KR20020069821A - 타이밍 복원 장치 및 이를 적용한 디지털 티브이 수신기 - Google Patents

Abstract

타이밍 복원 장치 및 이를 적용한 디지털 TV 수신기에 관한 것으로서, 특히 얼리-레이트 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보와 ATSC 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보를 조합하여 수신되는 데이터를 디지털화하는데 이용되는 A/D 클럭을 생성함으로써, 전송 채널 상에 근접 고스트가 존재하는 경우 발생하는 타이밍 복구의 성능 열화를 최소화할 수 있다. 특히, 전송 채널 상에 1.5∼2.5 심볼의 고스트가 존재하는 경우에 얼리-레이트 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보와 ATSC 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보의 S-커브 특성이 상호 보완 작용을 함으로써, 전체 타이밍 복원의 특성 곡선은 단조 증가의 특성을 가지게 되어 타이밍 복원의 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

타이밍 복원 장치 및 이를 적용한 디지털 티브이 수신기{Timing recovery apparatus and digital TV receiver using the same}

본 발명은 지상파로 전송되는 잔류 측파대(VSB) 신호를 수신하여 복조하는 디지털 TV(DTV) 수신기에 관한 것으로서, 특히 얼리-레이트 방식을 적용하여 수신된 데이터로부터 타이밍 에러를 검출하는 타이밍 복원 장치 및 이를 적용한 디지털 TV 수신기에 관한 것이다.

현재 대부분의 디지털 전송 시스템 및 미국향 디지털 TV 전송 방식으로 제안된 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 8 VSB(Vestigial Side Band) 전송 시스템에서는 주파수 효율을 높이기 위하여 전송 신호에 데이터만을 실어 보낸다. 즉, 수신측에서 데이터 복원을 위하여 필요한 클럭에 대한 정보는 전송하지 않는다. 따라서, 수신측에서는 데이터만이 존재하는 수신 신호들 중에서 이들 데이터를 복원하기 위하여 송신시에 사용된 것과 같은 클럭을 생성하여야 한다. 이 역할을 수행하는 부분이 타이밍 복원부이다.

이를 위해, 수신측인 DTV 수신기에서는 공중파 신호가 수신되면 복조 과정을 거쳐 기저대역(base band) 신호로 복원하며, 상기 기저 대역 신호 중에서 송신시 삽입된 수평 동기 신호 구간을 복원한다. 이때, 상기 수평 동기 신호가 복원되기 전까지는 타이밍 복원부가 동작하지 않고 초기 상태를 유지한다. 그러나, 수평 동기 신호를 복원한 후부터는 수신된 모든 수평 동기 신호의 형태에 따라 타이밍 복원을 수행한다.

도 1은 미국의 DTV 방송 규격인 ATSC 표준에 있는 타이밍 복원에 관련된 디지털 TV 수신기의 구성 블록도이다. 먼저, 안테나(10)로 수신되는 공중파 신호는 반송파 복구부(11)에서 주파수 오프셋 및 위상 잡음이 복구된 기저대역 아날로그 신호로 복조된다. 상기 반송파 복구부(11)에서 출력되는 기저대역 아날로그 신호는 A/D 변환부(12)로 출력되고, 상기 A/D 변환부(12)는 타이밍 복원부(14)에서 제공되는 A/D 클럭으로 상기 기저대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환한다. 상기 A/D 변환부(12)의 출력은 수평 동기 신호 검출부(13)와 타이밍 복원부(14)로 출력된다. 상기 수평 동기 신호 검출부(13)는 상기 디지털화된 신호로부터 수평 동기 신호를 검출하는데, 일 예로 상기 수평 동기 신호의 검출은 (1,0,0,1)의 상관에 의해 구할 수 있다. 상기 수평 동기 신호 검출부(13)는 수평 동기 신호의 검출이 완료되면 이를 타이밍 복원부(14)로 출력된다.

