KR20060129061A

KR20060129061A - 통신 시스템에서 캐리어 복구에 사용하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060129061A
Application number: KR1020067019502A
Authority: KR
Inventors: 맥스 벨로트서코브스키
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US20070189195A1; WO2005096578A1; JP2007531390A; KR101074474B1; CN1947397B; EP1728372B1; JP4541403B2; EP1728372B8; EP1728372A1; US7894333B2; CN1947397A

Abstract

수신기는 캐리어 복구를 수행하기 위해 디지털 위상 동기 루프(PLL)를 포함한다. 디지털 PLL은 경판정에 의해 구동된 위상 에러 추정기와, 위상 에러 추정치에 의해 제공된 위상 에러 신호를 누적하는 적분기를 더 포함한다. 취득 시간을 감소시키기 위해, 디지털 PLL은, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치가 위상 에러 신호의 함수로서 결정되는 개방-루프 모드로 실행된다. 캐리어 주파수 오프셋의 추정치가 결정된 후에, 적분기는 결정된 추정치로 사전 로딩되고, 디지털 PLL은 폐루프 모드로 실행된다.

Description

통신 시스템에서 캐리어 복구에 사용하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR USE IN CARRIER RECOVERY IN A COMMUNICATIONS SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 통신 시스템에서의 캐리어 복구에 관한 것이다.

캐리어 복구 루프, 또는 캐리어 추적 루프는 통신 시스템의 일반적인 성분이다. 캐리어 복구 루프는 위상 동기 루프(PLL: Phase Locked Loop)의 형태이다. 디지털 캐리어 복구 루프에서, 판정-지향(decision-directed) 에러 추정기는 종종 PLL을 구동하는데 사용된다. 즉, 루프는 경판정(hard decision), 예를 들어 각각 수신된 신호 포인트와 심볼 집단(symbol constellation)으로부터 취해진 슬라이싱 심볼(가장 가까운 심볼) 사이의 위상 에러에 의해 구동된다. 캐리어 주파수 오프셋, 즉 수신된 신호의 캐리어와 복구된 캐리어 사이의 주파수 차이가 루프의 "동기 범위(lock range)" 외부에 있을 때, 소위 "풀-인(pull-in)" 프로세스가 발생하며, 여기서 적절한 동작 상태에서, 루프는, 캐리어 주파수 오프셋이 루프의 동기 범위 내에 있고 위상 동기가 후속할 때까지 캐리어 주파수 오프셋을 감소시키도록 동작한다.

정확한 풀-인 프로세스가 발생하기 위해, 에러 추정기의 출력 신호가 바이어 스를 가져, PLL의 적분기가 원하는 방향, 즉 캐리어 주파수 오프셋을 감소시키는 방향으로 드리프트(drift)하는 것이 필요하다. 공교롭게도, 전술한 바이어스가 시간에 걸쳐 루프가 어떠한 예측가능 패턴 없이 드리프트하거나 거짓 값{"거짓-동기(false-lock)" 조건}에서 안정화하는 것을 야기하는 틀린 부호(루프, 고정 포인트 연산과 연관된 에러 등을 통한 과도한 지연으로 인해)를 가지는 경우가 존재할 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 루프에서 수행된 연산 동작의 정밀도를 증가시키고 및/또는 루프 이득을 증가시키는 것이 일반적이다. 그러나, 이 문제의 근본적인 원인이 루프를 통한 파이프라인 지연에 있을 때, 그리고 그러한 지연이 시스템 구조에 의해 요구되어, 변할 수 없을 때, 보통 이용가능한 유일한 옵션은 루프로의 입력에 제공된 유효 캐리어 주파수를 감소시켜, 루프를 통한 지연이 더 이상 해롭지 않게 하는 것이다. 이것은 전체 캐리어 주파수 오프셋 범위를 루프가 "스테핑(stepped)"될 수 있는 더 작은 범위로 세분화시킴으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 후자의 해결책은 전체 루프 취득 시간을 불가피하게 증가시키고, 스테핑 알고리즘을 제어하기 위해 신뢰성있는 루프 동기 기준이 존재하지 않는 경우 심지어 불가능할 수 있다.

전술한 바와 같이, 수신기의 PLL이 동기 범위 외부에서 동작할 때, 취득 시간은 증가하거나 가능하지 않을 수 있다. 그러나, 적은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 비용을 수신기에 추가하는 방식으로 취득 시간을 감소시킬 수 있다는 것을 관찰하였다. 특히, 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 PLL의 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 결정한다.

