KR20060089687A - 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 송신기와 디지털 방송 수신기를 구비한 디지털 방송 시스템은, 상기 디지털 방송 송신기가, 소정의 위치에 널 바이트(Null byte)가 삽입된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부; 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널 바이트가 삽입된 상기 위치에 소정의 기지데이터를 삽입하여 형성된 데이터 스트림을 출력하는 다중화부; 다중화부에서 출력된 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부; 및 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부;를 포함하고, 상기 디지털 방송 수신기가, 상기 기지데이터(Known data)를 삽입하여 인코딩을 수행한 신호를 디지털 방송 송신기로부터 수신하여　기저대역의 신호로 변환하는 튜너; 상기 기저대역의 신호를 복조하는 복조부; 복조된　상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 기지데이터검출부; 및 상기 기지데이터검출부에서 출력된 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조된 신호를 등화하는 등화부를 포함한다. 따라서, 수신측에서 수신된 신호로부터 기지데이터를 검출하여 동기 및 등화에 사용함으로써 열악한 멀티패스 채널에서 디지털 방송 수신 성능이 향상될 수 있다.
ATSC VSB, 기지데이터, 디지털 방송 송수신 시스템

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}
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 포맷을 나타내는 도면,
도 5는 랜덤화된 MPEG-2 패킷 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 6은 도 3의 RS 인코딩부(RS encoder)에서 출력된 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 7는 도 3의 인터리빙부(Interleaver)에서 출력된 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 8은 도 3의 트렐리스 인코딩부(trellis encoder)에서 출력된 데이터의 포맷을 나타내는 도면,
도 9는 도 3의 기지데이터 검출부(Known Data Location Detector/Known Data Output)의 설명에 제공되는 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 수신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
305 : 데이터생성부 310 : 랜덤화부
315 : 제1다중화부 320 : RS인코딩부
330 : 인터리빙부 340 : 트렐리스인코딩부
410 : 튜너 420 : 복조부
430 : 등화부 460: RS디코딩부
480 : 기지데이터검출부
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(Reed-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 RF부(Modulator/RF up-convertor: 160)를 포함한다.
따라서, 디지털 방송 송신기는 MPEG-2 전송 스트림을 데이터 랜덤화하고, 랜 덤화된 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 프레임 은 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 송신기와 디지털 방송 수신기를 구비한 디지털 방송 시스템은, 상기 디지털 방송 송신기가, 소정의 위치에 널 바이트(Null byte)가 삽입된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부; 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널 바이트가 삽입된 상기 위치에 소정의 기지데이터를 삽입하여 형성된 데이터 스트림을 출력하는 다중화부; 다중화부에서 출력된 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부; 및 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부;를 포함하고, 상기 디지털 방송 수신기가, 상기 기지데이터(Known data)를 삽입하여 인코딩을 수행한 신호를 디지털 방송 송신기로부터 수신하여　기저대역의 신호로 변환하는 튜너; 상기 기저대역의 신호를 복조하는 복조부; 복조된　상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 기지데이터검출부; 및 상기 기지데이터검출부에서 출력된 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조된 신호를 등화하는 등화부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 디지털 방송 송신기는, 기정의된 소정의 패턴을 갖는 시퀀스를 발생하여 상기 기지데이터(Known data)를 생성하는 데이터생성부;를 더 포함한다.
또한, 상기 데이터 스트림은 상기 널 데이터가 삽입된 상기 소정의 위치에 대한 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 정보는 상기 널 데이터가 삽입된 상기 위치보다 선행하여 삽입되며, 상기 널 데이터의 길이에 대한 정보를 포함한다.
또한, 상기 인코딩부는, 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 소정 바이트의 패리티를 부가하는 RS(Reed Solomon) 인코딩부; 패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙부; 및 인터리빙된 상기 데이터 스트림을 트렐리스 부호화를 통해 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩부;를 포함한다.
또한, 상기 인터리빙부는 상기 다중화부에서 출력된 복수의 상이한 데이터 스트림의 동일한 위치에 삽입된 기지데이터를, 연속하는 데이터 스트림으로 출력하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변조 및 RF부는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터 스트림을 변조한다.
또한, 상기 기지데이터검출부는, 수신된 신호와 적어도 하나의 기준신호의 상관값을 산출하는 적어도 하나의 상관기; 및 상기 적어도 하나의 상관기에서 출력된 상기 상관값을 비교하여 상기 기지데이터를 검출하는 비교기;를 포함한다.
