KR970008095B1 - Filter coefficient calculating method for ghost elimination - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 일반적인 고스트 제거장치를 나타낸 블럭도.1 is a block diagram showing a general ghost removal device.
제2도는 제1도에 있어서 필터의 상세한 구성을 나타낸 블럭도.FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the filter in FIG.
제3도는 제1도에 있어서 필터계수 계산부의 상세블럭도.3 is a detailed block diagram of the filter coefficient calculation unit of FIG.
제4도는 본 발명에 따른 필터계수 계산부의 상세블럭도.4 is a detailed block diagram of the filter coefficient calculation unit according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 고스트 제거를 위한 필터계수 계산방법을 설명하기 위한 흐름도.5 is a flowchart illustrating a filter coefficient calculation method for ghost removal according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 아날로그/디지탈 변환부,2 : 기준신호 추출부,1: analog / digital conversion unit, 2: reference signal extraction unit,
3 : 필터계수 계산부,4 : 필터,3: filter coefficient calculation unit, 4: filter,
5 : 디지탈/아날로그 변환부,6 : 기준신호 저장 테이블.5: digital / analog converter, 6: reference signal storage table.
본 발명은 고스트 제거를 위한 필터 계수 계산 방법에 관한 것으로, 특히, 고스트 제거 회로에서 입력신호의 크기를 일정하게 유지해 줌으로써 필터 계수 계산중 발생할 수 있는 계산 오차나 오버플로우 등을 줄일 수 있도록 한 고스트 제거를 위한 필터 계수 계산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for calculating filter coefficients for ghost elimination. In particular, ghost elimination is performed to reduce a calculation error or overflow that may occur during filter coefficient calculation by maintaining a constant magnitude of an input signal in a ghost elimination circuit. It relates to a filter coefficient calculation method for.
일반적으로 방송국으로부터 송신되는 방송신호는 대기 또는 선로를 통하여 수상기에 도달하는 중에 건물, 산 등의 지형 건물에 의하여 반사하거나, 혹은 전송로의 임피던스 정합이 이루어지지 않음으로 인한 반사현상에 의하여 다중 경로 채널(multiple channel)을 형성하게 되어 수상기에 원신호 이외에 반사된 신호가 동시에 나타나게 된다. 이와 같이 수상기에 원신호 이외의 반사된 신호가 나타나는 현상을 고스트(ghost)라고 한다.In general, a broadcast signal transmitted from a broadcasting station is reflected by a terrain building such as a building or a mountain while reaching the receiver through the air or a track, or by a reflection phenomenon due to the impedance matching of the transmission path being not achieved. A multiple channel is formed so that the reflected signal other than the original signal appears simultaneously on the receiver. As such, a phenomenon in which reflected signals other than the original signal appear on the receiver is called ghost.
이와 같이 다중 경로 채널에 의해 발생되는 고스트현상을 제거하는 방법의 일환으로 방송국에서는 방송신호의 일부 구간에 고스트 제거 기준 신호를 실어 송신하고, 수신측의 고스트 제거 장치에서는 미리 저장된 방송국의 송신 고스트 제거 기준 신호와 동일한 고스트 제거 기준 신호를 비교하여 전송로의 특성을 알아낸다. 고스트 제거장치의 필터는 파악된 전송로의 특성을 보상하기 위한 것으로, 방송 신호가 필터를 통과하게 되면 전송로에서 발생된 방송 신호의 왜곡을 보정할 수 있게 된다.As part of the method of eliminating ghost phenomenon caused by the multipath channel, a broadcast station carries a ghost removal reference signal on a part of a broadcast signal and transmits the ghost removal reference signal of a previously stored broadcast station. Compare the signal with the same ghost cancellation reference signal to determine the characteristics of the transmission path. The filter of the ghost elimination device compensates for the characteristics of the identified transmission path. When the broadcast signal passes through the filter, it is possible to correct distortion of the broadcast signal generated in the transmission path.
