KR100320428B1 - Compensation Method and system for Distortion of Digital TV transmitter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 TV 중계기에 관한 것으로, 특히 송신기로부터 왜곡되어 출력되는 방송 신호를 전치 보상하여 가입자에게 선명한 방송 신호를 중계하는데 적당하도록 한 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법은 송신단에 구비된 변조기의 출력 신호를 기준 신호로 추출하고, 고출력 증폭기의 출력 신호를 측정 신호로 추출하는 단계와, 상기 추출된 기준 신호와 측정 신호를 기저 대역의 신호로 각각 복조하는 단계와, 상기 기저 대역으로 복조된 기준 신호와 측정 신호간에 동기를 맞춘후 상기 측정 신호에 대한 기준 신호의 오차를 산출하고 상기 산출된 오차를 정정하기 위한 왜곡 보상 계수를 생성하는 단계와, 상기 생성된 왜곡 보상 계수를 상기 변조기로 입력하여 상기 측정 신호에 대한 전치 보상을 수행하는 단계로 이루어지므로서 벡터 신호 분석기와 같은 고가의 계측기 및 고성능 컴퓨터 없이도 송신기의 비선형 왜곡 현상을 보상할 수 있어 시스템 복잡도를 증가시키지 않고서도 송신기의 안정성 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital TV repeater, and more particularly, to a distortion compensation method and system for a digital TV repeater that is suitable for precompensating a broadcast signal distorted and outputted from a transmitter to relay a clear broadcast signal to a subscriber. The distortion compensation method of the digital TV repeater according to the present invention comprises the steps of extracting the output signal of the modulator provided in the transmitter as a reference signal, the output signal of the high output amplifier as a measurement signal, and the extracted reference signal and measurement Demodulating the signal into baseband signals, synchronizing between the baseband demodulated reference signal and the measurement signal, and calculating an error of the reference signal with respect to the measurement signal, and a distortion for correcting the calculated error. Generating a compensation coefficient and inputting the generated distortion compensation coefficient to the modulator to perform pre-compensation on the measurement signal, thereby eliminating expensive instruments such as a vector signal analyzer and a high performance computer without the need for a high performance computer. Distortion can be compensated for to reduce the complexity of the transmitter without increasing system complexity. There is an effect to improve the stability and performance.
Description
본 발명은 디지털 TV 중계기에 관한 것으로, 특히 송신기로부터 왜곡되어 출력되는 방송 신호를 전치 보상하여 가입자에게 선명한 방송 신호를 중계하는데 적당하도록 한 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital TV repeater, and more particularly, to a distortion compensation method and system for a digital TV repeater that is suitable for precompensating a broadcast signal distorted and outputted from a transmitter to relay a clear broadcast signal to a subscriber.
일반적으로 디지털 TV 중계기는 디지털 방송 송신기가 미치지 않는 전파 음영 지역을 서비스하기 위하여 구비되는 것으로서 전체적인 디지털 TV의 시청권을 높이는 역할을 한다.In general, the digital TV repeater is provided to service a radio shadow area that the digital broadcast transmitter does not reach, and serves to enhance the overall viewing rights of the digital TV.
이를 위해 디지털 TV 중계기의 수신단에서는 디지털 TV 송신기로부터 송신된 미약한 방송 신호를 수신한 후 이를 중간 주파수(IF)로 하향 주파수 변환하여 송신단으로 전송하고, 송신단에서는 수신단으로부터 전송된 중간 주파수를 원하는 채널 주파수로 변조한 후 전파 음영 지역에 위치한 가입자가 수신할 수 있도록 소정 전력 레벨을 갖는 신호로 증폭하여 송신한다.To this end, the receiving end of the digital TV repeater receives the weak broadcast signal transmitted from the digital TV transmitter, and then converts the frequency down to an intermediate frequency (IF) and transmits it to the transmitting end, and the transmitting end transmits the desired intermediate frequency transmitted from the receiving end. After modulation, the signal is amplified and transmitted by a signal having a predetermined power level so that a subscriber located in a radio wave shadow area can receive it.
여기서 디지털 TV 중계기의 송신단을 고려해보면, 변조 과정이후 고출력 증폭기(High Power Amplifier, HPA)를 통해 증폭되어 출력되는 방송 신호는 비선형 왜곡이 발생할 확률이 높다.Considering the transmitting end of the digital TV repeater, a broadcast signal amplified and output through a high power amplifier (HPA) after a modulation process has a high probability of nonlinear distortion.
