KR20050007439A - Carrier recovery for dtv receivers - Google Patents
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Abstract
세그먼트 위치 복구와 독립적인 심볼 클럭 복구를 위한 시스템(300) 및 방법은 신호의 상위 및 하위 대역 에지에서 주파수 및 위상 정보를 사용하여 심볼 클럭을 정정하는 신호(399)를 발생시킨다. 루트-2승 코사인 필터(320, 330), 저역 통과 필터(348, 368, 397), 멀티플라이어(302, 304, 322, 324, 332, 334, 380, 390) 및 가산기(340, 350, 360, 370, 395)의 특정 조합은 주파수 영역에서 수신된 신호(200)의 테일(d)을 효율적으로 사용하여 위상 에러를 정정한다.The system 300 and method for symbol clock recovery independent of segment position recovery generates a signal 399 that uses the frequency and phase information to correct the symbol clock at the upper and lower band edges of the signal. Route-2 power cosine filters 320, 330, low pass filters 348, 368, 397, multipliers 302, 304, 322, 324, 332, 334, 380, 390, and adders 340, 350, 360 The specific combination of, 370, 395 corrects the phase error using the tail d of the signal 200 received in the frequency domain efficiently.
Description
통상적으로, 국지 통신(local communication)은 유선으로 행해져 왔는데, 그 이유는 유선에 의한 통신이 비용 효율적이면서 정보를 신뢰할 수 있게 전달하도록 하기 때문이다. 장거리 통신을 위해, 무선파에 의한 정보의 전송이 요구된다. 이것이 하드웨어 관점에선 간편하지만, 무선 주파수(RF) 전송이 정보를 손상시키는 문제를 초래하고, 종종, 기상 조건, 대형 건물, 및 전자기 방사의 다른 소스들로부터의 간섭을 극복하기 위하여 고전력 트랜스미터를 요구하였다.Typically, local communication has been done over the wire, because wired communication allows for cost-effective and reliable delivery of information. For long distance communication, transmission of information by radio waves is required. While this is straightforward from a hardware point of view, radio frequency (RF) transmissions cause information corruption and often require high power transmitters to overcome interference from weather conditions, large buildings, and other sources of electromagnetic radiation. .
개발된 각종 변조 기술은 비용 효율성 및 수신 신호 품질의 관점에서 여러 가지 해결책을 제안하였지만, 최근까지, 이들 기술은 주로 아날로그였다. 주파수 변조 및 위상 변조는 잡음에 대해 어느정도의 내성(immunity)을 제공하는 반면에, 진폭 변조는 복조를 보다 간단화하였다. 그러나, 최근에, 저 비용의 마이크로제어기의 출현과, 국내 휴대 전화 및 위성 통신의 도입으로 인해, 디지털 변조가 대중화되어 왔다. 디지털 변조 기술은 그와 상대적인 개념인 아날로그 변조 기술에 비해서 통상적인 마이크로프로세서 회로가 가진 모든 장점들을 성취한다. 통신 링크에서의 문제들은 소프트웨어를 사용하여 극복될 수 있다. 정보는 암호화될 수 있으며, 수신된 데이터의 에러 정정은 보다 신뢰성이 있으며, 디지털 신호 처리를 사용하면 각 서비스에 할당되는 대역폭이 제한되는 것을 감소시킬 수 있다.Various modulation techniques developed have proposed various solutions in terms of cost efficiency and received signal quality, but until recently, these techniques were mainly analog. Frequency modulation and phase modulation provide some immunity to noise, while amplitude modulation simplifies demodulation. Recently, however, with the advent of low cost microcontrollers and the introduction of domestic mobile phones and satellite communications, digital modulation has become popular. Digital modulation technology achieves all the advantages of conventional microprocessor circuits over its counterpart, analog modulation technology. Problems in the communication link can be overcome using software. The information can be encrypted, error correction of the received data is more reliable, and the use of digital signal processing can reduce the limitation on the bandwidth allocated to each service.
통상적인 아날로그 시스템과 마찬가지로, 디지털 변조는 여러 가지 장점들을 지닌 진폭, 주파수 또는 위상 변조를 사용할 수 있다. 주파수 및 위상 변조 기술이 잡음에 대한 내성이 보다 좋기 때문에, 이들 기술이 오늘날, 사용중인 대부분의 서비스에 선호되는 기술이다.Like conventional analog systems, digital modulation can use amplitude, frequency or phase modulation with several advantages. Because frequency and phase modulation techniques have better immunity to noise, these technologies are the preferred technologies for most services in use today.
