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KR100556377B1 - Symbol timing restorer - Google Patents

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KR100556377B1
KR100556377B1 KR1020030064412A KR20030064412A KR100556377B1 KR 100556377 B1 KR100556377 B1 KR 100556377B1 KR 1020030064412 A KR1020030064412 A KR 1020030064412A KR 20030064412 A KR20030064412 A KR 20030064412A KR 100556377 B1 KR100556377 B1 KR 100556377B1
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김재형
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    • H04N5/44Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/455Demodulation-circuits
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Abstract

BPF(Band Pass Filter)부의 출력은 이득이 많게는 수십 배에서 수백 배까지 차이가 나게 되는데 이를 고스트가 없는 상황에서 최적화된 루프 필터를 이용하여 제어하기 부적합하다. The output of the BPF (Band Pass Filter) section can vary from several tens to hundreds of gains, which is not suitable to control with an optimized loop filter in the absence of ghosts.

이에, 본 발명에서는 이득의 크기에 상관없이 일정한 수렴속도를 나타낼 수 있도록 이득을 복소 정규화(Complex Normalization)하는 복소 정규화기를 이용하여 어떠한 채널 환경하에서도 정상적인 채널에 가깝게 타이밍 에러의 이득을 조절해 줌으로써 루프 필터가 최적화된 영역에서 동작할 수 있게 할 수 있는 심벌 타이밍 복원기를 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, the timing error is adjusted to be close to the normal channel under any channel environment by using a complex normalizer that complex-normalizes the gain so that a constant convergence speed can be obtained regardless of the gain. We want to provide a symbol timing recoverer that allows the filter to operate in an optimized region.

따라서, 본 발명을 이용할 경우 이득의 크기에 관계없이 일정한 수렴 속도를 얻을 수 있으며 특히, 주파수 선택적인 감쇄가 발생하는 채널에서 초기 수렴속도와 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, using the present invention can achieve a constant convergence rate regardless of the gain size, and in particular, it is possible to improve the initial convergence speed and performance in the channel where frequency selective attenuation occurs.

타이밍 복원기, 복소 정규화기, 수렴, 최적화Timing Restorer, Complex Normalizer, Convergence, Optimization

Description

심벌 타이밍 복원기{Symbol Timing Recovery}Symbol Timing Recovery

도 1은 일반적인 디지털 TV 수신기의 블록 구성도1 is a block diagram of a general digital TV receiver

도 2는 심볼 타이밍 복원기의 대표적인 구조도2 is a representative structural diagram of a symbol timing recoverer;

도 3은 도 2의 루프 필터의 전형적인 구조도3 is a schematic structural diagram of a loop filter of FIG.

도 4는 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기의 구조도4 is a structural diagram of a Gardner type symbol timing recoverer

도 5는 종래 OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기의 구조도5 is a structural diagram of a symbol timing recoverer of the conventional OQAM method

도 6은 본 발명에 따른 심벌 타이밍 복원기의 구조도6 is a structural diagram of a symbol timing recoverer according to the present invention.

도 7은 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기의 성능을 테스트한 결과 파형도7 is a waveform diagram of a test result of the Gardner type symbol timing recoverer.

도 8은 본 발명에 따른 심벌 타이밍 복원기의 성능을 테스트한 결과 파형도8 is a waveform diagram showing the results of testing the performance of the symbol timing recoverer according to the present invention.

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

601 : 재샘플기 602 : 제 1 OQAM 신호 생성기601: Resampler 602: First OQAM Signal Generator

603 : HPF/BPF부 604 : 제곱기/덧셈기603: HPF / BPF section 604: squarer / adder

605 : BPF부 606 : 위상 분리기605: BPF section 606: phase separator

607 : 복소 정규화기 608 : 제 2 OQAM 신호 생성기607: Complex Normalizer 608: Second OQAM Signal Generator

609 : 제곱기/덧셈기 610 : 루프 필터부609: squarer / adder 610: loop filter unit

611 : NCO부 611: NCO Department

본 발명은 방송 수신기에 관한 것으로 특히, 주파수 선택적인 채널 환경에서 뛰어난 수렴 성능을 제공할 수 있는 심벌 타이밍 복원기에 관한 것이다.The present invention relates to a broadcast receiver, and more particularly to a symbol timing recoverer capable of providing excellent convergence performance in a frequency selective channel environment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1을 일반적인 디지털 수신기의 블록 구성도로, 안테나(Antenna)(101), 튜너(102), 아날로그 처리부(103), A/D(Analog/Digital) 변환부(104), 위상 분리기(105), 반송파 복원기(Carrier Recovery)(106), 심벌 타이밍 복원기(107), 채널 등화기(Channel Equalizer)(108), 위상 추적기(Phase Tracer)(109), 채널 복호화기(110), A/V(Audio/Video) 신호 처리부(111)로 구성된다.1 is a block diagram of a general digital receiver, including an antenna 101, a tuner 102, an analog processing unit 103, an analog / digital (A / D) conversion unit 104, a phase separator 105, Carrier Recovery 106, Symbol Timing Restorer 107, Channel Equalizer 108, Phase Tracer 109, Channel Decoder 110, A / V It consists of an (Audio / Video) signal processing unit 111.