본 발명의 일실시예에 따라, 수신기는 캐리어 복구를 수행하기 위한 디지털 위상 동기 루프(PLL)를 포함한다. 디지털 PLL은 경판정에 의해 구동된 위상 에러 추정기, 및 위상 에러 추정기에 의해 제공된 위상 에러 신호를 누적하는 적분기를 더 포함한다. 취득 시간을 감소시키기 위해, 또는 취득을 가능하게 하기 위해, 디지털 PLL은, 캐리어 주파수 오프셋의 추정치가 위상 에러 신호의 함수로서 결정되는 개방-루프 모드로 실행된다. 캐리어 주파수 오프셋의 추정치가 결정된 후에, 적분기는 결정된 추정치로 사전 로딩되고, 디지털 PLL은 폐-루프 모드로 실행되어, 취득 시간이 감소된다.

도 1은 종래 기술의 캐리어 복구 회로를 도시한 도면.

도 2는 수신된 신호 포인트 및 4개의 심볼을 갖는 집단 공간에 대해 종래 기술의 경판정을 도시하는 도면.

도 3은 위상 검출기 출력 신호를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 원리를 구현하는 케이블 시스템의 일부를 예시적으로 도시한 고-레벨 블록도.

도 5는 도 4의 케이블 시스템에 사용하기 위한 본 발명의 원리를 구현한 수신기의 일부를 도시한 도면.

도 6은 도 5의 수신기에 사용하기 위한 본 발명의 원리에 따른 예시적인 캐리어 추적 루프를 도시한 도면.

도 7 및 도 8은 본 발명의 원리에 따른 흐름도.

도 9는 본 발명의 원리에 따른 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면.

본 발명의 개념 외에, 도면에 도시된 요소는 잘 알려져 있어서 구체적으로 설명되지 않을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 개념 외에, 셋톱 박스, 및 프론트-엔드, 힐버트 필터, 캐리어 추적 루프, 비디오 프로세서, 원격 제어기 등과 같은 구성요소는 잘 알려져 있어서 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않는다. 더욱이, 본 발명의 개념은 이와 같이 본 명세서에 설명되지 않을 종래의 프로그래밍 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 마지막으로, 도면의 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낸다.

본 발명의 개념을 설명하기 전에, 도 1에 관해 주의해야 하는데, 도 1은 캐리어 주파수(f_c)로 변조된 예시적인 수신된 신호(206)에 대해 수신기(미도시)에 사용하기 위한 종래 기술의 캐리어 복구 회로(200)를 도시한다. 수신된 신호(206)는 수신기의 다른 처리 결과(미도시), 예를 들어 다운 변환, 대역 통과 필터링 등일 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 더욱이, 수신된 신호(206), 및 도 1에 의해 도시된 처리가 디지털 영역(이것이 필요하지 않더라도)에 있는데, 즉 캐리어 복구 회로(200)가 경판정에 의해 구동된 디지털 위상 동기 루프(DPLL)를 포함한다고 가정된다. 캐리어 복구 회로(200)는 복소수 곱셈기(210), 위상 에러 검출기(215), 루프 필터(230), 위상 적분기(235) 및 사인/코사인(sin/cos) 테이블(240)을 포함한다. 수신된 신호(206)는 동위상(I) 및 직교(Q) 성분을 포함하는 복소수 샘플 스트림이다. 복소수 신호 경로가 특히 도 1에 이중선으로 도시된다는 것이 주지되어야 한다. 복소수 곰셈기(210)는 수신된 신호(206)의 복소수 샘플 스트림을 수신하고, 복구된 캐리어 신호(241)에 의해 복소수 샘플 스트림의 역회전을 수행한다. 특히, 수신된 신호(206)의 동위상 및 직교 성분은 복구된 캐리어 신호(241)의 위상에 의해 회전되고, 이것은 특히 sin/cos 테이블(240)에 의해 제공된 사인 및 코사인 값을 나타낸다. 복소수 곱셈기(210)로부터의 출력 신호는 예를 들어 기저대역에서 다운-변환된 수신된 신호(211)이고, 수신된 신호 포인트의 역회전 복소수 샘플 스트림을 나타낸다. 도 1에서 알 수 있듯이, 다운-변환된 수신된 신호(211)는 또한 위상 에러 검출기(215)에 인가되고, 이 검출기는 다운-변환된 신호(211)에 여전히 존재하는 임의의 위상 오프셋을 계산하고, 이 위상 오프셋을 나타내는 검출기 출력 신호(226)(또한 위상 에러 신호로서 지칭됨)를 제공한다. 검출기 출력 신호(226)는 루프 필터(230)에 인가되고, 이 루프 필터는 위상 적분기(235)에 인가되는 필터링 신호(231)를 제공하기 위해 검출기 출력 신호(226)를 필터링한다. 위상 적분기는 또한 수치 제어 발진기(NCO)로 지칭된다. 위상 적분기(235)는 필터링된 신호(231)를 추가로 적분하고, 출력 위상 각 신호(236)를 sin/cos 테이블(240)에 제공하는데, 이 테이블은 전술한 바와 같이, 다운-변환된 수신된 신호(211)를 제공하기 위해 수신된 신호(206)의 역회전을 위해 복소수 곱셈기(210)에 연관된 사인 및 코사인 값을 제공한다.