따라서, 현재까지는 고출력 증폭기에서 출력되는 방송 신호의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 방법으로서 다음에 설명할 LUT(Look Up Table) 방식의 왜곡 보상 시스템과 적응 에러 정정 시스템이 제안되었다.Thus, as a method for compensating for nonlinear distortion of a broadcast signal output from a high output amplifier, a LUT (Look Up Table) type distortion compensation system and an adaptive error correction system have been proposed.
도 1은 종래 벡터 신호 분석기를 이용한 LUT 방식의 비선형 왜곡 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a nonlinear distortion compensation system using a conventional vector signal analyzer.
도 1을 참조하면, LUT 방식의 비선형 왜곡 보상 시스템은 디지털 TV 중계기의 송신단과, 송신단에서 출력되는 신호의 비선형 왜곡을 추출하고 이를 전치 보상하는 비선형 보상 수신부로 구성된다. 여기서, 송신단은 종래 디지털 TV 중계기와 동일한 구성을 가짐으로 설명을 생략하고, 비선형 보상 수신부는 하향 변환기(107) 및 복조기(108)로 구성되는 벡터 신호 분석기와, 컴퓨터(109)로 구성된다.Referring to FIG. 1, a LUT type nonlinear distortion compensation system includes a transmitter of a digital TV repeater and a nonlinear compensation receiver configured to extract and precompensate nonlinear distortion of a signal output from the transmitter. Here, the transmitter has the same configuration as that of the conventional digital TV repeater, and thus the description thereof is omitted, and the nonlinear compensation receiver comprises a vector signal analyzer composed of a down converter 107 and a demodulator 108 and a computer 109.
이와 같이 구성되는 LUT 방식의 비선형 왜곡 보상 시스템은 우선, 송신단의 고출력 증폭기(HPA)(104)에서 출력되는 신호를 추출하고, 추출된 신호를 기반으로 슬라이스 기법을 통해 기준 신호를 생성한다.The LUT-type nonlinear distortion compensation system configured as described above first extracts a signal output from the high power amplifier (HPA) 104 of the transmitter, and generates a reference signal through a slice technique based on the extracted signal.
여기서, 기준 신호는 다음과 같이 과정에 따라 생성된다.Here, the reference signal is generated according to the process as follows.
우선, 고출력 증폭기(104)로부터 추출된 신호는 하향 변환기(107)로 입력되어 44MHz의 중간 주파수로 하향 주파수 변환되고, 이어 복조기(108)를 거쳐 기저 대역의 I 및 Q 의 디지털 신호로 변환된다. 이때, I 및 Q의 디지털 신호는 왜곡이 포함된 신호이므로 컴퓨터(109)를 이용하여 고출력 증폭기(104)에서 추출된 측정 신호를 통해 기준 신호를 생성한다.First, the signal extracted from the high power amplifier 104 is input to the down converter 107, down-converted to an intermediate frequency of 44 MHz, and then converted into baseband digital signals of I and Q via the demodulator 108. At this time, since the digital signals of I and Q are distortion-containing signals, a reference signal is generated through the measurement signal extracted from the high output amplifier 104 using the computer 109.
이어, 비선형 보상 수신부는 생성된 기준 신호를 바탕으로 LUT 계수를 만들고, 생성된 LUT 계수는 RS-232C를 통해 송신단의 변조기(100)로 입력된다.Subsequently, the nonlinear compensation receiver generates an LUT coefficient based on the generated reference signal, and the generated LUT coefficient is input to the modulator 100 of the transmitter through RS-232C.
그러면, 변조기(100)의 LUT부(101)에서는 입력된 LUT 계수를 이용하여 고출력 증폭기(104)에서 발생하는 비선형 왜곡을 먼저 전치 보상하여 방송 신호를 출력한다.Then, the LUT unit 101 of the modulator 100 first precompensates the nonlinear distortion generated by the high output amplifier 104 using the input LUT coefficient to output a broadcast signal.
도 2는 종래 적응 에러 정정 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a conventional adaptive error correction system.
도 2를 참조하면, 적응 에러 정정 시스템은 선형 등화기(200), 비선형 정정기(LUT)(201), RF 상향/하향 변환기(203), 고출력 증폭기(204) 및 신호처리부(202)로 구성된다.Referring to FIG. 2, the adaptive error correction system includes a linear equalizer 200, a nonlinear corrector (LUT) 201, an RF up / down converter 203, a high power amplifier 204, and a signal processor 202. .
