KR101007589B1 - 소프트웨어 기반의 ｔ―ｄｍｂ 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, T-DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting)의 메모리 사용량을 줄이고, 또한 처리 속도를 높이기 위한 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치는 입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 추적부, 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 보상부, 제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 OFDM 복조부, 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 통합 처리부 및 상기 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하는 채널 디코딩부를 포함하고, 상기 제2 데이터 버퍼의 크기는, 상기 통합처리부의 차등 복조를 위해 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 한다.
본 발명에 따르면 T-DMB 수신장치의 메모리 사용량 및 전력소모를 낮추는 효과가 있다. 또한, T-DMB 수신장치의 처리 속도를 높이는 효과가 있다.
T-DMB, OFDM, 데이터 버퍼
Description
본 발명은 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, T-DMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting) 수신장치의 처리속도를 개선하고, 또한 전력 소모를 감소시키는 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
지상파 디지털 멀티미디어 방송(Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting; T-DMB)는 ITU-R의 DSB System A(Eureka-147)에 기반하여 한국에서 개발한 지상파 디지털 멀티미디어 방송이다. 약 1.5MHZ의 대역폭을 갖는 VHF 대역을 이용하여 시속 200km로 고속 주행하는 수신체에서도 비디오 CD급의 화질과 CD급의 스테레오 음질을 수신할 수 있다. T-DMB는 유럽의 디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcasting; DAB)표준에서 규정한 스트림 모드를 통하여 MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding) 비디오 압축 데이터, MPEG-4 BSAC(Bit-Sliced Audio Coding) 오디오 압축 데이터, 대화형 데이터 방송을 위한 MPEG-4 BIFS(Binary Format for Scenes) 데이터를 MPEG-4 SL(Sync Layer)와 MPEG-2 TS(Transport Stream)로 다중화한 후, RS 및 길쌈 끼워짜기에 의한 추가 오류 보호 메커니즘이 적용된 스트림을 전송한다.
도 1은 종래의 T-DMB 시스템의 전송 프레임 구조를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전송 프레임(100)은 크게 싱크 채널(Synchronization Channel)(110), 고속정보 채널(Fast Information Channel; FIC)(120), 주 서비스 채널(Main Service Channel; MSC)(130)로 구성된다.
싱크 채널(Synchronization Channel)(110)은 전송 프레임 동기를 위한 정보 채널 필드로서, 신호가 아무것도 없는 널 심볼(Null symbol)(111)과 DQPSK 신호 디코딩의 기준이 되는 구문참조 심볼(Phase Reference Symbol; PRS)(112)을 포함하여 구성된다.
고속정보 채널(Fast Information Channel; FIC)(120)은 주 서비스 채널 (MSC)(130)를 통해 서비스되는 방송 채널의 개수와 디코딩을 위한 실제적인 파라미터 정보를 포함하는 필드이다. FIC(120)는 3개의 OFDM 심볼(121)로 구성되고, 여기서 각각의OFDM심볼은 MSC(130)에 대한 정보를 포함하여 전송된다.
주 서비스 채널(Main Service Channel; MSC)(130)은 실제적인 방송 채널, 즉 비디오/오디오/데이터 채널의 신호를 전송하는 필드이다. 이를 위해, 각 주 서비스 채널(MSC)(130)은 4개의 CIF(131)로 구성되고, 하나의 CIF(Common Interleaved Frame)는 18개의 OFDM 심볼로 구성된다.
송신단(미도시)은 비디오, 오디오 및 데이터 채널의 신호를 CIF(131) 단위로 가공하여 전송한다.
도 2는 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀(baseband)을 도시한 블록도이다.
기저대역 모뎀(200)은 복잡한 변조 방식으로 변조하여 데이터를 전송하지 않고 입력된 디지털 신호를 직접 전송 채널로 전송하는 모뎀이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기저대역(baseband) 모뎀(200)은 RF단(210), 초기 동기부(220), 시간동기 추적부(230), IQ 복조부(240), 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)를 포함한다.
RF단(210)는 안테나로부터 입력되는 신호를 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로 변환한다.
초기 동기부(220)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 T-DMB 전송 프레임의 시작위치를 검출한다. 또한, 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 송수신장치의 레퍼런스 오실레이터의 오차를 보정한다.
시간동기 추적부(230)는 RF단으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 각 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 옵셋을 추적한다. 또한, 외부 환경 및 수신장치 특성(샘플링 클럭 오차)에 의해 발생한 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적한다. 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적하여 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트하고, 이렇게 업데이트된 각 T-DMB 전송 프레임의 전송 프레임의 시작 위치를 심볼 디코딩부(250)에 전송한다. 즉, 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트함으로써 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 클럭 오차 및 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 보상한다.
일반적으로 프레임의 시작 위치가 조금 틀어지더라도 수신장치 성능에는 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 시간이 지남에 따라 그 틀어짐 정도가 누적되는 경우 OFDM 심볼 간의 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)이 발생하여 수신장치 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 시간동기 추적부(230)가 필요게 된다.
데이터 디코딩 과정은 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)에서 수행된다.
IQ 복조부(240)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환한다.
심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
이를 위하여, 심볼 디코딩부(250)는 주파수 추적부(251), 주파수 보상부(252), OFDM 복조부(253), 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256) 및 QPSK 복조부(257)를 포함한다.
주파수 추적부(251)는 IQ 복조부(240)로부터 기저대역(baseband) 신호를 입력받고, 도플러 주파수 천이 및 레퍼런스 클럭 주파수 천이를 통해 발생하는 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한다.
OFDM 복조부(253)는 주파수 보상부(252)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 입력받는다. OFDM 복조부(253)는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조한다.
가드밴드(Guardband) 제거부(254)는 OFDM 복조부(253)로부터 OFDM 심볼을 입력받고, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거한다. 가드밴드는 전송채널 상에서 대역을 나눌 때 인접 대역과의 간섭을 방지하기 위해 채널 대역에 포함시키는 보호 주파수 대역으로, 채널 상에서 사용되지 않고 남아 있는 주파수 대역을 의미한다.
차등 복조부(255)는 가드밴드(Guardband) 제거부(254)로부터 OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호를 입력받고, 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호에 포함된 부반송파 신호를4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호로 차등 복조한다.
주파수 디인터리버(256)는 차등 복조부(255)로부터 입력된 QPSK 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 즉, 송신기가 표준으로 정립된 QPSK 순열 표에 따라 주파수 축으로 QPSK 순열을 섞어 전송하면, 수신장치의 주파수 디인터리버(256)는 수신된QPSK 순열을 주파수 축으로 다시 역으로 섞어 원래의 QPSK 순열 위치로 복원시킨다. 따라서, 주파수 영역에서 선택적으로 발생(Frequency-Selective)한 페이딩(Fading) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다.
QPSK 복조부(257)는 주파수 디인터리버(256)로부터 입력된 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
채널 디코딩부(260)는 QPSK 복조부(257)로부터 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 입력받고, OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다. 이를 위하여, 채널 디코딩부(260)는 시간 인터리버(261), 비터비 디코더(262), 에너지 스크램블러(263), 컨볼루션 인터리버(264) 및 RS 디코더(265)를 포함한다.
