KR20030037348A - 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시발생하는 위상에러를 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의에러복원장치 - Google Patents

다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시발생하는 위상에러를 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의에러복원장치 Download PDF

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Abstract

다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상에러를 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의 에러복원장치가 개시된다. 디지털방송 수신기의 에러복원장치는, 수신된 아날로그포맷의 방송신호를 샘플링하여 디지털포맷으로 변환하는 ADC부, 디지털포맷의 방송신호를 기저대역으로 천이 시키고 방송신호를 동위상채널신호 및 구적채널신호로 분리하는 분리부, ADC부의 샘플링 수행에 따라 방송신호에 발생하는 에러를 보상하는 샘플링왜곡보상부, 방송신호가 다중 전송 경로를 통해 전송된 경우 수신된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상하는 위상에러보상부, 및 방송신호가 전송된 주경로 외의 전송 경로를 통해 수신된 방송신호를 제거하는 등화부를 갖는다. 방송신호에 대한 반송파/타이밍 복원이 끝난 후에 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호에 발생한 위상에러를 보상함으로써, 등화부의 동작 부담을 감소시켜 등화부의 성능을 향상시킬 수 있고, 전체적인 디지털방송 수신기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상에러를 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의 에러복원장치{Error recovery apparatus of Digital broadcasting receiver capable of recoverring phase-error according to broadcoating signal transmitted from multi-transmission-route}
본 발명은 디지털방송 수신기의 에러복원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 잔류측파대(Vestigial Sideband : VSB) 변조방식이 적용된 디지털방송신호를 복원할 때 해당 방송신호의 샘플링 타이밍 오프셋(sampling timing offset) 및 반송파 주파수 오프셋을 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의 에러복원장치에 관한것이다.
현재, 디지털방송을 구현을 하기 위한 방송신호의 전송방식에는 잔류측파대(Vestigial Sideband : VSB)변조 방식 및 코드 직교 주파수 분할 다중(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing : COFDM) 변조 방식이 있다. 잔류측파대(Vestigial Sideband : VSB)변조 방식은 단일 반송파(Single Carrier)에 방송신호를 전송하는 방송신호 전송을 위한 변조 방식이다. 코드 직교 주파수 분할 다중(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing : COFDM) 변조 방식은 방송신호를 다중 분할하여 다중 전송 채널을 통해 전송하는 방송신호 전송을 위한 변조 방식이다. 현재, 잔류측파대 변조방식은 한국, 미국 등이 채택하고 있는 디지털방송 전송방식이고, 코드 직교 주파수 분할 다중 변조방식은 유럽향 디지털 방송 전송방식이다.
도 1은 종래의 잔류측파대 변조방식으로 전송된 방송신호를 수신할 수 있는 디지털 방송 수신기의 에러복원장치를 도시한 블록도이다. 도면의 에러복원장치는, ADC(Analog to Digital Converter)(11), I/Q스플리터(13), STR(Symbol Timing Recovery)(15), 인터폴레이터(17), DFPLL(Digital Frequency Phase Locked Loop)(21), 정합필터(Matched Filter : MF)(23), 및 등화부(Equalizer)(25)를 갖는다.
ADC(11)는 수신된 아날로그 포맷(format)의 방송신호를 디지털 샘플링(sampling)하여 디지털 포맷으로 변환한다. I/Q스플리터(Inphase/Quadrature Splitter)(13)는 디지털 포맷의 방송신호를 기저대역(baseband)으로 천이 시키고, 방송신호를 동위상(Inphase : I)채널신호 및 구적(Quadrature : Q)채널신호로 분리한다.
STR(17)은 ADC(11)에서 방송신호를 샘플링할 때 발생한 방송신호에 대응하는 심볼에 대한 타이밍 에러를 검출한다. 인터폴레이터(15)는 STR(17)에서 검출된 타이밍 에러 값을 기초로 해당 심볼의 타이밍을 복원한다. 또한, 인터폴레이터(15)는 복원된 타이밍에 대응하는 클럭정보를 산출한다. DFPLL(21)는 인터폴레이터(15)에서 산출된 클럭정보 및 방송신호를 전송할 때 삽입한 파이럿(pilot)신호를 통해 방송신호에 대한 주파수 오프셋 즉, 방송신호의 위상 및 반송파신호의 왜곡을 보정한다. 이때, 주파수 오프셋 및 반송파신호의 왜곡이 보상된 방송신호는 곱셈기(19)를 통해 인터폴레이터(15)에서 출력된 방송신호와 곱셈 연산되어 정합필터(23)로 출력된다.
정합필터(23)는 곱셈기(19)에서 출력된 방송신호에 대한 신호 대 잡음(S/N)비가 극대화될 수 있도록 필터링한다. 등화부(25)는 전송단에서 출력된 방송신호에 대한 전송과정에서 발생한 에러를 보정한다.