이와 같이 구성되는 적응 에러 정정 시스템은 고출력 증폭기(204)에서 출력되는 방송 신호를 다시 중간 주파수 및 기저 대역 신호로 피드백시켜 변환함으로써 실시간으로 방송 신호의 에러를 정정하고 비선형성 왜곡을 보상한다.The adaptive error correction system configured as described above feeds back and converts the broadcast signal output from the high power amplifier 204 into an intermediate frequency and baseband signal to correct an error of the broadcast signal in real time and compensate for nonlinear distortion.
보다 상세히 설명하면, 적응 에러 정정 시스템은 송신단의 변조기 내부에 RF 신호의 왜곡을 보상하기 위한 신호 처리부(202)를 추가로 구성함으로써 신호 처리부(202)에서 비선형 정정기(201)의 LUT 계수를 계속 수정하여 RF 상향/하향 변환기(203)에서 추출된 신호의 왜곡을 실시간 보상한다.In more detail, the adaptive error correction system further configures the signal processing unit 202 for compensating for distortion of the RF signal inside the modulator of the transmitting end, thereby continuously modifying the LUT coefficient of the nonlinear corrector 201 in the signal processing unit 202. To compensate for the distortion of the signal extracted by the RF up / down converter 203 in real time.
그러나. 이와 같은 종래 비선형 왜곡 보상 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.But. The conventional nonlinear distortion compensation method has the following problems.
첫째, 벡터 신호 분석기를 이용한 LUT 방식은 벡터 신호 측정기 및 고성능 컴퓨터등의 부가 장비가 추가로 필요하므로 시스템 복잡도 및 운영비용이 증가하고, 또한 LUT 계수의 생성시 활용하는 소프트웨어를 구동하는데 상당한 시간이 소요되므로 비선형 왜곡이 보상되기까지에는 많은 시간 지연이 발생하게 된다.First, the LUT method using the vector signal analyzer requires additional equipment such as a vector signal measurer and a high-performance computer, which increases system complexity and operating cost, and also takes considerable time to run the software used to generate the LUT coefficients. As a result, a large time delay occurs until the nonlinear distortion is compensated for.
둘째, 벡터 신호 분석기를 이용한 LUT 방식은 고출력 증폭기를 통과한 RF 신호를 하향 주파수 변환한 후 기준 신호를 생성하므로 정확한 기준 신호를 생성하지 못하여 비선형 왜곡의 보상시 오류가 발생할 확률이 높다.Second, the LUT method using the vector signal analyzer generates a reference signal after down-converting the RF signal passing through the high power amplifier, so that an accurate reference signal cannot be generated, and thus an error occurs when compensating for nonlinear distortion.
셋째, 적응 에러 정정 시스템의 경우에는 실시간으로 비선형 왜곡을 보상할 수 있으나 시스템이 복잡하고 구현이 어렵다.Third, the adaptive error correction system can compensate for nonlinear distortion in real time, but the system is complicated and difficult to implement.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 하드웨어의 추가없이 고출력 증폭기를 통해 출력되는 방송 신호에 포함된 비선형 왜곡을 전치 보상할 수 있는 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the distortion of the digital TV repeater which can precompensate the nonlinear distortion included in the broadcast signal output through the high output amplifier without the addition of hardware. To provide a compensation method and system.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법은 방송 신호를 다수의 가입자에게 중계하기 위해 수신단 및 송신단으로 구성되는 디지털 TV 중계기에 있어서, 상기 송신단에 구비된 변조기의 출력 신호를 기준 신호로 추출하고, 고출력 증폭기의 출력 신호를 측정 신호로 추출하는 단계와, 상기 추출된 기준 신호와 측정 신호를 기저 대역의 신호로 각각 복조하는 단계와, 상기 기저 대역으로 복조된 기준 신호와 측정 신호간에 동기를 맞춘후 상기 측정 신호에 대한 기준 신호의 오차를 산출하고 상기 산출된 오차를 정정하기 위한 왜곡 보상 계수를 생성하는 단계와, 상기 생성된 왜곡 보상 계수를 상기 변조기로 입력하여 상기 측정 신호에 대한 전치 보상을 수행하는 단계로 이루어진다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a distortion compensation method of a digital TV repeater is provided in the transmitting end in a digital TV repeater consisting of a receiving end and a transmitting end for relaying a broadcast signal to a plurality of subscribers; Extracting the output signal of the modulator as a reference signal, extracting the output signal of the high power amplifier as a measurement signal, and demodulating the extracted reference signal and the measurement signal into baseband signals, respectively, Synchronizing between a demodulated reference signal and a measurement signal, calculating an error of the reference signal with respect to the measurement signal, and generating a distortion compensation coefficient for correcting the calculated error, and converting the generated distortion compensation coefficient into the modulator. And performing precompensation for the measurement signal.