 주파수(IF) 신호로 주파수 하향 변환하여 출력한다.
IQ 복조기(406)는 주파수 하향 변환기(405)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 복조하여 아날로그의 I 및 Q 측정 신호로 출력하고, 버퍼(407)는 IQ 복조기(406)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 일시 저장한 후 제어기(미도시)에서 제공되는 제어 신호에 따라 적응 등화기(408)로 I 및 Q 측정 신호를 전송한다.
그러면, 적응 등화기(408)는 무선 주파수(RF) 처리부에서 처리된 I 및 Q 측정 신호의 심볼간 간섭을 방지하기 위하여 버퍼(407)에서 전송된 I 및 Q 측정 신호를 I 및 Q 측정 신호와 I 및 Q 기준 신호로 분리하여 출력한다.
이어, 오류 계산부(409)는 상기 적응 등화기(408)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호와 I 및 Q 기준 신호를 비교하여 SNR/EVM 값을 산출한다. 그리고 오류 계산부(409)는 사전 보상 프로그램(410)의 요청에 따라 상기 산출된 SNR/EVM 값을 사전 보상 프로그램(410)으로 전송한다.
사전 보상 프로그램(410)은 상기 오류 계산부(409)에서 전송한 SNR/EVM 값을 이용하여 상기 고출력 증폭기(402)에서 발생한 비선형 왜곡 신호를 보상하기 위한 보상값을 생성한다. 그리고 생성한 보상값을 RS-232C 인터페이스를 이용하여 상기 변조기(400)로 전송한다.
그러면 변조기(400)는 상기 사전 보상 프로그램(410)에서 전송한 보상값을 이용하여 방송 신호를 전치 왜곡시켜 변조하므로써 고출력 증폭기(402)에서 발생하는 비선형 왜곡을 보상한다.
도 5는 도 4에 보인 무선 주파수(RF) 처리부의 상세 블록 구성도이다.
도 5를 참조하면, 무선 주파수(RF) 처리부는 자체 내부 오류의 정정을 위해 기준 신호를 생성하여 제공하는 기준 신호 생성기(500)와, 상기 커플러(403)에서 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 입력받아 중간 주파수(IF) 신호로 주파수 하향 변환하여 출력하는 주파수 하향 변환기(501)와, 상기 주파수 하향 변환기(501)에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 복조하여 아날로그의 I 신호 및 Q 신호로 출력하는 IQ 복조기(502)와, 상기 IQ 복조기(502)에서 출력된 아날로그의 I 신호 및 Q 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(ADC)(503)와, 상기 아날로그/디지털 변환기(503)에서 출력된 디지털의 I 신호 및 Q 신호의 오류를 정정하는 오류 정정기(504)와, 상기 오류 정정기(504)에서 출력된 디지털의 I 신호 및 Q 신호에 따라 상기 아날로그/디지털 변환기(503)의 심볼 및 동기를 맞추는 심볼/동기 복원부(505)와, 상기 심볼/동기 복원부(505)에서 출력된 I 신호 및 Q 신호를 일시 저장하는 버퍼(506)와, 상기 무선 주파수(RF) 처리부를 구성하는 각 장치들을 제어하고, 특히 상기 버퍼(506)에 일시 저장된 디지털의 I 신호 및 Q 신호가 비선형 왜곡 보상 시스템으로 전송되도록 제어하는 제어 장치(507)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 무선 주파수(RF) 처리부는 고출력 증폭기(402)에서 출력되는 470 ∼ 806㎒의 무선 주파수(RF) 신호를 추출하여, 44㎒의 중간 주파수(IF) 신호로 주파수 하향 변환한 후, 이를 I 신호 및 Q 신호로 복조하여 최종적으로 20Msps 12 비트의 디지털 신호를 출력하는 역할을 한다.
각 장치들의 동작은 다음과 같다.
우선, 기준 신호 생성기(500)는 상기 적응 비선형 왜곡 보상 시스템에서 발생하는 자체 내부 오류의 교정을 위한 기준 신호를 생성하여 입력한다.
주파수 하향 변환기(501)는 커플러(403)에서 추출된 470 ∼ 806㎒의 무선 주파수(RF) 신호를 44㎒의 중간 주파수(IF)로 주파수 하향 변환하여 출력한다.
