KR20050052783A - 잔류측파대 수신기 및 그의 반송파 복구기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잔류측파대(VSB) 방식으로 변조되어 송신되는 신호를 수신하여 반송파를 복구하는 잔류측파대 수신기 및 그의 반송파 복구기에 관한 것으로서, 특히 수신되는 통과대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 복조하는 디지털 티브이의 수신기에 있어서, 안테나를 통해 원하는 채널 주파수를 선택하여 중간 주파수로 변환한 후 상기 중간주파수의 일정대역만을 통과시켜 디지털화하는 디지털 처리부와, 상기 디지털화된 통과대역신호 중 반송파 복구에 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터의 출력신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 디지털화된 통과대역신호의 파일롯 성분의 크기를 원하는 크기로 하여 기저대역의 반송파를 복구하는 반송파 복구부와, 상기 기저대역 신호에서 상기 파일롯 신호를 제거하고, 동기신호를 추출하는 클럭 복조부, 상기 동기신호를 이용하여 상기 기저대역 신호의 선형잡음 및 잔류위상잡음을 제거하는 잡음 제거부, 상기 잡음 제거된 기저대역신호를 디코딩하는 디코딩부를 포함하여 구성되어 파일롯이 약해진 채널 상황에서도 보다 안정적으로 반송파 복구를 실행할 수 있다.

Description

잔류측파대 수신기 및 그의 반송파 복구기{VSB receiver and Carrier Recovery apparatus thereof}
본 발명은 디지털 TV에 관한 것으로, 특히 잔류 측파대(Vestigial Side Band ; VSB) 방식으로 변조되어 전송되는 신호를 수신하여 반송파를 복구하는 잔류측파대 수신기 및 그의 반송파 복구기에 관한 것이다.
일반적으로 미국 및 국내에서 디지털 TV(예, HDTV) 전송 방식의 표준으로 채택된 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance)의 VSB 방식은 신호를 진폭 변조했을 때, 반송파를 중심으로 위아래로 생기는 두개의 측대역중 한쪽 측대역 신호를 크게 감쇠시켰을 때의 나머지 부분만을 변조하는 방식이다. 즉, 기저대역의 한쪽 측파대역 스펙트럼만을 취해 통과대역으로 옮겨서 전송하는 방식으로 밴드 영역을 효율적으로 사용하는 방식 중 하나이다.
이때, 상기 VSB 변조시 기저대역(base band)의 DC 스펙트럼이 통과대역(pass band)으로 옮겨가면 톤 스펙트럼으로 바뀌게 되고 이 신호를 흔히 파일롯 신호라 부른다. 즉, 방송국에서 VSB 변조를 할 때 수신기에서 신호를 정확히 복조하게 하기 위하여 파일롯 신호를 실어서 공중으로 날려보내게 된다.
도 1은 이러한 일반적인 디지털 TV의 전송 시스템의 개략적 블록도로서, 랜더마이저(Randomizer)(101)는 입력 데이터를 랜덤하게 하여 리드-솔로몬(R-S) 엔코더(102)로 출력하고, 상기 R-S 엔코더(102)는 내측 및 외측 채널 코딩을 위해 랜덤하게 입력되는 데이터를 R-S 부호화하여 20바이트의 패리티 부호를 부가한 후 인터리버(103)로 출력한다.
인터리버(103)는 R-S 부호화된 데이터를 정해진 규칙에 의해 인터리빙하여 트렐리스 엔코더(104)로 출력하고, 상기 트렐리스 엔코더(104)는 인터리빙된 데이터를 바이트에서 심볼로 변환하여 트렐리스 부호화한 후 멀티플렉서(105)로 출력한다. 상기 멀티플렉서(15)는 트렐리스 부호화된 심볼열에 세그먼트 동기신호, 필드 동기 신호를 매 세그먼트 및 매 프레임마다 먹싱하여 프레임으로 만든 후 파일롯 삽입부(106)로 출력하고, 상기 파일롯 삽입부(106)는 프레임화된 송신 심볼에 DC값인 파일롯 신호를 삽입하여 VSB 변조부(107)로 출력한다. 상기 VSB 변조부(107)는 파일롯 신호가 삽입된 심볼열을 VSB 방식으로 변조하여 RF 업-컨버터(108)로 출력하고, 상기 RF 업-컨버터(108)는 변조된 기저대역의 VSB 신호를 안테나를 통한 효율적인 전송을 위해 RF 통과 대역 신호로 변환한 후 안테나를 통해 전송한다.
