KR20050059600A - Receiver for digital broadcasting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 방송 수신장치에 관한 것으로, 특히 텔레비전 신호를 수신하는 다수개의 안테나들과, 각 안테나의 신호를 전송 채널의 특성을 보상하는 다수개의 채널 등화기들과, 각 채널 등화기의 채널 신호를 조합하는 조합부와, 조합부에서 조합된 채널 신호를 8VSB로 디모듈레이션하는 디모듈레이터를 포함한다. 그러므로 본 발명은 다수개의가 독립된 채널의 신호를 각 안테나를 통해 수신받고 이 수신 신호를 별도의 채널 등화기에서 채널 특성을 보상하고 보상된 채널 신호들을 조합함으로써 다중경로 패이딩 채널에 의한 널 현상을 효과적으로 극복할 수 있어 이동 및 실내 수신의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital broadcast receiver, and in particular, a plurality of antennas for receiving television signals, a plurality of channel equalizers for compensating characteristics of a transmission channel, and a channel signal of each channel equalizer. And a demodulator for demodulating the channel signals combined in the combination unit to 8VSB. Therefore, the present invention receives a plurality of independent channel signals through each antenna and compensates for the channel characteristics in a separate channel equalizer and combines the compensated channel signals to eliminate the null phenomenon caused by the multipath fading channel. It can effectively overcome, greatly improving the performance of mobile and indoor reception.
Description
본 발명은 디지털 방송 수신장치에 관한 것으로서, 특히 다중경로 패이딩 채널(multi-path fading channel)에 의한 널(null) 현상을 효과적으로 극복할 수 있는 8VSB 방식의 디지털 방송 수신장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital broadcast receiver, and more particularly, to an 8 VSB digital broadcast receiver that can effectively overcome a null phenomenon caused by a multi-path fading channel.
텔레비전에 대한 '디지털 혁명'은 1990년 초기, 제 1 위성 조작자들이 디지털 형식으로 신호들을 방송하기 시작했을 때 시작했다. 그 이후로 현존하는 지상파 아날로그 NTSC(전국 텔레비전 방식 위원회) 텔레비전 시스템들을 디지털 텔레비전(DTV) 시스템들로 바꾸기 시작하였다. The digital revolution for television began in the early 1990s when first satellite operators began broadcasting signals in digital form. Since then, it has begun to replace existing terrestrial analog NTSC television systems with digital television (DTV) systems.
몇 개의 동시에 일어나는 표준 화질 텔레비전(SDTV : Standard Definition Television) 영상 시스템들 또는 단일 고화질 텔레비전(HDTV : High Definition Television) 영상은 통상적으로 디지털 텔레비전 프로그래밍 방송들을 구성할 것이다. SDTV는 대략 오늘날의 아날로그 텔레비전 방송들과 같은 품질 레벨로 간주되고, HDTV는 스크린 상의 화상의 품질 및 사운드의 품질을 크게 개선하는 보다 고화질 비디오 표준들의 수에 관한 것이다. 이 광범위한 텔레비전 표준들 양자 모두는 ATSC(차세대 텔레비전 표준 위윈회) 표준, 즉 지상파 방송들을 위해 미국에 의해 1994년에 착수된 새로운 표준 내에 있는 것으로 간주된다. 소비자들이 수신기들을 갖는 그들의 구 텔레비전 세트들을 바꾸게 하고, TV 체험을 시각적으로 향상시키기 위하여 ATSC 표준은 HDTV 호환성이 있다. HDTV 표준 영상들은 아날로그 텔레비전 영상들의 해상도를 6배까지 허용하고, 현재 NTSC 해상도의 2배인 초 시간적인 해상도마다 가득 찬 60 프레임들까지 허용한다. 움직임은 매끄럽게 보여지고, 화상은 매우 큰 스크린에 매우 가까이 앉아도 될 정도로 충분히 명확하다. 화상은 더 영화들과 같아지고 TV에 사실적인 느낌을 부가하도록 파노라마 16:9 수평 대 수직 종횡비로 디스플레이된다. HDTV 비디오 신호는 거의 4 내지 5배의 NTSC 영상의 데이터를 포함한다.Several simultaneous standard definition television (SDTV) imaging systems or single high definition television (HDTV) video will typically constitute digital television programming broadcasts. SDTV is roughly regarded as the same level of quality as today's analog television broadcasts, and HDTV is about a number of higher definition video standards that greatly improve the quality of the picture and sound on the screen. Both of these broader television standards are considered to be within the ATSC (Next Generation Television Standards Committee) standard, a new standard launched in 1994 by the United States for terrestrial broadcasts. The ATSC standard is HDTV compatible to allow consumers to change their old television sets with receivers and visually enhance the TV experience. HDTV standard images allow up to six times the resolution of analog television images, and up to 60 frames per second in time resolution, twice the current NTSC resolution. The movement looks smooth and the picture is clear enough to sit very close to a very large screen. The picture is displayed in a panoramic 16: 9 horizontal-to-vertical aspect ratio to make it more like a movie and add a realistic feel to the TV. HDTV video signals contain nearly four to five times the data of NTSC video.