그런데, 잔류측파대 변조방식에 의해 전송단에서 송출된 방송신호는 공기(air)를 통해 형성된 전송채널을 통해 전송될 때, 주경로(main path) 이외에 장애물에 의한 반사등에 의해 부경로(sub path)의 전송채널이 형성될 수 있다. 이렇게, 다중 전송채널을 통해 수신된 방송신호는, 종래의 디지털방송신호 수신기의 에러복원장치를 통해 복원될 때, 주경로를 통해 전송된 방송신호에 대비하여 부경로를 통해 전송된 방송신호에 대한 위상 오프셋(phase offset)이 발생한다. 이러한 위상 오프셋이 존재하는 방송신호는 등화부(25)로 입력되고, 이는 등화부(25)의 동작 성능을 떨어뜨리고 전체적인 시스템의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 게다가, 이러한 부경로를 통해 전송된 방송신호에 대한 위상 오프셋은 방송신호가 전송된 전송 경로에 따라 다른 값을 갖는다.
다중 경로 채널이 진폭(amplitude)이 'α'이고, 위상(phase)이 'θ'인 단일 고스트(ghost) 환경이라고 할 경우 채널의 임펄스 응답(h(t))은 아래[수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
따라서, 채널의 임펄스 응답(h(t))값은, 다중 경로 채널에 대해 각 채널에 따라 방송신호의 수신시간이 다른 경우, 다른 임펄스 응답 값을 갖는다.
이렇게, 다중 경로를 통해 수신된 방송신호의 파일럿(pilot)신호의 레벨을 나타내는 파일럿 톤(Pilot tone : P(t))은 아래 [수학식 2]와 같은 위상 오프셋을 갖는다.
여기서, 'f'는 방송신호에 대한 중심 주파수(fm)와 파일럿 톤의 주파수(fp)의 차이다.
위 [수학식 2]에 의하면, 위상 'θ'가 변함에 따라 나타나는 최대 위상 오프셋은 sin-1α로 주어진다. 그런데, 인터폴레이터(15)는 주경로를 통해 전송된 방송신호와 부경로를 통해 전송된 파일럿 톤(p(t))의 위상이 일치하도록 타이밍 복원을 수행한다. 따라서, 인터폴레이터(15)는 방송신호에 대한 위상 오프셋이 발생하면 이를 감소시키기 위해 타이밍 복원을 수행한다. 이때, 반송파 타이밍 복원은 주경로로 전송된 방송신호의 위상값과 부경로로 전송된 방송신호의 위상값의 1/2에 해당하는 위상값에 수렴한다.
그러므로, 종래의 디지털방송 수신기의 에러복원장치는 다중 전송 채널에 따른 방송신호의 위상 오프셋이 완전히 복원되지 않은 상태로 방송신호가 등화부(25)로 인가된다. 이러한 현상은 등화부(25)의 성능을 떨어뜨리게 된다.
따라서, 종래의 디지털방송 수신기의 에러복원장치는 다중 전송 경로 환경 즉, 주경로 외에 하나 이상의 다른 경로를 통하여 전송된 방송신호가 수신되어 서로 간섭을 일으키게 되면, 주경로로 전송된 방송신호에 대한 반송파 및 타이밍 복원이 이루어진다 하더라도 위상에러가 발생하게 된다. 이렇게 발생한 위상에러가 포함된 방송신호가 등화부(25)로 인가되기 때문에 등화부(21)의 성능이 떨어지게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 각 방송신호의 상호 간섭에 의해 발생하는 위상 오프셋을 복원하여 등화부(25) 및 시스템의 성능을 향상시킬 수 있는 디지털방송 수신기의 에러보상장치 및 이를 이용한 에러보상방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 디지털방송 수신기의 에러복원장치를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 디지털방송 수신기의 에러복원장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도
도 3은 디지털방송신호의 포맷 예를 도시한 도면,
도 4는 8VSB방식의 방송신호에 대한 세그먼트 동기신호의 포맷을 도시한 도면,
도 5는 도 2의 위상에러보상부를 상세히 도시한 도면,
도 6은 도 5의 위상에러산출부를 상세히 도시한 도면,
도 7은 도 6의 위상에러검출부를 상세히 도시한 도면,
도 8은 위상에러가 존재할 때의 동위상 채널의 등가응답을 나타낸 그래프,
도 9는 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상 에러를 보상할 수 있는 방송신호의 에러복원방법을 도시한 순서도,
도 10은 도 9의 다중경로 전송채널을 통해 전송된 방송신호의 상호 간섭에따른 위상에러를 보상하는 단계를 상세히 도시한 순서도,
도 11은 도 10의 위상에러값 산출 단계를 상세히 도시한 순서도, 그리고
도 12는 도 11의 감산값 산출단계를 상세히 도시한 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
31 : ADC 33 : 분리부
35 : 타이밍복원부 37 : 타이밍에러검출부
39, 59 : 곱셈기 41 : 디지털주파수위상동기부
43 : 정합필터 45 : 등화부
47 : FEC 50 : 위상에러보상부
51 : 위상에러산출부 52 : 세그먼트동기검출부
53 : 위상에러검출부 54 : 루프필터
55 : 위상에러값산출부 53a : 제1세그먼트동기산출부
53b : 제2세그먼트동기산출부 53c : 감산부 53d : 출력부
상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 수신된 아날로그포맷의 방송신호를 샘플링하여 디지털포맷으로 변환하는 ADC부, 디지털포맷의 방송신호를 기저대역으로 천이 시키고 방송신호를 동위상채널신호 및 구적채널신호로 분리하는 분리부, ADC부의 샘플링 수행에 따라 방송신호에 발생하는 에러를 보상하는 샘플링왜곡보상부, 방송신호가 다중 전송 경로를 통해 전송된 경우 수신된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상하는 위상에러보상부, 및 방송신호가 전송된 주경로 외의 전송 경로를 통해 수신된 방송신호를 제거하는 등화부를 갖는 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상 오프셋을 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의 에러보상장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 샘플링왜곡보상부는, ADC부의 샘플링시 방송신호에 발생하는 타이밍 에러를 보상하는 타이밍에러보상부, 및 ADC부의 샘플링시 방송신호에 발생하는 반송파 왜곡 및 위상에러를 보상하는 주파수위상동기부를 갖는다. 이때, 샘플링왜곡보상부는 ADC부에서 발생한 타이밍 에러값을 검출하는 타이밍에러검출부를 더 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 타이밍에러보상부는 타이밍에러검출부에서 검출된 타이밍 에러값을 바탕으로 방송신호의 타이밍 에러를 보상한다.
