KR20060019185A - Ｖｓｂ 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법 - Google Patents

Ｖｓｂ 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법 Download PDF

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Abstract

VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 일반적으로 반송파 복원에 사용되는 파일롯(pilot) 신호가 손상된 경우에도 원활한 반송파 복원을 위하여, 수신신호의 상측 주파수대역 및 하측 주파수대역에 대하여 BECM(Band Edge Component Maximization) 알고리즘을 수행하여 위상정보를 생성한다. 생성된 복수개의 위상정보는 결합부를 두어 적절히 결합한다. 이에 의하여, 파일롯 신호가 채널의 다중경로 특성 등에 의하여 손상된 경우에도 반송파 복원을 수행할 수 있다. 나아가, BECM 알고리즘을 수행함에 있어 상측 주파수대역 뿐 아니라 하측 주파수대역을 이용할 수 있으므로, 수신한 신호의 상측 주파수대역이 손상된 경우에도 원활한 반송파 복원을 수행할 수 있다. 나아가,파일롯 신호 등의 손상에 의하여 반송파 복원이 제대로 이루어지지 않는 것에 의한 수신성능의 열화를 방지할 수 있다.
반송파 복원, Carrier Recovery, VSB, Vestigial Side Band, BECM, Band Edge Component Maximization

Description

ＶＳＢ 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법{Carrier recovery apparatus for vsb type receiver and methods thereof}
도 1은 종래의 파일롯 검출에 의한 반송파 복구회로의 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치의 블럭도,
도 3a와 도 3b는 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 그래프,
도 4는 도 2의 상측BECM부(203) 및 하측BECM부(211)의 세부 구성을 나타내는 블럭도, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치의 동작설명에 제공되는 흐름도이다.
본 발명은 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법에 관한 것으로, 파일롯(pilot)신호 뿐 아니라, 수신한 VSB 신호의 상측 및 하측 주파수대역 신호를 이용하여 반송파 복원(carrier recovery)을 하는, VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법에 관한 것이다.
VSB(Vestigial Side Band)변조방식에 의해 전송된 데이터를 수신하는 수신장치에서 데이터를 정확하게 복조하기 위해서는, 수신시 사용되는 튜너나 RF발진기에 의해 발생하는 주파수 오프셋(frequency offset)과 위상 잡음을 최소화해야 한다. 이러한 것을 반송파 복원(Carrier Recovery)라고 한다.
미국 ATSC(The Advanced Television Systems Committee) 규격의 VSB 변조방식을 사용하는 디지털 방송 시스템은 반송파 동기를 위하여 송신 신호에 존재하는 파일롯(pilot) 신호를 이용한다. 여기서 파일롯(pilot) 신호는 반송파를 정확하게 복구하기 위하여 송신 시에 반송파에 실리는 신호이다.
도 1은 종래의 파일롯 검출에 의한 반송파 복구회로의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 반송파 복구회로(100)는 곱셈기(101), 파일롯검출부(103), 위상검출부(105), 루프필터(107) 및 NCO(109)를 포함한다.
수신된 VSB 신호는 ADC(Analog to Digital Converter)(미도시)를 통해 디지털 신호로 바뀐 다음, 곱셈기(101)를 통해 기저대역 신호로 출력된다.
반송파 복구회로(100)의 파일롯검출부(103)는 기저대역 신호로부터 파일롯 신호를 검출하고, 위상검출부(105)가 파일롯 신호의 위상정보를 읽어낸다. 이때 파일롯 신호의 위상정보를 읽어내는 방법은 여러가지가 있으며 응용분야에 따라 달라진다. 위상검출부(105)로부터 얻어낸 위상정보는 루프필터(107)를 거쳐 NCO(109)에서 주파수성분으로 변환된 후 수신신호에 곱해진다.
반송파 복구회로는 파일롯의 위상오차가 0이 될때까지 반복적으로 수행되면서 피드백된다.
문제는, 무선 환경에서 파일롯 신호가 손상되는 경우에는 수신한 신호를 제대로 복원할 수 없다는 것이다. 또한, 이러한 파일롯 신호의 손상은 다중 경로성분이 많은 환경일수록 빈번히 발생하며, 이런 경우에는 결국 전체 수신성능의 열화로 이어진다는 것이다. 그리고 이것은 VSB 방식을 사용하는 미국식 디지털 방송시스템에서도 동일하게 발생할 수 있는 문제이다.