공동 계류중인 2002년 4월 5일자 출원된 미국 임시 특허 출원 60/370,326호 및 2003년 4월 4일자 출원된 출원번호가 공개되지 않은 미국 실용 특허 출원의 우선권을 주장한 것이다. 본 출원은 또한 이와 함께 동일 날짜로 출원된 "심볼 클럭 복구를 위한 시스템 및 방법"으로 표제된 미국 실용 출원에 관계된 것이다.US Patent Application No. 60 / 370,326, filed Apr. 5, 2002, and US Application No., filed Apr. 4, 2003, claim priority of US Utility Patent Application. This application is also related to a US utility application entitled "System and Methods for Symbol Clock Recovery" filed with the same date.
도1은 전형적인 VSB 신호의 특정 특징을 도시한 주파수-영역 다이어그램이다.1 is a frequency-domain diagram illustrating certain features of a typical VSB signal.
도2는 본 발명에 따른 캐리어 복구를 위한 회로의 블록도이다.2 is a block diagram of a circuit for carrier recovery in accordance with the present invention.
도3은 도2에 도시한 상기 회로의 특정 시점을 통하여 통과하는 VSB 신호의 특정 특징에 관한 다이어그램이다.FIG. 3 is a diagram of specific features of a VSB signal passing through a particular point in time of the circuit shown in FIG.
통상적인 아날로그 주파수 변조로부터의 간단한 변화는 디지털 신호를 변조 입력에 인가함으로써 구현될 수 있다. 이로 인해, 출력은 2개의 분리 주파수에서 사인파 형태를 취한다. 이 파형을 복조하기 위하여, 신호를 2개의 필터로 통과시키고 이로 인한 신호를 논리 레벨로 다시 변환시킨다. 통상적으로, 이 형태의 디지털 주파수 변조를 주파수 시프트 방식(frequency shift keying)이라 칭한다.Simple changes from conventional analog frequency modulation can be implemented by applying a digital signal to the modulation input. Because of this, the output takes the form of a sine wave at two separate frequencies. To demodulate this waveform, the signal is passed through two filters and the resulting signal is converted back to a logic level. This type of digital frequency modulation is commonly referred to as frequency shift keying.
스펙트럼면에서, 디지털 위상 변조 또는 위상 시프트 방식은 주파수 변조와 매우 유사하다. 이는 주파수 대신에 전송된 파형의 위상을 변경시키는 것을 포함하는데, 이들 유한 위상 변경이 디지털 데이터를 표현한다. 가장 간단한 형태로서, 디지털 데이터를 사용하여 위상 변조된 파형을 발생시켜 동일한 주파수이지만 대향 되는 위상의 2개의 신호간을 스위치시키는 것이다. 이 결과의 파형이 동일한 주파수의 사인파와 승산되면, 2개의 성분이 발생된다. 하나는 수신된 주파수의 2배인 코사인 파형이고 하나는 진폭이 위상 시프트의 코사인에 비례하는 주파수-독립 항(frequency-independent term)이다. 따라서, 보다 높은 주파수 항을 필터링 제거하면 원래의 디지털 데이터가 발생된다.In terms of spectrum, the digital phase modulation or phase shift scheme is very similar to the frequency modulation. This involves changing the phase of the transmitted waveform instead of frequency, which represents a finite phase change. In its simplest form, digital data is used to generate a phase modulated waveform to switch between two signals of equal frequency but opposite phases. If the resulting waveform is multiplied by a sine wave of the same frequency, two components are generated. One is a cosine waveform that is twice the frequency received and one is a frequency-independent term whose amplitude is proportional to the cosine of the phase shift. Thus, filtering out the higher frequency term results in the original digital data.
스테이지를 위상 시프트 방식으로 하는 상기 개념을 고려하면, 가능한 위상의 수는 2를 초과하여 증대될 수 있다. 송신된 "캐리어"는 임의수의 위상중에서 변화를 겪고, 수신된 신호를 동일 주파수의 사인파와 승산함으로써 위상 시프트를 주파수-독립 전압 레벨로 복조할 것이다.Considering the above concept of making the stage a phase shift method, the number of possible phases can be increased by more than two. The transmitted "carrier" will undergo a change in any number of phases and will demodulate the phase shift to a frequency-independent voltage level by multiplying the received signal by a sine wave of the same frequency.