이때, 상기 타이밍 복원부(14)는 상기 수평 동기 신호 검출부(13)에서 수평 동기 신호의 검출이 이루어지지 않으면 초기 상태를 유지한다. 그러다가, 상기 수평 동기 신호 검출부(13)에서 수평 동기 신호의 검출이 완료되면, 수평 동기 신호 구간 동안 심볼 타이밍 복원을 수행한다. 즉, 상기 타이밍 복원부(14)는 수신측에서 송신 데이터를 복원할 수 있도록 송신시에 사용된 것과 같은 심볼 클럭을 생성한다.

이를 위해 상기 타이밍 복원부(14)는 직교 필터(15), 루프 필터(16), 및 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator ; VCO)(17)로 구성된다. 즉, 상기 직교 필터(15)는 수평 동기 신호 구간 동안 상기 디지털화된 기저대역 신호로부터 타이밍 에러 정보를 추출한 후 루프 필터(16)로 출력한다. 상기 루프 필터(16)는 상기 직교 필터(15)에서 추출한 타이밍 에러 정보의 고주파 성분을 제거하여 잔류 지터를 줄인 후 VCO(17)로 출력한다. 상기 VCO(17)는 상기 루프 필터(16)에서 출력되는 타이밍 옵셋에 대한 정보로부터 실제 타이밍을 보정하여 상기 A/D 변환부(12)로 출력한다. 즉, 상기 VCO(17)의 출력이 상기 A/D 변환부(12)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 사용하는 타이밍 신호인 A/D 클럭이 된다.

이와 같이 상기 타이밍 복원부(14)는 상기 세그먼트 동기 검출부(13)에서 검출한 수평 동기 신호를 이용하여 A/D 변환부(12)의 A/D 클럭으로 사용할 타이밍을복원한다. 이때, 상기 타이밍 복원부(14)에서 제공되는 A/D 클럭은 심볼 주기이다. 즉, 상기 A/D 변환부(12)는 심볼 주기로 입력 데이터를 디지털화한다.

현재 미국의 지상파 방송 규격으로 되어 있는 8 VSB의 경우 데이터 구간들은 8개의 신호 레벨을 갖는 반면에, 수평 동기 신호 구간에서는 약속된 2개의 신호 레벨을 가진다. 즉, 수평 동기 신호가 '1' 또는 '0'에 의해 미리 약속된 2개의 신호 레벨만을 가지므로 불규칙 잡음 즉, 백색 가우시안 잡음에 대해서는 신호 대 잡음비가 0dB인 경우에도 상기된 수평 동기 신호 검출부(13)와 타이밍 복원부(14)에서는 수평 동기 신호의 복원 및 타이밍 복원을 정확하게 수행할 수 있다.

그러나, 전송 채널 상에 4심볼 이내의 근접 고스트 잡음이 존재하는 경우에는 4심볼로 구성된 원 신호의 수평 동기 신호가 고스트에 존재하는 수평 동기 신호 성분의 영향을 받는다. 즉, 수평 동기 신호의 형태 자체가 약속된 형태에서 고스트의 종류 및 크기에 따라 변하게 된다. 따라서, 전송 채널 상에 4 심볼 이내의 근접 고스트가 존재하는 경우에는 수평 동기 신호의 복원 및 타이밍 복원의 성능이 현격히 감쇄한다. 이는 수평 동기 신호 복원 및 타이밍 복원에 사용되는 알고리즘이 도 1과 같이 수평 동기 신호의 형태를 보고 판단하기 때문이다.

즉, 도 2는 도 1과 같은 타이밍 복원부(14)를 사용할 때 각 타이밍의 위상차에 대한 VCO(17)의 입력 전압의 관계를 그래프로 도시하고 있다. 도 2의 수평축은 타이밍의 위상 에러이고, 수직축은 각 위상 에러에 대한 VCO(17)의 입력 전압을 나타낸다.

이때, 상기 도 2의 그래프를 통상, S-커브(curve)라고 부르는데, 이 그래프가 타이밍 복원부(14)의 특성 및 성능을 나타낸다. 또한, VCO(17)의 입력 전압의 크기가 '0'이 되는 지점이 타이밍 복원부(14)가 수렴하는 위치가 된다.

만일, 전송 채널 상에서 백색 가우시안 잡음만 존재하는 경우는 도 1의 루프 필터(16)에서 순간적인 변화를 제거하여 주므로, 도 2의 S-커브는 크게 변하지 않는다. 따라서, 타이밍 복원부(14)의 성능 또한 크게 감쇄되지 않는다.