본 발명의 디지털방송 수신기의 에러보상장치는, 샘플링왜곡보상부 및 위상에러보상부 사이에 배치되며, 타이밍에러, 반송파왜곡 및 위상에러가 보상된 방송신호에 대한 파형의 정형을 수행한다. 또한, 본 발명의 디지털방송 수신기의 에러보상장치는, 등화부의 후단에 배치되며, 방송신호를 송출하는 송신단으로부터 방송신호가 수신되기 전까지의 방송신호의 전송 경로 상에서 발생한 방송신호의 데이터오류를 복원하는 FEC를 더 갖는 것이 바람직하다.
한편, 위상에러보상부는, 방송신호에 대한 각 데이터별 동기신호인 세그먼트 동기신호로부터 다중 전송 경로를 통해 수신된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러값을 산출하는 위상에러산출부, 및 산출된 위상에러값 및 다중 전송 경로에 따른 방송신호의 위상에러를 복소 제산 연산하여 위상에러를 보상하는 제산연산부를 갖다. 이때, 방송신호는 데이터당 832심볼을 가지며, 세그먼트 동기신호는 832심볼마다 한번씩 발생하고, 세그먼트 동기신호는 4심볼이다. 바람직하게는, 위상에러산출부는 4심볼의 세그먼트 동기신호 중에서 중간의 상기 2개 심볼의 차이값을 통해 위상에러값을 산출한다.
위상에러산출부는, 방송신호로부터 4심볼의 세그먼트 동기신호를 검출하는 세그먼트동기검출부, 4심볼 중에서 중간 2심볼의 동기값의 차이값을 산출하는 위상에러검출부, 동기값의 차이값에 대응하는 방송신호에 대한 선형특성을 통해 위상에러에 대응하는 위상각을 산출하는 루프필터부, 및 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출하여 위상에러값을 산출하는 위상에러값산출부를 갖는다.
여기서, 위상에러검출부는, 4심볼 중에서 두 번째 심볼의 세그먼트 동기값인 제1동기값을 산출하는 제1세그먼트동기산출부, 4심볼 중에서 세 번째 심볼의 세그먼트 동기값인 제2동기값을 산출하는 제2세그먼트동기산출부, 제1동기값 및 제2동기값을 감산연산하여 두 번째 심볼의 위상 및 세 번째 심볼의 위상의 차이값을 산출하는 감산부, 및 차이값을 루프필터로 출력하는 출력부를 갖는다.
한편, 상기와 같은 목적은 본 발명에 따라, 수신된 아날로그포맷의 방송신호를 샘플링하여 디지털포맷으로 변환하는 단계, 디지털포맷의 방송신호를 기저대역으로 천이 시키고 방송신호를 동위상채널신호 및 구적채널신호로 분리하는 단계, ADC부의 샘플링 수행에 따라 방송신호에 발생하는 에러를 보상하는 단계, 방송신호가 다중 전송 경로를 통해 전송된 경우 수신된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상하는 단계, 및 방송신호가 전송된 주경로 외의 전송 경로를 통해 수신된 방송신호를 제거하는 단계를 갖는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법을 의해 달성될 수 있다.
샘플링 에러 보상단계는, 샘플링시 발생하는 방송신호에 대한 타이밍 에러값을 검출하는 단계, 타이밍 에러값에 기초하여 방송신호에 발생하는 타이밍 에러를 보상하는 단계, 및 샘플링시 방송신호에 발생하는 반송파 왜곡 및 위상에러를 보상하는 단계를 갖는다. 본 발명의 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법은, 위상에러 보상단계 전에, 방송신호에 대한 상기 타이밍에러, 반송파왜곡 및 위상에러가 보상된 상태에서 방송신호의 신호 대 잡음 비를 산출하는 단계를 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 위상에러 보상 단계는, 방송신호에 대한 각 데이터별 동기신호인 세그먼트 동기신호로부터 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러값을 산출하는 단계, 및 산출된 위상에러값 및 방송신호를 복소 제산 연산하여 위상에러를 보상하는 단계를 갖는다. 이때, 방송신호는, 데이터당 832심볼을 가지며, 세그먼트 동기신호는 832심볼마다 한번씩 발생하고, 세그먼트 동기신호는 4심볼이다. 따라서, 위상에러 보상단계는 4심볼의 세그먼트 동기신호 중에서 중간의 2개의 심볼에 대한 차이값을 통해 위상에러값을 산출한다. 이에 따라, 위상에러 보상단계는, 방송신호로부터 4심볼의 세그먼트 동기신호를 검출하는 단계, 4심볼 중에서 중간 2심볼의 동기값의 차이값을 산출하는 단계, 차이값에 대응하는 방송신호에 대한 선형특성을 통해 위상에러에 대응하는 위상각을 산출하는 단계, 및 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출하여 위상에러값을 산출하는 단계를 갖는다.