먼저, 안테나(101)를 통해 수신되는 공중파 신호는 튜너(102)에서 중간 주파수(Intermediate Frequency : IF)의 통과 대역(Passband) 신호로 변환된다.First, the airwave signal received through the antenna 101 is converted into a passband signal of an intermediate frequency (IF) at the tuner 102.

이 신호는 인접 채널 간섭 및 튜너(102)에서 발생된 고주파 성분을 제거하기 위하여 SAW 필터, 이득 조절부(AGC : Automatic Gain Controller) 등으로 구성된 아날로그 처리부(103)를 통과한다. This signal passes through an analog processing unit 103 composed of a SAW filter, a gain control unit (AGC), etc. in order to remove high frequency components generated from adjacent channel interference and tuner 102.

그리고, A/D 변환부(104)에서는 고정 발진자를 사용할 경우 아날로그 신호를 고정 주파수를 갖는 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호로 변환된 통과대역 신호는 위상 분리부(105)를 거쳐 복소 신호로 변환되는데, 이 복소 신호는 반송파 복원기(106)를 거쳐 기저 대역(Baseband) 신호로 변환된다.When the fixed oscillator is used, the A / D converter 104 converts the analog signal into a digital signal having a fixed frequency. The passband signal converted into a digital signal is converted into a complex signal through the phase separator 105, and the complex signal is converted into a baseband signal through a carrier recoverer 106.

상기 반송파 복원기(106)를 통해 기저대역으로 내려온 신호는 심벌 클럭을 복원하기 위한 심벌 타이밍 복원기(107)의 입력으로 들어간다. The signal coming down to the baseband through the carrier decompressor 106 enters the input of the symbol timing decompressor 107 to recover the symbol clock.

그리고, 심벌 타이밍 복원기(107)의 출력 신호는 채널 등화기(108)로 입력되는데, 채널 등화기(108)에서는 전송 채널에 의해 부가된 인접 심벌 간섭(Inter Symbol Interference)을 제거한다. 그리고, 상기 반송파 복원기(106)에서 제거하지 못한 반송파의 잔류 위상은 위상 추적기(109)를 통해서 복원한다.The output signal of the symbol timing reconstructor 107 is input to the channel equalizer 108, which removes the inter symbol interference added by the transmission channel. In addition, the residual phase of the carrier that is not removed by the carrier restorer 106 is recovered through the phase tracker 109.

이렇게 해서 위상 보정된 신호는 채널 복호화기(FEC)(110)를 통해 채널을 통과하면서 생긴 오류를 정정하고, 상기 채널 복호화기(110)를 통과한 신호는 A/V 신호 처리부(111)에 전달된다.Thus, the phase corrected signal corrects an error generated while passing through the channel through the channel decoder (FEC) 110, and the signal passed through the channel decoder 110 is transferred to the A / V signal processor 111. do.

상기 A/V 신호 처리부(111)에서는 MPEG 2 및 Dolby AC-3 방식으로 처리된 영상 및 음성 신호를 풀어서 모니터 및 스피커(200)를 통해 출력될 수 있도록 한다.The A / V signal processor 111 decompresses the video and audio signals processed by the MPEG 2 and Dolby AC-3 schemes and outputs them through the monitor and the speaker 200.

이러한 디지털 방송 수신기의 구성 요소들 중 심벌 타이밍 복원기(107)의 기본적인 구조는 도 2와 같다.The basic structure of the symbol timing recoverer 107 among the components of the digital broadcast receiver is shown in FIG. 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 심벌 타이밍 복원기(107)는 인터폴레이터(Interpolator)(201)와, 타이밍 에러 검출기(202)와, 루프 필터(203)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the symbol timing recoverer 107 is composed of an interpolator 201, a timing error detector 202, and a loop filter 203.

A/D 변환부(104)에 의해 A/D 변환된 신호는 위상 분리기(105)와 반송파 복원기(106)를 거쳐 심벌 타이밍 복원기(107)의 인터폴레이터(201)에 입력되는데, 상기 인터폴레이터(201)는 A/D 변환부(104)에서 샘플링된 신호의 중간값을 생성하므로써 실제 심벌 타이밍 주파수와 위상에 가까운 샘플을 내보낸다. The signal A / D converted by the A / D converter 104 is input to the interpolator 201 of the symbol timing recoverer 107 via the phase separator 105 and the carrier recoverer 106. The oscillator 201 generates a sample close to the actual symbol timing frequency and phase by generating an intermediate value of the signal sampled by the A / D converter 104.

상기 인터폴레이터(201)의 출력은 타이밍 에러 검출기(202)로 보내져 여러 가지 알고리즘에 의해 타이밍 에러를 추출하게 된다. 그리고, 인터폴레이터(201)의 제어 신호는 상기 타이밍 에러 검출기(202)의 출력 신호를 루프 필터(203)를 통과시켜 얻는다.The output of the interpolator 201 is sent to the timing error detector 202 to extract timing errors by various algorithms. The control signal of the interpolator 201 is obtained by passing the output signal of the timing error detector 202 through the loop filter 203.

도 3은 루프 필터(203)의 상세 구성도로, 전형적인 2차 루프 필터의 구조를 나타낸다.3 is a detailed block diagram of the loop filter 203 and shows a structure of a typical secondary loop filter.

