KR100493269B1 - 디지털티브이의자동주파수제어장치 - Google Patents

Abstract

자동 주파수 제어(AFC) 신호를 입력받아 주파수 에러를 보정하는 디지털 TV의 AFC 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 국부 발진기의 에러에 의한 주파수 옵셋을 추출하여 AFC 데이터로 출력하는 주파수 제어부와, 상기 AFC 데이터중 정수 파트의 데이터를 입력받아 정수 파트의 위상을 구하는 정수 파트 처리부와, 상기 AFC 데이터중 소수 파트의 데이터를 입력받아 소수 파트의 위상을 구하는 소수 파트 처리부와, 상기 정수 파트 처리부와 소수 파트 처리부에서 구한 각 위상값을 정수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 사인 테이블에 적용하여 정수 파트와 소수 파트의 실제 위상 값을 구하는 위상 계산부와, 상기 위상 계산부의 출력에 실수 성분의 I 데이터와 허수 성분의 Q 데이터를 각각 곱하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 곱셈부로 구성하여 입력되는 주파수 옵셋 값을 정수 파트와 소수 파트로 나누어 따로 처리함으로써, 룩-업 테이블의 수를 줄이고, 삼각 함수의 값은 어떤 주기(예컨대, N)를 가지고 동일한 값이 나온다는 사실을 이용하여 α와 n을 곱하는 과정에서 발생한 문제를 해결한다.

Description

디지털 티브이의 자동 주파수 제어 장치

본 발명은 디지털 TV에 관한 것으로서, 특히 자동 주파수 제어(Auto Frequency Control ; AFC) 신호를 입력받아 주파수 에러를 보정하는 디지털 TV의 AFC 처리 장치에 관한 것이다.

디지털 TV의 전송 방식에는 지금까지의 전송 방식과 같이 하나의 단일 캐리어를 이용하는 싱글 캐리어 변조 방식과 복수의 다중 캐리어를 이용하여 원하고자 하는 데이터를 전송하는 멀티-캐리어의 전송 방식으로 크게 구분할 수 있다. 즉, 하나의 단일 캐리어를 이용하는 VSB 방식과 여러개의 복수 캐리어를 이용하는 부호화 직교주파수 분할 다중(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; COFDM) 변조 방식으로 구분된다.

그리고, DVB-T 시스템은 유럽의 지상파 디지털 TV 전송 시스템으로 현재 유럽의 몇몇 국가에서 시험방송 중인데, 이 DVB-T 시스템의 전송 방식은 COFDM 방식을 사용한다. 상기 COFDM 방식은 전송하는 한 심볼내의 캐리어의 수에 따라 캐리어의 수가 2048개인 2K 모드와 8192개인 8K 모드로 다시 나뉘어진다.

또한, COFDM 수신 시스템에서는 송/수신기 사이의 주파수 정렬(Frequency Alignment)이 시스템의 전체 성능에 상당한 영향을 미치는데, 보통 송/수신기 사이의 주파수 에러를 보정하기 위한 신호를 AFC 신호라 일컫는다.

도 1은 이러한 AFC 신호를 처리하는 과정이 포함된 COFDM의 수신 시스템을 간략하게 나타낸 것으로서, 다운 컨버터(11)는 안테나를 통해 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하여 IF(Intermediate Frequency) 신호로 다운 컨버젼한다. 이러한 다운 컨버젼의 내부를 보면, 도 2와 같이 믹서(11-1)와 국부 발진기(Local oscillator)(11-2), 및 로우패스필터(Low Pass FILter ; LPF)(11-3)로 구성된다.

즉, 상기 다운 컨버터(11)는 국부 발진기(11-2)에서 발생되어진 신호를 믹서(11-1)에서 RF 신호와 믹싱한 후 LPF(11-3)를 통해 IF 신호로 출력하는데, 이때 국부 발진기(11-2)에 의한 에러가 발생할 수 있다.

그리고, 전술된 바와 같이 COFDM 시스템은 기본적으로 송/수신기 간의 주파수 정렬에 있기 때문에, 상기 다운 컨버터(11)의 국부 발진기(11-2)에 의한 에러는 주파수 옵셋을 발생시켜 시스템 전체에 중요한 영향을 미친다. 그래서 국부 발진기(11-2)에 의한 주파수 옵셋을 보정하기 위한 별도의 처리를 하여야 하는데, 이를 AFC부(15)에서 수행한다.

한편, 증폭부(12)는 상기 다운 컨버터(11)에서 출력되는 신호를 적절한 진폭으로 유지시켜 A/D 컨버터(13)로 출력하는데, 이를 위해 자동 이득 제어(Auto Gain Control ; AGC)부(21)에서 발생되어진 제어 신호를 사용한다.

