KR20050107286A - 수신 성능이 향상된 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의신호처리방법 - Google Patents

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Abstract

수신 성능이 향상된 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의 신호처리방법이 개시된다. 본 발명에 따른 디지털 방송 송신기는, 본 발명에 따른 디지털 방송 송신기는, 널패킷(Null Packet)으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는, 복수의 세그먼트로 구성된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부, 기정의된 패턴을 갖는 기지데이터를 생성하고, 랜덤화된 데이터 스트림 중 널패킷이 포함된 세그먼트의 위치에 널패킷을 대치하여 기지데이터를 삽입하는 널패킷교환부, 기지데이터가 삽입된 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부, 및 인코딩된 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부를 포함한다. 이에 따라, 수신측에서 수신된 신호로부터 기지데이터를 검출하여 동기 및 등화에 사용함으로써 열악한 멀티패스 채널에서 디지털 방송 수신 성능이 향상될 수 있다.

Description

수신 성능이 향상된 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의 신호처리방법{Digital broadcasting transmission/reception capable of improving receiving performance and signal processing method thereof}
본 발명은 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의 신호처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 VSB(Vestigial Side Bands) 데이터 스트림에 기지(Known) 시퀀스를 삽입하여 송신함으로써 수신 시스템의 수신 성능을 향상시킬 수 있는 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의 신호처리방법에 관한 것이다.
미국향 지상파 디지털 방송 시스템인 ATSC(Advanced Television Systems Committee) VSB 방식은 단일 반송파(Single Carrier) 방식이며 312 세그먼트 단위로 필드 동기신호(field sync)가 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 미국향 지상파 디지털 방송 시스템으로서 ATSC DTV 규격에 따른 송수신기를 나타낸 블럭도이다.
도 1의 디지털 방송 송신기는 MPEG-2(Moving Picture Experts Group) 전송 스트림(Transport Stream : TS)을 랜덤화시키는 랜덤화부(Randomizer: 110), 전송과정에서 채널 특성에 의해 발생하는 비트 에러를 정정하기 위해 전송 스트림에 리드 솔로몬 패리티 바이트를 추가하는 리드 솔로몬(Reel-Solomon: 이하 'RS'라 함) 인코딩부(Encoder: 120), RS 인코딩된 데이터를 소정 패턴에 따라 인터리빙을 수행하는 인터리빙부(Interleaver: 130) 및 인터리빙된 데이터에 대해 2/3 비율로 트렐리스 인코딩을 수행하여 8 레벨 심볼로 맵핑을 수행하는 트렐리스 인코딩부(Trellis encoder: 140)를 포함하여, MPEG-2 전송 스트림에 대해 에러 정정 부호화를 수행한다.
또한, 디지털 방송 송신기는 에러 정정 부호화된 데이터에 대해 세그먼트 동기신호(Segment Sync) 및 필드 동기신호(field Sync)를 삽입하는 다중화부(MUX: 150), 및 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호가 삽입된 데이터 심볼에 소정의 DC 값을 부가하여 파일럿 톤을 삽입하고 펄스 성형하여 VSB 변조를 수행하고 RF 채널 대역의 신호로 변환(up-converting)하여 전송하는 변조 및 RF부부(Modulator/RF up-convertor: 160)를 포함한다.
따라서, 디지털 방송 송신기는 MPEG-2 전송 스트림을 데이터 랜덤화하고, 랜덤화된 데이터를 외부호화기(Outer coder)인 RS 인코더(120)를 통해 외부호화 하고, 부호화된 데이터는 인터리빙부(130)를 통해 데이터를 분산시킨다. 또한, 인터리빙된 데이터를 12심볼 단위로 트렐리스 인코딩부(140)를 통해 내부호화 하고, 내부호화 된 데이터를 8 레벨 심볼로 맵핑을 한 후 필드 동기신호와 세그먼트 동기신호를 삽입하고, 파일럿 톤을 삽입하여 VSB 변조를 하고 RF 신호로 변환하여 전송하게 된다.