따라서 본 발명의 목적은, 파일롯(pilot)신호가 완전히 손상된 경우에도 수신한 신호를 통해 반송파 복원이 이루어질 수 있는, VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치 및 그 복원방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치는, VSB(Vestigial Side Band)변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 곱셈기, 상기 기저대역 VSB 신호의 상측 및 하측 주파수대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키는 스펙트럼반전부, 상기 스펙트럼 반전된 신호에 대해 BECM(Band Edge Component Maximization) 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 VSB 변조신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보사이의 오차인 하측위상정보를 생성하는 하측BECM부, 상기 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부 및 상기 루프필터부에서의 저대역 신호에 따라 상기 소정의 주파수를 바꾼 반송파 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 NCO(Numerically Controlled Oscillator)부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 스펙트럼반전부는, 상기 기저대역 VSB 방식 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 VSB 신호의 파일롯 신호를 검출하여 제거한다.
바람직하게는, 상기 기저대역 VSB 신호에 대해 직접 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부 및 상기 상측 및 하측 BECM부에서의 상측 및 하측위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 루프필터부로 출력하는 결합부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 상측 및 하측위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기저대역 VSB 신호는 파일롯(pilot) 신호를 포함하고, 상기 파일롯 신호를 검출하는 파일롯검출부, 상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 위상검출부 및 상기 하측BECM부 및 상기 위상검출부에서의 하측 및 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 루프필터부로 출력하는 결합부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 하측 및 파일롯위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스펙트럼반전부는, 상기 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 파일롯검출부로부터 파일롯 신호를 수신하여 상기 기저대역 VSB신호에서 상기 파일롯 신호를 제거한다.
바람직하게는, 상기 VSB방식으로 변조된 신호는, ATSC(Advanced Television System Committee) 규격의 미국식 디지털 방송신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치는, VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 곱셈기, 상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부, 상기 상측BECM부의 상측위상정보에서 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부 및 상기 루프필터부에서의 저대역 신호에 따라 상기 소정의 주파수를 바꾼 반송파 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 NCO부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치는, 파일롯 신호를 포함하는 VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱하여 기저대역 VSB신호로 변환하는 곱셈기, 상기 기저대역 VSB신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행하여 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 값의 오차정보인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부, 상기 기저대역 VSB신호에서 상기 파일롯 신호를 검출하는 파일롯검출부, 상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 위상검출부, 상기 상측위상정보 및 상기 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다 음, 이를 더한 최종위상정보를 출력하는 결합부, 상기 최종위상정보에서 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부 및 상기 저대역 신호에 따라 상기 기준신호의 소정의 주파수를 바꾸면서 상기 곱셈기로 출력하는 NCO부를 포함한다.
또한, 본 발명의 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치를 구비한 수신기는, 수신되는 VSB 신호의 반송파를 복원함으로써, VSB 방식 변조신호를 수신한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법은, VSB(Vestigial Side Band)변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계, 상기 기저대역 VSB 신호를 수신하여 상측 및 하측 주파수대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키는 단계, 상기 스펙트럼 반전된 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 VSB 변조신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보사이의 오차인 하측위상정보를 생성하는 단계, 상기 생성된 하측위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 스펙트럼을 반전시키는 단계는, 상기 기저대역 VSB 방식 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 VSB 신호의 파일롯 신호를 검출하여 제거할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계의 기저대역 VSB 신호에 대해 직접 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 단계 및 상기 주파수를 바꾸는 단계 전단에 구비되어, 상기 상측 및 하측위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 주파수를 바꾸는 단계로 출력하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 상측 및 하측위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계에서 수신한 상기 기저대역 VSB 신호는 파일롯 신호를 포함하고, 상기 파일롯 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 단계 및 상기 주파수를 바꾸는 단계의 전단에 구비되어, 상기 하측 및 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 주파수를 바꾸는 단계로 출력하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 하측 및 파일롯위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스펙트럼을 반전시키는 단계는, 상기 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 파일롯 신호를 검출하는 단계에서 검출한 파일롯 신호를 이용하여 상기 기저대역 VSB신호에서 파일롯 신호를 제거할 수 있다.