시간 인터리버(261)는 QPSK 복조부(257)로부터 입력되는 비트(Bit)순열을 원복한다. 즉, 송신기의 시간 인터리버가 콘볼루션 엔코더(Convolutional Encoder)의 출력 비트(Bit) 순열을 표준에 정립된 방법에 따라 섞어 전송하면, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 수신된 비트(Bit) 순열을 다시 역으로 섞어 원래의 비트(Bit) 순열로 복원시킨다. T-DMB 표준에 따르면, 송신기의 시간 인터리버는 각 비트(Bit) 순열에 특정 패턴의 시간 지연(Delay)을 달리 적용한다. 따라서, 시간 지연이 적용된 각 비트(Bit) 순열은 마치 시간 상으로 흩뿌려진 것과 같은 형상을 나타낸다. 이러한 이유로, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 위 시간 상으로 흩뿌려진 각 비트(Bit) 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 따라서, 고속 페이딩(시간 선택적 페이딩) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다. 여기서, 시간 선택적 페이딩(Time-Selective Fading)은 시간에 따라 페이딩 크기가 다른 것을 의미하며, 도플러 확산을 통해 생성된다. 채널의 변화 정도에 대한 송신 신호의 변화 속도에 따라 고속 페이딩(Fast Fading)과 저속 페이딩(Low Fading)으로 구분된다.
비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)는 시간 인터리버(261)로부터 입력된 비트(Bit)순열을 최우복호하여 송수신 채널에서 발생하는 에러를 복구한다. 여기서, 최우복호는 각 비트(Bit)순열을 가장 가까운 비트(Bit) 순열의 연접부호를 이용하여 복구하는 것을 의미한다.
에너지 분산 스크램블러(243)는 비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)로부터 입력된 최우복호된 신호의 송신 비트(bit) 패턴을 복원한다.
컨볼루션 인터리버(264)는 에너지 분산 스크램블러(243)로부터 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 입력받는다. 컨볼루션 인터리버(264)는 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 바이트(byte) 단위로 복원한다. 여기서, 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호는 시간상으로 흩어진 상태의 신호이다.
RS 디코더(265)는 컨볼루션 인터리버(264)로부터 바이트(byte) 단위로 복원된 신호를 입력받고, 바이트(byte) 순열에 존재하는 에러를 한번 더 복구한다.
T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀(200)을 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor; DSP) 또는 범용 중앙처리장치(Central Processing Unit; CPU) 등을 이용하여 소프트웨어로 구현하기 위해서는 각 기능 블록 사이에 데이터 버퍼(271 내지 276)가 필요하다.
도 3은 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다. 심볼 디코딩부(250)는 획득된 OFDM 심볼의 비트열을 채널 디코딩부(260)로 출력한다.
채널 디코딩부(260)는 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다
도 1을 참조하여 설명하면, T-DMB 전송 프레임의 각 주 서비스 채널(MSC)은 4개의 CIF(Common Interleaved Frame)로 구성된다. 심볼 디코딩부(250)를 CIF 단위로 동작시키는 경우 각 기능 블록 사이에 약 19*OFDM 심볼 크기의 CPU 내부 메모리(270), 즉 데이터 버퍼(271 내지 276)가 필요하다. 여기서, 19는 CIF가 18개의 OFDM 심볼로 구성되고, 차등 복조를 위해 하나의 OFDM 심볼이 추가적으로 더 필요하므로 총 19개 OFDM 심볼이 필요하다는 것을 의미한다.
데이터 버퍼(271 내지 276)의 크기는 하나의 OFDM 심볼을 구성하는 샘플의 비트(bit)수에 따라 달라진다. 이러한 데이터 버퍼(271 내지 276)는 주파수 추적부(251)와 주파수 보상부(252) 사이를 제외하고, 모든 기능 블록(240, 251 내지 257) 사이에 필요하다. 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 데이터 버퍼1(271)에 저장된 동일한 데이터를 읽어올 뿐 데이터를 변형시키지 않는다. 따라서, 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 별도의 데이터 버퍼가 필요하지 않다.
차등 복조(255)를 수행한 이후부터는 18*OFDM 심볼 크기의 데이터 버퍼(275, 276)가 필요하다. 그 이유는 차등 복조(255)를 통해 19개 OFDM 심볼에서 기준 OFDM 심볼 하나를 제거하였기 때문이다. 또한, 가드밴드(Guardband) 제거부(254)를 수행한 이후부터는 OFDM 심볼을 구성하는 샘플 수가 줄어들어 필요한 메모리 양이 조금 감소한다.
일반적으로, DSP나 범용 CPU는 내부 메모리(L1 메모리, L2 메모리)와 외부 메모리를 갖고 있다. 내부 메모리는 CPU 내에 위치해 있으며 동작 속도가 외부 메모리에 비해 훨씬 빨라서 CPU가 데이터를 빨리 접근할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 내부 메모리만으로 최상의 성능(빠른 처리속도)으로 모뎀을 구현할 수 있다. 그러나, 내부 메모리는 높은 가격으로 인해 사이즈가 커질수록 CPU 가격이 크게 올라가므로, 내부 메모리가 큰 CPU를 이용하여 모뎀을 구현할 경우 모뎀의 가격 경쟁력이 약화된다.
결국 최소한의 내부 메모리만을 이용하여 최대의 성능(빠른 처리속도)을 구현하도록 모뎀을 설계한다면 더 적은 용량의 CPU로 모뎀을 구현할 수 있어 모뎀의 경쟁력을 높일 수 있다.
그러나, 도 3과 같이 심볼 디코딩부(250)를 구현하면 서비스 채널의 전송률에 따라 데이터 버퍼의 크기가 바뀌게 된다. 따라서, 가장 큰 채널의 전송률을 기준으로 메모리를 할당해야 하므로 메모리 사용량은 크게 증가한다. 결과적으로, 각 기능 블록이 데이터 버퍼(271 내지 276)에 데이터를 읽고 쓰는데 자원을 소모하므로 모뎀 처리 속도가 저하되고, 전력소모가 증가하는 원인이 된다. 또한, 휴대용 기기에서 사용되는 상대적으로 동작 속도가 낮은 CPU에서는 구현이 곤란한 문제점이 있다.
도 1은 종래의 T-DMB 시스템의 전송 프레임 구조를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전송 프레임(100)은 크게 싱크 채널(Synchronization Channel)(110), 고속정보 채널(Fast Information Channel; FIC)(120), 주 서비스 채널(Main Service Channel; MSC)(130)로 구성된다.
싱크 채널(Synchronization Channel)(110)은 전송 프레임 동기를 위한 정보 채널 필드로서, 신호가 아무것도 없는 널 심볼(Null symbol)(111)과 DQPSK 신호 디코딩의 기준이 되는 구문참조 심볼(Phase Reference Symbol; PRS)(112)을 포함하여 구성된다.
고속정보 채널(Fast Information Channel; FIC)(120)은 주 서비스 채널 (MSC)(130)를 통해 서비스되는 방송 채널의 개수와 디코딩을 위한 실제적인 파라미터 정보를 포함하는 필드이다. FIC(120)는 3개의 OFDM 심볼(121)로 구성되고, 여기서 각각의OFDM심볼은 MSC(130)에 대한 정보를 포함하여 전송된다.
주 서비스 채널(Main Service Channel; MSC)(130)은 실제적인 방송 채널, 즉 비디오/오디오/데이터 채널의 신호를 전송하는 필드이다. 이를 위해, 각 주 서비스 채널(MSC)(130)은 4개의 CIF(131)로 구성되고, 하나의 CIF(Common Interleaved Frame)는 18개의 OFDM 심볼로 구성된다.
송신단(미도시)은 비디오, 오디오 및 데이터 채널의 신호를 CIF(131) 단위로 가공하여 전송한다.
도 2는 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀(baseband)을 도시한 블록도이다.
기저대역 모뎀(200)은 복잡한 변조 방식으로 변조하여 데이터를 전송하지 않고 입력된 디지털 신호를 직접 전송 채널로 전송하는 모뎀이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기저대역(baseband) 모뎀(200)은 RF단(210), 초기 동기부(220), 시간동기 추적부(230), IQ 복조부(240), 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)를 포함한다.