한편, 도 1의 디지털 방송 수신기는 채널을 통해 수신된 RF 신호를 기저 신호로 변환하는 튜너(Tuner/IF)(210), 변환된 기저신호에 대해 동기검출 및 복조를 수행하는 복조부(220), 복조된 신호에 대해 멀티패스에 의해 발생된 채널 왜곡을 보상하는 등화부(230), 등화된 신호에 대해 에러를 정정하고 심볼 데이터로 복호하는 트렐리스 디코더(Trellis decoder: 240), 디지털 방송 송신기의 인터리빙부(130)에 의해 분산된 데이터를 재 정렬하는 디인터리빙부(250), 에러를 정정하는 RS 디코딩부(RS decoder: 260), RS 디코딩부(260)를 통해 정정된 데이터를 역 랜덤화(derandomize)하여 MPEG-2 전송 스트림을 출력하는 역랜덤화부(Derandomizer: 270)를 포함한다.
따라서, 도 1의 디지털 방송 수신기는 디지털 방송 송신기의 역 과정으로 RF 신호를 기저 대역으로 변환(Down-converting)하고, 변환된 신호를 복조 및 등화한 후 채널 디코딩을 수행하여 원 신호를 복원한다.
도 2는 미국향 디지털 방송(8-VSB) 시스템의 세그먼트 동기신호 및 필드 동기신호가 삽입된 VSB 데이터 프레임을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 1개의 프레임은 2개의 필드로 구성되며 1개의 필드는 첫번째 세그먼트인 1개의 필드 동기신호 세그먼트(field sync segment)와 312 개의 데이터 세그먼트로 구성된다. 또한, VSB 데이터 프레임에서 1개의 세그먼트는 MPEG-2 패킷 하나에 대응되며, 1개의 세그먼트는 4 심볼의 세그먼트 동기신호(segment sync)와 828 개의 데이터 심볼로 구성된다.
도 2에서 동기신호인 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호는 디지털 방송 수신기 측에서 동기 및 등화를 위해 사용된다. 즉, 필드 동기신호 및 세그먼트 동기신호는 디지털 방송 송신기 및 수신기 사이에 이미 알려진 데이터로서 수신기 측에서 등화를 수행할 때 기준 신호(Reference Signal)로서 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같은 미국향 지상파 디지털 방송 시스템의 VSB 방식은 단일 반송파(Single carrier) 방식으로서 이는 도플러를 갖는 멀티패스 페이딩 채널 환경에 취약한 단점을 가지고 있다. 따라서, 수신기의 성능은 이러한 멀티패스를 제거하기 위한 등화기의 성능에 크게 좌우된다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같은 기존의 전송 프레임에 따르면, 등화기의 기준 신호가 되는 필드 동기신호는 313 세그먼트마다 한번씩 나타나므로 한 프레임의 신호에 비해 상당히 빈도가 낮아서 등화 성능이 저하되는 단점이 있다.
즉, 기존의 등화기를 사용하여 상기와 같이 적은 양의 기지 데이터를 이용하여 채널을 추정하고 멀티패스를 제거하어 수신 신호를 등화하는 것은 용이하지 않다. 이로 인해 종래의 디지털 방송 수신기는 열악한 채널 환경, 특히 도플러 페이딩 채널 환경에서 수신성능이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 디지털 방송 송신기에서 이미 알려진 기지 데이터(Known Data)를 부가한 전송 신호를 생성하여 송신하고 수신측에서는 이를 검출하여 수신 성능을 향상시킬 수 있는 디지털 방송 송수신 시스템 및 그의 신호처리방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 방송 송신기는, 널패킷(Null Packet)으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는, 복수의 세그먼트로 구성된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부, 기정의된 패턴을 갖는 기지데이터를 생성하고, 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널패킷이 포함된 상기 세그먼트의 위치에 상기 널패킷을 대치하여 상기 기지데이터를 삽입하는 널패킷교환부, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부, 및 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 데이터 스트림은 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 포함한다.
또한, 상기 인코딩부는, 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림에 소정 바이트의 패리티를 부가하는 제1 RS(Reed Solomon) 인코딩부, 상기 패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙부, 및 인터리빙된 상기 데이터 스트림을 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩부를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 트렐리스 인코딩부는 트렐리스 부호화 동작을 위한 메모리 소자를 갖고, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에서 상기 메모리 소자를 초기화하여 트렐리스 부호화를 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 RS인코딩부로 부터 상기 데이터 스트림을 입력받아 임시 저장하는 패킷버퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 패킷 버퍼는 상기 트렐리스 인코딩부로부터 상기 메모리 소자 초기화에 따라 부호화가 수행된 상기 기지데이터를 입력받아 임시 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패킷 버퍼로부터 입력되는, 부호화가 수행된 상기 기지데이터에 대한 RS 인코딩을 수행하여 변경된 패리티를 생성하고, 상기 트렐리스 인코딩부로 출력하여 상기 제1 RS인코딩부에 의해 부가된 상기 패리티를 대치하고 트렐리스 부호화를 수행하도록 하는 제2 RS인코딩부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변조 및 RF부는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터를 변조한다.