상기 A/D 컨버터(13)는 상기 증폭부(12)에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 I/Q 발생부(14)로 출력하고, 상기 I/Q 발생부(14)는 상기 A/D 컨버터(13)에서 출력되는 디지털 신호가 실수 성분(Inphase component)만을 가지므로 이 디지털 신호를 허수 성분(quadrature component)도 가지는 복소 성분의 신호로 변환하여 상기 다운 컨버터(11)의 국부 발진기(11-2)의 에러를 보정하는 AFC부(15)로 출력한다.

상기 AFC부(15)는 주파수 옵셋에 대한 정보를 추출하는 주파수 제어부(15-1)와, 이 정보를 받아서 상기 I/Q 발생부(14)로부터 출력되는 실제 신호에 적용시키는 주파수 보정부(15-2)로 구성된다.

도 3은 국부 발진기의 에러에 의한 주파수 옵셋을 보여주고 있다. 즉, 도 3의 (a)는 다운 컨버터(11)의 믹서(11-1)로 입력되는 RF 신호를 나타내고, 도 3의 (b)는 국부 발진기(11-2)의 에러에 의한 영향으로 주파수 옵셋이 발생된 다운 컨버터(11)의 출력을 나타내고 있다. 여기서, 국부 발진기(11-2)의 에러에 의한 주파수 옵셋은 샘플링 주파수의 정수배만큼의 주파수 옵셋(nω_s)과 샘플링 주파수의 1/2보다 작은 주파수 옵셋()으로 구성되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 상기 국부 발진기(11-2)의 에러에 의한 주파수 옵셋()은 하기 수학식 1과 같다.

[수학식 1]

바로 이것에 관한 정보(α)를 상기 AFC부(15)의 주파수 제어부(15-1)에서 추출하여 주파수 보정부(15-2)로 전달한다. 이때, 상기 주파수 제어부(15-1)는 FFT(Fast Fourier Transform)부(16)를 지난 파일롯(pilot) 신호들을 사용하여 상기주파수 옵셋에 대한 정보들을 추출한다. 여기서, 파일롯 신호에 관한 내용은 DVB-T 시스템 스펙에 자세히 나타나 있으므로 상세 설명을 생략한다.

이때, 상기 주파수 보정부(15-2)는 주파수 제어부(15-1)에서 추출된 정보 α를 입력받아 수학식 2와 같은 내용으로 I/Q 발생부(14)의 출력에 곱한다.

[수학식 2]

상기 수학식 2에서 n은 신호의 샘플링 인덱스를 의미하고, N은 FFT 처리를 할 때 사용되어지는 FFT 포인트를 의미한다. DVB-T 시스템에서는 2048 또는 8192 FFT 포인트를 사용하므로, N은 2048 내지 8192의 값을 갖는다.

상기 FFT부(16)는 FFT 윈도우 발생부(19)에서 출력되는 시작점을 기준으로 상기 AFC부(15)의 주파수 보정부(15-2)의 출력에 대해 FFT를 실행한다. 이때, 상기 FFT 윈도우 발생부(19)는 주파수 보정부(15-2)의 출력과 FFT부(16)의 출력 즉, FFT 전의 신호와 FFT 후의 신호들 중 파일롯 신호들을 이용하여 FFT의 시작점을 추출한다.

그리고, 샘플링 주파수 제어부(20)는 상기 FFT부(16)에서 FFT된 신호를 입력받아 상기 A/D 컨버터(13)에서 사용되는 샘플링 주파수에 관한 제어 신호를 발생시켜 상기 A/D 컨버터(13)로 출력한다. 여기서, COFDM 시스템은 기본적으로 송/수신기 간의 주파수 정렬에 있다고 했으므로, 상기 A/D 컨버터(13)의 샘플링 주파수도 시스템의 성능에 중요한 영향을 미친다. 따라서, 샘플링 주파수에 관한 제어 정보를 추출하기 위해서 상기 샘플링 주파수 제어부(20)는 FFT 후의 파일롯 신호들을 이용한다.

또한, 상기 AGC부(21)는 상기 A/D 컨버터(13)로 입력되는 신호의 진폭을 적절하게 유지시키기 위한 신호를 발생시켜 상기 증폭부(12)를 제어한다. 그리고, 추정기(estimator)(17)와 등화기(equalizer)(18)는 채널이 신호에 미치는 영향 즉, 멀티 패스같은 영향 등을 해결한다.