RF단(210)는 안테나로부터 입력되는 신호를 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로 변환한다.
초기 동기부(220)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 T-DMB 전송 프레임의 시작위치를 검출한다. 또한, 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 송수신장치의 레퍼런스 오실레이터의 오차를 보정한다.
시간동기 추적부(230)는 RF단으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 각 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 옵셋을 추적한다. 또한, 외부 환경 및 수신장치 특성(샘플링 클럭 오차)에 의해 발생한 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적한다. 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적하여 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트하고, 이렇게 업데이트된 각 T-DMB 전송 프레임의 전송 프레임의 시작 위치를 심볼 디코딩부(250)에 전송한다. 즉, 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트함으로써 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 클럭 오차 및 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 보상한다.
일반적으로 프레임의 시작 위치가 조금 틀어지더라도 수신장치 성능에는 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 시간이 지남에 따라 그 틀어짐 정도가 누적되는 경우 OFDM 심볼 간의 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)이 발생하여 수신장치 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 시간동기 추적부(230)가 필요게 된다.
데이터 디코딩 과정은 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)에서 수행된다.
IQ 복조부(240)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환한다.
심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
이를 위하여, 심볼 디코딩부(250)는 주파수 추적부(251), 주파수 보상부(252), OFDM 복조부(253), 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256) 및 QPSK 복조부(257)를 포함한다.
주파수 추적부(251)는 IQ 복조부(240)로부터 기저대역(baseband) 신호를 입력받고, 도플러 주파수 천이 및 레퍼런스 클럭 주파수 천이를 통해 발생하는 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한다.
OFDM 복조부(253)는 주파수 보상부(252)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 입력받는다. OFDM 복조부(253)는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조한다.
가드밴드(Guardband) 제거부(254)는 OFDM 복조부(253)로부터 OFDM 심볼을 입력받고, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거한다. 가드밴드는 전송채널 상에서 대역을 나눌 때 인접 대역과의 간섭을 방지하기 위해 채널 대역에 포함시키는 보호 주파수 대역으로, 채널 상에서 사용되지 않고 남아 있는 주파수 대역을 의미한다.
차등 복조부(255)는 가드밴드(Guardband) 제거부(254)로부터 OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호를 입력받고, 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호에 포함된 부반송파 신호를4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호로 차등 복조한다.
주파수 디인터리버(256)는 차등 복조부(255)로부터 입력된 QPSK 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 즉, 송신기가 표준으로 정립된 QPSK 순열 표에 따라 주파수 축으로 QPSK 순열을 섞어 전송하면, 수신장치의 주파수 디인터리버(256)는 수신된QPSK 순열을 주파수 축으로 다시 역으로 섞어 원래의 QPSK 순열 위치로 복원시킨다. 따라서, 주파수 영역에서 선택적으로 발생(Frequency-Selective)한 페이딩(Fading) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다.
QPSK 복조부(257)는 주파수 디인터리버(256)로부터 입력된 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
채널 디코딩부(260)는 QPSK 복조부(257)로부터 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 입력받고, OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다. 이를 위하여, 채널 디코딩부(260)는 시간 인터리버(261), 비터비 디코더(262), 에너지 스크램블러(263), 컨볼루션 인터리버(264) 및 RS 디코더(265)를 포함한다.
시간 인터리버(261)는 QPSK 복조부(257)로부터 입력되는 비트(Bit)순열을 원복한다. 즉, 송신기의 시간 인터리버가 콘볼루션 엔코더(Convolutional Encoder)의 출력 비트(Bit) 순열을 표준에 정립된 방법에 따라 섞어 전송하면, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 수신된 비트(Bit) 순열을 다시 역으로 섞어 원래의 비트(Bit) 순열로 복원시킨다. T-DMB 표준에 따르면, 송신기의 시간 인터리버는 각 비트(Bit) 순열에 특정 패턴의 시간 지연(Delay)을 달리 적용한다. 따라서, 시간 지연이 적용된 각 비트(Bit) 순열은 마치 시간 상으로 흩뿌려진 것과 같은 형상을 나타낸다. 이러한 이유로, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 위 시간 상으로 흩뿌려진 각 비트(Bit) 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 따라서, 고속 페이딩(시간 선택적 페이딩) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다. 여기서, 시간 선택적 페이딩(Time-Selective Fading)은 시간에 따라 페이딩 크기가 다른 것을 의미하며, 도플러 확산을 통해 생성된다. 채널의 변화 정도에 대한 송신 신호의 변화 속도에 따라 고속 페이딩(Fast Fading)과 저속 페이딩(Low Fading)으로 구분된다.
비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)는 시간 인터리버(261)로부터 입력된 비트(Bit)순열을 최우복호하여 송수신 채널에서 발생하는 에러를 복구한다. 여기서, 최우복호는 각 비트(Bit)순열을 가장 가까운 비트(Bit) 순열의 연접부호를 이용하여 복구하는 것을 의미한다.
에너지 분산 스크램블러(243)는 비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)로부터 입력된 최우복호된 신호의 송신 비트(bit) 패턴을 복원한다.
컨볼루션 인터리버(264)는 에너지 분산 스크램블러(243)로부터 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 입력받는다. 컨볼루션 인터리버(264)는 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 바이트(byte) 단위로 복원한다. 여기서, 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호는 시간상으로 흩어진 상태의 신호이다.
RS 디코더(265)는 컨볼루션 인터리버(264)로부터 바이트(byte) 단위로 복원된 신호를 입력받고, 바이트(byte) 순열에 존재하는 에러를 한번 더 복구한다.
T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀(200)을 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor; DSP) 또는 범용 중앙처리장치(Central Processing Unit; CPU) 등을 이용하여 소프트웨어로 구현하기 위해서는 각 기능 블록 사이에 데이터 버퍼(271 내지 276)가 필요하다.
도 3은 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다. 심볼 디코딩부(250)는 획득된 OFDM 심볼의 비트열을 채널 디코딩부(260)로 출력한다.
채널 디코딩부(260)는 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다
도 1을 참조하여 설명하면, T-DMB 전송 프레임의 각 주 서비스 채널(MSC)은 4개의 CIF(Common Interleaved Frame)로 구성된다. 심볼 디코딩부(250)를 CIF 단위로 동작시키는 경우 각 기능 블록 사이에 약 19*OFDM 심볼 크기의 CPU 내부 메모리(270), 즉 데이터 버퍼(271 내지 276)가 필요하다. 여기서, 19는 CIF가 18개의 OFDM 심볼로 구성되고, 차등 복조를 위해 하나의 OFDM 심볼이 추가적으로 더 필요하므로 총 19개 OFDM 심볼이 필요하다는 것을 의미한다.
데이터 버퍼(271 내지 276)의 크기는 하나의 OFDM 심볼을 구성하는 샘플의 비트(bit)수에 따라 달라진다. 이러한 데이터 버퍼(271 내지 276)는 주파수 추적부(251)와 주파수 보상부(252) 사이를 제외하고, 모든 기능 블록(240, 251 내지 257) 사이에 필요하다. 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 데이터 버퍼1(271)에 저장된 동일한 데이터를 읽어올 뿐 데이터를 변형시키지 않는다. 따라서, 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 별도의 데이터 버퍼가 필요하지 않다.
차등 복조(255)를 수행한 이후부터는 18*OFDM 심볼 크기의 데이터 버퍼(275, 276)가 필요하다. 그 이유는 차등 복조(255)를 통해 19개 OFDM 심볼에서 기준 OFDM 심볼 하나를 제거하였기 때문이다. 또한, 가드밴드(Guardband) 제거부(254)를 수행한 이후부터는 OFDM 심볼을 구성하는 샘플 수가 줄어들어 필요한 메모리 양이 조금 감소한다.