본 발명에 따른 디지털 송신기를 위한 신호처리방법은, 널패킷(Null Packet)으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는, 복수의 세그먼트로 구성된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 단계, 기정의된 패턴을 갖는 기지데이터를 생성하고, 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널패킷이 포함된 위치에 상기 널패킷을 대치하여 상기 기지데이터를 삽입하는 단계, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림을 에러 정정을 위해 인코딩하는 단계 및 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 인코딩 단계는, 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림에 소정 바이트의 패리티를 부가하는 제1 RS(Reed Solomon) 인코딩 단계, 상기 패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙 단계 및 인터리빙된 상기 데이터 스트림을 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩 단계를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 트렐리스 인코딩 단계는, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에서 트렐리스 부호화 동작을 위한 메모리 소자를 초기화하여 트렐리스 부호화를 수행한다.
또한, 상기 제1 RS인코딩 단계에서 생성된 상기 데이터 스트림을 입력받아 임시 저장하고, 상기 트렐리스 인코딩 단계에서 상기 메모리 소자 초기화에 따라 부호화가 수행된 상기 기지데이터를 입력받아 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 메모리 초기화에 따른 부호화가 수행된 상기 기지데이터에 대해 RS 인코딩을 수행하여 변경된 패리티를 생성하는 제2 RS 인코딩 단계를 더 포함하고, 상기 트렐리스 인코딩 단계로 회귀하여 상기 제1 RS인코딩 단계에서 부가된 상기 패리티를 상기 변경된 패리티로 대치하여 부가하고 트렐리스 부호화를 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 변조 및 RF 단계는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터를 변조하는 것이 바람직하다.
이상의 디지털 방송 송신기에 대응하는 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기는, 디지털 방송 송신기로부터 소정 간격으로 소정의 위치에 기정의된 기지데이터(Known Data)가 삽입된 신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환하는 튜너, 상기 기저대역의 신호를 복조하는 복조부, 복조된 상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 기지데이터검출부 및 검출된 상기 기지데이터를 이용하여 복조된 상기 신호를 등화하는 등화부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 기지데이터는 기정의된 소정의 패턴을 갖는다.
여기서, 상기 기지데이터검출부는, 수신된 신호에 포함된 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 기지데이터를 검출하고 상기 등화부로 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기지데이터검출부는, 검출된 상기 기지데이터를 상기 복조부로 출력하고, 상기 복조부는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 디지털 방송 수신을 위한 신호처리방법은, 디지털 방송 송신기로부터 소정 간격으로 소정의 위치에 기정의된 기지데이터(Known Data)가 삽입된 신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환하는 단계, 상기 기저대역의 신호를 복조하는 단계, 복조된 상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 단계 및 검출된 상기 기지데이터를 이용하여 복조된 상기 신호를 등화하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 기지데이터는 기정의된 소정의 패턴을 갖는다.
또한, 상기 기지데이터 검출단계는, 수신된 신호에 포함된 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 기지데이터를 검출하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 기지데이터 검출단계는, 검출된 상기 기지데이터를 상기 복조 단계로 출력하고, 상기 복조 단계는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송수신 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송수신 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 디지털 방송 송신기는 랜덤화부(310), 널패킷교환부(315), 제1 RS인코딩부(320), 패킷버퍼(325), 인터리빙부(330), 제2 RS인코딩부(335), 트렐리스인코딩부(340), 다중화부(350), 및 변조 및 RF부(360)를 포함한다.
랜덤화부(310)는 할당된 채널 공간의 활용도를 높이기 위해 입력된 MPEG-2 전송 스트림 데이터를 랜덤화한다. 랜덤화부(310)에 입력되는 전송 스트림은 소정의 간격으로 세그먼트 내에 통상적인 데이터를 전혀 포함하지 않는 세그먼트 단위의 널패킷(Null Packet)을 가지며 이에 대해서는 상세히 후술한다.
