ATSC DTV시스템의 평균파워추정을 이용한 동기 알고리즘

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