위상 에러 검출기(215)가 2개의 요소, 즉 위상 에러 추정기(225) 및 슬라이 서(220)를 포함하는 것을 주지해야 한다. 종래 기술에 알려진 바와 같이, 슬라이서는 다운-변환된 신호(211)의 각 수신된 신호 포인트의 동위상 및 직교 성분으로 표시된 가능한 심볼(목표 심볼)에 관해 경판정을 한다. 특히, 다운-변환된 신호(211)의 각 수신된 신호 포인트에 대해, 슬라이서(220)는 미리 정의된 심볼 집단으로부터 가장 가까운 심볼(목표 심볼)을 선택한다. 이와 같이, 위상 에러 추정기(225)에 의해 제공된 검출기 출력 신호(226)는 각 수신된 신호 포인트와 대응하는 목표 심볼 사이의 위상차를 나타낸다. 특히, 검출기 출력 신호(226)는 위상 에러 추정치(α)의 시퀀스를 나타내며, 여기서 개별적인 α은 수신된 신호 포인트의 허수부를 연관된 슬라이스된 심볼의 공액(conjugate)과 곱한 값을 계산함으로써 결정되는데, 즉,

상기 수학식 1에서, Z는 수신된 신호 포인트의 복소수 벡터를 나타내고, z_sliced는 연관된 슬라이싱 신호 포인트의 복소수 벡터를 나타내고, z^* _sliced는 연관된 슬라이싱 신호 포인트의 복소수 벡터의 공액을 나타낸다.

예를 들어, 도 2에 도시된 직교 위상-시프트 키잉(QPSK) 심볼 집단(89)을 고려해보자. 이것은 동위상(I) 및 직교(Q) 좌표{(1,1), (1,-1), (-1,1), (-1, 1)}에서 복소수 평면에 위치한 4개의 심볼을 갖는다. 값(-1,1)의 전달된 심볼(81)은 채널에 의해 추가된 잡음을 가질 수 있어서, 수신기에서 수신된 신호 포인트의 값은 수신된 신호 포인트(82)에 의해 표시된 바와 같이 예를 들어 (-0.6, 1.2)이다. 수신기에서, 슬라이서(220)는 수신된 또는 목표 심볼로서 수신된 신호 포인트에 가장 가까운 집단의 상기 심볼을 간단히 선택함으로써 전달된 심볼에 대해 경판정을 한다. 이 예에서, 슬라이서(220)는 수신된 심볼로서 심볼(81)(-1,1)을 선택한다. 도 2에서 알 수 있듯이, 위상 에러(83)(즉, α)는 수신된 신호 포인트와 목표 심볼 사이에 존재한다. 이러한 위상 에러(α)는 "결정 지향 위상 에러 검출"을 나타내고, 위상 에러 검출기(215)는 캐리어 복구 루프(200)를 구동하기 위한 α에 비례하는 검출기 출력 신호(226)를 제공한다.

예시적인 심볼 집단(89)의 정황에서, 위상 에러(α)는 모노토닉(monotonic) 함수이고, +/- 45° 사이에서 변화하는데, 이는 경판정 프로세스가 수신된 신호 포인트가 동일한 4분면으로부터 심볼의 위상-회전 버전이라고 항상 간주하기 때문이다. 그러나, 위상 에러(α)가 수신된 신호 포인트가 실제 전달된 심볼과 실제로 다른 4분면에 있는 경우 분명하지 않다는 것을 도 2에서 알 수 있다. 예를 들어, 도 2의 수신된 신호 포인트(86)를 고려해보자. 이 경우에, 슬라이서(220)는 값(-1,-1)의 심볼(88)을 선택하는데, 이는 실제로 전달된 심볼이 심볼(81)인 경우라도 전달된 심볼 및 연관된 위상 에러(α)가 각도 차이(87)로 표시되기 때문이다. 즉, 일단 실제 위상 에러가 +/- 45°를 초과하면, 간주된 전달된 심볼은 변한다.