널패킷교환부(315)는 송신측과 수신측 간에 미리 약속된 소정의 패턴을 갖는 특정 시퀀스(이하, 기지데이터(Known Data)라 칭함)를 생성하며, 랜덤화된 데이터 스트림 중 널패킷에 해당하는 세그먼트에서 널패킷을 기지데이터로 대체한다. 기지데이터는 그 패턴이 송수신되는 일반적인 데이터(payload data)와 구별되므로 전송하고자 하는 통상의 데이터(payload data)로 부터 용이하게 검출할 수 있어 수신측의 동기 및 등화에 이용된다.
제1 RS인코딩부(320)는 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 널패킷교환부(315)에 의해 널패킷이 기지데이터로 교환되고 출력된 데이터 스트림에 대해 RS 인코딩을 수행하여 소정 바이트의 패리티를 부가한다.
인터리빙부(330)는 제1 RS인코딩부(320)에서 출력된 패리티가 추가된 패킷에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행한다.
트렐리스 인코딩부(340)는 인터리빙부(330)에서 출력된 데이터를 심볼로 변환하고 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼 맵핑을 수행한다. 여기서, 트렐리스 인코딩부(340)는 기지데이터의 시작점에서 자체 메모리 소자에 임시 저장된 값을 초기화, 즉 "00" 상태로 만들고 기지데이터에 대한 트렐리스 부호화를 수행한다.
패킷버퍼(325)는 제1 RS인코딩부(320)에서 출력된 데이터 스트림으로 부터 기지데이터를 입력 받아 임시 저장한 후, 트렐리스인코딩부(340)에서 초기화에 따라 기지데이터가 트렐리스 부호화되면, 초기화에 따라 변경된 기지데이터를 입력받고, 임시 저장되어 있던 변경전의 기지데이터를 대치하여 변경된 기지데이터를 임시 저장하고, 변경된 기지데이터를 패리티 재생성을 위해 제2 RS인코딩부(335)로 입력한다.
제2 RS인코딩부(335)는 초기화에 따라 변경된 기지데이터를 입력받아 변경된 데이터에 따른 패리티를 재생성하여 트렐리스인코딩부(340)에 입력함으로써 원래의 패리티를 새로 생성된 패리티로 교체하고 변경된 패리티에 대해 트렐리스 부호화를 수행하도록 한다.
따라서, 트렐리스인코딩부(340)에서 다중화부(350)로 출력하는 패킷 데이터는 트렐리스 인코딩부(340)의 메모리 소자 초기화에 따른 변경된 기지데이터 및 그에 따른 RS 인코딩에 따른 패리티가 부가된 데이터 포맷을 가진다.
다중화부(350)는 트렐리스 인코딩부(340)에 의해 심볼로 변환된 데이터에 도 2의 데이터 포맷과 같이 세그먼트 단위로 세그먼트 동기신호를 삽입하고 필드 단위로 필드 동기신호를 삽입하며, 소정 레벨의 데이터 신호에 소정의 DC값을 부가하여 주파수 스펙트럼상 저주파대역의 에지부분에 파일럿신호를 삽입한다.
변조 및 RF부(360)는 파일럿신호가 삽입된 신호를 펄스 성형(Pulse shaping)하고 중간 주파수(Intermediate Frequency) 반송파에 실어 진폭을 변조하는 등 VSB 변조를 수행하고, 변조된 신호를 RF 변환하여 증폭하고 소정의 대역으로 할당된 채널을 통해 전송한다.
한편, 도 3의 디지털 방송 수신기는 튜너(410), 복조부(420), 등화부(430), 트렐리스디코딩부(440), 디인터리빙부(450), RS디코딩부(460), 역랜덤화부(470) 및 기지데이터검출부(480)를 포함하며, 도 3의 디지털 방송 송신기의 역 과정으로 동작하여 수신된 신호를 복호한다.
튜너(410)는 수신된 신호를 선국하고 선국된 대역의 신호를 기저대역의 신호로 변환한다.
복조부(420)는 기저대역의 신호에 삽입된 파일럿신호 및 동기신호에 따라 동기를 검출하고 복조를 수행한다. 그리고, 등화부(430)는 복조된 신호로 부터 채널의 멀티패스에 의한 채널왜곡을 보상하여 수신된 심볼의 상호간섭을 제거한다.
트렐리스디코딩부(440)는 에러정정을 수행하고 에러정정된 심볼에 대해 복호를 수행하여 심볼 데이터를 출력한다. 복호된 데이터는 디인터리빙부(450)를 통해 디지털 방송 송신기의 인터리버(330)에 의해 분산된 데이터를 재 정렬한다.