이 기술의 예로서 4상 위상 편입 방식(QPSK)을 들 수 있다. 4상 위상 시프트 방식에 의해, 캐리어는 4개의 위상들중에서 변화됨으로써 위상 변화당 임의의 4개값을 표시할 수 있다. 이는 초기에는 유효하지 않은 것으로 간주되지만, 이는 캐리어가 1비트 대신에 심볼 당 정보의 2 비트를 전송하도록 하는 변조 방식을 제공함으로써, 캐리어의 데이터 대역폭을 효율적으로 2배가 되게 한다.An example of this technique is the four-phase phase incorporation method (QPSK). By the four-phase phase shift scheme, the carrier can change any of the four phases to display any four values per phase change. This is initially considered invalid, but it provides a modulation scheme that allows the carrier to transmit two bits of information per symbol instead of one, thereby effectively doubling the data bandwidth of the carrier.
위상 변조된 신호 및 이에 따른 QPSK를 복조하는 방법의 수학적인 증명이 이하에 나타나 있다.A mathematical proof of how to demodulate a phase modulated signal and thus QPSK is shown below.
오일러의 해법(Euler's relations)은 다음과 같은 사인 및 코사인을 특징으로 한다.Euler's relations are characterized by the following sine and cosine:
여기서. 따라서, 동일 주파수 및 위상의 2개의 사인파의 승산은 다음과 같이 주어진다.here . Therefore, the multiplication of two sinusoids of the same frequency and phase is given as follows.
디지털 리시버는 인입하는 사인 신호와 발진기 출력을 혼합함으로써 이 연산을 수행한다. 상기 식이 보여주는 바와 같이, 이 결과는 입력 주파수의 2배인 주파수 및 입력의 진폭의 1/2인 진폭을 갖는 사인 출력이며, 입력 진폭의 1/2의 DC 옵셋상에 중첩된다.The digital receiver does this by mixing the incoming sine signal with the oscillator output. As the equation shows, this result is a sine output with a frequency that is twice the input frequency and an amplitude that is half of the amplitude of the input, and is superimposed on a DC offset of half the input amplitude.
유사하게, sin(ωt)와 cos(ωt)를 승산하면 다음과 같다.Similarly, multiplying sin (ωt) and cos (ωt) gives
이 결과는 DC 옵셋을 갖지 않는, 입력 주파수의 2배인 주파수를 갖는 사인 출력이다.The result is a sine output with a frequency that is twice the input frequency, with no DC offset.
코사인파를 임의의 위상-시프트된 사인파와 승산하면 입력 주파수의 2배인 출력 주파수를 갖는 "복조된" 파형을 발생시킨다는 것을 알 수 있는데, 이의 DC 옵셋은 위상 시프트(φ)에 따라서 가변한다.It can be seen that multiplying the cosine wave with any phase-shifted sine wave produces a "demodulated" waveform with an output frequency that is twice the input frequency, whose DC offset varies with the phase shift φ.
따라서, 가변하는 위상 시프트된 캐리어는, 상기 캐리어와 국부 발진기로부터의 사인 출력을 승산시키고 고주파수 성분을 필터링 제거함으로써, 가변 출력 전압으로 복조된다. 불행하게도, 위상 시프트 검출은 2개의 상한(quadrants)으로 제한되며, π/2의 위상 시프트는 -π/2의 위상 시프트와 구별될 수 없다. 그러므로, 모든 4 상한에 제공되는 위상 시프트를 정확하게 복호하기 위하여, 입력 신호를 사인 및 코사인 파형 둘 다와 승산하며, 고주파수 필터링 제거하고 데이터 재구성할 필요가 있다. 상기 식들을 전개하면 다음과 같다:Thus, the variable phase shifted carrier is demodulated to a variable output voltage by multiplying the sine output from the carrier and the local oscillator and filtering out the high frequency components. Unfortunately, phase shift detection is limited to two quadrants, and a phase shift of π / 2 cannot be distinguished from a phase shift of -π / 2. Therefore, in order to correctly decode the phase shifts provided for all four quadrants, it is necessary to multiply the input signal by both sine and cosine waveforms, remove high frequency filtering, and reconstruct the data. Expanding the above equations:
그러나, 혼합기의 출력을 저역 통과 필터링하고 4개의 전압을 논리 레벨로 다시 재구성하여 캐리어로부터 데이터를 제거하는 공정은 간단하지 않다. 실제로, 리시버에서 국부 발진기를 인입 신호와 정확하게 동기화시키는 것 또한 용이하지않다. 국부 발진기가 인입 신호와 위상면에서 상이하면, 페이저도(phasor diagram)의 신호는 위상 차와 동일한 크기의 위상 회전을 겪을 것이다. 게다가, 국부 발진기의 위상 및 주파수가 인입 신호에 대해서 고정되지 않는 경우, 페이저도상에서 계속적으로 회전될 것이다. 그러므로, 프론트-엔드 복조기의 출력은 통상적으로 아날로그-대-디지털(A/D) 변환기에 공급되고, 국부 발진기의 위상 또는 주파수의 에러로 인한 어떠한 회전도 디지털 신호 처리시에 제거된다.However, the process of low pass filtering the output of the mixer and reconstructing the four voltages back to the logic level to remove data from the carrier is not straightforward. In practice, it is also not easy to accurately synchronize the local oscillator with the incoming signal at the receiver. If the local oscillator is different in phase from the incoming signal, the signal in the phasor diagram will undergo phase rotation of the same magnitude as the phase difference. In addition, if the phase and frequency of the local oscillator are not fixed with respect to the incoming signal, they will continue to rotate on the phaser diagram. Therefore, the output of the front-end demodulator is typically supplied to an analog-to-digital (A / D) converter, and any rotation due to an error in the phase or frequency of the local oscillator is eliminated in processing the digital signal.