상기 루프 필터(203)는 2개의 경로로 이루어져 있는데, 경로 1은 타이밍 에러 검출기(202)에서 출력되는 타이밍 에러 신호에 이득 Kp를 곱하는 제 1 곱셈기(301)로 구성되어 타이밍 위상 에러를 추적하는 역할을 하고, 경로 2는 타이밍 에러 검출기(202)에서 출력되는 타이밍 에러 신호에 이득 Ki를 곱하는 제 2 곱셈기(302)와 이득 Ki가 곱해진 타이밍 에러 신호를 적분하는 적분기(303)로 구성되어 타이밍 주파수 에러를 추적하는 역할을 한다. 그리고, 경로 1과 경로 2를 통해 얻어진 결과는 가산기(304)를 통해 더해져서 상기 인터폴레이터(201)의 제어신호로 출력되게 된다.The loop filter 203 has two paths. The path filter 1 includes a first multiplier 301 that multiplies a gain K p by a timing error signal output from the timing error detector 202 to track timing phase errors. a and path 2 is composed of a timing error detector 202, a second multiplier 302 and the gain K i is the integrator 303, which integrates the timing error signal is multiplied is multiplied by the gain K i in a timing error signal output from the role It serves to track timing frequency errors. The result obtained through the path 1 and the path 2 is added through the adder 304 to be output as a control signal of the interpolator 201.

따라서, 상기 루프 필터(203)는 타이밍 주파수 에러와 위상 에러를 모두 추적할 수 있다.Thus, the loop filter 203 can track both timing frequency errors and phase errors.

다음에 도 4는 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기의 구조를 나타낸 도면으로, DTV 수신기 및 기타 디지털 통신에 광범위하게 적용되고 있는 형태이다.4 is a view showing the structure of a Gardner symbol timing recoverer, which is widely applied to DTV receivers and other digital communications.

Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기는 복소 신호의 실수부만을 이용하는데, 심벌 당 2개의 샘플을 이용하여 타이밍 에러를 검출하는 기능을 하는 것으로, 재샘 플기(Resampler)(401), 프리필터부(Prefilter)(402), 타이밍 에러 검출기(TED : Timing Error Detector)(403), 루프 필터부(Loop Filter)(404), NCO(Numerical Controlled Oscillator)부(405)로 구성된다.The Gardner symbol timing reconstructor uses only the real part of the complex signal. The symbol timing reconstructor functions to detect a timing error using two samples per symbol, and includes a resampler 401 and a prefilter ( 402, a timing error detector (TED) 403, a loop filter 404, and a NCO (Numerical Controlled Oscillator) unit 405.

반송파 복원기(106)로부터의 복소 신호(I 신호 + Q 신호)는 재샘플기(401)의 입력으로 들어가서 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플을 생성하게 된다. 이 중 실수부(Q 신호)만을 취하여 데이터에 의한 패턴 지터(Pattern Jitter)를 줄이기 위해서 심벌 주파수의 1/2되는 지점을 프리필터부(402)를 이용하여 프리필터링(prefiltering)한다.The complex signal (I signal + Q signal) from the carrier decompressor 106 enters the input of the resampler 401 to generate a sample corresponding to twice the symbol frequency. In order to reduce the pattern jitter caused by the data by taking only the real part (Q signal), the prefiltering part is prefiltered by using the prefilter unit 402.

이후, 타이밍 에러 검출기(403)에서 타이밍 에러를 검출하고 루프 필터부(404)와, NCO부(405)를 지나 재샘플기(401)의 제어신호를 생성하게 된다.Thereafter, the timing error detector 403 detects the timing error and generates a control signal of the resampler 401 after passing through the loop filter unit 404 and the NCO unit 405.

상술한 바와 같이, Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기는 패턴 지터를 줄이기 위하여 심벌 주파수의 1/2 지점의 주파수 성분을 프리필터링(prefiltering)하는데, 프리필터링되는 주파수 성분이 감쇄하게 되면 심벌 주파수로 수렴하지 못하거나 수렴시간이 확연히 길어지게 되는 단점이 있다. As described above, the Gardner-type symbol timing reconstructor prefilters frequency components at 1/2 of the symbol frequency to reduce pattern jitter, but when the pre-filtered frequency components are attenuated, they do not converge to the symbol frequency. There is a disadvantage that the convergence time is significantly longer.

또한, 심벌 당 2개의 샘플을 이용하는 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기는 반송파 복원기(106)의 후단에 위치해야 하는데, 파일롯(Pilot)이 심하게 감쇄되어 반송파 복원이 불가능하거나 잔류 지터가 심할 경우 직접적인 영향을 받는 단점이 있다.In addition, a Gardner symbol timing reconstructor using two samples per symbol should be located at the rear end of the carrier reconstructor 106. If the pilot is severely attenuated and carrier recovery is impossible or the residual jitter is severe, a direct influence may be obtained. There are drawbacks to receiving.

상기한 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기의 단점을 극복하기 위하여 최근에 OQAM(Offset QAM) 방식을 이용한 타이밍 복원기의 적용이 시도되고 있다.In order to overcome the drawbacks of the Gardner type symbol timing recoverer, an application of a timing recoverer using an Offset QAM (OQAM) method has recently been attempted.

OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기의 구조를 도 5에 나타내었다.The structure of an OQAM symbol timing recoverer is shown in FIG. 5.

도 5를 보면, OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기는 재샘플기(Resampler)(501)와, 제 1 OQAM 신호 생성기(502), HPF/BPF부(503)와, 제곱기/덧셈기(504)와, BPF부(505)와, 위상 분리기(506)와, 제 2 OQAM 신호 생성기(507)와, 제곱기/뺄셈기(508)와, 루프 필터(Loop Filter)부(509)와, NCO(Numerically Controlled Oscillator)부(510)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the symbol timing recoverer of the OQAM method includes a resampler 501, a first OQAM signal generator 502, an HPF / BPF unit 503, a squarer / adder 504, BPF unit 505, phase separator 506, second OQAM signal generator 507, squarer / subtractor 508, loop filter unit 509, and NCO (Numerically Controlled) Oscillator) 510 is configured.

반송파 복원기(106)로부터의 복소 신호는 재샘플기(501)의 입력으로 들어가서 통해 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플을 생성하게 된다. 그리고, 상기 재샘플기(501)의 복소 출력은 제 1 OQAM 신호 생성기(502)에서 심벌 주기의 2배가되는 복소신호로 변환되는데, 제 1 OQAM 신호 생성기(502)의 출력 신호에서 DC와 데이터에 의한 패턴 지터를 줄이기 위해서 고역통과 필터 및 심벌 주파수의 1/4되는 지점의 신호만을 패스시키는 대역 통과 필터로 이루어진 HPF(High Pass Filter)/BPF(Band Pass Filter)부(503)를 통과하게 된다. The complex signal from the carrier decompressor 106 enters the input of the resampler 501 and generates a sample corresponding to twice the symbol frequency. The complex output of the resampler 501 is converted into a complex signal that is twice the symbol period in the first OQAM signal generator 502. The output signal of the first OQAM signal generator 502 is converted into DC and data. In order to reduce the pattern jitter caused by the high pass filter and the band pass filter that passes only the signal of the quarter point of the symbol frequency pass through the HPF (High Pass Filter) / BPF (Band Pass Filter) section 503.

그리고, 상기 HPF/BPF부(503)를 통해 DC가 제거된 복소 신호는 제곱기/덧셈기(504)에서 I 신호/Q 신호 각각에 대해 제곱되고 제곱된 값들이 더해져서 반송파 잔류 위상에 의한 영향이 제거되게 된다.In addition, the complex signal from which DC is removed through the HPF / BPF unit 503 is squared / squared with respect to each of the I signal / Q signal in the squarer / adder 504, and thus the influence of the carrier residual phase is increased. Will be removed.

상기 제곱기/덧셈기(504)의 출력 신호는 다시 심벌 주파수의 1/2에 해당하는 주파수 성분을 가지는데, 이후로는 이 성분을 이용하여 타이밍 에러를 구하게 된다. The output signal of the squarer / adder 504 again has a frequency component corresponding to one-half of the symbol frequency, after which the timing error is obtained using this component.

먼저, 패턴 지터를 없애기 위하여 BPF부(505)를 통해 심벌 주파수의 1/2되는 지점의 신호만을 통과시키고, 위상 분리기(506)를 이용하여 다시 복소 신호로 변환한 다음 제 2 OQAM 신호 생성기(507)를 통과시켜 신호의 주기를 1/2로 낮춘다.First, in order to eliminate pattern jitter, only the signal at a point half of the symbol frequency is passed through the BPF unit 505, and then converted into a complex signal again using the phase separator 506, and then the second OQAM signal generator 507 Pass through) to reduce the period of the signal by half.

이렇게 변환된 신호는 심벌 주파수의 1/4되는 지점에서 강한 톤(tone)을 형성하는데, 제곱기/뺄셈기(508)를 통해 이 신호를 제곱하면 심벌 주파수의 1/2되는 지점으로 톤이 이동하게 되는데, 이 타이밍 신호는 루프 필터부(509)와 NCO부(510)를 거쳐 재샘플기(501)의 제어신호로 사용되게 된다.The converted signal forms a strong tone at a quarter of the symbol's frequency, which is squared by the squarer / subtractor 508 to shift the tone to half the symbol's frequency. This timing signal is used as a control signal of the resampler 501 through the loop filter unit 509 and the NCO unit 510.

상기한 OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기는 결국 4 제곱 타이밍 복원기(4th Power Timing Recovery Loop)를 VSB 수신기의 제한된 상황에 적용하기 위한 한 방편으로 볼 수 있는데, 반복된 제곱에 의한 DC 증가를 방지하기 위해서 고역 통과 필터와 대역 통과 필터를 사용해야 함으로 주파수 선택적인 감쇄(Frequency Selective Fading) 환경에서는 역시 어느 정도 영향을 받게 된다. The symbol timing reconstructor of the OQAM method can be seen as a way to apply the 4th power timing recovery loop to the limited situation of the VSB receiver. In order to prevent DC increase due to repeated squares, The use of a high pass filter and a band pass filter also affects somewhat in frequency selective fading environments.

OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기는 스펙트럼의 양쪽편이 동시에 감쇄될 경우 심하게 영향을 받지만 VSB 스펙트럼의 한쪽 편만을 이용한 타이밍 복원기(band Edge Timing Recovery)의 단점을 어느 정도 보완할 수 있다. The OQAM symbol timing recoverer is severely affected when both sides of the spectrum are attenuated at the same time, but it can compensate to some extent the disadvantage of band edge timing recovery using only one side of the VSB spectrum.

또한, 제곱기/뎃셈기(504)의 영향으로 반송파 주파수의 영향을 제거할 수 있으므로 반송파 복원기가 수렴하지 못하는 상황에서도 타이밍 복원기의 성능이 열화되지 않는다는 장점을 가지고 있다. In addition, since the influence of the carrier frequency can be eliminated under the influence of the squarer / multiplier 504, the performance of the timing recoverer does not deteriorate even in a situation where the carrier restorer cannot converge.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 주기적으로 대역통과필터(BPF)를 적용해야 하는 한계 때문에 대역통과필터에 통과대역에 해당하는 주파수 성분이 심하게 감쇄될 경우 이득이 작아져 수렴하지 못하는 경우가 발생되게 된다.However, despite these advantages, if the frequency component corresponding to the pass band is severely attenuated in the band pass filter due to the limitation of applying the band pass filter (BPF) periodically, the gain may become small and fail to converge.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 주파수 선택적인 채널 및 다중 간섭 채널 환경에서 초기수렴속도 및 성능을 향상시킬 수 있는 심벌 타이밍 복원기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a symbol timing recoverer capable of improving initial convergence speed and performance in a frequency selective channel and a multi-interference channel environment.

본 발명에 따른 심벌 타이밍 복원기는 복소신호를 수신하여 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플을 생성하는 재샘플기와, 상기 재샘플기의 복소 출력을 심벌 주기의 2배가되는 복소 신호로 변환하는 제 1 OQAM 신호 생성기와, 상기 제 1 OQAM 신호 생성기에서 변환된 신호에서 DC와 데이터에 의한 패턴 지터를 제거하는 HPF/BPF부와, 상기 HPF/BPF부를 통해 DC가 제거된 I 신호, Q 신호를 각각 제곱하고 제곱한 값을 더하여 반송파 잔류 위상에 의한 영향을 제거하는 제곱기/덧셈기와, 상기 제곱기/덧셈기의 출력 신호를 심벌 주파수의 1/2되는 지점에서 대역 통과 필터링하는 BPF부와, 상기 BPF부의 출력 신호를 수신하여 복소신호로 변환하는 위상 분리기와, 상기 위상 분리기를 통과한 BPF부의 출력을 복소 정규화하는 복소 정규화기와, 상기 복소 정규화된 신호의 주기를 1/2로 낮추는 제 2 OQAM 신호 생성기와, 상기 제 2 OQAM 신호 생성기의 출력 신호를 제곱하여 심벌 주기의 1/2되는 지점에서 강한 톤을 갖는 타이밍 신호로 변환하는 제곱기/뺄셈기와, 상기 제곱기/뺄셈기의 출력을 이용하여 상기 재샘플기의 제어신호를 생성하는 루프 필터 및 NCO부로 구성됨을 특징으로 한다.The symbol timing reconstructor according to the present invention receives a complex signal and generates a sample corresponding to twice the symbol frequency, and a first sample for converting the complex output of the resampler into a complex signal that is twice the symbol period. Squares an HPF / BPF unit for removing pattern jitter by DC and data from an OQAM signal generator, the signal converted by the first OQAM signal generator, and an I signal and a Q signal from which DC is removed through the HPF / BPF unit, respectively. A squarer / adder for removing the influence of the carrier residual phase by adding a squared value, a BPF section for bandpass filtering the output signal of the squarer / adder at a half point of the symbol frequency, and the BPF section A phase separator for receiving an output signal and converting the signal into a complex signal, a complex normalizer for complex normalizing the output of the BPF unit having passed through the phase separator, and a period of the complex normalized signal A second OQAM signal generator that is lowered to 1/2, a squarer / subtractor that squares an output signal of the second OQAM signal generator and converts it into a timing signal having a strong tone at a half point of a symbol period, and the square And an NCO unit and a loop filter for generating a control signal of the resampler using the output of the pre-subtractor.

바람직하게, 상기 복소 정규화기는 상기 위상 분리기로부터 수신되는 I 신호 및 Q 신호를 각각 제곱하는 제 1, 제 2 제곱기와, 상기 제 1, 제 2 제곱기의 출력값을 더하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 출력값의 제곱근(

Figure 112003034369642-pat00001
)을 구하는 제곱근기와, 상기 위상 분리기로부터 수신한 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 제곱근기의 출력값으로 나누는 제 1, 제 2 나눗셈기로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the complex normalizer may include first and second squarers that square the I and Q signals received from the phase separator, an adder that adds output values of the first and second squarers, and an output value of the adder. Square root (
Figure 112003034369642-pat00001
And a first divider and a second divider for dividing the I signal and the Q signal received from the phase separator by the output value of the square root, respectively.