제1도에는 일반적인 고스트 제거 장치를 나타낸 블럭도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 방송 영상신호는 아날로그/디지탈 변환부(1)를 통하여 디지탈 신호로 변환되어 기준 신호 추출부(2) 및 필터(4)로 인가된다. 기준 신호 추출부(2)에서는 송신시 방송신호의 일부 구간에 삽입된 고스트 제거 기준 신호를 추출하여 필터 계수 계산부(3)로 인가한다. 필터 계수 계산부(3)에서는 추출된 고스트 제거 기준 신호와 기준 신호 저장 테이블(6)에 저장된 고스트 제거 기준 신호를 비교하여 전송로에서 발생한 신호의 왜곡을 보상하기 위한 필터계수를 계산하여 필터(4)로 인가한다. 필터(4)에서는 아날로그/디지탈 변환부(1)에서 출력되는 디지탈 영상 신호를 필터 계수 계산부(3)에서 출력되는 필터 계수로 필터링하여 디지탈/아날로그 변환부(5)로 인가한다.1 is a block diagram showing a general ghost removal apparatus. As shown, the broadcast video signal is converted into a digital signal through the analog / digital converter 1 and applied to the reference signal extractor 2 and the filter 4. The reference signal extracting unit 2 extracts the ghost removal reference signal inserted in a part of the broadcast signal during transmission and applies the extracted ghost removal reference signal to the filter coefficient calculating unit 3. The filter coefficient calculation unit 3 compares the extracted ghost removal reference signal with the ghost removal reference signal stored in the reference signal storage table 6 to calculate a filter coefficient for compensating for distortion of the signal generated in the transmission path, and thus filter 4 Is applied. In the filter 4, the digital image signal output from the analog / digital converter 1 is filtered by the filter coefficient output from the filter coefficient calculator 3 and applied to the digital / analog converter 5.
필터(4)의 상세한 구성을 제2도를 참조하여 설명하면, FIR(Finite Impulse Response) 필터(41)는 아날로그/디지탈 변환부(1)에서 출력되는 신호에 대하여 필터계수 계산부(3)에서 출력되는 제1필터 계수로 근접 고스트 및 선 고스트를 제거하여 가산기(42)로 출력하고, IIR(Infinite Impulse Response) 필터(43)는 가산기(42)에서 출력되는 신호에 대하여 필터 계수 계산부(3)에서 출력되는 제2필터 계수로 롱(long) 고스트를 제거하여 가산부(42)에 인가한다. 가산기(42)는 FIR필터(41)의 출력신호와 IIR 필터(43)의 출력신호를 가산하여 디지탈/아날로그 변환부(5)로 출력한다.The detailed configuration of the filter 4 will be described with reference to FIG. 2. FIG. 1 shows that the FIR (Finite Impulse Response) filter 41 performs the filter coefficient calculation unit 3 on the signal output from the analog / digital converter 1. Proximity ghost and line ghost are removed by the first filter coefficient to be output, and are output to the adder 42. The IIR filter 43 filters the filter coefficient calculation unit 3 with respect to the signal output from the adder 42. Long ghosts are removed by the second filter coefficients output from the N-th filter and applied to the adder 42. The adder 42 adds the output signal of the FIR filter 41 and the output signal of the IIR filter 43 and outputs it to the digital / analog converter 5.
디지탈/아날로그 변환부(5)에서는 필터(4)에서 필터링되어 출력되는 디지탈 영상신호를 아날로그 영상신호로 변환시켜 출력한다.The digital / analog converter 5 converts the digital video signal filtered by the filter 4 into an analog video signal and outputs the analog video signal.
고스트 제거 장치의 원리를 필터 계수 계산부(3)를 중심으로 설명하면 다음과 같다.The principle of the ghost elimination apparatus will be described with reference to the filter coefficient calculating section 3 as follows.