캐리어로부터 데이터를 추출하면서 갖는 다른 문제는 부호 간 간섭(inter-symbol interference, ISI)이다. 상기 ISI는 예를들어, 전화선 또는 공중파 방송과 같은 아날로그 채널 상에서 전송되는, 진폭 변조 디지털 전송과 같이 정보를 펄스로 생성할 때 발생한다. 상기 원 신호는 불연속 시간 시퀀스의 적합한 근사치로써 시작되나 상기 수신된 신호는 연속 타임 신호이다. 임펄스 트레인(impulse train)의 형태는 피크가 원 펄스의 진폭에 관련 있는 미분가능한 신호로 전송에 의해서 번지거나 확산된다. 상기 신호는 디지털 하드웨어에 의해 판독되고, 상기 수신된 신호를 주기적으로 샘플링 한다.Another problem with extracting data from carriers is inter-symbol interference (ISI). The ISI occurs when generating information in pulses, such as amplitude modulated digital transmissions, for example transmitted over analog channels such as telephone lines or over-the-air broadcasts. The original signal begins with a suitable approximation of the discontinuous time sequence but the received signal is a continuous time signal. In the form of an impulse train, the peak spreads or spreads by transmission to a differential signal that is related to the amplitude of the original pulse. The signal is read by digital hardware and periodically samples the received signal.
각 펄스는 하나의 싱크(sinc)파에 일반적으로 접근하는 신호를 생성한다. 본 기술에 숙련된 당업자는 싱크파가 증가하는 주요 피크로부터의 거리에 따라 점진적으로(monotonically) 감소하여 피크의 크기를 갖는, 하나의 주요 피크에 관해서 집중되는 일련의 피크에 의해 특성화되는 것을 이해할 것이다. 동일하게, 상기 싱크 파는 상기 주요 피크로부터의 거리를 증가시킴에 따라 점진적으로 감소하는 크기를 포함하는 일련의 파구(trough)를 갖는다. 일반적으로, 상기 피크들의 주기는 수신하는 하드웨어의 샘플링 레이트의 등급(order)에 의존한다. 따라서, 상기 신호의 단일 샘플링 포인트에서의 크기는 전송 신호 내에서 상기 포인트에 대응하는 펄스의 크기 뿐만아니라 전송 스트림내에서 다른 비트에 대응하는 펄스로부터 기여(contribution)에 의해서 영향을 받게 된다. 다시 말하면, 상기 신호의 일부분은 전송 스트림 내에 다른 심볼들의 도착에 대응하는 수신된 신호의 일부분에 불필요한 기여(contribution)를 일으키는 경향이 있는 전송 스트림 내에 단일 심볼에 대응하여 생성된다.Each pulse produces a signal that normally approaches one sink wave. Those skilled in the art will understand that the sink wave is characterized by a series of peaks concentrating on one major peak, having a peak size that decreases monotonically with distance from the increasing main peak. . Equally, the sink wave has a series of troughs that include a magnitude that gradually decreases with increasing distance from the main peak. In general, the period of the peaks depends on the order of sampling rate of the receiving hardware. Thus, the magnitude at a single sampling point of the signal is affected by the contribution from the pulse corresponding to the other bits in the transport stream as well as the magnitude of the pulse corresponding to the point in the transmission signal. In other words, a portion of the signal is generated corresponding to a single symbol in the transport stream that tends to cause unnecessary contributions to the portion of the received signal that corresponds to the arrival of other symbols in the transport stream.