차이값 산출단계는, 4심볼 중에서 두 번째 심볼의 세그먼트 동기값인 제1동기값을 산출하는 단계, 4심볼 중에서 세 번째 심볼의 세그먼트 동기값인 제2동기값을 산출하는 단계, 및 제1동기값 및 제2동기값을 감산 연산하여 두 번째 심볼의 위상 및 세 번째 심볼의 위상의 차이값을 산출하는 단계를 갖는다.
본 발명에 따르면, 방송신호에 대한 반송파/타이밍 복원이 끝난 후에 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호로 인한 위상 오프셋을 제거함으로써, 등화부의 동작 부담을 감소시켜 등화부의 성능을 향상시킬 수 있고, 전체적인 디지털방송 수신기 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상에러를 보상할 수 있는 디지털방송 수신기의 에러복원장치를 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 디지털방송 수신기의 에러복원장치는, ADC(Analogto Digital Converter)(31), 분리부(33), 타이밍에러검출부(37), 타이밍복원부(35), 디지털주파수위상동기부(41), 정합필터(Matched Filter : MF)(43), 위상에러보상부(50), 등화부(Equalizer)(45), 및 FEC(Forward Error Correction)(47)를 갖는다.
ADC(31)는 수신된 아날로그 포맷(format)의 방송신호를 디지털 샘플링(sampling)하여 디지털 포맷으로 변환한다. 분리부(33)는 수신된 방송신호에 대해 샘플링 변환된 방송신호를 구상진폭변조(Quadrature Amplitude Modulation : QAM)방식에 사용되는 주파수대역의 기저대역(baseband) 근처로 천이 시킨다. 이때, 구상진폭변조가 적용된 방송신호는 기저대역으로 천이 되고 잔류측파대 변조방식이 적용된 방송신호는 통과대역(passband)에 위치한다. 또한, 분리부(33)는 방송신호를 동위상(Inphase : I)채널신호 및 구적(Quadrature : Q)채널신호로 분리한다. 바람직하게는, 분리부(33)는 I/Q(Inphase/Quadrature) 스플리터(splitter)를 사용한다.
타이밍에러검출부(37)는 ADC(31)에서 방송신호를 샘플링할 때 발생한 방송신호에 대응하는 심볼에 대한 타이밍 에러를 검출한다. 타이밍복원부(35)는 타이밍에러검출부(37)에서 검출된 타이밍 에러값을 기초로 해당 심볼의 타이밍 에러를 복원한다. 또한, 타이밍복원부(35)는 복원된 타이밍에 대응하는 클럭정보를 디지털주파수위상동기부(41)로 전송한다.
디지털주파수위상동기부(Digital Frequency Phase Locked Loop : DFPLL)(41)는 타이밍복원부(35)에서 출력한 클럭정보를 통해 방송신호에 대한 주파수 오프셋즉 방송신호의 위상을 복원한다. 또한, 디지털주파수위상동기부(41)는 송신단(미도시)에서 방송신호를 전송할 때 삽입한 파이럿(pilot)신호의 위치 정보를 추적하여 방송신호를 포함하고 있는 반송파신호의 왜곡을 보상한다. 이때, 주파수 오프셋 및 반송파신호의 왜곡이 복원된 방송신호는 곱샘기(39)를 통해 방송신호의 복원시 발생한 에러를 보상한다.
정합필터(Matched Filter : MF)(43)는 타이밍복원부(35) 및 디지털주파수위상동기부(41)에 의해 반송파 왜곡 복원 및 타이밍 에러 복원된 방송신호로부터 신호 대 잡음(S/N)비가 극대화 되도록 방송신호에 대한 파형의 정형을 수행한다. 바람직하게는, 정합필터(43)로는 SRC필터(Square-root Raised Cosine filter)를 사용하고, 0.1152의 roll-off 계수를 갖도록 설정한다.
위상에러보상부(50)는 정합필터(43)로부터 출력된 방송신호의 다중 전송 채널에 따라 신호 복원시 발생하는 각 심볼에 대한 위상 오프셋을 보상한다. 등화부(Equalizer)(45)는 주경로 이외에 다중 전송 채널을 통해 전송되어 수신된 방송신호를 제거한다. FEC(47)는 등화부(45)로부터 출력된 방송신호에 대해 전송단에서 출력되어 전송과정에서 발생한 데이터 에러를 검출 및 보정한다.