도 2는 도 1에 나타낸 디지털 TV의 송신장치의 VSB 변조부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 나타낸 랜더마이저(101), RS-엔코더(102), 인터리버(103), 트렐리스 엔코더(104), 멀티플렉서(105), 파일롯 삽입부(106)로 구성된 채널 엔코더(Channel Encoder)(201)를 통과한 신호는 VSB 변조를 위하여 복소필터(202)와 중간주파수 변조기(203)로 구성된 VSB 변조부를 통과하는데, 우선 채널 엔코더(201)를 통과한 신호는 VSB 변조를 위하여 복소 필터(Complex filter)(202)를 통과한다. 이때, 엔코딩된 디지탈 신호가 복소 필터(202)를 통과하면 힐버트(Hilbert) 변환기와 SRC에 의해 I & Q 신호의 주파수 모양이 VSB 변조를 할 수 있는 모양으로 변한다.
복소 필터(202)의 출력인 I & Q 신호 각각에 대하여 중간 주파수 변조기(203)에서는 중간주파수 변조를 한 후 두 신호를 뺄셈기(204)에서 빼면 필요한 대역폭(6MHz)의 VSB 중간 주파수 신호를 얻을 수 있다. 이렇게 생성된 VSB의 중간 주파수 신호는 공중파로 전송하기 위하여 RF-업 컨버터(205)를 거쳐 효율적인 전송을 위한 무선주파수(RF) 통과 대역 신호로 변환된 후 안테나(206)를 통해 전송된다.
도 3은 일반적인 디지털 TV의 수신장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 ATSC 규격의 디지털 TV 수신장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 튜너를 통해 특정 채널의 통과 대역 신호를 뽑아내고, 측파밴드에 삽입된 파일롯 신호를 이용하여 반송파 복구를 수행한 후 복구된 기저대역 신호로부터 심볼 타임 복구 및 채널 보상을 하여 송신 심볼을 추출한다.
이와 같은 종래 기술에 따른 디지털 TV의 수신장치는, 안테나(301)를 통해 원하는 채널 주파수를 선택한 후 상기 채널 주파수에 실려진 RF 대역의 VSB 신호를 일반 회로에서 다루기 쉬운 주파수 대역인 IF 대역으로 1차 하향 변환하는 튜너(302)와, 상기 튜너(302)에서 출력되는 IF 신호의 일정 대역만을 통과시키는 SAW 필터(303), 상기 SAW 필터(303)의 출력을 A/D 변환부(305)에서 원하는 신호로 2차 하향 변환하는 중간주파수 처리부(304)와, 중간주파수 처리부(304)에서의 아날로그 출력신호를 디지털화하는 A/D 변환부(305)와, 상기 A/D 변환부(305)의 디지털 신호를 기저대역신호로 변환하는 반송파 복구부(306)와, 반송파 복구부(306)의 출력신호에서 파일롯 신호를 제거하는 DC 제거기(307)와, DC 제거기(307)의 출력신호에서 동기신호를 추출하고, 심볼 타이밍을 복구하는 동기화부(308)와, DC 성분이 제거된 전송신호에서 선형잡음을 제거하는 채널 등화기(309)와, 선형잡음이 제거된 전송신호에서 잔류위상잡음을 제거하는 위상추적기(310) 및 전송신호를 송신단의 디지털 채널 코딩의 반대가 되는 디코딩 작업을 수행하는 FEC부(311)를 포함하여 구성된다.
여기서 튜너(302)와, SAW 필터(303), 중간주파수 처리부(304)는 아날로그 처리부라 할 수 있고, 아날로그 처리부에 속한 중간주파수 처리부(304)에서의 아날로그 출력신호를 디지털화하는 A/D 변환부(305)와, 아날로그 처리부를 합하여 디지털 처리부라 할 수 있다. 그리고 DC 제거기(307)와 동기화부(308)는 클럭 복조부라 할 수 있으며, 채널 등화기(309)와 위상 추적기(310)는 잡음 제거부라 할 수 있다.
즉, VSB 방식으로 변조된 RF 신호가 안테나(301)를 통해 수신되면 튜너(302)는 헤테로다인 변조 방식을 사용하여 원하는 채널 주파수를 선택한 후 상기 채널 주파수에 실려진 RF 대역의 VSB 신호를 고정된 중간 주파수 대역(IF; 보통 44MHz나 43.75MHz가 널리 사용됨)으로 내리고 타 채널 신호를 적절히 걸러낸다.
그리고, 임의의 채널의 스펙트럼을 고정된 IF 대역으로 옮겨서 출력해주는 튜너(302)의 출력 신호는 타 밴드 신호의 제거, 잡음 신호 제거, 그리고 아날로그 정합 필터의 기능으로 채용된 소오(Surface Acoustic Wave ; SAW) 필터(303)를 통과하게 된다.
이때, 디지털 방송 신호는 일 예로, 44MHz의 중간 주파수로부터 6MHz의 대역 내에 모든 정보가 존재하므로 SAW 필터(303)에서는 튜너(302)의 출력으로부터 정보가 존재하는 6MHz의 대역만 남기고 나머지 구간을 모두 제거한 후 중간주파수 처리부(304)로 출력한다.