상기 등화기(18) 이후의 동작은 DVB-T 시스템 스펙에 명시되어 있는 IFFT 전단까지의 처리 과정을 역으로 행하는 과정이므로 생략한다.

그러나, 상기된 주파수 보정부(15-2)는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, n은 샘플링 인덱스로서 계속 증가하는 값을 의미한다. 위상(phase)을 구하기 위해서는 α와 n을 곱하는 과정이 있는데, n이 계속 증가하는 값이므로 이에 대한 해결 방안이 없다. 즉, 해결 방안이 필요하다.

둘째, 삼각 함수의 사용에 의한 문제이다. 일반적으로 삼각 함수의 구현은 룩-업 테이블(look-up table)을 요구하는데, 상기 수학식 2는 미세한 부분도 고려해야 되므로 많은 수의 룩-업 테이블이 필요하게 된다.

즉, 상기 수학식 2에서 필요한 룩-업 테이블의 수는 위상의 모든 값을 표현하기 위해서 2의 log2(N)+M(F) 제곱만큼의 코사인 테이블이 필요하며, 위상에서 몇 사분면인지에 관한 정보도 포함된다면 실제는 2의 log2(N)+M(F)-2 제곱만큼의 코사인 테이블이 필요하다. M(I)가 사용되지 않고 log2(N)이 사용된 이유는 위상의 값이 N을 주기로 반복되기 때문이다. 예를 들어, DVB-T 시스템에서 2048 포인트의 FFT를 사용하는 경우라면 N은 2048이고, α는 각각 정수 파트를 위해서 5비트, 소수 파트를 위해서 10비트를 사용한다고 가정했을 때, 수학식 2는 2¹⁹만큼의 코사인 룩-업 테이블이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 삼각 함수의 성질을 이용하여 적은 수의 룩-업 테이블을 가지고 국부 발진기에 의한 주파수 옵셋을 보정하는 디지털 TV의 AFC 처리 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 TV의 AFC 처리 장치는, 상기 주파수 제어부로부터 출력되는 AFC 데이터중 정수 파트의 데이터를 입력받아 정수 파트의 위상을 구하는 정수 파트 처리부와, 상기 AFC 데이터중 소수 파트의 데이터를 입력받아 소수 파트의 위상을 구하는 소수 파트 처리부와, 상기 정수 파트 처리부와 소수 파트 처리부에서 구한 각 위상값을 정수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 사인 테이블에 적용하여 정수 파트와 소수 파트의 실제 위상 값을 구하는 위상 계산부와, 상기 위상 계산부의 출력에 실수 성분의 I 데이터와 허수 성분의 Q 데이터를 각각 곱하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 곱셈부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 정수 파트 처리부는 누적되는 이전 값에 입력되는 정수 파트의 값을 더하여 정수 파트의 위상을 구하는 카운터 형태로 구성함을 특징으로 한다.

상기 소수 파트 처리부는 누적되는 이전 값에 입력되는 소수 파트의 값을 더하여 소수 파트의 위상을 구하는 카운터 형태로 구성함을 특징으로 한다.

상기 위상 계산부의 정수 파트의 코사인 룩-업 테이블의 크기는 2의 log2(N)-2 제곱만큼이 요구됨을 특징으로 한다.

상기 위상 계산부의 소수 파트의 코사인 룩-업 테이블의 크기는 2의 M(F) 제곱만큼이 요구됨을 특징으로 한다.

상기 위상 계산부의 소수 파트의 사인 룩-업 테이블의 크기는 2의 M(F) 제곱만큼이 요구됨을 특징으로 한다.

이러한 AFC 처리 장치에 의하면, α와 n을 곱하는 과정에서 계속 증가하는 n 값을 해결할 수 있으며, 정수 파트와 소수 파트를 따로 처리함에 의해 룩-업 테이블의 수를 줄일 수 있다.

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.

본 발명은 상기 주파수 보정부(15-2)의 문제점을 개선하는 것이므로, 먼저, 주파수 보정부(15-2)로 입력되는 정보(α)에 대해서 살펴본다. α(이후로 AFC 데이터 또는 AFC_DATA라고도 칭함.)는 주파수 옵셋에 대한 정보로서, 도 3에 도시된 바와 같이 샘플링 주파수의 정수배만큼의 주파수 옵셋(nω_s)과 샘플링 주파수의 1/2보다 작은 주파수 옵셋()을 포함하고 있다. 이러한 AFC 데이터의 포맷은 도 4에 도시된 바와 같이 1 비트의 부호(sign) 비트, 그리고 M(1) 비트만큼의 정수배의 옵셋(nω_s)을 표현하는 부분, 마지막으로 M(F) 비트만큼의 1/2보다 작은 옵셋()을 표현하는 부분으로 이루어져 있다.