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 시스템은 방송 신호를 다수의 가입자에게 중계하기 위해 수신단 및 송신단으로 구성되는 디지털 TV 중계기에 있어서, 상기 송신단의 변조기 출력 신호를 왜곡 없는 기준 신호로 추출하는 제 1 커플러와, 상기 송신단의 고출력 증폭기 출력 신호를 왜곡이 포함된 측정 신호로 추출하는 제 2 커플러와, 상기 커플러를 통해 추출된 기준 신호와 측정 신호의 오차를 계산하여 상기 측정신호에 포함된 왜곡을 정정하기 위한 왜곡 보상 계수를 생성하는 적응 전치 보상 시스템으로 구성되어 상기 변조기에서 상기 생성된 왜곡 보상 계수를 이용하여 상기 고출력 증폭기를 통해 왜곡되어 출력되는 방송 신호를 전치 보상한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the distortion compensation system of the digital TV repeater is a digital TV repeater consisting of a receiving end and a transmitting end for relaying a broadcast signal to a plurality of subscribers, A first coupler for extracting a modulator output signal as a reference signal without distortion, a second coupler for extracting a high output amplifier output signal of the transmitter as a measurement signal including distortion, and a reference signal and a measurement signal extracted through the coupler An adaptive precompensation system configured to generate a distortion compensation coefficient for correcting the distortion included in the measurement signal by calculating an error, wherein the modulator is distorted and outputted through the high power amplifier using the generated distortion compensation coefficient. Precompensate the signal.
도 1은 종래 벡터 신호 분석기를 이용한 LUT 방식의 비선형 왜곡 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도.1 is a block diagram showing a LUT nonlinear distortion compensation system using a conventional vector signal analyzer.
도 2는 종래 적응 에러 정정 시스템을 나타낸 블록 구성도.2 is a block diagram illustrating a conventional adaptive error correction system.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a distortion compensation system of a digital TV repeater according to the present invention.
도 4는 도 3에 보인 변조기를 나타낸 블록 구성도.4 is a block diagram showing a modulator shown in FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
300 : 변조기 303 : RF부300: modulator 303: RF unit
302, 304 : 제 1 커플러, 제 2 커플러 306 : 하향 변환기302, 304: first coupler, second coupler 306: down converter
307, 308 : 제 1 복조기, 제 2 복조기 309 : 데이터 획득 및 동기 처리부307 and 308: first demodulator and second demodulator 309: data acquisition and synchronization processing unit
310 : 신호 처리부 311 : RS-232C 인터페이스310: signal processor 311: RS-232C interface
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration and an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 디지털 TV 중계기의 송신단으로부터 왜곡이 없는 기준 신호와 왜곡이 포함된 측정 신호를 각각 추출하고 그에 따른 왜곡 보상 계수를 생성하므로써 고출력 증폭기에서 왜곡되어 출력되는 방송 신호를 변조기를 통해 전치 보상할 수 있는 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 방법 및 시스템을 제안한다.In the present invention, by pre-compensating a broadcast signal that is distorted and output from a high-power amplifier by modulating a reference signal without distortion and a measurement signal with distortion from the transmitting end of the digital TV repeater and generating a distortion compensation coefficient accordingly, the modulator can precompensate the broadcast signal. We propose a distortion compensation method and system for a digital TV repeater.
여기서, 본 발명에 따른 왜곡 보상 시스템은 내부에 자체적인 보상 신호 처리용 프로세서를 구비하지 않은 변조기에 대하여 적용할 수 있으며, 이때 변조기에서 출력되는 중간 주파수 신호를 왜곡 없는 기준 신호로 활용함으로써 하드웨어의 추가없이 고출력 증폭기의 왜곡 신호를 전치 보상할 수 있다.Here, the distortion compensation system according to the present invention can be applied to a modulator that does not have its own compensation signal processing processor therein, and in this case, by adding an intermediate frequency signal output from the modulator as a reference signal without distortion, addition of hardware It is possible to precompensate the distortion signal of a high-power amplifier without using it.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 시스템을 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 도 3에 보인 변조기를 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram showing a distortion compensation system of a digital TV repeater according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a modulator shown in FIG.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 왜곡 보상 시스템은 디지털 TV 중계기의 송신단과, 송신단의 고출력 증폭기에서 출력되는 방송 신호의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 적응 전치 보상 시스템으로 구성된다.3 to 4, the distortion compensating system according to the present invention is composed of a transmitter of a digital TV repeater and an adaptive precompensation system for compensating for nonlinear distortion of a broadcast signal output from a high output amplifier of the transmitter.
