A Carrier Frequency Synchronization Scheme for modified ATSC Systems

Recently, studies of 3D HDTV broadcasting technology have been processed actively. Korea is making efforts to modify Advanced Television Systems Committee (ATSC) 8-Vestigial Side Band (8-VSB) systems for terrestrial 3D HDTV broadcasting services. We intend to adopt a new frame structure to use PN (Pseudo-Noise) sequence as frame header, and VSB modulation. PN sequence is used to recover carrier freqeuncy offset, carrier phase error. In this paper, we will describe this system as the modified ATSC systems. The receiver of the modified ATSC system should be able to estimate and recover carrier frequency offset exactly. A existing ATSC systems inserts pilot to recover carrier frequency offset, on the other hand the modified ATSC systems use PN sequence to recovery carrier frequency offset without the use of pilot. In this paper, we introduce carrier frequency recovery (CFR) scheme for the modified ATSC systems. The proposed CFR scheme is composed of coarse CFR scheme using Fitz algorithm and fine CFR scheme using a simple PN sequence correlation algorithm. And, the symbol information of QAM modulated signal is contained in both In-phase (I)channel and Quadrature-phase (Q)channel. However the symbol information of VSB modulated signal is contained in I channel, and Q channel is just Hilbert transform of I channel. For the reason, VSB modulated symbols can not have fixed phase like QAM modulated symbols, and VSB modulated symbols is more sensitive to carrier frequency offset. Therefore we perform phase correction of received PN sequence to improve performance.

수정된 ATSC 전송 시스템을 위한 반송파 주파수 동기부 설계에 관한 연구

최근 들어 3D HDTV (3-Dimensional High Definition Television)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 3D HDTV 방송 서비스를 위하여 기존의 HDTV 전송 방식인 ATSC (Advanced Television Systems Committee) 8-VSB (8-Vestigial Side Band) 시스템을 수정하려는 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 프레임헤더에 PN (Pseudo-Noise)심볼을 삽입하여 반송파 주파수 오차와 반송파 위상 오차 복구를 이루도록 하는 프레임 구조와 VSB 변조방식을 채택하고자 한다. 본 논문에서는 이 시스템을 수정된 ATSC 전송시스템이라 부르려 한다. 수정된 ATSC 전송시스템의 수신기는 방송 신호의 원활한 수신을 위하여 반송파 주파수 오차(심볼속도 대비 최대 1%)를 정확하게 추정하고 복구하여야 한다. 기존 ATSC 시스템이 파일럿 신호를 삽입하여 반송파 주파수 오차를 복구 하였다면, 수정된 ATSC 시스템은 별도의 파일럿 신호 첨가 없이 PN심볼을 이용하게 된다. 본 논문에서는 수정된 ATSC 전송 시스템에 적용 가능한 반송파 주파수 복구 방식을 소개한다. 제안된 방식은 Fitz 알고리즘을 이용한 거친 반송파 주파수 오차 복구부과 간단한 PN심볼 상관 알고리즘을 이용한 미세 반송파 주파수 오차 복구부를 가진다. 그리고 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 변조된 신호는 심볼 정보가 동위상 채널과 직각위상 채널에 존재하는 반면 VSB 변조된 신호는 심볼 정보가 동위상 채널에만 존재하고 직각위상 채널은 단지 동위상 채널의 힐버트 변환된 값이다. 그러므로 VSB 변조된 신호는 QAM 변조된 신호와 같은 고정된 위상을 가지지 못하고, 반송파 주파수 옵셋에 더욱 민감하게 된다. 이 같은 문제를 해결하고 성능을 향상시키기 위하여 이상적인 송수신 시스템에서 수신된 PN 심볼을 이용한 수신된 신호의 위상보정 과정을 수행하게 된다.