하지만 ATSC 표준의 8VSB(Vertigial Sideband) 전송 방식은 싱글 캐리어 방식의 디지털 방송으로 DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)의 멀티 캐리어 전송 방식인 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 비해 이동 수신 및 실내 수신에 매우 취약하다. 그 이유는 8VSB 전송 방식이 OFDM에 비해 다중경로 패이딩 채널(multi-path fading channel)에 취약하기 때문이다. 즉 다중경로 패이딩 채널에서는 도 1의 그래프에서와 같이 특정 주파수의 이득이 크게 떨어지는 널(null) 현상이 보이게 된다. 이러한 상황에서 OFDM의 경우에는 다수의 멀티 캐리어중 몇 개의 채널에만 손상이 가므로 FEC(Forward Error Correction)을 통해 해결할 수 있지만, 8VSB의 경우에는 전송 채널 자체가 취약한 상황이므로 이를 극복하기는 어렵기 때문에 이동 수신과 실내 수신에 취약한 것이다.However, the ATSC standard's 8VSB (Vertigial Sideband) transmission method is a single-carrier digital broadcast system compared to orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), a multicarrier transmission method of digital video broadcasting-terrestrial (DVB-T). Very vulnerable This is because the 8VSB transmission scheme is more vulnerable to a multi-path fading channel than OFDM. That is, in the multipath fading channel, as shown in the graph of FIG. 1, a null phenomenon in which the gain of a specific frequency is greatly decreased is seen. In such a situation, OFDM can be solved through FEC (Forward Error Correction) because only a few channels of a multi-carrier are damaged. It is vulnerable to mobile reception and indoor reception.
도 2는 종래 기술에 의한 디지털 방송 수신장치를 나타낸 간략 구성도이다. 도 2를 참조하면, 종래 8VSB 전송 방식의 디지털 방송 수신장치는 텔레비전 방송 신호를 수신하는 안테나(10)와, 안테나(10)의 신호를 IF 신호로 변환하는 IF 변환부(미도시됨)와, 채널 등화기(channel equalizer)(12)와, 디모듈레이터(demodulator)(14)와, 디코더(decoder)(16) 등을 포함한다.2 is a simplified block diagram showing a digital broadcast receiver according to the prior art. 2, a conventional 8VSB transmission digital broadcasting receiver includes an antenna 10 for receiving a television broadcast signal, an IF converter (not shown) for converting the signal of the antenna 10 into an IF signal, A channel equalizer 12, a demodulator 14, a decoder 16, and the like.
일반적인 경우 ATSC 디지털 방송 수신장치는 채널 등화기를 포함하지는 않지만, 상기 수신장치에서는 디지털 방송 전송 방식을 비교하기 위하여 채널 등화기를 추가한 경우를 나타낸다. 이에 채널 등화기(12)는 IF 변환부의 IF 신호에서 전송 채널의 상태에 따라 적응적으로 필터 계수를 조정한 후 이에 따라 필터링하여 다중경로를 통과하면서 발생하는 왜곡에 따른 채널 특성을 보상한다. 그리고, 디모듈레이터(14)는 채널 등화기(12)의 채널 특성 결과를 이용하여 8VSB로 디모듈레이션한다. 디코더(16)는 8VSB로 디모듈레이션된 신호를 MPEG-Ⅱ 등의 알고리즘으로 MPEG 전송 스트림으로 디코딩한다.In general, the ATSC digital broadcast receiver does not include a channel equalizer, but the receiver shows a case where a channel equalizer is added to compare digital broadcast transmission schemes. Accordingly, the channel equalizer 12 adaptively adjusts the filter coefficients according to the state of the transmission channel in the IF signal of the IF converter and filters the channel coefficients according to the distortion generated while passing through the multipath. The demodulator 14 demodulates to 8VSB using the channel characteristic result of the channel equalizer 12. The decoder 16 decodes the 8VSB demodulated signal into an MPEG transport stream using an algorithm such as MPEG-II.