통상 고스트는 시간적으로 -2∼40usec의 범위에 존재한다. 여기서 음의 시간대는 선 고스트의 발생위치를 나타낸다. 따라서, -2∼40usec의 범위의 고스트를 제거하기 위해서는 방송국에서는 고스트 제거 기준 신호를 1H의 일부 구간(약 20usec정도)에 삽입하고, 수신된 기준 신호를 추출할 때 1H 기간의 신호를 추출한다. 이 1H 기간의 신호를 방송 신호의 칼라 서브 캐리어 주파수(fsc=3.58MHz)의 4배 주파수로 샘플링하면 910개의 데이타를 추출할 수 있다. 적당한 고스트 제거 범위를 고려하면 고스트 제거 기준 신호의 길이는 300샘플 이내의 신호를 사용하여야 한다.Ghosts are usually in the range of -2 to 40 usec in time. In this case, the negative time zone indicates the location of the line ghost. Therefore, in order to remove the ghost in the range of -2 to 40usec, the broadcast station inserts a ghost removal reference signal into a part of 1H (about 20usec), and extracts a signal of 1H period when extracting the received reference signal. When the signal of the 1H period is sampled at a frequency four times the color subcarrier frequency (fsc = 3.58 MHz) of the broadcast signal, 910 data can be extracted. Considering the proper ghost rejection range, the ghost rejection reference signal should be used within 300 samples.
그리고, 일반적으로 고스트 제거 기준 신호는 영상 신호가 존재하지 않는 구간 중의 한 라인에 실어서 전송하고 있다. 통상은 특정의 동일한 라인(18H 라인, 281H 라인)에 실어서 전송하고 있다. 그러나 방송국 자체의 제어 신호 정보나 TTX(Teletext)신호 등 여러 사정으로 인해 모든 방송국이 고스트 제거 기준 신호를 특정의 동일 라인에 실어서 전송하는 데에는 어려움이 있다.In general, the ghost removal reference signal is transmitted on one line in a section in which no video signal exists. Normally, the transmission is carried on a specific same line (18H line, 281H line). However, due to various circumstances such as control signal information of the broadcasting station itself or TTX (Teletext) signal, it is difficult for all broadcasting stations to transmit the ghost cancellation reference signal on a specific same line and transmit the same.
한편, 상기 고스트 제거 장치의 필터 계수 계산부(3)에서 필터의 계수를 구하기 위한 방법으로는 FFT를 이용한 방법, LMS(Least Mean Square), 제로-포싱(zero-forcing) 방법 등이 있다. 한 예로 FFT를 이용한 방법을 제3도의 블럭도를 참조하여 설명하면, 필터 계수 계산부(3)의 구성요소 중 연산부(31)에서는 기준 신호 추출부(2)에서 추출된 고스트 제거 기준 신호의 1H 기간중에 포함되는 고스트 제거 기준 신호의 위상을 반전시켜 가산하므로써 고스트가 제거된 고스트 제거 기준 신호만이 남게 된다.On the other hand, the filter coefficient calculation unit 3 of the ghost elimination device includes a method using the FFT, a Least Mean Square (LMS), a zero-forcing method, and the like. As an example, a method using the FFT will be described with reference to the block diagram of FIG. 3. In the calculation unit 31 of the components of the filter coefficient calculation unit 3, 1H of the ghost removal reference signal extracted by the reference signal extraction unit 2 is described. By inverting and adding the phase of the ghost removal reference signal included in the period, only the ghost removal reference signal from which ghost is removed remains.
상관부(32)에서는 수신된 고스트 제거 기준 신호와 수신측이 가지고 있는 고스트 제거 기준 신호와 고스트 제거 가능범위에 대하여 상관(correlation)을 취하면 고스트 제거 기준 신호의 특성상 하나의 최대 상관값을 가지고, 나머지는 상관값이 제로(0)가 된다. 여기서, 상관을 취하여 최대값이 발생하는 곳은 수신된 고스트 제거 기준 신호와 미리 저장된 고스트 제거 기준 신호가 정확히 일치하는 곳으로서, 고스트 제거의 기준 위치이다. 이 기준 위치에 따라 추출된 고스트 제거 기준 신호를 최대 상관 위치만큼 그 반대 방향으로 이동시켜 추출된 고스트 제거 기준 신호와 미리 저장된 고스트 제거 기준 신호의 시작점을 일치시켜 FIR 필터계수의 값을 계산하고(51,52,53,54), 또한 IIR 값을 계산하여(55,34,35,36,37,38,39) 필터부(4)로 전송한다.The correlation unit 32 has a maximum correlation value due to the characteristics of the ghost removal reference signal when correlation is performed between the received ghost removal reference signal and the ghost removal reference signal and the ghost removal possible range of the receiver. For the rest, the correlation value is zero. Here, where the maximum value is generated by correlation, the received ghost cancellation reference signal and the previously stored ghost removal reference signal are exactly matched, and are the reference positions of the ghost removal. The value of the FIR filter coefficient is calculated by moving the extracted ghost removal reference signal in the opposite direction by the maximum correlation position by matching the starting point of the extracted ghost removal reference signal and the pre-stored ghost cancellation reference signal according to this reference position (51). (52, 53, 54), and also calculate the IIR value (55, 34, 35, 36, 37, 38, 39) and send it to the filter unit (4).