일반적으로, DSP나 범용 CPU는 내부 메모리(L1 메모리, L2 메모리)와 외부 메모리를 갖고 있다. 내부 메모리는 CPU 내에 위치해 있으며 동작 속도가 외부 메모리에 비해 훨씬 빨라서 CPU가 데이터를 빨리 접근할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 내부 메모리만으로 최상의 성능(빠른 처리속도)으로 모뎀을 구현할 수 있다. 그러나, 내부 메모리는 높은 가격으로 인해 사이즈가 커질수록 CPU 가격이 크게 올라가므로, 내부 메모리가 큰 CPU를 이용하여 모뎀을 구현할 경우 모뎀의 가격 경쟁력이 약화된다.
결국 최소한의 내부 메모리만을 이용하여 최대의 성능(빠른 처리속도)을 구현하도록 모뎀을 설계한다면 더 적은 용량의 CPU로 모뎀을 구현할 수 있어 모뎀의 경쟁력을 높일 수 있다.
그러나, 도 3과 같이 심볼 디코딩부(250)를 구현하면 서비스 채널의 전송률에 따라 데이터 버퍼의 크기가 바뀌게 된다. 따라서, 가장 큰 채널의 전송률을 기준으로 메모리를 할당해야 하므로 메모리 사용량은 크게 증가한다. 결과적으로, 각 기능 블록이 데이터 버퍼(271 내지 276)에 데이터를 읽고 쓰는데 자원을 소모하므로 모뎀 처리 속도가 저하되고, 전력소모가 증가하는 원인이 된다. 또한, 휴대용 기기에서 사용되는 상대적으로 동작 속도가 낮은 CPU에서는 구현이 곤란한 문제점이 있다.
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본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, T-DMB 수신장치의 기저대역(Baseband) 모뎀을 소프트웨어로 구현할 때, 기능 블록간 버퍼로 이용되는 메모리 양을 줄여 전체 사용 메모리를 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기저대역 모뎀의 처리 속도를 높여 자원 사용률을 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기저대역 모뎀의 처리 속도를 높여 자원 사용률을 줄이는 것을 목적으로 한다.
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상기의 목적을 달성하기 위한 본 발의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치는 입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 추적부, 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 보상부, 제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 OFDM 복조부, 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 통합 처리부 및 상기 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하는 채널 디코딩부를 포함하고, 상기 제2 데이터 버퍼의 크기는, 상기 통합처리부의 차등 복조를 위해 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 한다.
여기서, 통합 처리부는 OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 가드밴드 제거부, 상기 OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 차등 복조부, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 주파수 디인터리버, 및 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 OFDM 심볼 복조부를 소정의 알고리즘을 이용하여 하나의 구성으로 통합한 통합 처리부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주파수 추적부 및 주파수 보상부는 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, 통합 처리부는 제2 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다.
제1 데이터 버퍼의 크기는 주파수 추적부 및 주파수 보상부에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하다.
제1 데이터 버퍼 및 제2 데이터 버퍼는 CPU의 내부 메모리에 구현된다.
본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법은 입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 (a)단계, 상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장하는 (b)단계, 제2 데이터 버퍼의 크기를 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 하는 (c)단계; 제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 (d)단계, 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (e)단계 및 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하여 출력하는 (f)단계를 포함한다.
여기서, (e)단계는, OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 (a”)단계, OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 (b”)단계, QPSK의 순열을 원래의 위치로 복원하는 (c”)단계, 및 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (d”)단계를 포함하고, (a”)단계, (b”)단계, (c”)단계 및 (d”)단계는 소정의 알고리즘을 통해 하나의 구성으로 통합되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법의 각 단계는 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 통해 동작한다.
여기서, 통합 처리부는 OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 가드밴드 제거부, 상기 OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 차등 복조부, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 주파수 디인터리버, 및 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 OFDM 심볼 복조부를 소정의 알고리즘을 이용하여 하나의 구성으로 통합한 통합 처리부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 주파수 추적부 및 주파수 보상부는 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, 통합 처리부는 제2 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다.
제1 데이터 버퍼의 크기는 주파수 추적부 및 주파수 보상부에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하다.
제1 데이터 버퍼 및 제2 데이터 버퍼는 CPU의 내부 메모리에 구현된다.
본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법은 입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 (a)단계, 상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장하는 (b)단계, 제2 데이터 버퍼의 크기를 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 하는 (c)단계; 제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 (d)단계, 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (e)단계 및 제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하여 출력하는 (f)단계를 포함한다.
여기서, (e)단계는, OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 (a”)단계, OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 (b”)단계, QPSK의 순열을 원래의 위치로 복원하는 (c”)단계, 및 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (d”)단계를 포함하고, (a”)단계, (b”)단계, (c”)단계 및 (d”)단계는 소정의 알고리즘을 통해 하나의 구성으로 통합되어 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법의 각 단계는 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 통해 동작한다.
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본 발명에 따르면 T-DMB 수신장치의 기저대역(Baseband) 모뎀을 소프트웨어로 구현할 때, 기능 블록간 버퍼로 이용되는 메모리 양을 줄여 전체 사용 메모리를 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기저대역 모뎀의 처리 속도를 높여 자원 사용률을 줄이는 효과가 있다.
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본 발명은 T-DMB 수신장치의 기저대역(Baseband) 모뎀을 소프트웨어로 구현할 때, 기능 블록간 버퍼로 이용되는 메모리 양을 줄여 전체 사용 메모리를 줄이고, 또한 기저대역 모뎀의 처리 속도를 높여 자원 사용률을 줄이는 T-DMB 수신장치의 구조 및 그 알고리즘에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은, 심볼 디코딩부의 메모리 사용 구조를 개선하여 데이터 버퍼의 크기를 크게 줄이고, 또한 서비스 채널의 전송률에 상관없이 항상 작은 크기의 데이터 버퍼만 사용하도록 T-DMB 수신장치를 설계하여 속도가 빠른 내부 메모리를 사용할 수 있도록 하였다.
또한, 종래의 여러 기능 블록들을 하나의 블록으로 통합하여 통합 블록 내에서 기능 블록간 데이터 버퍼 사용을 없앴다. 이를 통해, 기저대역 모뎀의 메모리 사용량을 줄였고, 또한 기저대역 모뎀의 처리 속도를 향상시켰다.
아울러, 소비전력을 줄여 CPU자원을 다른 어플리케이션에 더욱 할당할 수 있도록 하였다.
또한, 클럭 속도가 더 낮은 CPU를 이용하여 구현할 수 있도록 하여 T-DMB 수신장치의 가격 경쟁력을 높였다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일례에 따른 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기저대역(baseband) 모뎀(200)은 초기 동기부(220), 시간동기 추적부(230), IQ 복조부(240), 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)를 포함한다.
초기 동기부(220)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 T-DMB 전송 프레임의 시작위치를 검출한다. 또한, 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 송수신장치의 레퍼런스 오실레이터의 오차를 보정한다.
시간동기 추적부(230)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 각 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 옵셋을 추적한다. 또한, 외부 환경 및 수신장치 특성(샘플링 클럭 오차)에 의해 발생한 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적한다. 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적하여 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트하고, 이렇게 업데이트된 각 T-DMB 전송 프레임의 전송 프레임의 시작 위치를 심볼 디코딩부(250)에 전송한다. 즉, 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트함으로써 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 클럭 오차 및 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 보상한다.
일반적으로 프레임의 시작 위치가 조금 틀어지더라도 수신장치 성능에는 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 시간이 지남에 따라 그 틀어짐 정도가 누적되는 경우 OFDM 심볼 간의 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)이 발생하여 수신장치 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 시간동기 추적부(230)가 필요게 된다.