바람직하게는, 상기 VSB방식으로 변조된 신호는, ATSC(Advanced Television System Committee) 규격의 미국식 디지털 방송신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법은, VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함 으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계, 상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 단계 및 상기 상측위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법은, 파일롯 신호를 포함하는 VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱하여 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계, 상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행하여 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 값 사이의 오차정보인 상측위상정보를 생성하는 단계, 상기 기저대역 VSB 신호에서 상기 파일롯 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 단계, 상기 상측위상정보 및 상기 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 출력하는 단계 및 상기 최종위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계를 포함한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치를 상세히 설명한다.
본 발명의 반송파 복원장치는 VSB(Vestigial Side Band) 방식으로 변조된 신호를 수신하여 복조하는 수신장치내에 구비되어, 주파수 오프셋(frequency offset)과 위상 잡음을 최소화하는 반송파 복원을 행한다. 바람직하게는, ATSC(Advanced Television System Committee) 규격의 8-VSB 변조방식을 사용하는 디지털 방송을 수신하는 수신시스템 내에 구비된다.
본 발명의 복원장치는 종래의 파일롯(pilot)신호 뿐 아니라, 수신한 VSB 신호의 주파수 대역 중에서 상측 또는 하측 주파수대역의 신호성분으로부터 주파수 오프셋 정보를 얻어낸다. 이로써 수신한 파일롯 신호가 채널 특성에 의하여 손상된 경우에도 반송파 복원을 원할하게 할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치의 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 반송파 복원장치(200)는 곱셈기(201), 상측BECM부(203), 파일롯검출부(205), 위상검출부(207), 스펙트럼반전부(209), 하측BECM부(211), 결합부(213), 루프필터부(215) 및 NCO부(217)를 포함한다.
곱셈기(201)는 ADC(Analog to Digital Converter)(미도시)에 의해 디지털 신호로 변환되어 입력되는 VSB방식의 변조신호를 기저대역으로 천이한다. 이를 위하여 NCO부(217)로부터 소정 주파수의 신호를 수신하여 곱한다.
상측BECM부(203)는 곱셈기(201)를 통해 출력되는 기저대역 신호(이하에서는 '기저대역 VSB신호'라고 함)를 수신하여 수신된 신호의 주파수대역 중에서 상측 주파수대역 신호로부터 반송파복원을 위한 위상정보(이하 '상측위상정보'라 함)를 생성하여 출력한다.
여기에서 먼저 상측BECM부(203)와 하측BECM부(211)의 적절한 설명을 위하여, 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼 및 스펙트럼반전부(209)를 통해 주파수 스펙트럼이 반전된 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼을 다음의 도 3을 통하여 설명한다.
도 3a와 도 3b는 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 3a는 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼을 나타내고, 도 3b는 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼을 반전시킨 그래프이다. a는 기저대역 VSB신호의 상측 주파수대역을 나타내고, b는 파일롯 신호를 나타낸다.
도 3b를 참조하면, 도 3a의 기저대역 VSB신호의 하측 주파수대역이 상측 주파수대역 c 로 바뀌었다. 따라서, 도 3a의 파일롯 신호 b의 위치가 도 3b에서는 d 로 바뀌었다.
상측BECM부(203)는 상측위상정보를 생성하기 위하여 BECM(Band Edge Component Maximization) 알고리즘을 사용하며, 도 3a의 a 부분을 이용하여 BECM 알고리즘을 수행한다. 상측BECM부(203)의 세부 구성 및 BECM 알고리즘에 대하여는 아래에서 다시 설명한다.
스펙트럼반전부(209)는 도 3a의 기저대역 VSB 신호를 수신하여 도 3b와 같이 주파수 스펙트럼을 반전시킨다. 이로써 하측 주파수대역이 상측 주파수대역 c 로 바뀌고, 상측 주파수대역이 하측 주파수대역으로 바뀐다. 스펙트럼반전부(209)의 출력은 하측BECM부(211)로 출력된다.
