KR100369996B1 - 디지털 티브이 송신 시스템 및 수신 시스템 - Google Patents

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KR100369996B1 KR10-1998-0031309A KR19980031309A KR100369996B1 KR 100369996 B1 KR100369996 B1 KR 100369996B1 KR 19980031309 A KR19980031309 A KR 19980031309A KR 100369996 B1 KR100369996 B1 KR 100369996B1
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Abstract

OFDM 방식의 디지털 TV 송신 시스템 및 수신 시스템에 관한 것으로서, 특히 아날로그 신호의 피크치를 검출한 후 피크치가 미리 정한 임계치보다 큰지를 비교하고 비교 결과에 따른 내부 간삽 제어 신호를 출력하는 간삽 제어부와, 한 블록 사이즈에 해당하는 데이터의 입력이 완료되면 상기 간삽 제어부에 제어에 의해 간삽 규칙을 가변시켜 각 비트별로 간삽을 수행한 후 맵핑을 위해 출력하는 내부 간삽기를 포함하여 디지털 TV 송신 시스템을 구성하고, 상기 가변된 간삽 규칙에 따라 내부 역간삽을 수행하는 내부 역간삽기를 포함하여 디지털 TV 수신 시스템을 구성하여, 디지털 TV 송신 시스템에서 아날로그 신호의 피크값이 미리 정한 임계값보다 크면 채널 코딩시 수행되는 내부 간삽기의 적용 방법을 변경하는 과정을 반복하여 최종 아날로그 송신 신호의 피크 레벨을 어느 임계치 이하로 줄임으로써, 작은 DR을 갖는 증폭기를 사용하면서 신호의 왜곡을 줄일 수 있어 디지털 TV 송신 시스템의 구현 및 수신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

디지털 티브이 송신 시스템 및 수신 시스템
본 발명은 유럽향 디지털 TV 시스템의 전송 방식에 관한 것으로서, 특히 다중 캐리어를 사용하는 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex ; OFDM) 방식으로 데이터 전송시 피크에 대한 평균 파워(Peak to average power)를 줄이는 디지털 TV 송신 시스템 및 수신 시스템에 관한 것이다.
디지털 TV의 전송 방식에는 크게 지금까지의 전송 방식과 같이 하나의 단일 캐리어를 이용하는 싱글 캐리어 변조(Modulation) 방식과 복수의 다중 캐리어를 이용하여 원하고자 하는 데이터를 전송하는 멀티 캐리어 변조 방식으로 구분할 수 있다. 즉, 상기 디지털 TV의 전송 방식은 하나의 단일 캐리어를 이용하는 잔류 측파대(Vestigial Side Band ; VSB) 방식과 복수개의 캐리어를 이용하는 OFDM 방식으로 구분된다.
이중에서 현행 유럽향 지상파 디지털 방송 방식으로 정해진 OFDM 방식은 다중 경로 채널에 의해 발생할 수 있는 고스트에 대하여 내성이 아주 강하고, 파일롯 신호를 기초로 한 채널 추정(Channel estimation)의 용이하다는 장점 때문에 일본 및 유럽에서 디지털 방송 방식의 표준으로 삼고 있다. 상기 OFDM 방식은 전송하는 한 OFDM 심볼내의 캐리어의 수에 따라 캐리어의 수가 1705개인 2K 모드와 6817개인 8K 모드로 다시 나뉘어진다.
그리고, 이러한 OFDM은 데이터를 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이라는 방식으로 매핑하여 전송을 하는데 주로 사용되는 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM, 64-QAM이다. 즉, OFDM 방식에 의해 원하는 데이터를 전송하려면 우선 상기된 3가지 변조 방법 중의 한가지로 데이터를 매핑하여 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform ; IFFT)을 거친 후 보호 구간(Guard Interval)을 삽입하여 전송을 한다. 전송된 데이터는 수신단에서 송신단의 역 과정을 거치게 되는데 먼저 FFT를 한 후 다시 전송된 데이터의 매핑 방법에 따라 이를 역으로 디매핑하면 된다.
도 1은 이러한 OFDM 방식을 이용한 종래의 DVB-T(Digital Video Broadcasting- Terrestrial) 송신 시스템의 구성 블록도로서, ETS 300 744에 그 규격이 정해져 있다.
