KR20040066620A - 디지털 티브이 수신기 및 심볼 클럭 복구 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 TV 수신기 및 심볼 클럭 복구 장치에 관한 것으로서, 특히 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더함으로써, 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수 이외의 데이타가 존재하는 영역을 제거하여 전송 채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음이 존재하는 경우에도 정확한 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있다. 또한, 상기 전치 필터로 입력되는 신호의 크기를 판단하여 상기 전치 필터로 입력되는 신호의 크기가 항상 일정하도록 제어함으로써, 전송 채널 상에 고스트가 존재하여 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수에 전혀 신호가 없는 경우에도 정확한 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있다.

Description

디지털 티브이 수신기 및 심볼 클럭 복구 장치{Digital TV receiver and symbol clock recovery device}

본 발명은 디지털 TV 수신기에 관한 것으로서, 특히 수신된 데이터로부터 심볼 클럭을 복원하는 심볼 클럭 복구 장치에 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 심볼 클럭 복구부이다.

도 1은 이러한 심볼 클럭 복구부가 구비된 일반적인 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 선택된 채널 주파수에 실려진 RF 대역의 VSB 신호를 제 1 중간 주파수(IF) 대역으로 변환하여 아날로그 처리부(103)로 출력한다. 상기 아날로그 처리부(103)는 상기 튜너(102)에서 출력되는 제 1 IF 신호에 통과대역 필터링 및 이득 등을 제어하여 상기 제 1 IF 신호를 제 2 IF 신호로 변환하여 A/D 변환부(104)로 출력한다. 상기 A/D 변환부(104)는 제 2 IF 신호를 디지털화하여 위상 분리기(105)로 출력한다.

상기 위상 분리기(105)는 상기 디지털 신호를 위상이 서로 -90°가 되는 실수 성분과 허수 성분의 통과대역 신호로 분리하여 반송파 복구부(106)로 출력한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 상기 위상 분리기(105)에서 출력되는 실수 성분의 신호를 I 신호라 하고, 허수 성분의 신호를 Q 신호라 한다.

상기 반송파 복구부(106)는 상기 위상 분리기(105)에서 출력되는 I,Q 통과대역 디지털 신호를 I,Q 기저대역 디지털 신호로 천이한 후 심볼 클럭 복구를 위해 심볼 클럭 복구부(107)로 출력함과 동시에 실제 데이터 복구를 위해 채널 등화, 위상 추적, 에러 정정등을 수행하는 디지털 처리부(108)로 출력한다.

도 2는 상기 반송파 복구부(106)의 일반적인 구성 블록도로서, FPLL(Frequency Phase Locked Loop)이라는 것을 사용한다. 즉, FPLL로 구성된 반송파 복구부(106)는 상기 A/D 변환부(105)에서 출력되는 통과 대역의 I,Q 신호를 기저대역의 I,Q 신호로 복조하여 주파수와 위상을 록킹한다.

도 2에서 보면, A/D 변환부(104), 및 위상 분리기(phase splitter)(105)를 통해 디지털화된 통과대역의 I,Q 신호는 반송파 복구부(106)의 복소 곱셈기(201)로 입력된다.

이때, 상기 위상 분리기(105)에서 출력되는 실수 성분(real)의 신호 r(t)와 허수 성분(imaginary)의 신호 i(t)는 하기의 수학식 1과 같다.

여기서, I(t)는 변조(modulation)되기 전의 데이터 신호이고, p는 반송파 복구를 위하여 송신부에서 삽입하는 파일롯(pilot) 신호이다. 또한, w_c는 입력되는 신호에 존재하는 반송파 신호의 주파수이고,는 입력되는 신호에 존재하는 반송파 신호의 위상이다. Q(t)는 I(t) 신호의 직교 신호 성분이다.

한편, 상기 반송파 복구부(106)의 복소 곱셈기(201)는 상기된 수학식 1과 같은 통과대역 I,Q 신호에 NCO(205)에서 출력되는 기준 반송파 신호(NCOI,NCOQ)를 곱하여 상기 통과대역 I,Q 신호를 하기의 수학식 2와 같이 기저대역 I,Q 신호(I'(t),Q'(t))로 변환한다.