디인터리빙된 데이터는 RS디코딩부(460)를 통해 에러가 정정되며, RS디코딩부(460)를 통해 정정된 데이터는 역랜덤화부(470)를 통해 역 랜덤화(derandomize)되어 MPEG-2 전송 스트림의 데이터가 복원된다.
한편, 기지데이터검출부(480)는 복조된 데이터로부터 기지데이터를 검출하고, 복조부(420)의 동기 검출 및 등화부(430)의 채널 왜곡 보상을 위해 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 MPEG-2 패킷 데이터 포맷 설명에 제공되는 도면이다. 도면을 참조하면, 일반적인 MPEG-2 데이터 스트림의 데이터 프레임은 복수의 세그먼트로 구성되며, 하나의 세그먼트는 동기신호인 첫번째 바이트와 PID(Packet Identity)를 포함하는 3개의 바이트로 구성된 헤더와, 전송하고자 하는 통상적인 데이터(Payload data)로 구성된다.
본 발명에 따르면, 데이터 프레임을 구성하는 복수의 세그먼트 중 소정 간격으로 적어도 하나의 세그먼트에 대해, 헤더 부분을 제외하고는 통상적인 데이터(payload data)를 포함하지 않는 널패킷으로 구성한다. 즉, 널패킷으로 구성된 세그먼트는 널패킷의 위치에 대한 정보를 포함하는 헤더 부분을 제외하고는 전송하고자 하는 별도의 정보를 포함하지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의상 소정 간격 당 하나의 널패킷 세그먼트를 삽입하였으나, 널패킷 세그먼트의 빈도 및 개수는 데이터 전송율 및 채널환경 등에 따라 조절할 수 있다.
도 6은 데이터 인터리빙이 수행된 데이터 프레임의 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. 인터리빙부(330)는 데이터 스트림의 순서를 교란하여 전송 신호가 간섭에 강하도록 시간축상에서 데이터를 분산시킨다.
이러한 인터리빙부(330)의 데이터의 분산 방식에 따르면, 도 6에서는 가로 방향으로 동일한 세그먼트에 포함된 널데이터가, 52개의 바이트 당 한번씩 순서대로 규칙적으로 나타나는 것을 알 수 있다.
도 7은 트렐리스 인코딩이 수행된 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. 트렐리스 인코딩부(340)는 인터리빙부(330)에서 출력된 데이터를 한 개의 바이트를 8레벨의 4개의 심벌로 부호화한다.
도 6에서 52개 바이트 마다 하나씩 나타나는 기지데이터 바이트는 각각 4개의 심볼로 부호화된다. 이하, 기지데이터 바이트에 대해 트렐리스 인코딩이 수행되어 생성된 심볼을 기지심볼이라 칭한다. 따라서, 트렐리스 인코딩이 수행되면 208 개의 심볼 마다 4개의 기지심볼이 나타난다. 즉, 기지심볼이 통상적인 데이터 스트림에 소정 간격으로 규칙적으로 삽입되어 통상적인 데이터 스트림으로 부터 용이하게 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.
우선, 랜덤화부(310)는 통상적인 데이터를 포함하지 않는 널패킷으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는 복수의 세그먼트로 구성된 MPEG-2 전송 스트림을 입력받아 랜덤화한다(S510). 랜덤화부(310)에 입력된 데이터는 도 4에 도시된 바와 같은 데이터 포맷을 가진다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 MPEG-2 패킷 중 널패킷으로 구성된 세그먼트는 동기신호인 첫번째 바이트와 3 바이트의 PID(Packet Identity)로 구성된 헤더부분, 및 널 데이터(Null data)로 구성되며, 통상의 데이터(payload data)는 포함하지 않는다.
이어서, 널패킷교환부(315)는 기지데이터로 구성된 패킷을 생성하고, 랜덤화부(310)에서 랜덤화된 데이터에 포함된 널패킷의 위치에 기지데이터로 구성된 패킷을 대치하여 삽입한다(S520). 기지데이터는 소정의 패턴을 갖는 것으로 송신측과 수신측 간에 미리 알려진 데이터로서 통상적인 데이터와 구별되어 용이하게 검출할 수 있다.
그리고, 널패킷교환부(315)에서 출력된 기지데이터가 삽입된 전송 스트림에 대해 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 에러정정 부호화를 수행한다(S530).