즉, 프로그램 다중화부(101)는 비디오, 오디오, 데이터 정보등과 같은 소스들을 다중화하고, 트랜스포트 다중화부(102)는 하나 이상의 프로그램 다중화부로부터 출력되는 하나 이상의 프로그램을 한 채널에 다중화한다. 대개 프로그램의 질에 따라 기존의 아날로그 채널 6∼8MHz 대역내에 3∼5개의 프로그램을 다중화할 수 있다.
상기 트랜스포트 다중화부(102)에서 다중화 과정을 거치고 나면 트랜스포트 스트림(Transport Stream ; TS)이 204바이트 단위로 만들어지고 신호 자체의 중요도에 따라 스플리터(103)를 사용하여 상위 우선권(High priority)와 하위 우선권(Low priority)의 두가지 신호로 나누어 처리한다.
이때, 정보량이 많은 신호는 상위 우선권 과정을 통하여, 정보량이 적은 신호는 하위 우선권 과정을 통하여 이동체 수신등에 이용할 수 있다. 이때는 에너지 분산부, 외부 코더, 외부 간삽기, 내부 코더가 각각 2개씩 필요하다. 그러나, 구현의 복잡성에 의해 초기 제품에는 스플리터를 사용하지 않는 비계층적(non-hierarchical) 모드만이 사용된다(현 UK의 지상파 디지털 방식).
그러므로, 상기 트랜지스포트 다중화부(602)에서 출력되는 204 바이트의 TS는 직접 또는 스플리터(603)를 통해 지상파 채널 어댑터의 에너지 분산부(104)로 입력된다. 상기 에너지 분산부(104)는 입력되는 TS의 에너지 분산(energy dispersal)을 통해 신호의 집중을 막아 평균 신호 전력을 0으로 한다. 그리고, 버스트 에러에 대한 대비책으로 외부 코더(outer coder)(105)에서 외부 코딩을 한 후 외부 간삽기(106)에서 시간축 간삽을 수행한다. 상기 외부 간삽기(106)는 신호가 채널을 통하여 오류가 발생하더라도 한 곳에 집중되는 것을 막기 위하여 블록 단위로 데이터를 간삽한다.
다음으로 내부 코더(inner coder)(107)에서 비트 단위의 에러를 복구하기 위한 내부 코딩이 이루어진 후 내부 간삽기(108)에서 주파수 축의 간삽이 이루어진다. 즉, 송신측에서 간삽을 수행하여 데이터를 전송하게 되면 전송 주파수 대역에서 특정한 부분에 발생하게 되는 주파수 널(Frequency Null)이 전체 주파수 대역으로 조금씩 나누어 퍼지게 되어 멀티패스 채널 환경에서 발생하게 되는 주파수 널에 의한 성능 저하를 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 내부 간삽기(108)는 다시 비트 간삽기(bit interleaver)와 심볼 간삽기(symbol interleaver)로 구성되며, 상기 비트 간삽기는 전송하려는 디지털 데이터를 각각 일정한 크기의 비트 단위로 간삽하는 것이고, 심볼 간삽기는 비트 단위로 간삽된 데이터를 다시 OFDM 심볼 단위로 간삽하는 것이다.
도 2는 상기 내부 간삽기(108)의 상세 블록도로서, 변조 방식이 16-QAM라면 1 QAM 심볼은 4비트로 이루어지므로, 내부 간삽기(108)는 디멀티플렉서(201)와 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(202∼205), 그리고 심볼 간삽기(206)로 구성된다. 여기서, 1 QAM 심볼이 하나의 전송 캐리어에 해당된다.
상기 디멀티플렉서(201)는 내부 코딩된 데이터가 16-QAM 심볼인 경우 4비트로 되어 있으므로, 내부 코딩된 데이터 중 제 1 비트 데이터는 제 1 비트 간삽기(202)로, 제 2 비트 데이터는 제 2 비트 간삽기(203)로, 제 3 비트 데이터는 제 3 비트 간삽시(204), 제 4 비트 데이터는 제 4 비트 간삽기(205)로 출력한다.
상기 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(202∼205)는 각각 한 블록 사이즈(=OFDM 시스템에서는 126비트가 한 블록 사이즈임.)에 해당하는 메모리를 가지고 있으며, 각각의 간삽기에서 출력되는 데이터의 순서가 다르다. 즉, 제 1 비트 간삽기(202)는 입력 데이터를 저장한 후 I0 패스로, 제 2 비트 간삽기(203)는 I1 패스로, 제 3 비트 간삽기(204)는 I2 패스로, 제 4 비트 간삽기(205)는 I3 패스로 리드하여 심볼 간삽기(206)로 출력하는데, 각 패스마다 메모리로부터 데이터를 리드하는 순서가 다르다.
