KR20120098347A - 방송 서비스에서 시간 동기 추정을 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방송 서비스를 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기를 개시한다. 본 발명에 따르면, 방송 서비스를 위한 이중 상관기로서, P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기; 방송 시스템으로부터의 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 복수의 지연기 중 하나를 거쳐서 출력되는 신호 중 하나에 대해 공액을 취하여 곱셈한 후 출력하는 복소 곱셈기; 및 상기 하나 이상의 복소 곱셈기의 출력 신호를 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 이동 가중치 평균 필터를 포함할 수 있다.

Description

방송 서비스에서 시간 동기 추정을 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기{DOUBLE CORRELATOR FOR ESTIMATING SYNCHRONIZATION IN BROADCAST SERVICE AND BROADCAST APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 방송 서비스에서 시간 동기 추정을 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DVB-T2에서 P1 심볼을 이용하여 효과적으로 동기를 추정할 수 있도록 하는 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기에 관한 것이다.
DVB-T2 시스템은 ASO(Analogue Switch Off) 이후, HD급 이상의 고품격 방송 서비스 제공을 위해서 DVB 프로젝트에 의해 개발된 최신 유럽형 지상파 방송 표준이다. BCH-LDPC 채널 코더 및 비트, 셀, 시간, 주파수의 인터리빙, 256QAM 변조 및 성상회전(rotated constellation), 분산 MISO 다이버시티 및 다양한 FFT 크기와 보호구간을 사용하여 기존의 DVB-T에 비해 30% 이상 전송효율을 향상 시켰다.
DVB-T2 시스템은 OFDM 송신을 기반으로 하며, OFDM 송신의 특성상 시간 및 주파수 동기 오차에 따른 성능 열화가 매우 크다. P1 심볼은 DVB-T2 시스템에서 프레임의 첫 번째 전송되는 심볼로서 DVB-T2 시스템은 P1 심볼을 사용하여 대략적인 프레임 동기 및 주파수 동기를 추정한다. P1 심볼은 DBPSK로 변조되고, 앞뒤로 보호구간이 삽입된 구조로 되어 있다. FFT의 크기 및 MISO(Multi Input Single Output)의 사용여부를 알리는 7비트의 정보를 포함하고 있다. DVB 그룹에서 제공하고 있는 Implementation Guideline에서 P1 심볼의 앞뒤 보호구간의 상관관계를 이용한 시간 동기 기법이 제안되었다. 그러나 상관기(correlator) 출력 값이 사다리꼴 모양을 가지게 되어서 채널 환경이 열악한 경우, 정확한 프레임 동기 및 주파수 동기를 추정하기가 어려운 문제점이 있다.
도 1은 P1 심볼의 일반적인 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, P1 심볼은 1K OFDM 심볼로서 2개의 보호구간을 앞뒤로 가지고 있는 C-A-B 구조로 되어 있다.
8Mhz 시스템에서 P1 심볼은 224㎲ 동안 지속되며, A 파트는 112㎲(TA), 앞뒤 보호구간인 C와 B 파트는 각각 59㎲(TC), 53㎲(TB) 동안 지속된다.
P1 심볼의 수신 능력을 높이기 위해, 기존의 OFDM 시스템의 순환 보호구간과는 달리 주파수가 천이된 두 개의 보호구간(C, B)이 유효 심볼(A) 앞 뒤에 삽입된다.
첫 번째 보호구간인 C 파트는 주파수가 천이된 A 파트의 처음 542 샘플을 전송하며, 두 번째 보호구간인 B 파트는 주파수가 천이된 A 파트의 마지막 482 샘플을 전송한다. B 파트와 C 파트의 주파수 천이는 다음과 같이 적용된다.
Figure pat00001
따라서, 시간 영역 P1 심볼의 구조는 다음과 같이 표현된다.
여기서, T는 샘플 지연 시간으로 8Mhz 시스템인 경우, 7/64㎲이다.
Figure pat00002
DVB 그룹에서 제공하고 있는 Implementation Guideline에서 DVB-T2 시스템에서 프레임의 시간 동기 및 주파수 동기를 추정하기 위해 P1 심볼의 구조를 이용한 이중 상관기(double correlator)를 제안하였다.
도 2에서 TR=1024T이다. 종래의 이중 상관기의 출력 신호의 파형은 도 3과 같다.