그러나, 전송 채널 상에 1 심볼 지연 특성을 가지고, 위상이 동위상이며, 크기가 원래 신호와 거의 같은 고스트가 존재하면 타이밍 복원부(14)의 S-커브는 도 3과 같이 변한다. 여기서, T는 심볼 길이를 나타낸다. 도 3을 보면, 타이밍 복원부(14)는 원래의 위치보다 T/2정도 벗어난 위치에서 수렴하게 된다. 그러나, S-커브의 특성이 단조 증가의 특성을 가지고 있고, T/2인 위치에서의 모든 데이터의 상관값이 가장 큰 경우이므로 타이밍 복원부(14)의 수렴 위치는 변하지만 A/D 변환 동작에는 큰 문제가 없다.

도 4는 도 3과 나머지 특성은 같고, 지연 특성만이 2 심볼인 경우의 S-커브이다. 도 4의 경우 수렴 위치는 고스트가 없는 경우와 동일하지만 S-커브에서 오른쪽 구간, 즉 VCO(17)의 입력 전압이 양의 값을 가지는 경우에는 그 크기가 아주 작아짐을 알 수 있다. 이와 같이, 위상 에러가 양의 값을 가지는 경우에는 VCO(17)의 입력 전압이 너무 작아지므로 타이밍 복원 및 A/D 변환이 제대로 동작하지 못하는 경우가 발생한다.

이 경우뿐 아니라 고스트의 특성이 1.5∼2.5 심볼 지연을 가지는 경우는 각상태에 따라 S-커브의 단조 증가 특성이 파괴되기도 하며, 도 4의 경우와 같이 VCO의 입력 전압의 크기가 너무 작아서 수렴을 하지 못하는 경우가 많이 발생한다. 이러한 환경하에서는 수신기의 성능이 극도로 열화되어 수신기의 성능에 치명적인 약점으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 얼리-레이트(early-late) 방식을 타이밍 복원에 적용하여 전송 채널 상에 근접 고스트 잡음이 존재하는 경우에 발생하는 타이밍 복원의 성능 열화를 최소화하는 타이밍 복원 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 타이밍 복원 장치를 적용한 디지털 TV 수신기를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 2는 고스트가 존재하지 않을 때의 도 1의 타이밍 복원부의 특성 및 성능을 나타낸 S-커브 곡선으로서, 수평축은 타이밍의 위상 에러이고, 수직축은 각 위상 에러에 대한 VCO의 입력 전압을 나타낸 그래프

도 3은 전송 채널 상에 1 심볼 지연 특성을 가지고, 위상이 동위상이며, 크기가 원래 신호와 거의 같은 고스트가 존재하는 경우의 도 1의 타이밍 복원부의 S-커브를 보인 그래프

도 4는 전송 채널 상에 2 심볼 지연 특성을 가지고, 위상이 동위상이며, 크기가 원래 신호와 거의 같은 고스트가 존재하는 경우의 도 1의 타이밍 복원부의 S-커브를 보인 그래프

도 5는 얼리-레이트 방식을 적용하여 타이밍 에러 정보를 검출하는 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 6은 아날로그 형태의 수평 동기 신호와 도 5의 A/D 변환부의 출력 데이터와의 관계를 보인 그래프

도 7은 도 5의 얼리-레이트 에러 검출부의 상세 블록도

도 8은 전송 채널 상에 2 심볼 지연 특성을 가지고, 위상이 동위상이며, 크기가 원래 신호와 거의 같은 고스트가 존재하는 경우의 도 5의 타이밍 복원부의 S-커브를 보인 그래프

도 9는 얼리-레이트 방식와 ATSC 방식을 적용하여 타이밍 에러 정보를 검출하는 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