이때, 상기 주파수 보정부(15-2)는 상기 수학식 2를 하드웨어로 구현하여 I/Q 발생부(14)의 출력과 곱하는 과정으로 되어있는데, 이 경우 두가지 문제점이 있다고 하였으므로, 이 후는 그 문제점들의 해결 과정을 설명한다.

먼저, 룩-업 테이블의 수를 줄이기 위하여 룩-업 테이블의 크기에 관해서 살펴본다.

즉, 전술된 바와 같이 주파수 옵셋 α는 정수 파트와 소수 파트로 나눌 수 있음을 볼 수 있었다. 이것을 다시 표현하면 하기 수학식 3과 같다.

[수학식 3]

α = α(정수) + α(소수)

그리고, 상기 수학식 3을 수학식 2에 대입해서 정리하면 하기의 수학식 4와 같다.

[수학식 4]

상기 수학식 2와 상기 수학식 4를 비교해보면, 룩-업 테이블의 수가 나올 것이다.

즉, 상기 수학식 2에서 필요한 룩-업 테이블의 수는 위상의 모든 값을 표현하기 위해서 2의 log2(N)+M(F) 제곱만큼의 코사인 테이블이 필요하며, 위상에서 몇 사분면인지에 관한 정보도 포함되기 때문에 실제는 2의 log2(N)+M(F)-2 제곱만큼의 코사인 테이블이 필요하다고 하였다. 이때, M(I)가 사용되지 않고 log2(N)이 사용된 이유는 위상의 값이 N을 주기로 반복되기 때문이다.

그러나, 수학식 4에서 필요한 룩-업 테이블의 수는 정수 파트(integer part)를 표현하기 위한 2의 log2(N) 제곱만큼의 코사인 테이블과 소수 파트(fraction part)를 표현하기 위한 2의 M(F) 제곱만큼의 코사인 테이블과 2의 M(F) 제곱만큼의 사인 테이블이 필요하다. 마찬가지로, 위상에서 몇 사분면인지에 관한 정보도 포함되기 때문에 실제로 정수 파트의 코사인 테이블은 2의 log2(N)-2 제곱만큼이다.

상기된 값들을 구체적으로 비교하기 위하여 DVB-T 시스템에서 2048 포인트의 FFT를 사용하는 경우를 보자. 따라서, N은 2048이고, α는 각각 정수 파트를 위해서 5비트, 소수 파트를 위해서 10비트를 사용한다고 가정했을 때, 수학식 2는 2¹⁹만큼의 코사인 룩-업 테이블이 필요하다. 그런데, 수학식 4에 따르면, 정수 파트를 위해서 2⁹의 코사인 테이블과 소수 파트를 위해서 2¹⁰만큼의 코사인 테이블과 2¹⁰만큼의 사인 테이블이 필요하다. 즉, 정수 파트는 코사인 값을 알면 사인값은 용이하게 알 수 있으므로 코사인 테이블 하나만 이용하면 되고, 소수 파트는 구간이 좁으므로 유추하기가 어려워 코사인 테이블과 사인 테이블을 모두 이용한다.

두 결과를 비교해보면, 많은 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 수학식 4에 의거하는 것이 수학식 2보다 룩-업 테이블의 수가 많이 줄어듦을 알 수 있다.

그런데, 수학식 4를 보면 정수 파트와 소수 파트를 분리하여 계산하므로 αn의 구현을 정수 파트와 소수 파트로 분리하여 처리하는 것이 유리하다.

그리고, 상기 룩-업 테이블에서 정수 파트와 소수 파트를 따로 처리함에 의해 룩-업 테이블의 수가 줄어듦을 알 수 있었는데, 이것은 αn의 구현을 어떻게 할 것인가에 대한 정보도 제공한다. 즉, 삼각 함수의 값이 어떤 주기를 가지고 동일한 값이 나온다는 사실을 이용하면 αn은 쉽게 구현할 수 있다. 상기 수학식 2를 보면 αn은 N이란 주기에 따라 동일한 삼각 함수값이 나타남을 알 수 있다.

도 5는 상기 주파수 제어부에서 출력되는 AFC 데이터중 정수 파트의 데이터를 입력받아 위상을 구하는 블록들의 신호 흐름도이고, 도 6은 소수 파트의 데이터를 입력받아 위상을 구하는 블록들의 신호 흐름도로서, αn의 구현이 곱셈을 이용하지 않고 카운터의 형태를 이용하고 있음을 볼 수 있다.