여기서,는 수신단에서 발생하는 기준 반송파 신호(NCOI,NCOQ)와 송신단에서 사용된 반송파 신호(w_c)의 주파수 오차(beat frequency) 성분이다.

상기 기저대역 I,Q 신호는 저역 통과 필터(202)로 출력됨과 동시에, 심볼 클럭 복구부(107)와 디지털 처리부(108)로 출력된다.

상기 저역 통과 필터(202)는 상기 기저대역 I,Q 신호를 저역 통과 필터링하여 반송파 부분만을 추출한 후 오차 검출부(203)로 출력한다. 즉, 반송파를 복구하는 반송파 복구부(106)에서는 6MHz의 대역폭 중 파일롯 주파수(p)가 존재하는 주파수 주변의 신호만을 필요로 하므로, 상기 저역 통과 필터(202)는 데이터 성분들이 존재하는 나머지 주파수 성분을 I, Q 신호로부터 제거하여 데이터에 의하여 반송파 복구부의 성능이 저하되는 것을 방지한다.

상기 오차 검출부(203)는 상기 반송파 신호로부터 반송파의 잔류 오차를 검출하여 저역 통과 필터(204)로 출력한다. 즉, 상기 오차 검출부(203)에서 검출된 반송파의 잔류 오차는 순간적인 오검출을 방지하기 위하여 상기 저역 통과 필터(204)를 거쳐 NCO(205)로 출력된다. 상기 NCO(205)는 상기 저역 통과 필터(204)의 출력으로부터 새로운 기준 반송파 신호(NCOI,NCOQ)를 생성하여 상기 복소 곱셈기(201)로 출력한다.

만약, 상기 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구가 완전하게 이루어진다면및는 모두 '0'이 되어, 상기 수학식 2는 하기의 수학식 3과 같이 된다.

그러면, 상기 심볼 클럭 복구부(107)는 상기 수학식 3의 신호로부터 심볼 클럭 복구를 진행하여 수신단의 모든 디지탈 영역에서 사용하는 심볼 클럭을 생성한다.

그러나, 상기 반송파 복구부(106)에서 반송파 복구가 완전하게 이루어지지 않으면, 상기 심볼 클럭 복구부(107)는 상기된 수학식 2와 같은 신호로부터 심볼 클럭 복구를 하게 되므로, 송신부에서 사용한 반송파 신호와 수신부에서 생성하는 기준 반송파 신호 사이의 주파수 및 위상 오차인와의 영향을 받아 정상적인 심볼 클럭의 복구가 어렵게 된다.

즉, 도 1에서와 같이 반송파 복구부와 심볼 클럭 복구부가 순차적으로 연결된 구조에서는 반송파 복구부의 성능이 심볼 타이밍 복구부의 성능에 큰 영향을 끼치므로, 상기 심볼 클럭 복구부는 반송파 복구부에서 완전히 제거되지 않고 흘러 들어오는 잔류 주파수 및 위상 오차에 대해 영향을 받으며, 이는 심볼 클럭 복구부 전체의 성능에 악영향을 끼친다.

이는 심볼 클럭 복구부는 통상 반송파 복구부의 후단에 위치하게 되는데, 이미 반송파 복구부의 역할이 완전히 완료된 것을 가정하고 상기 심볼 클럭 복구부를설계하기 때문이다. 그러므로, 반송파 복구가 완전하게 이루어지지 않으면 심볼 클럭의 복구 또한 불가능하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 출원인은 이를 해결하기 위하여 상기 반송파 복구부의 잔류 반송파 위상 에러에 상관없이 심볼 클럭을 복구하도록 하는 타이밍 복원 장치를 국내에 특허 출원(출원번호 : P02-041001, 출원일 : 2002.07.13)한 바 있다.

그러나, 상기된 특허 출원의 경우 전송 채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음(고스트)이 존재하는 경우는 심볼 클럭 복구를 위하여 사용하는 주파수 대역의 신호가 아주 작아져서 주변 주파수에 존재하는 데이터의 영향을 받아 정상적인 동작을 하지 못하는 경우가 있다. 도 3a는 잡음이 없는 경우의 제곱기 후 단의 덧셈기 출력 신호와 전치 필터의 주파수 특성이다. 도 3b는 전송 채널 상에 다중 경로 잡음의 지연이 1 심볼이고, 크기가 원 신호와 같고, 위상이 정 위상(inphase: 0°)인 경우의 주파수 및 전치 필터의 특성이다.