그러면, IQ 복조기(502)는 상기 변조기(400)에 의해 VSB 또는 OFDM 형태로 변조된 무선 주파수(RF) 신호를 복조하여 변조되기 전의 초기 아날로그 신호인 I 및 Q 측정 신호로 출력한다.
아날로그/디지털 변환기(503)는 디지털 신호 처리를 수행하기 위하여 상기 IQ 복조기(502)에서 출력된 아날로그의 I 및 Q 측정 신호를 디지털 신호로 변환한다.
그러면, 오류 정정기(504)는 상기 아날로그/디지털 변환기(503)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호의 오류를 정정하고, 심볼/동기 복원부(505)는 상기 오류 정정기(504)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호에 따라 상기 아날로그/디지털 변환기(503)의 동기를 맞춘다.
이어 버퍼(506)는 상기 심볼/동기 복원부(505)에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호를 일시 저장하고, 제어 장치(507)에서 제공하는 제어 신호에 따라 저장된 디지털의 I 및 Q 측정 신호를 상시 비선형 왜곡 보상 시스템으로 출력한다.
도 6은 도 4에 보인 적응 비선형 왜곡 보상 시스템의 상세 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 적응 비선형 왜곡 보상 시스템은 상기 무선 주파수(RF) 처리부에서 입력되는 I 및 Q 측정 신호의 심볼간 간섭을 방지하기 위해서 상기 입력된 I 및 Q 측정 신호를 각각 두 개의 신호로 분리하여 출력하는 적응 등화기(600)와, 상기 적응 등화기(600)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호의 왜곡을 제거하여 I 및 Q 기준 신호를 생성하는 심볼 복원기(601)와, 상기 적응 등화기(600)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 저장하는 IQ 측정 신호 버퍼(602)와, 상기 심볼 복원기(601)에서 생성된 I 및 Q 기준 신호를 저장하는 IQ 기준 신호 버퍼(603)와, 상기 IQ 측정 신호 버퍼(602)와 IQ 기준 신호 버퍼(603)로부터 I 및 Q 측정 신호와 I 및 Q 기준 신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 SNR 값을 산출하고 산출된 SNR 값을 EVM 값으로 변환하는 오류 계산부(605)와, 상기 IQ 측정 신호 버퍼(602) 및 IQ 기준 신호 버퍼(603)에서 I 측정 신호 및 I 기준 신호를 입력받아 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환부(604)와, 상기 고속 푸리에 변환부(604)에서 주파수 영역으로 변환된 신호를 디스플레이하는 화면 표시부(606)와, 비선형 왜곡 보상 동작의 자동 수행을 위해 운영자가 특정 레벨값을 입력하는 레벨 입력부(608)와, 상기 오류 계산부(605)에서 산출된 EVM 값을 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡의 발생 여부를 판단하고, 그에 따라 비선형 왜곡이 발생하였을때 상기 적응 등화기(600)에서 추출한 I 및 Q 측정 신호를 사전 왜곡 보상 처리부로 전송하는 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)와, 상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)에서 전송된 I 및 Q 측정 신호를 이용하여 왜곡 보상값을 생성하는 사전 왜곡 보상 처리부로 구성된다.
여기서 사전 왜곡 보상 처리부는 상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스(607)에서 입력된 I 및 Q 측정 신호를 이용하여 왜곡이 없는 기준 데이터 스트림을 생성하는 슬라이스부(609)와, 상기 슬라이스부(609)에서 생성된 기준 데이터 스트림을 필터링하여 I 및 Q 기준 신호를 출력하는 선형 필터(610)와, 상기 변조기(400) 또는 고출력 증폭기(420)에서 발생하는 비선형 왜곡을 보상하기 위해 상기 선형 필터(610)에서 출력된 I 및 Q 기준 신호에 사전 왜곡 보정을 수행하는 비선형 사전 보상기(611)와, I 및 Q 측정 신호와 비교하기 위하여 상기 I 및 Q 기준 신호에서 파일럿을 제거하는 파일럿 제거기(612)와, 상기 I 및 Q 기준 신호와 I 및 Q 측정 신호의 크기를 특정 기준 크기로 조정하는 제 1 스케일링부(613) 및 제 2 스케일링부(614)와, 상기 제 1 스케일링부(613) 및 제 2 스케일링부(614)에서 조정된 I 및 Q 기준 신호 및 I 및 Q 측정 신호 간의 진폭 및 위상 오차를 계산하여 왜곡 보상값을 생성하는 왜곡 보상값 생성부(615)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 적응 비선형 왜곡 보상 시스템의 동작은 다음과 같다.