이때, 상기 내부 간삽에 사용되는 각 비트의 데이터 출력 순서는 각 패스마다 고정되어 있으며, 비계층적 16-QAM에서의 간삽 방법을 수식적으로 표현하면 하기의 수학식 1과 같다.
Blocksize = 126비트
입력되는 순서
B(e) = (be,0,be,1,be,2,...,be,125) - -e = 0 to 3
출력되는 순서
A(e) = (ae,0,ae,1,ae,2,...,ae,125)
ae,w= be,He(w), W = 0,1,2,...,125
I0 : H0(W) = W
I1 : H1(W) = (W + 63) mod 126
I2 : H2(W) = (W + 105) mod 126
I3 : H3(W) = (W + 42) mod 126
우선 블록 사이즈 N=126비트라 가정하면, H(w)는 상기 수학식 1의 관계에 의해 쉬프트될때를 나타내고 있다. 여기서, e는 QAM 방식 즉, 별자리수에 따라 달라지는데, 16QAM인 경우는 0∼3의 값을 갖고, 64QAM인 경우는 0~5의 값을 갖는다.
예를 들어, 제 3 비트 간삽기(204)에서 간삽을 수행하기 위해 w값으로 0∼125까지를 상기 수학식 1의 I2 : H2(W) = (W + 105) mod 126에 대입해보면,
H2(0) = (0+105) mod 126 = 105
H2(1) = (1+105) mod 126 = 106
. .
. .
. .
H2(20) = (20+105) mod 126 = 125
H2(21) = (21+105) mod 126 = 0
H2(22) = (22+105) mod 126 = 1
. .
. .
. .
H2(124) = (124+105) mod 126 = 103
H2(125) = (125+105) mod 126 = 104
이 된다.
즉, 0,1,2,...,125의 순서로 입력된 데이터가 출력측에서는 105,106,107,...,0,1,...,104의 순서로 바뀌어 출력된다.
그러므로, 상기 제 1 비트 간삽기(202)에서는 제일 먼저 입력된 데이터가 제일 먼저 출력되고, 제 2 비트 간삽기(203)에서는 63번째로 입력된 데이터가 제일 먼저 출력되고, 제 3 비트 간삽기(204)에서는 105번째로 입력된 데이터가 제일 먼저 출력되고, 제 4 비트 간삽기(205)에서는 42번째로 입력된 데이터가 제일 먼저 출력된다. 그리고, 상기 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(202∼205)에서 간삽되어 각각 출력되는 비트가 모여 4비트의 한 QAM 심볼을 이루면서 심볼 간삽기(206)로 입력된다.
상기 심볼 간삽기(206)는 다시 OFDM 심볼 단위로 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(202∼205)에서 입력되는 데이터를 간삽한다. 여기서는 QAM 심볼의 비트 순서가 바뀌지 않는다.
한편, 상기 내부 간삽기(108)에서 내부 간삽이 이루어진 데이터는 맵퍼(109)에서 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)이라는 방식으로 매핑하여 프레임 적응부(110)로 출력하는데, 주로 사용되는 변조 방식은 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16-QAM, 64-QAM이다.
상기 프레임 적응(frame adaptation)부(110)는 상기 맵퍼(109)에서 매핑된 데이터에 파일롯 및 TPS 정보 발생부(111)에서 발생된 전송 관련 정보를 나타내는 파일롯과 TPS(Transmission Parameter Signaling) 캐리어를 결합하여 OFDM 변조부(112)로 출력하고, 상기 OFDM 변조부(112)는 입력되는 데이터를 프레임 단위로 OFDM 변조한 후 보호 구간(Guard interval)을 삽입하여 D/A 변환부(113)로 출력한다. 여기서, 한 프레임은 68개의 OFDM 심볼로 구성된다.
그리고, 상기 보호 구간이 삽입된 OFDM 데이터는 상기 D/A 변환부(113)에서 베이스 밴드 아날로그 신호로 변환되고 프런트 엔드(Front end)(114)를 통해 RF로 이동되어 증폭된 후 전송된다.
이때, 상기 내부 OFDM 신호의 아날로그 형태를 상세히 살펴보면, 상기 OFDM 변조부(112)로 입력되는 신호는 실제로 에너지 분산부(104) 및 간삽기(106,108)를 통해 랜덤마이즈(Randomize)된 신호가 된다.
