KR101208516B1 - 디지털 방송 수신 시스템 및 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 방송 시스템과 관련된 것으로서, 특히 본 발명의 송신측에서는 정보를 갖고 있는 인핸스드 데이터와 송/수신측에서 알고 있는 기지 데이터 중 적어도 하나를 포함하여 인핸스드 데이터 패킷을 구성하여 전송하고, 수신측에서는 상기 기지 데이터를 채널 등화에 이용함으로써, 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 영역으로 구분되어 전송되면, 각 영역의 특성에 따라 채널 등화를 수행함으로써, 등화 성능을 향상시킬 수 있다.

CIR, 계층, 등화

Description

디지털 방송 수신 시스템 및 처리 방법{Digital broadcasting receiver and processing method}

도 1은 본 발명에 따른 디지털 방송 송신 시스템 내 데이터 인터리빙 후의 데이터 프레임 구조의 일 예를 보인 도면

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 등화기의 구성 블록도

도 3은 도 2의 채널 추정부의 선형 외삽(extrapolation) 예를 보인 도면

도 4는 도 3의 선형 외삽(extrapolation)을 이용한 채널 임펄스 응답(CIR) 추정 예를 보인 도면

도 5는 도 2의 채널 추정부의 선형 보간(interpolation) 예를 보인 도면

도 6은 도 5의 선형 보간(interpolation)을 이용한 채널 임펄스 응답(CIR) 추정 예를 보인 도면

도 7은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신 시스템의 일 실시예를 보인 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201 : 버퍼 202 : 중첩부

203,208 : FFT부 204 : 왜곡 보상부

205 : IFFT부 206 : 세이브부

207 : 채널 추정부 209 : 계수 계산부

본 발명은 디지털 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 VSB(Vestigial Side Band) 방식으로 변조하여 이를 송신하고 수신하는 디지털 방송 시스템 및 처리 방법에 관한 것이다.

북미 및 국내에서 디지털 방송 표준으로 채택된 8T-VSB 전송방식은 MPEG 영상/음향 데이터의 전송을 위해 개발된 시스템이다. 그러나 요즈음 디지털 신호처리 기술이 급속도로 발전하고, 인터넷이 널리 사용됨에 따라서 디지털 가전과 컴퓨터 및 인터넷 등이 하나의 큰 틀에 통합되어 가는 추세이다. 따라서 사용자의 다양한 요구를 충족시키기 위해서는 디지털 방송 채널을 통하여 영상/음향 데이터에 더하여 각종 부가 데이터를 전송할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.

부가 데이터 방송의 일부 이용자는 간단한 형태의 실내 안테나가 부착된 PC 카드 혹은 포터블 기기를 이용하여 부가데이터방송을 사용할 것으로 예측되는데, 실내에서는 벽에 의한 차단과 근접 이동체의 영향으로 신호 세기가 크게 감소하고 반사파로 인한 고스트와 잡음의 영향으로 방송 수신 성능이 떨어지는 경우가 발생할 수 있다. 그런데 일반적인 영상/음향데이터와는 달리 부가 데이터 전송의 경우에는 보다 낮은 오류율을 가져야 한다. 영상/음향 데이터의 경우에는 사람의 눈과 귀가 감지하지 못하는 정도의 오류는 문제가 되지 않는 반면에, 부가데이터(예: 프 로그램 실행 파일, 주식 정보 등)의 경우에는 한 비트의 오류가 발생해도 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 채널에서 발생하는 고스트와 잡음에 더 강한 시스템의 개발이 필요하다.

부가 데이터의 전송은 통상 MPEG 영상/음향과 동일한 채널을 통해 시분할 방식으로 이루어 질 것이다. 그런데 디지털 방송이 시작된 이후로 시장에는 이미 MPEG 영상/음향만 수신하는 ATSC VSB 디지털 방송 수신기가 널리 보급되어 있는 상황이다. 따라서 MPEG 영상/음향과 동일한 채널로 전송되는 부가 데이터가 기존에 시장에 보급된 기존 ATSC VSB 전용 수신기에 아무런 영향을 주지 않아야 한다. 이와 같은 상황을 ATSC VSB 호환으로 정의하며, 부가데이터 방송 시스템은 ATSC VSB 시스템과 호환 가능한 시스템이어야 할 것이다.

이때 설명의 편의를 위해 상기 정보를 갖고 있는 부가 데이터를 인핸스드 데이터 또는 E-VSB 데이터라 하고, 기존의 MPEG 영상/음향 데이터를 메인 데이터라 한다.