이와 같이 동작하는 종래 고스트 제거 장치에서 입력 신호의 크기가 환경에 따라 크게 변화하여 신호의 전반적인 크기가 일정치 못하고, 특히, 신호가 감쇄되어서 입력되는 경우에는 필터 계수를 계산하는데 있어 성능이 저하되는 문제점이 있었다.In the conventional ghost elimination device operating as described above, the magnitude of the input signal is greatly changed according to the environment, so that the overall magnitude of the signal is not constant. In particular, when the signal is attenuated and input, the performance is degraded in calculating the filter coefficient. There was this.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 입력 신호의 크기의 변화에 상관없이 고스트 제거기의 입력 신호 크기를 일정하게 하여 필터를 통과한 출력 신호의 크기를 원래 입력 신호와 동일하게 함으로써 신호가 작은 경우에 발생할 수 있는 계산상의 오차나 필터 계수의 오버플로우의 발생을 방지할 수 있는 필터 계수 계산 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, and by keeping the input signal size of the ghost eliminator constant so that the magnitude of the output signal passing through the filter is the same as the original input signal regardless of the change in the magnitude of the input signal. It is an object of the present invention to provide a method of calculating filter coefficients that can prevent occurrence of calculation errors or overflow of filter coefficients that may occur in a small case.
이러한 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고스트를 제거하기 위하여 방송 신호에 포함된 고스트 제거 기준 신호를 추출하고 상기 추출된 고스트 제거 기준 신호와 기 저장된 제1저장용 고스트 제거 기준 신호의 상관성에 대응한 필터 계수를 설정하며, 상기 설정된 필터 계수에 대응하여 상기 방송 신호를 필터링하므로써 방송 신호에 포함된 고스트를 제거하는 고스트 제거 방법에 있어서, 추출된 고스트 제거 기준 신호를 제2저장용 고스트 제거 기준 신호로서 저장하는 단계와 ; 제2저장용 고스트 제거 기준 신호의 피크값(a)을 구하는 단계와 ; 제2저장용 고스트 제거 기준 신호의 피크 크기값(b)과 상기 제1저장용 고스트 제거 기준 신호의 피크값(a) 비율(X)을 산출하는 단계와 ; 비율(X)로 상기 제2저장용 고스트 제거 기준 신호를 승산하는 단계를 구비한다.The present invention for achieving the same object, extracts the ghost removal reference signal included in the broadcast signal to remove the ghost and corresponds to the correlation between the extracted ghost removal reference signal and the first stored ghost removal reference signal previously stored. A ghost removal method for setting a filter coefficient and removing ghosts included in a broadcast signal by filtering the broadcast signal in response to the set filter coefficients, the ghost removal reference signal extracted as a second storage ghost removal reference signal Storing as; Obtaining a peak value (a) of the second storage ghost removal reference signal; Calculating a ratio (X) of a peak magnitude value (b) of a second storage ghost removal reference signal and a peak value (a) of the first storage ghost removal reference signal; Multiplying the second storage ghost removal reference signal by a ratio X.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제4도에는 본 발명에 따른 고스트 제거방법을 설명하기 위한 필터 계수 계산부의 블록도가 도시되어 있다.4 is a block diagram of a filter coefficient calculation unit for explaining a ghost removal method according to the present invention.