도 3a에서는 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수 대역에 정보가 존재하며, 이의 크기 또한 커서 주변 주파수 대역에 신호가 존재하더라도 심볼 클럭 복구를 할 수 있다. 그러나, 도 3b와 같이 사용하는 주파수 대역에 거의 정보가 없는 경우에는 상대적으로 주변 주파수 대역의 정보, 즉 데이터의 영향이 커져서 심볼 클럭 복구를 방해하여 성능을 저하시킨다.

본 발명의 목적은 상기된 특허 출원을 좀 더 보완한 것으로서, 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 정보 주변의 주파수 신호를 효과적으로 감쇄시킴과 동시에 심볼 클럭 복구에 사용하는 주파수의 크기를 항상 일정하게 유지하도록 함으로써, 전송채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음이 존재하는 경우에도 심볼 클럭 복구를 정확하게 수행하는 디지털 TV 수신기 및 심볼 클럭 복구 장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 2는 도 1의 반송파 복구부의 일반적인 구성 블록도

도 3a는 다중 경로에 의한 잡음이 없는 경우의 심볼 클럭 복구부의 전치 필터의 주파수 특성을 보인 도면

도 3b는 다중 경로에 의한 잡음이 있는 경우의 심볼 클럭 복구부의 전치 필터의 주파수 특성을 보인 도면

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 5는 도 4의 가산기의 출력 신호의 주파수 특성을 보인 도면

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도 7은 도 4, 도 6의 고역 통과 필터 대신 사용할 대역 통과 필터의 주파수 특성을 보인 도면

도 8은 도 7의 주파수 특성을 갖는 대역 통과 필터를 이용하여 심볼 클럭 복구를 수행하는 본 발명의 디지털 TV 수신기의 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

104 : A/D 변환부 105 : 위상 분리기

106 : 반송파 복구부 201 : 재샘플링부

202 : 고정 발진자 400 : 심볼 클럭 복구부

401 : OQAM 변환부 402 : 고역 통과 필터

403,404 : 제곱기 405 : 가산기

406 : 이득 조정부 407 : DC 계산부

408 : 전치 필터 408 : 가드너 위상 오차 검출부

410 : 루프 필터 411 : NCO

802 : 대역 통과 필터

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 TV 수신기는, VSB 방식의 아날로그 통과대역 신호를 고정 발진자에서 생성된 고정 주파수로 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 상기 VSB 디지털 통과대역 신호에 반송파 복구 과정을 통해 생성된 기준 반송파 신호를 곱하여 VSB 디지털 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구부와, 상기 반송파 복구부에서 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 2배의 심볼 클럭의 주파수로 재샘플링하여 각각 보간하는 재샘플링부와, 상기 재샘플링부에서 보간되어 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더한 후, 더해진 신호의 크기가 항상 일정하도록 이득을 조정하여 전치 필터링하고, 전치 필터링된 신호로부터 검출한 타이밍 에러 정보로부터 보정된 2배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 재샘플링부로 출력하는 심볼 클럭 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 디지털 TV 수신기는, VSB 아날로그 통과대역 신호를 2배의 심볼 클럭 주파수로 샘플링하여 VSB 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 상기 VSB 디지털 통과대역 신호에 반송파 복구 과정을 통해 생성된 기준 반송파 신호를 곱하여 VSB 디지털 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구부와, 상기 반송파 복구부에서 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더한 후, 더해진 신호의 크기가 항상 일정하도록 이득을 조정하여 전치 필터링하고, 전치 필터링된 신호로부터 검출한 타이밍 에러 정보로부터 보정된 2배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 A/D 변환부로 출력하는 심볼 클럭 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 심볼 클럭 복구 장치는, VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 OQAM 변환부와, 상기 OQAM 변환부에서 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 고역 통과 필터링하여 데이터 구간의 정보를 제거하는 고역 통과 필터와, 상기 고역 통과 필터에서 필터링되어 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 OQAM 허수 성분의 신호를 각각 제곱하여 더한 후 그 결과를 출력하는 제곱 연산부와, 입력되는 DC값에 따라 상기 제곱 연산부의 이득을 조정하여 상기 제곱 연산부의 출력 신호의 크기가 일정하도록 하는 이득 조정부와, 상기 이득 조정부에서 출력되는 신호의 임펄스 크기를 판단하고 판단된 결과를 상기 이득 조정부에 DC값으로 출력하는 DC 계산부와, 상기 이득 조정부에서 출력되는 신호로부터 심볼 클럭 복구를 위해 특정 대역의 주파수만을 통과시키는 전치 필터와, 상기 전치 필터의 출력으로부터 타이밍 에러에 관한 정보를 검출하는 위상 오차 검출부와, 상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하고, 필터링된 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를생성하는 필터 및 NCO로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 OQAM 변환부는 상기 고역 통과 필터 대신 대역 통과 필터를 사용하여, OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 대역 통과 필터링함에 의해 데이터 구간의 정보를 제거하는 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.