90 : 안테나91 : 반송파 복구부

92 : A/D 변환부93 : 감축부

94 : 수평 동기 신호 검출부95 : 타이밍 복원부

96 : 얼리-레이트 에러 검출부97 : ATSC 에러 검출부

98 : 조합부99 : 루프 필터

100 : VCO

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이밍 복원 장치는, 디지털화된 데이터로부터 제 1 타이밍 에러 정보를 검출하는 제 1 타이밍 에러 정보 검출부와, 상기 디지털화된 데이터를 일정 비율로 감축한 후 감축된 데이터로부터 제 2 타이밍 에러 정보를 검출하는 제 2 타이밍 에러 검출부와, 상기 제 1, 제 2 타이밍 에러 정보를 조합하여 최종 타이밍 에러 정보를 검출하는 조합부와, 상기 조합부에서 출력되는 최종 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분을 통과시키는 루프 필터와, 상기 루프 필터에서 출력되는 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 출력 주파수를 변환시켜 상기 수신되는 데이터의 디지털화를 제어하는 전압제어발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 감축된 데이터로부터 일정 주기로 삽입된 수평 동기 신호를 검출하여 상기 제 1, 제 2, 타이밍 에러 검출부로 출력하는 수평 동기 신호 검출부가 더 구비되며, 상기 제 1, 제 2 타이밍 에러 검출부는 상기 수평 동기 신호 검출부에서 수평 동기 신호의 검출이 이루어지지 않으면 초기 상태를 유지하고 있다가, 상기 수평 동기 신호의 검출이 완료되면, 상기 수평 동기 신호 구간 동안 타이밍 에러 검출을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 타이밍 에러 검출부는 상기 수평 동기 신호의 중앙을 기준으로 왼쪽에 있는 데이터들의 합을 구하여 절대값을 취하는 제 1 덧셈기 및 절대값 계산부와, 상기 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 오른쪽에 있는 데이터들의 합을 구하여 절대값을 취하는 제 2 덧셈기 및 절대값 계산부와, 상기 수평 동기 신호의 중앙을 기준으로 오른쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값에서 왼쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값을 뺀 후 이 뺀 값을 제 1 타이밍 에러 정보로 출력하는 감산기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 타이밍 에러 검출부는 직교 필터로 구성되며, 상기 감축된 데이터를 직교 필터링하여 제 2 타이밍 에러 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압 제어 발진기에서 출력되는 주파수는 심볼 주파수의 적어도 2배 이상의 클럭인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디지털 TV 수신기는, 현재 심볼들의 타이밍 에러에 비례하는 클럭을 입력받아 수신되는 데이터를 디지털화하는 A/D 변환부와, 상기 A/D 변환부에서 출력되는 데이터를 일정 비율로 감축하는 감축부와, 상기 A/D 변환부의 출력으로부터 제 1 타이밍 에러 정보를 검출하고, 상기 감축부의 출력으로부터 제 2 타이밍 에러 정보를 검출한 후 상기 검출된 제 1, 제 2 타이밍 에러 정보를 더하여 현재 심볼들의 타이밍 에러에 비례하는 클럭을 생성하는 타이밍 복원부와, 상기 감축부의 출력으로부터 수평 동기 신호를 검출하여 상기 타이밍 복원부로 출력하는 수평 동기 신호 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 얼리-레이트 방식과 도 1에 도시된 ATSC 방식을 모두 적용하여 타이밍 복원을 수행하는데 있다.

이를 위해, 먼저 얼리-레이트 방식만을 적용한 타이밍 복원부에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, 타이밍 복원부는 얼리-레이트(early-late) 방식을 이용하여 타이밍 에러 정보를 추출한다.

도 5를 보면, 디지털 TV 수신기는 반송파 복구부(21), A/D 변환부(22), 감축(decimation)부(23), 수평 동기 신호 검출부(24), 및 타이밍 복원부(25)를 포함하여 구성되고, 상기 타이밍 복원부(25)는 얼리-레이트 에러 검출부(26), 루프 필터(27), 및 VCO(28)로 구성된다.