도시된 바와 같이 연산부(31)는 기준 신호 추출부(2)로부터 인가되는 고스트 제거 기준 신호의 위상을 반전시켜 가산함으로써 전송중에 발생된 고스트를 제거하고 원래의 고스트 제거 기준 신호만을 추출한다.As shown, the calculation unit 31 inverts and adds a phase of the ghost removal reference signal applied from the reference signal extraction unit 2 to remove ghosts generated during transmission and to extract only the original ghost removal reference signal.
신호 표준화기(80)는 이 고스트 제거 기준 신호의 크기를 항상 일정한 수준으로 표준화시켜서 신호의 이득을 1로 유지시키므로써 입력 신호의 크기가 원래 신호의 크기와 일치하도록 한다.The signal normalizer 80 always normalizes the magnitude of the ghost cancellation reference signal to a constant level to keep the gain of the signal at 1 so that the magnitude of the input signal matches the magnitude of the original signal.
이와 같이 표준화부(80)에서 표준화된 고스트 제거 기준 신호는 상관부(32)에서 수신측이 가지고 있는 고스트 제거 기준 신호와 상관(correlation)을 취하면 고스트 제거 기준 신호의 특성상 하나의 최대 상관값을 가지고 나머지는 상관값이 제로(0)가 된다.As such, when the ghost removal reference signal normalized by the standardization unit 80 correlates with the ghost removal reference signal that the receiver has in the correlator 32, the ghost elimination reference signal has one maximum correlation value due to the characteristics of the ghost elimination reference signal. The remainder is zero.
이 상관부(32)에서 구한 최대값이 발생하는 곳이 수신된 고스트 제거 기준 신호와 기준 신호 저장 테이블(6)에 미리 저장된 고스트 제거 기준 신호가 정확히 일치하는 곳으로서 기준점 설정부(33)에서 이 위치를 고스트 제거의 기준 위치로 설정하여 이 기준 위치에 따라 추출된 고스트 제거 기준 신호를 최대 상관위치만큼 그 반대 방향으로 이동시켜 추출된 고스트 제거 기준 신호와 미리 저장된 고스트 제거 기준 신호의 시작점을 일치시킨다.The point where the maximum value obtained by the correlator 32 is generated is exactly where the received ghost removal reference signal and the ghost removal reference signal stored in the reference signal storage table 6 are exactly the same. Set the position as the reference position for ghost elimination to move the ghost elimination reference signal extracted according to this reference position in the opposite direction by the maximum correlation position to match the starting point of the extracted ghost elimination reference signal with the pre-stored ghost elimination reference signal. .
상관부(32)에서 구한 피크 위치의 데이타 값을 기준으로 하여 선 고스트를 포함한 근접 고스트를 제거하기 위한 범위만큼 필드 연산부를 통과한 신호를 취한다. -2usec까지의 선 고스트를 제거하기 위해서는 약 30샘플 정도로 피크 위치보다 앞의 데이타를 취하고, 뒤로는 원래의 고스트 제거 기준 신호가 차지하는 샘플수에서 약간을 더한 범위의 데이타를 취한다. 예를 들면, 기준 신호에서 약 20샘플 정도를 더한 범위의 데이타를 취할 수 있다. 이 경우, FIR 필터의 계수를 구하기 위해 취하는 샘플의 범위는 피크 위치를 기준으로 30샘플에서 기준신호 +20 샘플까지이다. 이 샘플값을 FFT(52)를 하면 주파수 축상의 데이타(Gn(W))로 변환할 수 있고 이 신호(Gn(W))로 원래의 기준 신호(R(W))를 주파수 영역상에서 나누기를 하고(53) 다시 IFFT(54)를 하면 FIR 필터의 계수를 얻을 수 있다.Based on the data value of the peak position obtained by the correlator 32, the signal passing through the field operator is taken as much as the range for removing the near ghost including the line ghost. To remove line ghosts up to -2usec, data is taken before the peak position by about 30 samples, and afterwards, data is taken from the number of samples occupied by the original ghost removal reference signal. For example, a range of data can be taken from the reference signal plus about 20 samples. In this case, the range of samples taken to obtain the coefficients of the FIR filter is from 30 samples to a reference signal of +20 samples based on the peak position. This sample value can be converted to data Gn (W) on the frequency axis by FFT 52, and the signal Gn (W) is used to divide the original reference signal R (W) on the frequency domain. (53) If IFFT 54 is performed again, coefficients of the FIR filter can be obtained.