스펙트럼반전부(209)는 파일롯검출부(205)로부터 파일롯 신호를 받아, 주파수대역이 반전된 기저대역 VSB신호에서 파일롯 신호를 제거할 수 있다. 이것은 도 3b에 도시된 것과 같이 반전된 기저대역 VSB신호에는 파일롯 신호를 포함하고 있기 때문에, 파일롯 신호의 영향을 제거하기 위함이다.
그러나, 바람직하게는, 파일롯 신호(d)를 그대로 포함한 신호로부터 구한 위상정보가 더 신뢰도가 높으므로, 파일롯 신호(d)를 제거하지 않고 도 3b에 도시된 그대로 하측BECM부(211)로 출력한다. 이하에서도 파일롯 신호를 포함하는 경우를 중심으로 설명한다.
하측BECM부(211)는 상측BECM부(203)에 대응되며, 동일하게 동작하여 반송파복원을 위한 위상정보(이하 '하측위상정보'라 함)를 생성하여 출력한다. 다만, 하측BECM부(211)로 입력되는 신호는 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼을 반전시킨 도 3b에 도시된 그래프에 해당하는 신호이다. 따라서 기저대역 VSB 신호의 하측 주파수대역이 상측 주파수대역으로 변환되어 입력된다.
파일롯검출부(205)는 기저대역 VSB신호로부터 파일롯(pilot) 신호를 검출하고, 위상검출부(207)는 검출된 파일롯 신호로부터 파일롯위상정보를 생성하여 출력한다.
결합부(213)는 상측BECM부(203)와 하측BECM부(211) 및 위상검출부(207)로부터의 상측, 하측 및 파일롯위상정보를 수신하여 가중치 K1, K2 및 K3를 각각에 곱한 후, 그 결과를 모두 더함으로써 최종위상정보를 구한다.
가중치 K1, K2 및 K3 는 수신한 기저대역 VSB 신호의 파일롯 신호와 상측 및 하측 주파수대역의 왜곡정도로 나타낼 수 있는 채널상황에 따라 변할 수 있는 값으로서, 신뢰도가 높은 위상정보에 보다 높은 가중치를 준다. 따라서, 일반적으로 파일롯 신호를 포함하여 신뢰도가 상대적으로 높은 하측BECM부(211)로부터 출력되는 하측위상정보에 보다 높은 가중치를 둔다. 다만, 스펙트럼반전부(209)가 파일롯검 출부(205)로부터 파일롯 신호를 받아 기저대역 VSB신호에서 파일롯 신호를 제거하고 주파수 스펙트럼을 반전시킨 경우라면, 상측위상정보와 하측위상정보의 신뢰도가 동일하다고 보고, 동일한 크기의 가중치 K1, K2를 곱할 수 있다.
채널상황에 따른 적절한 가중치를 두기 위하여, 다양한 방법으로 채널상황에 대한 정보를 구하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 상측BECM부(203), 하측BECM부(211) 및 파일롯검출부(205)에서 검출한 상측 및 하측 주파수대역의 신호와 파일롯 신호의 크기를 측정하여 가중치를 구하는데 이용할 수 있다.
루프필터부(215)는 결합부(213)에서 출력되는 최종위상정보에서 저대역 신호 성분만 검출한 제어신호를 NCO부(217)로 출력한다. 루프필터는 수신신호의 주파수 오프셋만 보정할 것인지 아니면, 주파수 및 위상 오프셋을 모두 보정할 것인지 여부에 따라 1차 또는 2차 루프로 구성되며, 수렴단계에 따라 계수값이 바뀔 수 있다.
NCO부(217)는 루프필터부(215)에서 출력되는 제어신호의 저대역 성분에 따라, 주파수를 변화시킨 발진신호를 출력하는 발진회로이다. NCO부(217)의 출력신호는 반송파 복원된 주파수를 가지며, 곱셈기(201)로 출력되어, 곱셈기(201)로 입력되는 VSB 신호를 기저대역 VSB신호로 변환하도록 한다.
이하에서는, BECM(Band Edge Component Maximization) 알고리즘을 사용하는 상측BECM부(203)와 하측BECM부(211)의 세부 구성 및 BECM 알고리즘을 도 4를 이용하여 설명한다.