중간 주파수 처리부(304)에서는 A/D 변환부(305)에 원하는 신호로 변형하고, A/D 변환부(305)에서는 입력되는 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환한다.
디지털 신호로 변환된 통과 대역 신호는 반송파 복구부(Carrier Recovery)(306)에서 기저 대역 신호(BaseBand)로 복조하고, 기저 대역 신호로 복조된 신호에는 송신단에서 반송파 복조를 위해 삽입한 파일롯 신호의 주파수가 0Hz인 DC 성분으로 변한다.
여기서 발생한 DC 성분의 역할은 이미 수행되었으므로 이를 제거하는 DC 제거기(307)를 통과한다.
DC 제거기(307)의 출력으로부터 전송 신호에 존재하는 동기 신호를 추출하고, 심볼 타이밍을 복구하는 동기화부(308)에서 동기 신호 구간의 정보를 추출하게 된다. 이때 생성된 동기 신호의 구간에 대한 정보는 후단의 채널 등화기(309), 위상 추적기(310) 및 FEC부(311)에서 사용하게 된다.
DC 성분이 제거된 신호는 전송 채널 및 수신기 내의 아날로그부에 존재하는 선형 잡음을 제거하기 위하여 채널 등화기(309)를 통과한다. 그리고 앞쪽 블럭에서 제거하지 못한 잔류 위상 잡음을 제거하는 위상추적기(310)를 거쳐 FEC부(311)에서 송신부에서 사용한 디지탈 채널 코딩의 반대가 되는 디코딩 작업을 수행한다. 이 작업이 완료되면 디지털TV 내에서의 수신부의 역할은 모두 마치고, 송신단에서 수신부로 입력된 신호와 같은 전송 스트림(Transport Stream)이 비디오 및 오디오 신호 처리부(도시하지 않음)로 전달된다.
도 4는 도 3에 나타낸 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 수신장치의 구성을 나타낸 블럭도 중 반송파 복구부(306)의 상세한 블록도로서, ATSC 규격에 반송파 복구부(306)로 제안된 FPLL(Frequency Phase Lock Loop)을 구현하는 경우에 관한 일반적인 블록 구성도이다.
디지털 TV 수신장치의 반송파 복구부는, 통과대역(PassBand) 아날로그 신호가 디지털신호로 변환되어 출력되면 이를 90도 반전시켜 허수 성분의 Q 신호로 변환한 후 출력하는 힐버트 변환기(402)와, 상기 디지털 신호를 힐버트 변환기(402)에서의 Q 신호로 변환하기 위한 처리시간만큼 지연시킨 후 실수 성분의 I 신호를 출력하는 지연기(401)와, 상기 지연기(401) 및 힐버트 변환기(402)의 I, Q 출력신호와, 전압제어발진기(410)의 출력신호를 곱하여 기저대역의 I, Q 신호로 복소 출력하는 복소 곱셈기(403)와, I 신호 저역통과필터(404) 지연기(406) 부호추출기(407) 곱셈기(408) 루프 필터(409) 및 전압제어발진기(VCO)(410)로 구성되어 복소 곱셈기(403)에서 출력되는 기저대역의 I 신호의 주파수를 고정하기 위한 FLL(Frequency Locked Loop)과, Q 신호 저역통과필터(405) 곱셈기(408) 루프 필터(409) 및 전압제어발진기(VCO)(410)로 구성되어 복소 곱셈기(403)에서 출력되는 기저대역의 Q 신호의 위상을 고정하기 위한 PLL(Phase Locked Loop)로 구성된 FPLL로 구성된다.
여기서 I 신호 저역통과필터(404)와, 지연기(406) 및 부호 추출기(407)는 주파수 오차(에러)를 검출하고, Q 신호 저역통과필터(405)는 검출된 주파수 오차에서 위상 오차(에러)를 검출하게 된다. 그리고 I 신호 저역통과필터(404)와, 지연기(406) 및 부호 추출기(407)의 주파수 오차와 Q 신호 저역통과필터(405)의 위상 오차는 곱셈기(408)에 의해 곱해져 최종적으로 주파수 및 위상오차 성분(제어전압)을 구하게 된다.
그러면 루프필터(409)는 주파수 및 위상오차성분에 포함된 고주파 성분을 제거하고, 전압제어발진기(410)에서는 주파수 및 위상오차성분(제어전압)에 따라 발진 주파수를 변동시켜 발진한다.
즉 루프필터(409)는 기저대역신호만을 필터링하여 출력하고, 전압제어발진기(410)는 루프필터(409)의 출력신호에 따라 변화된 발진주파수를 출력하게 된다. 그리고 이와 같이 전압제어발진기(410)에서의 변화된 발진주파수에 따라 반송파의 주파수 및 위상을 변화시켜 비트(beat) 주파수를 제거한다.