전술한 위상 에러 모호성(ambiguity)을 고려하여, 수신된 신호 포인트가 회전하고(캐리어 주파수 오프셋으로 인해) 캐리어 복구 루프가 "개방"되면, 위상 에러(α)는 선형으로 증가(또는 감소)하고, 검출기 출력 신호는 max 양(+) 값으로부 터 max 음(-) 값으로, 그리고 역으로도 "롤오버(rollover)"한다는 것이 관찰된다. 따라서, 개방 루프 동작 모드에서, 검출기 출력 신호(226)는 도 3에 도시된 "톱니" 형태를 갖는데, 여기서 "톱니" 주파수는 캐리어 주파수 오프셋에 선형으로 비례한다. 특히, 검출기 출력 신호가 시간 단위당(시간 단위에 대한 당연한 선택은 수신된 심볼 기간이다) max(+)로부터 max(-)로(또는 역으로) 바뀌는 평균 횟수가 측정되면, 적절한 스케일링(scaling) 이후에 결과적인 수는, 위상 적분기(235)가 캐리어 복구 루프(200)로의 입력에서 캐리어 주파수 오프셋을 완전히 취소하기 위해 유지할 필요가 있는 캐리어 주파수 오프셋 값에 가까울 것이다(또는 이상적인 경우에, 이와 동일할 것이다). 이러한 적절한 스케일링 수는 위상 적분기(235)에 로딩될 수 있고, 캐리어 복구 루프(200)는 이 때 임의의 가능한 잔류 캐리어 주파수 오프셋에 대해 정정하도록 폐쇄 모드 상태에 있을 수 있다. 이와 같이, 캐리어 복구 루프가 동기 범위 외부에서 동작할 때, 거의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 경비를 수신기에 추가하지 않는 방식으로 취득 시간을 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 캐리어 복구 루프의 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋 추정을 수행한다.

본 발명의 원리에 따라 예시적인 케이블 시스템(10)의 일부의 고-레벨 블록도가 도 4에 도시된다. 케이블 시스템(10)은 셋톱 박스(15){또한 본 명세서에서 수신기(15)로 지칭됨} 및 디스플레이(20)(예를 들어 텔레비전 세트)를 포함한다. 예시적으로, 수신기(15)는 디지털 케이블 수신기이다. 수신기(15)는 예를 들어 비디오 내용을 시청하기 위한 디스플레이(20)에 대한 응용을 위해 예를 들어 HDTV(고선 명 TV) 비디오 신호를 복구하기 위한 처리를 위해 케이블 신호(11){예를 들어, 안테나 또는 케이블-드롭(미도시)을 통해}를 수신한다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 수신기(15)의 관련 부분이 도시된다. 특히, 수신기(15)는 캐리어 추적 루프(CTL)(320) 및 프로세서(350)를 포함한다. 프로세서(350)는, 프로세서(350) 내부 및/또는 외부에 있는 메모리(미도시)에 저장된 프로그램 또는 프로그램들을 실행하는 저장-프로그램-제어 프로세서, 예를 들어 마이크로프로세서이다.

입력 신호(316)는 F_IF Hz의 특정 IF(중간 주파수)에 중심을 둔 QPSK 변조 신호를 나타낸다. 입력 신호(316)는 CTL(320)을 통과하는데, 이 CTL은 본 발명의 원리에 따라, IF 신호를 기저대역으로 다운 변환하고, 송신기(미도시)와 수신기 튜너 로컬 발진기(미도시) 사이의 주파수 오프셋을 정정하기 위해 신호(316)를 처리한다. CTL(320)은 2차 루프이고, 이것은 이론적으로 주파수 오프셋이 어떠한 위상 에러 없이 추적되도록 한다. 사실상, 위상 에러는 루프 대역폭, 입력 위상 잡음, 열 잡음, 및 데이터의 비트 크기와 같은 구현 제약, 적분기 및 이득 곱셈기의 함수이다. CTL(320)은 다운-변환된 수신된 신호(321)를 제공한다. 이 신호(321)는 거기에 운반된 데이터의 복구를 위해 수신기(15)의 다른 부분(미도시)에 제공된다.

본 발명의 원리에 따라, 수신기(15)는 CTL(320)의 위상 에러 신호의 함수로서 개방-루프 캐리어 주파수 오프셋 추정을 수행한다. 예시적으로, 아래에 더 설명되는 바와 같이, 프로세서(350)는 전술한 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 결정하 고, 이에 응답하여 이러한 추정치로 CTL(320)을 로딩하여, CTL(320)의 취득 시간을 감소시키기 위해 신호(326, 327, 351, 352, 및 353)를 통해 CTL(320)과 결합된다.