우선, 적응 등화기(600)는 무선 주파수(RF) 처리부에서 처리된 I 및 Q 측정 신호간의 심볼간 간섭을 방지하기 위하여 I 및 Q 측정 신호를 각각 두 개의 I 및 Q 측정 신호로 분리하여 출력한다. 그러면 심볼 복원기(601)는 상기 적응 등화기(600)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 복원하여 왜곡이 없는 I 및 Q 기준 신호로 출력한다. 여기서 심볼 복원기(601)는 일정 간격으로 슬라이스하는 방법 또는 동일한 심볼 개수 신호들이 삽입되도록 Q 신호에 의해 I/Q 성상도로 나누는 방법 중 어느 하나를 사용하여 I 및 Q 기준 신호를 복원한다.
IQ 측정 신호 버퍼(602)는 적응 등화기(600)에서 출력된 I 및 Q 측정 신호가 임시 저장되며, IQ 기준 신호 버퍼(603)는 심볼 복원부(601)에서 출력된 I 및 Q 기준 신호가 임시 저장된다.
고속 푸리에 변환부(604)는 상기 IQ 측정 신호 버퍼(602)와 IQ 기준 신호 버퍼(603)로부터 I 측정 신호와 I 기준 신호를 입력받아 주파수 영역으로 변환하여 화면 표시부(606)로 출력한다. 그러면 화면 표시부(606)에는 주파수 영역으로 변환된 신호의 스펙트럼 마스크를 운영자에게 보여줄 수 있도록 디스플레이한다.
한편, 오류 계산부(605)는 IQ 측정 신호 버퍼(602) 및 IQ 기준 신호 버퍼(603)로부터 I 및 Q 기준 신호와 I 및 Q 측정 신호를 입력받아 SNR 값을 산출하고, 상기 산출된 SNR 값을 EVM 값으로 변환한 후 사전 왜곡 보상 처리부의 요구에 따라 변환된 EVM 값을 비선형 왜곡 보상 인터페이스(607)로 전송한다.
비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)는 상기 오류 계산부(605)에서 전송한 EVM 값을 분석하여 방송 신호에 비선형 왜곡이 발생하였다고 판단되면, 상기 적응 등화기(600)에서 I 및 Q 측정 신호를 추출하여 사전 왜곡 보상 처리부로 전송한다. 이 때 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)는 적응 등화기(600)의 탭 수 및 수렴 영역에 대한 값을 포함하여 전송한다.
한편, 운영자는 레벨 입력부(608)를 통해 비선형 왜곡 보상 동작이 자동 수행되도록 결정할 수 있는 특정 레벨값을 상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)로 입력한다. 그러면 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)는 일정 시간이 경과하여 상기 고출력 증폭기(402)의 특성이 열화되고 그에 따라 상기 운영자가 입력한 특정 레벨값 보다 방송 신호의 스펙트럼 마스크가 낮은 값으로 떨어질때에 자동으로 비선형 왜곡 보상 동작을 수행한다. 즉, 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)는 자동으로 적응 등화기(600)에서 I 및 Q 측정 신호를 추출하여 사전 왜곡 보상 처리부로 입력하는 것이다.
지금부터는 사전 왜곡 보상 처리부의 동작을 설명한다.
우선 슬라이스부(609)에서는 비선형 왜곡 보상 인터페이스부(607)에서 전송한 왜곡된 I 및 Q 측정 신호로부터 왜곡이 없는 기준 데이터 스트림을 생성한다. 이 때 슬라이스부(609)에서 사용하는 슬라이스 방법으로는 일정 간격으로 슬라이스 하는 방법 또는 동일한 심볼 개수 신호들이 삽입되도록 Q 신호 값에 의해 I/Q 성상도로 나누는 방법 중 어느 하나를 사용한다.
선형 필터(610)는 상기 슬라이스부(609)에서 출력되는 심볼 형태의 데이터를 필터링하여 각각 21.52㎒의 I 및 Q 기준 신호로 분리한다. 이 때 입력되는 데이터의 전송 속도는 10.76Mbps 이고, 출력 데이터의 전송 속도는 상기 입력 데이터의 전송 속도에 두 배인 21.52Mbps 이다. 이는 2 배의 인터폴레이션(Interpolation)을 거치면서 각 샘플값 사이에 '0'을 삽입한 후 21.52㎒로 다시 샘플링하여 이루어진다.
