KR20070054876A - 디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을이용한 프레임동기 검출 방법 - Google Patents

디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을이용한 프레임동기 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 수신신호를 일정 기간동안 지연시킨 제2 수신신호를 출력하는 심볼지연부와; 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 곱셈처리하는 곱셈부와; 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하고, 상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 타임오프셋 결정부와; 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하고, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정하는 주파수오프셋 결정부와; 상기 타임오프셋 결정부와 주파수오프셋 결정부에 의해 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행하는 프레임동기 수행부를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법에 관한 것으로, 보호구간을 이용하여 프레임 동기를 수행함에 따라, 전력을 높이지 않아도 프레임 동기를 수행할 수 있고, 이에 따라 디지털방송신호의 수신 품질을 향상시키는 효과가 있다.
사이클릭 프리픽스(Cyclic Prefix), 보호구간(Guard Interval), 프레임동기

Description

디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법{Digital Broadcasting Terminal and Method for Detection Frame-Synchronization using Guard Interval thereof}
도 1은 종래 디지털방송신호 전송 프레임을 나타낸 구조이다.
도 2는 종래 Null 심볼을 이용한 동기 검출방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 OFDM 전송 시스템에서의 보호구간을 이용하여 프레임 동기를 수행하는 디지털방송용 단말기를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 타임오프셋 결정부를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 주파수오프셋 결정부를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 6은 발명에 따른 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법을 나타낸 일 실시예 흐름도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
310 : 심볼 지연부 320 : 곱셈부
330 : 타임오프셋 결정부 340 : 주파수오프셋 결정부
350 : 프레임동기 수행부
본 발명은 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 이하 'OFDM') 시스템에 관한 것으로, 특히 OFDM 시스템의 수신단에서 보호구간(Guard Interval)을 이용하여 동기를 검출하는 디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법에 관한 것이다.
현재 지상파 디지털방송 시스템은 OFDM 방식을 시용하고 있다.
상기 OFDM 방식은 여러 개의 부채널(Sub-Carrier)에 디지털방송신호를 전송하기 때문에 내부심볼간섭(Inter Symbol Interference; 'ISI')과 내부캐리어간섭(Inter Carrier Interference; 'ICI')이 발생하여 전송 손실을 가져올 수 있다.
따라서, 수신단인 디지털방송용 단말기의 경우에는 상기 간섭으로 인한 에러를 감소시키기 위해 심볼의 정확한 시작 위치를 찾는 것이 중요하다.
상기 심볼의 정확한 시작 위치를 찾기 위해 현재 Null 심볼을 이용한 프레임 동기 검출방식이 많이 사용된다.
도 1은 종래 디지털방송신호 전송 프레임을 나타낸 구조이다.
도 2는 종래 Null 심볼을 이용한 동기 검출방식을 나타낸 도면이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 전송 프레임은 시작 부분에 동기 채널이 존재하며, 상기 전송 프레임의 시작부분에 Null(신호가 모두 '0'인 것) 심볼을 두어 수신단에서 측정된 전력정보를 이용하여 시간 동기를 맞추는 방식이다.
즉, Null 심볼은 신호가 없기 때문에 신호 전력이 현저히 작다. 따라서, 수 신단에서는 전력정보를 이용하여 시간 동기를 맞춘다.
그러나, 상기 Null 심볼을 이용한 동기 검출방식은 실제 채널 환경에서 잡음이나 페이딩이 발생할 경우 정확한 동기를 검출하는데 어려움이 있다. 송신단에서는 신호를 송신하지 않더라도 채널에서 간섭으로 인한 신호가 나타날 수 있다. 이와같은 경우, 수신단에서 검출된 Null 심볼 부분의 전력 레벨이 상승하게 되고, 이로인해 정확한 프레임의 시작 위치를 검출하는데 실패할 확률이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보호구간을 이용하여 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 획득하고, 상기 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임 동기를 수행하는 디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털방송용 단말기는, 제1 수신신호를 일정 기간동안 지연시킨 제2 수신신호를 출력하는 심볼지연부와; 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 곱셈처리하는 곱셈부와; 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하고, 상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 타임오프셋 결정부와; 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하고, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정하는 주파수오프셋 결정부와; 상기 타임오프셋 결정부와 주파수오프셋 결정부에 의해 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행하는 프레임동기 수행부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법은, 제1 수신신호와 상기 제1 수신신호를 일정 기간동안 지연한 제2 수신신호를 곱셈처리하는 단계와; 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하는 단계와; 상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 단계와; 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하는 단계와; 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정하는 단계와; 상기 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명하기 앞서, 본 발명에 이용되는 보호구간(Guard Interval)에 대해 간단히 설명한다.
보호구간은 OFDM 전송채널에서 다중경로 채널에 의한 심볼간 간섭을 감소시키기 위해 심볼주기를 연장하여 각 심볼 뒤 부분의 신호를 해당 심볼의 앞부분에 복사하여 전송하는 구간을 의미한다.
