KR20030030062A - 반송파 복구 장치 - Google Patents

Abstract

VSB 방식의 디지털 TV 수신기의 반송파 복구 장치에 관한 것으로서, 특히 디지털화된 통과 대역의 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 통과대역의 I,Q 신호에 포함된 파일롯 신호의 크기를 항상 일정하게 하거나, 또는 디지털화된 기저대역의 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 기저대역의 I,Q 신호에 포함된 파일롯 신호의 크기가 항상 일정하게 한 후 반송파 복구를 수행함으로써, 전송 채널 상에 심한 다원 경로에 의한 잡음(ghost)이 존재하는 경우에도 반송파를 정확하게 복구할 수 있다.

Description

반송파 복구 장치{Apparatus for recovering carrier}

본 발명은 디지털 TV 수신기에 관한 것으로서, 특히 VSB 방식의 디지털 TV 수신기의 반송파 복구 장치에 관한 것이다.

현재 한국 및 미국의 디지털 TV(이하, DTV라 칭함.) 방송 규격으로 채택된 잔류 측파대(VSB) 방식은 기존의 아날로그 TV 방송용으로 할당된 주파수를 이용하여 방송 신호를 보내도록 되어 있다. 그러나, 기존의 아날로그 TV 방송에 주는 영향을 최소화하기 위하여 DTV 신호의 세기를 아날로그 TV 신호 세기에 비해 아주 작은 크기로 전송한다. 물론 DTV 신호 내에는 잡음의 영향을 줄이기 위하여 여러 가지 부호화 방식 및 채널 등화기 등이 사용되어 신호의 세기가 작더라도 DTV 신호의 수신에는 문제가 없도록 규격이 결정되어 있다. 그러나, 전송 채널의 상황이 아주 열악하면 신호를 제대로 수신할 수 없다. 통상 DTV 전송 방식은 방송 수신시 전송 채널상에서 발생하는 잡음을 완전히 제거하여 전혀 잡음이 없는 화면을 볼 수 있는 장점이 있는 반면, 전송 신호를 완전히 복원하지 못하면 화면을 아예 볼 수 없다는 단점이 있으므로, 수신기는 어떠한 열악한 전송 채널을 통과한 신호라 하더라도 모두 수신할 수 있도록 하여야 한다.

도 1은 일반적인 VSB 방식의 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, VSB 방식으로 변조된 RF(Radio Frequency) 신호가 안테나(101)를 통해 수신되면 튜너(102)는 사용자가 원하는 특정 채널 주파수만을 선택한 후 상기 채널 주파수에 실려진 RF 대역의 VSB 신호를 중간 주파수 대역(IF; 보통 44MHz이나 아날로그 TV 방송의경우 43.75MHz가 널리 사용됨)으로 내리고 타채널 신호를 적절히 걸러낸다.

그리고, 임의의 채널의 스펙트럼을 IF의 통과 대역 신호로 변환하는 튜너(102)의 출력 신호는 인접 채널 신호의 제거, 잡음 신호제거의 기능으로 채용된 소오(Surface Acoustic Wave ; SAW) 필터(102)를 통과하게 된다.

이때, 디지털 방송 신호는 일 예로, 44MHz의 중간 주파수로부터 6MHz의 대역 내에 모든 정보가 존재하므로 SAW 필터(103)에서는 튜너(102)의 출력으로부터 정보가 존재하는 6MHz의 대역만 남기고 나머지 구간을 모두 제거한 후 IF 증폭기(104)로 출력한다.

상기 IF 증폭기(104)는 후단의 A/D 변환기(105)로 출력되는 신호의 크기를 항상 같게 하기 위하여 상기 SAW 필터(103)에서 출력되는 신호에 이미 계산된 이득(gain) 값을 곱해준다. 따라서, 상기 A/D 변환기(105)는 항상 같은 크기의 신호를 상기 IF 증폭기(104)로부터 입력받아 디지털화한다. 상기 A/D 변환기(105)에서 디지털화된 통과대역 신호는 반송파 복구부(106)에서 기저대역으로 천이된 후 DC 제거기(107)로 출력된다. 이때, 상기 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구시 사용된 반송파 신호는 반송파 복구 후에 주파수가 0Hz인 DC 성분으로 변한다.

즉, 상기 DC 성분은 반송파 복구부에서 반송파 복구를 수행할 수 있도록 하기 위하여 송신부에서 송신 신호에 강제로 삽입한 것이다. 그러므로, 반송파 복구가 수행된 후에는 송신부에서 삽입된 DC 성분은 필요가 없다. 따라서, 상기 DC 제거기(107)는 상기 반송파 복구부(106)에서 출력되는 기저대역의 신호로부터 DC 성분을 검출하여 제거한다.