상기 효과는 상기 펄스의 고유의 형태에 의해서, 예시적으로 상기 샘플링 레이트에 대응하는 정규 구간에 제로 값을 포함하여 생성되는 펄스들에 의해서 부분적으로 제거될 수 있다. 그러나, 상기한 바는 최대 신호 전력 및 최소 인터-심볼 인터페이스를 갖도록 정확한 시간 순간에 샘플을 생성하는 상기 리시버가 요구된다. 상기 트랜스미터 및 리시버는 통상 별개의 수정 발진기(crystal oscillator)들을 구비하기 때문에, 하나의 디지털 리시버는 상기 트랜스미터 클럭에 동조하도록 시도해야만 한다. 다시 말하면, 상기 리시버는 상기 수신된 신호로부터 상기 클럭 정보를 추출해야만 하고, 이때 상기 A/D 타이밍을 조정한다. 이것은 심볼 클럭 복구로서 알려져 있다.The effect may be partially eliminated by the inherent shape of the pulse, for example by pulses generated by including a zero value in a regular interval corresponding to the sampling rate. However, what is needed is the receiver to generate a sample at a precise time instant to have a maximum signal power and a minimum inter-symbol interface. Since the transmitter and receiver typically have separate crystal oscillators, one digital receiver must attempt to tune to the transmitter clock. In other words, the receiver must extract the clock information from the received signal and then adjust the A / D timing. This is known as symbol clock recovery.
ATSC(Advanced Television Systems Committee)는 디지털 텔레비젼("DVT")의 전송 표준으로서 잔류 측파대("VSB") 변조를 선택하였다. ATSC 표준에서, 8 VSB는 지상 방송(terrestrial broadcast)의 표준인 반면에, 16 VSB는 케이블 전송의 표준으로서 사용된다. (ITU(International Telecommunications Union) 표준은 5개의VSB 모드, 즉 2, 4, 8, 16, 및 8T를 규정한다).The Advanced Television Systems Committee (ATSC) chose Residual Sideband ("VSB") modulation as the transmission standard for digital television ("DVT"). In the ATSC standard, 8 VSB is the standard for terrestrial broadcast, while 16 VSB is used as the standard for cable transmission. (The International Telecommunications Union (ITU) standard defines five VSB modes, namely 2, 4, 8, 16, and 8T).
통상적으로, 8 VSB는 동기화를 위하여 3개의 부가 신호(supplementary signals)를 사용한다. 첫번째, 캐리어 포착을 위하여 저레벨의 RF 파일럿을 사용한다. 두번째, 도1에 도시된 바와 같이, 4-심볼 데이터-세그먼트 동기가 매 832 심볼마다 1회 사용되는데, 즉 매 세그먼트 마다 1회 사용되어 주파수 및 위상 면에서 데이터 클럭을 동기화시킨다. (통상적으로, 4 심볼은 [1, -1, -1, 1]로 표준화된다). 최종적으로, 832-심볼 데이터-프레이밍(framing) 동기는 데이터 프레이밍 및 등화기 트레인닝(training)을 위하여 매 313 세그먼트 마다 1회 사용된다. 데이터-프레임 동기는 또한, 8 VSB, 16 VSB 또는 다른 적절한 ITU 모드들중 한 모드를 식별하는 정보를 포함한다.Typically, 8 VSBs use three supplementary signals for synchronization. First, a low level RF pilot is used for carrier acquisition. Second, as shown in Fig. 1, four-symbol data-segment synchronization is used once every 832 symbols, i.e., once every segment, to synchronize the data clock in frequency and phase. (Usually, 4 symbols are normalized to [1, -1, -1, 1]). Finally, 832-symbol data-framing synchronization is used once every 313 segments for data framing and equalizer training. The data-frame sync also includes information identifying one of 8 VSB, 16 VSB or other suitable ITU modes.
파일럿 신호는 0.3dB 전력을 갖는다. 파일럿 복구가 통상적으로 신뢰할 수 있을 지라도, 이는, 강하며, 인접하며, 느리게 이동하는 다중경로화 상황 등의 어떤 환경하에선 실패할 수 있다.The pilot signal has 0.3 dB power. Although pilot recovery is typically reliable, it may fail under certain circumstances, such as in a strong, contiguous, and slow moving multipathing situation.