즉 반송파 복구부(306)에서는 SAW 필터(303)의 출력신호로부터 위상을 분리하여 기저대역의 I, Q 신호를 복조하고, 주파수와 위상을 고정(locking)하는데, 전압제어발진기(VCO)(410)의 중심 주파수는 중간 주파수(예를 들어, 46.690559MHz)로 고정되어 있으며, VCO(410)의 출력이 복소 곱셈기(403)에서 SAW 필터(303)의 출력과 곱해져서 기저 대역의 I, Q 채널 신호(i(t),q(t))로 복조 된다.
이때, 송신장치에서 삽입한 파일롯의 주파수는 SAW 필터(303)의 출력에서 정확하게 중간 주파수(예를 들어, 46.690559MHz)에 존재해야 나머지 수신장치에서 정상 동작을 하게 되는데, 보통의 경우 정확하게 46.690559 MHz가 아닐 때가 많이 있다.
그런데 VCO(410)의 출력 주파수는 46.690559MHz에 고정되어 있으므로 SAW 필터(303)에서 파일롯의 출력 주파수가 46.690559MHz가 아닌 경우에는 복소 곱셈기(403)에서 출력되는 두 주파수의 차이에 해당하는 만큼의 비트(beat) 주파수가 존재하게 된다. 상기 비트 주파수를 제거하기 위하여 FPLL을 사용한다. 즉, VCO(410)의 발진 주파수를 변화시킴에 의해 반송파의 주파수 및 위상을 변화시켜 비트 주파수를 제거한다. 따라서, VCO(410)의 발진 주파수를 이동시키는 방향과 크기를 찾아내는 것이 FPLL의 목적이다.
FPLL은 주파수 (Frequency)를 고정시키기 위한 루프(loop)와 위상 (phase)을 고정시키기 위한 루프가 결합된 형태를 지닌다.
도 4에서는 저역통과필터(404), 지연기(406)로 구현된 자동 주파수 조절 필터(AFC Filter : Auto Frequency Control Filter)와, 부호 검출기(407), 곱셈기(408), 루프 필터(409), VCO(410) 및 복소 곱셈기(403)로 이루어진 루프는 주파수를 고정시키기 위한 루프(FLL)가 되며, 저역통과필터(405), 곱셈기(408), 루프 필터(409), VCO(410) 및 복소 곱셈기(403)로 이루어진 루프는 위상을 고정시키기 위한 루프(PLL)가 된다.
PLL에 의해 생성되는 S-커브(curve)는 도 5와 같다.
한편, 앞에서 언급한 바와 같이 FPLL 구조의 반송파 복구 알고리즘은 파일롯 신호의 주파수에 VCO(410)의 출력 주파수를 맞추는 형태를 지닌다. 따라서 I 신호의 파일롯 신호가 정확히 DC에 존재하지 않을 경우, 파일롯 신호의 스펙트럼 상의 위치를 찾는 것이 매우 중요하며, 파일롯 신호 외에 데이터 성분은 반송파 복조에 필요한 정보를 주지 못한다.
따라서 반송파 복조에 불필요한 데이터 성분을 제거하기 위해 저역통과필터(404)를 사용한다.
그러나 채널을 통과하면서 파일롯 신호 성분이 매우 약화되었을 경우, 저역통과필터를 사용하는 것만으로는 FPLL을 이용한 반송파 복조 시스템의 성능 열화를 막기는 어렵다는 문제점이 있었다.
도 6a 내지 도 6c는 반송파 복구부의 복소 곱셈기 출력 신호의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 파일롯 신호가 안정적으로 수신장치에 수신되었을 경우, 기저 대역에 형성된 I 신호의 스펙트럼을 나타내며, 도 6b와 도 6c는 채널에 의해 파일롯 신호가 심하게 약화되었을 경우 기저 대역 신호의 스펙트럼 특성을 나타낸다.
반송파 복구와 완벽하게 이루어지지 않았을 경우에도 파일롯 신호는 어느 정도의 주파수 오프셋을 가지면서 DC 근처에 위치한다.
따라서, 채널에 의해 파일롯 신호가 손상되었을 경우, 복소 곱셈기의 I 신호 출력은 DC 부근에서 그 파워가 매우 약해진다.