상기 DC 성분이 제거된 기저대역의 디지털 신호는 동기화부(109)와 채널 등화기(109)로 출력된다.

통상, 그랜드 얼라이언스(GA)에서 제안한 VSB 전송 방식은 다른 DTV 전송 방식에 비해 가장 주목할 만한 특성은 파일롯 신호, 데이터 세그먼트 동기 신호, 그리고 필드 동기 신호라도 볼 수 있다. 이러한 신호들은 캐리어 복구와 타이밍 복구등의 특성을 향상시키기 위해 송신부에서 삽입하여 전송한다.

따라서, 상기 동기화부(108)는 상기 DC 제거된 신호로부터 송신시 삽입되었던 데이터 세그먼트 동기 신호, 필드 동기 신호들을 복원한다. 이렇게 구해진 동기 신호들은 채널 등화기(109), 위상 보정기(110), 및 FEC부(111)로 출력된다.

상기 채널 등화기(109)는 상기 기저 대역의 디지털 신호와 동기 신호를 이용하여 상기 기저대역의 디지털 신호에 포함된 심볼간 간섭을 일으키는 진폭의 선형 왜곡, 건물이나 산등에서 반사되어 생기는 고스트 등을 제거한 후 위상 보정기(110)로 출력한다.

상기 위상 보정기(110)는 상기 채널 등화기(109)의 출력 신호로부터 상기 튜너(102)에서 야기된 잔류 위상 잡음을 제거하여 FEC부(111)로 출력한다. 상기 FEC부(111)는 상기 동기 신호들을 이용하여 위상 잡음이 제거된 신호로부터 송신 심볼을 복구하여 트랜스포트 스트림 형태로 출력한다.

이때, 도 1을 보면, 모든 아날로그 처리 과정을 거친 신호는 A/D 변환기(105)에서 디지털 신호로 변환된 후 반송파 복구부(106)로 출력된다. 따라서, 상기 반송파 복구부(106) 후단의 모든 디지털 처리 블록들은 반송파복구부(106)에서 반송파 복구가 이루어지지 않으면 정상적인 동작을 할 수 없다.

도 2는 현재 한국과 미국의 DTV 규격에 정의된 공중파 신호의 주파수 특성을 보여준다. 각 채널마다 중심 주파수(fc) 및 파일롯(pilot) 주파수(fp)는 다르지만 여기서는, 중심 주파수를 fc, 파일롯 주파수를 fp로 표기하기로 한다. 일 예로, 각 지상파 채널의 대역폭(width)은 6MHz의 가장 중간의 주파수가 중심 주파수(fc)이고, 전송 신호상 반송파 신호가 존재하는 주파수를 파일롯 주파수(fp)라 한다. 이때, 반송파 대신에 파일롯이라는 용어를 사용하는 것은 기존에 방송중인 아날로그 TV 신호에 DTV 신호가 영향을 주지 않도록 하기 위하여 반송파 신호의 크기를 아주 작도록 줄여(약 13dB) 전송하기 때문이다.

따라서, DTV 수신기내의 반송파 복구부(106)에서는 전송 신호의 주파수 상에 존재하는 파일롯 주파수(fp)의 위치를 정확하게 복원하여 이를 기저대역 신호로 변환한다.

현재 반송파 복구부(106)의 가장 일반적인 알고리즘으로는 도 3과 같이 FPLL(Frequency Phase Locked Loop)이라는 것을 사용하는데, 그 회로의 구현이 간단하며 성능이 우수하여 많이 사용하고 있다. 즉, FPLL로 구성된 반송파 복구부(106)는 상기 A/D 변환기(105)에서 출력되는 통과 대역의 I,Q 신호를 기저대역의 I,Q 신호로 복조하여 주파수와 위상을 록킹한다.

도 3에서 보면, A/D 변환기(105)에서 디지털화된 통과대역의 I,Q 신호는 믹서(301)로 입력된다.

상기 믹서(301)는 반송파 복구가 이루어진 복소 반송파 즉, 정현파(SIN)와여현파(COS)를 NCO(Numerically Controlled Oscillator)(308)를 통해 입력받은 후 상기 A/D 변환기(105)를 통해 출력되는 통과대역의 I, Q 신호와 각각 곱하여 통과 대역의 I,Q 신호를 기저대역의 I,Q 신호로 천이시킨다.

상기 기저대역의 I,Q 신호는 DC 제거기(107)로 출력됨과 동시에 반송파 복구를 위해 기저대역의 I 신호는 제 1 저역 통과 필터(302)로 출력되고, 기저대역의 Q 신호는 제 2 저역 통과 필터(303)로 출력된다.