즉, 반송파 복구부의 영향을 받지 않는 심볼 클럭 복구를 위하여 실수 신호와 허수 신호를 각각 제곱한 다음 더하여 전치 필터에 입력시키는 경우는 다르게 분석하면 실수 신호와 허수 신호의 편차(제곱의 평균)를 서로 더하는 것과 같다. 따라서, 도 3a와 같이 입력 신호에 잡음이 없는 경우는 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수의 크기는 항상 같다. 이는 입력 신호의 크기를 항상 일정하게 하는 자동 이득 조절부가 수신단에 존재하기 때문이다. 그러나, 전송 채널 상에 다중 경로에 의한 고스트 잡음이 존재하는 경우는 자동 이득 조절이 된 신호가 입력되더라도 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수의 크기는 고스트 잡음의 특성에 따라 변하게 된다.

따라서, 심볼 클럭 복구부의 전치 필터의 출력은 고스트에 따라 크기가 변하게 되고, 이에 따라 심볼 클럭 복구부의 성능이 저하되므로 본 발명은 이를 해결하기 위한 것이다.

즉, 본 발명에서 고역 통과 필터를 사용할 경우 전송 채널 상에 존재하는 고스트에 의하여 전치 필터로 입력되는 신호의 크기가 변하게 되므로, 상기 전치 필터 입력 신호의 크기를 판단하고, 이득 조정에 의해 상기 전치 필터로 입력되는 신호를 항상 같은 크기로 변형함으로써, 심볼 클럭 복구의 성능을 향상시키는데 본 발명의 특징이 있다.

도 4는 이러한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, 심볼 클럭 복구부의 구성에 대해서만 기술한다.

상기 심볼 클럭 복구부(400)는 재샘플부(201)로부터 출력되는 VSB 전송 방식의 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 OQAM(Offset QAM) 전송 방식의 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 OQAM 변환부(401), 상기 OQAM 성분의 I, Q 신호를 각각 고역 통과 필터링하는 고역 통과 필터(402), 상기 고역 통과 필터(402)에서 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호에 제곱을 취하는 제 1 제곱기(403), 상기 OQAM 허수 성분의 신호에 제곱을 취하는 제 2 제곱기(404), 상기 제 1, 제 2 제곱기(403,404)의 출력을 더하는 가산기(405), DC에 존재하는 임펄스 신호의 크기를 이용하여 상기 가산기(405)의 출력 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부(406), 상기 이득 조정부(406)에서 출력되는 신호로부터 DC에 존재하는 임펄스 신호의 크기를 검출하여 상기 이득 조정부(406)로 출력하는 DC 계산부(407), 상기 이득 조정부(406)에서 출력되는 신호로부터 출력 스펙트럼의 에지 부분만을 통과시키는 전치 필터(408), 상기 전치 필터(408)를 통과한 신호로부터 타이밍 에러에 관한 정보로 출력하는 가드너(Gardner) 위상 오차 검출기(409), 상기 가드너 위상 오차 검출기(409)에서 출력되는 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하는 루프 필터(410), 및 상기 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 출력 주파수를 변환시켜 상기 재샘플부(201)의 샘플링 타이밍을 조절하는 NCO(411)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예는, A/D 변환부(104)가 고정 발진자에서 발진된 고정 주파수(즉, 상기 고정 주파수는 심볼 클럭의 주파수와 다르며 보통 25MHz임)로 제 2 IF 신호를 샘플링시켜 디지털화한 경우이다. 즉, 송신측에서는 심볼 클럭 주파수(fs)의 2배인 21.52MHz로 샘플링된 데이터가 전송되지만, 상기 A/D 변환부(104)에서 출력되는 데이터는 25MHz로 샘플링된 디지털 데이터이다.