BECM 알고리즘은 일반적으로 VSB 방식으로 변조된 신호의 주파수대역 중에서 상측주파수대역(a)의 신호성분의 하모닉(harmonic)을 구한 다음, 그 하모닉 성분 중에서, 수신한 VSB 신호의 위상정보를 포함하는 심볼 톤을 추출하고, 추출한 심볼 톤의 위상정보와 기 설정된 기준 심볼 톤의 위상정보를 비교한 차이정보에 해당하는 위상정보를 생성한다. BECM 알고리즘의 대표적인 예로는, 가드너(Gardner)방식이 있다.
상측BECM부(203)는 기저대역 VSB신호의 상측 주파수대역(a) 신호를 이용하고, 하측BECM부(211)는 기저대역 VSB신호의 하측 주파수대역 신호를 이용한다. 다만, BECM 알고리즘은 하측 주파수대역을 사용할 수 없으므로, 수신한 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼을 스펙트럼반전부(209)를 통해 반전시켜 하측 주파수대역을 상측 주파수대역(c)으로 바꾼 다음, BECM 알고리즘을 수행한다.
도 4는 도 2의 상측BECM부(203) 및 하측BECM부(211)의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 상측BECM부(203) 및 하측BECM부(211)는 프리필터부(401), 비선형소자부(403), 심볼톤검출부(405) 및 위상추출부(407)를 포함한다.
프리필터부(401)가 기저대역 VSB신호를 수신하여 상측 주파수대역의 신호만을 필터링하고, 비선형소자부(403)는 프리필터부(401)에서 출력되는 신호의 하모닉 성분을 생성한다. 심볼톤검출부(405)는 비선형소자부(403)에서 생성된 다수의 하모닉 중에서 기저대역 VSB신호의 위상정보와 동일한 위상정보를 가진 심볼 톤(tone)을 추출한다.
위상추출부(407)는 추출한 심볼 톤의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보를 비교한 위상정보를 출력한다.
이상 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치(200)를 설명하였다.
본 발명의 일 실시예는 3가지의 경로를 통해 반송파 복원을 수행하는 반송파 복원장치(200)를 보인다. 첫 번째 경로는, 상측BECM부(203)를 통해 얻어진 위상정보를 이용해 반송파 복원을 행하는 것이고, 둘 째 경로는, 종래와 같이 파일롯검출부(205)와 위상검출부(207)를 통해 얻어진 위상정보를 이용해 반송파 복원을 하는 것이고, 마지막은 스펙트럼반전부(209)와 하측BECM부(211)를 통해 얻어진 위상정보를 이용해 반송파 복원을 행하는 것이다.
이들 세 가지 경로는 각각 독자적으로 반송파 복원을 행할 수 있고, 도 2에 도시한 것과 같이 결합부(213)를 두고, 이들 세 가지 경로를 함께 사용하여 반송파 복원을 행할 수 있다. 결합부(213)는 각각 구해진 세 개의 위상정보를 결합한다.
따라서, 본 발명에 의한 다른 실시예는, 위에서 설명한 바와 같이, 상측BECM부(203)에서의 위상정보만을 이용하는 것이며, 이 위상정보가 결합부(213)를 거치지 않고 루프필터부(215)와 NCO부(217)를 통해 반송파 복원을 수행할 수 있다.
본 발명에 의한 또 다른 실시예는, 스펙트럼반전부(209)와 하측BECM부(211)에서 구해진 위상정보만을 이용하는 것이다. 구해진 위상정보를 이용하여 루프필터부(215)와 NCO부(217)가 반송파 복원을 수행할 수 있다.
그리고, 상기 상측BECM부(203)에서의 상측위상정보와 상기 하측BECM부(211)의 하측위상정보 만을 이용하여 반송파 복원을 할 수도 있다.
나아가, 위의 두가지 다른 실시예에 파일롯검출부(205)와 위상검출부(207)를 부가하여, 구해진 위상정보를 함께 이용하도록 구현할 수도 있다. 이때에는 결합부(213)를 두어 구해진 2개의 위상정보를 결합하여 루프필터부(215) 및 NCO부(217)로 보내진다.