따라서, 위상에러보상부(50)는 타이밍복원부(35) 및 디지털주파수위상동기부(41)에 의해 방송신호에 대한 타이밍 에러 보상 및 반송파 왜곡 보상이 수행된 후 다중 전송 경로에 의해 수신된 방송신호의 간섭으로 인한 방송신호의 위상 오프셋을 보상하여 등화부(45)의 동작 부담을 줄여준다. 이에 따라, 등화부(45)의 성능 향상 및 디지털방송 수신기의 방송신호에 대한 디스플레이동작 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3은 디지털방송신호의 포맷(format)의 예를 도시한 도면이다. 디지털방송 송신기는 수신측에서 방송신호의 복원을 용이하게 수행하도록 방송신호를 송신하기 전에 방송신호들 사이에 동기신호를 약속된 주기로 삽입한다. 이러한, 동기신호는 크게 두 가지로 분류된다. 그 중 하나는 수평동기신호로서 데이터 세그먼터 동기신호이고, 다른 하나는 수직동기신호로서 필드 동기 신호이다. 도면에서, 데이터 세그먼트 동기신호는 4 심볼의 수평 동기 신호와 828 심볼의 데이터로 구성되고, 하나의 프레임(frame)은 313 데이터 세그먼트로 이루어진다. 313 데이터 세그먼트는 트레이닝 시퀀스(Training sequence) 신호가 포함되어 있는 하나의 필드 동기 세그먼트와 312의 일반 데이터 세그먼트로 이루어진다. 필드동기신호는 각 프레임의 첫 번째 세그먼트에 위치하며 해당 프레임에 포함된 데이터에 대한 정보가 포함된다.
도 4는 잔류측파대 변조방식의 방송신호 중에서 8VSB방식의 방송신호에 대한 세그먼트 동기신호의 출력형태를 나타낸 도면이다. 세그먼트 동기신호는 832심볼마다 반복되고, 매 세그먼트당 4개의 심볼(a0, a1, a2, a3)로 구성된다. 이러한 세그먼트 동기신호는 a0및 a3이 동일 레벨값이고, a1및 a2가 동일 레벨값이다. 본 실시예에 따른 세그먼트동기의 네개의 심볼(a0, a1, a2, a3)의 레벨값은 각각 +5, -5, -5, 및 +5와 같은 일정한 패턴을 갖는다. 본 실시예의 위상에러보상부(50)는 a0및 a3심볼 사이에 위치하는 a1및 a2심볼의 차이값을 구함으로써, 방송신호에 대한 위상에러를 검출 및 보상할 수 있다.
도 5는 도 2의 위상에러보상부(50)를 상세히 도시한 블록도이다. 위상에러보상부(50)는, 위상에러산출부(51) 및 곱셈기(59)를 갖는다. 위상에러산출부(51)는 정합필터(43)에서 출력된 방송신호(A)로부터 832 심볼마다 한번씩 발생하는 4심볼의 세그먼트 동기신호 중에서 a1및 a2심볼의 세그먼트 동기값을 감산하여 방송신호(A)에 대한 위상에러값(b)을 산출한다. 곱셈기(59)는 정합필터(43)에서 출력된 방송신호(A)에 대해 위상에러산출부(51)에서 산출된 위상에러값(b)을 곱셈 연산하여 방송신호(A)에 대한 위상에러를 보상한다. 이때, 곱셈기(59)의 곱셈연산은 위상을 보상하는 연산을 수행하기 때문에 복소곱셈연산을 수행한다.
도 6은 도 5의 위상에러산출부(51)를 상세히 도시한 블럭도이다. 위상에러산출부(51)는, 세그먼트동기검출부(52), 위상에러검출부(53), 루프필터(loop filter)(54), 및 위상에러값산출부(55)를 갖는다.
세그먼트동기검출부(52)는 잔류측파대 변조방식에 의해 정의된 방송신호의 각 심볼로부터 각 심볼당 세그먼트동기(segment sync)( a0, a1, a2, a3)를 검출한다. 위상에러검출부(53)는 세그먼트동기검출부(52)에서 검출된 세그먼트동기의 a1및 a2심볼의 세그먼트 동기값의 차이값(B)을 산출한다. 루프필터(loop filter)(54)는 방송신호의 주파수를 위상에러검출부(53)에서 산출된 차이값(B)에 대응하는 선형곡선을 형성하여 위상오류값에 대응하는 위상각을 산출한다. 위상에러값산출부(55)는 루프필터(54)에서 산출된 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출한다.
바람직하게는, 본 실시예의 방송신호 수신기는 위상각에 대응하는 삼각함수값을 저장하는 룩업테이블(look up table : LUT)(미도시)을 갖는다. 이에 따라, 위상에러값산출부(55)는 루프필터(54)로부터 입력된 위상각에 대응하는 삼각함수값을 룩업테이블로부터 검출한다. 이때, 위상에러값산출부(55)에서 산출된 삼각함수값이 다중전송경로를 통해 전송된 방송신호에 대한 상호간섭에 의해 방송신호에 발생한 위상에러값(b)이다. 이에 따라, 곱셈기(59)는 방송신호를 위상에러값산출부(55)에서 산출된 위상에러값(b)과 복소곱셈연산을 수행하여 방송신호의 위상에러를 보상한다.