또한, OFDM 변조부(112)의 입력 신호(Cn,k)와 출력 신호(s(t)) 사이의 관계는 하기 수학식 2와 같다.
상기 수학식 2는 s(t)에서 하나의 심볼은 N개의 Cn,k가 gk(t)에 의해 변조된 후 더해진 것이다.
따라서, 4비트로 이루어진 QAM 심볼(16QAM의 경우) N개가 각각의 캐리어에 의해 변조된 후 더해지면 균일한 16QAM 성상도를 기준으로 최대로 가능한 신호의 진폭 에너지와 평균 진폭 에너지를 구할 수 있으며, 이는 하기의 수학식 3과 같다.
이다.
그리고, 균일한 QPSK의 경우는 하기 수학식 4와 같다.
이 된다.
결국 QPSK와 16-QAM에서 피크에 대한 평균 파워는 16-QAM에서 1.8배 높고 이것은 송신기의 프런트 엔드(114) 가운데 증폭기의 DR(Dynamic range)이 16-QAM에서 1.8배 커야된다는 것을 나타낸다. 따라서, 균일한 64-QAM 및 비균일한 경우에는 그 DR의 변화가 더욱 커서 아주 드물게 발생하는 최대 신호 전력을 구현하기 위해 송신기의 증폭기는 아주 높은 DR을 가져야함을 알 수 있다. 도 5는 시간축에서 본 OFDM 신호의 형태로 거의 노이즈와 유사한 형태를 띄고 있으며 드물게 나타나는 피크 신호 예컨대, 임계치를 벗어나는 피크 신호에 의해 디지털 TV 송신기에서는 높은 DR을 갖는 증폭기가 필요하게 된다.
도 3은 ETS 300 744의 송신 규격을 수신할 수 있는 DVB-T 수신 시스템의 구성 블록도로서, 송신 시스템의 역과정으로 이루어진다. 즉, 튜너(301)에서 튜닝된 데이터는 A/D 변환부(302)에서 디지털 신호로 변환되고, 보호 구간 삭제부(303)에서 보호 구간이 삭제된 후 OFDM 복조부(304)에서 프레임 단위로 복조된다. 그리고, 상기 OFDM 복조된 데이터는 등화기(305)에서 등화되어 채널에 의해 왜곡된 캐리어의 보상이 이루어진 후, 디맵퍼(306)에서 전송된 데이터의 매핑 방법에 따라 역으로 디맵핑된다. 도 4는 디매핑에 이용되는 균일한 16-QAM에서의 성상(constellation)도로서, 1 심볼은 4비트로 이루어져 있으므로 실수축과 허수축으로 각각 2비트씩 구분을 한 후 실수축과 허수축의 전송 비트의 값을 -3,-1,1,3에 따라서 매핑한 경우의 예를 나타내고 있다.
이때, 데이터 추출부(307)는 상기 OFDM 복조된 데이터로부터 파일롯 신호와 TPS 정보를 추출하여 상기 튜너(301), 보호 구간 삭제부(303), OFDM 복조부(304), 등화기(305), 및 디맵퍼(306)의 동작을 제어한다. 한편, 상기 디맵핑된 데이터는 내부 역간삽기(308)에서 심볼 단위와 비트 단위로 역간삽이 이루어진 후 내부 디코더(309)에서 내부 디코딩된다. 내부 디코딩된 데이터는 외부 역간삽기(310)에서 외부 역간삽이 이루어진 후 외부 디코더(311)에서 외부 디코딩된다. 외부 디코딩된 데이터는 디랜덤마이저(Derandomizer)(312)에서 송신단의 간삽 이전의 데이터로 변환된다. 만일, 송신단에서 스플리터가 이용되었다면 수신단에서도 내부 디코더(313), 외부 역간삽기(314), 외부 디코더(315), 디랜덤마이저(316)가 별도로 필요하며 디스플리터(317)에서 합성되어 트랜스포트 스트림(TS)으로 출력된다.