여기서, 송신단은 수신단(미도시)으로부터 중간 주파수(IF)의 방송 신호 및기준 샘플링 주파수를 입력받아 8T-VSB 방식의 변조를 행하는 변조기(300)와, 변조기(300)에서 출력되는 중간 주파수(IF) 방송 신호를 왜곡 없는 기준 신호로 추출하는 제 1 커플러(302)와, 변조기(300)에서 출력된 중간 주파수(IF) 방송 신호를 RF 방송 신호로 상향 주파수 변환하는 RF부(303)와, RF부(303)에서 RF 방송 신호로 상향 주파수 변환되어 출력되는 신호를 왜곡이 포함된 측정 신호로 추출하는 제 2 커플러(304)와, 안테나(305)로 구성된다.Here, the transmitting end receives a broadcast signal of the intermediate frequency (IF) and a reference sampling frequency from a receiving end (not shown), and modulator 300 for 8T-VSB modulation and the intermediate frequency IF output from the modulator 300. A first coupler 302 for extracting a broadcast signal as a reference signal without distortion, an RF unit 303 for up-frequency converting an intermediate frequency (IF) broadcast signal output from the modulator 300 into an RF broadcast signal, and RF The antenna 305 includes a second coupler 304 for extracting a signal that is up-converted into an RF broadcast signal and outputted as a measurement signal including distortion.
그리고, 적응 전치 보상 시스템은 제 2 커플러(304)에서 추출한 측정 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 하향 주파수 변환하는 하향 변환기(306)와, 하향 변환기(306)에서 출력되는 중간 주파수(IF) 신호를 기저 대역의 I 및 Q 신호로 복조하는 제 1 복조기(307)와, 제 1 커플러(302)에서 추출한 중간 주파수(IF) 신호를 기저 대역의 I 및 Q 신호로 복조하는 제 2 복조기(308)와, 제 1 복조기(307) 및 제 2 복조기(308)에서 출력되는 기저 대역의 I/Q 신호간의 데이터 동기를 맞추기 위한 데이터 획득 및 동기 처리부(309)와, 제 2 커플러(304)에서 추출한 측정 신호에 포함된 비선형 왜곡의 보상을 위한 LUT 계수를 생성하여 갱신하는 신호 처리부(310)와, 갱신된 LUT 계수를 송신단의 변조기(300)로 전송하기 위한 RS-232C 인터페이스부(311)로 구성된다.In addition, the adaptive precompensation system includes a down converter 306 that down-converts a measurement signal extracted by the second coupler 304 into an intermediate frequency (IF) signal, and an intermediate frequency (IF) signal output from the down converter 306. Is a first demodulator 307 that demodulates into baseband I and Q signals, and a second demodulator 308 that demodulates an intermediate frequency (IF) signal extracted by the first coupler 302 into baseband I and Q signals. And a data acquisition and synchronization processor 309 for synchronizing data between baseband I / Q signals output from the first demodulator 307 and the second demodulator 308, and the measurement extracted by the second coupler 304. And a signal processor 310 for generating and updating LUT coefficients for compensating for nonlinear distortion included in the signal, and an RS-232C interface 311 for transmitting the updated LUT coefficients to the modulator 300 of the transmitter. .
한편, 송신단의 변조기(300)는 다음과 같이 구성된다.On the other hand, the modulator 300 of the transmitting end is configured as follows.