도 5를 보면, AFC_LOAD란 신호가 입력되면 AFC 데이터 중 정수 부분이 입력되는 가중치 팩터(Weighting factor)(501), SAMPLE_IN 신호가 입력되고 AFC 데이터의 부호 비트가 0이면 상기 가중치 팩터(501)와 캐리값인 C_ADD 값 그리고, 누적되는 이전 값을 모두 더하는 가산기(502), SAMPLE_IN 신호가 입력되고 AFC 데이터의 부호 비트가 1이면 누적되는 이전 값으로부터 상기 가중치 팩터(501)와 캐리값인 C_SUB을 빼는 감산기(503), 상기 가산기(502) 또는 감산기(503)의 출력 데이터(D)가 주기 N보다 큰지를 비교하여 크다고 판별되면 가산기(502) 또는 감산기(503)의 출력으로부터 N을 뺀 후 정수 파트의 위상으로 출력하고, N보다 크지 않으면 가산기(502) 또는 감산기(503)의 출력을 그대로 정수 파트의 위상으로 출력하는 비교기(504), 상기 비교기(504)의 출력 데이터(αn)를 이전 값과 더하여 상기 가산기(502)로 출력하는 누산기(505), 및 상기 누산기(505)의 출력에 주기 N을 더하여 상기 감산기(503)로 출력하는 가산기(506)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명에서, 누산기(505)에는 초기값으로 "000...000"를 셋팅한다.

그리고, AFC_LOAD란 신호가 입력되면 가중치 팩터(Weighting factor)(501)에는 주파수 제어부(15-1)로부터 출력되는 AFC_DATA 중 정수 파트가 입력된다. 즉, 가중치 팩터(501)는 AFC_LOAD 신호가 액티브될 때마다 AFC_DATA 중 정수 파트의 데이터로 업데이트된다. 이후 신호의 샘플이 입력되었다는 SAMPLE_IN 신호가 가산기(502)와 감산기(503)로 입력되면 AFC_DATA의 부호 비트에 따라 가산기(502) 또는 감산기(503)가 동작한다. 여기서, 상기 SAMPLE_IN 신호는 디지털 회로에서는 일반적으로 클럭을 의미한다. 그리고, 가산기(502)와 감산기(503)로 각각 입력되는 C_ADD와 C_SUB의 값은 캐리(carry)에 관련된 것으로, 도 6의 소수 파트의 계산에 있어서 최소값과 최대값을 넘어가는 경우를 고려하기 위한 것이다. 또한, 상기 가산기(502)는 AFC_DATA의 부호가 0 즉, 플러스이면 동작하고, 감산기(503)는 AFC_DATA의 부호가 1 즉, 마이너스이면 동작한다.

상기 가산기(502)는 누산기(505)의 출력과 가중치 팩터(501) 그리고, C_ADD 값을 모두 더한 후, 상기 감산기(503)는 누산기(505)의 출력 값과 주기 N을 더한 값에서 가중치 팩터(501)와 C_SUB 값을 뺀 후 비교기(504)로 출력한다.

상기 비교기(504)는 상기 가산기(502) 또는 감산기(503)에서 출력되는 데이터(D)가 주기 N보다 큰지의 유/무를 판단하여, N보다 크면 N을 뺀 후 다음 처리 블록에 출력하고, N보다 크지 않으면 그대로 다음 처리 블록에 출력한다. 이 이유는 수학식 2에서 보듯이, 삼각 함수의 반복성에 기인하는 것으로, N을 주기로 같은 값을 가지기 때문에 더 큰 수는 고려할 필요가 없기 때문이다. 이때의 출력이 αn이 된다. 이 αn은 다시 다음의 처리를 위하여 다음 과정과 누산기(505)로 피드백된다. 상기 누산기(505)는 이전 값에 상기 비교기(504)에서 피드백되는 현재의 값 α을 더한 후 가산기(502,506)로 출력한다. 상기 가산기(506)는 상기 감산기(503)에서 가중치 팩터(501)를 계속 빼주다 보면 누산기(505)의 출력이 가중치 팩터(501)보다 작을 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 누산기(505)의 출력에 주기 N을 더한 후 감산기(503)로 출력한다.

상기 과정이 반복되면서 정수 파트의 위상 즉, αn의 값이 구해진다.

이때, 도 5가 카운터 형태로 구성될 수 있는 것은 다음과 같은 사실에 의해서이다.

예를 들어, αn, α(n+1), α(n+2),...을 구한다고 했을 때, α(n+1)은 αn+α이다. 따라서, 이전의 값에 α의 값만 더해주면 현재의 값이 나타남을 볼 수 있다. α(n+2)도 α(n+1)+α이므로, 이전의 값에 α의 값만 더해주면 된다. 이러한 특성으로 인해 도 5와 같은 카운터 형태의 구현이 가능해진다.