바람직하게, 상기 복소 정규화기는 롬(ROM)을 이용하여 구현하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the complex normalizer is implemented using a ROM.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 심벌 타이밍 복원기의 구조도로, 기존 OQAM 방식의 심벌 타이밍 복원기에 이득의 크기에 상관없이 일정한 수렴속도를 나타낼 수 있도록 이득을 복소 정규화(Complex Normalization)하는 복소 정규화기(607)를 추가로 구성한 것이다.6 is a structural diagram of a symbol timing recoverer according to the present invention. The complex normalizer 607 performs complex normalization of a gain so that a constant convergence speed may be represented regardless of a gain size in a conventional symbol timing recoverer of an OQAM method. ) Is an additional configuration.

도 6에 도시된 바에 따르면 심벌 타이밍 복원기는 반송파 복구부(106)로부터의 복소신호를 수신하여 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플을 생성하는 재샘플기(Resampler)(601)와, 상기 재샘플기(601)의 복소 출력을 심벌 주기의 2배가되는 복소 신호로 변환하는 제 1 OQAM 신호 생성기(602)와, 상기 제 1 OQAM 신호 생성기(602)에서 변환된 OQAM 신호에서 DC와 데이터에 의한 패턴 지터를 줄이기 위하여 고역 통과 필터링 및 심벌 주파수의 1/4되는 지점에서의 대역 통과 필터링을 수행하는 HPF/BPF부(603)와, 상기 HPF/BPF부(603)를 통해 DC가 제거된 I 신호와 Q 신호 각각을 제곱하고 제곱한 값을 더하여 반송파 잔류 위상에 의한 영향을 제거하는 제곱기/덧셈기(604)와, 상기 제곱기/덧셈기(604)의 출력 신호를 심벌 주파수의 1/2되는 지점에서 대역 통과 필터링을 수행하는 BPF부(605)와, 상기 BPF부(605)의 출력 신호를 수신하여 복소신호로 변환하는 위상 분리기(606)와, 상기 위상 분리기(606)를 통해 복소 신호로 변환된 BPF부(605)의 출력을 복소 정규화하는 복소 정규화기(607)와, 상기 복소 정규화된 신호의 주기를 1/2로 낮추는 제 2 OQAM 신호 생성기(608)와, 심벌 주파수의 1/4되는 지점에서 강한 톤을 형성하는 제 2 OQAM 신호 생성기(608)의 출력 신호를 제곱하여 심벌 주기의 1/2되는 지점에서 강한 톤을 갖는 타이밍 신호로 변환하는 제곱기/뺄셈기(609)와, 상기 제곱기/뺄셈기(609)의 출력을 상기 재샘플기(601)의 제어신호를 생성하는 루프 필터(610) 및 NCO부(611)로 구성된다.As shown in FIG. 6, the symbol timing recoverer receives a complex signal from the carrier recovery unit 106 to generate a sample corresponding to twice the symbol frequency, and the resampler. A first OQAM signal generator 602 for converting the complex output of the device 601 into a complex signal that is twice the symbol period, and a pattern formed by DC and data in the OQAM signal converted by the first OQAM signal generator 602. HPF / BPF unit 603 for performing high pass filtering and band pass filtering at a quarter of symbol frequency, and I-signal with DC removed through the HPF / BPF unit 603. A squarer / adder 604 that squares each of the Q signals and adds the squared value to remove the influence of the carrier residual phase, and the output signal of the squarer / adder 604 at a point half of the symbol frequency. A BPF unit 605 for performing band pass filtering; Complex normalization for complex normalizing the output of the BPF unit 605, which receives the output signal of the BPF unit 605 and converts it into a complex signal, and the BPF unit 605 converted into a complex signal through the phase separator 606. 607, a second OQAM signal generator 608 that lowers the period of the complex normalized signal by half, and a second OQAM signal generator 608 that forms a strong tone at a quarter of the symbol frequency. A squarer / subtractor 609 that squares an output signal of the squareband and converts the output signal of the squarer / subtractor 609 into a timing signal having a strong tone at a half point of a symbol period. A loop filter 610 and an NCO unit 611 for generating a control signal of the device 601.

반송파 복구부(106)로부터 수신된 복소신호는 상기 재샘플기(601)를 통해 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플로 생성되는데 이 복소 출력은 제 1 OQAM 신호 생성부(602)를 통해 심벌 주기의 2배가되는 복소신호로 변환된다. The complex signal received from the carrier recovery unit 106 is generated as a sample corresponding to twice the symbol frequency through the resampler 601, and the complex output is generated through a symbol period through the first OQAM signal generator 602. It is converted into a complex signal which is twice as large as.

이어, 상기 변환된 신호는 HPF/BPF부(603)를 통해 DC와 데이터에 의한 패턴 지터가 제거되게 되며 제곱기/뎃셈기(604)를 통해 반송파 잔류 위상에 의한 영향이 제거되게 된다.Subsequently, the converted signal is removed from the pattern jitter due to DC and data through the HPF / BPF unit 603 and the influence of the carrier residual phase is removed through the squarer / multiplier 604.