이때, 상기 고정 발진자(202)에서 발진된 고정 주파수는 2배의 심볼 주파수(2fs)보다 높으며 조정이 안되므로 반송파 복구부(106)와 심볼 클럭 복구부(400) 사이에 재샘플링부(201)를 배치한다.

상기 재샘플부(201)에서는 심볼 클럭 복구를 위해 상기 디지털 기저대역 신호를 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs) 즉, 21.52MHz로 샘플링하여 출력하게 된다. 상기 재샘플링부(201)는 기본적으로 샘플링 레이트를 바꿔주는 역할을 한다. 즉, 21.52MHz로 샘플링되어 수신된 데이터를 상기 A/D 변환부(104)에서 25MHz로 샘플링하여 출력하므로, 상기 재샘플부(201)에서는 다시 2배의 심볼 클럭 주파수 즉, 21.52MHz로 샘플링하여 출력하게 된다.

이를 위해 상기 재샘플링부(201)는 A/D 변환부(104)와 반송파 복구부(106)를 거쳐 출력되는 기저대역의 디지털 신호를 심볼 클럭 복구부(400)의 출력 주파수를 이용하여 2배의 심볼 클럭 주파수에 동기된 디지털 신호로 보간하여 심볼 클럭 복구부(107)로 출력함과 동시에, 채널 등화, 위상 추적, 에러 정정등을 위해 디지털 처리부(108)로 출력한다.

상기 심볼 클럭 복구부(400)는 현재 심볼들의 타이밍 에러를 구한 후 상기 타이밍 에러에 비례하는 주파수를 생성하여 상기 재샘플링부(201)로 출력한다.

즉, 상기 심볼 클럭 복구부(400)의 OQAM 변환부(401)는 상기 재샘플부(201)에서 21.52MHz로 재샘플링되어 출력되는 VSB I,Q 신호에 2.690559MHz의 중심 주파수(center frequency)를 갖는 고정 발진 주파수를 곱하여 상기 기저대역 VSB I,Q 신호를 OQAM I,Q 신호로 변환하여 고역 통과 필터(402)로 출력한다.

상기 고역 통과 필터(402)는 상기 OQAM I,Q 신호로부터 데이터 구간의 정보를 제거한 후 제 1, 제 2 제곱기(403,404)로 출력한다.

상기 제 1, 제 2 제곱기(403,404)는 OQAM I, OQAM Q 신호를 각각 제곱한 후 가산기(405)로 출력하고, 가산기(405)는 제곱된 OQAM I, OQAM Q 신호를 더하여 이득 조정부(406)로 출력한다.

이때, 상기 고역 통과 필터(402)를 거친 OQAM I, OQAM Q 신호가 제 1, 제 2 제곱기(403,404)에서 각각 제곱된 후 가산기(405)에서 더해지면, 상기 가산기(405)의 출력 신호의 특성은 도 5와 같다.

즉, 제 1, 제 2 제곱기(403,404)의 주파수 특성으로 인하여 도 5의 fs/4 주파수에 존재하는 신호가 fs/2 주파수와 DC(직류, 0)로 위치가 변경되었으며, 상기 DC에는 큰 임펄스(impulse) 신호가 존재한다. 이때, 상기 DC에 존재하는 임펄스 신호의 크기 즉, DC값은 제곱하기 전 신호의 파워(power)의 크기와 같다. 만약 전송 채널 상에 존재하는 고스트의 영향으로 도 4의 고역 통과 필터(402)의 출력 신호의 크기가 커지면 도 5의 DC에 존재하는 임펄스 신호의 크기가 커지게 되고, 반대로 크기가 작아지면 임펄스 신호의 크기 또한 작아진다.

따라서, 본 발명의 DC 계산부(407)는 이러한 특성을 이용하여 전치 필터(408)로 입력되는 임펄스 신호의 크기를 판단하고, 판단된 임펄스 신호의 크기 즉, DC값을 이득 조정부(406)로 출력한다.