도 7은 도 6의 위상에러검출부(53)를 상세히 도시한 블럭도이다. 위상에러검출부(53)는, 제1세그먼트동기산출부(53a), 제2세그먼트산출부(53b), 감산부(53c), 및 출력부(53d)를 갖는다. 제1세그먼트동기산출부(53a)는 심볼에 대한 4개의 세그먼트 심볼 중에서 a1심볼의 세그먼트동기값(d1)을 산출한다. 제2세그먼트산출부(53b)는 심볼에 대한 4개의 세그먼트 심볼 중에서 a2심볼의 세그먼트동기값(d2)을 산출한다. 감산부(53c)는 a1심볼의 세그먼트동기값(d1) 및 a2심볼의 세그먼트동기값(d2)의 차이값(B)을 산출한다.
도 8은 g(x)를 offset-QAM 방식으로 표현된 잔류측파대 변조방식에 의해 변형된 파형의 성형필터라고 할 때, 주경로의 위상이 'Ψ'만큼 천이된 경우, 주경로 전송 채널로 전송된 방송신호에 대한 채널 등가 응답을 나타내낸 그래프이다. 이때, 'x'는 -5, -3, -1, 0, 1, 3, 5이다.
한편, 정합필터(43)로부터 출력된 방송신호에 대해 도 8에 도시된 채널 등가 응답에 대응하는 잔류측파대 방송신호의 값(V(n))은 아래 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, an은 방송신호의 전송 심볼이고, 펄스 성형 필터는 roll-off factor가 0.1152인 SRC필터(Square-root Raised Cosine Filter)이다.
한편, [수학식 3]에 의하여 제1세그먼트동기산출부(53a) 및 제2세그먼트동기산출부(53b) 등이 산출할 수 있는 각 세그먼트 동기값은 아래 [수학식 4], [수학식 5], [수학식 6], 및 [수학식 7]과 같이 산출될 수 있다.
여기서, 감산부(53c)는 [수학식 5] 및 [수학식 6]을 감산 연산하여 두 값의 차값(B)을 산출한다. 감산부(53c)의 감산연산 내용이 아래 [수학식 8]에 도시되어 있다.
여기서,,
이다.
한편, 본 실시예에서는 'α'는 '5'이고, '-α'는 '-5'이다. 또한, 본 실시예에서는 세그먼트동기에 해당하는 4개의 심볼(a0, a1, a2, a3)만을 실효값으로 인정하고, a4및 a5등에 곱해지는 필터계수 값(g(x))은 a0, a1, a2, a3심볼에 곱해지는 필터계수 값(g(x))에 비해 상대적으로 작은 값이기 때문에 무시한다.
위 [수학식 8]에 따르면, 두 심볼(a1, a2) 간의 차이가 방송신호에 대한 왜곡된 위상은 사인(sine)함수를 통해 산출될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 위상각이 -90° 내지 +90°사이인 경우, 사인함수 값은 근사적으로 선형관계에 있게 된다.
따라서, 반송파/타이밍 복원된 방송신호에 대해 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호로 인한 위상 오프셋을 검출 및 보완함으로써, 등화부(45)의 동작 부담을 감소시킬 수 있다.
도 9는 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 복원시 발생하는 위상 에러를 보상할 수 있는 방송신호의 에러복원방법을 도시한 순서도이다. 먼저, ADC(31)는 수신된 아날로그 포맷의 방송신호를 샘플하여 디지털 포맷의 방송신호로 변환한다(S10). 분리부(33)는 디지털 포맷의 방송신호를 기저대역으로 주파수 천이 시키고, 방송신호를 동위상(I) 채널시호 및 구적(Q) 채널신호로 분리한다(S20). I/Q 채널신호로 분리된 방송신호에 대해, 타이밍에러검출부(37), 타이밍복원부(35)는 ADC(31)의 샘플링동작시 발생한 타이밍에러를 검출 및 보상한다(S30). 또한, 디지털주파수위상동기부(41)는 타이밍복원부(35)로부터 출력된 타이밍 클럭정보를 통해 ADC(31)의 샘플링동작시 발생할 수 있는 방송신호의 반송파 주파수 왜곡 및 위상 왜곡을 보상한다.
한편, 정합필터(43)는 타이밍에러, 반송파 왜곡, 및 위상 왜곡이 보상된 방송신호로부터 파형의 정형을 수행한다(S40). 이때, 정합필터(43)는 방송신호에 대한 S/N비가 최대가 되도록 동작한다. 위상에러보상부(50)는 다중경로 전송채널을 통해 전송된 방송신호들 상호간의 간섭을 통해 발생하는 위상에러를 보상한다(S50). 다중경로 전송채널을 통한 위상에러가 보상된 방송신호에 대해 등화부(45)는 주경로 외에 부경로를 통해 전송된 방송신호를 제거한다(S80). 한편, FEC(Forward Error Correction)(47)는 주경로를 통해 전송된 방송신호에 대해 전송과정상의 에러를 보정한다(S90).
도 10은 도 9의 다중경로 전송채널을 통해 전송된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상하는 단계(S50)를 상세히 도시한 순서도이다. 도면에 따르면, 정합필터(43)로부터 출력된 방송신호에 대해 위상에러산출부(51)는 방송신호의 세그먼트동기(a0, a1, a2, a3)를 검출하여 다중경로 전송채널을 통해 전송된 방송신호에 대한 상호간섭에 따른 위상에러값을 산출한다(S51). 한편, 위상에러산출부(51)에 의해 산출된 위상에러값에 대해 곱셈기(59)는 방송신호와 복소곱셈연산을 수행한다(S61). 이에 따라, 다중경로 전송채널을 통해 전송된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상할 수 있다.