이때, 반송파를 복구하는 반송파 복구부(106)에서는 6MHz의 대역폭 중 파일롯 주파수(fp)가 존재하는 주파수 주변의 신호만을 필요로 한다. 따라서, 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(302,303)는 데이터 성분들이 존재하는 나머지 주파수 성분을 I, Q 신호로부터 제거하여 데이터에 의하여 반송파 복구부의 성능이 저하되는 것을 방지한다.

즉, 기저대역의 I,Q 신호에서 파일롯 신호는 DC 성분으로 변하게 된다. 엄밀하게는, DC 성분 주변의 주파수 성분으로 변한다. 이는 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 NCO(308)에서 생성된 반송파 주파수 성분의 차이에 의하여 발생된다. 따라서, DC 주변의 성분만 있으면 반송파 복구는 가능하므로, DC 성분 주변의 신호를 제외한 나머지 데이터 성분을 제 1, 제 2 저역 통과 필터(302,303)에서 제거한다.

상기 제 1 저역 통과 필터(302)의 출력은 지연기(303)로 입력된다. 상기 지연기(303)는 데이터 성분이 제거된 I 신호를 일정시간 지연시켜 부호 추출기(304)로 출력한다. 이때, 상기 제 1 저역 통과 필터(302)에서 출력되는 파일롯 성분의 I신호가 지연기(303)를 통과하면서 정확히 DC 성분으로 파일롯이 변하지 않으면 그 만큼에 해당하는 위상 오차가 발생한 것이다.

따라서, 상기 지연기(303)는 입력되는 통과대역 신호의 파일롯 주파수 성분과 NCO(308)의 반송파 주파수 성분의 차이를 위상 오차의 형태로 변환시켜 부호 추출기(304)로 출력한다.

상기 부호 추출기(304)는 상기 지연기(303)에서 출력되는 신호의 부호만을 추출하여 곱셈기(306)로 출력한다. 상기 곱셈기(306)는 상기 I 신호의 부호와 데이터 성분이 제거된 Q 신호와 곱한 후 위상 오차로서 루프 필터(307)로 출력한다. 상기 루프 필터(307)는 입력되는 위상 오차를 여과하고 적산하여 NCO(308)로 출력하고, 상기 NCO(308)는 상기 루프 필터(307)의 출력에 비례하는 복소 반송파(COS,SIN)를 생성해 내어 상기 믹서(301)로 출력한다. 상기 복소 반송파는 이전에 비해 좀 더 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분에 가까운 신호가 된다. 이러한 과정을 반복하면 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 거의 비슷한 반송파 주파수 신호가 NCO(308)에서 발생되어 믹서(301)로 출력되고, 믹서(301)는 통과대역의 신호를 원하는 기저대역의 신호로 천이시킨다.

즉, 입력되는 통과 대역에 존재하는 반송파 신호 성분인 파일롯의 주파수와 NCO(308)에서 발생되는 반송파 신호의 주파수 성분이 정확하게 일치한다면 반송파 복구부(106)의 역할은 끝난 것이다. 그러나, 실제 상황에서는 NCO(308)의 자연적인 특성과 전송 선로의 특성의 영향으로 서로 비슷한 주파수 성분을 가지고 있을 뿐 두 개의 반송파 신호의 주파수가 정확하게 일치되지는 않는다. 따라서, 반송파 복구부(106)에서는 서로 불일치되는 주파수 성분을 보정하여 NCO(308)의 주파수를 바꾸어 두 개의 반송파 신호의 주파수가 일치가 되도록 해준다.

한편, A/D 변환기(105)의 입력 신호의 크기를 항상 일정하게 하기 위하여 IF 증폭기(104)에서 입력 신호의 이득을 조절하게 되는데, 이에 대한 정보는 아날로그 신호에서 바로 추출할 수 있고, A/D 변환기(105) 후단의 디지털 블록에서 추출하여 전달할 수도 있다. A/D 변환기(105)로 입력되는 신호는 6MHz의 통과대역 신호이다. 따라서, IF 증폭기(104)에서는 A/D 변환기(105)로 입력되는 6MHz의 모든 신호에 대하여 항상 일정한 크기를 가질 수 있도록 이득 조절을 한다.

만약 입력 신호에 선형 잡음이 없는 경우에는 데이터의 크기와 파일롯의 크기의 상대적인 크기는 항상 일정하여 반송파 복구부(106)에 전혀 영향이 없다.

그러나, 선형 잡음(ghost)이 있는 경우는 선형 잡음의 지연 시간과 위상 차이에 의하여 데이터의 크기와 파일롯의 상대적인 크기가 변하게 된다.