상기 이득 조정부(406)는 판단된 임펄스 신호의 크기로부터 전치 필터(408)로 입력되는 신호의 이득을 조정하여 항상 일정한 크기의 신호가 전치 필터(408)로 입력되도록 한다. 즉, 이득 조정부(406)는 항상 일정한 이득을 가지는 신호가 전치 필터(408)로 입력되도록 한다.

상기 전치 필터(408)는 상기 이득 조정부(406)에서 이득이 조정되어 항상 같은 크기를 갖고 입력되는 신호로부터 타이밍 정보를 구할 수 있는 스펙트럼의 에지 부분만을 통과시켜 가드너 위상 오차 검출부(409)로 출력한다. 상기 가드너 위상 오차 검출부(409)는 입력되는 인접한 두 개의 심볼 샘플들의 차값에 하나의 중간 샘플 값을 곱하여 타이밍 에러에 관한 정보를 구한 후 루프 필터(410)로 출력한다. 상기 루프 필터(410)는 상기 가드너 위상 오차 검출부(409)에서 추출된 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하여 NCO(411)로 출력한다. 상기 NCO(411)는 상기 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 출력 주파수를 변환시켜 상기 재샘플부(201)의 샘플링 타이밍을 조절한다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, 심볼 클럭 복구부(600)의 동작 및 구성은 상기된 도 4와 동일하지만, 대신 A/D 변환부(104)로 입력되는 클럭의 주파수가 고정 주파수가 아닌 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)인 경우에 대한 실시예이다. 도 6의 경우는 A/D 변환부(104)에서 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)로 제 2 IF 신호를 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하므로 반송파 복구부(106)와 심볼 클럭 복구부(600) 사이에 재샘플링부가 필요없게 된다. 따라서, 그만큼 하드웨어 부담을 줄일 수 있다.

즉, 상기 심볼 클럭 복구부(600)에서 검출된 현재 심볼의 타이밍 에러 정보를 저역 통과 필터링하는 루프 필터(610)의 출력은 새로운 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)를 생성하는 가변 발진자(voltage controlled oscillator, 611)로 입력되고, 상기 가변 발진자(611)에서는 저역 통과 필터링된 타이밍 에러 정보로부터 새로이 생성된 2배의 심볼 클럭 주파수(2fs)를 생성하여 상기 A/D 변환부(104)로 출력한다.

이때, 상기된 본 발명의 제 1, 제 2 실시예의 심볼 클럭 복구부에서 고역 통과 필터가 없다면 OQAM 변환부의 역할은 전혀 필요없게 된다. 이는 두개의 제곱기와 덧셈기의 출력은 입력 신호가 꼭 기저 대역 신호가 아니라도, 도 3과 같은 신호로 변형시켜 주기 때문이다. 그러나 고역 통과 필터를 두개의 제곱기 앞단에 사용하게 되면 데이터가 존재하는 주파수 영역은 대부분 제거되고, 심볼 클럭 복구에필요한 성분만 제곱기로 입력되므로 심볼 클럭 복구부의 잔류 지터(jitter) 특성이 향상된다. 또한 전송 채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음이 존재하더라도, 데이터에 의한 동작의 방해를 받지 않기 때문에 심볼 클럭 복구부의 성능이 향상된다.

한편, 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에서 사용된 고역 통과 필터는 도 7과 같은 주파수 특성을 가지는 대역 통과 필터(band pass filter)를 사용하여도 심볼 클럭 복구가 가능하다.

도 8은 상기된 도 4와 같은 본 발명의 제 1 실시예에서 심볼 클럭 복구부의 고역 통과 필터 대신 대역 통과 필터(802)를 사용한 경우의 실시예이다.

도 8에서 대역 통과 필터(802)를 제외한 나머지 블럭들의 역할과 동작은 상기된 도 4와 같으며, 대역 통과 필터(802)의 주파수 특성을 도 7과 같이 설정하면, OQAM 변환부(801)의 출력으로부터 데이터 구간의 정보는 제거하고, 심볼 클럭 복구부(800)에서 사용하는 주파수 부분만을 통과시킨다.