임계치(threshold)가 적정하게 설정되면, 임계치를 넘는 첫 번째 샘플의 인덱스(
Figure pat00003
)와 마지막 샘플의 인덱스(
Figure pat00004
)를 구한다. 시간 동기는 두 인덱스의 중간 지점
Figure pat00005
으로 추정한다. 그리고 이 중간 지점의 샘플의 위상을 구하여 소수배 주파수 동기를 구한다. 그러나 이중 상관기 출력 신호의 모양이 사다리꼴 모양일 경우, 무선 채널 환경의 신호 왜곡이 심각하고, 송신 신호 대비 잡음의 비가 클 경우, 사다리꼴 모양이 왜곡되어 정확한 동기 추정이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 정확한 프레임 동기 및 주파수 동기를 추정할 수 있는 방송 서비스에서 시간 동기 추정을 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기를 제안하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 방송 서비스를 위한 이중 상관기로서, P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기; 방송 시스템으로부터의 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 복수의 지연기 중 하나를 거쳐서 출력되는 신호 중 하나에 대해 공액을 취하여 곱셈한 후 출력하는 복소 곱셈기; 및 상기 하나 이상의 복소 곱셈기의 출력 신호를 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 이동 가중치 평균 필터를 포함하는 이중 상관기가 제공된다.
상기 이중 상관기는 상기 입력 신호를 다운 시프팅하는 다운 쉬프터를 더 포함하고, 상기 복수의 지연기는 상기 정보 포함 구간의 전단에 배치되는 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 제1 지연기 및 상기 정보 포함 구간의 전단에 배치되는 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 제2 지연기를 포함하며, 상기 복소 곱셈기는, 상기 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 다운 쉬프터 및 상기 제1 지연기를 거친 신호를 입력으로 하는 제1 복소 곱셈기 및 상기 다운 쉬프터의 출력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 제2 지연기를 거친 신호를 입력으로 하는 제2 복소 곱셈기를 포함할 수 있다.
상기 이동 가중치 평균 필터는, 상기 제1 복소 곱셈기의 출력을 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 제1 이동 가중치 평균 필터; 및 상기 제2 복소 곱셈기의 출력을 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 제2 이동 가중치 평균 필터를 포함할 수 있다.
상기 이중 상관기는 곱셈기를 더 포함하고, 상기 복수의 지연기는 상기 정보 포함 구간에 상응하는 길이를 갖는 제3 지연기를 포함하되, 상기 곱셈기는 상기 제1 이동 가중치 평균 필터 및 상기 제1 지연기를 거친 신호를 하나의 입력으로 하고, 상기 제2 이동 가중치 평균 필터의 출력을 다른 하나의 입력으로 할 수 있다.
상기 이동 가중치 평균 필터에 의해 상기 이중 상관기의 출력 신호는 피크를 가질 수 있다.
상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 선형적으로 증가하는 가중치가 적용될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00006
상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 선형적으로 감소하는 가중치가 적용될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00007
상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 지수적으로 증가하는 가중치가 적용될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00008
상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 지수적으로 감소하는 가중치가 적용될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00009
본 발명의 다른 측면에 따르면, 방송 수신기로서, 상기 P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기, 방송 시스템으로부터의 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 복수의 지연기 중 하나를 거쳐서 출력되는 신호 중 하나에 대해 공액을 취하여 곱셈한 후 출력하는 복소 곱셈기 및 상기 하나 이상의 복소 곱셈기의 출력 신호를 이동 가중치 평균 필터링하는 이동 가중치 평균 필터를 통해 상기 입력 신호에 대해 피크를 갖는 신호를 출력하는 이중 상관기; 및 상기 이중 상관기의 출력 신호를 이용하여 상기 입력 신호의 시간 동기를 추정하는 동기 추정부를 포함하는 방송 수신기가 제공된다.
본 발명에 따르면, 이동 가중치 평균 필터를 이용하여 피크를 갖는 신호를 출력함으로써 정확한 동기 추정이 가능한 장점이 있다.
도 1은 P1 심볼의 일반적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래기술에 따른 이중 상관기 구조를 도시한 도면.