도 4는 잡음의 시간 지연이 1심볼 구간 정도인 경우에 해당하는 통과대역 주파수의 모양을 나타낸 도면으로서, 도 4a는 위상 차이가 0°일 때, 도 4b는 위상 차이가 180°일 때의 주파수 특성이다. 도 2의 주파수 특성과 비교했을 때, 도 4a의 경우는 파일롯의 크기가 데이터의 크기에 비하여 상대적으로 더 크다. 반대로, 도 4b의 경우는 파일롯의 크기가 데이터의 크기보다 더 작다.

도 5는 잡음의 시간 지연이 약 10심볼 구간 정도인 경우에 해당하는 통과대역 주파수의 모양을 나타낸 도면으로서, 도 5a는 위상 차이가 0°일 때, 도 5b는 위상 차이가 180°일 때의 주파수 특성이다. 마찬가지로, 도 5a의 경우는 파일롯의크기가 데이터의 크기에 비하여 상대적으로 더 크나, 도 5b의 경우는 파일롯의 크기가 데이터의 크기보다 더 작다.

이때, 도 2, 도 4, 도 5의 경우 A/D 변환기(105)로 입력되는 신호의 크기는 항상 일정하다. 단지 주파수 특성이 변했을 뿐이다. 그러나, 반송파 복구부(106)에 사용되는 파일롯 신호의 크기는 모두 다르다. 도 2, 도 4a, 도 5a의 경우는 수신되는 신호의 파일롯 크기가 데이터에 비해 상대적으로 크므로 반송파 복구부(106)에서는 반송파의 불일치에 대한 정보를 추출하는데 큰 문제가 없다. 그러나, 도 4b, 도 5b의 경우는 파일롯 신호의 크기가 작아서 반송파 복구를 정확하게 할 수 없는 경우가 발생한다. 이러한 경우 A/D 변환기(105)로 입력되는 신호의 크기를 크게 하면 문제가 해결되겠지만 이렇게 하면 다른 디지털 처리부의 성능이 저하되는 단점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 파일롯 신호의 이득을 조절하여 반송파 복구를 수행함으로써, 수신된 신호에 선형 잡음(ghost)이 존재하는 경우에도 정확한 반송파 복구가 가능하도록 하는 반송파 복구 장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 2는 일반적인 공중파 신호의 주파수 특성을 보인 스펙트럼도