본 발명의 반송파 복원장치(200)는 디지털로 변환되지 아니한 아날로그 형태의 기저대역 VSB신호를 수신하여 반송파 복원을 수행할 수도 있다. 이경우, 반송파 복원장치(200)의 각 장치가 아날로그 회로로 구현되어야 하며, 도 2에 도시된 NCO부(217)는 아날로그 발진회로인 VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator)로 대체될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치의 동작설명에 제공되는 흐름도이다. 이하 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 복원장치의 동작을 설명한다.
먼저 곱셈기(201)가 디지털 신호로 변환된 VSB 변조신호를 수신하여, NCO부(217)의 출력 신호와 곱셈을 수행하여 도 3a와 같은 그래프의 기저대역 VSB신호를 생성한다. 기저대역 VSB신호는 각각 상측BECM부(203)와 파일롯검출부(205) 및 스펙트럼반전부(209)로 입력된다(S501).
상측BECM부(203)는 입력되는 기저대역 VSB신호의 상측 주파수대역(a)을 이용하여 BECM 알고리즘을 수행하고 상측위상정보를 생성한다.
파일롯검출부(205)는 입력되는 기저대역 VSB신호에서 파일롯 신호를 검출하여 위상검출부(207)로 출력하고, 위상검출부(207)는 파일롯신호로부터 파일롯위상정보를 생성한다.
스펙트럼반전부(209)는 입력되는 기저대역 VSB신호의 주파수 스펙트럼을 반전시켜 도 3b와 같은 그래프의 신호를 생성하여 하측BECM부(211)로 출력한다. 하측BECM부(211)는 반전된 기저대역 VSB신호의 상측 주파수대역(c)을 이용하여 BECM 알고리즘을 수행하고 하측위상정보를 생성한다(S503).
결합부(213)는 상측BECM부(203), 하측BECM부(211) 및 위상검출부로부터 각각 상측위상정보, 하측위상정보 및 파일롯위상정보를 수신하고 이들에 가중치 K1,K2 및 K3를 각각 곱한 다음, 모두 더하여 최종위상정보를 생성한다(S505).
결합부(213)가 생성한 최종위상정보를 루프필터부(215)가 수신하여 NCO부(217)로 제어신호를 출력하고, NCO부(217)는 제어신호에 따라 주파수를 가변하면서 반송파를 복원하고, 복원된 반송파를 곱셈기(201)로 출력한다(S507).
이와 같은 방법에 의하여, VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치의 동작이 수행된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 파일롯 신호 뿐 아니라. 수신한 VSB 신호의 상측 및 하측 주파수대역으로부터 위상정보를 추출하여 반송파 복원을 할 수 있다. 따라서 파일롯 신호가 채널의 다중경로 특성 등에 의하여 손상된 경우에도 반송파 복원을 수행할 수 있다. 또한, BECM 알고리즘을 수행함에 있어 상측 주파수대역 뿐 아니라 하측 주파수대역을 이용할 수 있으므로, 수신한 신호의 상측 주파수대역이 손상된 경우에도 원활한 반송파 복원을 수행할 수 있다. 나아가, 파일롯 신호 등의 손상에 의하여 반송파 복원이 제대로 이루어지지 않는 것에 의한 수신성능의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (21)

  1. VSB(Vestigial Side Band)변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 곱셈기;
    상기 기저대역 VSB 신호의 상측 및 하측 주파수대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키는 스펙트럼반전부;
    상기 스펙트럼 반전된 신호에 대해 BECM(Band Edge Component Maximization) 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 VSB 변조신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보사이의 오차인 하측위상정보를 생성하는 하측BECM부;
    상기 하측위상정보에서 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부; 및
    상기 저대역 신호에 따라 상기 소정의 주파수를 바꾼 반송파 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 NCO(Numerically Controlled Oscillator)부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스펙트럼반전부는, 상기 기저대역 VSB 방식 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 VSB 신호의 파일롯 신호를 검출하여 제거하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기저대역 VSB 신호에 대해 직접 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부; 및
    상기 상측 및 하측위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 루프필터부로 출력하는 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 상측 및 하측위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기저대역 VSB 신호는 파일롯(pilot) 신호를 포함하고, 상기 파일롯 신호를 검출하는 파일롯검출부;
    상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 위상검출부; 및
    상기 하측 및 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 루프필터부로 출력하는 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 하측 및 파일롯위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 스펙트럼반전부는, 상기 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 파일롯검출부로부터 파일롯 신호를 수신하여 상기 기저대역 VSB신호에서 상기 파일롯 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 VSB방식으로 변조된 신호는, ATSC(Advanced Television System Committee) 규격의 미국식 디지털 방송신호인 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  9. VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 곱셈기;