도 7은 도 5의 얼리-레이트 에러 검출부(26)의 상세 블록도로서, 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 왼쪽에 있는 데이터들의 합을 구하는 제 1 덧셈기(71), 상기 제 1 덧셈기(71)의 출력에 절대치를 취하는 제 1 절대값 계산부(72), 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 오른쪽에 있는 데이터들의 합을 구하는 제 2 덧셈기(73), 상기 제 2 덧셈기(73)의 출력에 절대치를 취하는 제 2 절대값 계산부(74), 및 상기 제 1 절대값 계산부(72)와 제 2 절대값 계산부(74)의 출력 차를 구하여 타이밍 에러 정보로 출력하는 감산기(75)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 심볼 주기의 2배 이상의 클럭을 사용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 기본으로 한다. 즉, 타이밍 복원부(25)의 VCO(28)의 출력 주파수가 심볼 주파수의 2배 이상이 되어야 한다.

본 발명에서는 심볼 주파수의 2배의 클럭을 사용하여 얼리-레이트 방식의 타이밍 복원을 수행하는 것을 실시예로 설명한다. 이러한 경우, A/D 변환부(22)로 입력되는 A/D 클럭 즉, 샘플링 주파수는 심볼 주파수의 2배가 된다.

즉, 안테나(20)로 수신되는 공중파 신호는 반송파 복구부(21)에서 주파수 오프셋 및 위상 잡음이 복구된 기저대역 아날로그 신호로 복조된다. 상기 반송파 복구부(21)에서 출력되는 기저대역 아날로그 신호는 A/D 변환부(22)로 출력되고, 상기 A/D 변환부(22)는 타이밍 복원부(25)에서 제공되는 심볼 주파수의 2채배로 상기 기저대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환한다.

상기 A/D 변환부(22)의 출력은 감축부(23)와 타이밍 복원부(25)로 출력된다. 즉, 상기 A/D 변환부(22)는 심볼 주기의 2채배로 입력 데이터를 디지털화하였으므로, 상기 A/D 변환부(22)의 출력은 각 심볼당 2개의 데이터를 가진다. 이 중 하나는 심볼 데이터이고, 나머지 하나는 심볼과 심볼 사이의 데이터이다. 따라서, 상기A/D 변환부(22)의 출력을 바로 수평 동기 신호 검출부(24)로 입력시키면 수평 동기 신호 검출부(24)가 오동작을 하게 된다. 이를 방지하기 위해, 상기 A/D 변환부(22)의 출력은 심볼당 2개의 데이터로부터 심볼 데이터를 추출하는 감축부(23)를 거친 다음 수평 동기 신호 검출부(24)로 출력된다. 상기 수평 동기 신호 검출부(24)는 상기 디지털화된 신호로부터 수평 동기 신호를 검출하는데, 일 예로 상기 수평 동기 신호의 검출은 (1,0,0,1)의 상관에 의해 구할 수 있다. 상기 수평 동기 신호 검출부(24)는 수평 동기 신호의 검출이 완료되면 이를 타이밍 복원부(25)로 출력된다.

이때에도, 상기 타이밍 복원부(25)는 도 1과 마찬가지로, 상기 수평 동기 신호 검출부(24)에서 수평 동기 신호의 검출이 이루어지지 않으면 초기 상태를 유지한다. 그러다가, 상기 수평 동기 신호 검출부(24)에서 수평 동기 신호의 검출이 완료되면, 상기 수평 동기 신호 구간 동안 2배의 심볼 주파수로 샘플링된 데이터로부터 심볼 타이밍 복원을 수행한다. 이때, 상기 타이밍 복원부(25)에서 출력되는 A/D 클럭은 심볼 주파수의 2배의 클럭이다.

즉, 상기 타이밍 복원부(25)의 얼리-레이트 에러 검출부(26)는 얼리-레이트 방식을 사용하여 수평 동기 신호 구간 동안 상기 A/D 변환부(22)에서 2배의 심볼 주파수로 샘플링된 데이터를 입력받아 타이밍 에러 정보를 추출한다.

도 6은 아날로그 형태의 수평 동기 신호와 A/D 변환부(22)의 출력 데이터와의 관계를 보인 것으로서, 데이터 구간의 평균은 '0'이므로 '0'으로 표시하고 있다. 즉, 도 6은 송수신단에서 Raised Cosine 필터를 거친 수평 동기 신호의 파형과A/D 변환부(22)에서의 샘플링 위치가 정확할 때 출력되는 디지털 신호의 예를 나타내고 있다. 현재 미국향 디지털 TV 신호에 사용되는 수평 동기 신호는 디지털로 표현하면 '1001'이지만, Raised Cosine 필터로 필터링된 아날로그 신호는 도 6과 같다. 이때, 상기 4심볼에 걸쳐 존재하는 수평 동기 신호의 형태는 일반 BPSK 전송 방식을 사용한 신호의 데이터 형태와 비슷하므로, 도 7과 같은 얼리-레이트 방식을 사용하여 타이밍 복원을 수행할 수 있다.