한편, 상기에서 OFDM 방식의 디지털 TV 송신 시스템을 구현하기 위해서는 OFDM 신호 자체가 가지고 있는 특성으로 인해 높은 다이나믹 영역(Dynamic range ; DR)을 갖는 증폭기가 필요함을 언급하였다. 그러므로, 만일 도 1과 같은 디지털 TV 송신단에서 적은 DR을 갖는 RF 파워 증폭기를 사용한다면 상기된 도 3과 같은 수신기에서는 이로 인해 왜곡이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 무작위로 요구되는 큰 피크 파워를 임계치 이하로 줄임으로써, 디지털 TV 송신단에서 제한된 DR을 갖는 RF 파워 증폭기를 사용하면서 수신기에서의 왜곡을 줄이는 디지털 TV 송신 시스템 및 수신 시스템을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 디지털 TV 송신 시스템의 구성 블록도
도 2는 도 1의 내부 간삽기의 상세 블록도
도 3은 종래의 디지털 TV 수신 시스템의 구성 블록도
도 4는 일반적인 균일 16-QAM 성상도
도 5는 시간축에서 본 OFDM 신호의 파형도
도 6은 본 발명에 따른 디지털 TV 송신 시스템의 구성 블록도
도 7은 도 6의 판별부의 상세 블록도
도 8은 도 6의 내부 간삽기의 상세 블럭도
도 9는 본 발명에 따른 디지털 TV 수신 시스템의 구성 블록도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
601 : 프로그램 다중화부 602 : 트랜스포트 다중화부
603 : 스플리터 604,609 : 에너지 분산부
605,610 : 외부 코더 606,611 : 외부 간삽기
607,612 : 내부 코더 608,613 : 내부 간삽기
614 : 간삽 제어부 614-1 : 피크 검출부
614-2 : 판별부 615 : 파일롯 및 TPS 정보 발생부
616 : 프레임 적응부 617 : OFDM 변조부
618 : 보호 구간 삽입부 619 : D/A 변환부
620 : 프런트 엔드(Front end)
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 TV 송신 시스템은, 하나 이상의 프로그램이 다중화된 트랜스포트 스트림에 대해 외부 간삽, 내부 간삽, 맵핑, OFDM 변조, 보호 구간 삽입, 및 아날로그 변환 과정을 거쳐 OFDM 신호로 전송하는 디지털 TV 송신 시스템에 있어서, 상기 아날로그 신호의 피크치를 검출한 후 피크치가 미리 정한 임계치보다 큰지를 비교하고 비교 결과에 따라 내부 간삽 제어 신호를 출력하는 간삽 제어부와, 한 블록 사이즈에 해당하는 데이터의 입력이 완료되면 상기 간삽 제어부에 제어에 의해 간삽 규칙을 가변시켜 각 비트별로 간삽을 수행한 후 맵핑을 위해 출력하는 내부 간삽기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 간삽 제어부는 상기 아날로그 신호로부터 피크치를 검출하는 피크 검출부와, 상기 피크 검출부의 출력과 미리 정한 임계치를 비교하고 비교 결과에 따라 상기 내부 간삽기의 인덱스를 증가시키며 그 정보를 전송 파라미터 신호(TPS) 정보에 실어 보내는 판별부로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 내부 간삽기는 상기 간삽 제어부에서 제공하는 인덱스가 증가할 때마다 한 블록에 대해 증가된 인덱스를 적용하여 간삽을 다시 수행하는 과정을 한 블록 이내의 OFDM 신호가 모두 임계치 이하가 나올 때까지 반복 수행함을 특징으로 한다.
상기 내부 간삽기는 상기 간삽 제어부에서 제공하는 인덱스가 증가할 때마다 입력되는 데이터의 출력 순서가 바뀜을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 TV 수신 시스템은, 수신된 OFDM 신호에 대해 OFDM 복조기, 등화기, 디맵퍼, 내부 역간삽기, 외부 역간삽기를 거쳐 원래의 신호로 복조하는 디지털 티브이 수신 시스템에 있어서, 상기 내부 역간삽기는 한 블록 사이즈에 해당하는 데이터의 입력이 완료되면 송신측에서 전송한 TPS 정보로부터 추출한 간삽 제어 신호에 따라 역간삽 규칙을 가변시켜 각 비트별로 역간삽을 수행한 후 외부 역간삽을 위해 출력함을 특징으로 한다.
이러한 디지털 TV 송신 시스템 및 수신 시스템에 의하면, 디지털 TV 송신단에서 제한된 DR을 갖는 RF 파워 증폭기를 사용하면서 수신기에서의 왜곡을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 디지털 TV 송신 시스템의 구성 블록도로서, 프로그램 다중화부(601), 트랜스포트 다중화부(602), 스플리터(603), 에너지 분산부(604), 외부 코더(605), 외부 간삽기(606), 내부 코더(607), 내부 간삽기(608), 맵퍼(613), 간삽 제어부(614), 파일롯 및 TPS 정보 발생부(615), 프레임 적응부(616), OFDM 변조부(617), 보호 구간 삽입부(618), D/A 변환부(619), 및 프론트 엔드(620)로 구성된다.