상기 기준신호는 상기 기지데이터를 포함하는 상기 신호의 인코딩 수행에 의해 발생하는 출력값을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 기지데이터검출부는, 검출된 상기 기지데이터를 상기 복조부로 출력하고, 상기 복조부는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법은, 소정의 위치에 널 바이트(Null byte)가 삽입된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 단계; 랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널 바이트가 삽입된 상기 위치에 소정의 기지데이터를 삽입하여 형성된 데이터 스트림을 출력하는 단계; 상기 출력된 상기 데이터 스트림을 에러 정정을 위해 인코딩하는 단계; 에러 정정 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 단계; 상기 기지데이터(Known Data)를 삽입하여 인코딩을 수행한 신호를 디지털 방송 송신기로부터 수신하여　기저대역의 신호로 변환하는 단계; 상기 기저대역의 신호를 복조하는 단계; 복조된　상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 단계; 및 검출된 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조된 신호를 등화하는 단계를 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송수신 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 디지털 방송 송신기는 데이터생성부(305), 랜덤화부(310), 제1다중화부(315), RS인코딩부(320), 인터리빙부(330), 트렐리스인코딩부(340), 제2다중화부(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 데이터는 소정 바이트 길이를 갖고 통상적인 데이터를 포함하지 않는 널 바이트(Null byte)를 소정의 위치에 삽입하여 구성된 데이터 포맷을 가지며 이에 대해서는 상세히 후술한다.
데이터생성부(305)는 랜덤화된 데이터의 널 바이트가 부가된 위치에 삽입할 소정의 패턴을 갖는 특정 시퀀스로서 일반적인 데이터로 부터 용이하게 검출할 수 있어 수신측의 동기 및 등화에 이용되도록 송신측과 수신측 간에 미리 약속된 데이터(이하, 기지데이터(Known Data)라 칭함)를 생성한다.
제1다중화부(315)는 랜덤화부(310)에서 랜덤화된 데이터의 널 바이트를 대치하여 널 바이트가 삽입된 위치에 데이터생성부(305)에서 생성된 기지데이터를 삽입한 데이터 스트림을 생성한다.
RS인코딩부(320)는 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 제1다중화부(320)에서 출력된 데이터에 대해 소정 바이트의 패리티를 부가한다.
인터리빙부(330)는 RS인코딩부(320)에서 출력된 패리티가 추가된 데이터에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행한다.
트렐리스 인코딩부(340)는 인터리빙부(330)에서 출력된 데이터를 심벌로 변환하고 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼 맵핑을 수행한다.
제2다중화부(350)는 트렐리스 인코딩부(340)에 의해 심벌로 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 포함하여, 도 3의 디지털 방송 송신기의 역 과정으로 동작한다.
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 기지데이터의 위치를 검출하고 기지데이터를 출력하여 복조부(420)의 동기 검출 및 등화부(430)의 채널 왜곡 보상에 제공한다. 기지데이터검출부(480)에 대해서는 상세히 후술한다.
도 4는 본 발명에 따른 MPEG-2 패킷 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, MPEG-2 패킷 데이터의 헤더는 동기신호인 첫번째 바이트와 PID(Packet Identity)를 포함하는 3개의 바이트로 구성되며, 이어서 소정 바이트로 구성된 변형 필드 부분 중 처음 두 개의 바이트는 변형 필드의 길이 정보를 포함하는 제어정보 비트로 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 2 바이트의 제어정보 비트 이후의 변형 필드 중 소정 개수의 바이트를 널 바이트로 구성하고 제어정보 비트에 널 바이트의 위치에 대한 정보를 삽입한다. 널 바이트의 시작 위치는 고정되어 있으므로 널 바이트의 위치에 대한 정보는 널 바이트의 길이에 대한 정보로 표현된다. 한편, 널 바이트 이후의 바이트는 전송하고자 하는 통상의 데이터(Payload Data)로 구성된다.
도 5는 기지데이터가 삽입된 MPEG-2 패킷 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 제1다중화부(315)는 랜덤화부(310)에 의해 랜덤화된 데이터 중 널 바이트의 위치에 데이터생성부(305)에서 생성된 기지데이터를 삽입하여 도 4에 도시한 바와 같은 포맷을 갖는 데이터 스트림을 출력한다.