수신단으로부터 엠팩-Ⅱ 전송 스트림(MPEG-Ⅱ Transport Stream) 형태의 중간 주파수 방송 신호를 입력받아 채널 코딩(Channel coding)을 수행하는 VSB 프로세서(400)와, VSB 프로세서(400)에서 출력되는 방송 신호의 선형 오류를 정정하는선형 필터(401)와, 비선형 오류를 정정하는 비선형 전치 보상기(402)와, 중간 주파수의 방송 신호를 8T VSB 변조한 후 디지털/아날로그 변환기(미도시)를 통해 아날로그의 I 신호 및 Q 신호로 출력하는 IF 변조기(403)로 구성된다.A VSB processor 400 which receives an intermediate frequency broadcast signal in the form of an MPEG-II transport stream from a receiver and performs channel coding, and the broadcast signal output from the VSB processor 400. A linear filter 401 for correcting linear errors, a nonlinear precompensator 402 for correcting nonlinear errors, and an analog I signal through a digital / analog converter (not shown) after 8T VSB modulation of the intermediate frequency broadcast signal. And an IF modulator 403 for outputting as a Q signal.
이와 같이 구성되는 왜곡 보상 시스템은 송신단의 변조기(300)에서 출력되는 중간 주파수(IF) 방송 신호를 제 1 커플러(302)를 통해 추출하여 이를 기준 신호로 활용하고, RF부(303)를 통해 출력되는 RF 방송 신호를 제 2 커플러(304)를 통해 추출하여 이를 측정 신호로 간주한다. 이어 제 1 커플러(302) 및 제 2 커플러(304)를 통해 추출한 기준 신호와 측정 신호를 기저 대역의 I 및 Q 신호로 복조한 후 복소 연산을 수행하여 두 신호간의 오류를 보상할 수 있는 LUT 계수를 생성하고, 생성된 LUT 계수는 변조기(300)의 LUT부(301)로 전송되어 중간 주파수(IF) 방송 신호의 진폭과 위상을 미리 전치 보상한다.The distortion compensation system configured as described above extracts the intermediate frequency (IF) broadcast signal output from the modulator 300 of the transmitting end through the first coupler 302 and uses it as a reference signal, and outputs it through the RF unit 303. The extracted RF broadcast signal is extracted through the second coupler 304 and is regarded as a measurement signal. Subsequently, the reference signal and the measurement signal extracted by the first coupler 302 and the second coupler 304 are demodulated into baseband I and Q signals, and then subjected to a complex operation to compensate for errors between the two signals. The generated LUT coefficient is transmitted to the LUT unit 301 of the modulator 300 to precompensate the amplitude and phase of the intermediate frequency (IF) broadcast signal in advance.
이하, 본 발명에 따른 송신단과 적응 전치 보상 시스템의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the transmitter and the adaptive precompensation system according to the present invention will be described in detail.
우선, 제 1 커플러(302)는 변조기(300)가 8T-VSB 방식으로 변조시켜 출력하는 중간 주파수(If) 방송 신호를 왜곡 없는 기준 신호로 추출한다. 그리고, 제 2 커플러(304)는 RF부(303)에서 주파수 상향 변환되어 출력되는 RF 방송 신호를 고출력 증폭기의 비선형성으로 인해 스펙트럼이 왜곡된 측정 신호로 추출한다.First, the first coupler 302 extracts an intermediate frequency (If) broadcast signal that the modulator 300 modulates and outputs in the 8T-VSB scheme as a reference signal without distortion. In addition, the second coupler 304 extracts the RF broadcast signal that is up-converted and output from the RF unit 303 as a measurement signal whose spectrum is distorted due to nonlinearity of the high output amplifier.
그러면, 적응 전치 보상 시스템의 하향 변환기(306)는 제 2 커플러(304)를 통해 추출된 RF 측정 신호를 입력받아 44MHz의 중간 주파수(IF) 대역으로 하향 주파수 변환하고, 제 1 복조기(307)는 하향 변환기(306)에서 44MHz의 중간 주파수 대역으로 출력되는 측정 신호를 복조하여 왜곡이 포함된 디지털의 I 신호 및 Q 신호로 출력한다.Then, the down converter 306 of the adaptive precompensation system receives the RF measurement signal extracted through the second coupler 304 and downconverts the frequency to an intermediate frequency (IF) band of 44 MHz, and the first demodulator 307 The down converter 306 demodulates the measurement signal output in the intermediate frequency band of 44 MHz and outputs it as a digital I signal and a Q signal including distortion.
한편, 제 2 복조기(308)는 제 1 커플러(302)를 통해 추출된 중간 주파수의 기준 신호를 복조하여 왜곡되지 않은 디지털의 I 신호 및 Q 신호로 출력한다.Meanwhile, the second demodulator 308 demodulates the reference signal of the intermediate frequency extracted through the first coupler 302 and outputs the undistorted digital I and Q signals.