즉, 종래의 디지털 TV 송신 시스템과 다른 점은 간삽 제어부(614)가 추가되었고, 상기 간삽 제어부(614)의 제어에 의해 내부 간삽기(608)는 인덱스 값을 변경하면서 내부 간삽을 수행하며, 한 OFDM 심볼 내에 임계치 이상의 피크 값이 존재하지 않을 때의 인덱스를 TPS 신호에 실어 전송하는 것이 다르다.
이를 위해 상기 간삽 제어부(614)는 상기 D/A 변환부(619)로부터 출력되는 아날로그 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부(614-1), 상기 피크 검출부(614-1)에서 검출된 피크 값이 미리 정한 임계값보다 큰지를 비교하고 비교 결과에 따라 내부 간삽기(608)에 사용되는 인덱스 값과 TPS 신호를 결정하는 판별부(614-2)로 구성된다.
상기 판별부(614-2)는 도 7에 도시된 바와 같이, 아날로그 신호에서 검출된 피크 값을 + 단자로 입력받고 미리 정한 임계치를 -단자로 입력받아 비교하는 비교기(701), 상기 비교기(701)의 비교 결과(a)가 0보다 큰지를 판단하는 판단부(702), 및 0보다 크면 피크 값이 임계치보다 큰 경우이므로 인덱스를 1 증가시켜 상기 내부 간삽기(608)로 출력하고, 0보다 작으면 피크 값이 임계값보다 작은 경우이므로 그때의 인덱스 값을 파일롯 및 TPS 정보 발생부(615)로 출력하는 인덱스 출력부(703)로 구성된다.
이와같이 구성된 본 발명에서 프로그램 다중화부(601)는 비디오, 오디오, 데이터 정보등과 같은 소스들을 다중화하고, 트랜스포트 다중화부(602)는 하나 이상의 프로그램을 한 채널에 다중화하며, 다중화된 트랜스포트 스트림은 에너지 분산부(604)로 입력되어 에너지 분산된다.
이때, 신호 자체의 중요도에 따라 스플리터(603)를 사용하여 상위 우선권(High priority)과 하위 우선권(Low priority)의 두가지 신호로 나누어 처리할 수 있으며, 이때는 에너지 분산부, 외부 코더, 외부 간삽기, 내부 코더가 각각 2개씩 필요하다.
한편, 외부 코더(605)는 상기 에너지 분산부(604)에서 에너지 분산된 데이터에 대해 외부 코딩을 한 후 외부 간삽기(606)로 출력하여 시간축 간삽을 수행한다. 상기 외부 간삽기(606)는 신호가 채널을 통하여 오류가 발생하더라도 한 곳에 집중되는 것을 막기 위하여 블록 단위로 데이터를 간삽한다. 다음으로 내부 코더(inner coder)(607)에서 비트 단위의 에러를 복구하기 위한 내부 코딩을 한 후 내부 간삽기(608)로 출력한다.
여기까지는 도 1에 도시된 종래의 디지털 TV 송신 시스템과 동일한 동작으로 이루어진다.
이때, 상기 내부 간삽기(608)는 도 8에 도시된 바와 같이, 변조 방식이 16-QAM인 경우 디멀티플렉서(801)와 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(802∼805), 그리고 심볼 간삽기(806)로 구성되는데, 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(802∼805)는 데이터 출력 순서가 입력되는 인덱스(i)에 따라 매번 바뀐다.
즉, 상기 디멀티플렉서(801)는 내부 코딩된 데이터가 16-QAM 심볼인 경우 4비트로 되어 있으므로, 4비트 중 제 1 비트 데이터는 제 1 비트 간삽기(802)로, 제 2 비트 데이터는 제 2 비트 간삽기(803)로, 제 3 비트 데이터는 제 3 비트 간삽기(804), 제 4 비트 데이터는 제 4 비트 간삽기(805)로 출력한다.