도 3은 종래 디지털 방송 수신장치의 채널 등화기 구성을 나타낸 도면으로서, 채널 등화기(12)는 입력되는 신호를 소정의 기준치와 비교하여 채널 상태를 추정하는 채널 추정부(122)와, 채널 추정부(122)에서 추정된 채널의 공액복소수(124)와 수신된 신호를 컨벌루션(convolution) 곱으로 연산하는 승산기(126)를 포함한다.3 is a diagram illustrating a channel equalizer configuration of a conventional digital broadcast receiver. The channel equalizer 12 compares an input signal with a predetermined reference value to estimate a channel state, and a channel estimator 122. And a multiplier 126 that computes the received signal with a convolutional complex 124 of the channel estimated at the government 122 as a convolution product.
이와 같은 8VSB 전송 방식의 디지털 방송 수신장치는 채널 추정부(122)를 통해서 패이딩 채널로 변형된 신호의 레벨과 위상을 보상해줌으로써 특정 주파수의 이득이 떨어지는 널 현상을 어느 정도 보상할 수 있으나, 그 보상 정도는 미비한 상태이다. Such an 8VSB transmission digital broadcasting receiver can compensate for the null phenomenon in which the gain of a specific frequency falls to some extent by compensating for the level and phase of a signal transformed into a fading channel through the channel estimator 122. The amount of compensation is insufficient.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 다수개의가 독립된 채널의 신호를 각 안테나를 통해 수신받고 이 수신 신호를 별도의 채널 등화기에서 채널 특성을 보상하고 보상된 채널 신호들을 조합함으로써 다중경로 패이딩 채널에 의한 널 현상을 효과적으로 극복할 수 있어 이동 및 실내 수신의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 디지털 방송 수신장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to receive the signals of a plurality of independent channels through each antenna in order to solve the problems of the prior art as described above to compensate the channel characteristics in a separate channel equalizer and to compensate the channel signals Combination can effectively overcome the null phenomena caused by the multipath fading channel to provide a digital broadcast receiver that can greatly improve the performance of mobile and indoor reception.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 8VSB 전송 방식의 디지털 방송 수신장치에 있어서, 텔레비전 신호를 수신하는 다수개의 안테나들과, 각 안테나의 신호를 전송 채널의 특성을 보상하는 다수개의 채널 등화기들과, 각 채널 등화기의 채널 신호를 조합하는 조합부와, 조합부에서 조합된 채널 신호를 8VSB로 디모듈레이션하는 디모듈레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a digital broadcasting receiver of 8VSB transmission method, comprising: a plurality of antennas for receiving a television signal, a plurality of channel equalizers for compensating characteristics of a transmission channel with a signal of each antenna, And a demodulator for combining the channel signals of each channel equalizer, and a demodulator for demodulating the channel signals combined in the combination unit to 8VSB.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 방송 수신장치를 나타낸 간략 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 8VSB 전송 방식의 디지털 방송 수신장치는 텔레비전 방송 신호를 수신하는 다수개의 안테나들(100, 102)과, 각 안테나(100, 102)의 신호를 IF 신호로 변환하는 IF 변환부(미도시됨)와, 각 IF 변환부의 IF 신호에서 전송 채널의 상태에 따라 적응적으로 필터 계수를 조정한 후 이에 따라 필터링함으로써 다중경로를 통과하면서 발생하는 왜곡에 따른 채널 특성을 보상하는 다수개의 채널 등화기들(104, 106)과, 상기 채널 등화기들(104, 106)의 채널 신호를 조합하는 조합부(108)와, 상기 조합부(108)의 8VSB로 디모듈레이션하는 디모듈레이터(110)와, VSB로 디모듈레이션된 신호를 MPEG-Ⅱ 등의 알고리즘으로 MPEG 전송 스트림으로 디코딩하는 디코더(112) 등을 포함한다.4 is a simplified block diagram showing a digital broadcast receiving apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 4, the 8 VSB transmission digital broadcasting receiver according to the present invention converts a plurality of antennas 100 and 102 and a signal from each antenna 100 and 102 into a IF signal. By adjusting the filter coefficients according to the state of the transmission channel in the IF signal of the IF converter (not shown) and each IF converter, and filtering according to the channel characteristics according to the distortion generated during the multipath A demodulation unit 108 that combines a plurality of compensating channel equalizers 104 and 106, a channel signal of the channel equalizers 104 and 106, and demodulates the 8 VSBs of the combination unit 108. A demodulator 110, and a decoder 112 for decoding a signal demodulated with VSB into an MPEG transport stream using an algorithm such as MPEG-II.
여기서, 설명의 간략화를 위하여 다수개의 채널 등화기들중에서 2개에 대해서만 한정하여 설명한다. 이에 104를 제 1채널 등화기로, 106을 제 2채널 등화기로 정한다. Here, for simplicity, only two of the plurality of channel equalizers will be described. 104 is determined as the first channel equalizer and 106 is determined as the second channel equalizer.