또한 열악한 채널 환경에서는 기존의 ATSC VSB 수신 시스템의 수신성능이 떨어질 수 있다. 특히 휴대용 및 이동수신기의 경우에는 채널변화 및 노이즈에 대한 강건성이 더욱 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 부가 데이터 전송 및 처리에 적합하고 노이즈에 강한 디지털 방송 시스템 및 처리 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 송/수신측에서 알고 있는 기 정의된 기지 데이터 (Known data)를 채널 등화에 이용함으로써, 수신 성능을 향상시키는 디지털 방송 수신 시스템 및 처리 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 처리 방법은,

(a) 입력 데이터를 기 설정된 중첩 비율로 중첩시켜 주파수 영역으로 변환하는 단계;

(b) 기지 데이터가 삽입된 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 N개의 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 계층 영역 정보에 따라 각 영역마다 다르게 채널 임펄스 응답을 추정하여 주파수 영역으로 변환한 후 등화 계수를 연산하는 단계; 및

(c) 상기 주파수 영역으로 변환된 중첩 데이터에 등화 계수를 곱하여 채널 왜곡을 보상한 후 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역의 중첩 데이터 중 유효 데이터를 추출하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 계층화된 N개의 영역은 제1, 제2, 제3 영역으로 계층화되어 구분되며, 이때 상기 제2 영역은 다수개의 인핸스드 데이터 패킷 중 데이터 인터리빙 후의 출력 순서를 기준으로 인핸스드 데이터가 연속적으로 계속 출력 가능한 영역의 적어도 일부 또는 전체의 인핸스드 데이터 패킷이 포함되도록 구분되고, 상기 제1 영역은 상기 다수개의 인핸스드 데이터 패킷에서 상기 제2 영역보다 먼저 출력되는 부분, 상기 제3 영역은 나중에 출력되는 부분으로 구분되는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계는 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역 중 적어도 하나의 영역에서는 그 영역에 인접한 제2 영역의 채널 임펄스 응답을 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계는 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역에서는 각 영역에 인접한 제2 영역의 적어도 복수의 채널 임펄스 응답들을 외삽(extrapolation)하여 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계는 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역에서는 각 영역에 인접한 제2 영역의 적어도 하나의 채널 임펄스 응답과 필드 동기 구간의 채널 임펄스 응답을 보간(interpolation)하여 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 방송 처리 방법은,

(a) 입력 데이터를 기 설정된 중첩 비율로 중첩시켜 주파수 영역으로 변환하는 단계;

(b) 기지 데이터가 삽입된 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 제1,제2,제3 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역에서는 각 영역에 인접한 제2 영역의 채널 임펄스 응답을 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 단계;

(c) 상기 채널 임펄스 응답을 주파수 영역으로 변환한 후 등화 계수를 연산하는 단계; 및

(d) 상기 주파수 영역으로 변환된 중첩 데이터에 등화 계수를 곱하여 채널 왜곡을 보상한 후 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역의 중첩 데이터 중 유효 데이터를 추출하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 방송 처리 방법은,

(a) 입력 데이터를 기 설정된 중첩 비율로 중첩시켜 주파수 영역으로 변환하는 단계;

(b) 기지 데이터가 삽입된 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 제1,제2,제3 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역에서는 각 영역에 인접한 제2 영역의 적어도 복수의 채널 임펄스 응답들을 외삽(extrapolation)하여 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 단계;

(c) 상기 채널 임펄스 응답을 주파수 영역으로 변환한 후 등화 계수를 연산하는 단계; 및

(d) 상기 주파수 영역으로 변환된 중첩 데이터에 등화 계수를 곱하여 채널 왜곡을 보상한 후 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역의 중첩 데이터 중 유효 데이터를 추출하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 방송 처리 방법은,

(a) 입력 데이터를 기 설정된 중첩 비율로 중첩시켜 주파수 영역으로 변환하 는 단계;

(b) 기지 데이터가 삽입된 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 제1,제2,제3 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 제2 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답을 추정하고, 상기 제1,제3 영역에서는 각 영역에 인접한 제2 영역의 적어도 하나의 채널 임펄스 응답과 필드 동기 구간의 채널 임펄스 응답을 보간(interpolation)하여 그 영역의 채널 임펄스 응답으로 결정하는 단계;

(c) 상기 채널 임펄스 응답을 주파수 영역으로 변환한 후 등화 계수를 연산하는 단계; 및

(d) 상기 주파수 영역으로 변환된 중첩 데이터에 등화 계수를 곱하여 채널 왜곡을 보상한 후 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역의 중첩 데이터 중 유효 데이터를 추출하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디지털 방송 수신 시스템은, 입력 데이터를 기 설정된 중첩 비율로 중첩시켜 주파수 영역으로 변환하는 주파수 영역 변환부; 기지 데이터가 삽입된 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 N개의 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 계층 영역 정보에 따라 각 영역마다 다르게 채널 임펄스 응답을 추정하여 주파수 영역으로 변환한 후 등화 계수를 연산하는 계수 연산부; 상기 주파수 영역으로 변환된 중첩 데이터에 등화 계수를 곱하여 채널 왜곡을 보상하는 왜곡 보상부; 및 상기 채널 왜곡이 보상된 중첩 데이터를 시간 영역으로 변환하고, 시간 영역의 중첩 데이터 중 유효 데이터를 추출하여 출력하는 등화된 데이터로 출력하는 시간 영역 변환부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

그리고 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀두고자 한다.

본 발명은 송/수신측에서 알고 있는 기지 데이터를 이용하여 주파수 영역에서 채널 등화를 수행하는데 있다.

