[논문]귀환 채널 추정 및 RFP 성능을 개선한 간섭 제거 기반의 동일 채널 중계기

최수철; 조기량

doi:10.5909/jbe.2016.21.2.261

귀환 채널 추정 및 RFP 성능을 개선한 간섭 제거 기반의 동일 채널 중계기
An Interference Canceller-based Digital On-Channel Repeater to Improve Feedback Channel Estimation and RFP Performance 원문보기

방송공학회논문지 = Journal of broadcast engineering, v.21 no.2, 2016년, pp.261 - 267

초록
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본 논문에서는 타이밍 오프셋 보상을 위한 위상 전 왜곡 기법, 파일럿 성분 추정과 제거를 위한 직류 제거기, 송수신 신호 사이의 상관도를 기반으로 귀환 신호의 지연 시간을 추정하는 기법을 이용한 DAB(Digital Audio Broadcasting)용 간섭 제거 기반 동일 채널 중계기를 제안하고, 이를 ATSC(Advanced Television Systems Committee)시스템에 적용한다. 제안한 간섭 제거 기반의 동일 채널 중계기는 주송신 신호보다 간섭 신호가 더 큰 환경에서의 간섭 제거 능력이 확인되었으며, 이에 따라 중계기의 송출 능력의 개선, 짧은 처리 지연 시간과 더불어 양호한 신호 품질이 얻어짐을 시뮬레이션을 통하여 확인한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, Method for the phase distortion compensation timing offset and DC eliminator for the pilot component estimation and removal, transmitted and received signal correlation in the delay scheme DAB interference cancellation based on the same channel for using for estimating the feedback signal based on a between for removal for the timing offset compensation It proposes a repeater. This was applied to the ATSC system. The on-channel repeater of the proposed interference cancellation based on the interference removing capability is improved in interference signal is 20dB greater than the primary transmission signal environment via the return channel estimation and improve performance RFP. Accordingly, it was confirmed by simulation that good signal is sent out with the improvement of the ability of the repeater.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 DAB 용 간섭제거기반의 동일 채널중계기를제안하고, 이를ATSC 시스템에적용하였다. 제안한 중계기는 파일럿 성분을 효과적으로 추정하고제거하기위하여이동평균기(MAF : Moving Average Filter)를이용한 직류제거기를포함하고, 타이밍오프셋에의한위상회전을보상하기위한위상전왜곡(phase pre-distortion) 기법을통해보다정확한귀환채널추정이이루어지도록 시스템을 설계하였다.
본 논문에서는 타이밍 오차 보상을 위한 위상 전왜곡기법, 파일럿성분추정및제거를위한직류제거기, data-checked="false">송수신신호사이의상관도를기반으로귀환신호의지연시간 을추정하는기법을이용한DAB용간섭제거기반동일 채널중계기를제안하였다.
필요하다. 이에 따라, 기존의IC-DOCR을ATSC DTV 시스템에 적용하기 위하여 다음과 같은 3가지기법을제안하였다.

가설 설정

그리고귀환채널추정을위한FIR 필터 탭 갱신은 LMS 알고리즘을적용하였다. 또 한주 송신 신호보다 큰 귀환 신호에 대한간섭제거능력을보이기위해 수신안테나에서의D/U비(Desired signal-to-Undesired sig- nal ratio)는평균적으로-20dB라고가정하였다. 시뮬레이션에 사용된 주요 파라미터는 표1과 같다.