    상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부;
    상기 상측위상정보에서 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부; 및
    상기 저대역 신호에 따라 상기 소정의 주파수를 바꾼 반송파 신호를 상기 곱셈기로 출력하는 NCO부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  10. 파일롯 신호를 포함하는 VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 기준신호를 곱하여 기저대역 VSB신호로 변환하는 곱셈기;
    상기 기저대역 VSB신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행하여 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 값의 오차정보인 상측위상정보를 생성하는 상측BECM부;
    상기 기저대역 VSB신호에서 상기 파일롯 신호를 검출하는 파일롯검출부;
    상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파 일롯위상정보를 검출하는 위상검출부;
    상기 상측위상정보 및 상기 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 출력하는 결합부;
    상기 최종위상정보에서 저대역 신호를 필터링하는 루프필터부; 및
    상기 저대역 신호에 따라 상기 기준신호의 소정의 주파수를 바꾸면서 상기 곱셈기로 출력하는 NCO부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치.
  11. 제 1항의 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원장치를 사용하여, 수신되는 VSB 신호의 반송파를 복원함으로써, VSB 방식 변조신호를 수신하는 수신기
  12. VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계;
    상기 기저대역 VSB 신호를 수신하여 상측 및 하측 주파수대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키는 단계;
    상기 스펙트럼 반전된 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 VSB 변조신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보사이의 오차인 하측위상정보를 생성하는 단계;
    상기 생성된 하측위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 스펙트럼을 반전시키는 단계는, 상기 기저대역 VSB 방식 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 VSB 신호의 파일롯 신호를 검출하여 제거하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계의 기저대역 VSB 신호에 대해 직접 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 단계; 및
    상기 주파수를 바꾸는 단계 전단에 구비되어, 상기 상측 및 하측위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 주파수를 바꾸는 단계로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 상측 및 하측위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방 법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계에서 수신한 상기 기저대역 VSB 신호는 파일롯 신호를 포함하고, 상기 파일롯 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 단계; 및
    상기 주파수를 바꾸는 단계의 전단에 구비되어, 상기 하측 및 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 상기 주파수를 바꾸는 단계로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 소정의 가중치는 채널상태에 따른 상기 하측 및 파일롯위상정보 각각의 신뢰도에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 스펙트럼을 반전시키는 단계는, 상기 기저대역 VSB 신호의 주파수 스펙트럼의 상측 및 하측 대역을 서로 바꾸면서 스펙트럼을 반전시키기 전에, 상기 파 일롯 신호를 검출하는 단계에서 검출한 파일롯 신호를 이용하여 상기 기저대역 VSB신호에서 파일롯 신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 VSB방식으로 변조된 신호는, ATSC 규격의 미국식 디지털 방송신호인 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  20. VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱함으로써 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계;
    상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행함으로써 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 기준 위상정보 사이의 오차인 상측위상정보를 생성하는 단계; 및
    상기 상측위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
  21. 파일롯 신호를 포함하는 VSB 변조방식의 디지털 신호를 수신하여 소정의 주파수를 가진 반송파 신호를 곱하여 기저대역 VSB 신호로 변환하는 단계;
    상기 기저대역 VSB 신호에 대해 BECM 알고리즘을 수행하여 상기 수신된 신호의 위상정보와 기 설정된 값 사이의 오차정보인 상측위상정보를 생성하는 단계;
    상기 기저대역 VSB 신호에서 상기 파일롯 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출된 파일롯 신호로부터 상기 수신한 VSB 변조신호의 위상정보인 파일롯위상정보를 검출하는 단계;
    상기 상측위상정보 및 상기 파일롯위상정보에 소정의 가중치를 각각 곱한 다음, 이를 더한 최종위상정보를 출력하는 단계; 및
    상기 최종위상정보에 따라 상기 반송파 신호의 상기 소정의 주파수를 바꾸는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VSB 방식 수신기를 위한 반송파 복원방법.
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