즉, 정보를 갖고 있는 인핸스드 데이터 패킷을 메인 데이터와 다중화하여 전송하는 디지털 방송 송신 시스템에서는 송/수신측에서 알고 있는 기지 데이터를 인핸스드 데이터 패킷 구간에 삽입하여 전송할 수도 있다. 상기 인핸스드 데이터 패킷 구간에서 전송되는 데이터는 수신 성능을 향상시키기 위해서 메인 데이터 구간보다 성능이 좋은 오류 정정 부호가 적용되어 있다.

이때 상기 기지 데이터는 상기 인핸스드 데이터 패킷 구간에 다양한 형태로 삽입되어 전송될 수 있다. 그리고 상기 기지 데이터는 디지털 방송 수신 시스템에서 반송파 동기 복원, 프레임 동기 복원 및 채널 등화 등에 이용될 수 있다.

도 1은 그 중 일 실시예를 보인 것으로서, 디지털 방송 송신 시스템 내 데이터 인터리버(도시되지 않음) 출력의 데이터 프레임 구조 중 일부를 보이고 있다.

도 1은 일정한 개수의 데이터 패킷을 모아 헤드(head), 바디(body), 테일(tail) 영역으로 나눈 예를 보인 것으로서, 특히 한 필드를 헤드, 바디, 테일 영역으로 나눈 예이다.

즉, 데이터 인터리버 출력을 기준으로 볼 때, 상기 바디 영역은 인핸스드 데이터가 연속적으로 계속 출력되는 영역의 적어도 일부가 포함되거나 또는 전체가 포함되도록 할당되며, 상기 바디 영역에서는 기지 데이터가 주기적으로 일정하게 삽입된다. 상기 헤드 영역은 상기 바디 영역 전에 위치하며, 테일 영역은 상기 바디 영역 후에 위치한다. 도 1에서 바디 영역에는 메인 데이터가 포함되지 않는다.

이러한 도 1의 경우, 바디 영역은 중간에 메인 데이터의 간섭이 없으므로 보다 강인한 수신 성능을 보일 수 있는 구간이고, 헤드와 테일 영역의 인핸스드 데이터는 메인 데이터와 인터리버 출력 순서 상 사이사이에 섞이게 되므로 바디 영역에 비해 수신 성능이 낮아질 수 있는 구간이다.

따라서 기지 데이터를 인핸스드 데이터에 삽입하여 전송하는 경우, 인핸스드 데이터에 연속적으로 긴 기지 데이터를 주기적으로 삽입하고자 할 때, 데이터 인터리버 출력단의 순서를 기준으로 인핸스드 데이터가 메인 데이터와 섞이지 않은 바디 영역에 삽입하는 것이 가능하다. 이때 상기 바디 영역에는 일정 길이의 기지 데 이터를 주기적으로 삽입하는 것이 가능하다. 그러나 헤드와 테일 영역에는 기지 데이터를 주기적으로 삽입하는 것이 곤란하고 연속적으로 긴 기지 데이터를 삽입하는 것도 불가능하다.

이때 상기 바디 영역에서는 기지 데이터가 일정한 주기마다 배치되어 있으므로 상기 기지 데이터를 이용하여 채널 임펄스 응답(Channel Impulse Response ; CIR)을 추정하거나 이를 이용해 등화를 안정적으로 수행할 수 있다. 그러나 바디 영역과는 달리 헤드/테일 영역에서는 주기적으로 충분히 긴 기지 데이터를 삽입할 수 없으므로 기지 데이터를 이용하여 CIR을 추정하기가 쉽지 않다. 따라서 헤드/테일 영역에서는 등화 성능이 낮아지게 된다.

본 발명은 헤드/테일 영역에서 등화 성능을 높이기 위한 것이며, 이를 다수개의 실시예로 설명한다.

제 1 실시예

본 발명의 제1 실시예는 바디 영역에서 추정한 CIR을 그대로 복사해서 헤드/테일 영역의 채널 등화에 사용하는 방법이다. 즉 시간에 따른 채널의 변화가 심하지 않아 헤드/테일 영역의 채널이 바디 영역과 유사하다고 가정할 수 있을 때 헤드/테일 영역과 인접한 바디 영역에서의 CIR을 그대로 헤드/테일 영역에서 사용할 수 있다. 일 예로, 헤드 영역의 채널 등화는 헤드 영역과 인접한 바디 영역에서 구한 CIR를 이용하고, 테일 영역의 채널 등화는 상기 테일 영역과 인접한 바디 영역에서 구한 CIR을 이용한다.

도 2는 이를 이용한 채널 등화기의 일 실시예를 보인 구성 블록도로서, 중첩 & 세이브(Overlap & Save) 방식을 이용하여 주파수 영역에서 선형 길쌈 연산을 수행한다.

도 2를 보면, 버퍼(201), 중첩부(202), 제1 FFT(Fast Fourier Transform)부(203), 왜곡 보상부(204), IFFT부(205), 세이브부(206), 채널 추정부(207), 제2 FFT부(208), 및 계수 계산부(209)를 포함하여 구성된다. 상기 왜곡 보상부(204)는 복소수 곱셈 역할을 수행하는 소자는 어느 것이나 가능하다.