도 3은 종래기술에 따른 이중 상관기의 출력 신호 파형을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방송 수신기 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이중 상관기의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 이중 상관기의 출력 신호 파형을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 다양한 가중치에 대한 이중 상관기의 출력 파형을 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 방송 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방송 수신기는 프리앰블 검출부(400), FFT부(402), 디먹스(404), 디코더(406) 및 신호 검출부(408)를 포함할 수 있다.
프리앰블 검출부(400)는 방송 시스템으로부터 수신된 신호에서 프리앰블을 검출한다.
프리앰블은 방송 수신기에서 프레임의 초기 신호를 스캔하기 위해 사용되며, DVB-T2에서 프리앰블은 P1 심볼이 사용된다.
프리앰블 검출부(400)는 이중 상관기(410) 및 동기 추정부(412)를 포함하며, 이중 상관기(410)는 방송 시스템으로부터 수신된 입력 신호에 대해 상관을 수행한 후 신호를 출력하며, 동기 추정부(412)는 상기한 출력 신호를 이용하여 시간 동기를 추정한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 이중 상관기(410)는 이동 가중치 평균 필터를 포함하며, 이를 통해 피크를 갖는 신호를 출력하고, 동기 추정부(412)는 피크를 검출하여 시간 동기를 추정한다.
FFT부(402)는 검출된 프리앰블에 대해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행하며, 디먹스(404)는 프리앰블이 전송되는 액티브 반송파의 데이터를 디멀티플렉싱하여 디코더로 출력한다.
디먹스(404)에서 출력된 신호는 디코더(406)를 거쳐 신호 검출부(408)로 입력되며, 신호 검출부(408)는 방송 서비스를 위한 신호를 검출한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이중 상관기의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중 상관기는 P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기(500,502,504), 다운 쉬프터(506), 복소 곱셈기(508,510) 및 이동 가중치 평균 필터(512,514)를 포함할 수 있다.
P1 심볼이 C-A-B 타입이라 할 때, 정보 포함 구간은 A 파트, 보호구간은 C 파트 및 B 파트를 의미한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 TR 길이의 이동 평균 필터 대신 TR 길이의 이동 가중치 평균 필터(Running weighted average filter, 512,514)를 사용한다.
본 실시예에 따르면, 제1 이동 가중치 평균 필터(512)에는 제1 복소 곱셈기(508)의 출력 신호가 입력되어 필터링되며, 제1 이동 가중치 평균 필터(512)의 출력은 TA 길이를 갖는 제3 지연기(504)를 거쳐 곱셈기(516)로 입력된다.
여기서, 제1 복소 곱셈기(508)에는 방송 시스템으로부터의 입력 신호(input)와 상기한 입력 신호가 다운 쉬프터(406) 및 TC 길이를 갖는 제1 지연기(500)를 거친 신호가 입력되며, 이들 중 하나에 대해 복소 공액(complex conjugate)이 취해진 다음 서로 곱해진다.
한편, 제2 이동 가중치 평균 필터(514)에는 제2 복소 곱셈기(510)의 출력 신호가 입력되어 필터링되며, 제2 이동 가중치 평균 필터(514)의 출력은 곱셈기(516)로 입력된다.
여기서, 제2 복소 곱셈기(510)에는 상기한 다운 쉬프터(506)의 출력 및 TB 길이를 갖는 제2 지연기(502)를 통과한 신호가 입력되며, 이들 중 하나에 대해 공액이 취해진 다음 서로 곱해진다.
상기한 이동 가중치 평균 필터(512,514)를 사용할 경우, 이중 상관기의 출력 신호의 파형이 도 6에 도시된 바와 같이, 사다리꼴이 아닌 피크(peak point)를 가지게 되어 동기 추정 성능이 향상된다.
본 실시예에 따르면, 이동 가중치 평균은 다음과 같이 선형 가중치 이동 평균을 이용할 수 있다.
Figure pat00010
여기서, RWAM이동 가중치 평균 필터(512,514)의 출력, M은 샘플 인덱스, n은 가중치이다.
수학식 3은 선형적으로(linearly) 증가하는 가중치를 적용한 경우로서, 도 7에서 Type A로 표시된다.
Figure pat00011
수학식 4는 선형적으로 감소하는 가중치를 적용한 경우로서, 도 7에서 Type B로 표시된다.
Figure pat00012
수학식 5는 지수적으로(exponentially) 증가하는 가중치를 적용한 경우로서, 도 7에서 Type C로 표시된다.