즉, 도 7에서 제 1 덧셈기(71)는 도 6과 같은 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 왼쪽에 있는 데이터(1,2,3,4)들의 합을 구하고, 제 2 덧셈기(73)는 도 6과 같은 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 오른쪽에 있는 데이터(4,5,6,7)들의 합을 구한다. 그리고, 제 1 절대치 계산부(72)는 상기 제 1 덧셈기(71)의 결과에 절대치를 취하여 감산기(75)로 출력하고, 제 2 절대치 계산부(74)는 상기 제 2 덧셈기(73)의 결과에 절대치를 취하여 상기 감산기(75)로 출력한다.

상기 감산기(75)는 수평 동기 신호의 오른쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값에서 왼쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값을 뺀 후 이 뺀 값을 타이밍 에러 정보로 하여 루프 필터(27)로 출력한다.

상기 루프 필터(27)는 상기 얼리-레이트 에러 검출부(26)에서 추출한 타이밍 에러 정보의 저주파 성분만을 통과시켜 고주파 성분을 제거함에 의해 잔류 지터를 줄인 후 VCO(28)로 출력한다. 상기 VCO(28)는 상기 루프 필터(27)에서 출력되는 타이밍 옵셋에 대한 정보로부터 실제 타이밍을 보정하여 상기 A/D 변환부(22)로 출력한다. 이때, 상기 VCO(28)의 출력은 심볼 주파수의 2배의 클럭이 된다. 즉, 상기A/D 변환부(22)는 상기 타이밍 복원부(25)의 VCO(28)에서 출력되는 심볼 주파수의 2배의 클럭으로 입력 데이터를 디지털화한다.

도 8은 도 4와 같이 2심볼 지연을 가지는 고스트가 존재하는 채널 환경하에서 도 5에 있는 타이밍 복원부(25)를 사용한 경우의 S-커브이다. 도 8을 보면, 2심볼 지연을 가지는 고스트 환경하에서 위상 에러가 왼쪽에 위치한 경우에 대한 VCO의 입력 전압의 크기가 작음을 알 수 있다. 따라서, 도 5와 같은 타이밍 복원부(25)만을 단독으로 사용하는 경우에는 전송 채널 상에 1.5∼2.5 심볼 지연을 가지는 고스트가 존재하는 경우에 도 1과 같이 성능 열화가 발생한다.

이때, 도 4와 도 8을 비교해보면, 타이밍 복원의 성능 열화를 초래하는 위상 에러가 서로 반대되는 위치에 존재함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 타이밍 복원을 수행하며, 이에 대한 하드웨어 구성이 도 9에 도시되어 있다.

도 9를 보면, 타이밍 복원부(95)는 A/D 변환부(92)의 출력으로부터 얼리-레이트 방식으로 타이밍 에러 정보를 검출하는 얼리-레이트 에러 검출부(96), 감축부(93)의 출력으로부터 ATSC 방식으로 타이밍 에러 정보를 검출하는 ATSC 에러 검출부(97), 상기 두 타이밍 에러 정보를 조합하는 조합부(98), 상기 조합부(98)의 출력으로부터 저주파 성분만을 통과시키는 루프 필터(99), 및 상기 루프 필터(99)의 출력에 비례하는 2채배의 심볼 주파수를 생성하여 A/D 변환부(100)로 출력하는 VCO(100)로 구성된다.

이와 같이 구성된 도 9에서, 얼리-레이트 에러 검출부(96)는 상기된 도 7을적용하여 타이밍 에러 정보를 검출하고, 상기 ATSC 검출부(97)는 도 1과 같이 직교 필터를 이용하여 타이밍 에러 정보를 검출한다.