이와 같이 구성된 도 2에서, 버퍼(201)는 수신 데이터를 일정 시간 지연시켜 CIR과의 동기를 맞춘 후 중첩부(202)로 입력된다. 상기 중첩부(202)는 기 설정된 중첩 비율로 입력 데이터를 중첩시켜 제1 FFT부(203)로 출력한다. 상기 제1 FFT부(203)는 FFT를 통해 시간 영역의 중첩 데이터를 주파수 영역의 중첩 데이터로 변환하여 왜곡 보상부(204)로 출력된다.

상기 왜곡 보상부(204)는 상기 제1 FFT부(203)에서 출력되는 주파수 영역의 중첩 데이터에 계수 계산부(209)에서 계산된 등화 계수를 복소곱하여 상기 제1 FFT부(203)에서 출력되는 중첩 데이터의 채널 왜곡을 보상한 후 IFFT부(205)로 출력한다. 상기 IFFT부(205)는 채널의 왜곡이 보상된 중첩 데이터를 IFFT하여 시간 영역으로 변환하여 세이브부(206)로 출력한다. 상기 세이브부(206)는 채널 등화된 시간 영역의 중첩된 데이터로부터 유효 데이터만을 추출하여 출력한다.

한편 채널 추정부(207)는 바디 영역에서는 수신되는 데이터와 상기 송/수신측의 약속에 의해 수신측에서 알고 있는 기지 데이터를 이용하여 채널의 임펄스 응답(CIR)을 추정한 후 제2 FFT부(208)로 출력한다. 그리고 헤드/테일 영역에서는 인 접한 바디 영역의 CIR을 제2 FFT(208)로 출력한다. 이때 헤드 영역이 바디 영역보다 먼저 위치하므로, 채널 추정부(207)에서 바디 영역의 CIR을 구할 때까지 버퍼(201)는 수신 데이터를 지연시켜야 바디 영역의 CIR을 헤드 영역에서 이용할 수 있다.

예를 들어, 도 1에서와 같이 헤드 영역에서 가까운 바디 영역의 CIR을 각각 CIR_H1, CIR_H2, CIR_H3,...이라 하고, 테일 영역에서 가까운 바디 영역의 CIR을 각각 CIR_T1, CIR_T2, CIR_T3,...라 하자. 그러면 채널 추정부(207)는 헤드 영역에서는 CIR_H1을 출력하고, 바디 영역에서는 CIR_H1, CIR_H2, CIR_H3,...,CIR_T3, CIR_T2, CIR_T1을 순차적으로 출력한다. 그리고 테일 영역에서는 CIR_T1을 출력한다. 상기 채널 추정부(207)에서 출력되는 CIR은 제2 FFT부(208)로 입력되어 주파수 영역으로 변환된 후 계수 계산부(209)로 입력된다.

상기 계수 계산부(209)는 상기 주파수 영역의 CIR를 이용하여 등화 계수를 계산하여 왜곡 보상부(204)로 출력한다. 이때 상기 계수 계산부(209)는 일 실시예로, 상기 주파수 영역의 CIR로부터 평균 자승 오차를 최소화(Minimum Mean Square Error : MMSE)하는 주파수 영역의 등화 계수를 구하여 왜곡 보상부(204)로 출력한다. 즉, 계수 계산부(209)는 주파수 영역의 CIR을 이용해 MMSE 관점의 주파수 영역 등화기 계수를 계산한다.

제 2 실시예

본 발명의 제2 실시예는 바디 영역의 CIR을 외삽(Extrapolation)하여 헤드/테일 영역의 채널 등화에 사용하는 방법이다.

즉, 어떤 함수 F(x)에 대해 시점 A에서의 함수값 F(A)와 시점 B에서의 함수값 F(B)를 알고 있을 때 A와 B 사이의 구간이 아닌 바깥쪽의 시점에서의 함수값을 추정하는 것을 외삽(Extrapolation)이라 한다.

도 3에 상기 외삽(Extrapolation)의 예가 나타나 있다. 도 3은 여러 Extrapolation 방법들 중 가장 간단한 선형 Extrapolation의 예를 보이고 있다. 즉, 시점 A, B에서의 함수값 F(A), F(B)를 알고 있으므로 두 지점을 지나는 직선을 구해서 C시점에서의 함수값의 근사값

를 구할 수 있다. 이때, (A,F(A)), (B,F(B))를 지나는 직선의 수식은 다음의 수학식 1과 같다.

따라서 상기 수학식 1에 의해 C 시점에서의 함수값을 구하면 다음의 수학식 2와 같다.

상기의 선형 Extrapolation 기법은 수많은 Extrapolation 기법 중 가장 간단한 예이며 상기한 방법 외에 여러 가지 다양한 Extrapolation 기법을 사용할 수 있으므로 본 발명은 상기된 예로 제한되지 않은 것이다.

