Synchronization performance optimization using adaptive bandwidth filter and average power controller over DTV system

DTV시스템에서 평균 파워 조절기와 추정 옵셋 변화율에 따른 대역폭 조절 필터를 이용한 동기 성능 최적화

  • Nam, Wan-Ju (The Graduate School of IT & Telecommunications, INHA University) ;
  • Lee, Sung-Jun (The Graduate School of IT & Telecommunications, INHA University) ;
  • Sohn, Sung-Hwan (The Graduate School of IT & Telecommunications, INHA University) ;
  • Kim, Jae-Moung (The Graduate School of IT & Telecommunications, INHA University)
  • 남완주 (인하대학교 정보통신 대학원) ;
  • 이성준 (인하대학교 정보통신 대학원) ;
  • 손성환 (인하대학교 정보통신 대학원) ;
  • 김재명 (인하대학교 정보통신 대학원)
  • Published : 2007.09.25

Abstract

To recover transmitted signal perfectly at DTV receiver, we have to acquire carrier frequency synchronization to compensate pilot signal which located in wrong position and rotated phase. Also, we need a symbol timing synchronization to compensate sampling timing error. Conventionally, to synchronize symbol timing, we use Gardner's scheme which used in multi-level signal. Gardner's scheme is well known for its sampling the timing error signal from every symbol and it makes easy to detect and keep timing sync in multi-path channel. In this paper, to discuss the problem when the received power level is out of range and we cannot get synchronization information. With this problem, we use 2 step procedures. First, we put a received signal power compensation block before Garder's timing error detector. Second, adaptive loop filter to get a fast synchronization information and averaging loop filter's output value to reduce the amount of jitter after synchronization in PLL(Phased Locked Loop) circuit which is used to get a carrier frequency synchronization and symbol timing synchronization. Using the averaging value, we can estimate offset. Based on offset changing ratio, we can adapt adaptive loop filter to carrier frequency and symbol timing synchronization circuit.

DTV수신기에서 송신신호를 완벽하게 복원하기 위해서는 채널의 영향으로 인해 파일롯의 위치가 바뀌고 위상이 틀어지는 것을 보상해주는 반송파 주파수 동기와 샘플링 클락 주파수와의 위상오차로 인해 발생하는 샘플링 타이밍 오차를 보상하는 심볼 타이밍 동기가 모두 획득되어야 한다. 심볼 타이밍 동기부는 일반적으로 다중레벨을 가지는 신호에 사용되는 가드너(Gardner)방법을 사용한다. 가드너 방법은 매 심볼마다 타이밍 에러성분을 추출하므로 다중경로 채널에서 타이밍동기를 추적하면서 유지하는데 유리한 방식이다. 본 논문에서는 가드너 방법에서 에러를 검출하기 위해 사용되는 가드너 타이밍 에러 검출기(Timing Error Detector)가 수신파워레벨이 기준 파워레벨에서 크게 벗어날 경우 동기를 획득할 수 없는 문제점을 해결하기 위해 1단계로 가드너 타이밍 에러 검출기 블록 앞에 수신파워레벨을 계산하여 보정하는 블록을 추가하여 수신파워레벨을 보정한다. 2단계로 반송파 주파수동기와 심볼타이밍동기에 사용되는 PLL(Phase Locked Loop)회로의 빠른 동기 획득과 동기 획득 후 지터량을 줄이기 위하여 루프필터의 출력 값의 평균을 이용하여 옵셋량을 추정하여 추정된 옵셋의 변화율에 따라 단계적 대역폭을 가지는 적응적인 루프필터를 반송파 주파수 동기 회로와 심볼 타이밍동기 회로에 적용함으로써 최적의 동기성능을 얻는다.

Keywords

References

  1. ATSC A/53, ATSC digital television standard, Sep. 1995
  2. 김용철, 김대진, '타이밍 옵셋 보상기법을 이용한 DTV 수신성능 개선,' 대한전자공학회 논문지, vol.26, no.1, pp.15-18, 2003
  3. Yong Chul Kim, Young Ho Oh, Seong Joon Baek, Dae Jin Kim, 'Timing-Offset Compansation Techniques in ATSC DTV Receivers,' IEEE Trans. on Consumer Electronics, vol.49, no.3, pp.519-523, Aug. 2003 https://doi.org/10.1109/TCE.2003.1233764
  4. Floyd M. Gardner, 'A BPSK/QPSK Timing-Error Detector for Sampled Receivers,' IEEE Trans. on Communications, COM-24, May 1986
  5. 한동석, 김정진, 류영재, 'ATSC 8-VSB DTV의실내 수신 동기 성능개선' 방송공학학회지 제7권1호 , pp.30-38, 2002
  6. 남완주, 이성준, 김재명, 'ATSC DTV 시스템에서 수신 파워 레벨 보상을 이용한 타이밍 동기 기법' 한국방송공학회 학술대회 pp.197-200, 2006
  7. 남완주, 이명걸, 김재명, 'ATSC DTV 시스템에서 추정 옵셋 변화율을 이용한 동기 알고리즘' JCCI, 2006
  8. 이동훈, 박성우, 김정진, '최신 ATSC DTV 수신기의 다중 경로 페이딩 환경에서의 수신 성능 평가' 한국방송공학회 추계학술대회, pp.191-195, 2006
  9. Mackenzie report, refer to the test in DTV systems, May 2000