도 5에는 편의상 기지데이터가 2 개의 바이트로 표시되어 있으나 기지데이터의 길이는 이보다 길어질 수 있다. 기지데이터는 송신측과 수신측 간에 미리 알고있는 데이터로서 랜덤화 이후에 삽입함으로써 랜덤화된 통상의 데이터와 구별되어 쉽게 검출되며 수신측에서 동기 및 등화에 이용한다.
도 6은 도 3의 RS 인코딩부(RS encoder)에서 출력된 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. RS인코딩부(320)는 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 제1다중화부(320)에서 출력된 데이터에 대해 소정 바이트의 패리티를 부가한다. 도면을 참조하면 RS인코딩부(320)에서 출력된 데이터 스트림의 187 바이트의 후단에 20 바이트의 RS 패리티 바이트가 부가되어 있는 것을 볼 수 있다.
도 7는 도 3의 인터리빙부(Interleaver)에서 출력된 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 세로 방향으로 서로 다른 세그먼트의 동일한 위치에 있는 바이트가, 52개 단위로 가로 방향의 연속하는 데이터 스트림으로 출력된다.
도 6에서 기지데이터의 위치 정보를 포함하는 제어정보 비트로 구성된 각 세그먼트의 4번째 및 5번째 바이트는 인터리빙이 수행된 후 도 7에 도시된 바와 같이 가로 방향의 연속하는 데이터 스트림(여기서는, 각각 M56~M5(B3) 및 M57~M6(B4))으로 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어정보 비트가 연속적으로 출력된다.
또한, 기지데이터인 각 세그먼트의 5번째 바이트 및 6번째 바이트는 인터리빙이 수행된 후 도 7에 도시된 바와 같이 가로 방향의 연속하는 데이터 스트림, 즉 각각 M58~M7(B5) 및 M59~M8(B6)로 표시되는 것을 알 수 있다. 따라서, 각각의 세그먼트에 삽입된 기지데이터의 동일한 바이트가 52개 단위로 연속하는 스트림으로 출 력된다.
도 8은 도 3의 트렐리스 인코딩부(trellis encoder)에서 출력된 데이터의 포맷을 나타내는 도면이다. 트렐리스 인코딩부(340)는 인터리빙부(330)에서 출력된 데이터를 한 개의 바이트를 8레벨의 4개의 심벌로 부호화한다.
도 8에서 동일한 위치의 기지데이터 바이트는 52개의 세그먼트 마다 하나의 세그먼트 내에서 소정 길이 만큼 연속하는 심벌로 나타난다. 또한, 1 필드에는 기지데이터의 시퀀스가 6개가 나타나게 된다. 즉, 전송 스트림에서 10 바이트의 널 바이트를 포함하면 1 필드에는 10*6=60개의 기지데이터 시퀀스가 나타난다. 따라서, 기지데이터 시퀀스는 통상적인 데이터 스트림으로 부터 용이하게 검출할 수 있다.
도 9는 도 3의 기지데이터 검출부(Known Data Location Detector/Known Data Output)의 설명에 제공되는 도면이다.
도 3의 디지털 방송 수신기의 기지데이터 검출부(480)는 제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n), 및 비교기(483)를 포함한다.
제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n)는 수신된 신호의 데이터 스트림과 소정의 기준신호의 상관값을 산출한다. 제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n) 각각에서 사용하는 기준신호는 기지데이터를 송신측에서 부호화하는 과정에서 발생할 수 있는 모든 경우의 수를 나타낸다.
즉, 송신측의 트렐리스 인코딩부(340)는 그 자체 메모리의 초기값에 따라 동일한 기지데이터에 대한 트렐리스 인코딩에 의한 심벌이 상이하게 된다. 여기서 자 체 메모리의 초기값의 가능한 경우의 수는 예를 들면 4가지인 유한한 숫자이며 이에 따라 기지데이터에 대한 트렐리스 인코딩 수행에 의한 심벌 데이터는 유한하게 결정되며 쉽게 산출할 수 있다.
따라서, 제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n)를 사용하여 가능한 모든 경우의 수를 나타내는 복수의 기준신호와 수신 신호에 대해 각각 상관값을 산출한다.
비교기(483)는 제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n)의 출력값을 비교하여, 복수의 기준신호 중 실제 수신신호에 포함된 기지데이터와 일치하는 어느 하나와의 상관값에 있어서 최대값(Peak)이 발생하면 최대값이 발생한 위치에서 기지데이터가 검출된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.