그러면 비선형 사전 보상기(611)는 상기 변조기(400)의 중단 또는 고출력 증폭기(402)의 비선형 특성 등에 의해 발생한 방송 신호의 비선형 왜곡을 보상하기 위해 선형 필터(610)에서 출력된 21.52Mbps의 데이터에 대한 사전 왜곡 보정 동작을 수행한다. 이 사전 왜곡 보정 동작은 선형 필터(610)에서 입력되는 I 및 Q 기준 신호와 α, β 보상값이 이미 저장되어 있는 룩업 테이블(Look Up Table, LUT)에서 상기 I 및 Q 기준 신호를 근간으로 선택되는 복소 정정값을 통해 복소 연산을 수행하므로써 실시된다.
이어 파일럿 제거기(612)는 I 및 Q 측정 신호와 비교하기 위해서 비선형 사전 보상기(611)에서 출력된 I 및 Q 기준 신호에서 파일럿 신호를 제거한다.
그리고 제 1 스케일링부(613) 및 제 2 스케일링부(614)는 I 및 Q 기준 신호와 I 및 Q 측정 신호의 크기를 -1 ∼ 1의 기준 크기로 조정한다.
그러면 왜곡 보상값 생성부(615)는 상기 제 1 스케일링부(613) 및 제 2 스케일링부(614)에서 출력된 I 및 Q 기준 신호와 I 및 Q 측정 신호를 비교하여, 두 신호간의 진폭 및 위상에 대한 오차를 계산한 α, β의 왜곡 보상값으로 구성되는 룩업 테이블(LUT)을 실수부와 허수부에 대하여 각각 생성한다.
이 때 룩업 테이블(LUT)의 생성 과정은 다음과 같다.
먼저, I 및 Q 신호는 복소 형태이므로 복소 연산을 수행하여 다음 식 1과 같이 I 및 Q 측정 신호에 대한 I 및 Q 기준 신호의 오차를 산출한다.
상기 식 1을 이용하여 왜곡 보상값 α, β를 산출한다. 이 α, β는 오차 성분에 해당한다.
이 후 상기 산출된 왜곡 보상값 α, β을 이용하여 입력 신호 전력에 따른 룩업 테이블(LUT)을 구성한다.
보다 상세하게는, 입력(즉, V기준신호) 신호를 전력에 따라 작은 값에서 큰값까지 일정 단계로 나눈후(예를 들어, 8192 단계) 그에 따른 왜곡 보상값 α, β를 산출한다. 이 때 각 단계별로 α, β값의 신뢰도를 높이기 위하여 중복된 영역과 인접 영역에 대하여 α, β값을 조정하는 폴리노미알 피팅(Polynomial fitting)을 실시한다. 이 폴리노미알 피팅된 α, β값으로 룩업 테이블(LUT)을 구성한다.
이어 α, β값의 작성이 완료되면, IQ 기준 신호와 룩업 테이블(LUT)에 의해 보상될 신호의 전력을 계산하여 전체적인 출력의 변화가 없도록 룩업 테이블(LUT)의 α, β값을 일정한 비율로 조정하는 스케일링을 실시한다.
상기 스케일링이 종료되면 최종적인 룩업 테이블(LUT) 값을 각각 RS-232C 인터페이스를 통하여 상기 변조기(400)로 전송한다.
그러면 변조기(400)에 이미 저장되어 있는 룩업 테이블(LUT)을 갱신되고, 변조기(400)는 갱신된 룩업 테이블(LUT)을 이용하여 방송 신호의 변조시 전치 왜곡을 행하므로써 고출력 증폭기(402)의 비선형 왜곡을 보상한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 벡터 신호 분석기와 같은 계측 장비를 사용하지 않고도 비선형 왜곡 보상을 수행하므로써 운영 비용을 절감할 수 있다.
둘째, 벡터 신호 분석기와 같은 계측 장비를 사용하지 않고도 자동으로 비선형 왜곡 보상을 수행하므로써 별도의 운영자가 필요하지 않다.
셋째, 사용자가 입력한 특정 레벨 이하로 시스템이 열화되었을 경우 자동으로 비선형 왜곡 보상을 수행하므로써 시스템 동작이 안정적이며 신뢰도가 증가한다.