상기 유형의 다중경로화가 방송 디지털 전송이 바람직할 것 같은 도심지 환경에선 통상적이기 때문에, 디지털 텔레비전의 상업용으로 개발하고, 다른 디지털 전송 시스템을 개선시키는데 이 문제를 해결하는 것이 중요하다.Since this type of multipathing is common in urban environments where broadcast digital transmission would be desirable, it is important to develop this commercially for digital television and to address this problem in improving other digital transmission systems.
그러므로, 세그먼트 동기 신호가 완전히 파괴되거나 심하게 변경된 경우 조차도 8 VSB 신호로부터 심볼 클럭 복구를 수행할 수 있고 캐리어 복구 및 세그먼트 위치 복구와 독립적인 캐리어 복구를 위한 새로운 시스템 및 방법이 요구된다. 본 발명은 특히, 이들 요구에 부합하도록 하는 것이다.Therefore, there is a need for a new system and method for carrier recovery that is capable of performing symbol clock recovery from an 8 VSB signal and even independent of carrier recovery and segment position recovery even when the segment sync signal is completely destroyed or severely changed. The present invention is particularly intended to meet these needs.
본 발명의 원리에 대한 이해를 증진시키기 위하여, 도면에 도시된 실시예를 지금부터 참조할 것이고, 특정한 언어가 이를 설명하는데 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 이로 인해서 본 발명의 범위가 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 당업자는 도시된 장치의 변경 및 수정을 행할 수 있을 뿐만 아니라 본원에 예시된 바와 같은 본 발명의 원리를 부가 적용할 수 있다.To enhance understanding of the principles of the present invention, reference will now be made to the embodiments shown in the drawings, and specific language will be used to describe it. Nevertheless, it will be understood that this does not limit the scope of the invention. Those skilled in the art can make changes and modifications to the illustrated apparatus as well as further apply the principles of the invention as illustrated herein.
본 발명에 따른 캐리어 복구 시스템은 상기 파일럿(pilot)과 상위 및 하위 대역 에지 모두를 사용할 수 있기 때문에 더 신뢰성 있는 복구를 제공한다. 따라서 고스트가 통상 존재하는 특히 도심지 환경에서, 보다 신뢰성 있다. 본 발명에 따른 캐리어 복구 시스템은 상기 파일럿이 퍼펙트 널(perfect null)에 의해 소실되더라도 복구될 수 있다.The carrier recovery system according to the present invention provides more reliable recovery since both the pilot and the upper and lower band edges can be used. It is thus more reliable, especially in urban environments where ghosts are usually present. The carrier recovery system according to the present invention can be recovered even if the pilot is lost by perfect null.
도1은 대개 100으로 표시된, VSB 신호 스펙트럼의 어떤 특징들을 도시한 것이다. 이 예에서, 신호(100)의 주요 부분(110)은 5.38MHz 폭인데, 이는 3dB 감쇠된 부분(110) 내의 감쇠되지 않은 부분(105)을 포함한다. 그러나, 진폭은 메인 주파수영역(main frequency domain) 외부에서 완전히 댐프(damp)되지 않는다. 이 예에서, 실제 신호는 신호의 주요 부분(110)에서 위, 아래로 부가적인 0.31MHz에 존재하는데, 이 전체 대역은 115로 표시된다. 이들 "대역 에지(band edges)"는 후술되는 바와 같이, 캐리어 복구를 위하여 사용될 수 있다.1 illustrates certain features of the VSB signal spectrum, usually indicated at 100. In this example, the major portion 110 of the signal 100 is 5.38 MHz wide, which includes the unattenuated portion 105 in the 3 dB attenuated portion 110. However, the amplitude is not fully damped outside the main frequency domain. In this example, the actual signal is at additional 0.31 MHz up and down in the main portion 110 of the signal, which is represented by 115. These "band edges" can be used for carrier recovery, as described below.