데이터 디코딩 과정은 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)에서 수행된다.
IQ 복조부(240)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환한다.
심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
이를 위하여, 심볼 디코딩부(250)는 주파수 추적부(251), 주파수 보상부(252), OFDM 복조부(253) 및 통합 처리부(254)를 포함한다.
주파수 추적부(251)는 IQ 복조부(240)로부터 기저대역(baseband) 신호를 입력받고, 도플러 주파수 천이 및 레퍼런스 클럭 주파수 천이를 통해 발생하는 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한다.
OFDM 복조부(253)는 주파수 보상부(252)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 입력받는다. OFDM 복조부(253)는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조한다.
통합 처리부(254)는 도 2의 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256) 및 QPSK 복조부(257)의 기능을 하나의 블록으로 통합한 구성으로서, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거하는 과정, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조 방식(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying)의 신호를 차등 복조하는 과정, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 과정 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 과정을 수행한다.
채널 디코딩부(260)는 통합 처리부(254)로부터 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 입력받고, OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다.
이를 위하여, 채널 디코딩부(260)는 시간 인터리버(261), 비터비 디코더(262), 에너지 스크램블러(263), 컨볼루션 인터리버(264) 및 RS 디코더(265)를 포함한다.
시간 인터리버(261)는 통합 처리부(254)로부터 입력되는 연접 비트(Soft Bit) 신호를 원래의 비트(Bit)순열로 복원한다. 즉, 송신기의 시간 인터리버가 콘볼루션 엔코더(Convolutional Encoder)의 출력 비트(Bit) 순열을 표준에 정립된 방법에 따라 섞어 전송하면, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 수신된 비트(Bit) 순열을 다시 역으로 섞어 원래의 비트(Bit) 순열로 복원시킨다. T-DMB 표준에 따르면, 송신기의 시간 인터리버는 각 비트(Bit) 순열에 특정 패턴의 시간 지연(Delay)을 달리 적용한다. 따라서, 시간 지연이 적용된 각 비트(Bit) 순열은 마치 시간 상으로 흩뿌려진 것과 같은 형상을 나타낸다. 이러한 이유로, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 위 시간 상으로 흩뿌려진 각 비트(Bit) 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 따라서, 고속 페이딩(시간 선택적 페이딩) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다. 여기서, 시간 선택적 페이딩(Time-Selective Fading)은 시간에 따라 페이딩 크기가 다른 것을 의미하며, 도플러 확산을 통해 생성된다. 채널의 변화 정도에 대한 송신 신호의 변화 속도에 따라 고속 페이딩(Fast Fading)과 저속 페이딩(Low Fading)으로 구분된다.
비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)는 시간 인터리버(261)로부터 입력된 비트(Bit)순열을 최우복호하여 송수신 채널에서 발생하는 에러를 복구한다. 여기서, 최우복호는 각 비트(Bit)순열을 가장 가까운 비트(Bit) 순열의 연접부호를 이용하여 복구하는 것을 의미한다.
에너지 스크램블러(263)는 비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)로부터 입력된 최우복호된 신호의 송신 비트(bit) 패턴을 복원한다.
컨볼루션 인터리버(264)는 에너지 스크램블러(263)로부터 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 입력받는다. 컨볼루션 인터리버(264)는 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 바이트(byte) 단위로 복원한다. 여기서, 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호는 시간상으로 흩어진 상태의 신호이다.
RS 디코더(265)는 컨볼루션 인터리버(264)로부터 바이트(byte) 단위로 복원된 신호를 입력받고, 바이트(byte) 순열에 존재하는 에러를 한번 더 복구한다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 심볼 디코딩부(250)는 심볼 디코딩 과정을 OFDM 심볼 단위로 처리한다. 또한, 심볼 디코딩부(250)의 각 기능 블록(251 내지 254)은 2개의 데이터 버퍼(271, 272)를 이용하여 OFDM 심볼을 처리함으로써 CPU의 내부 메모리(270)를 재사용한다.
본 발명에 따르면, 데이터 버퍼1(271)의 크기는 OFDM 심볼의 크기와 같고, 데이터 버퍼2(272)의 크기는 2*OFDM 심볼의 크기와 같다.
심볼 디코딩부(250)가 2개의 데이터 버퍼(271, 272)를 이용하여 동작하는 이유는 OFDM 복조부(253)의 연산과정 중 2개의 독립적인 메모리가 필요하기 때문이다.
또한, 데이터 버퍼2(272)의 크기가 OFDM 심볼의 2배인 이유는 차등 복조를 위해서는 항상 이전 OFDM 심볼 데이터가 필요하다. 따라서, 데이터 버퍼2(272)를 OFDM 심볼의 2배로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 심볼과 이전 OFDM 심볼 데이터가 항상유지되도록 한다.
이렇게 함으로써, 종래의 구성(도3)과 비교하여 각 기능 블록의 메모리 사용량을 현저히 줄일 수 있다. 물론 서비스 채널의 전송률이 증가하여도 데이터 버퍼(271, 272) 크기의 증가는 없다.
IQ 복조부(240)는 RF단으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 입력 데이터 버퍼(211)로부터 읽어들여 기저대역(baseband) 신호로 변환한 후 데이터 버퍼1(271)에 저장한다.
주파수 추적부(251)는 데이터 버퍼1(271)에 저장된 기저대역(baseband) 신호를 읽어들여 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한 후 주파수 보상부(252)로 출력한다. 즉, 데이터 버퍼 1(271)에서 OFDM 심볼에 해당하는 데이터(T-DMB 기준 2552샘플)를 읽어와서 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다. 주파수 변화량은 2552샘플이 아닌 하나의 변수값이며, 데이터 버퍼와 상관없이 다른 변수 혹은 스택에 잠시 저장할 수 있는 작은 양의 주파수 변화량이다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한 후 데이터 버퍼1(271)에 저장한다. 즉, 주파수 보상부(252)는 주파수 변화량을 이용하여 데이터 버퍼 1(271)의 2552샘플 데이터를 읽어드려 보상한 후 다시 데이터 버퍼 1(271)에 저장한다.
OFDM 복조부(253)는 데이터 버퍼1(271)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 읽어들인 후, 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출한다. OFDM 복조부(253)는 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조하여 데이터 버퍼2(272)에 저장한다.
통합 처리부(254)는 도 2의 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256), QPSK 복조부(257)의 기능을 소정의 알고리즘을 이용하여 하나의 블록으로 통합한 구성으로서, 데이터 버퍼2(272)에서 OFDM 심볼을 읽어들여 신호 처리 후 채널 디코딩부(260)로 출력한다. 즉, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거하는 과정, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조 방식(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying)의 신호를 차등 복조하는 과정, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 과정 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 과정을 수행한 후 채널 디코딩부(260)로 출력한다.
채널 디코딩부(260)는 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다
이렇게 함으로써, 본 발명은 통합 처리부(254)를 이용하여 T-DMB 프레임의 OFDM 심볼에 대한 처리 과정을 줄이는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 통합 처리부(254)가 상기의 통합된 기능을 데이터 버퍼2(272)를 이용하여 T-DMB 프레임의 OFDM 심볼을 처리한다.
본 발명에 따르면 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 데이터 버퍼 1(271)를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, 통합 처리부(254)는 데이터 버퍼 2(272)를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다. 이때, 데이터 버퍼 1(271)의 크기는 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하고, 제2 데이터 버퍼(272)의 크기는 통합처리부(254)의 차등 복조를 위해 데이터 버퍼 1 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상 유지되도록 한다.
여기서, 데이터 버퍼 1(271) 및 데이터 버퍼 2(272)는 CPU의 내부 메모리에 구현된다.