도 3은 본 발명에 따른 OFDM 전송 시스템에서의 보호구간을 이용하여 프레임 동기를 수행하는 디지털방송용 단말기를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 심볼지연부(310)는, OFDM 수신신호를 일정 기간동안 한 심볼구간 지연시키고, 상기 지연된 신호를 출력한다.
이하 본 발명의 상세한 설명에서는, 상기 지연되기 이전의 OFDM 신호를 제1 수신신호라하고, 상기 심볼지연부(310)에 의해 지연된 신호를 제2 수신신호라 정하여 본 발명을 상세히 설명한다.
곱셈부(320)는, 심볼지연부(310)로부터 출력된 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 곱셈처리한 후 출력한다.
타임오프셋 결정부(330)는, 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하고, 상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정한다.
이하 도 4를 참조하여 상기 타임오프셋 결정부(330)의 동작 과정을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 타임오프셋 결정부를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 타임오프셋 결정부(330)은, 상관값 계산기(331)와, 최대치 검출기(332) 및 타임오프셋 획득기(333)으로 구성된다.
상관값 계산기(331)는, 적분기로 구성할 수 있으며, 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호를 보호구간(Guard Interval)만큼씩 이동하면서 적분처리하여 상관값을 계산하고, 상기 계산된 상관값을 출력한다.
최대치 검출기(332)는, 상관값 계산기(331)로부터 출력된 상관값의 최대치를 검출한다.
타임오프셋 획득기(333)는, 최대치 검출기(332)로부터 출력된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정한다.
주파수오프셋 결정부(340)는, 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하고, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 아크탄젠트처리하고, 상기 아크탄젠트처리된 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정한다.
이하 도 5를 참조하여 상기 주파수오프셋 결정부(340)의 동작 과정을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 주파수오프셋 결정부를 나타낸 일 실시예 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 주파수오프셋 결정부(340)는, 평균처리기(341)와, 신호대잡음비 산출기(342)와, 아크탄젠트 처리기(343)와, 주파수오프셋 획득기(344)로 구성된다.
평균처리기(341)는, 저대역 통과 필터(Low Pass Filter; 'LPF')로써, 곱셈부(320)에 의해 제1 수신신호와 제2 수신신호간에 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하여 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 곱셈처리시에 발생된 잡음성분을 제거하여 출력한다.
즉, 제1 수신신호는 원래 OFDM 신호이고, 제2 수신신호는 상기 제1 수신신호가 지연된 신호이므로, 곱셈부(320)에서 상기 제1 및 제2 수신신호를 곱셈처리하여 이하와 같은 결과신호가 발생된다.
(Desired Sygnal×Phase)2 + 2(Desired Sygnal×Noise) + (Noise)2
상기 3항목의 신호들이 평균처리기(341)에 입력되면, 상기 평균처리기(341)는 잡음(Noise) 관련 신호들의 세기를 감소시켜 제거한다.
신호대잡음비 산출기(342)는, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비를 산출하여 출력한다.
아크탄젠트 처리기(343)는, 신호대잡음비 산출기(342)로부터 출력된 결과신호의 신호대잡음비값을 아크탄젠트(tan-1)처리하여 출력한다.
아크탄젠트 처리기(343)는, 즉 tan(신호대잡음비)-1 처리하여 출력한다.
주파수 오프셋 획득기(344)는, 아크탄젠트 처리기(343)로부터 입력된 신호대잡음비값을 이용하여 위상오프셋값을 획득하고, 상기 획득한 위상오프셋값을 주파수오프셋값으로 변환하여 상기 주파수오프셋값 획득하고, 상기 획득한 주파수오프셋값을 프레임동기 수행부(350)로 출력한다.
프레임동기 수행부(350)는, 타임오프셋 결정부(330)와 주파수오프셋 결정부(340)에 의해 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행한다.
도 6은 발명에 따른 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법을 나타낸 일 실시예 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 심볼지연부(310)는, OFDM 수신신호를 일정 기간동안 한 심 볼구간 지연시키고, 상기 지연된 신호를 출력한다(S601).
이하 본 발명의 상세한 설명에서는, 상기 지연되기 이전의 OFDM 신호를 제1 수신신호라하고, 상기 심볼지연부(310)에 의해 지연된 신호를 제2 수신신호라 정하여 본 발명을 상세히 설명한다.
곱셈부(320)는, 심볼지연부(310)로부터 출력된 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 곱셈처리한 후 출력한다(S602).
상관값 계산기(331)는, 상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호를 보호구간(Guard Interval)만큼씩 이동하면서 적분처리하여 상관값을 계산하여 출력한다(S603).
최대치 검출기(332)는, 상관값 계산기(331)로부터 출력된 상관값의 최대치를 검출한다(S604).
타임오프셋 획득기(333)는, 최대치 검출기(332)로부터 출력된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정한다(S605).
평균처리기(341)는, 곱셈부(320)에 의해 제1 수신신호와 제2 수신신호간에 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하여 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 곱셈처리시에 발생된 잡음성분을 제거하여 출력한다(S606).