본 발명은 이러한 Extrapolation 기법을 이용해서 헤드/테일 영역에서의 CIR을 추정할 수 있다. 즉, 도 1에서 헤드/테일 영역에 인접한 기지 데이터로부터 구 해진 CIR을 extrapolation하여 헤드/테일 영역의 CIR을 추정할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 Extrapolation 개념도를 보이고 있다. 도 4는 현재의 FFT 블록과 이전의 FFT 블록간에 중복되는 데이터의 비율이 50%가 되도록 데이터를 중첩시키고 헤드/테일 영역을 다수개의 구간으로 나눈 후, 각 구간의 CIR은 바디 영역의 CIR들을 Extrapolation하여 추정하는 예이다. 즉, 바디 영역의 적어도 하나 이상의 CIR을 Extrapolation하여 헤드/테일 영역의 각 구간의 CIR을 추정하고, 추정된 CIR을 이용하여 그 구간의 데이터에 대한 채널 등화를 수행한다.

만일 바디 영역의 CIR_T1, CIR_T2를 Extrapolation하여 테일 영역의 구간 1-4의 CIR을 추정할 경우 한 구간의 길이를 4 세그먼트라고 가정하면 구간 1~4에서의 선형 Extrapolation된 CIR은 다음과 같다.

구간 1 : 1.25*CIR_T1 - 0.25*CIR_T2

구간 2 : 1.5*CIR_T1 - 0.5*CIR_T2

구간 3 : 1.75*CIR_T1 - 0.75*CIR_T2

구간 4 : 2*CIR_T1 - CIR_T2

이러한 Extrapolation 기법을 이용하여 채널 등화를 수행할 경우 도 2의 등화기의 동작은 다음과 같다.

즉, 등화기 입력 데이터는 버퍼(201)를 통해 채널 추정부(207)에서 추정되는 각 영역의 CIR과의 동기가 맞춰져서 중첩부(202)로 출력되고, 중첩부(202)는 입력 데이터를 정해진 비율로 중첩시켜 제1 FFT부(203)로 출력한다. 상기 제1 FFT부(203)는 중첩 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 왜곡 보상부(204)로 출력한다. 상기 왜곡 보상부(204)는 주파수 영역 데이터와 계수 계산부(209)에서 출력되는 주파수 영역 등화기 계수를 곱해서 상기 주파수 영역 데이터에 포함된 채널 왜곡을 보상한 후 IFFT부(205)로 출력한다. 상기 IFFT부(205)는 등화된 중첩 데이터를 IFFT하여 시간영역으로 변환한 후 세이브부(206)로 출력한다. 상기 세이브부(206)는 등화된 시간 영역의 중첩된 데이터로부터 유효 데이터만을 추출하여 최종 출력한다.

한편 채널 추정부(207)는 바디 영역에서는 수신되는 데이터와 상기 송/수신측의 약속에 의해 수신측에서 알고 있는 기지 데이터를 이용하여 CIR을 추정하고, 헤드/테일 영역에서는 상기 바디 영역의 CIR를 Extrapolation하여 CIR을 추정한다. 상기 추정된 CIR은 제2 FFT부(208)로 입력된다.

즉 상기 채널 추정부(207)는 헤드/바디/테일 영역에서 각각 다르게 CIR을 추정한다. 일 예로, 헤드 영역에서는 상기 헤드 영역에 인접한 바디 영역의 CIR인 CIR_H1, CIR_H2, CIR_H3 등을 extrapolation시켜서 CIR을 출력하고, 바디 영역에서는 기지 데이터에 의해 구해지는 CIR들을 출력한다. 또한 테일 영역에서는 상기 테일 영역에 인접한 바디 영역의 CIR인 CIR_T1, CIR_T2, CIR_T3 등을 extrapolation시켜서 CIR을 출력한다.

상기 제2 FFT부(208)는 상기 CIR을 입력받아 FFT하여 주파수 영역으로 변환한 후 계수 계산부(209)로 출력한다. 상기 계수 계산부(209)는 주파수 영역의 CIR을 이용하여 MMSE 관점의 주파수영역 등화기 계수를 계산한 후 왜곡 보상부(204)로 출력한다.

제 3 실시예

본 발명의 제3 실시예는 바디 영역의 CIR과 필드 동기 데이터를 이용하여 추정한 CIR을 보간하여 CIR을 추정하고, 추정된 CIR을 헤드/테일 영역의 채널 등화에 사용하는 방법이다.

즉, 도 1에서처럼 송신측에서 전송되는 VSB 프레임의 한 필드마다 한 세그먼트 길이의 프레임 동기복원을 위한 필드 동기 데이터가 포함되어 있다.

본 발명은 상기 필드 동기 데이터를 이용하여 CIR을 구하고, 바디 영역에서 구한 CIR과 상기 필드 동기 구간에서 구한 CIR을 보간(Interpolation)하여 헤드/테일 영역에서의 CIR을 추정할 수 있다.

즉, 어떤 함수 F(x)에 대해 시점 A에서의 함수값 F(A)와 시점 B에서의 함수값 F(B)를 알고 있을 때 A와 B 사이의 어떤 시점에서의 함수값을 추정하는 것을 보간(interpolation)이라 한다.