한편, 앞에서 언급한 바와 같이 FPLL 알고리즘은 파일롯 신호를 기반으로 반송파 복조를 시행함에 따라 파일롯 신호의 크기가 약해졌을 경우에는 그 성능이 열화되어 결국 반송파 복조를 원활히 수행할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 잔류 측파대 방식으로 변조되어 전송된 신호를 수신하여 반송파를 복구하는 경우에 전송채널을 통과한 파일롯 신호 성분이 약해진 경우 그 파일롯 신호의 크기를 일정하게 할 수 있는 잔류측파대 수신기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잔류측파대 수신기는 수신되는 통과대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 복조하는 디지털 티브이의 수신기에 있어서, 안테나를 통해 원하는 채널 주파수를 선택하여 중간 주파수로 변환한 후 상기 중간주파수의 일정대역만을 통과시켜 디지털화하는 디지털 처리부와, 상기 디지털화된 통과대역신호 중 반송파 복구에 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터의 출력신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 디지털화된 통과대역신호의 파일롯 성분의 크기를 원하는 크기로 하여 기저대역의 반송파를 복구하는 반송파 복구부와, 상기 기저대역 신호에서 상기 파일롯 신호를 제거하고, 동기신호를 추출하는 클럭 복조부, 상기 동기신호를 이용하여 상기 기저대역 신호의 선형잡음 및 잔류위상잡음을 제거하는 잡음 제거부, 그리고 상기 잡음 제거된 기저대역신호를 디코딩하는 디코딩부를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
한편 상기 클럭 복조부는 상기 파일롯 신호를 제거하는 디씨(DC) 제거기와, 상기 파일롯 신호가 제거된 신호에서 동기신호를 추출하는 동기화부를 포함하여 구성되고, 상기 잡음 제거부는 상기 파일롯 신호가 제거된 신호에서 선형잡음을 제거하는 채널등화기와, 상기 선형잡음이 제거된 신호에서 잔류위상잡음을 제거하는 위상추적기로 구성되며, 상기 디코딩부는 상기 잔류위상잡음이 제거된 신호에서 송신신호를 디코딩하는 에프이씨(FEC)부로 구성됨이 바람직하다.
그리고 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반송파 복구기는 디지털 변환된 통과대역신호에 주파수위상고정루프로부터의 발진 주파수를 곱하여 기저대역신호의 반송파를 복구하여 출력하는 복소 곱셈기와, 상기 기저대역신호의 파일롯 신호를 이용해 상기 기저대역신호의 주파수와 위상을 고정시키고, 상기 발진 주파수를 발생시키는 주파수위상고정루프와, 상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역 신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 상기 복소 곱셈기에서 출력된 기저대역신호에 포함된 상기 파일롯 신호를 원하는 크기로 조절하여 상기 주파수위상고정루프로 출력하는 이득제어수단을 포함하여 구성됨이 바람직하다.
한편, 상기 이득제어수단은, 상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역의 신호 중 상기 반송파 복구에 불필요한 데이터 성분을 제거한 신호에서 상기 복소 곱셈기의 기저대역신호의 파워를 계산하는 파워 계산부와, 상기 계산된 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 출력하는 비교부와, 상기 복소 곱셈기와 상기 주파수위상고정루프사이에 구성되어 상기 비교부의 출력결과에 따라 상기 복소 곱셈기에서 출력되는 기저대역신호의 이득을 제어하는 것에 따라 상기 파일롯 신호의 크기를 조절하고, 상기 복구된 반송파를 출력하는 이득 조절부를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
그리고 상기 복소 곱셈기는 상기 디지털 변환된 통과대역신호가 90°위상차를 갖는 통과대역의 I, Q 신호로 입력되면, 상기 발진 주파수와 곱하여 기저대역의 I,Q 신호로 복소하고, 상기 이득 조절부는 상기 기저대역의 I,Q 신호의 각각의 이득을 제어하는 제 1, 제 2 이득 조절부로 구성됨이 바람직하다.