우선, 랜덤화부(310)는 입력된 소정 바이트 길이의 널 바이트를 포함하는 MPEG-2 전송 스트림을 랜덤화한다(S510). 랜덤화부(310)에 입력된 데이터는 도 4에 도시된 바와 같은 데이터 포맷을 가지며, 동기신호인 첫번째 바이트와 3 바이트의 PID(Packet Identity)로 구성된 헤더부분, 널 바이트의 위치에 대한 정보를 포함하는 2 바이트의 제어정보 비트, 및 소정 길이의 바이트로 구성된 널 바이트를 포함하며, 이외의 바이트는 전송하고자 하는 통상의 데이터(Payload Data)로 구성된다.
이어서, 제1다중화부(315)는 랜덤화부(310)에서 랜덤화된 데이터에 포함된 널 바이트의 위치에 데이터생성부(305)에서 생성된 기지데이터를 삽입하여 데이터 스트림을 생성한다(S520). 기지데이터는 송신측과 수신측 간에 미리 알려진 소정의 패턴을 갖는 특정 시퀀스로서 일반적인 데이터와 구별되어 용이하게 검출할 수 있다.
이후, 기지데이터가 삽입된 데이터에 대해 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 제1다중화부(320)에서 출력된 데이터에 대해 소정 바이트의 패리티를 부가하고, 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하며, 인터리빙된 데이터를 심벌로 변환하고 2/3 비율의 트렐리스 부호화를 통해 8 레벨 심볼 맵핑을 수행한여 에러정정 부호화를 수행한다(S530).
그리고, 심벌 데이터의 세그먼트 단위로 세그먼트 동기신호를 삽입하고 필드 단위로 필드 동기신호를 삽입하고, 주파수 스펙트럼 상에서 파일럿신호를 삽입한다(S540).
이어서, 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).
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 수신기의 동작 설명에 제공되는 흐름도이다.
우선, 튜너(410)는 수신된 신호를 선국하고 선국된 대역의 신호를 수신하여 기저대역의 신호로 변환한다(S610).
이어서, 복조부(420)는 기저대역의 신호에 삽입된 파일럿신호 및 동기신호에 따라 동기를 검출하고 복조를 수행한다(S620).
그리고, 등화부(430)는 복조된 신호로 부터 채널 왜곡을 보상하고 수신된 심볼의 상호간섭을 제거하여 등화를 수행한다(S630).
한편, 기지데이터검출부(480)는 등화된 데이터로부터 기지데이터의 위치를 검출하고 기지데이터를 출력한다(S640). 기지데이터검출부(480)의 제1상관기(480-1), 제2상관기(480-2) 내지 제n상관기(480-n)는 복수의 기준신호와 수신 신호에 대해 각각 상관값을 산출하고, 비교기(483)는 상관값을 비교하여 최대값(Peak)이 발생한 위치에서 기지데이터를 검출하여, 검출된 기지데이터를 등화부(430)의 채널 왜곡 보상을 위해 제공한다. 또한, 검출된 기지데이터는 복조부(420)의 동기 검출을 위해서 제공될 수 있다.
이어서, 동기 및 등화가 수행된 데이터에 대해 에러정정을 수행하고 에러정정된 심볼에 대해 복호를 수행하며, 디인터리빙을 통해 데이터를 재 정렬하고 RS디코딩을 통해 에러를 정정한다(S650).
그리고, 에러 정정된 데이터에 대해 역 랜덤화를 수행하여 MPEG-2 전송 스트림의 데이터를 출력한다(S660).
이상과 같이, MPEG-2 전송 스트림에 널 바이트를 생성하여 삽입하고, 삽입된 널 바이트를 디지털 방송 송신기에서 기지데이터로 대치하여 전송하며, 디지털 방송 수신기에서는 기지 데이터를 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 바이트를 생성하여 삽입하고, 삽입된 널 바이트를 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 시퀀스를 수신기의 동기 및 등화를 위해 적절한 양 및 패턴으로 삽입되도록 조절하여 등화기의 동작 성능을 개선시키고 디지털 방송 수신 성능이 향상될 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.