상기 보간의 가장 간단한 일 예로 선형 보간(Linear Interpolation)이 있으며, 도 5는 선형 보간의 일 예를 보이고 있다. 즉, 임의의 함수 F(x)에서 x=A의 함수값 F(A)와 x=B에서의 함수값 F(B)가 주어졌을 경우 x=C에서의 함수값의 추정치

는 다음의 수학식 3과 같이 추정할 수 있다.

상기의 선형 보간 기법은 수많은 보간 기법 중 가장 간단한 예이며 상기한 방법 외에 여러 가지 다양한 보간 기법을 사용할 수 있으므로 본 발명은 상기된 예로 제한되지 않을 것이다.

그리고 본 발명은 이러한 보간 기법을 이용해서 헤드/테일 영역에서의 CIR을 추정할 수 있다. 즉, 도 1에서와 같이 헤드/테일 영역에 인접한 기지데이터로부터 구해진 CIR과 필드 동기 구간에서 구해진 CIR을 보간하여 헤드/테일 영역의 CIR을 추정할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 보간 개념도를 보이고 있다. 도 6은 현재의 FFT 블록과 이전의 FFT 블록간에 중복되는 데이터의 비율이 50%가 되도록 데이터를 중첩시키고 헤드/테일 영역을 다수개의 구간으로 나눈 후, 각 구간의 CIR은 바디 영역의 CIR와 필드 동기 구간의 CIR을 보간하여 추정하는 예이다.

만일 바디 영역의 CIR인 CIR_T1과 필드 동기 구간의 CIR인 CIR_F2를 보간하여 테일 영역의 구간 1-4의 CIR을 추정할 경우 한 구간의 길이를 4 세그먼트, 테일 영역의 길이를 52세그먼트라고 가정하면 구간, 1~4에서의 선형 보간된 CIR은 다음과 같다.

구간 1 : (49*CIR_T1 + 4*CIR_F2)/53

구간 2 : (45*CIR_T1 + 8*CIR_F2)/53

구간 3 : (41*CIR_T1 + 12*CIR_F2)/53

구간 4 : (37*CIR_T1 + 16*CIR_F2)/53

이러한 보간 방법을 이용하여 채널 등화를 수행할 경우 도 2의 등화기의 동 작은 다음과 같다.

즉, 등화기 입력 데이터는 버퍼(201)를 통해 채널 추정부(207)에서 추정되는 각 영역의 CIR과의 동기가 맞춰져서 중첩부(202)로 출력되고, 중첩부(202)는 입력 데이터를 정해진 비율로 중첩시켜 제1 FFT부(203)로 출력한다. 상기 제1 FFT부(203)는 중첩 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 왜곡 보상부(204)로 출력한다. 상기 왜곡 보상부(204)는 주파수 영역 데이터와 계수 계산부(209)에서 출력되는 주파수 영역 등화기 계수를 곱해서 상기 주파수 영역 데이터에 포함된 채널 왜곡을 보상한 후 IFFT부(205)로 출력한다. 상기 IFFT부(205)는 등화된 중첩 데이터를 IFFT하여 시간영역으로 변환한 후 세이브부(206)로 출력한다. 상기 세이브부(206)는 등화된 시간 영역의 중첩된 데이터로부터 유효 데이터만을 추출하여 최종 출력한다.

한편 채널 추정부(207)는 바디 영역에서는 수신되는 데이터와 상기 송/수신측의 약속에 의해 수신측에서 알고 있는 기지 데이터를 이용하여 CIR을 추정하고, 헤드/테일 영역에서는 상기 바디 영역의 CIR과 필드 동기 구간의 CIR를 보간하여 CIR을 추정한다. 상기 추정된 CIR은 제2 FFT부(208)로 입력된다.

즉 상기 채널 추정부(207)는 헤드/바디/테일 영역에서 각각 다르게 CIR을 추정한다. 일 예로, 헤드 영역에서는 상기 헤드 영역에 인접한 바디 영역의 CIR인 CIR_H1, CIR_H2, CIR_H3 등과 필드 동기 구간의 CIR인 CIR_F1을 보간하여 구한 CIR을 출력하고, 바디 영역에서는 기지 데이터에 의해 구해지는 CIR들을 출력한다. 또한 테일 영역에서는 상기 테일 영역에 인접한 바디 영역의 CIR인 CIR_T1, CIR_T2, CIR_T3 등과 필드 동기 구간의 CIR인 CIR_F2을 보간하여 구한 CIR을 출력한다.

상기 제2 FFT부(208)는 상기 CIR을 입력받아 FFT하여 주파수 영역으로 변환한 후 계수 계산부(209)로 출력한다. 상기 계수 계산부(209)는 주파수 영역의 CIR을 이용하여 MMSE 관점의 주파수영역 등화기 계수를 계산한 후 왜곡 보상부(204)로 출력한다.