한편, 상기 주파수위상고정루프는 상기 이득 조절부를 통과한 기저대역의 I 신호에서 불필요한 데이터성분을 제거한 후 주파수를 고정하는 제 1 저역통과필터와, 지연기, 부호추출기, 곱셈기, 루프필터 및 주파수 발진기를 포함하여 구성된 주파수고정루프와, 상기 기저대역의 Q 신호에서 불필요한 데이터성분을 제거한 후 위상을 고정하는 제 2 대역통과필터와 상기 곱셈기, 상기 루프필터 및 상기 주파수 발진기로 구성된 위상고정루프를 포함하여 구성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 파워 계산부는 상기 제 1 저역통과필터를 통과한 상기 기저대역 I 신호의 파워를 계산하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 이득제어수단은, 상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역의 신호 중 상기 반송파 복구에 불필요한 데이터 성분을 제거한 신호에서 상기 복소 곱셈기의 기저대역신호의 파워를 계산하는 파워 계산부와, 상기 계산된 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 출력하는 비교부와, 상기 주파수위상고정루프의 주파수 및 위상 에러 검출부와 루프필터 사이에 구성되어 상기 비교부에서의 출력결과에 따라 상기 주파수 및 위상 에러 검출부에서 출력되는 기저대역신호의 이득을 제어하는 것에 따라 상기 파일롯 신호의 크기를 조절하여 상기 루프필터로 출력하는 이득 조절부를 포함하여 구성됨이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 잔류측파대 수신기 및 반송파 복구기를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명에 제 1 실시예에 따른 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명 제 1 실시예에 따른 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부는, 통과대역(PassBand) 아날로그 신호가 디지털신호로 변환되어 출력되면 이를 90도 반전시켜 허수 성분의 Q 신호로 변환한 후 출력하는 힐버트 변환기(도시하지 않음)와, 상기 디지털 신호를 힐버트 변환기에서의 Q 신호로 변환하기 위한 처리시간만큼 지연시킨 후 실수 성분의 I 신호를 출력하는 지연기(도시하지 않음)로부터의 I, Q 출력신호와, 전압제어발진기(711)의 출력신호를 곱하여 기저대역의 I, Q 신호(반송파)로 복소 출력하는 복소 곱셈기(701)와, 제 1 저역통과필터(704) 지연기(706) 부호 추출기(707) 곱셈기(708) 루프 필터(710) 및 전압제어발진기(VCO)(711)로 구성되어 기저대역의 I 신호의 주파수를 고정하는 FLL(Frequency Locked Loop)과, 제 2 저역통과필터(705) 루프 필터(710) 및 전압제어발진기(VCO)(711)로 구성되어 Q 신호의 위상을 고정하는 PLL(Phase Locked Loop)로 이루어진 FPLL(730)과, 제 1 저역통과필터(704)에서 출력되는 I 신호의 파일롯 파워를 계산하는 파워계산부(709)와, 파워계산부(709)에서 계산된 파일롯 파워를 기 설정된 임계값 또는 기준값을 비교하는 비교부(712) 및 복소곱셈기(701)와 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705)사이에 각각 구성되며 비교부(712)의 출력결과에 따라 복소곱셈기(701)에서 출력된 I, Q 출력신호의 크기(gain)를 조절하는 것에 따라 반송파를 복구하기 위한 파일롯 신호의 크기를 원하는 크기로 조절하여 FPLL(730)의 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705)로 출력하는 제 1, 제 2 이득조절부(702,703)로 구성된 이득제어수단(720)을 포함하여 구성된다.
즉 본 발명은 디지털 TV 수신장치의 기본구성은 도 3에 나타낸 디지털 TV 수신 장치와 유사하며, 다만 반송파 복구부가 반송파를 복구함에 있어, 일반적인 디지털 처리부에서 안테나를 통해 원하는 채널 주파수를 선택하여 중간 주파수로 변환한 후 상기 중간주파수의 일정대역만을 통과시켜 디지털화하면, 이 통과대역신호 중 반송파 복구에 불필요한 신호를 제거하는 제 1 저역통과필터(704)의 출력신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 디지털화된 통과대역신호의 파일롯 성분의 크기를 원하는 크기로 하여 기저대역의 반송파를 복구하도록 하는 것으로, 그 외의 파일롯 신호를 제거하고 동기신호를 추출하는 클럭 복조부와 상기 동기신호를 이용하여 기저대역신호의 선형잡음 및 잔류위상잡음을 제거하는 잡음제거부 및 잡음 제거된 기저대역신호를 디코딩하는 디코딩부(예를 들면, FEC부)의 구성은 일반적인 구성과 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
즉 앞에서 언급한 바와 같이 FPLL 알고리즘은 파일롯 신호를 기반으로 반송파 복구를 시행한다. 따라서 반송파 복구에 불필요한 데이터 성분을 제거하기 위해 제 1 저역통과필터(704)를 사용하며, 파워 계산부(709)에서는 이 제 1 저역통과필터(704) 출력 신호의 파워를 계산한다.
그리고 이득 조절부(702, 703)에서는 파워 계산부(709)에서 계산된 파워값을 이용하여 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705) 입력 신호 즉 반송파 복구부의 I, Q 출력신호의 크기(gain)를 조절한다.
따라서 파일롯 신호의 크기가 약해짐에 따라 줄어든 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705)의 출력 신호의 정도에 따라 필터 입력 신호의 크기를 조절할 수 있게 되고, 이렇게 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705)에 입력되는 입력 신호의 파워(power)를 표준화(normalization)하는 경우 선형 잡음이 존재하여 파일롯 신호의 파워가 약해진 상황에서도 일정한 파워(power)를 가진 파일롯 신호가 제 1, 제 2 저역통과필터(704,705)에 입력되도록 할 수 있다. 이는 상대적으로 파일롯 신호의 크기가 약해진 경우 이를 키워 줌으로써 파일롯 신호가 약해진 상황에서도 FPLL 루프 전체의 이득(gain)을 키워줄 수 있게 됨을 의미한다.