Claims (17)

  1. 디지털 방송 송신기와 디지털 방송 수신기를 구비한 디지털 방송 시스템에 있어서,
    상기 디지털 방송 송신기는,
    소정의 위치에 널 바이트(Null byte)가 삽입된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 랜덤화부;
    랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널 바이트가 삽입된 상기 위치에 소정의 기지데이터를 삽입하여 형성된 데이터 스트림을 출력하는 다중화부;
    다중화부에서 출력된 상기 데이터 스트림을 인코딩하는 인코딩부; 및
    인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 변조 및 RF부;를 포함하고,
    상기 디지털 방송 수신기는,
    상기 기지데이터(Known data)를 삽입하여 인코딩을 수행한 신호를 디지털 방송 송신기로부터 수신하여　기저대역의 신호로 변환하는 튜너;
    상기 기저대역의 신호를 복조하는 복조부;
    복조된　상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 기지데이터검출부; 및
    상기 기지데이터검출부에서 출력된 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조된 신호를 등화하는 등화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 방송 송신기는,
    기정의된 소정의 패턴을 갖는 시퀀스를 발생하여 상기 기지데이터(Known data)를 생성하는 데이터생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림은 상기 널 데이터가 삽입된 상기 소정의 위치에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 널 데이터가 삽입된 상기 위치보다 선행하여 삽입되며, 상기 널 데이터의 길이에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 소정 바이트의 패리티를 부가하는 RS(Reed Solomon) 인코딩부;
    패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 인터리빙부; 및
    인터리빙된 상기 데이터 스트림을 트렐리스 부호화를 통해 심볼로 변환하는 트렐리스 인코딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인터리빙부는 상기 다중화부에서 출력된 복수의 상이한 데이터 스트림의 동일한 위치에 삽입된 기지데이터를, 연속하는 데이터 스트림으로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조 및 RF부는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터 스트림을 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지데이터검출부는,
    수신된 신호와 적어도 하나의 기준신호의 상관값을 산출하는 적어도 하나의 상관기; 및
    상기 적어도 하나의 상관기에서 출력된 상기 상관값을 비교하여 상기 기지데이터를 검출하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기준신호는 상기 기지데이터를 포함하는 상기 신호의 인코딩 수행에 의해 발생하는 출력값을 사용하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기지데이터검출부는,
    검출된 상기 기지데이터를 상기 복조부로 출력하고,
    상기 복조부는 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조를 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템.
  11. 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법에 있어서,
    소정의 위치에 널 바이트(Null byte)가 삽입된 데이터 스트림을 입력받아 랜덤화하는 단계;
    랜덤화된 상기 데이터 스트림 중 상기 널 바이트가 삽입된 상기 위치에 소정의 기지데이터를 삽입하여 형성된 데이터 스트림을 출력하는 단계;
    상기 출력된 상기 데이터 스트림을 에러 정정을 위해 인코딩하는 단계;
    에러 정정 인코딩된 상기 데이터 스트림을 변조하고 RF 변환하여 전송하는 단계;
    상기 기지데이터(Known Data)를 삽입하여 인코딩을 수행한 신호를 디지털 방송 송신기로부터 수신하여　기저대역의 신호로 변환하는 단계;
    상기 기저대역의 신호를 복조하는 단계;
    복조된　상기 신호로부터 상기 기지데이터를 검출하는 단계; 및
    검출된 상기 기지데이터를 이용하여 상기 복조된 신호를 등화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털방송 시스템을 위한 신호 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    기정의된 소정의 패턴을 갖는 시퀀스를 발생하여 상기 기지데이터(Known data)를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터 스트림은 상기 널 데이터가 삽입된 상기 소정의 위치에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 널 데이터가 삽입된 상기 위치보다 선행하여 삽입되며, 상기 널 데이터의 길이에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 인코딩 단계는,
    채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 소정 바이트의 패리티를 부가하여 RS(Reed Solomon) 인코딩을 수행하는 단계;
    패리티가 부가된 상기 데이터 스트림에 대해 소정의 패턴으로 데이터 인터리빙을 수행하는 단계; 및
    인터리빙된 상기 데이터 스트림을 트렐리스 부호화를 통해 심볼로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 인터리빙 단계는 상기 데이터 스트림 출력 단계에서 출력된 복수의 상이한 데이터 스트림의 동일한 위치에 삽입된 기지데이터를, 연속하는 데이터 스트림으로 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 시스템을 위한 신호처리방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 전송 단계는 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식으로 상기 데이터 스트림을 변조하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 신호처리방법.
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