도 3은 도 1의 반송파 복구부의 상세 블록도

도 4a, 도 4b는 약 1 심볼 지연의 선형 잡음이 있는 경우의 공중파 신호의 주파수 특성을 보인 스펙트럼도

도 5a, 도 5b는 약 10 심볼 지연의 선형 잡음이 있는 경우의 공중파 신호의 주파수 특성을 보인 스펙트럼도

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

601,701,703 : 믹서602,604,702 : 파일롯 이득 조절부

603,605,704,705 : 저역 통과 필터

606,706 : 파일롯 이득 검출부607,707 : 지연기

608,708 : 부호 추출기609,709 : 곱셈기

610,710 : 루프 필터611,711 : NCO

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반송파 복구 장치는, 디지털화된 통과 대역 I,Q 신호와 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 각각 곱하여 상기 통과대역 I,Q 신호를 기저대역 I,Q 신호로 천이시키는 믹서와,이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 기저대역 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 기저대역 I, Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 파일롯 이득 조절부와, 상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 I,Q 신호 중에서 파일롯 성분의 I,Q 신호만을 출력하는 필터와, 상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득을 검출하여 기 설정된 기준 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따른 이득 업/다운 제어 신호를 상기 파일롯 이득 조절부로 출력하는 파일롯 이득 검출부와, 상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시킨 후 부호를 추출하여 상기 파일롯 성분의 Q 신호와 곱하는 위상 오차 검출부와, 상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 위상 오차를 여과하고 적산한 후 적산된 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 믹서로 출력하는 필터 및 발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 반송파 복구 장치는 디지털화된 통과 대역 I 신호와 위상 오차에 비례하는 여현파를 곱하여 상기 통과대역 I 신호를 기저대역 I 신호로 천이시킨 후 심볼 복구를 위해 출력하는 제 1 믹서와, 이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 통과대역 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 통과대역 I, Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 파일롯 이득 조절부와, 상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 통과 대역의 I,Q 신호와 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 각각 곱하여 상기 통과대역 I,Q 신호를 기저대역 I,Q 신호로 천이시키는 제 2 믹서와, 상기 제 2 믹서에서 출력되는 기저대역 I,Q 신호 중에서 파일롯 성분의 I,Q 신호만을 출력하는 필터와, 상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I,Q신호의 이득을 검출하여 기 설정된 기준 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따른 이득 업/다운 제어 신호를 상기 파일롯 이득 조절부로 출력하는 파일롯 이득 검출부와, 상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시킨 후 부호를 추출하여 상기 파일롯 성분의 Q 신호와 곱하는 위상 오차 검출부와, 상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 위상 오차를 여과하고 적산한 후 적산된 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 제 2 믹서로 출력함과 동시에 상기 복소 반송파 중 여현파는 상기 제 1 믹서로 출력하는 필터 및 발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, A/D 변환기(105)를 통해 출력되는 통과대역의 I, Q 신호에 반송파 복구가 이루어진 복소 반송파(C0S,SIN)를 곱하여 기저대역의 I,Q 신호로 천이시키는 믹서(601), 상기 믹서(601)에서 출력되는 기저대역의 I 신호에 포함된 파일롯의 크기가 항상 일정하도록 상기 I 신호의 이득을 조절하는 제 1 파일롯 이득 조절부(602), 상기 제 1 파일롯 이득 조절부(602)에서 이득이 조절된 파일롯 성분의 I 신호만을 통과시키는 제 1 저역 통과 필터(603), 상기 믹서(601)에서 출력되는 기저대역의 Q 신호에 포함된 파일롯의 크기가 항상 일정하도록 상기 Q 신호의 이득을 조절하는 제 2 파일롯 이득 조절부(604), 상기 제 2 파일롯 이득 조절부(604)에서 이득이 조절된 파일롯 성분의 Q 신호만을 통과시키는 제 2 저역 통과 필터(605), 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(606)에서 출력되는 파일롯 신호의 이득을 계산한 후 이득 제어 신호를 상기 제 1, 제 2 파일롯 이득 조절부(602,604)로 출력하는 파일롯 이득 검출부(606), 상기 제 1 저역 통과 필터(603)에서 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정 시간 지연시키는 지연기(607), 상기 지연기(607)에서 지연된 I 신호의 부호를 검출하는 부호 추출기(608), 상기 부호 추출기(608)에서 검출된 파일롯 성분의 I 신호의 부호와 상기 제 2 저역 통과 필터(605)에서 출력되는 파일롯 성분의 Q 신호를 곱하여 위상 오차로 출력하는 곱셈기(609), 상기 곱셈기(609)에서 출력되는 위상 오차를 여과하고 적산하는 루프 필터(610), 및 상기 루프 필터(610)의 출력에 비례하는 복소 정현파(COS,SIN)를 생성해 내어 상기 믹서(601)로 출력하는 NCO(611)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 지연기(607), 부호 추출기(608), 및 곱셈기(609)를 위상 오차 검출부라 칭한다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 믹서(601)는 반송파 복구가 이루어진 정현파(SIN)와 여현파(COS) 형태의 복소 반송파를 NCO(611)를 통해 입력받아 상기 A/D 변환기(105)를 통해 출력되는 통과대역의 I, Q 신호와 각각 곱하여 통과 대역의 I,Q 신호를 기저대역의 I,Q 신호로 천이시킨다.

상기 기저대역의 I,Q 신호는 디지털 처리를 위해 DC 제거기(107)로 출력됨과동시에 반송파 복구를 위해 기저대역의 I 신호는 제 1 파일롯 이득 조절부(602)로 출력되고, 기저대역의 Q 신호는 제 2 파일롯 이득 조절부(604)로 출력된다.

상기 제 1 파일롯 이득 조절부(602)는 파일롯 이득 검출부(606)에서 출력되는 이득 제어 신호에 따라 상기 기저대역의 I 신호의 이득을 조절하여 파일롯의 크기가 항상 일정하도록 한다.

또한, 상기 제 2 파일롯 이득 조절부(604)는 파일롯 이득 검출부(606)에서 출력되는 이득 제어 신호에 따라 상기 기저대역의 Q 신호의 이득을 조절하여 파일롯의 크기가 항상 일정하도록 한다.

상기 제 1, 제 2 파일롯 이득 조절부(602,604)에서 이득이 조절된 신호는 각각 제 1, 제 2 저역 통과 필터(603,605)로 출력된다.

이때, 반송파 복구에는 6MHz의 대역폭 중 파일롯 주파수(fp)가 존재하는 주파수 주변의 신호만을 필요로 하므로, 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(603,605)는 상기 제 1, 제 2 파일롯 이득 조절부(602,604)에서 출력되는 I, Q 신호로부터 파일롯 성분이 존재하는 주파수 성분은 통과시키고 데이터 성분들이 존재하는 나머지 주파수 성분은 제거한다. 즉, DC 성분 예컨대, 파일롯 주변의 신호를 제외한 나머지 데이터 성분을 제 1, 제 2 저역 통과 필터(602,604)에서 제거한다.