도 11은 도 10의 위상에러값 산출 단계(S51)를 상세히 도시한 순서도이다. 세그먼트동기검출부(52)는 방송신호(A)의 해당 심볼에 대한 4 세그먼트 동기를 검출한다(S52). 위상에러검출부(53)는 검출된 4 세그먼트 동기 가운데 두개의 심볼값을 감산 연산하여 두 심볼에 대한 감산값(B)을 산출한다(S54). 루프필터(54)는 산출된 감산값(B)의 선형 특성을 통해 위상각을 산출한다(S56). 위상에러값산출부(55)는 산출된 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출하여 위상에러값을 산출한다(S58).
도 12는 도 11의 감산값 산출단계(S54)를 상세히 도시한 블럭도이다. 제1세그먼트동기산출부(53a)는 4 세그먼트 동기 심볼 중에서 두 번째 심볼(a1)의 세그먼트 동기값(d1)을 산출한다(S54a). 제2세그먼트동기산출부(53b)는 4 세그먼트 동기 심볼 중에서 세 번째 심볼(a2)의 세그먼트 동기값(d2)을 산출한다(S54b).감산부(53c)는 두 번째 심볼(a1)의 세그먼트 동기값(d1) 및 세 번째 심볼(a2)의 세그먼트 동기값(d2)의 차이값(B)을 산출한다(S54c). 이때, 출력부(53d)는 차이값(B)을 루프필터(54)로 출력한다(S54d).
따라서, 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러를 보상할 수 있다.
본 발명에 따르면, 방송신호에 대한 반송파/타이밍 복원이 끝난 후에 다중 전송 경로를 통해 전송된 방송신호로 인한 위상 오프셋을 제거함으로써, 등화부의 동작 부담을 감소시켜 등화부의 성능을 향상시킬 수 있고, 전체적인 디지털방송 수신기 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, FEC의 후단에서 방송신호를 디스플레이하는 동작을 수행하기 전에 방송신호에 대한 에러를 보상함으로써, 디지털방송 수신기는 방송신호에 대한 디스플레이 동작을 통해 표시될 때 보다 선명한 영상의 재생을 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (20)

  1. 수신된 아날로그포맷의 방송신호를 샘플링하여 디지털포맷으로 변환하는 ADC부;
    상기 디지털포맷의 상기 방송신호를 기저대역으로 천이 시키고, 상기 방송신호를 동위상채널신호 및 구적채널신호로 분리하는 분리부;
    상기 ADC부의 상기 샘플링 수행에 따라 상기 방송신호에 발생하는 에러를 보상하는 샘플링왜곡보상부;
    상기 방송신호가 다중 전송 경로를 통해 전송된 경우, 수신된 상기 방송신호의 상호 간섭에 따른 상기 위상에러를 보상하는 위상에러보상부; 및
    상기 방송신호가 전송된 주경로 외의 상기 전송 경로를 통해 수신된 상기 방송신호를 제거하는 등화부;를 갖는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 샘플링왜곡보상부는,
    상기 ADC부의 상기 샘플링시 상기 방송신호에 발생하는 타이밍 에러를 보상하는 타이밍에러보상부; 및
    상기 ADC부의 상기 샘플링시 상기 방송신호에 발생하는 반송파 왜곡 및 위상에러를 보상하는 주파수위상동기부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 샘플링왜곡보상부는 상기 ADC부에서 발생한 상기 타이밍 에러값을 검출하는 타이밍에러검출부;를 더 포함하며,
    상기 타이밍에러보상부는 상기 타이밍에러검출부에서 검출된 상기 타이밍 에러값을 바탕으로 상기 방송신호의 상기 타이밍 에러를 보상하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 샘플링왜곡보상부 및 상기 위상에러보상부 사이에 배치되며, 상기 타이밍에러, 상기 반송파왜곡 및 상기 위상에러가 보상된 상기 방송신호에 대한 파형의 정형을 수행하는 정합필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 등화부의 후단에 배치되며, 상기 방송신호를 송출하는 송신단으로부터 상기 방송신호가 수신되기 전까지의 상기 방송신호의 전송 경로상에서 발생한 상기 방송신호의 데이터오류를 복원하는 FEC;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상에러보상부는,
    상기 방송신호에 대한 각 데이터별 동기신호인 세그먼트 동기신호로부터 다중 전송 경로를 통해 수신된 상기 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러값을 산출하는 위상에러산출부; 및
    산출된 상기 위상에러값 및 상기 다중 전송 경로에 따른 상기 방송신호의 위상에러를 복소 제산 연산하여 상기 위상에러를 보상하는 제산연산부;를 갖는 것을 특징을 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 방송신호는 상기 데이터당 832심볼을 가지며, 상기 세그먼트 동기신호는 상기 832심볼마다 한번씩 발생하고;
    상기 세그먼트 동기신호는 4심볼인 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 위상에러산출부는 상기 4심볼의 상기 세그먼트 동기신호 중에서 중간의 상기 2개 심볼의 차이값을 통해 상기 위상에러값을 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 위상에러산출부는,
    상기 방송신호로부터 4심볼의 상기 세그먼트 동기신호를 검출하는 세그먼트동기검출부;
    상기 4심볼 중에서 중간 2심볼의 동기값의 차이값을 산출하는 위상에러검출부;
    상기 동기값의 상기 차이값에 대응하는 상기 방송신호에 대한 선형특성을 통해 상기 위상에러에 대응하는 위상각을 산출하는 루프필터부; 및
    상기 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출하여 상기 위상에러값을 산출하는 위상에러값산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 위상에러검출부는,
    상기 4심볼 중에서 두 번째 상기 심볼의 상기 세그먼트 동기값인 제1동기값을 산출하는 제1세그먼트동기산출부;
    상기 4심볼 중에서 세 번째 상기 심볼의 상기 세그먼트 동기값인 제2동기값을 산출하는 제2세그먼트동기산출부;
    상기 제1동기값 및 상기 제2동기값을 감산 연산하여 상기 두 번째 심볼의 위상 및 상기 세 번째 심볼의 위상의 상기 차이값을 산출하는 감산부; 및
    상기 차이값을 상기 루프필터로 출력하는 출력부;를 갖는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 에러복원장치.