도 8은 본 발명에 제 2 실시예에 따른 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명 제 2 실시예에서는 통과대역(PassBand) 아날로그 신호가 디지털신호로 변환되어 출력되면 이를 90도 반전시켜 허수 성분의 Q 신호로 변환한 후 출력하는 힐버트 변환기(도시하지 않음)와, 상기 디지털 신호를 힐버트 변환기에서의 Q 신호로 변환하기 위한 처리시간만큼 지연시킨 후 실수 성분의 I 신호를 출력하는 지연기(도시하지 않음)와, 상기 지연기 및 힐버트 변환기의 I, Q 출력신호와, 전압제어발진기(811)의 출력신호를 곱하여 기저대역의 I, Q 신호(반송파)로 복소 출력하는 복소 곱셈기(801)와, 제 1 저역통과필터(802) 지연기(804) 부호 추출기(805) 곱셈기(806) 루프필터(810) 및 전압제어발진기(811)로 구성되어 기저대역의 I 신호의 주파수를 고정하는 FLL(Frequency Locked Loop), 제 2 저역통과필터(803) 곱셈기(806) 루프필터(810) 및 전압제어발진기(811)로 구성되어 기저대역의 Q 신호의 위상을 고정시키는 PLL(Phase Locked Loop)로 이루어진 FPLL(830)과, 제 2 저역통과필터(802)의 I 출력신호의 파워를 계산하는 파워계산부(807)와, 파워계산부(807)에서 계산된 I 출력신호의 파워와 기 설정된 임계값 또는 기준값을 비교하는 비교부(808) 및 상기 곱셈기(806)의 출력값과 비교부(808)의 출력결과를 수신하여 복소 곱셈기(801)에서 출력되는 I, Q 출력신호의 크기(gain)를 조절하는 것에 따라 파일롯 신호의 크기를 원하는 크기로 조절하여 FPLL(830)로 출력하는 이득조절부(809)로 구성된 이득제어수단(820)을 포함하여 구성된다.
본 발명 제 2 실시예에서는 복소 곱셈기(801)에서 실제 반송파 복구부의 I, Q 신호가 출력된다.
이때 제 1 저역통과필터(802)의 통과 이득을 1로 하였을 경우, 부호 추출기(805)는 신호의 이득에 아무런 영향을 끼치지 않으므로 이득 조절부(808)를 곱셈기(806) 다음 단에 위치시키는 도 8의 실시예와 도 7의 실시예는 등가이다.
도 8에서 이득 조절부(809)는 곱셈기(에러 검출기)(806)의 이득(gain)을 조절하는 것으로 해석할 수 있다.
FPLL 시스템에서 파일롯 신호가 약해졌을 경우 도 5에 나타낸 PLL 의 S-커브(curve)는 상대적으로 이득이 줄어든다. 도 8의 본 발명 제 2 실시예에서는 곱셈기(806)에서 추출된 에러의 이득을 키워 줌으로써 파일롯 신호가 약해진 상황에서 전체 루프의 이득을 조절한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 파일롯 신호의 크기가 약해졌을 경우에 자동으로 FPLL 루프의 이득을 조정할 수 있도록 하여 파일롯 신호의 크기가 약해진 채널 상황에서도 보다 안정적으로 반송파 복구를 실행할 수 있는 효과가 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 청구 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 디지털 TV의 송신장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2는 도 1에 나타낸 디지털 TV의 송신장치의 VSB 변조부의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 3은 일반적인 디지털 TV의 수신장치의 구성을 나타낸 블록도
도 4는 도 3에 나타낸 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 5는 위상동기루프에 의해 생성되는 S-커브 특성을 나타낸 도면
도 6a 내지 도 6c는 복소곱셈기 출력신호의 특성을 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명에 제 1 실시예에 따른 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 8은 본 발명에 제 2 실시예에 따른 디지털 TV의 수신장치의 반송파 복구부의 상세 구성을 나타낸 블록도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
701,801 : 복소 곱셈기 702,703,809 : 이득 조절부
704,705,802,803 : 저역통과필터 706,804 : 지연기
707,805 : 부호추출기 708,806 : 곱셈기
709,807 : 파워 계산부 710, 810 : 루프필터
711,811 : 전압제어발진기 712,808 : 비교부
720,820 : 이득제어수단 730,830 : 주파수위상동기루프

Claims (8)

  1. 수신되는 통과대역 아날로그 신호를 기저대역 디지털 신호로 복조하는 디지털 티브이의 수신기에 있어서,
    안테나를 통해 원하는 채널 주파수를 선택하여 중간 주파수로 변환한 후 상기 중간주파수의 일정대역만을 통과시켜 디지털화하는 디지털 처리부와;
    상기 디지털화된 통과대역신호 중 반송파 복구에 불필요한 신호를 제거하는 저역통과필터의 출력신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 디지털화된 통과대역신호의 파일롯 성분의 크기를 원하는 크기로 하여 기저대역의 반송파를 복구하는 반송파 복구부와;
    상기 기저대역 신호에서 상기 파일롯 신호를 제거하고, 동기신호를 추출하는 클럭 복조부;
    상기 동기신호를 이용하여 상기 기저대역 신호의 선형잡음 및 잔류위상잡음을 제거하는 잡음 제거부;
    상기 잡음 제거된 기저대역신호를 디코딩하는 디코딩부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 잔류측파대 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클럭 복조부는 상기 파일롯 신호를 제거하는 디씨(DC) 제거기와, 상기 파일롯 신호가 제거된 신호에서 동기신호를 추출하는 동기화부를 포함하여 구성되고,
    상기 잡음 제거부는 상기 파일롯 신호가 제거된 신호에서 선형잡음을 제거하는 채널등화기와, 상기 선형잡음이 제거된 신호에서 잔류위상잡음을 제거하는 위상추적기로 구성되며,
    상기 디코딩부는 상기 잔류위상잡음이 제거된 신호에서 송신신호를 디코딩하는 에프이씨(FEC)부로 구성됨을 특징으로 하는 잔류측파대 수신기.