에러정정 부호화를 위해, 제1 RS인코딩부(320)는 RS인코딩을 수행하여 소정 바이트의 패리티를 부가하고, 인터리빙부(330)는 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하며, 트렐리스인코딩부(335)는 인터리빙된 데이터를 심볼로 변환하고 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼 맵핑을 수행한다.
한편, 패킷버퍼(325)는 제1 RS인코딩부(320)에서 출력된 데이터를 입력하여 임시 저장한 후, 트렐리스인코딩부(340)에서 초기화에 따라 기지데이터가 트렐리스 부호화되면, 초기화에 따라 변경된 기지데이터를 트렐리스인코딩부(340)로 부터 입력받아, 임시 저장되어 있던 변경전의 기지데이터를 업데이트하여 변경된 기지데이터를 임시 저장한다.
패킷버퍼(325)에 입력된 변경된 기지데이터는 패리티 재생성을 위해 제2 RS인코딩부(335)로 입력된다. 제2 RS인코딩부(335)는 변경된 기지데이터에 대해 RS 인코딩을 수행하여 변경된 패리티를 생성하고, 생성된 패리티를 트렐리스인코딩부(340)에 전송한다.
이에 따라, 트렐리스인코딩부(340)은 제2 RS인코딩부(335)에서 입력된 변경된 패리티로 종전 패리티를 대치하고 이에 대해 트렐리스 부호화를 수행하여, 이미 트렐리스 부호화가 수행되어 출력된 심볼 데이터에 따라 출력되도록 한다.
따라서, 트렐리스인코딩부(340)에서 다중화부(350)로 출력되는 패킷 데이터는 트렐리스 인코딩부(340)의 메모리 소자 초기화에 따른 변경된 기지데이터 및 그에 따른 RS 인코딩에 의해 패리티가 부가된 패킷 데이터에 대해 8레벨 심볼로 트렐리스 부호화가 수행된 데이터이다.
이어서, 심볼 데이터의 세그먼트 단위로 세그먼트 동기신호를 삽입하고 필드 단위로 필드 동기신호를 삽입하고, 주파수 스펙트럼 상에서 파일럿신호를 삽입한다(S540).
그리고, 변조 및 RF부(360)는 파일럿 신호가 삽입된 신호를 펄스 성형(Pulse shaping)하고 중간 주파수(Intermediate Frequency) 반송파에 실어 진폭을 변조하는 등 VSB 변조를 수행하고, 변조된 신호를 RF 변환하여 증폭하고 할당된 채널을 통해 전송한다(S550).
이상과 같이, MPEG-2 전송 스트림에 널패킷을 생성하여 삽입하고, 삽입된 널패킷을 디지털 방송 송신기에서 기지데이터로 대치하여 전송하며, 디지털 방송 수신기에서는 기지데이터를 검출하여 사용함으로써 디지털 방송 수신기의 동기 획득 및 등화 성능과 같은 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 디지털 방송 송신기에서 MPEG-2 전송 스트림 패킷에 널 패킷을 생성하여 삽입하고, 삽입된 널패킷을 기지데이터로 대치하여 전송하여, 디지털 방송 수신기에서 수신된 신호에서 기지데이터를 검출하여 동기 및 등화에 사용함으로써 열악한 멀티패스 채널에서 디지털 방송 수신 성능이 향상될 수 있다.
또한, 기지데이터의 빈도 및 양을 수신기의 동기 및 등화를 위해 적절하게 조절하여 등화기의 동작 성능을 개선시키고 디지털 방송 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 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.