도 6은 상기 주파수 제어부에서 출력되는 AFC 데이터중 소수 파트의 데이터를 입력받아 처리하는 블록들의 신호 흐름도로서, 마찬가지로 소수 파트의 αn의 구현이 곱셈을 이용하지 않고 카운터의 형태를 이용하고 있음을 볼 수 있다.

도 6을 보면, AFC_LOAD란 신호가 입력되면 AFC 데이터 중 소수 파트가 입력되는 가중치 팩터(Weighting factor)(601), SAMPLE_IN 신호가 입력되고 AFC 데이터의 부호 비트가 0이면 상기 가중치 팩터(601)와 누적되는 이전 값을 더하는 가산기(602), 상기 가산기(602)의 출력이 최대값보다 큰지를 비교하여 크다고 판별되면 가산기(602)의 출력에서 최대값을 뺀 후 다음 처리 블록으로 출력함과 동시에 도 5의 정수 파트 처리부의 가산기(502)로 캐리 신호(C_ADD)를 출력하고, 크지 않다고 판별되면 가산기(602)의 출력을 그대로 다음 처리 블록으로 출력하는 비교기(603), SAMPLE_IN 신호가 입력되고 AFC 데이터의 부호 비트가 1이면 누적되는 이전 값으로부터 상기 가중치 팩터(601)를 빼는 감산기(604), 상기 감산기(604)의 출력이 최대값보다 큰지를 비교하여 크다고 판별되면 상기 감산기(604)의 출력에서 최대값을 뺀 후 다음 처리 블록으로 출력함과 동시에 도 5의 정수 파트 처리부의 감산기(503)로 캐리 신호(C_SUB)를 출력하고, 크지 않다고 판별되면 상기 감산기(604)의 출력을 그대로 다음 처리 블록으로 출력하는 비교기(605), 상기 비교기(603 또는 605)의 출력 데이터 α(소수)를 이전 값과 더하여 상기 가산기(602)로 출력하는 누산기(606), 및 상기 누산기(606)의 출력에 최대값을 더하여 상기 감산기(604)로 출력하는 가산기(607)로 구성된다.

이와같이 구성된 도 6의 동작은 도 5와 거의 동일하다. 즉, 누산기(606)에는 초기값으로 "000...000"를 셋팅한다.

그리고, AFC_LOAD란 신호가 액티브될 때마다 가중치 팩터(Weighting factor)(601)는 AFC_DATA 중 소수 파트의 데이터로 업데이트된다. 이후 신호의 샘플이 입력되었다는 SAMPLE_IN 신호 예컨대, 클럭이 가산기(602)와 감산기(604)로 입력되면 AFC_DATA의 부호 비트에 따라 가산기(602) 또는 감산기(604)가 동작한다. 여기서, 상기 가산기(602)는 AFC_DATA의 부호가 0 즉, 플러스이면 동작하고, 감산기(604)는 AFC_DATA의 부호가 1 즉, 마이너스이면 동작한다.

상기 가산기(602)는 누산기(606)의 출력과 가중치 팩터(601)를 더하여 비교기(603)로 출력하고, 상기 감산기(604)는 누산기(606)의 출력 값과 최대값을 더한 값에서 가중치 팩터(601)를 뺀 후 비교기(605)로 출력한다.

이때, 상기 가산기(602)에서 누산기(606)의 출력과 가중치 팩터(601)를 계속 더하다보면 가산기(602)의 출력 데이터가 최대값을 넘는 경우 즉, 소수를 넘어가는 값이 발생할 수 있다. 이럴 경우는 이 값을 당연히 정수 파트에서 고려해 주어야 한다.

따라서, 상기 비교기(603)는 상기 가산기(602)의 출력 데이터가 최대값보다 큰지를 판별하여 크다고 판별되면 '1'의 값을 갖는 캐리(C_ADD)를 발생하여 도 5의 정수 파트 처리부의 가산기(502)로 출력함과 동시에 가산기(602)의 출력 데이터로부터 최대값을 뺀다. 만일, 가산기(602)의 출력 데이터가 최대값보다 크지 않다고 판별되면 가산기(602)의 출력 데이터가 그대로 출력되면서 도 5의 정수 파트 처리부로 출력되는 캐리 신호(C_ADD)는 '0'이 된다. 상기 비교기(603)의 출력이 AFC_DATA가 플러스일때의 소수 파트의 위상인 αn이 된다. 그리고, AFC_DATA의 부호 비트가 '0'일때 소수 파트의 위상 αn은 다시 다음의 처리를 위하여 다음 과정과 누산기(606)로 피드백된다. 상기 누산기(606)는 이전 값에 상기 비교기(603)에서 피드백되는 값 α을 더한 후 가산기(602)로 출력한다.