제안 방법

data-checked="false">직류성분이제대로제거되지않는다면간섭제거이후에도 에러값으로잔존하므로귀환신호제거성능이떨어지게 된다. 따라서 제안하는 IC-DOCReMAF를이용하여입력신호의직류성분을순시적으로추정하고, 귀환 신호 제거 전에 직류성분을 제거한다. 직류성분의 이동평균 추정은 다음과 같이 이루어진다.
또한, 시스템지연시간을줄이기위하여 부분갱신(partial update) 기법을사용하는IC-DOCR을기반으로시스템을설계하고, 정확한 부분갱신 및 위상 전 왜곡기법을 위해DOCR data-checked="false">송수신신호사이의상관도를이용한귀환신호지연시간추정기법을적용하였다. 또한, data-checked="false">본논문에서제안한ATSC용IC-DOCR의성능평가를위하여주송신신호보다간섭신호가큰환경에서간 섭제거능력에대한확인과더불어송출능력의개선, 짧은 처리 시간, 신호품질에대해시뮬레이션을통하여고찰하였다.
시뮬레이션은 제안된 IC-DOCR의채널추정성능및귀환신호제거성능을평가하기위해수행되었다. 주 채널은 브라질 A 채널로 모델링하였으며, 귀환채널은성긴(sparse) 특성을가진다는사실에기반하여단일경로임펄스응답 으로모델링하였다.
제안한 중계기는 파일럿 성분을 효과적으로 추정하고제거하기위하여이동평균기(MAF : Moving Average Filter)를이용한 직류제거기를포함하고, 타이밍오프셋에의한위상회전을보상하기위한위상전왜곡(phase pre-distortion) 기법을통해보다정확한귀환채널추정이이루어지도록 시스템을 설계하였다. 또한, 시스템지연시간을줄이기위하여 부분갱신(partial update) 기법을사용하는IC-DOCR을기반으로시스템을설계하고, 정확한 부분갱신 및 위상 전 왜곡기법을 위해DOCR data-checked="false">송수신신호사이의상관도를이용한귀환신호지연시간추정기법을적용하였다.
제안한DOCR에서는송출신호와수신신호간의상관 도를기반으로귀환신호지연시간을추정한다. DOCR에서송출되고수신되는 신호는그림2에서와같이각각 ADC(Analog-to-Digital Conversion) 되어귀환신호지연시간추정기(feedback delay estimator)로입력된다.
주 채널은 브라질 A 채널로 모델링하였으며, 귀환채널은성긴(sparse) 특성을가진다는사실에기반하여단일경로임펄스응답 으로모델링하였다. 그리고귀환채널추정을위한FIR 필터 탭 갱신은 LMS 알고리즘을적용하였다.
DOCR에서송출되고수신되는 신호는그림2에서와같이각각 ADC(Analog-to-Digital Conversion) 되어귀환신호지연시간추정기(feedback delay estimator)로입력된다. 추정기에서는 샘플 단위로 입력되는 각 심 벌값들을버퍼에저장하고, 각 버퍼에 저장된 심벌 벡터를 식(11)과 같이슬라이딩시키면서두벡터사이의상관도를측정한다.

이론/모형

data-checked="false">제안하는IC-DOCRe식(10)을이용하여신호간타이밍오차를이용해왜곡되는위상의양을계산하여귀환채 널추정기로기준신호이입력될때에위상이회전되 는크기만큼위상전왜곡을수행한다. data-checked="false">이때에위상전왜곡을통해제대로된성능이득을얻기위해선정확한심벌 동기오차를계산하는과정이필수적이다.
주 채널은 브라질 A 채널로 모델링하였으며, 귀환채널은성긴(sparse) 특성을가진다는사실에기반하여단일경로임펄스응답 으로모델링하였다. 그리고귀환채널추정을위한FIR 필터 탭 갱신은 LMS 알고리즘을적용하였다. 또 한주 송신 신호보다 큰 귀환 신호에 대한간섭제거능력을보이기위해 수신안테나에서의D/U비(Desired signal-to-Undesired sig- nal ratio)는평균적으로-20dB라고가정하였다.
제안한 중계기는 파일럿 성분을 효과적으로 추정하고제거하기위하여이동평균기(MAF : Moving Average Filter)를이용한 직류제거기를포함하고, 타이밍오프셋에의한위상회전을보상하기위한위상전왜곡(phase pre-distortion) 기법을통해보다정확한귀환채널추정이이루어지도록 시스템을 설계하였다. 또한, 시스템지연시간을줄이기위하여 부분갱신(partial update) 기법을사용하는IC-DOCR을기반으로시스템을설계하고, 정확한 부분갱신 및 위상 전 왜곡기법을 위해DOCR data-checked="false">송수신신호사이의상관도를이용한귀환신호지연시간추정기법을적용하였다. 또한, data-checked="false">본논문에서제안한ATSC용IC-DOCR의성능평가를위하여주송신신호보다간섭신호가큰환경에서간 섭제거능력에대한확인과더불어송출능력의개선, 짧은 처리 시간, 신호품질에대해시뮬레이션을통하여고찰하였다.
본 논문에서는 긴 지연시간으로 인한 성능 저하를막기위하여부분갱신기법을적용하였다.

성능/효과

1. data-checked="false">귀환채널이성긴특성을갖더라도동기가일치하지않으면전혀다른임펄스응답이추정되는반면에제 안된위상전왜곡기법을적용한경우에는귀환채널 추정기의입력신호를미리위상회전시켜심벌타이 밍오차로인한위상회전을보상함으로써확실한귀 환채널추정성능을얻을 수 있다.
2. 이동평균기를이용한직류제거기를적용함에따라 RFP 성능이약10dB 개선된다.
3. 귀환 신호 지연시간 추정정보를 이용해 필터 탭을부분갱신한경우, 그렇지않은경우와대비하여RFP 성능이약3dB 개선되었다.
이상과같이, 위상전왜곡기법, 직류제거기, data-checked="false">상관도기반귀환신호지연시간추정기법의적용을통해귀환채널 추정및RFP 성능이개선됨을확인할 수 있다.

후속연구

4. 또한, 주송신신호보다20dB data-checked="false">큰간섭신호가존재하는환경에서동일채널중계기의간섭제거능력을확 인함으로써동일채널중계기를통해지상파DTV data-checked="false">방송망의효율적인운용및양질의서비스가제공될것 으로기대된다.
즉, 주송신채널의상태가열약할수록ISI(Inter Symbol Inter- ference)에의해심벌간상관도가높아지므로도증가되어 야 한다. 그러나 상관도 감소 지연의 길이가 길어질수록 DOCR에서의처리시간도함께증가하게되어송출되는신호 의전파지연도길어지게된다. data-checked="false">이는수신단관점에서긴시간지연을갖는다중경로신호로간주되어등화기에부담이되므 로수신기의성능열화원인이된다.

참고문헌 (9)

ATSC Recommended Practice : Design of Syn- chronized Multiple Transmitter Networks, Doc, A/111, 2004.
W. Kim, Y. T. Lee, S. I. Park, H. M. Eum, J. H. Seo and H. M. Kim, “Equalization Digital On-Channel Repeater in the Single Frequency Network,” IEEE Trans. Broadcast., Vol. 52, No. 2, pp. 181∼184, 2005.
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W. H. Kwon, “Low Power On-channel repeater for Terrestrial DTV Broadcasting Services(Ⅱ) : Implementation and Field trials”, IKEEE Vol. 16. No. 3, pp. 251∼257, 2012.

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Y. W. Suh, J. K. Lee, J. Y, Choi and J. S. Seo, "A novel data synchronization method for ATSC distributed translator", IEEE 20th International symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pp. 2847∼2850, 2009.
J. K. Hong, J. Y. Choi, Y. W. Suh, J. K. Lee and J. S. Seo, "De-correlating Partial Update Technique for Feedback Channel Estimator in 8VSB DTV DOCR", ICCE 2010, 2010.
A. Wiewiorka and P. N. Moss, "R&D White Paper WHP 120 : Digital On-Channel Repeaters for DAB", Research & Development, British Broadcasting Corporation, 2005.
B. Widrow and S. D. Stearns, “Adaptive Signal Processing”, Prentice-Hall, Inc. USA, 1985

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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