상기 제곱기/덧셈기(604)를 통과한 신호는 심벌 주파수의 1/2에 해당하는 주파수 성분을 가지게 되는데, 이후로는 이 성분을 이용하여 타이밍 에러를 구하게 된다. The signal passed through the squarer / adder 604 has a frequency component corresponding to one-half of the symbol frequency, and then the timing error is obtained using this component.

먼저, 상기 제곱기/덧셈기(604)의 출력 신호는 BPF부(605)를 통해 패턴 지터가 제거되게 되고 위상 분리기(606)를 이용하여 복소신호로 변환되게 된다.First, the output signal of the squarer / adder 604 is removed from the pattern jitter through the BPF unit 605 and converted into a complex signal using the phase separator 606.

채널 특성에 따라서 상기 BPF부(606)의 출력은 이득이 많게는 수십 또는 수백 배까지 차이가 나게 되는데 이를 고스트가 없는 상황에 최적화되어 있는 루프 필터를 이용하여 제어하기에는 부적합하다 하겠다. Depending on the channel characteristics, the output of the BPF unit 606 may have a difference of up to several tens or hundreds of gains, which is not suitable for controlling by using a loop filter optimized for a ghost-free situation.

이에, 복소 정규화기(607)를 이용하여 어떠한 환경하에서도 정상적인 채널에 가깝게 타이밍 에러의 이득을 조절해 줌으로써 타이밍 복원기가 루프 필터(610)의 최적화된 영역에서 동작하도록 하였다.Thus, by using the complex normalizer 607 to adjust the gain of the timing error close to the normal channel under any circumstances, the timing recoverer operates in the optimized region of the loop filter 610.

이는 단순히 수렴속도의 향상뿐 아니라 수렴의 가능성을 높여주는 요소로 작용하다.This not only improves the speed of convergence but also acts as a factor to increase the possibility of convergence.

도 6의 하단부는 복소 정규화기(607)의 구현 예를 도시하였으며, 실제 하드웨어 구현시에는 롬(ROM)을 사용할 수 있다.6 illustrates an implementation of the complex normalizer 607, and a ROM may be used in actual hardware implementation.

복소 정규화기(607)는 상기 위상 분리기(606)로부터의 복소신호(I 신호, Q 신호)를 각각 제곱하는 제 1, 제 2 제곱기(607a)(607b)와, 상기 제 1, 제 2 제곱기(607a)(607b)에 의해 제곱된 값을 더하는 덧셈기(607c)와, 상기 덧셈기(607c) 출력값의 제곱근(

Figure 112003034369642-pat00002
)을 구하는 제곱근기(607d)와, 위상 분리기(606)로부터 수신한 복소 신호(I 신호, Q 신호)를 각각 상기 제곱근기(607d)의 출력값으로 나누어 출력하는 제 1, 제 2 나눗셈기(607e)(607f)로 구성된다.The complex normalizer 607 includes first and second squarers 607a and 607b that square the complex signals (I and Q signals) from the phase separator 606, respectively, and the first and second squares. An adder 607c that adds a squared value by the steps 607a and 607b, and a square root of the output value of the adder 607c.
Figure 112003034369642-pat00002
The first and second dividers 607e for dividing and outputting the square roots 607d for obtaining?) And the complex signals (I signals, Q signals) received from the phase separator 606 by the output values of the square roots 607d, respectively. 607f).

도 7과 도 8에서는 종래의 Gardner 방식의 심벌 타이밍 복원기와 본 발명에 서 제안한 타이밍 복원기의 성능을 단일 고스트 환경하에서 비교하기 위한 시뮬레이션 결과이다.7 and 8 are simulation results for comparing the performance of the conventional Gardner symbol timing restorer and the timing restorer proposed in the present invention under a single ghost environment.

시뮬레이션 환경은 AWGN(Additive White Gaussian Noise)가 없고 반송파 복원기가 완벽하게 수렴한 것을 전제로 하고 있다.The simulation environment assumes that there is no AWGN (Additive White Gaussian Noise) and that the carrier restorer is perfectly convergent.

Gardner 방식의 경우 도 7에 나타난 바와 같이, 1 심벌 지연된 0도 0dB에 고스트가 동위상으로 간섭을 일으킬 경우 프리필터링(Prefiltering)된 타이밍 신호의 이득이 너무 작아져 타이밍 주파수 오프셋(Offset)에 수렴하지 못하는 경우가 발생하게 된다(② 신호).In the case of the Gardner method, as shown in FIG. 7, when the ghost causes interference in phase with 0 degree delayed by 1 symbol, the gain of the prefiltered timing signal is too small to converge to the timing frequency offset. If it does not occur (② signal).

이와 같은 현상은 2 심벌 지연의 0dB 고스트가 180도의 위상차를 가지고 간섭할 경우(⑤ 신호)에도 관찰할 수 있다. 이 경우는 파일롯 신호와 타이밍 신호의 이득이 모두 약해짐으로 인해 반송파 복구와 심벌 타이밍 복구가 어려운 상황이다.This phenomenon can be observed even when a 0 dB ghost with 2 symbol delay interferes with a 180 degree phase difference (5) signal. In this case, since both gains of the pilot signal and the timing signal are weakened, carrier recovery and symbol timing recovery are difficult.