상기 제 1 저역 통과 필터(603)를 통과한 파일롯 성분의 I 신호는 파일롯 이득 검출부(606)와 지연기(607)로 출력되고, 상기 제 2 저역 통과 필터(605)를 통과한 파일롯 성분의 Q 신호는 상기 파일롯 이득 검출부(606)와 곱셈기(609)로 출력한다.

상기 파일롯 이득 검출부(606)는 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(603,605)에서 출력되는 파일롯 성분의 I, Q 신호로부터 파일롯 신호의 이득을 검출한다. 이때, 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(603,605)에서 출력되는 I,Q 신호에는 파일롯 주파수 성분만이 포함되어 있으므로, 상기 파일롯 이득 검출부(606)에서 검출되는 이득은 결국, 파일롯 신호의 이득이 된다. 상기 파일롯 이득 검출부(606)는 이렇게 검출된 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득을 기 설정된 기준 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따라 이득 업 또는 다운 신호를 발생시켜 이득 제어 신호로서 상기 제 1, 제 2 파일롯 이득 조절부(602,604)로 출력한다. 여기서, 상기 비교를 위해 미리 저장시킨 기준 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득은 일 예로, 가장 정상적인 신호가 입력되는 경우의 예상값을 미리 계산하여 결정할 수 있다.

따라서, 상기 제 1, 제 2 파일롯 이득 조절부(602,604)에서 출력되는 I,Q 신호에 포함된 파일롯의 크기는 항상 일정하게 된다.

한편, 상기 지연기(607)는 주파수 오차를 위상 오차로 변환하기 위하여 데이터 성분이 제거된 I 신호를 상기 제 1 저역 통과 필터(603)로부터 입력받아 일정시간 지연시킨 후 부호 추출기(608)로 출력한다. 이때, 상기 제 1 저역 통과 필터(603)에서 출력되는 파일롯 성분의 I 신호가 지연기(607)를 통과하면서 정확히 DC 성분으로 파일롯이 변하지 않으면 그 만큼에 해당하는 위상 오차가 발생한 것이다.

따라서, 상기 지연기(607)는 입력되는 통과대역 신호의 파일롯 주파수 성분과 NCO(611)의 반송파 주파수 성분의 차이를 위상 오차의 형태로 변환시켜 부호 추출기(608)로 출력한다.

상기 부호 추출기(608)는 상기 지연기(607)에서 출력되는 신호의 부호만을 추출하여 곱셈기(609)로 출력한다. 상기 곱셈기(609)는 상기 데이터 성분이 제거된 I 신호의 부호와 데이터 성분이 제거된 Q 신호를 곱하여 위상 오차로서 루프 필터(610)로 출력한다. 상기 루프 필터(610)는 입력되는 위상 오차를 여과하고 적산하여 NCO(611)로 출력하고, 상기 NCO(611)는 상기 루프 필터(610)의 출력에 비례하는 복소 반송파(COS,SIN)를 생성해 내어 상기 믹서(601)로 출력한다. 상기 복소 반송파는 이전에 비해 좀 더 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분에 가까운 신호가 된다. 이러한 과정을 반복하면 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 거의 비슷한 반송파 주파수 신호가 NCO(611)에서 발생되어 믹서(601)로 출력되고, 믹서(601)는 통과대역의 신호를 원하는 기저대역의 신호로 천이시킨다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예는 도 4b, 도 5b와 같이 선형 잡음에 의하여 파일롯의 크기가 작은 경우에도 항상 일정한 크기로 이득을 조절하여 반송파 복구를 수행함으로써, 파일롯의 크기가 작아 발생하는 오판단의 확률을 줄일 수 있으므로, 시스템 전체의 성능 향상을 가져온다.

한편, 상기된 도 6의 제 1 실시예는 파일롯의 이득 조절을 기저 대역에서 수행하는 경우이다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반송파 복구 장치의 구성 블록도로서, 파일롯의 이득 조절을 통과 대역에서 수행하는 경우이다.

도 7에서 보면, 상기 A/D 변환부(105)에서 디지털화된 통과대역의 I,Q 신호는 제 1 믹서(701)와 파일롯 이득 조절부(702)로 출력된다. 상기 제 1 믹서(701)는 NCO(711)에서 출력되는 반송파 복구된 여현파(COS)에 상기 A/D 변환부(105)에서 출력되는 통과 대역의 I 신호를 곱하여 통과 대역의 I 신호를 기저대역의 I 신호로 변환한 후 디지털 처리를 위해 출력한다.

한편, 상기 파일롯 이득 조절부(702)는 파일롯 이득 검출부(706)의 이득 제어 신호에 따라 상기 A/D 변환부(105)에서 출력되는 통과 대역의 I,Q 신호의 이득을 조절한 후 제 2 믹서(703)로 출력한다. 즉, 상기 파일롯 이득 조절부(702)에서 출력되는 I,Q 신호에 포함된 파일롯 신호의 크기는 입력 신호의 상태와 상관없이 항상 일정한 크기를 갖는다.