즉, 제1 수신신호는 원래 OFDM 신호이고, 제2 수신신호는 상기 제1 수신신호가 지연된 신호이므로, 곱셈부(320)에서 상기 제1 및 제2 수신신호를 곱셈처리하여 이하와 같은 결과신호가 발생된다.
(Desired Sygnal×Phase)2 + 2(Desired Sygnal×Noise) + (Noise)2
상기 3항목의 신호들이 평균처리기(341)에 입력되면, 상기 평균처리기(341)는 잡음(Noise) 관련 신호들의 세기를 감소시켜 제거한다.
신호대잡음비 산출기(342)는, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비를 산출하여 출력한다.
아크탄젠트 처리기(343)는, 신호대잡음비 산출기(342)로부터 출력된 결과신호의 신호대잡음비값을 아크탄젠트(tan-1)처리하여 출력한다(S607).
아크탄젠트 처리기(343)는, 즉 tan(신호대잡음비)-1 처리하여 출력한다.
주파수 오프셋 획득기(344)는, 아크탄젠트 처리기(343)로부터 입력된 신호대잡음비값을 이용하여 위상오프셋값을 획득하고, 상기 획득한 위상오프셋값을 주파수오프셋값으로 변환하여 상기 주파수오프셋값 획득한다(S608).
프레임동기 수행부(350)는, 상기 S605 단계와 S608 단계에서 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행한다(S609).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
본 발명에 따른 디지털방송용 단말기 및 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법은, 보호구간을 이용하여 프레임 동기를 수행함에 따라, 전력을 높이지 않아도 프레임 동기를 수행할 수 있고, 이에 따라 디지털방송신호의 수신 품질을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 제1 수신신호와 상기 제1 수신신호를 일정 기간동안 지연한 제2 수신신호를 곱셈처리하는 단계;
    상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하는 단계;
    상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 단계;
    상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하는 단계;
    상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 수신신호와 제2 수신신호는, 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 'OFDM') 신호인 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 수신신호는, 상기 제1 수신신호를 한 심볼구간 지연한 신호인 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 상관값 계산 단계는, 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 보호구간(Guard Interval)만큼씩 이동하면서 적분처리하여 상기 상관값을 계산하는 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 평균처리 단계는, 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리시에 발생된 잡음성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 주파수오프셋값을 결정하는 단계는,
    상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 아크탄젠트 처리하는 단계;
    상기 아크탄젠트 처리된 신호대잡음비값을 이용하여 위상오프셋값을 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 위상오프셋값을 주파수오프셋값으로 변환하는 단계를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기의 보호구간을 이용한 프레임동기 검출 방법.
  7. 제1 수신신호를 일정 기간동안 지연시킨 제2 수신신호를 출력하는 심볼지연부;
    상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 곱셈처리하는 곱셈부;
    상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하고, 상기 계산된 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 타임오프셋 결정부;
    상기 제1 수신신호와 제2 수신신호가 곱셈처리된 결과신호를 평균처리하고, 상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비값을 주파수오프셋값으로 결정하는 주파수오프셋 결정부; 및
    상기 타임오프셋 결정부와 주파수오프셋 결정부에 의해 결정된 타임오프셋값과 주파수오프셋값을 이용하여 프레임동기를 수행하는 프레임동기 수행부를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 수신신호와 제2 수신신호는, 직교주파수분할다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 'OFDM') 신호인 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 심볼지연부는, 상기 제1 수신신호를 한 심볼구간 지연시킨 제2 수신신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기
  10. 제 7항에 있어서, 상기 타임오프셋 결정부는,
    상기 곱셈처리된 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 상관값을 계산하는 상관값 계산기;
    상기 계산된 상관값의 최대치를 검출하는 최대치 검출기; 및
    상기 상관값의 최대치가 검출되는 지점을 타임오프셋값으로 결정하는 타임오프셋 획득기를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 상관값 계산기는, 적분기인 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 상관값 계산기는, 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호를 보호구간(Guard Interval)만큼씩 이동하면서 적분처리하여 상기 상관값을 계산하는 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 주파수 오프셋 결정부는,
    상기 결과신호를 평균처리하여 상기 제1 수신신호와 제2 수신신호와의 곱셈 처리시에 발생된 잡음성분을 제거하는 평균처리기;
    상기 평균처리된 결과신호의 신호대잡음비를 산출하는 신호대잡음비 산출기;
    상기 신호대잡음비 산출기로부터 입력된 결과신호의 신호대잡음비값을 아크탄젠트처리하여 출력하는 아크탄젠트 처리기; 및
    상기 아크탄젠트 처리기로부터 입력된 신호대잡음비값을 이용하여 위상오프셋값을 획득하고, 상기 획득된 위상오프셋값을 주파수오프셋값으로 변환하는 주파수오프셋 획득기를 포함하여 이루어지는 디지털방송용 단말기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 평균처리기는, 저대역 통과 필터(Low Pass Filter; 'LPF')인 것을 특징으로 하는 디지털방송용 단말기.
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