한편, 본 발명에서 제안한 방식을 적용할 경우 도 8에 나타난 바와 같이, 거의 모든 단일 고스트에 대해서 일정한 속도로 수렴함을 확인할 수 있다. On the other hand, when applying the method proposed in the present invention as shown in Figure 8, it can be seen that almost all of the single ghost converges at a constant speed.

물론, AWGN을 심하게 가할 경우 이득을 키운다하더라도 잡음의 증폭 때문에 약간의 성능 열화가 예상되지만, 실제 대부분의 DTV 수신 환경에서 Gardner 및 기존 OQAM 방식의 타이밍 복원기에 비해서 수렴 성능이 우수함을 확인할 수 있다. Of course, even if the gain is increased when AWGN is severely applied, a slight performance degradation is expected due to the amplification of noise, but it can be seen that the convergence performance is superior to that of Gardner and the conventional OQAM timing restorer in most DTV reception environments.

특히, 인접(10㎲) 이하의 고스트가 있는 채널에서 성능향상이 두드러진다.In particular, performance improvement is noticeable in channels with ghosts of less than 10 dB.

상기와 같은 본 발명의 심벌 타이밍 복원기는 복소 정규화기를 이용하여 타이밍 에러 신호의 이득 변동을 제한함으로써 주파수 선택적인 감쇄가 발생하는 채 널에서 초기 수렴속도와 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The symbol timing recoverer of the present invention as described above has an effect of improving initial convergence speed and performance in a channel in which frequency selective attenuation occurs by limiting gain variation of a timing error signal using a complex normalizer.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.

Claims (3)

복소신호를 수신하여 심벌 주파수의 2배에 해당하는 샘플을 생성하는 재샘플기와, A resampler for receiving a complex signal and generating a sample corresponding to twice the symbol frequency; 상기 재샘플기의 복소 출력을 심벌 주기의 2배가되는 복소 신호로 변환하는 제 1 OQAM 신호 생성기와, A first OQAM signal generator for converting the complex output of the resampler into a complex signal that is twice the symbol period; 상기 제 1 OQAM 신호 생성기에서 변환된 신호에서 DC와 데이터에 의한 패턴 지터를 제거하는 HPF/BPF부와, An HPF / BPF unit for removing pattern jitter by DC and data from the signal converted by the first OQAM signal generator; 상기 HPF/BPF부를 통해 DC가 제거된 I 신호, Q 신호를 각각 제곱하고 제곱한 값을 더하여 반송파 잔류 위상에 의한 영향을 제거하는 제곱기/덧셈기와, A squarer / adder for removing the influence of the carrier residual phase by adding squared and squared values of I and Q signals from which DC is removed through the HPF / BPF unit; 상기 제곱기/덧셈기의 출력 신호를 심벌 주파수의 1/2되는 지점에서 대역 통과 필터링하는 BPF부와, A BPF unit for band-pass filtering the output signal of the squarer / adder at a point half of a symbol frequency; 상기 BPF부의 출력 신호를 수신하여 복소신호로 변환하는 위상 분리기와,A phase separator for receiving the output signal of the BPF unit and converting the signal into a complex signal; 상기 위상 분리기로부터 수신되는 I 신호 및 Q 신호를 각각 제곱하는 제 1, 제 2 제곱기와 상기 제 1, 제 2 제곱기의 출력값을 더하는 덧셈기와, 상기 덧셈기의 출력값의 제곱근(
Figure 112005060996414-pat00012
)을 구하는 제곱근기 및 상기 위상 분리기로부터 수신한 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 제곱근기의 출력값으로 나누는 제 1, 제 2 나눗셈기를 포함하여 이루어지며, 상기 위상 분리기를 통과한 BPF부의 출력을 복소 정규화하는 복소 정규화기와,
An adder for adding the first and second squarers, each of which squares the I and Q signals received from the phase separator, and an output value of the first and second squarers, and a square root of the output value of the adder (
Figure 112005060996414-pat00012
And a first divider and a second divider for dividing the I and Q signals received from the phase separator and the output values of the square root, respectively, and complex normalizing the output of the BPF portion passing through the phase separator. With a complex normalizer,
상기 복소 정규화된 신호의 주기를 1/2로 낮추는 제 2 OQAM 신호 생성기와, A second OQAM signal generator for lowering the period of the complex normalized signal by 1/2; 상기 제 2 OQAM 신호 생성기의 출력 신호를 제곱하여 심벌 주기의 1/2되는 지점에서 강한 톤을 갖는 타이밍 신호로 변환하는 제곱기/뺄셈기와, A squarer / subtractor which squares an output signal of the second OQAM signal generator and converts the output signal of the second OQAM signal into a timing signal having a strong tone at a half point of a symbol period; 상기 제곱기/뺄셈기의 출력을 이용하여 상기 재샘플기의 제어신호를 생성하는 루프 필터 및 NCO부로 구성됨을 특징으로 하는 심벌 타이밍 복원기.And a NCO unit and a loop filter for generating a control signal of the resampler using the output of the squarer / subtractor.
삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복소 정규화기는The complex normalizer 롬(ROM)을 이용하여 구현하는 것을 특징으로 하는 심벌 타이밍 복원기.Symbol timing recoverer, characterized in that implemented using a ROM (ROM).
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