즉, 안테나(90)로 수신되는 공중파 신호는 반송파 복구부(91)에서 주파수 오프셋 및 위상 잡음이 복구된 기저대역 아날로그 신호로 복조된다. 상기 반송파 복구부(91)에서 출력되는 기저대역 아날로그 신호는 A/D 변환부(92)로 출력되고, 상기 A/D 변환부(92)는 타이밍 복원부(95)에서 제공되는 심볼 주파수의 2채배로 상기 기저대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 변환한다.

상기 A/D 변환부(92)의 출력은 감축부(93)와 타이밍 복원부(95)의 얼리-레이트 에러 검출부(96)로 출력된다. 상기 감축부(93)는 상기 A/D 변환부(92)에서 출력되는 심볼당 2개의 데이터로부터 심볼 데이터만을 추출하여 수평 동기 신호 검출부(94)와 타이밍 복원부(95)의 ATSC 에러 검출부(97)로 출력된다. 즉, 상기 감축부(93)는 심볼 위치의 신호만을 추출하여 심볼 주기로 출력한다.

상기 얼리-레이트 에러 검출부(96)는 도 7과 같이, 수평 동기 신호의 오른쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값에서 왼쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값을 뺀 후 이 뺀 값을 타이밍 에러 정보로 하여 조합부(98)로 출력하고, 상기 ATSC 에러 검출부(97)는 도 1과 같은 직교 필터를 이용하여 타이밍 에러 정보를 검출한 후 상기 조합부(98)로 출력한다.

상기 조합부(98)는 여러 가지로 구현할 수 있는데, 본 발명에서는 가산기를 이용하는 것을 실시예로 하고 있다.

즉, 상기 조합부(98)는 상기 얼리-레이트 방식으로 구한 타이밍 에러 정보와ATSC 방식으로 구한 타이밍 에러 정보를 더하여 루프 필터(99)로 출력한다.

상기 루프 필터(99)는 상기 조합부(98)를 통해 출력되는 타이밍 에러 정보의 고주파 성분을 제거하여 잔류 지터를 줄인 후 VCO(100)로 출력한다. 상기 VCO(100)는 상기 루프 필터(99)에서 출력되는 저주파 성분으로부터 실제 타이밍을 보정하여 상기 A/D 변환부(92)로 출력한다. 이때, 상기 VCO(100)의 출력은 심볼 주파수의 2배의 클럭이 된다.

이와 같이 도 9를 적용하여 타이밍 복원을 수행하면, 전송 채널이 이상적인 경우 도 2와 비슷한 S-커브를 갖게 된다. 따라서, 타이밍 복원을 수행하는데 문제가 없다. 또한, 전송 채널 상에 백색 가우시안 잡음만이 존재하는 경우나, 신호대 잡음비가 0dB인 경우에도 타이밍 복원을 잘 수행할 수 있다. 특히, 전송 채널 상에 1.5∼2.5 심볼의 고스트가 존재하는 경우에 각각의 타이밍 에러 검출부에서 출력되는 S-커브 특성이 상호 보완 작용을 함으로써, 전체 타이밍 복원부의 특성 곡선은 단조 증가의 특성을 가지며, VCO 입력 전압의 크기 또한 도 4, 도 8의 경우보다 큰 값을 가지게 되어, 타이밍 복원의 전체 성능이 향상된다. 이러한 현상은 바로 수신기 전체의 성능 향상에 기여하여 보다 안정적인 수신기를 제작할 수 있다.