도 7은 전술한 채널 등화기가 적용되는 디지털 방송 수신 시스템의 일 실시예를 보인 본 발명의 도면이다. 도 7의 디지털 방송 수신 시스템은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 전술한 채널 등화 방법을 적용할 수 있는 수신 시스템은 어느 것이나 가능하다. 따라서 본 발명은 상기된 실시예로 제시한 것에 제한되지 않을 것이다.

도 7의 디지털 방송 수신 시스템은 튜너(710), 복조부(720), 채널 등화기(730), 기지 데이터 검출 및 발생부(740), 및 에러 정정부(750)를 포함하여 구성된다.

상기 에러 정정부(750)는 비터비 디코더(751), 데이터 디인터리버(752), RS 디코더/비체계적 RS 패리티 제거부(753), 디랜더마이저(754), 메인 데이터 패킷 제거부(755), E-VSB 패킷 디포맷터(756), 및 E-VSB 데이터 처리부(757)를 포함하여 구성된다.

즉, 튜너(710)는 특정 채널의 주파수를 튜닝하여 디지털화한 후 복조부(720)와 기지 데이터 검출 및 발생부(740)로 출력한다.

상기 복조부(720)는 튜닝된 채널 주파수에 대해 기지 데이터를 이용하여 반 송파 복구 및 타이밍 복구 등을 수행하여 기저대역 신호로 만든 후 채널 등화기(730)와 기지 데이터 검출 및 발생부(740)로 출력한다.

상기 채널 등화기(730)는 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 적어도 하나를 이용하여 CIR를 추정하고, 상기 추정된 CIR를 이용하여 상기 복조된 신호에 포함된 채널 상의 왜곡을 보상한 후 에러 정정부(750)로 출력한다.

즉, 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 헤드, 바디, 테일 영역으로 구분되어 전송되면, 상기 각 영역의 정보에 따라 헤드/바디/테일 영역에서 각각 다르게 CIR을 추정하여 채널 등화를 수행한다.

이때 상기 바디 영역에서는 기지 데이터를 이용하여 추정한 CIR을 이용하여 채널 등화를 수행할 수 있다. 그리고 헤드 영역에서는 상기 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 하나를 적용하여 CIR를 구한 후 채널 등화를 수행하고, 테일 영역에서도 상기 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 하나를 적용하여 CIR를 구한 후 채널 등화를 수행할 수 있다. 이때 상기 헤드 영역과 테일 영역에는 동일한 실시예를 적용할 수도 있고, 서로 다른 실시예를 적용할 수도 있다. 일 예로, 헤드/테일 영역에 제2 실시예를 동일하게 적용하여 해당 영역에 인접한 바디 영역의 CIR들을 Extrapolation시켜 구한 CIR를 이용하여 채널 등화를 수행할 수 있다. 또 다른 예로, 헤드 영역에서는 제2 실시예를 적용하여 구한 CIR를 이용하고, 테일 영역에서는 제3 실시예를 적용하여 구한 CIR를 이용하여 채널 등화를 수행할 수도 있다.

상기 기지 데이터 검출 및 발생부(740)는 상기 복조부(720)의 입/출력 데이터 즉, 복조가 이루어지기 전의 데이터 또는 복조가 이루어진 후의 데이터로부터 송신측에서 삽입한 기지 데이터를 검출하여 복조부(720)와 채널 등화기(730)로 출력한다.

상기 에러 정정부(750)의 비터비 디코더(751)는 상기 채널 등화기(730)에서 출력되는 데이터에 대하여 비터비 복호를 수행하여 디인터리버(752)로 출력한다. 이때 상기 비터비 디코더(751)에서 판정한 8-레벨의 결정값은 상기 채널 등화기(730)로 제공하여 등화 성능을 향상시킬 수 있다. 상기 디인터리버(752)는 입력 데이터에 대해 송신측의 데이터 인터리버의 역과정을 수행하여 RS 디코더/비체계적 RS 패리티 제거부(RS encoder/Non-systematic RS parity remover)(753)로 출력한다. 상기 RS 디코더/비체계적 RS 패리티 제거부(753)에서는 입력받은 패킷이 메인 데이터 패킷인 경우 체계적 RS 복호를 수행하고, 인핸스드 데이터 패킷인 경우에는 패킷에 삽입되어 있는 비체계적 RS 패리티 바이트를 제거하여 디랜더마이저(754)로 출력한다.

상기 디랜더마이저(754)는 RS 디코더/비체계적 RS 패리티 제거부(753)의 출력에 대하여 디랜더마이징을 수행하고 MPEG 동기 바이트를 매 패킷의 앞에 삽입하여 188 바이트 패킷 단위로 출력한다. 상기 디랜더마이저(754)의 출력은 메인 MPEG 디코더(도시되지 않음)로 출력됨과 동시에 메인 데이터 패킷 제거부(755)로 출력된다.