한편, 본 발명은 또 다른 실시예로서, 상기된 도 6과 같이 가변 발진자를 이용하여 A/D 변환을 수행하는 디지털 TV 수신기에서도 심볼 클럭 복구부의 고역 통과 필터 대신 상기 도 7과 같은 주파수 특성을 갖는 대역 통과 필터를 대신 사용하여 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 OQAM 변환기와 고역 통과 필터(또는 대역 통과 필터)를 이용하여 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수 이외의 데이타가 존재하는 영역을 제거하고, 이득 조정부와 DC 계산부를 이용하여 전치 필터로 입력되는 신호의 크기가 항상 일정하도록 제어함으로써, 전송 채널 상에 고스트가 존재하여 심볼 클럭복구부에서 사용하는 주파수에 전혀 신호가 없는 경우에도 심볼 클럭 복구가 가능하여 수신기의 성능을 극대화 할 수 있다.

본 발명은 VSB 변조를 이용하는 ATSC 방식의 모든 지상파 디지털 방송 수신기에 적용 가능하다

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기 및 심볼 클럭 복구 장치에 의하면, VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더함으로써, 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수 이외의 데이타가 존재하는 영역을 제거하여 전송 채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음이 존재하는 경우에도 정확한 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있다.

또한, 상기 전치 필터로 입력되는 신호의 크기를 판단하여 상기 전치 필터로 입력되는 신호의 크기가 항상 일정하도록 제어함으로써, 전송 채널 상에 고스트가 존재하여 심볼 클럭 복구부에서 사용하는 주파수에 전혀 신호가 없는 경우에도 정확한 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명의 심볼 클록 복구부는 잔류 반송파 성분의 받지 않고 동작하면서 동시에, 전송 채널 상에 심한 다중 경로에 의한 잡음이 존재하는 경우에도 정확한 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있으므로 심볼 클럭 복구 알고리즘의 성능뿐만 아니라 시스템 전체의 성능을 개선시킬 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 (8)

1. VSB 방식의 아날로그 통과대역 신호를 고정 발진자에서 생성된 고정 주파수로 샘플링하여 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부;

   상기 VSB 디지털 통과대역 신호에 반송파 복구 과정을 통해 생성된 기준 반송파 신호를 곱하여 VSB 디지털 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구부;

   상기 반송파 복구부에서 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 2배의 심볼 클럭의 주파수로 재샘플링하여 각각 보간하는 재샘플링부; 그리고

   상기 재샘플링부에서 보간되어 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더한 후, 더해진 신호의 크기가 항상 일정하도록 이득을 조정하여 전치 필터링하고, 전치 필터링된 신호로부터 검출한 타이밍 에러 정보로부터 보정된 2배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 재샘플링부로 출력하는 심볼 클럭 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 심볼 클록 복구부는

   상기 재샘플링부에서 보간되어 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는OQAM 변환부와,

   상기 OQAM 변환부에서 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 고역 통과 필터링하여 데이터 구간의 정보를 제거하는 고역 통과 필터와,

   상기 고역 통과 필터에서 필터링되어 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 OQAM 허수 성분의 신호를 각각 제곱하여 더한 후 그 결과를 출력하는 제곱 연산부와,

   입력되는 DC값에 따라 상기 제곱 연산부의 이득을 조정하여 상기 제곱 연산부의 출력 신호의 크기가 일정하도록 하는 이득 조정부와,

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호의 임펄스 크기를 판단하고 판단된 결과를 상기 이득 조정부에 DC값으로 출력하는 DC 계산부와,

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호로부터 심볼 클럭 복구를 위해 특정 대역의 주파수만을 통과시키는 전치 필터와,

   상기 전치 필터의 출력으로부터 타이밍 에러에 관한 정보를 검출하는 위상 오차 검출부와,

   상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하고, 필터링된 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 재샘플링부로 출력하는 필터 및 NCO로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 OQAM 변환부는

   상기 재샘플링부에서 보간되어 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호에 2.690559MHz의 중심 주파수(center frequency)를 갖는 고정 발진 주파수를 곱하여 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
4. VSB 아날로그 통과대역 신호를 2배의 심볼 클럭 주파수로 샘플링하여 VSB 디지털 통과대역 신호로 변환하는 A/D 변환부;