이하에서 설명할 수학식은 상기의 통합 처리부(254)가 데이터 버퍼2(272)에서 OFDM 심볼을 읽어들여 신호 처리하는 과정을 알고리즘화한 것이다.
여기서, QPSK 변조, 주파수 인터리빙 및 Guardband 추가 과정은 송신장치에서 수행되고, QPSK 복조, 주파수 디인터리빙 및 Guardband 제거 과정은 수신장치에서 수행된다.
먼저, 수학식 1은 QPSK 변조부의 수행과정을 수식화한다.
보다 구체적으로 본 발명은, 심볼 디코딩부의 메모리 사용 구조를 개선하여 데이터 버퍼의 크기를 크게 줄이고, 또한 서비스 채널의 전송률에 상관없이 항상 작은 크기의 데이터 버퍼만 사용하도록 T-DMB 수신장치를 설계하여 속도가 빠른 내부 메모리를 사용할 수 있도록 하였다.
또한, 종래의 여러 기능 블록들을 하나의 블록으로 통합하여 통합 블록 내에서 기능 블록간 데이터 버퍼 사용을 없앴다. 이를 통해, 기저대역 모뎀의 메모리 사용량을 줄였고, 또한 기저대역 모뎀의 처리 속도를 향상시켰다.
아울러, 소비전력을 줄여 CPU자원을 다른 어플리케이션에 더욱 할당할 수 있도록 하였다.
또한, 클럭 속도가 더 낮은 CPU를 이용하여 구현할 수 있도록 하여 T-DMB 수신장치의 가격 경쟁력을 높였다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일례에 따른 소프트웨어 기반의 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기저대역(baseband) 모뎀(200)은 초기 동기부(220), 시간동기 추적부(230), IQ 복조부(240), 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)를 포함한다.
초기 동기부(220)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 T-DMB 전송 프레임의 시작위치를 검출한다. 또한, 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 송수신장치의 레퍼런스 오실레이터의 오차를 보정한다.
시간동기 추적부(230)는 RF단(210)으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호로부터 각 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 옵셋을 추적한다. 또한, 외부 환경 및 수신장치 특성(샘플링 클럭 오차)에 의해 발생한 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적한다. 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 추적하여 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트하고, 이렇게 업데이트된 각 T-DMB 전송 프레임의 전송 프레임의 시작 위치를 심볼 디코딩부(250)에 전송한다. 즉, 시간동기 추적부(230)는 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치를 업데이트함으로써 T-DMB 전송 프레임의 샘플링 클럭 오차 및 T-DMB 전송 프레임의 시간 동기 틀어짐을 보상한다.
일반적으로 프레임의 시작 위치가 조금 틀어지더라도 수신장치 성능에는 큰 영향을 미치지 않는다. 그러나, 시간이 지남에 따라 그 틀어짐 정도가 누적되는 경우 OFDM 심볼 간의 간섭(Inter-Symbol Interference; ISI)이 발생하여 수신장치 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 시간동기 추적부(230)가 필요게 된다.
데이터 디코딩 과정은 심볼 디코딩부(250) 및 채널 디코딩부(260)에서 수행된다.
IQ 복조부(240)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환한다.
심볼 디코딩부(250)는 시간동기 추적부(230)로부터 입력된 각 T-DMB 전송 프레임의 시작 위치에서 OFDM 심볼을 복조하고, 복조된 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 획득한다.
이를 위하여, 심볼 디코딩부(250)는 주파수 추적부(251), 주파수 보상부(252), OFDM 복조부(253) 및 통합 처리부(254)를 포함한다.
주파수 추적부(251)는 IQ 복조부(240)로부터 기저대역(baseband) 신호를 입력받고, 도플러 주파수 천이 및 레퍼런스 클럭 주파수 천이를 통해 발생하는 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한다.
OFDM 복조부(253)는 주파수 보상부(252)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 입력받는다. OFDM 복조부(253)는 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출하고, 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조한다.
통합 처리부(254)는 도 2의 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256) 및 QPSK 복조부(257)의 기능을 하나의 블록으로 통합한 구성으로서, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거하는 과정, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조 방식(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying)의 신호를 차등 복조하는 과정, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 과정 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 과정을 수행한다.
채널 디코딩부(260)는 통합 처리부(254)로부터 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)을 입력받고, OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다.
이를 위하여, 채널 디코딩부(260)는 시간 인터리버(261), 비터비 디코더(262), 에너지 스크램블러(263), 컨볼루션 인터리버(264) 및 RS 디코더(265)를 포함한다.
시간 인터리버(261)는 통합 처리부(254)로부터 입력되는 연접 비트(Soft Bit) 신호를 원래의 비트(Bit)순열로 복원한다. 즉, 송신기의 시간 인터리버가 콘볼루션 엔코더(Convolutional Encoder)의 출력 비트(Bit) 순열을 표준에 정립된 방법에 따라 섞어 전송하면, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 수신된 비트(Bit) 순열을 다시 역으로 섞어 원래의 비트(Bit) 순열로 복원시킨다. T-DMB 표준에 따르면, 송신기의 시간 인터리버는 각 비트(Bit) 순열에 특정 패턴의 시간 지연(Delay)을 달리 적용한다. 따라서, 시간 지연이 적용된 각 비트(Bit) 순열은 마치 시간 상으로 흩뿌려진 것과 같은 형상을 나타낸다. 이러한 이유로, 수신장치의 시간 인터리버(261)는 위 시간 상으로 흩뿌려진 각 비트(Bit) 순열을 원래의 위치로 복원시킨다. 따라서, 고속 페이딩(시간 선택적 페이딩) 채널에서 T-DMB 수신장치의 성능을 높일 수 있다. 여기서, 시간 선택적 페이딩(Time-Selective Fading)은 시간에 따라 페이딩 크기가 다른 것을 의미하며, 도플러 확산을 통해 생성된다. 채널의 변화 정도에 대한 송신 신호의 변화 속도에 따라 고속 페이딩(Fast Fading)과 저속 페이딩(Low Fading)으로 구분된다.
비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)는 시간 인터리버(261)로부터 입력된 비트(Bit)순열을 최우복호하여 송수신 채널에서 발생하는 에러를 복구한다. 여기서, 최우복호는 각 비트(Bit)순열을 가장 가까운 비트(Bit) 순열의 연접부호를 이용하여 복구하는 것을 의미한다.
에너지 스크램블러(263)는 비터비 디코더(Viterbi Decoder)(262)로부터 입력된 최우복호된 신호의 송신 비트(bit) 패턴을 복원한다.
컨볼루션 인터리버(264)는 에너지 스크램블러(263)로부터 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 입력받는다. 컨볼루션 인터리버(264)는 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호를 바이트(byte) 단위로 복원한다. 여기서, 송신 비트(bit) 패턴이 복원된 신호는 시간상으로 흩어진 상태의 신호이다.
RS 디코더(265)는 컨볼루션 인터리버(264)로부터 바이트(byte) 단위로 복원된 신호를 입력받고, 바이트(byte) 순열에 존재하는 에러를 한번 더 복구한다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 심볼 디코딩부(250)는 심볼 디코딩 과정을 OFDM 심볼 단위로 처리한다. 또한, 심볼 디코딩부(250)의 각 기능 블록(251 내지 254)은 2개의 데이터 버퍼(271, 272)를 이용하여 OFDM 심볼을 처리함으로써 CPU의 내부 메모리(270)를 재사용한다.
본 발명에 따르면, 데이터 버퍼1(271)의 크기는 OFDM 심볼의 크기와 같고, 데이터 버퍼2(272)의 크기는 2*OFDM 심볼의 크기와 같다.