이때. 제 1 복조기(307)와 제 2 복조기(308)는 변조기(300)로부터 클럭을 입력받아 이를 기준 클럭으로 인가함으로써 변조기(300)와 동기를 이룬다.At this time. The first demodulator 307 and the second demodulator 308 are synchronized with the modulator 300 by receiving a clock from the modulator 300 and applying it as a reference clock.
이어 제 1 복조기(307)와 제 2 복조기(308)를 통해 디지털의 I 및 Q 신호로 출력되는 측정 신호와 기준 신호는 데이터 획득 및 동기 처리부(309)로 입력되고, 데이터 획득 및 동기 처리부(309)는 측정 신호와 기준 신호를 일정 부분 메모리에 저장한 후 두 신호의 지연값을 계산하여 서로간의 동기를 맞춘다.Subsequently, the measurement signal and the reference signal output as digital I and Q signals through the first demodulator 307 and the second demodulator 308 are input to the data acquisition and synchronization processing unit 309, and the data acquisition and synchronization processing unit 309. ) Stores the measured signal and the reference signal in a part of memory and calculates the delay values of the two signals to synchronize with each other.
이때, 데이터 획득 및 동기 처리부(309)에서는 측정 신호와 기준 신호간의 동기를 맞추기 위하여 기준 신호와 측정 신호간의 교차 상관 관계(Cross Correlation)를 수행함으로써 시간에 대한 동기 계산이 가능하다. 즉, 교차 상관 관계의 동작을 수행하여 출력된 값들 중에서 기준 신호를 기준으로 각각의 포인트를 잡아 상관성이 높은 지점으로 측정 신호를 쉬프트(Shift)시킨 후 상관성이 최고인 지점에서 기준 신호와 측정 신호의 동기를 얻을 수 있는 것이다.In this case, the data acquisition and synchronization processor 309 may perform cross-correlation between the reference signal and the measurement signal in order to synchronize the measurement signal with the reference signal. That is, by performing cross-correlation operation, each point is captured based on the reference signal among the output values, and the measurement signal is shifted to a point of high correlation, and then the reference signal and the measurement signal are synchronized at the point of highest correlation. Will be obtained.
그리고, 이러한 데이터 획득 과정을 반복하여 데이터가 일정하게 되도록 분포시킨다.Then, this data acquisition process is repeated to distribute the data so that it is constant.
이어, 신호 처리부(310)는 데이터 획득 및 동기 처리부(309)를 통해 서로 동기가 맞춰진 기준 신호와 측정 신호를 입력받아 복소 연산하여 측정 신호의 진폭과위상에 대한 오차를 계산하고, 이를 LUT 계수로서 실수부와 허수부의 형태로 생성한다.Subsequently, the signal processor 310 complexly receives the reference signal and the measurement signal synchronized with each other through the data acquisition and synchronization processor 309, calculates an error with respect to the amplitude and phase of the measurement signal, and calculates the error as the LUT coefficient. It is created in the form of real part and imaginary part.
이러한 LUT 계수의 생성 과정은 우선, 기준 신호와 측정 신호의 크기를 기준 크기로 조정하고, 이때 삽입되어 있는 파일럿(Pilot)은 선택에 따라 제거할 수 있다.In the process of generating the LUT coefficients, first, the magnitudes of the reference signal and the measurement signal are adjusted to the reference magnitude, and the inserted pilot may be removed according to a selection.
여기서 I 신호와 Q 신호는 복소 형태를 가짐으로 복소 연산을 수행하여 다음의 식 1에서와 같이 측정 신호에 대한 기준 신호의 오차를 계산한다.Here, the I signal and the Q signal have a complex shape and perform a complex operation to calculate an error of the reference signal with respect to the measurement signal as shown in Equation 1 below.
그리고, 식 1을 고려하여 다음 식 2와 같이 측정 신호의 오차 성분인 α 및 β값을 구한다. 이때, LUT 테이블의 기본 값은 α = 1.0, β = 0으로 초기화 되어 있다.In consideration of Equation 1, α and β values, which are error components of the measurement signal, are obtained as in Equation 2 below. At this time, the default value of the LUT table is initialized to α = 1.0, β = 0.
식 2를 이용하여 구한 α 및 β 값을 바탕으로 입력 신호 전력에 따른 보상값 테이블(LUT)을 생성한다.Based on the α and β values obtained using Equation 2, a compensation value table (LUT) is generated according to the input signal power.