이때, 상기 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(202∼205)는 각각 한 블록 사이즈(=OFDM 시스템에서는 126비트가 한 블록 사이즈임.)에 해당하는 메모리를 가지고 있으며, 각각의 간삽기에서 출력되는 데이터의 순서가 하기 수학식 5와 같이 비트 간삽 규칙과 간삽 제어부(614)에서 제공하는 인덱스(i)에 따라 달라진다.
Blocksize = 126비트
입력되는 순서
B(e) = (be,0,be,1,be,2,...,be,125) - -e = 0 to 3
출력되는 순서
A(e) = (ae,0,ae,1,ae,2,...,ae,125)
ae,w= be,He(w), W = i = 0,1,2,...,125
I0 : H0(W) = W + i
I1 : H1(W) = (W + 63 + i) mod 126
I2 : H2(W) = (W + 105 + i) mod 126
I3 : H3(W) = (W + 42 + i) mod 126
즉, I2 패스의 경우, 종래에는 입력되는 데이터 순서가 0,1,2,...,125라면 데이터 출력 순서는 105,106,107,...,0,1,...,104로 고정되지만 본 발명은 인덱스(i) 값에 따라 바뀐다.
예를 들어, i가 2라면 I2 패스의 데이터 출력 순서는 107,108,109,...,0,1,...,106이 된다. 즉, 107번째 들어온 데이터가 제일 먼저 출력된다.
상기 인덱스(i) 값은 간삽 제어부(614)에서 제공한다.
이를 위해 상기 간삽 제어부(614)의 피크 검출부(614-1)는 D/A 변환부(619)에서 출력되는 아날로그 신호의 피크치를 검출한 후 판별부(614-2)로 출력하고, 상기 판별부(614-2)는 입력되는 피크치가 미리 정한 임계치보다 큰지를 비교한다.
상기 판별부(614-2)의 비교기(701)와 판단기(702)에 의해 피크치가 임계치보다 크다고 판별되면 인덱스 출력부(703)는 상기 내부 간삽기(608)의 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(802∼805)에 제공되는 인덱스 i를 하나 증가하고(i+1), 상기 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(802∼805)는 증가된 인덱스 i를 상기 수학식 5에 대입하여 비트 간삽을 다시 수행한다.
이와 같은 과정을 하나의 블록 이내의 OFDM 신호가 모두 임계치 이하가 나올때까지 반복한다. 즉, 피크치가 임계치를 넘어갈 때마다 i의 값을 0에서부터 시작하여 125까지 순차 증가시키면서 한 블록에 대해 비트 간삽을 반복 수행하다가 한 블록내의 모든 OFDM 신호가 임계치 이하가 되는 순간의 인덱스 i를 TPS를 통해 송신하고 수신 시스템에서는 이를 디코딩하여 역내부 간삽기에 적용한다. 이는 제 1 내지 제 4 비트 간삽기(802∼805)에서 출력되는 데이터 순서가 인덱스 i에 따라 달라지므로 수신기에서 이 정보를 알아야만 역간삽을 정확히 수행할 수 있기 때문이다.
그리고, 상기와 같이 내부 간삽기(608)에서 내부 간삽이 이루어진 데이터는 맵퍼(613)에서 QAM 방식으로 매핑하여 프레임 적응부(616)로 출력하고, 상기 프레임 적응부(616)는 상기 맵퍼(613)에서 매핑된 데이터에 파일롯 및 TPS 정보 발생부(615)에서 발생된 전송 관련 정보를 나타내는 파일롯과 TPS 정보를 결합하여 OFDM 변조부(617)로 출력한다. 이때, 상기 파일롯 및 TPS 정보 발생부(615)의 TPS 정보에는 한 블록내의 모든 OFDM 신호가 임계치 이하가 되는 순간의 인덱스 i가 포함되어 있다.
그리고, 상기 OFDM 변조부(617)는 상기 프레임 적응부(616)에서 출력되는 데이타를 프레임 단위로 OFDM 변조한 후 보호 구간 삽입부(618)에서 보호 구간을 삽입하여 D/A 변환부(619)로 출력한다. 상기 D/A 변환부(618)에서 변환된 베이스 밴드 아날로그 신호는 프런트 엔드(620)를 통해 RF로 이동되어 증폭된 후 전송됨과 동시에 피크 검출을 위해 상기 간삽 제어부(614)로 출력된다.