한편 상기 메인 데이터 패킷 제거부(755)는 디랜더마이저(754)의 출력으로부터 188바이트 단위의 메인 데이터 패킷을 제거하여 E-VSB 패킷 디포맷터(756)로 출력한다. 상기 E-VSB 패킷 디포맷터(756)는 상기 메인 데이터 패킷 제거부(755)에서 출력되는 인핸스드 데이터 패킷으로부터 송신측에서 인핸스드 데이터 패킷에 삽입했던 MPEG 헤더와 기지 데이터를 제거한 후 E-VSB 데이터 처리부(757)로 출력한다. 상기 E-VSB 데이터 처리부(757)는 상기 E-VSB 패킷 디포맷터(756)의 출력에 대해 널 데이터 제거, 추가의 에러 정정 복호, 디인터리빙 등을 수행하여 최종으로 인핸스드 데이터를 출력한다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 디지털 방송 시스템 및 처리 방법은 채널을 통하여 부가 데이터를 송신할 때 오류에 강하고 또한 기존의 VSB 수신기와도 호환성이 가능한 이점이 있다. 더불어 기존의 VSB 시스템보다 고스트와 잡음이 심한 채널에서도 부가 데이터를 오류없이 수신할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 송신측에서는 정보를 갖고 있는 인핸스드 데이터와 송/수신측에서 알고 있는 기지 데이터 중 적어도 하나를 포함하여 인핸스드 데이터 패킷을 구성하여 전송하고, 수신측에서는 상기 기지 데이터를 채널 등화에 이용함으로써, 수신 성능을 향상시킬 수 있다.

특히 본 발명은 다수개의 인핸스드 데이터 패킷이 계층화된 영역으로 구분되어 전송되면, 각 영역의 특성에 따라 서로 다른 방식으로 CIR을 추정하여 채널 등화를 수행함으로써, 채널 등화 성능을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명은 채널 변화가 심하고 노이즈에 대한 강건성이 요구되는 휴대용 및 이동 수신기에 적용하면 더욱 효과적이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (34)

1. 삭제
2. 삭제
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7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 제1, 제2, 제3 영역을 포함하는 데이터 그룹 내 상기 제2 영역은 상기 제1 영역과 제3 영역 사이에 위치하면서 인핸스드 데이터와 기지 데이터 열을 포함하며, 상기 데이터 그룹을 포함하는 방송 신호를 수신하는 튜너;

    상기 수신된 방송 신호를 중첩(overlap)하는 중첩부;

    상기 중첩된 방송 신호를 주파수 영역으로 변환하는 제1 FFT(Fast Fourier Transform)부;

    상기 기지 데이터 열을 이용하여 상기 수신된 방송 신호로부터 채널 임펄스 응답(CIR)을 추정하는 CIR 추정부;

    상기 추정된 CIR을 주파수 영역으로 변환하는 제2 FFT부;

    상기 추정된 CIR를 기반으로 주파수 영역에서 계수를 연산하는 계수 연산부; 및

    상기 중첩된 방송 신호와 상기 연산된 계수를 주파수 영역에서 곱하여 상기 방송 신호에 포함된 인핸스드 데이터의 채널 왜곡을 보상하는 왜곡 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 제1 영역과 제3 영역은 인핸스드 데이터와 메인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 CIR 추정부는

    상기 추정된 CIR을 보간(interpolation)하여, 보간된 CIR을 출력하는 것을 디지털 방송 수신 시스템.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 CIR 추정부는

    상기 추정된 CIR을 외삽(extrapolation)하여, 외삽된 CIR을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 디지털 방송 수신 시스템.
29. 제 25 항에 있어서,

    상기 채널 왜곡이 보상된 인핸스드 데이터를 시간 영역으로 변환한 후, 시간 영역에서 세이브(save)를 수행하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템.
30. 제1, 제2, 제3 영역을 포함하는 데이터 그룹 내 상기 제2 영역은 상기 제1 영역과 제3 영역 사이에 위치하면서 인핸스드 데이터와 기지 데이터 열을 포함하며, 상기 데이터 그룹을 포함하는 방송 신호를 수신하는 단계;

    상기 수신된 방송 신호를 중첩(overlap)하는 단계;

    상기 중첩된 방송 신호를 주파수 영역으로 변환하는 단계;

    상기 기지 데이터 열을 이용하여 상기 수신된 방송 신호로부터 CIR을 추정하는 단계;

    상기 추정된 CIR을 주파수 영역으로 변환하는 단계;

    상기 추정된 CIR을 기반으로 주파수 영역에서 계수를 연산하는 단계; 및

    상기 중첩된 방송 신호와 상기 연산된 계수를 주파수 영역에서 곱하여 상기 방송 신호에 포함된 인핸스드 데이터의 채널 왜곡을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 제1 영역과 제3 영역은 인핸스드 데이터와 메인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 추정된 CIR을 보간(interpolation)하여, 보간된 CIR을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 디지털 방송 수신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
33. 제 31 항에 있어서,

    상기 추정된 CIR을 외삽(extrapolation)하여, 외삽된 CIR을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 디지털 방송 수신 시스템의 방송 신호 처리 방법.
34. 제 30 항에 있어서,

    상기 채널 왜곡이 보상된 인핸스드 데이터를 시간 영역으로 변환한 후, 시간 영역에서 세이브(save)를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 수신 시스템의 방송 신호 처리 방법.

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