ATSC DTV시스템의 평균파워추정을 이용한 동기 알고리즘
ATSC DTV시스템의 평균파워추정을 이용한 동기 알고리즘
ATSC DTV시스템의 평균파워추정을 이용한 동기 알고리즘
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2. 기존 <strong>동기</strong> <strong>알고리즘</strong><br />
<strong>ATSC</strong> DTV 시스템은 <strong>동기</strong>를 획득하기 위해서 반송<br />
파 주파수 <strong>동기</strong>와 심볼 타이밍 <strong>동기</strong>를 사용한다.<br />
그림 1 은 DTV 시스템에서 <strong>동기</strong> <strong>알고리즘</strong>의 블록도<br />
를 나타낸다. Carrier Frequency Synchronization 블록은<br />
파일럿의 정보와 FPLL (Frequency Phase-Locked Loop)<br />
이용하여 주파수 <strong>동기</strong>를 획득 한다. 여기서 루프필<br />
터는 NCO(Numerically-Controlled Oscilloator)의 위상<br />
과 주파수가 입력신호의 위상과 동일하도록 조절하<br />
는 역할을 한다. 이때 루프필터의 대역폭은 PLL 의<br />
성능을 결정짓는 중요한 요인이 된다.<br />
Symbol Timing Synchronization 은 다중 레벨을 가지<br />
는 신호의 샘플링 클락 옵셋을 추정 하는 방법중<br />
가장 일반적으로 사용되는 가드너 방법을 사용하였<br />
다. 가드너 방법은 심볼 레이트의 두 배로 샘플링<br />
된 신호 간의 곱의 차를 이용하여 샘플링 클럭 옵<br />
셋을 추정하는 방식으로 샘플링 클럭 옵셋은 식(1)<br />
과 같다.<br />
1<br />
( t)<br />
= r(<br />
t − ){ r(<br />
t)<br />
− r(<br />
t −1)}<br />
2<br />
r(t)<br />
e (1)<br />
( :2 배로 오버샘플링 된 수신 데이터)<br />
가드너 방법은 매 심볼마다 타이밍 에러 성분을 추<br />
출하므로 변하는 채널에서 타이밍 <strong>동기</strong>를 추적하면<br />
서 <strong>동기</strong>를 유지하는데 유리한 방식이다. 옵셋 추정<br />
값을 누적하여 평균을 구하면 정확한 샘플링 클럭<br />
옵셋을 구할 수 있는데 루프 필터가 옵셋의 추정값<br />
을 누적하여 평균을 구하는 역할을 한다. [3] 그러나<br />
8-VSB 와 같이 다중레벨 신호의 경우 중간 샘플의<br />
값이 다양한 값을 가지게 된다. 물론 전송하는 신호<br />
의 평균값이 0이기 때문에 루프필터에 누적된 중간<br />
샘플의 평균은 0 인 값을 가지지만 매 순간마다<br />
1<br />
r (t)<br />
와 r ( t −1)<br />
의 중간값인 r ( t − ) 이 0 이 아닌<br />
2<br />
값을 가질 수 있기 때문에 타이밍 지터가 매우 커<br />
지는 문제점을 가지고 있다. 가드너 방식은 다중경<br />
로에 따른 성능열화가 적지만 자기 신호간의 간섭<br />
인 지터에 의해 성능이 떨어진다. [4]<br />
그림 1 DTV 시스템에서 <strong>동기</strong><strong>알고리즘</strong> 블록도<br />
그림 2 루프필터 대역폭에 따른 <strong>동기</strong>수렴 곡선<br />
(a) 반송파 주파수 <strong>동기</strong>수렴 곡선<br />
(Frequency offset -100 Khz in AWGN Channel)<br />
(b) 심볼 타이밍 <strong>동기</strong>수렴 곡선<br />
(Sampling Clock offset +200 ppm in AWGN Channel)<br />
그림 2 는 반송파 주파수 <strong>동기</strong>와 심볼 타이밍 <strong>동기</strong><br />
에 사용되는 루프필터 대역폭에 따라서 <strong>동기</strong> 수렴<br />
곡선을 보여준다. 루프필터대역폭을 1000ppm,<br />
500ppm, 100ppm으로 점차적으로 줄여가며 <strong>동기</strong>성능<br />
을 측정한 것이다. (a)와 (b)에서 공통적으로 알 수<br />
있는 것은 1000ppm과 같이 루프필터의 대역폭이 크<br />
다면 빠르게 <strong>동기</strong>를 획득하지만 수렴 후에도 지터<br />
가 계속적으로 심하게 생기고 100ppm과 같이 루프<br />
필터의 대역폭이 작다면 <strong>동기</strong>를 획득하는데 매우<br />
오랜 시간이 걸리지만 지터가 거의 발생하지 않는<br />
것을 볼 수 있다. [5]<br />
3. 제안 <strong>동기</strong> <strong>알고리즘</strong><br />
본 논문에서 제안하는 <strong>동기</strong> <strong>알고리즘</strong>은 반송파 주<br />
파수 <strong>동기</strong>와 심볼 타이밍 <strong>동기</strong>에 들어가는 루프필<br />
터의 대역폭을 초기에는 루프 필터의 대역폭을 크<br />
게 설정하여 루프필터를 통과한 데이터의 일정 관<br />
찰 시간동안 지터의 평균값을 구한 후 이 지터의<br />
평균값을 이용하여 초기에 옵셋값을 추정하고 초기<br />
옵셋 추정값과 계속적으로 들어오는 옵셋 추정값의<br />
변화율을 이용하여 옵셋 추정치의 변화율이 전에<br />
변화율 보다 적을 경우에 지터의 크기를 줄이기 위<br />
해 점차적으로 대역폭을 줄이는 <strong>알고리즘</strong>이다.