IIR 필터의 계수를 구하기 위해, 우선 상관 피크의 샘플값을 기준으로 FIR 필터에서와 같이 선 고스트 제거 가능 범위의 데이터(예를 들면 -30샘플)에서 시작하여 롱고스트를 제거하기 위하여 고스트 제거 기준 신호의 길이에서 40usec정도의 고스트를 제거하기 위하여 기준 신호 +600샘플 정도를 취하여 FFT(35)를 한다. 이 주파수 영역으로 변환된 신호(G(W))에 FIR 필터의 계수를 FFT한 값을 곱하고 이것을 다시 원래의 고스트 제거 기준 신호로 나누고(36) 이것을 1에서 뺀 다음에(37) 일정 크기 이상의 값을 클램프한 다음 IFIT(39)하면 IIR 필터의 값을 얻을 수 있다.To determine the coefficients of the IIR filter, first remove the ghost removal reference signal to remove long ghosts, starting with data in the line ghost-removable range (eg -30 samples), as in the FIR filter, based on the sample value of the correlation peak. In order to remove the ghost of about 40usec from the length of the FFT (35) by taking the reference signal +600 samples. This signal (G (W)) transformed into this frequency domain is multiplied by the FFT coefficients of the FIR filter, divided by the original ghost cancellation reference signal (36), subtracted from 1 (37), and then above a certain magnitude. After clamping and IFIT 39, the value of the IIR filter can be obtained.
제5도는 필터 계수 계산부(3)에서 필터 계수를 구하는데 있어 신호 표준화부(80)에서 연산부(31)의 출력신호를 표준화하는 과정을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of normalizing an output signal of the calculation unit 31 in the signal normalization unit 80 in obtaining the filter coefficients in the filter coefficient calculation unit 3.
도시된 바와 같이 먼저, 연산부(31)에서 연산되어 출력되는 신호에서 작업 레지스터를 초기화시킨 후(S101), 채널 특성화를 한다.(S102).As shown in the drawing, first, the work register is initialized from the signal calculated and output by the calculation unit 31 (S101), and channel characterization is performed (S102).
이 채널 특성화된 입력 데이타를 입력 데이타 저장 메모리(100)에 저장한 후(S103) 입력 기준 신호의 메인 피크의 크기(a)를 구하여(S104) 이를 고스트 제거기 기준 신호의 메인 피크의 크기(b)로 나누어 이 값(x)을 구한 다음(S105), 입력 데이터 저장 메모리(100)에서 입력 신호를 읽어(S106) 이 입력 신호에 위에서 구한 값(x)를 곱해준다(S107). 따라서, 이 x배한 신호는 일정 레벨을 유지할 수 있게 되며, 이 신호를 다시 입력 데이타 저장 메모리에 저장하고 또한 이 데이타 신호는 기준점 설정부(33)로 전송되어 필터 계수를 구하는 다음 과정을 실행하게 된다.After the channel-characterized input data is stored in the input data storage memory 100 (S103), the magnitude (a) of the main peak of the input reference signal is obtained (S104), and the magnitude (b) of the main peak of the ghost eliminator reference signal is obtained. This value (x) is obtained by dividing by (S105), and then the input signal is read from the input data storage memory 100 (S106) and the input signal is multiplied by the value (x) obtained above (S107). Therefore, this x-multiplied signal can be maintained at a constant level, and the signal is stored in the input data storage memory again, and this data signal is transmitted to the reference point setting unit 33 to execute the following process of obtaining the filter coefficients. .
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력 신호의 크기를 항상 일정한 수준으로 표준화시켜서 신호의 이득을 일정하게 함으로서 신호 감쇄에 의한 계산 오차 및 이득의 오버 플로우 등의 발생을 예방하여 고스트 제거 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the ghost elimination performance by preventing the occurrence of calculation errors and gain overflow due to signal attenuation by constantizing the gain of the signal by constantly standardizing the magnitude of the input signal to a constant level. Can be.
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