이때 각 제 1 및 제 2채널 등화기들(104, 106)은 도 3과 같이 입력되는 신호를 소정의 기준치와 비교하여 채널 상태를 추정하는 채널 추정부(122)와, 채널 추정부(122)에서 추정된 채널의 공액복소수(124)와 수신된 신호를 컨벌루션 곱으로 연산하는 승산기(126)를 포함한다.In this case, each of the first and second channel equalizers 104 and 106 includes a channel estimator 122 and a channel estimator 122 for estimating a channel state by comparing an input signal with a predetermined reference value as shown in FIG. 3. And a multiplier 126 that calculates the received signal with the convolutional complex number 124 of the channel estimated at.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 8VSB 전송 방식의 디지털 방송 수신장치는 다음과 같이 작동하게 된다.3 and 4, an 8 VSB transmission digital broadcast receiver according to an embodiment of the present invention configured as described above operates as follows.
다수개의 안테나들(100, 102)은 텔레비전 방송 신호를 각각 수신하고 각 안테나에 연결된 IF 변환부들(미도시됨)은 수신된 방송 채널 신호를 IF 신호로 변환한다. 제 1 및 제 2채널 등화기들(104, 106)은 각 안테나들(100, 102)에 연결된 IF 변환부의 IF 신호에서 전송 채널의 상태에 따라 적응적으로 필터 계수를 조정한 후 이에 따라 필터링함으로써 다중경로를 통과하면서 발생하는 왜곡에 따른 채널 특성을 보상한다. 즉, 제 1 및 제 2채널 등화기들(104, 106)은 각 채널 추정부(122)를 통해 입력되는 IF 신호를 소정의 기준치와 비교하여 채널 상태를 추정하고 승산기(126)를 통해서 채널 추정부(122)에서 추정된 채널의 공액복소수(124)와 수신된 신호를 컨벌루션 곱으로 연산하여 채널 특성을 보상하도록 한다.The plurality of antennas 100 and 102 respectively receive a television broadcast signal, and IF converters (not shown) connected to each antenna convert the received broadcast channel signal into an IF signal. The first and second channel equalizers 104 and 106 adaptively adjust the filter coefficients according to the state of the transmission channel in the IF signal of the IF converter connected to the antennas 100 and 102, and then filter accordingly. Compensate for channel characteristics due to distortions that occur during multipath. That is, the first and second channel equalizers 104 and 106 estimate the channel state by comparing the IF signal input through the channel estimator 122 with a predetermined reference value and add the channel through the multiplier 126. The conjugation complex 124 of the channel estimated by the government 122 and the received signal are calculated by a convolution product to compensate for the channel characteristics.
그리고 조합부(108)는 제 1 및 제 2채널 등화기들(104, 106)에서 제공된 각각의 채널 신호를 조합하고 이들 조합된 채널 신호를 디모듈레이터(110)에 전달한다. 이때 조합부(108)는 최고 비율 조합(Maximum Ratio Combining) 방법을 이용하도록 한다.The combiner 108 combines respective channel signals provided from the first and second channel equalizers 104 and 106 and transmits the combined channel signals to the demodulator 110. At this time, the combination unit 108 uses a maximum ratio combining method.
한편 최고 비율 조합 방법은 일반적인 MIMO(Multi-Input Multi-Output) 환경에서 최고의 수신이득을 보장하는 것으로 증명된 STBC(Space Time Block Coding) 기법의 일부이다. 즉 송신 안테나가 다수개 일 때는 매우 복잡한 수식의 연산을 필요로 하나, 본 발명과 같이 송신 안테나는 하나이며 수신 안테나만 다수개일 경우에는 조합부에서 단순이 수신된 채널 신호들을 합산하는 연산만으로 최고 비율 조합(Maximum Ratio Combining)을 이루어 최고의 수신 이득을 보장하게 된다.On the other hand, the highest rate combining method is part of the Space Time Block Coding (STBC) technique, which has been proven to guarantee the best reception gain in a general multi-input multi-output (MIMO) environment. That is, when there are a large number of transmit antennas, a very complicated calculation is required. However, in the case of the present invention, when there is only one transmit antenna and only a plurality of receive antennas, the combination unit simply calculates the sum of the received channel signals to obtain the highest ratio. Maximum Ratio Combining ensures the best reception gain.
디모듈레이터(110)는 조합부(108)에서 조합된 채널 신호를 8VSB로 디모듈레이션한 후에 디코더(112)로 전달한다.The demodulator 110 demodulates the combined channel signal by the combination unit 108 to 8VSB and then transmits the demodulated channel signal to the decoder 112.