한편, AFC_DATA의 부호 비트가 '1'인 경우에는 감산기(604)가 동작하는데, 상기 감산기(604)는 누산기(606)에서 누적되는 이전 값에서 가중치 팩터를 계속 빼주는 과정이므로 누산기(606)의 값이 가중치 팩터(601)의 값보다 작을 경우가 발생할 수 있다. 마찬가지로 이러한 경우에도 당연히 정수 파트에서 고려해 주어야 한다. 이를 위해 상기 누산기(606)의 출력에서 바로 가중치 팩터(601)를 빼지 않고, 누산기(606)의 출력에 가산기(607)에서 최대값을 더한 후 감산기(604)로 출력하여 가중치 팩터(601)를 뺀다.

이때, 상기 감산기(604)의 결과가 최대값보다 크다면 누산기(606)의 출력 값이 가중치 팩터(601)의 값보다 큰 경우이므로, 정수 파트에서 고려해줄 필요가 없다. 하지만, 상기 감산기(604)의 결과가 최대값보다 작다면 누산기(606)의 출력 값이 가중치 팩터(601)의 값보다 작은 경우이므로, 정수 파트에서 고려해주어야 한다. 즉, 이 경우는 정수 파트로부터 1 즉, 최대값을 빌려와 뺄셈을 하여야 하므로,정수 파트 처리부의 감산기(503)에서 1을 빼도록 해주어야 한다.

따라서, 비교기(605)는 상기 감산기(604)의 출력 데이터가 최대값보다 큰지를 판별하여 크다고 판별되면 상기 감산기(604)의 출력 데이터를 그대로 출력하면서 도 5의 정수 파트 처리부로 출력되는 캐리 신호(C_SUB)는 '0'으로 리셋한다. 만일, 상기 감산기(604)의 출력 데이터가 최대값보다 크지 않다고 판별되면 캐리 신호(C_SUB)를 '1'로 셋팅하여 도 5의 정수 파트 처리부의 감산기(503)로 출력함과 동시에 감산기(604)의 출력 데이터로부터 최대값을 뺀다. 상기 비교기(605)의 출력이 AFC_DATA의 부호 비트가 '1'일때의 소수 파트의 위상 αn이 된다. 소수 파트의 αn은 다시 다음의 처리를 위하여 다음 과정과 누산기(606)로 피드백된다. 상기 누산기(606)는 저장된 값에 상기 비교기(603)에서 피드백되는 값 α을 더하여 재저장(overwrite)함과 동시에 가산기(607)로 출력한다. 상기 가산기(607)는 전술한 바와 같이 누산기(606)에 출력에 최대값을 더하여 상기 감산기(604)로 출력한다.

도 7은 상기된 도 5의 정수 파트 처리부와 도 6의 소수 파트 처리부를 포함한 AFC 처리 장치의 전체 블록도로서, 정수 파트 처리부(71), 소수 파트 처리부(72), 상기 정수 파트 처리부(71)와 소수 파트 처리부(72)에서 각각 처리된 정수 파트의 위상과 소수 파트의 위상을 입력받고 정수 파트의 코사인 테이블(74), 소수 파트의 코사인 테이블(75), 소수 파트의 사인 테이블(76)을 이용하여 실제 위상을 계산하는 위상 계산부(73), 및 상기 위상 계산부(73)에서 출력되는 정수와 소수 파트의 위상 성분과 상기 I/Q 발생부(14)에서 출력되는 실수 성분의 데이터와 허수 성분의 데이터를 곱하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 곱셈기(77)로 구성된다.

즉, AFC_DATA는 도 4와 같은 포맷을 가지고 있으며, AFC_LOAD 신호가 액티브될 때마다 도 5의 정수 파트 처리부(71)와 도 6의 소수 파트 처리부(72)의 가중치 팩터가 업데이트되면서 정수 파트의 위상 αn(정수)과 소수 파트의 위상 αn(소수)이 구해진다.