이제 도 6을 참조하면, CTL(320)의 예시적인 실시예는 본 발명의 원리에 따라 도시된다. 본 발명의 개념 외에, CTL(320)은 경판정에 의해 구동된 디지털 PLL이다. CTL(320)은 복소수 곱셈기(410), 위상 에러 검출기(415), 루프 필터(430), 위상 적분기(435), 사인/코사인(sin/cos) 테이블(440), 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)를 포함한다. CTL(320)의 요소가 수신된 심볼율, 예를 들어 1/T_SUMBOL에서 실행되는데, 여기서 T_SYMBOL이 심볼 기간과 같다고 간주된다. 그러나, 본 발명의 개념은 한정되지 않는다. 더욱이, 수신된 신호(316)가 동위상(I) 및 직교(Q) 성분을 포함하는 복소수 샘플 스트림이라고 간주된다. 복소수 신호 경로가 특히 도 6에서 이중선으로 도시된다는 것이 주지되어야 한다. 수신된 신호(316)가 복소수 샘플 스트림이 아니면, 힐버트 필터(미도시)는 수신된 신호(316)의 Q 성분을 복구하는데 사용될 수 있다. CTL(320)은 2가지 동작 모드, 즉 개방 루프 동작 모드 및 폐루프 동작 모드를 갖는다. 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, CTL(320)은 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 결정하기 위해 개방 루프 동작 모드로 실행된다. 일단 이 추정치가 결정되면, CTL(320)은 이러한 추정치로 로딩되고, 그런 후에 임의의 잔류 캐리어 주파수 오프셋의 쉽고 빠른 정정을 위한 폐루프 모드로 실행한다.

이 때, 도 7을 또한 참조해야 하며, 도 7은 수신기(15)에 사용하기 위해 본 발명의 원리에 따라 예시적인 흐름도를 도시한다. 단계(505)에서, 프로세서(350)는 CTL(320)을 개방 루프 동작 모드로 설정한다. 예를 들어, 프로세서(350)는 신호(352)를 통해 위상 적분기(435)를 제어하여, 필터링 신호(431)는 무시되고, 출력 위상 각도 신호(436)는 미리 결정된 일정한 기준 위상에 대해 생성된다. 추가적으로 단계(505)에서, 프로세서(350)는 신호(351)를 통해 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)를 클리어 또는 리셋한다. 단계(510)에서, 프로세서(350)는 예를 들어 신호(351)를 통해 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)가 카운팅하기 시작하도록 한다. 롤오버 카운터(455)는 검출기 출력 신호(416)가 롤오버하는 횟수를 카운트한다. 심볼 카운터(460)는 롤오버 카운터(455)의 동작 동안 수신된 심볼의 수를 카운트한다. 단계(515)에서, 프로세서(350)는 각각 신호(326 및 327)를 통해 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)로부터 값을 검색한다. 예를 들어, 프로세서(350)는 미리 결정된 시간 기간(T_COUNT)의 만료 이후에, 또는 심볼 카운터(460)가 미리 결정된 값에 도달하자마자, 등의 경우에 단계(515)를 수행한다. 바람직하게, 심볼 카운터(460)에 의해 카운트된 수신된 심볼의 수는 우수한 평균화를 보정할 정도로 충분히 큰데, 이는 무작위 롤오버가 잡음 상태에서 가능하기 때문이다. 롤오버 카운터 및 심볼 카운터 값으로부터, 프로세서(350)는 본 발명의 개념에 따라, 단계(515)에서 캐리어 주파수 오프셋의 추정치(오프셋 값)를 결정한다. 예를 들어, 위상 적분기(435)에서의 비트수가 N이면, 오프셋 값을 계산하는 수학식은 다음과 같다:

offsetvalu=rollovercounter÷(symbolcounter x 4)x 2^N

여기서 "rollovercounter"라는 용어는 롤오버 카운터(455)의 값이고, "symbolcounter"는 심볼 카운터(460)의 값이다. 수학식 2에서 "4"의 인자는, QPSK 경우에 롤오버 카운터가 오프셋 주파수의 한 기간당 4회 롤오버한다는 점에서 나온다. 심볼카운터의 값이 2의 멱수이면, 유리하게 수학식 2의 나눗셈 연산이 등가 비트 시프트 연산으로 대체될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 단계(520)에서, 프로세서(350)는 신호(353)를 통해 오프셋 값으로 위상 적분기(435)에 로딩(또는 초기화, 또는 업데이트)하고, 신호(352)를 통해 CTL(320)을 폐루프 동작 모드로 설정한다.