상기된 도 9의 타이밍 복원부를 디지털 TV에 적용하게 되면, 기존의 타이밍 복원부보다 우수한 성능을 얻을 수 있고, 또한 다른 모든 고스트 채널 조건에서의 타이밍 복원 특성을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 조합부(98)는 가산기를 실시예로 하였으나, 감산기나 곱셈기를 사용할 수도 있다. 즉, 상기 얼리-레이트 에러 검출부(96)와 ATSC 에러 검출부(97)에서 출력되는 두 타이밍 에러 정보의 방향을 반대로 하여 뺄셈을 하거나, 곱셈을 사용하여도 비슷한 결과를 얻을 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 타이밍 복원 장치 및 이를 적용한 디지털 TV 수신기에 의하면, 얼리-레이트 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보와 ATSC 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보를 조합하여 A/D 클럭을 생성함으로써, 전송 채널 상에 근접 고스트가 존재하는 경우 발생하는 타이밍 복구의 성능 열화를 최소화할 수 있다. 특히, 전송 채널 상에 1.5∼2.5 심볼의 고스트가 존재하는 경우에 얼리-레이트 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보와 ATSC 방식을 적용하여 검출한 타이밍 에러 정보의 S-커브 특성이 상호 보완 작용을 함으로써, 전체 타이밍 복원의 특성 곡선은 단조 증가의 특성을 가지게 되어 타이밍 복원의 전체 성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 타이밍 복원의 성능이 향상되면 다른 디지털 처리부의 부담을 줄이게 되므로 디지털 TV 수신기 전체의 성능 향상에 기여하여 보다 안정적인 수신기를 제작할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 수신되는 데이터를 디지털화한 후 상기 디지털화된 데이터로부터 송신시에 삽입한 것과 같은 클럭을 생성하는 타이밍 복원 장치에 있어서,

   상기 디지털화된 데이터로부터 제 1 타이밍 에러 정보를 검출하는 제 1 타이밍 에러 정보 검출부;

   상기 디지털화된 데이터를 일정 비율로 감축한 후 감축된 데이터로부터 제 2 타이밍 에러 정보를 검출하는 제 2 타이밍 에러 검출부;

   상기 제 1, 제 2 타이밍 에러 정보를 조합하여 최종 타이밍 에러 정보를 검출하는 조합부;

   상기 조합부에서 출력되는 최종 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 통과시키는 루프 필터; 그리고

   상기 루프 필터에서 출력되는 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 출력 주파수를 변환시켜 상기 수신되는 데이터의 디지털화를 제어하는 전압제어발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 티브이의 타이밍 복원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감축된 데이터로부터 일정 주기로 삽입된 수평 동기 신호를 검출하여 상기 제 1, 제 2, 타이밍 에러 검출부로 출력하는 수평 동기 신호 검출부가 더 구비되며, 상기 제 1, 제 2 타이밍 에러 검출부는 상기 수평 동기 신호 검출부에서수평 동기 신호의 검출이 이루어지지 않으면 초기 상태를 유지하고 있다가, 상기 수평 동기 신호의 검출이 완료되면, 상기 수평 동기 신호 구간 동안 타이밍 에러 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 타이밍 에러 복원 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 타이밍 에러 검출부는

   상기 수평 동기 신호의 중앙을 기준으로 왼쪽에 있는 데이터들의 합을 구하여 절대값을 취하는 제 1 덧셈기 및 절대값 계산부와,

   상기 수평 동기 신호의 중앙을 중심으로 오른쪽에 있는 데이터들의 합을 구하여 절대값을 취하는 제 2 덧셈기 및 절대값 계산부와,

   상기 수평 동기 신호의 중앙을 기준으로 오른쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값에서 왼쪽 부분의 데이터들의 합의 절대값을 뺀 후 이 뺀 값을 제 1 타이밍 에러 정보로 출력하는 감산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 타이밍 복원 장치.
4. 수신되는 데이터를 디지털화한 후 송신시에 삽입한 것과 같은 클럭을 생성하여 상기 디지털화된 데이터를 복원하는 디지털 TV 수신기에 있어서,

   현재 심볼들의 타이밍 에러에 비례하는 클럭을 입력받아 상기 수신되는 데이터를 디지털화하는 A/D 변환부;

   상기 A/D 변환부에서 출력되는 데이터를 일정 비율로 감축하는 감축부;

   상기 A/D 변환부의 출력으로부터 제 1 타이밍 에러 정보를 검출하고, 상기 감축부의 출력으로부터 제 2 타이밍 에러 정보를 검출한 후 상기 검출된 제 1, 제2 타이밍 에러 정보를 더하여 현재 심볼들의 타이밍 에러에 비례하는 클럭을 생성하는 타이밍 복원부; 그리고

   상기 감축부의 출력으로부터 수평 동기 신호를 검출하여 상기 타이밍 복원부로 출력하는 수평 동기 신호 검출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.