도 1은 일반적인 미국향 디지털 방송(ATSC VSB) 시스템의 송수신시스템을 나타낸 블럭도,
도 2는 ATSC VSB 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송수신 시스템을 나타내는 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 MPEG-2 패킷 데이터의 포맷 설명에 제공되는 도면,
도 5는 데이터 인터리빙이 수행된 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 6은 트렐리스 인코딩이 수행된 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 수신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
310 : 랜덤화부 315 : 널패킷교환부
320 : 제1 RS인코딩부 325 : 패킷버퍼
330 : 인터리빙부 335 : 제2 RS인코딩부
340 : 트렐리스인코딩부 350 : 다중화부
410 : 튜너 420 : 복조부
430 : 등화부 480 : 기지데이터검출부

Claims (22)

  1. 널패킷(Null Packet)으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는, 복수의 세그먼트로 구성된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부;
    기정의된 패턴을 갖는 기지데이터를 생성하고, 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널패킷이 포함된 상기 세그먼트의 위치에 상기 널패킷을 대치하여 상기 기지데이터를 삽입하는 널패킷교환부;
    상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부; 및
    인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림은 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림에 소정 바이트의 패리티를 부가하는 제1 RS(Reed Solomon) 인코딩부;
    상기 패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙부; 및
    인터리빙된 상기 데이터 스트림을 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 트렐리스 인코딩부는 트렐리스 부호화 동작을 위한 메모리 소자를 갖고, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에서 상기 메모리 소자를 초기화하여 트렐리스 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 RS인코딩부로 부터 상기 데이터 스트림을 입력받아 임시 저장하는 패킷버퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 패킷 버퍼는 상기 트렐리스 인코딩부로부터 상기 메모리 소자 초기화에 따라 부호화가 수행된 상기 기지데이터를 입력받아 임시 저장하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 패킷 버퍼로부터 입력되는, 부호화가 수행된 상기 기지데이터에 대한 RS 인코딩을 수행하여 변경된 패리티를 생성하고, 상기 트렐리스 인코딩부로 출력하여 상기 제1 RS인코딩부에 의해 부가된 상기 패리티를 대치하고 트렐리스 부호화를 수행하도록 하는 제2 RS인코딩부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조 및 RF부는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터를 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기.
  9. 널패킷(Null Packet)으로 구성된 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는, 복수의 세그먼트로 구성된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 단계;
    기정의된 패턴을 갖는 기지데이터를 생성하고, 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널패킷이 포함된 위치에 상기 널패킷을 대치하여 상기 기지데이터를 삽입하는 단계;
    상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림을 에러 정정을 위해 인코딩하는 단계; 및
    인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 인코딩 단계는,
    채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 상기 기지데이터가 삽입된 상기 데이터 스트림에 소정 바이트의 패리티를 부가하는 제1 RS(Reed Solomon) 인코딩 단계;
    상기 패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙 단계; 및
    인터리빙된 상기 데이터 스트림을 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 트렐리스 인코딩 단계는, 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에서 트렐리스 부호화 동작을 위한 메모리 소자를 초기화하여 트렐리스 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 RS인코딩 단계에서 생성된 상기 데이터 스트림을 입력받아 임시 저장하고, 상기 트렐리스 인코딩 단계에서 상기 메모리 소자 초기화에 따라 부호화가 수행된 상기 기지데이터를 입력받아 업데이트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메모리 초기화에 따른 부호화가 수행된 상기 기지데이터에 대해 RS 인코딩을 수행하여 변경된 패리티를 생성하는 제2 RS 인코딩 단계;를 더 포함하고,
    상기 트렐리스 인코딩 단계로 회귀하여 상기 제1 RS인코딩 단계에서 부가된 상기 패리티를 상기 변경된 패리티로 대치하여 부가하고 트렐리스 부호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 변조 및 RF 단계는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터를 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
  15. 디지털 방송 송신기로부터 소정 간격으로 소정의 위치에 기정의된 기지데이터(Known Data)가 삽입된 신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환하는 튜너;
    상기 기저대역의 신호를 복조하는 복조부;
    복조된 상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 기지데이터검출부; 및
    검출된 상기 기지데이터를 이용하여 복조된 상기 신호를 등화하는 등화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기지데이터는 기정의된 소정의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 기지데이터검출부는,
    수신된 신호에 포함된 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 기지데이터를 검출하고 상기 등화부로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 기지데이터검출부는,
    검출된 상기 기지데이터를 상기 복조부로 출력하고,
    상기 복조부는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기.
  19. 디지털 방송 송신기로부터 소정 간격으로 소정의 위치에 기정의된 기지데이터(Known Data)가 삽입된 신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환하는 단계;
    상기 기저대역의 신호를 복조하는 단계;
    복조된 상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 기지데이터를 이용하여 복조된 상기 신호를 등화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신을 위한 신호처리방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 기지데이터는 기정의된 소정의 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신을 위한 신호처리방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 기지데이터 검출단계는,
    수신된 신호에 포함된 상기 기지데이터가 삽입된 상기 위치에 대한 정보를 이용하여 상기 기지데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신기.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 기지데이터 검출단계는,
    검출된 상기 기지데이터를 상기 복조 단계로 출력하고,
    상기 복조 단계는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신을 위한 신호처리방법.
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