본 발명의 개념 외에, CTL(320)의 폐루프 동작 모드는 도 1의 이전에 설명한 캐리어 복구 회로(200)와 유사하다. 복소수 곱셈기(410)는 수신된 신호(316)의 복소수 샘플 스트림을 수신하고, 복구된 캐리어 신호(441)에 의해 복소수 샘플 스트림의 역회전을 수행한다. 특히, 수신된 신호(316)의 동위상 및 직교 성분은 복구된 캐리어 신호(441)의 위상에 의해 회전되며, 이것은 sin/cos 테이블(440)에 의해 제공된 특정 사인 및 코사인 값을 나타낸다. 복소수 곱셈기(410)로부터 출력 신호는 예를 들어 기저대역에서 다운-변환된 수신된 신호(321)이고, 수신된 신호 포인트의 역회전 복소수 샘플 스트림을 나타낸다. 다운-변환된 수신된 신호(321)는 또한 위상 에러 검출기(415)에 인가되며, 이 검출기는 다운-변환된 신호(321)에 여전히 존재하는 임의의 위상 오프셋을 (예를 들어 전술한 수학식 1을 이용하여) 계산하고, 그것의 나타내는 검출기 출력 신호(416)(또한 본 명세서에서 위상 에러 신호로 지칭됨)를 제공한다. 검출기 출력 신호(416)는 루프 필터(430)에 인가되고, 이 루프 필터는 위상 적분기(435)에 인가되는 필터링된 신호(431)를 제공하도록 검출기 출력 신호(416)를 필터링한다. 이제 캐리어 주파수 오프셋에 대한 추정치로 사전 로딩된 위상 적분기는 필터링된 신호(431)를 추가로 적분하고, 출력 위상 각도 신호(436)를 sin/cos 테이블(440)에 제공하고, 이 테이블은 전술한 바와 같이 다운-변환된 수신된 신호(321)를 제공하기 위해 수신된 신호(316)의 역회전을 위한 복소수 곱셈기(410)에 연관된 사인 및 코사인 값을 제공한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 원리에 따라, 수신기는 캐리어 복구 루프의 위상 에러 신호의 함수로서 개방-루프 캐리어 주파수 오프셋 추정을 수행한다. 캐리어 주파수 오프셋의 추정치가 결정된 후에, 수신기는 결정된 추정치로 캐리어 복구 로프를 초기화 또는 업데이트하고, 그런 후에 폐-루프 모드로 캐리어 복구 루프를 실행하여, 취득 시간이 감소된다.

루프가 동기 범위의 외부에서 동작할 때 취득 시간의 감소 이외에, 본 발명의 개념의 다른 응용이 가능하다. 예를 들어, 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋 추정치의 전술한 결정은 또한 루프가 참, 또는 거짓, 동기 상태에 있는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 이것은 도 8의 흐름도에 도시되며, 여기서 주기적으로 또는 비주기적으로 수행될 수 있다(예를 들어, 미리 결정된 조건에 응답하여). 단계(550)에서, 프로세서(350)는 폐루프 위상 적분기 값{예를 들어, 위상 적분기(435)로부터 이용가능한}을 판독한다. 단계(555)에서, 프로세서(350)는 전술 한 바와 같이 CTL(320)을 개방 루프 동작 모드로 설정하고, 신호(351)를 통해 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)를 클리어, 또는 리셋한다. 단계(560)에서, 프로세서(350)는 예를 들어 신호(351)를 통해 롤오버 카운터(455) 및 심볼 카운터(460)가 카운트하기 시작하도록 한다. 단계(565)에서, 프로세서(350)는 전술한 바와 같이 개방 루프 오프셋 값을 추정한다. 단계(570)에서, 프로세서(350)는 단계(550)에서 판독된 폐루프 값을 단계(565)의 추정된 개방 루프 값과 비교한다. 폐루프 값과 개방 루프 값 사이의 차이가 하나 이상의 미리 결정된 조건을 충족하면, "거짓 동기"가 선언되고, 프로세서(350)는 단계(575)에서 거짓 동기 루틴을 실행한다. 예를 들어, 프로세서(350)는 신호(353)를 통해 추정된 오프셋 값을 위상 적분기(435)에 간단히 로딩할 수 있고, CTL(320)을 폐루프 동작 모드로 설정한다. 더욱이, 거짓 동기는 프로세서(350)가 종래 기술에 알려진 바와 같이 다른 회로 및/또는 버퍼를 초기화, 플러시(flush), 또는 리셋하는 것을 필요로 할 수 있다. 그러나, "거짓 동기"가 단계(570)에서 선언되지 않으면, "동기" 조건이 존재하고, 프로세서(350)는 단계(580)에서 동기 루틴을 실행한다. 예를 들어, 프로세서(350)는 CTL(320)을 폐루프 동작 모드로 간단히 설정한다. 단계(570)에 대해, 임의의 하나 이상의 조건은 CTL(320)이 거짓 동기 상태에 있는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 단계(570)에서, 프로세서(350)는 단계(550)에서 판독된 폐루프 위상 적분기 값을 추정된 개방 루프 오프셋 값과 비교한다. 그 값이 동일한 부호를 갖고 크기는 10배 이내에 있으면, CTL(320)이 동기되고, 그렇지 않으면 거짓 동기 상태에 있다고 가정된다.