도2는 도3에 도시된 특정 시점들에 대응하는 신호를 갖는, (200)으로 도시된, 본 발명을 따른 회로의 블록도이다. 신호는, 바람직하게는 2배의 심볼 레이트로 실행하는 A/D 변환기(도시되지 않음)로부터 (201)에서 (200)으로 입력된다. 나이퀴스트 조건을 충족시키는데 2배의 심볼 레이트로 샘플링하면 충분하다는 것을 인지할 것이다. 업스트림 A/D 변환기는 2배의 샘플 레이트 보다 큰 샘플레이트로 입력 신호를 샘플링할 수 있지만, 하드웨어 주파수가 이 지점을 넘어서 증가하면 이에 상응하여 수행성능을 증가시키지 않고 하드웨어 비용을 증가시킨다. 회로(200)는 2개의 신호, sin(ωn) 및 cos(ωn)를 발생시키는 디지털 제어된 발진기("DCO")(210)를 포함하는데, "n"은 심볼 카운트이다. 제1 멀티플라이어(202)는 입력 신호를 cos(ωn) 신호와 승산시키고, 제2 멀티플라이어(204)는 입력 신호를 sin(ωn)와 승산시킨다. 그 후, 제1 및 제2 멀티플라이어(202 및 204)로부터의 상기 출력은 제1 및 제2 루트-2승 코사인(RRC:Root-Rasised Cosine) 필터(220 및 230) 각각을 통과한다. 제1 RRC 필터(220)의 출력은 제3 멀티플라이어(222)에서 sin(πn/4)와 승산되고 제4 멀티플라이어(224)에서 cos(πn/4)과 승산된다. 마찬가지로, 제2 RRC 필터(230)로부터의 출력은 제5 멀티플라이어(232)에서 sin(πn/4)와 승산되고 제6 멀티플라이어(234)에서 cos(πn/4)과 승산된다.FIG. 2 is a block diagram of a circuit according to the present invention, shown at 200, with a signal corresponding to the particular time points shown in FIG. The signal is input from 201 to 200 from an A / D converter (not shown), which preferably runs at twice the symbol rate. It will be appreciated that sampling at twice the symbol rate is sufficient to meet the Nyquist condition. Upstream A / D converters can sample the input signal at sample rates greater than twice the sample rate, but if the hardware frequency increases beyond this point, the hardware cost is increased without correspondingly increasing performance. Circuit 200 includes a digitally controlled oscillator (“DCO”) 210 that generates two signals, sin (ωn) and cos (ωn), where “n” is a symbol count. The first multiplier 202 multiplies the input signal by the cos (ωn) signal, and the second multiplier 204 multiplies the input signal by sin (ωn). The output from the first and second multipliers 202 and 204 then passes through first and second root-rasised cosine (RRC) filters 220 and 230, respectively. The output of the first RRC filter 220 is multiplied by sin (πn / 4) in the third multiplier 222 and multiplied by cos (πn / 4) in the fourth multiplier 224. Similarly, the output from the second RRC filter 230 is multiplied by sin (πn / 4) in the fifth multiplier 232 and multiplied by cos (πn / 4) in the sixth multiplier 234.
제6 멀티플라이어(234)로부터의 출력은 제1 누산기(240)에 의해 제3 멀티플라이어(222)로부터의 출력으로부터 감산되고 제3 누산기(260)에 의해 제3 멀티플라이어(222)로부터의 출력에 가산된다. 제5 멀티플라이어(232)의 출력은 제2 누산기(250)에 의해 제4 멀티플라이어(224)의 출력으로부터 감산되고 제4 누산기(270)에 의해 제4 멀티플라이어(224)의 출력에 가산된다. 제2 누산기(250)로부터의 출력은, 바람직하게는 약 70KHz에서 -3dB 감쇠를 갖는 제1 IIR(저역 통과 무한 임펄스 응답) 필터(248)로 통과되어, 대역 에지를 넘는 고 주파수 성분을 필터링 제거한다.The output from the sixth multiplier 234 is subtracted from the output from the third multiplier 222 by the first accumulator 240 and the output from the third multiplier 222 by the third accumulator 260. Is added. The output of the fifth multiplier 232 is subtracted from the output of the fourth multiplier 224 by the second accumulator 250 and added to the output of the fourth multiplier 224 by the fourth accumulator 270. . The output from the second accumulator 250 is passed to a first IIR (low pass infinite impulse response) filter 248, which preferably has a -3 dB attenuation at about 70 KHz, to filter out high frequency components beyond the band edge. do.
IIR 필터(348)의 출력은 제1 제한기(246)를 통과한다. 제1 제한기(246)는 1의 값을 어떤 정의 입력에 할당하고, -1의 값을 어떤 부의 입력에 할당한다. (당업자는 이를 부호()함수로서 인지할 것이다). 제1 제한기(246)로부터의 출력은 제7 멀티플라이어(280)를 사용하여 제1 누산기(240)로부터의 출력과 승산된다. 당업자는, 제7 멀티플라이어(280)의 출력이 2개의 RRC 필터와 승산됨으로써 이 신호가 플레인 2승 코사인 필터(plain raised cosine filter) 전체와 유효하게 승산된다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 제7 멀티플라이어(280)의 출력은 하위 대역 에지(lower band edge)로부터 얻어진 주파수 및 위상 정정 정보를 표시한다.The output of the IIR filter 348 passes through the first limiter 246. The first limiter 246 assigns a value of 1 to some definition input and a value of -1 to some negative input. (The skilled person will recognize this as a sign function.) The output from the first limiter 246 is multiplied by the output from the first accumulator 240 using the seventh multiplier 280. It will be appreciated that the output of the seventh multiplier 280 is multiplied by two RRC filters so that this signal is effectively multiplied by the entire plain raised cosine filter. The output of 280 indicates frequency and phase correction information obtained from the lower band edge.