Figure pat00013
수학식 6은 지수적으로 감소하는 가중치를 적용한 경우로서, 도 7에서 Type D로 표시된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 가중치는 선형적으로 증가 또는 감소하거나, 지수적으로 증가 또는 감소하는 경우에 이중 상관기의 출력 신호에 피크가 나타나게 되며, 도 7의 Type E와 같이 랜덤하게 가중치가 부여되는 경우에는 피크가 발생하지 않게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가중치를 선형적/지수적으로 적용하는 경우, 이중 상관기(410)의 출력 신호가 피크를 갖게 되고, 이를 통해 동기 추정부(4120는 정확하게 시간 동기 및 주파수 동기를 추정할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 방송 서비스를 위한 이중 상관기로서,
    P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기;
    방송 시스템으로부터의 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 복수의 지연기 중 하나를 거쳐서 출력되는 신호 중 하나에 대해 공액을 취하여 곱셈한 후 출력하는 복소 곱셈기; 및
    상기 하나 이상의 복소 곱셈기의 출력 신호를 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 이동 가중치 평균 필터를 포함하는 이중 상관기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호를 다운 시프팅하는 다운 쉬프터를 더 포함하고,
    상기 복수의 지연기는 상기 정보 포함 구간의 전단에 배치되는 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 제1 지연기 및 상기 정보 포함 구간의 전단에 배치되는 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 제2 지연기를 포함하며,
    상기 복소 곱셈기는, 상기 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 다운 쉬프터 및 상기 제1 지연기를 거친 신호를 입력으로 하는 제1 복소 곱셈기 및 상기 다운 쉬프터의 출력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 제2 지연기를 거친 신호를 입력으로 하는 제2 복소 곱셈기를 포함하는 이중 상관기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터는,
    상기 제1 복소 곱셈기의 출력을 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 제1 이동 가중치 평균 필터; 및
    상기 제2 복소 곱셈기의 출력을 이동 가중치 평균을 적용하여 필터링하는 제2 이동 가중치 평균 필터를 포함하는 이중 상관기.
  4. 제4항에 있어서,
    곱셈기를 더 포함하고,
    상기 복수의 지연기는 상기 정보 포함 구간에 상응하는 길이를 갖는 제3 지연기를 포함하되,
    상기 곱셈기는 상기 제1 이동 가중치 평균 필터 및 상기 제1 지연기를 거친 신호를 하나의 입력으로 하고, 상기 제2 이동 가중치 평균 필터의 출력을 다른 하나의 입력으로 하는 이중 상관기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터에 의해 상기 이중 상관기의 출력 신호는 피크를 갖는 이중 상관기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 선형적으로 증가하는 가중치가 적용되는 이중 상관기.
    [수학식]
    Figure pat00014
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 선형적으로 감소하는 가중치가 적용되는 이중 상관기.
    [수학식]
    Figure pat00015
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 지수적으로 증가하는 가중치가 적용되는 이중 상관기.
    [수학식]
    Figure pat00016
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가중치 평균 필터에는 다음의 수학식에 따른 지수적으로 감소하는 가중치가 적용되는 이중 상관기.
    [수학식]


    Figure pat00017
  10. 방송 수신기로서,
    상기 P1 심볼의 정보 포함 구간 및 보호구간에 상응하는 길이를 갖는 복수의 지연기, 방송 시스템으로부터의 입력 신호 및 상기 입력 신호가 상기 복수의 지연기 중 하나를 거쳐서 출력되는 신호 중 하나에 대해 공액을 취하여 곱셈한 후 출력하는 복소 곱셈기 및 상기 하나 이상의 복소 곱셈기의 출력 신호를 이동 가중치 평균 필터링하는 이동 가중치 평균 필터를 통해 상기 입력 신호에 대해 피크를 갖는 신호를 출력하는 이중 상관기; 및
    상기 이중 상관기의 출력 신호를 이용하여 상기 입력 신호의 시간 동기를 추정하는 동기 추정부를 포함하는 방송 수신기.
KR1020110018233A 2011-02-28 2011-02-28 방송 서비스에서 시간 동기 추정을 위한 이중 상관기 및 이를 포함하는 방송 수신기 KR101221710B1 (ko)

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