본 발명의 개념의 다른 예시적인 실시예는 도 9에 도시된다. 이 예시적인 실시예에서, 수신기(미도시)에 사용하기 위한 집적 회로(IC)(605)는 캐리어 복구 루프(CRL)(620)와, 버스(651)에 연결된 적어도 하나의 레지스터(610)를 포함한다. 예시적으로, IC(605)는 통합된 아날로그/디지털 텔레비전 디코더이다. 그러나, 본 발명의 개념과 관련된 IC(605)의 그러한 부분만이 도시되어 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 변환기, 필터, 디코더 등은 간략함을 위해 도시되지 않는다. 버스(651)는 프로세서(650)로 표시된 바와 같이 수신기의 다른 성분과의 통신을 제공한다. 레지스터(610)는 IC(605)의 하나 이상의 레지스터를 나타내며, 여기서 각 레지스터는 비트(609)에 의해 표시된 바와 같이 하나 이상의 비트를 포함한다. IC(605)의 레지스터 또는 부분은 판독 전용, 기록 전용 또는 판독/기록일 수 있다. 본 발명의 원리에 따라, CRL(620)은 전술한 캐리어 주파수 오프셋 추정 특징, 또는 동작 모드를 포함하고, 적어도 하나의 비트, 예를 들어 레지스터(610)의 비트(609)는 이러한 동작 모드를 인에이블링 또는 디스에이블링을 위해 예를 들어 프로세서(650)에 의해 설정될 수 있는 프로그래밍가능 비트이다. 도 8의 정황에서, IC(605)는 IC(605)의 입력 핀, 또는 리드를 통해 처리하기 위해 IF 신호(601)를 수신한다. 이 신호(602)의 파생 신호(derivative)는 전술한 바와 같이 캐리어 복구를 위해 CRL(620)에 인가된다. CRL(620)은 신호(602)의 역회전 버전인 신호(621)를 제공한다. CRL(620)은 내부 버스(611)를 통해 레지스터(610)에 연결되며, 이 내부 버스는 종래 기술에 알려진 바와 같이 CRL(620)을 레지스터(610)에 인터페이스하기 위해 IC(605)의 다른 신호 경로 및/또는 성분을 나타낸다(예를 들어, 전술한 적분기 및 카운터 값을 판독하기 위해). IC(605)는 신호(606)로 표시된 하나 이상의 복구된 신호, 예를 들어 복합 비디오 신호를 제공한다. 도 8에 도시되지 않았지만, 전술한 롤오버 카운터 및 심볼 카운터(또는 그 등가물)의 값은 하나 이상의 레지스터를 통해 이용가능할 수 있다. 대안적으로, IC(605)는 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수의 추정치를 결정하기 위해 전술한 모든 처리를 포함할 수 있으며, 동작 모드는 비트(610)를 통해 간단히 인에이블링 또는 디스에이블링된다. 그러나, 본 발명의 개념이 제한적이지 않고, 예를 들어 비트(610)를 통해 이러한 동작 모드의 외부 제어가 필요하지 않다는 것이 주지되어야 한다.

상기 설명을 보아, 상기 설명은 단지 본 발명의 원리를 예시하고, 이에 따라 본 명세서에 명백히 설명되지 않았지만, 당업자가 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 많은 대안적인 장치를 고안할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 개별적인 기능 요소의 정황에서 예시되지만, 이러한 기능 요소는 하나 이상의 집적 회로(IC) 상에 구현될 수 있다. 유사하게, 개별 요소로서 도시되지만, 이들 요소 중 임의의 요소 또는 모든 요소는, 예를 들어 도 7 및 도 8에 도시된 하나 이상의 단계에 대응하여 연관된 소프트웨어를 실행하는 저장-프로그램-제어 프로세서, 예를 들어 디지털 신호 프로세서에서 구현될 수 있다. 더욱이, 도 4에서 분리된 요소로 도시되지만, 본 명세서에서 도 4의 요소는 이들의 임의의 결합에서 상이한 유닛에 분배될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 수신기(15)는 텔레비전 세트, 개인용 컴퓨터의 비디오 보드 등의 일부일 수 있다. 또한 PLL의 위상 에러 신호가 예시적으로 평균화되지만, 다른 통계 함수가 예를 들어 수학식 2에 대 한 각 변형과 함께 사용될 수 있다. 그러므로, 다수의 변형이 예시적인 실시예에 대해 이루어질 수 있고, 다른 장치가 첨부된 청구항에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고도 고안될 수 있다는 것이 이해된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 통신 시스템에서의 캐리어 복구 등에 이용된다.