이때, 통과 대역에서 파일롯 신호의 이득을 조절하게 되면, 데이터들의 이득도 변하게 된다. 따라서, 이렇게 이득이 조절된 신호가 그대로 디지털 처리를 위해 출력되면 후단의 디지털 블록 예컨대, 채널 디코딩부등이 정상적인 동작을 할 수가 없다.

그러므로, 도 7에서는 두 개의 믹서(701,703)를 이용한다.

즉, 제 1 믹서(701)는 A/D 변환부(105)에서 출력되는 통과대역의 I 신호에 반송파 복구된 여현파(COS)를 곱하여 기저대역의 I 신호로 천이시킨 후 디지털 처리를 위해 DC 제거기(107)로 출력하고, 제 2 믹서(703)는 상기 파일롯 이득 조절부(702)에서 이득이 조절된 통과대역의 I,Q 신호에 반송파가 복구된 정현파(SIN)와 여현파(COS)를 각각 곱하여 기저대역의 I,Q 신호로 천이시킨 후 반송파 복구를 위해 출력한다. 즉, 이득이 조절된 신호는 반송파 복구에만 이용되고디지털 처리를 위해 출력되지 않는다.

이때, 상기 제 1 믹서(701)는 기저대역의 I 신호만 출력하면 되므로, 필요한 게이트 수등이 도 6의 믹서(601)의 절반 정도이다.

상기 제 2 믹서(703)에서 출력되는 기저대역의 I 신호는 제 1 저역 통과 필터(704)로 출력되고, 기저대역의 Q 신호는 제 2 저역 통과 필터(705)로 출력된다. 상기 제 1 저역 통과 필터(704)를 통과한 파일롯 성분의 I 신호는 파일롯 이득 검출부(706)와 지연기(707)로 출력되고, 상기 제 2 저역 통과 필터(705)를 통과한 파일롯 성분의 Q 신호는 상기 파일롯 이득 검출부(706)와 곱셈기(709)로 출력된다.

상기 파일롯 이득 검출부(706)는 상기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(704,705)에서 출력되는 파일롯 성분의 I, Q 신호로부터 이득을 검출한 후 기 설정된 기준 이득과 비교하고 비교 결과에 따라 이득 업 또는 다운 신호를 발생시켜 상기 파일롯 이득 조절부(702)로 출력한다.

그러므로, 상기 파일롯 이득 조절부(702)에서 출력되는 I,Q 신호에 포함된 파일롯의 크기는 항상 일정하게 된다.

상기 지연기(707)는 주파수 오차를 위상 오차로 변환하기 위하여 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시켜 부호 추출기(708)로 출력하고, 상기 부호 추출기(708)는 파일롯 성분의 I 신호의 부호만을 추출하여 곱셈기(709)로 출력한다.

상기 곱셈기(709)는 상기 I 신호의 부호와 파일롯 성분의 Q 신호를 곱하여 루프 필터(710)로 출력한다. 상기 루프 필터(710)는 입력되는 위상 오차를 여과하고 적산하여 NCO(711)로 출력하고, 상기 NCO(711)는 상기 루프 필터(710)의 출력에 비례하는 복소 반송파를 생성한 후 여현파(COS)는 제 1, 제 2 믹서(701)로 출력하고, 정현파(SIN)는 상기 제 2 믹서(703)로만 출력한다. 이러한 과정을 반복하면 입력되는 신호의 반송파 주파수 성분과 거의 비슷한 반송파 주파수 신호가 NCO(711)에서 발생된다.

이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예는 파일롯의 이득 조절을 통과 대역에서 수행하여 믹서에서 발생할 수 있는 오동작의 가능성을 줄임으로써, 보다 나은 성능을 확보할 수 있다.

이때, 상기 파일롯 이득 검출부(606,706)는 제 1, 제 2 저역 통과 필터에서 파일롯 성분의 I,Q 신호를 입력받아 이득 제어 신호를 발생시킬 수도 있고, 파일롯 성분의 I 신호만 입력받아 이득 제어 신호를 발생시킬 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반송파 복구 장치에 의하면, 파일롯의 이득을 항상 일정한 크기로 조절한 후 반송파 복구를 수행함으로써, 전송 채널 상에 심한 다원 경로에 의한 잡음이 존재하는 경우에도 반송파 복구를 정확하게 수행하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반송파 복구부의 성능이 향상되는 것 이외에 믹서의 출력인 기저대역 신호가 안정화되어 후단의 디지털 처리부인 타이밍 복원부, 채널 등화기, 위상 보정기의 부담을 덜어주어 이들 블록의 성능이 향상되는 효과도 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 (8)