   상기 VSB 디지털 통과대역 신호에 반송파 복구 과정을 통해 생성된 기준 반송파 신호를 곱하여 VSB 디지털 기저대역 신호로 변환하는 반송파 복구부; 그리고

   상기 반송파 복구부에서 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 방식의 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하여 각각 고역 통과 필터링하고 제곱하여 더한 후, 더해진 신호의 크기가 항상 일정하도록 이득을 조정하여 전치 필터링하고, 전치 필터링된 신호로부터 검출한 타이밍 에러 정보로부터 보정된 2배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 A/D 변환부로 출력하는 심볼 클럭 복구부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 심볼 클럭 복구부는

   상기 반송파 복구부에서 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 OQAM 변환부와,

   상기 OQAM 변환부에서 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 고역 통과 필터링하여 데이터 구간의 정보를 제거하는 고역 통과 필터와,

   상기 고역 통과 필터에서 필터링되어 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 OQAM 허수 성분의 신호를 각각 제곱하여 더한 후 그 결과를 출력하는 제곱 연산부와,

   입력되는 DC값에 따라 상기 제곱 연산부의 이득을 조정하여 상기 제곱 연산부의 출력 신호의 크기가 일정하도록 하는 이득 조정부와,

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호의 임펄스 크기를 판단하고 판단된 결과를 상기 이득 조정부에 DC값으로 출력하는 DC 계산부와,

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호로부터 심볼 클럭 복구를 위해 특정 대역의 주파수만을 통과시키는 전치 필터와,

   상기 전치 필터의 출력으로부터 타이밍 에러에 관한 정보를 검출하는 위상 오차 검출부와,

   상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하고, 필터링된 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하여 상기 A/D 변환부로 출력하는 필터 및 NCO로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 OQAM 변환부는

   상기 재샘플링부에서 보간되어 출력되는 VSB 디지털 기저대역 실수 성분의신호와 허수 성분의 신호에 2.690559MHz의 중심 주파수(center frequency)를 갖는 고정 발진 주파수를 곱하여 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 디지털 TV 수신기.
7. 잔류측파대(VSB) 변조 방식으로 전송되는 데이터를 수신하여 디지털화한 후 디지털화된 통과대역 VSB 신호에 반송파 복구 과정을 통해 생성된 복소 반송파를 곱하여 VSB 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호로 변환하는 반송파 복구부가 구비된 디지털 TV 수신기의 심볼 클럭 복구 장치에 있어서,

   상기 VSB 디지털 기저대역 실수 성분과 허수 성분의 신호를 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호로 변환하는 OQAM 변환부;

   상기 OQAM 변환부에서 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 고역 통과 필터링하여 데이터 구간의 정보를 제거하는 고역 통과 필터;

   상기 고역 통과 필터에서 필터링되어 출력되는 OQAM 실수 성분의 신호와 OQAM 허수 성분의 신호를 각각 제곱하여 더한 후 그 결과를 출력하는 제곱 연산부;

   입력되는 DC값에 따라 상기 제곱 연산부의 이득을 조정하여 상기 제곱 연산부의 출력 신호의 크기가 일정하도록 하는 이득 조정부;

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호의 임펄스 크기를 판단하고 판단된 결과를 상기 이득 조정부에 DC값으로 출력하는 DC 계산부;

   상기 이득 조정부에서 출력되는 신호로부터 심볼 클럭 복구를 위해 특정 대역의 주파수만을 통과시키는 전치 필터;

   상기 전치 필터의 출력으로부터 타이밍 에러에 관한 정보를 검출하는 위상 오차 검출부; 그리고

   상기 위상 오차 검출부에서 출력되는 타이밍 에러 정보 중 저대역 신호 성분만을 필터링하고, 필터링된 타이밍 에러 정보의 저대역 성분에 따라 새로 보정된 두배의 심볼 클럭의 주파수를 생성하는 필터 및 NCO로 구성되는 것을 특징으로 하는 심볼 클럭 복구 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 OQAM 변환부는

   상기 고역 통과 필터 대신 대역 통과 필터를 사용하여, OQAM 실수 성분의 신호와 허수 성분의 신호를 각각 대역 통과 필터링함에 의해 데이터 구간의 정보를 제거하는 것을 특징으로 하는 심볼 클럭 복구 장치.