심볼 디코딩부(250)가 2개의 데이터 버퍼(271, 272)를 이용하여 동작하는 이유는 OFDM 복조부(253)의 연산과정 중 2개의 독립적인 메모리가 필요하기 때문이다.
또한, 데이터 버퍼2(272)의 크기가 OFDM 심볼의 2배인 이유는 차등 복조를 위해서는 항상 이전 OFDM 심볼 데이터가 필요하다. 따라서, 데이터 버퍼2(272)를 OFDM 심볼의 2배로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 심볼과 이전 OFDM 심볼 데이터가 항상유지되도록 한다.
이렇게 함으로써, 종래의 구성(도3)과 비교하여 각 기능 블록의 메모리 사용량을 현저히 줄일 수 있다. 물론 서비스 채널의 전송률이 증가하여도 데이터 버퍼(271, 272) 크기의 증가는 없다.
IQ 복조부(240)는 RF단으로부터 입력된 저중간주파수(Low-IF)의 디지털 신호를 입력 데이터 버퍼(211)로부터 읽어들여 기저대역(baseband) 신호로 변환한 후 데이터 버퍼1(271)에 저장한다.
주파수 추적부(251)는 데이터 버퍼1(271)에 저장된 기저대역(baseband) 신호를 읽어들여 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한 후 주파수 보상부(252)로 출력한다. 즉, 데이터 버퍼 1(271)에서 OFDM 심볼에 해당하는 데이터(T-DMB 기준 2552샘플)를 읽어와서 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적한다. 주파수 변화량은 2552샘플이 아닌 하나의 변수값이며, 데이터 버퍼와 상관없이 다른 변수 혹은 스택에 잠시 저장할 수 있는 작은 양의 주파수 변화량이다.
주파수 보상부(252)는 주파수 추적부(251)에서 추적된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상한 후 데이터 버퍼1(271)에 저장한다. 즉, 주파수 보상부(252)는 주파수 변화량을 이용하여 데이터 버퍼 1(271)의 2552샘플 데이터를 읽어드려 보상한 후 다시 데이터 버퍼 1(271)에 저장한다.
OFDM 복조부(253)는 데이터 버퍼1(271)로부터 주파수 변화량(Frequency Offset)이 보상된 기저대역(baseband) 신호를 읽어들인 후, 고속 퓨리에 변환(FFT) 알고리즘을 이용하여 기저대역(baseband) 신호의 시간축 신호에서 주파수축 신호를 검출한다. OFDM 복조부(253)는 주파수축 신호의 OFDM 심볼을 복조하여 데이터 버퍼2(272)에 저장한다.
통합 처리부(254)는 도 2의 가드밴드(Guardband) 제거부(254), 차등 복조부(255), 주파수 디인터리버(256), QPSK 복조부(257)의 기능을 소정의 알고리즘을 이용하여 하나의 블록으로 통합한 구성으로서, 데이터 버퍼2(272)에서 OFDM 심볼을 읽어들여 신호 처리 후 채널 디코딩부(260)로 출력한다. 즉, OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파 신호, 즉 가드밴드(Guardband)를 제거하는 과정, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조 방식(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying)의 신호를 차등 복조하는 과정, QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 과정 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 과정을 수행한 후 채널 디코딩부(260)로 출력한다.
채널 디코딩부(260)는 OFDM 심볼의 비트열(Bit Sequence)에 포함된 에러를 보상한 후 송신기가 전송한 신호를 복원한다
이렇게 함으로써, 본 발명은 통합 처리부(254)를 이용하여 T-DMB 프레임의 OFDM 심볼에 대한 처리 과정을 줄이는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 통합 처리부(254)가 상기의 통합된 기능을 데이터 버퍼2(272)를 이용하여 T-DMB 프레임의 OFDM 심볼을 처리한다.
본 발명에 따르면 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)는 데이터 버퍼 1(271)를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, 통합 처리부(254)는 데이터 버퍼 2(272)를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다. 이때, 데이터 버퍼 1(271)의 크기는 주파수 추적부(251) 및 주파수 보상부(252)에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하고, 제2 데이터 버퍼(272)의 크기는 통합처리부(254)의 차등 복조를 위해 데이터 버퍼 1 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상 유지되도록 한다.
여기서, 데이터 버퍼 1(271) 및 데이터 버퍼 2(272)는 CPU의 내부 메모리에 구현된다.
이하에서 설명할 수학식은 상기의 통합 처리부(254)가 데이터 버퍼2(272)에서 OFDM 심볼을 읽어들여 신호 처리하는 과정을 알고리즘화한 것이다.
여기서, QPSK 변조, 주파수 인터리빙 및 Guardband 추가 과정은 송신장치에서 수행되고, QPSK 복조, 주파수 디인터리빙 및 Guardband 제거 과정은 수신장치에서 수행된다.
먼저, 수학식 1은 QPSK 변조부의 수행과정을 수식화한다.
다음으로, 수학식 2는 QPSK 복조부(Hard-decision)의 수행과정을 수식화한다.
여기서, 수학식 1 및 수학식 2에 정의된 용어 중,
은 OFDM 심볼의 번호, n은 0~1535, k는 1536을 의미한다. P는 QPSK 변조부의 입력 신호로서 콘볼루션 엔코 더(Convolutional encoder)에서 출력되는 Bit 신호를 의미한다. Q는 QPSK 변조부의 출력 신호로서 QPSK 심볼을 의미한다.
다음으로, 수학식 3은 주파수 인터리빙의 수행과정을 수식화한다.
수학식 4는 주파수 디인터리빙의 수행과정을 수식화한다.
여기서, 수학식 3 및 수학식 4에 정의된 용어 중, q는 주파수 인터리빙의 입력 신호로서 QPSK 변조부의 출력신호를 의미한다. y는 주파수 인터리빙의 출력신호로 F(n) 함수에 의해 결정된다. F(n)함수는 T-DMB(혹은 DAB) 표준으로 정립된 테이블이다.
다음으로, 수학식 5는 차등 변조의 수행과정을 수식화한다.
수학식 6은 차등 복조의 수행과정을 수식화한다.
여기서, 수학식 5 및 수학식 6에 정의된 용어 중, y는 차등 변조부의 입력 신호로서 주파수 인터리빙의 출력 신호를 의미한다. Z는 차등 변조의 출력 신호를 의미하며, 입력 신호와 이전 심볼의 차등 변조 출력 신호의 곱으로 생성된다.
다음으로, 수학식 7은 Guardband 추가과정을 수식화한다.
수학식 8은 Guardband 제거과정을 수식화한다.
Z는 차등 변조의 출력신호를 의미한다. 이때, Z는 수학식 7 및 수학식 8을 통해 위치가 정해지며, N-K만큼 0을 채워서 X로 출력된다.
다음으로, 수학식 9는 위에 설명한 구성의 수행과정, 즉 수학식 1 내지 8을 통합하여 수식화한 것이다.
여기서,
는 OFDM 복조부(440)의 출력 데이터,
는 QPSK 복조부(257)의 출력 데이터(bit),
은 OFDM 심볼 인덱스,
는 주파수 인덱스,
은 주파수 인터리빙에 의한 새로운 주파수 인덱스로, 표준의 
함수표에 의해 정의된다.
은 N modulo 연산을 의미한다. 또한, N은 OFDM 복조에 필요한 FFT크기(T-DMB 기준으로 2048), RE는 Complex신호에서 real성분, IM은 Complex신호에서 Imaginary 성분을 의미한다.
수학식 9는 수신장치를 hard-decision 방식으로 구현할 때 통합 블록의 수식을 표현한 것이다. 그러나, 본 발명은 hard-decision에만 국한되지 않고 soft-decision일 경우도 기능 블록을 통합할 수 있다. 따라서, 기능 블록을 통합하여 T-DMB 수신장치의 처리 속도를 향상시키고, 또한 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법을 도시한 흐름도이다.