제4 누산기(270)로부터의 출력은, 바람직하게는 70KHz에서 -3dB 감쇠를 갖는 제2 저역 통과 IIR 필터(268)로 통과되어, 대역 에지를 넘는 고 주파수 성분을 필터링 제거한다. 상기 필터(268)로부터의 출력은 제2 제한기(266)를 통과한다. 제1 제한기(246)와 유사하게, 제2 제한기(266)는 1의 값을 어떤 정의 입력에 할당하고-1의 값을 어떤 부의 입력에 할당한다. 제2 제한기로부터의 출력은 제8 멀티플라이어(290)를 사용하여 제3 누산기(260)로부터의 출력과 승산된다. 제8 멀티플라이어(290)의 출력은 상위 대역 에지(upper band edge)로부터 얻어진 주파수 및 위상 정정 정보를 표시한다는 것을 인지할 것이다.The output from the fourth accumulator 270 is passed to a second low pass IIR filter 268, preferably with a -3 dB attenuation at 70 KHz, to filter out high frequency components beyond the band edge. Output from the filter 268 passes through a second limiter 266. Similar to the first limiter 246, the second limiter 266 assigns a value of 1 to some definition input and a value of -1 to some negative input. The output from the second limiter is multiplied by the output from the third accumulator 260 using the eighth multiplier 290. It will be appreciated that the output of the eighth multiplier 290 indicates the frequency and phase correction information obtained from the upper band edge.
그 후, 제7 멀티플라이어(280)의 출력은 제9 멀티플라이어(285)를 사용하여 가중 팩터 "k"와 승산된다. 제8 멀티플라이어(290)의 출력은 제5 누산기(295)를 사용하여 제9 멀티플라이어(285)의 출력으로부터 감산된다. 제5 누산기(295)에서의 출력은 그 후, 상기 DCO 콘트롤러(299)에 제공되는 신호를 발생시키는 제3 저역 통과 IIR 필터(297)를 통하여 통과되며, 이는 캐리어 복구를 제공하는 상기 피드백 루프를 완성시킨다.The output of the seventh multiplier 280 is then multiplied by the weight factor "k" using the ninth multiplier 285. The output of the eighth multiplier 290 is subtracted from the output of the ninth multiplier 285 using a fifth accumulator 295. The output from the fifth accumulator 295 is then passed through a third low pass IIR filter 297 which generates a signal provided to the DCO controller 299, which passes through the feedback loop providing carrier recovery. Complete
당업자는 VSB 신호의 하위 대역 에지가 파일럿 신호를 포함한다는 것을 인지할 것이다. 이는 제9 멀티플라이어(385)에 의해 인가되는 가중 팩터 때문이다. 통상적으로, k가 약 0.3일 때, 상위 및 하위 대역 에지 기여도(contributions)는 적절하게 균형을 맞출 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the lower band edge of the VSB signal includes a pilot signal. This is due to the weighting factor applied by the ninth multiplier 385. Typically, when k is about 0.3, the upper and lower band edge contributions will be properly balanced.
당업자는 본 발명을 구현하는데 각종 변경을 행할 수 있다. 예를 들어, 신호의 발생 및 계산의 일부 또는 전부를 주문형 반도체 또는 범용 집적 회로, 또는 이산 요소들 또는 소프트웨어에 의해 수행할 수 있다.Those skilled in the art can make various changes in implementing the present invention. For example, some or all of the signal generation and calculation may be performed by an on-demand semiconductor or general purpose integrated circuit, or discrete elements or software.
본 발명이 도면 및 상기 설명에 상세히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위한 것이지 제한하고자 하는 것이 아니며, 바람직한 실시예 만이 예시되고 설명되었지만 본 발명의 원리 내에 있는 모든 변경 및 변형들이 포함된다는 것이 이해되어야만 한다.While the invention has been shown and described in detail in the drawings and above description, it is intended to be illustrative and not restrictive, and it is to be understood that only the preferred embodiments have been illustrated and described, but include all modifications and variations that fall within the principles of the invention. .
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