Claims

수신기에 사용하기 위한 방법으로서,

위상-동기 루프(PLL)로 수신된 신호를 처리하는 단계와;

상기 PLL의 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 생성하는 단계를

포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 처리 단계는 개방 루프 동작 모드로 PLL을 설정하는 단계를 포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
제 2항에 있어서, 상기 생성 단계는,

상기 위상 에러 신호에 대한 롤오버(rollover) 카운트 값을 결정하는 단계와;

상기 수신된 신호의 심볼 카운트 값을 결정하는 단계와;

상기 결정된 롤오버 카운트 값 및 결정된 심볼 카운트 값으로부터 상기 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 생성하는 단계를

포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
제 3항에 있어서, 상기 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 상기 PLL의 폐루프 값과 비교하는 함수로서 거짓 동기 조건(false lock condition)을 검출하는 단계를 더 포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 PLL을 상기 캐리어 주파수 오프셋 추정치로 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
수신기에 사용하기 위한 방법으로서,

개방 루프 모드로 캐리어 복구 루프를 실행하는 단계와;

상기 캐리어 복구 루프의 위상 에러 신호로부터 수신된 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 생성하는 단계와;

상기 캐리어 주파수 오프셋의 추정치로 상기 캐리어 복구 루프의 적분기를 업데이트하는 단계와;

상기 캐리어 복구 루프를 폐루프 모드로 실행하는 단계를

포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
제 6항에 있어서, 상기 생성 단계는,

상기 위상 에러 신호에 대한 롤오버 카운트 값을 결정하는 단계와;

상기 수신된 신호의 심볼 카운트 값을 결정하는 단계와;

상기 결정된 롤오버 카운트 값 및 결정된 심볼 카운트 값으로부터 상기 캐리어 주파수 오프셋 추정치를 생성하는 단계를

포함하는, 수신기에 사용하기 위한 방법.
수신기로서,

수신된 신호를 처리하기 위한 캐리어 추적 루프(CTL)와;

상기 CTL의 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋을 추정하기 위한 프로세서를

포함하는, 수신기.
제 8항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 상기 CTL의 폐루프 값과 비교하는 함수로서 거짓 동기 조건을 검출하는, 수신기.
수신기로서,

수신된 신호를 처리하기 위한 캐리어 추적 루프(CTL)와;

(a) 상기 CTL을 개방 루프 동작 모드로 설정하고; (b) 상기 개방 루프 동작 모드로 상기 CTL의 위상 에러 신호의 함수로서 상기 수신된 신호의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하고; (c) 상기 추정된 캐리어 주파수 오프셋으로 상기 CTL을 업데이트하고; (d) 상기 CTL을 폐루프 동작 모드로 설정하기 위한 프로세서를

포함하는, 수신기.
제 10항에 있어서, 상기 CTL은 상기 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는데 사 용하기 위해 상기 프로세서에 의해 엑세스가능한 롤오버 카운터 및 심볼 카운터를 포함하는, 수신기.
제 10항에 있어서, 상기 수신기는 셋톱 박스인, 수신기.
집적 회로로서,

수신된 신호를 처리하기 위한 캐리어 추적 루프(CTL)와;

상기 CTL의 동작 모드를 설정하는데 사용하기 위한 적어도 하나의 레지스터로서, 상기 CTL의 적어도 하나의 동작 모드는 상기 CTL의 위상 에러 신호로부터 캐리어 주파수 오프셋을 추정하는, 적어도 하나의 레지스터를

포함하는, 집적 회로.
집적 회로로서,

신호를 수신하기 위한 입력 리드와;

상기 CTL의 위상 에러 신호로부터 상기 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 개방 루프 추정치를 생성하는데 사용하기 위한 캐리어 추적 루프(CTL)를

포함하는, 집적 회로.
캐리어 주파수를 갖는 수신 신호와, 역회전 신호를 제공하기 위해 복구된 캐리어를 곱하기 위한 복소수 곱셈기와;

미리 결정된 심볼 집단(constellation)으로부터 선택된 목표 심볼과 상기 역회전 신호 사이의 위상 에러를 나타내는 위상 에러 신호를 제공하기 위해 상기 역회전 신호에 응답하는 위상 에러 검출기와;

필터링된 신호를 제공하기 위해 상기 위상 에러 신호를 필터링하기 위한 루프 필터와;

적분된 신호를 제공하기 위해 상기 필터링된 신호를 적분하기 위한 적분기와;

상기 복구된 캐리어를 제공하기 위해 상기 적분된 신호에 응답하는 sin/cos 테이블과;

상기 위상 에러 신호의 함수로서 캐리어 주파수 오프셋 추정치로 상기 적분기를 업데이트하기 위한 프로세서를

포함하는, 장치.
제 15항에 있어서,

상기 위상 에러 신호의 롤오버의 수를 카운트하기 위한 롤오버 카운터와;

상기 역회전 신호에서 심볼의 수를 카운트하기 위한 심볼 카운터를 더 포함하며,

상기 캐리어 주파수 오프셋 추정치는 카운트된 롤오버 수 및 카운트된 심볼 수로부터 생성되는, 장치.