  3. 디지털 변환된 통과대역신호에 주파수위상고정루프로부터의 발진 주파수를 곱하여 기저대역신호의 반송파를 복구하여 출력하는 복소 곱셈기와;
    상기 기저대역신호에서 파일롯 신호를 추출하고, 상기 추출한 파일롯 신호를 이용해 상기 기저대역신호의 주파수와 위상을 고정시키고, 상기 발진 주파수를 발생시키는 주파수위상고정루프와,
    상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역신호의 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 상기 복소 곱셈기에서 출력된 기저대역신호에 포함된 상기 파일롯 신호를 원하는 크기로 조절하여 상기 주파수위상고정루프로 출력하는 이득제어수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반송파 복구기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이득제어수단은, 상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역의 신호 중 상기 반송파 복구에 불필요한 데이터 성분을 제거한 신호에서 상기 복소 곱셈기의 기저대역신호의 파워를 계산하는 파워 계산부와,
    상기 계산된 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 출력하는 비교부와,
    상기 복소 곱셈기와 상기 주파수위상고정루프사이에 구성되어 상기 비교부의 출력결과에 따라 상기 복소 곱셈기에서 출력되는 기저대역신호의 이득을 제어하는 것에 따라 상기 파일롯 신호의 크기를 조절하고, 상기 복구된 반송파를 출력하는 이득 조절부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반송파 복구기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복소 곱셈기는 상기 디지털 변환된 통과대역신호가 90°위상차를 갖는 통과대역의 I, Q 신호로 입력되면, 상기 발진 주파수와 곱하여 기저대역의 I,Q 신호로 복소하고, 상기 이득 조절부는 상기 기저대역의 I,Q 신호의 각각의 이득을 제어하는 제 1, 제 2 이득 조절부로 구성됨을 특징으로 하는 반송파 복구기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 주파수위상고정루프는 상기 이득 조절부를 통과한 기저대역의 I 신호에서 불필요한 데이터성분을 제거한 후 주파수를 고정하는 제 1 저역통과필터와, 지연기, 부호추출기, 곱셈기, 루프필터 및 주파수 발진기를 포함하여 구성된 주파수고정루프와, 상기 기저대역의 Q 신호에서 불필요한 데이터성분을 제거한 후 위상을 고정하는 제 2 대역통과필터와 상기 곱셈기, 상기 루프필터 및 상기 주파수 발진기로 구성된 위상고정루프를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반송파 복구기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 파워 계산부는 상기 제 1 저역통과필터를 통과한 상기 기저대역 I 신호의 파워를 계산하는 것을 특징으로 하는 반송파 복구기.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 이득제어수단은, 상기 주파수위상고정루프에 입력된 기저대역의 신호 중 상기 반송파 복구에 불필요한 데이터 성분을 제거한 신호에서 상기 복소 곱셈기의 기저대역신호의 파워를 계산하는 파워 계산부와,
    상기 계산된 파워 값을 설정된 기준값 또는 임계값과 비교하여 출력하는 비교부와,
    상기 주파수위상고정루프의 주파수 및 위상 에러 검출부와 루프필터 사이에 구성되어 상기 비교부에서의 출력결과에 따라 상기 주파수 및 위상 에러 검출부에서 출력되는 기저대역신호의 이득을 제어하는 것에 따라 상기 파일롯 신호의 크기를 조절하여 상기 루프필터로 출력하는 이득 조절부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반송파 복구기.
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