1. 디지털화된 특정 채널의 통과 대역 신호를 반송파 복구를 통해 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구 장치에 있어서,

   상기 통과 대역 I,Q 신호와 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 각각 곱하여 상기 통과대역 I,Q 신호를 기저대역 I,Q 신호로 천이시키는 믹서;

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 기저대역 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 기저대역 I, Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 파일롯 이득 조절부;

   상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 I,Q 신호 중에서 파일롯 성분의 I,Q 신호만을 출력하는 필터;

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득을 검출하여 기 설정된 기준 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따른 이득 업/다운 제어 신호를 상기 파일롯 이득 조절부로 출력하는 파일롯 이득 검출부;

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시킨 후 부호를 추출하여 상기 파일롯 성분의 Q 신호와 곱하는 위상 오차 검출부; 그리고

   상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 위상 오차를 여과하고 적산한 후 적산된 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 믹서로 출력하는 필터 및 발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파일롯 이득 조절부는

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 기저대역 I 신호의 이득을 조절하여 상기 기저대역 I 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 제 1 파일롯 이득 조절부와,

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 기저대역 Q 신호의 이득을 조절하여 상기 기저대역 Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 제 2 파일롯 이득 조절부로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는

   상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 I 신호 중에서 데이터 성분은 제거하고 파일롯 성분의 I 신호만을 출력하는 제 1 저역 통과 필터와,

   상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 Q 신호 중에서 데이터 성분은 제거하고 파일롯 성분의 Q 신호만을 출력하는 제 2 저역 통과 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 파일롯 이득 검출부는

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호의 이득을 검출하여 기 설정된 기준 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따른 이득 업/다운 제어 신호를 상기 파일롯 이득 조절부로 출력하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 오차 검출부는

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시키는 지연기와,

   상기 지연기에서 출력되는 파일롯 성분의 I 신호의 부호를 추출하는 부호 추출부와,

   상기 I 신호의 부호와 상기 파일롯 성분의 Q 신호와 곱하여 위상 오차로서 출력하는 곱셈기로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
6. 디지털화된 특정 채널의 통과 대역 신호를 반송파 복구를 통해 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구 장치에 있어서,

   상기 통과 대역 I 신호와 위상 오차에 비례하는 여현파를 곱하여 상기 통과대역 I 신호를 기저대역 I 신호로 천이시킨 후 심볼 복구를 위해 출력하는 제 1 믹서;

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 통과대역 I,Q 신호의 이득을 조절하여 상기 통과대역 I, Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 파일롯 이득 조절부;

   상기 파일롯 이득 조절부에서 이득이 조절된 통과 대역의 I,Q 신호와 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 각각 곱하여 상기 통과대역 I,Q 신호를 기저대역 I,Q 신호로 천이시키는 제 2 믹서;

   상기 제 2 믹서에서 출력되는 기저대역 I,Q 신호 중에서 파일롯 성분의 I,Q신호만을 출력하는 필터;

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I,Q 신호의 이득을 검출하여 기 설정된 기준 신호의 이득과 비교한 후 비교 결과에 따른 이득 업/다운 제어 신호를 상기 파일롯 이득 조절부로 출력하는 파일롯 이득 검출부;

   상기 필터를 통해 출력되는 파일롯 성분의 I 신호를 일정시간 지연시킨 후 부호를 추출하여 상기 파일롯 성분의 Q 신호와 곱하는 위상 오차 검출부; 그리고

   상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 위상 오차를 여과하고 적산한 후 적산된 위상 오차에 비례하는 복소 반송파를 생성하여 상기 제 2 믹서로 출력함과 동시에 상기 복소 반송파 중 여현파는 상기 제 1 믹서로 출력하는 필터 및 발진기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 파일롯 이득 조절부는

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 통과대역 I 신호의 이득을 조절하여 상기 통과대역 I 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 제 1 파일롯 이득 조절부와,

   이득 업/다운 제어 신호에 따라 상기 통과대역 Q 신호의 이득을 조절하여 상기 통과대역 Q 신호에 포함된 파일롯의 크기를 일정하게 하는 제 2 파일롯 이득 조절부로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 필터는

   상기 제 2 믹서에서 출력되는 기저대역 I 신호 중에서 데이터 성분은 제거하고 파일롯 성분의 I 신호만을 출력하는 제 1 저역 통과 필터와,

   상기 제 2 믹서에서 출력되는 Q 신호 중에서 데이터 성분은 제거하고 파일롯 성분의 Q 신호만을 출력하는 제 2 저역 통과 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반송파 복구 장치.