즉, 입력 신호인 V기준신호를전력에 따라 작은 값에서 큰 값까지 일정 단계(예를 들면 8192 단계)로 나눈 후 그에 다른 α및 β 보상값을 계산하고, 각 단계별로 신뢰도를 높이기 위해 중복된 영역과 인접 영역에 대하여 α 및 β 값을 각각 조정한 후 그 결과에 따라 보상값 테이블인 LUT를 구성하는 폴리노미알 피팅(Polynomial fitting) 과정을 실시한다.In other words, the V reference signal , which is the input signal, is divided into small steps and large values according to the power, in steps (for example, 8192 steps). After adjusting the α and β values for the region and the adjacent region, a polylinomial fitting process is performed to form the LUT, which is a compensation value table, according to the result.
이어 LUT 계수의 작성이 종료되면, 기준 신호와 LUT 계수에 의해 보상될 신호의 전력을 계산하여 전체적인 출력의 변화가 없도록 LUT 계수의 α 및 β값을 일정한 비율로 조정하는 LUT 스케일 과정을 실시한다. 따라서, LUT 테이블에 저장되는 값은 파이프라인으로 -2 ∼ 2 사이의 값으로 대표되는 14비트로 스케일링된 값이며, 8192 LUT 테이블에 전체 입력 전력 범위로 분할되어 저장된다.Then, when the preparation of the LUT coefficient is finished, the LUT scale process is performed to calculate the power of the reference signal and the signal to be compensated by the LUT coefficient and adjust the α and β values of the LUT coefficient at a constant ratio so that the overall output does not change. Therefore, the value stored in the LUT table is a scaled value of 14 bits represented by a value between -2 and 2 in the pipeline, and is divided and stored in the entire input power range in the 8192 LUT table.
이와 같은 폴리노미알 피팅 및 LUT 스케일 과정 이후 α 및 β의 LUT 계수값은 각각 RS-232C 인터페이스(311)를 통해 변조기(300)의 LUT부(301)로 전송된다. 이때, LUT 계수값은 변조기(300)로 다운로딩을 하기 위해서 2 바이트의 바이너리 파일로 변환된 후 전송된다.After the polynomial fitting and LUT scale process, the LUT coefficient values of α and β are transmitted to the LUT unit 301 of the modulator 300 through the RS-232C interface 311, respectively. At this time, the LUT coefficient value is converted into a binary file of 2 bytes for downloading to the modulator 300 and then transmitted.
그러면, 변조기(300)의 LUT부(301)는 RRC(Root Raised Cosine Filter) 필터를 통과한 기저 대역 I 및 Q 신호에 적응 전치 보상 시스템으로부터 전송된 LUT 계수의 α 및 β값을 각각 복소 연산하으로써 비선형 전치 보상기(402)를 통해 왜곡이 보상된 전치 왜곡 신호를 만들어 낼 수 있다.The LUT section 301 of the modulator 300 then complexly computes the α and β values of the LUT coefficients transmitted from the adaptive precompensation system, respectively, to the baseband I and Q signals passing through the Root Raised Cosine Filter (RRC) filter. By using the nonlinear precompensator 402, a distortion-compensated predistortion signal may be generated.
이러한 전치 왜곡 보상 신호는 중간 주파수(IF)로 변환된 후 변조기(300)의 출력이 되어 고출력 증폭기에서 발생하는 비선형 왜곡 현상을 줄이게 된다.The predistortion compensation signal is converted to the intermediate frequency IF and then output to the modulator 300 to reduce the nonlinear distortion occurring in the high output amplifier.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 디지털 TV 중계기의 왜곡 보상 시스템은 벡터 신호 분석기와 같은 고가의 계측기 및 고성능 컴퓨터 없이도 송신기의 비선형 왜곡 현상을 보상할 수 있으므로 시스템 복잡도를 증가시키지 않고서도 송신기의 안정성 및 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the distortion compensation system of the digital TV repeater of the present invention can compensate for the nonlinear distortion of the transmitter without the need for an expensive instrument such as a vector signal analyzer and a high-performance computer, thereby increasing the stability and performance of the transmitter without increasing system complexity. There is an effect to improve.
또한, 본 발명의 왜곡 보상 시스템은 추가적인 하드웨어가 구성되지 않아 설치 및 운영 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, the distortion compensation system of the present invention has no effect of additional hardware is configured to reduce the installation and operating costs.
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