도 9는 ETS 300 744의 송신 규격을 수신할 수 있는 본 발명에 따른 디지털 TV 수신 시스템의 구성 블록도로서, 송신 시스템의 역과정으로 이루어진다. 이때, 파일롯 및 TPS 정보 추출부(905)는 송신측에서 전송한 인덱스 i값을 검출하여 내부 역간삽기(908)를 제어하는 것을 제외하고는 도 3의 디지털 TV 수신 시스템과 같다.
예를 들어, I2 패턴에 있어서, 인덱스 i가 2인 경우 상기 내부 역간삽기(908)는 인덱스 i에 대한 정보가 없으면 송신측의 내부 간삽기에서 105번째로 입력된 데이터가 제일 먼저 출력되었다고 판단하고 내부 역간삽기(908)에 21번째로 들어온 데이터를 제일 먼저 출력할 것이다. 이렇게 되면 에러가 발생한다. 즉, 실제 송신측에서는 107번째로 입력된 데이터가 제일 먼저 출력되었으므로 상기 내부 역간삽기(908)에서는 19번째로 들어온 데이터를 제일 먼저 출력해야 원래의 순서가 된다. 이를 파일롯 및 TPS 정보 추출부(905)에서 인덱스 i에 대한 정보를 추출하여 제어하는 것이다.
한편, 본 발명은 높은 DR이 필요한 증폭기에서 그 신호 자체를 적절히 조합하여 작은 DR을 갖는 증폭기로서 시스템을 구현하는 부분에 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 TV 송신 시스템 및 수신 시스템에 의하면, 디지털 TV 송신기에서 아날로그 신호의 피크값이 미리 정한 임계치보다 크면 채널 코딩시 수행되는 내부 간삽기의 적용 방법을 변경하는 과정을 반복하여 최종 아날로그 송신 신호의 피크 레벨을 어느 임계치 이하로 줄임으로써, 작은 DR을 갖는 증폭기를 사용하면서 신호의 왜곡(distortion)을 줄일 수 있어 디지털 TV 송신 시스템의 구현 및 수신 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 하나 이상의 프로그램이 다중화된 트랜스포트 스트림에 대해 외부 간삽, 내부 간삽, 맵핑, OFDM 변조, 보호 구간 삽입, 및 아날로그 변환 과정을 거쳐 OFDM 신호로 전송하는 디지털 TV 송신 시스템에 있어서,
    상기 아날로그 신호의 피크치를 검출한 후 피크치가 미리 정한 임계치보다 큰지를 비교하고 비교 결과에 따라 내부 간삽 제어 신호를 출력하는 간삽 제어부와,
    한 블록 사이즈에 해당하는 외부 간삽된 데이터의 입력이 완료되면 상기 간삽 제어부의 제어에 의해 간삽 규칙을 가변시켜 각 비트별로 간삽을 수행한 후 맵핑을 위해 출력하는 내부 간삽기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 간삽 제어부는
    상기 아날로그 신호로부터 피크치를 검출하는 피크 검출부와,
    상기 피크 검출부의 출력과 미리 정한 임계치를 비교하고 비교 결과에 따라 상기 내부 간삽기의 인덱스를 증가시키며 인덱스 정보를 전송 파라미터 신호(TPS) 정보에 실어 보내는 판별부로 구성됨을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 판별부는
    상기 피크 검출부에서 검출된 피크치가 미리 정한 임계치보다 크다고 판별되면 상기 내부 간삽기의 인덱스를 증가시키고, 작다고 판별되면 그때의 인덱스 값을 TPS 정보에 실어 보냄을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 간삽기는
    상기 간삽 제어부에서 제공하는 인덱스가 증가할 때마다 증가된 인덱스가 적용된 간삽 규칙에 따라 한 블록에 대해 비트 간삽하는 과정을 한 블록 이내의 OFDM 신호가 모두 임계치 이하가 나올 때까지 반복 수행함을 특징으로 하는 디지털 티브이 송신 시스템.
  5. 수신된 OFDM 신호에 대해 OFDM 복조기, 등화기, 디맵퍼, 내부 역간삽기, 외부 역간삽기를 거쳐 원래의 신호로 복조하는 디지털 티브이 수신 시스템에 있어서,
    상기 내부 역간삽기는 상기 디맵퍼로부터 한 블록 사이즈에 해당하는 데이터의 입력이 완료되면 송신측에서 전송한 TPS 정보로부터 추출한 간삽 제어 신호에 따라 역간삽 규칙을 가변시켜 각 비트별로 역간삽을 수행한 후 외부 역간삽을 위해 출력함을 특징으로 하는 디지털 티브이 수신 시스템.
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