입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장한다(S601).
제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장한다(S602).
제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장한다(S603).
제2 데이터 버퍼에 저장된 상기 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득한다(S604).
제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하여 출력한다(S605).
본 발명에 따르면, (S604)단계는 OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 (a)단계, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 (b)단계, QPSK의 순열을 원래의 위치로 복원하는 (c)단계 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (d)단계를 포함한다.
이때, (S604)단계는 (a)단계, (b)단계, (c)단계 및 (d)단계를 소정의 알고리즘을 통해 하나의 구성으로 통합하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, (S601)단계 및 (S602)단계는 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, (S604)단계 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다.
이때, 제1 데이터 버퍼의 크기는 (S601)단계 및 (S602)단계에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하고, 제2 데이터 버퍼의 크기는 (S604)단계에서의 차등 복조를 위해 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상 유지되도록 한다.
본 발명에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법을 도시한 흐름도이다.
입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장한다(S601).
제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장한다(S602).
제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장한다(S603).
제2 데이터 버퍼에 저장된 상기 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득한다(S604).
제2 데이터 버퍼에 저장된 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하여 출력한다(S605).
본 발명에 따르면, (S604)단계는 OFDM 심볼에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 (a)단계, OFDM 심볼의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 (b)단계, QPSK의 순열을 원래의 위치로 복원하는 (c)단계 및 QPSK 순열의 OFDM 심볼을 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 (d)단계를 포함한다.
이때, (S604)단계는 (a)단계, (b)단계, (c)단계 및 (d)단계를 소정의 알고리즘을 통해 하나의 구성으로 통합하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, (S601)단계 및 (S602)단계는 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고, (S604)단계 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리한다.
이때, 제1 데이터 버퍼의 크기는 (S601)단계 및 (S602)단계에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일하고, 제2 데이터 버퍼의 크기는 (S604)단계에서의 차등 복조를 위해 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상 유지되도록 한다.
본 발명에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
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도 1은 종래의 T-DMB 시스템의 전송 프레임 구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 3은 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband)에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210 : RF 단,
220 : 초기 동기부,
230 : 시간 동기 추적부,
240 : I/Q복조부,
250 : 심볼 디코딩부,
260 : 채널 디코딩부
도 2는 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 3은 종래의 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband) 모뎀에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역 모뎀을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 기저대역(baseband)에 있어서 심볼 디코딩부의 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210 : RF 단,
220 : 초기 동기부,
230 : 시간 동기 추적부,
240 : I/Q복조부,
250 : 심볼 디코딩부,
260 : 채널 디코딩부
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Claims (9)
- 입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 추적부;상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장하는 주파수 보상부;상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 OFDM 복조부;상기 제2 데이터 버퍼에 저장된 상기 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 통합 처리부; 및상기 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하는 채널 디코딩부를 포함하고,상기 제2 데이터 버퍼의 크기는,상기 통합처리부의 차등 복조를 위해 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 하는 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치.
- 제1항에 있어서,상기 통합 처리부는,상기 OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 가드밴드 제거부;상기 OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 차등 복조부;상기 QPSK 순열을 원래의 위치로 복원하는 주파수 디인터리버; 및상기 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 QPSK 복조부를 소정의 알고리즘을 이용하여 하나의 구성으로 통합한 통합 처리부인 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치.
- 제1항에 있어서,상기 주파수 추적부 및 상기 주파수 보상부는,상기 제1 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하고,상기 통합 처리부는,상기 제2 데이터 버퍼를 재사용하여 OFDM 신호를 처리하는 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 데이터 버퍼의 크기는,상기 주파수 추적부 및 상기 주파수 보상부에서 처리된 OFDM 신호의 크기와 동일한 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치.
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- 제1항에 있어서,상기 제1 데이터 버퍼 및 상기 제2 데이터 버퍼는 CPU의 내부 메모리에 구현되는 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 장치.
- (a)입력된 기저대역(baseband) 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 추적하여 제1 데이터 버퍼에 저장하는 단계;(b)상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 기저대역 신호의 주파수 변화량(Frequency Offset)을 보상하여 상기 제1 데이터 버퍼에 저장하는 단계;(c) 제2 데이터 버퍼의 크기를 상기 제1 데이터 버퍼 크기의 2배수로 구성하여 현재 처리 중인 OFDM 신호와 이전 OFDM 신호가 항상유지되도록 하는 단계;(d)상기 제1 데이터 버퍼에 저장된 상기 기저대역 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform)하여 주파수축 신호를 검출하고, 상기 주파수축 신호의 OFDM 신호를 복조하여 제2 데이터 버퍼에 저장하는 단계;(e)상기 제2 데이터 버퍼에 저장된 상기 OFDM 신호로부터 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 단계; 및(f)상기 제2 데이터 버퍼에 저장된 상기 OFDM 신호의 채널을 디코딩하여 상기 OFDM 신호의 비트열의 에러를 보상하여 출력하는 단계를 포함하는 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법.
- 제7항에 있어서,상기 (e)단계는,(a”)OFDM 신호에 포함된 불필요한 부반송파(Guardband) 신호를 제거하는 단계;(b”)상기 OFDM 신호의 차동 4위상 편이 변조(DQPSK) 신호로부터 4위상변복조(QPSK; Quadrature Phase Shift Keying) 신호를 차등 복조하는 단계;(c”)상기 QPSK의 순열을 원래의 위치로 복원하는 단계; 및(d”)상기 QPSK 순열의 OFDM 신호를 복조하여 비트열(Bit Sequence)을 획득하는 단계를 포함하고,상기 (a”)단계, 상기 (b”)단계, 상기 (c”)단계 및 상기 (d”)단계는 소정의 알고리즘을 통해 하나의 구성으로 통합되어 수행되는 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법.
- 제7항 또는 제8항에 따른 T-DMB 수신장치의 심볼 디코딩 처리방법의 각 단계를 컴퓨터에서 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080130732A KR101007589B1 (ko) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 소프트웨어 기반의 ｔ―ｄｍｂ 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020080130732A KR101007589B1 (ko) | 2008-12-19 | 2008-12-19 | 소프트웨어 기반의 ｔ―ｄｍｂ 수신장치의 심볼 디코딩 장치 및 그 동작방법 |
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|---|---|
| KR20100071873A KR20100071873A (ko) | 2010-06-29 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030068618A (ko) * | 2002-02-15 | 2003-08-25 | 삼성전자주식회사 | 오에프디엠 수신시스템 |
| KR20050019938A (ko) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | 톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님 | 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(ｏｆｄｍ) 수신기에 대한중앙 집중형 버퍼 구조 |
| KR100801290B1 (ko) | 2006-11-16 | 2008-02-05 | 한국전자통신연구원 | 직교 주파수 분할 다중 접속 통신시스템의 복조장치 및 그방법 |
-
2008
- 2008-12-19 KR KR1020080130732A patent/KR101007589B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030068618A (ko) * | 2002-02-15 | 2003-08-25 | 삼성전자주식회사 | 오에프디엠 수신시스템 |
| KR20050019938A (ko) * | 2002-07-31 | 2005-03-03 | 톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님 | 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(ｏｆｄｍ) 수신기에 대한중앙 집중형 버퍼 구조 |
| KR100801290B1 (ko) | 2006-11-16 | 2008-02-05 | 한국전자통신연구원 | 직교 주파수 분할 다중 접속 통신시스템의 복조장치 및 그방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 2008.11.04, IEEE, Moohong Lee etc., "A Software-based Receiver Running on a Single DSP for Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting" |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100071873A (ko) | 2010-06-29 |
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