넷째, 현재 방송 신호의 상태를 디스플레이함으로써 운영자는 현재 시스템 상황을 신속히 알 수 있어 비선형 왜곡 발생시 절절한 조치를 바로 취할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 방송 신호를 변조하여 중간 주파수(IF) 신호를 출력하는 변조기와, 상기 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 무선 주파수(RF) 신호로 변환하는 주파수 상향 변환기와, 상기 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 증폭하는 고출력 증폭기를 포함하여 구성되는 디지털 티브이 송신기에 있어서,
    상기 고출력 증폭기에서 출력된 무선 주파수(RF) 신호를 추출하고, 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 복조하여 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 무선 주파수 처리부와,
    상기 무선 주파수 처리부에서 출력된 I 및 Q 측정 신호를 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡 발생을 감지하고, 상기 감지된 비선형 왜곡을 보상하기 위한 보상값을 산출하여 상기 변조기로 전송하는 왜곡 보상 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 무선 주파수 처리부는,
    자체 내부 오류의 정정을 위해 기준 신호를 생성하여 제공하는 기준 신호 생성기와,
    상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 변환하여 출력하는 주파수 하향 변환기와,
    상기 주파수 하향 변환기에서 출력된 중간 주파수(IF) 신호를 복조하여 아날로그의 I 및 Q 측정 신호를 출력하는 복조기와,
    상기 복조기에서 출력된 아날로그의 I 및 Q 측정 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와,
    상기 아날로그/디지털 변환기에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호의 오류를 정정하는 오류 정정기와,
    상기 오류 정정기에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호에 따라 상기 아날로그/디지털 변환기의 심볼 및 동기를 맞추는 심볼/동기 복원부와,
    상기 심볼/동기 복원부에서 출력된 디지털의 I 및 Q 측정 신호를 임시 저장하는 버퍼와,
    상기 각 장치들의 동작을 제어하고, 상기 버퍼에 임시 저장된 디지털의 I 및 Q 측정 신호가 상기 왜곡 보상 시스템으로 전송되도록 제어하는 제어 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 왜곡 보상 시스템은,
    상기 무선 주파수(RF) 처리부로부터 입력된 I 및 Q 측정 신호를 각각 두 개의 신호로 분리하여 출력하는 적응 등화기와,
    상기 적응 등화기에서 출력된 I 및 Q 측정 신호의 왜곡을 제거하여 I 및 Q 기준 신호를 생성하는 심볼 복원기와,
    상기 적응 등화기에서 출력된 I 및 Q 측정 신호와 상기 심볼 복원기에서 생성된 I 및 Q 기준 신호를 입력받아 두 신호를 비교하여 SNR 값을 산출하고, 산출된 SNR 값을 EVM 값으로 변환하는 오류 계산부와,
    상기 오류 계산부에서 산출된 EVM 값을 분석하여 상기 추출된 무선 주파수(RF) 신호의 비선형 왜곡 발생 여부를 판단하고, 그에 따라 비선형 왜곡이 발생하였을때 상기 적응 등화기에서 상기 I 및 Q 측정 신호를 추출하는 비선형 왜곡 보상 인터페이스부와,
    상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스부에서 추출된 I 및 Q 측정 신호를 입력받아 왜곡 보상값을 생성하는 사전 왜곡 보상 처리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 왜곡 보상 시스템은,
    상기 적응 등화기에서 분리된 I 및 Q 측정 신호를 임시 저장하는 IQ 측정 신호 버퍼와,
    상기 심볼 복원기에서 생성된 I 및 Q 기준 신호를 임시 저장하는 IQ 기준 신호 버퍼와,
    상기 IQ 측정 신호 버퍼 및 IQ 기준 신호 버퍼에서 I 측정 신호 및 I 기준 신호를 입력받아 주파수 영역으로 변환하는 고속 푸리에 변환부와,
    상기 고속 푸리에 변환부에서 주파수 영역으로 변환된 신호를 디스플레이하는 화면 표시부와,
    운영자로부터 비선형 왜곡 보상 동작의 자동 수행 시점을 알리는 특정 레벨값을 입력받아 상기 비선형 왜곡 보상 인터페이스부로 전송하는 레벨 입력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신기의 왜곡 신호 보상 장치.
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