이렇게 구해진 정수 파트의 위상과 소수 파트의 위상은 위상 계산부(73)로 입력되어 실제의 위상 값을 구한다. 상기 위상 계산부(73)는 상기 수학식 4에서와 같은 동작을 수행한다. 즉, 상기 정수 파트 처리부(71)에서 구해진 α(정수)n을 정수 파트의 코사인 테이블(74)로 출력하여 해당 위치의 값을 읽어오면 이 구해지고, 구해진 결과를 이용하여 를 구할 수 있다. 그리고, 상기 두 값을 더하면 정수 파트의 실제 위상값이 구해진다. 마찬가지로, 상기 소수 파트 처리부(72)에서 구해진 α(소수)n을 소수 파트의 코사인 테이블(75)과 사인 테이블(76)로 출력하여 해당 위치의 값을 각각 읽어오면 과 이 각각 구해지고 이를 더하면 소수 파트의 실제 위상값이 구해진다.

즉, 내부에서 위상을 계산하는 곱셈 처리는 정수 파트와 소수 파트를 나누어서 한다. 이 방식으로 룩-업 테이블을 작성하면 정수 파트를 위한 2의 log2(N)-2 제곱만큼의 코사인 테이블(74)과 소수 파트를 위한 2의 M(F) 제곱의 코사인 테이블(75)과 사인 테이블(76)이 요구된다. 여기서, 상기 위상 계산부(73)에는 위상이 몇 사분면에 있는지에 대한 판별 부분도 있어야 한다. 이는 룩-업 테이블의 수를 줄일 수 있기 때문이다. 그리고, 상기 위상 계산부(73)의 출력은 주파수 곱셈기(77)로 입력된다.

상기 주파수 곱셈기(77)는 상기 위상 계산부(73)에서 출력되는 정수와 소수 파트의 실제 위상 값과 상기 I/Q 발생부(14)에서 출력되는 실수 성분의 데이터와 허수 성분의 데이터를 각각 곱하여 주파수 옵셋을 보정한 후 FFT부(16)로 출력한다.

한편, 본 발명은 송/수신기의 주파수 정렬이 필요한 곳에는 모두 적용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 TV의 AFC 장치에 의하면, 삼각 함수의 값은 어떤 주기를 가지고 동일한 값이 나온다는 사실을 이용하여 α와 n을 곱하는 과정에서 발생한 문제를 해결하고 있다. 또한, 입력되는 주파수 옵셋 값을 정수 파트와 소수 파트로 나누어 따로 처리함으로써, 룩-업 테이블의 수를 줄이고 있다.

도 1은 일반적인 COFDM 수신 시스템의 구성 블록도

도 2는 도 1의 다운 컨버터의 상세 블록도

도 3의 (a),(b)는 도 2의 국부 발진기의 에러에 의해 발생하는 주파수 옵셋의 일예를 나타낸 타이밍도

도 4는 AFC 데이터의 포맷을 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 따른 AFC 처리 장치에서 정수 파트 처리부의 상세 블록도

도 6은 본 발명에 따른 AFC 처리 장치에서 소수 파트 처리부의 상세 블록도

도 7은 본 발명에 따른 AFC 처리 장치의 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

501,601 : 가중치 팩터 502,602,506,607 : 가산기

503,604 : 감산기 504,603,605 : 비교기

505,606 : 누산기 701 : 정수 파트 처리부

702 : 소수 파트 처리부 703 : 위상 계산부

704 : 정수 파트 코사인 테이블 705 : 소수 파트 코사인 테이블

706 : 소수 파트 사인 테이블 707 : 주파수 곱셈기

Claims (2)

1. 국부 발진기의 에러에 의한 주파수 옵셋을 추출하여 AFC 데이터로 출력하는 주파수 제어부와 상기 주파수 제어부에서 출력되는 AFC 데이터에 실수 성분의 데이터와 허수 성분의 데이터를 각각 곱하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 보정부가 포함된 자동 주파수 제어(AFC) 처리 장치에 있어서,

   상기 AFC 데이터중 정수 파트의 데이터를 입력받아 정수 파트의 위상을 구하는 정수 파트 처리부와,

   상기 AFC 데이터중 소수 파트의 데이터를 입력받아 소수 파트의 위상을 구하는 소수 파트 처리부와,

   상기 정수 파트 처리부와 소수 파트 처리부에서 구한 각 위상값을 정수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 코사인 테이블, 소수 파트의 사인 테이블에 적용하여 정수 파트와 소수 파트의 실제 위상 값을 구하는 위상 계산부와,

   상기 위상 계산부의 출력에 실수 성분의 I 데이터와 허수 성분의 Q 데이터를 각각 곱하여 주파수 옵셋을 보정하는 주파수 곱셈부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동 주파수 제어 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정수 파트 처리부는,

   카운터 형태로 구성하여 누적되는 이전 데이터에 입력되는 정수 파트의 데이터를 더하여 정수 파트의 위상을 구함을 특징으로 하는 자동 주파수 제어 처리 장치.