  11. 수신된 아날로그포맷의 방송신호를 샘플링하여 디지털포맷으로 변환하는 단계;
    상기 디지털포맷의 상기 방송신호를 기저대역으로 천이 시키고, 상기 방송신호를 동위상채널신호 및 구적채널신호로 분리하는 단계;
    상기 ADC부의 상기 샘플링 수행에 따라 상기 방송신호에 발생하는 에러를 보상하는 단계;
    상기 방송신호가 다중 전송 경로를 통해 전송된 경우, 수신된 상기 방송신호의 상호 간섭에 따른 상기 위상에러를 보상하는 단계; 및
    상기 방송신호가 전송된 주경로 외의 상기 전송 경로를 통해 수신된 상기 방송신호를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 샘플링 에러 보상단계는,
    상기 샘플링시 상기 방송신호에 발생하는 타이밍 에러를 보상하는 단계; 및
    상기 샘플링시 상기 방송신호에 발생하는 반송파 왜곡 및 위상에러를 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기를 이용한 방송신호 에러 보상방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 샘플링 에러 보상단계는 상기 샘플링시 발생하는 상기 방송신호에 대한 상기 타이밍 에러값을 검출하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 타이밍 에러 보상단계는 검출된 상기 타이밍 에러값을 바탕으로 상기 방송신호의 상기 타이밍 에러를 보상하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 위상에러 보상단계 전에, 상기 방송신호에 대한 상기 타이밍에러, 상기 반송파왜곡 및 상기 위상에러가 보상된 상태에서 상기 방송신호의 신호 대 잡음 비를 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 주경로 외의 상기 전송경로로 전송된 상기 방송신호를 제거하는 단계 후에,
    상기 방송신호를 송출하는 상기 방송신호의 송신단으로부터 상기 방송신호가 수신되기 전까지의 상기 방송신호의 전송경로 상에서 발생한 상기 방송신호의 데이터오류를 복원하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  16. 제 11항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상에러 보상 단계는,
    상기 방송신호에 대한 각 데이터별 동기신호인 세그먼트 동기신호로부터 다중 전송 경로를 통해 전송된 상기 방송신호의 상호 간섭에 따른 위상에러값을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 위상에러값 및 상기 방송신호를 복소 제산 연산하여 상기 위상에러를 보상하는 단계;를 갖는 것을 특징을 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 방송신호는 상기 데이터당 832심볼을 가지며, 상기 세그먼트 동기신호는 상기 832심볼마다 한번씩 발생하고;
    상기 세그먼트 동기신호는 4심볼인 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 위상에러 보상단계는 상기 4심볼의 상기 세그먼트 동기신호 중에서 중간의 2개의 상기 심볼에 대한 차이값을 통해 상기 위상에러값을 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러 보상방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 위상에러 보상단계는,
    상기 방송신호로부터 4심볼의 상기 세그먼트 동기신호를 검출하는 단계;
    상기 4심볼 중에서 중간 2심볼의 동기값의 차이값을 산출하는 단계;
    상기 차이값에 대응하는 상기 방송신호에 대한 선형특성을 통해 상기 위상에러에 대응하는 위상각을 산출하는 단계; 및
    상기 위상각에 대응하는 삼각함수값을 산출하여 상기 위상에러값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러보상방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 차이값 산출단계는,
    상기 4심볼 중에서 두 번째 상기 심볼의 상기 세그먼트 동기값인 제1동기값을 산출하는 단계;
    상기 4심볼 중에서 세 번째 상기 심볼의 상기 세그먼트 동기값인 제2동기값을 산출하는 단계; 및
    상기 제1동기값 및 상기 제2동기값을 감산 연산하여 상기 두 번째 심볼의 위상 및 상기 세 번째 심볼의 위상의 상기 차이값을 산출하는 단계;를 포함 것을 특징으로 하는 디지털방송 수신기의 방송신호 에러보상방법.
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