디코더(112)는 디듈레이터(110)에서 8VSB로 디모듈레이션된 신호를 MPEG-Ⅱ 등의 알고리즘에 의해 MPEG 전송 스트림으로 디코딩한다.The decoder 112 decodes the signal demodulated to 8VSB in the demodulator 110 into an MPEG transport stream by an algorithm such as MPEG-II.
도 5는 본 발명에 따른 수신된 채널의 그래프이다. 도 5의 그래프를 참조하면, 본 발명의 디지털 방송 수신장치가 예컨대 2개의 안테나를 통해 독립된 두 채널 신호를 수신하고 이들 채널 신호를 2개의 채널 등화기를 통해 채널 신호를 보상한 후에 조합부를 통해 각 채널 신호를 조합하였을 경우 특정 주파수의 이득이 떨어지는 채널의 널 현상이 크게 줄어듬을 알 수 있다.5 is a graph of a received channel in accordance with the present invention. Referring to the graph of FIG. 5, the digital broadcasting receiver of the present invention receives two independent channel signals through, for example, two antennas, compensates the channel signals through two channel equalizers, and then combines each channel through a combination unit. When the signals are combined, it can be seen that the null phenomenon of the channel where the gain of a specific frequency falls is greatly reduced.
도 6은 본 발명과 종래 디지털 방송 수신장치의 SER 및 SNR을 비교한 그래프이다. 도 6의 그래프에서 ○ 표시는 종래 수신장치에서 안테나 및 채널 등화기를 하나만 사용했을 때 SER(Symbol Error Rate) 및 SNR(Signal Noise Ratio)의 관계를 나타낸 것이다. 그리고 △ 표시는 본 발명의 수신장치에서 안테나 및 채널 등화기를 다수개의 사용했을 때 SER 및 SNR의 관계를 나타낸 것이다.6 is a graph comparing SER and SNR of the present invention and a conventional digital broadcasting receiver. In the graph of FIG. 6, the symbol ○ shows a relationship between a symbol error rate (SER) and a signal noise ratio (SNR) when only one antenna and a channel equalizer are used in the conventional receiver. And? Indicates the relationship between SER and SNR when a plurality of antennas and channel equalizers are used in the receiver of the present invention.
그러므로, 본 발명의 그래프(△)에서 동일한 SER을 보장하기 위해서는 종래 그래프(○)보다 더 낮은 SNR을 필요로 하여 보다 높은 수신 이득을 보장할 수 있다.Therefore, in order to ensure the same SER in the graph Δ of the present invention, a lower SNR is required than the conventional graph ○ to ensure higher reception gain.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 다수개의가 독립된 채널의 신호를 각 안테나를 통해 수신받고 이 수신 신호를 별도의 채널 등화기에서 채널 특성을 보상하고 보상된 채널 신호들을 조합함으로써 다중경로 패이딩 채널에 의한 널 현상을 효과적으로 극복할 수 있어 이동 및 실내 수신의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention receives a plurality of independent channel signals through each antenna, and receives the received signals in a multipath fading channel by compensating channel characteristics in a separate channel equalizer and combining the compensated channel signals. By effectively overcoming the null phenomena, there is an effect that can greatly improve the performance of the mobile and indoor reception.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
도 1은 다중경로 패이딩 채널에서의 널 현상을 나타낸 그래프,1 is a graph showing a null phenomenon in a multipath fading channel,
도 2는 종래 기술에 의한 디지털 방송 수신장치를 나타낸 간략 구성도,2 is a simplified block diagram showing a digital broadcast receiving apparatus according to the prior art;
도 3은 종래 디지털 방송 수신장치의 채널 등화기 구성을 나타낸 도면,3 is a view showing a channel equalizer configuration of a conventional digital broadcasting receiver;
도 4는 본 발명에 따른 디지털 방송 수신장치를 나타낸 간략 구성도,4 is a simplified block diagram showing a digital broadcast receiving apparatus according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 수신된 채널의 그래프,5 is a graph of a received channel in accordance with the present invention;
도 6은 본 발명과 종래 디지털 방송 수신장치의 SER 및 SNR을 비교한 그래프. 6 is a graph comparing SER and SNR of the present invention and a conventional digital broadcasting receiver.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
100, 102 : 다수개의 안테나들100, 102: multiple antennas
104 : 제 1채널 등화기104: first channel equalizer
106 : 제 2채널 등화기106: second channel equalizer
108 : 조합부108: combination
110 : 디모듈레이터110: demodulator
112 : 디코더112: decoder
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |