디지털 티브이의 수신 장치{RECEIVE APPARATUS FOR DIGITAL TELEVISION}

본 발명은 디지털 티브이(DTV) 시스템에 관한 것으로 특히, 실내 안테나에 의해 안정적으로 디지털 티브이 신호를 수신하기 위한 디지털 티브이의 수신 장치에 관한 것이다.

현재 세계 많은 나라에서 디지털 티브이(DTV) 수신기를 개발중에 있으며 또한, 현재 상품화되고 있는 중이다.

도1은 일반적인 디지털 티브이의 개략적인 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이, 안테나(110)를 통해 고주파 신호를 수신하여 사용자가 원하는 채널의 신호를 선국하는 튜너(120)와; 상기 선국된 신호를 중간주파 및 기저대역신호로 복조하는 중간주파 복조기(130)와; 상기 기저대역 신호를 채널상에서 왜곡되기 전의 신호로 복구해 내는 VSB채널 디코더(140)와; 상기 잡음이 제거된 기저대역 신호에서 비디오 신호와 오디오 신호를 분리하여 각각 비디오, 오디오 디코더로 전송하는 트랜스포트 디코더(150)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 일반적인 디지털 티브이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방송국으로부터 잔류 측대역(VSB) 변조된 디지털 티브이 신호는 안테나(110)를 거쳐 튜너(120)로 입력된다.

이때의 입력 신호는 주파수 대역이 약50∼800MHz의 고주파(RF) 신호이다.

상기 튜너(120)는 사용자가 원하는 채널의 신호를 선국하여 중간주파신호로 복조하여 중간주파 복조기(130)로 입력시키게 된다.

이때, 중간주파 복조기(130)는 디지털 티브이 신호에 실려있는 단일 반송파(single carrier)인 파일럿(pilot) 신호를 이용하여 반송파 복구 즉, 기저 대역(baseband)으로 다시 한번 복조하게 된다.

이에 따라, 기저대역의 복조 신호는 잔류 측대역 채널 디코더(140)로 입력되어 전송 채널상에서 왜곡된 신호가 왜곡되기 전의 깨끗한 신호로 복구되어 트랜스포트 디코더(150)으로 입력되어진다.

따라서, 트랜스포트 디코더(150)에서는 비디오 신호는 비디오 디코더로 전송하고, 오디오 신호는 오디오 디코더로 전송하게 된다.

이때, 상기 잔류 측대역 채널 디코더(140)의 동작을 도2의 세부 구성도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기저 대역의 복조 신호는 아날로그/디지털 변환부(141)를 통하여 디지털 신호로 변환되어진다.

그런데, 방송국에서 송출하는 신호가 채널을 통하게 되면 여러 가지 잡음이나 그림자상(ghost)에 의하여 왜곡이 된 채로 수신기로 수신되게 되는데, 이렇게 채널상에서 왜곡된 디지털 티브이 신호를 등화기(143)등을 통하여 바로 잡아 원래의 잡음이나 그림자상에 의해 왜곡되기 전의 깨끗한 신호로 복구하게 되고, 이하의 구성부에서는 변조된 신호를 다시 역으로 복조하게 된다.

상기와 같은 동작을 수행하는 디지털 티브이는 가장 보편적으로 사용하고 있는 구조이며 제조업체에 따라서는 도1의 중간주파 복조부(130)를 디지털로 구현하여 잔류측대역 채널 디코더(140)에 내장하고 있다.

이러한 디지털 티브이는 수신되는 디지털 티브이 신호가 양호한 경우에는 아무런 문제없이 잘 동작할 수 있으나 실내 안테나(indoor antenna)를 이용하여 티브이를 시청하는 경우와 같이 수신되는 신호의 파워가 약하고 실내에서 사람이나 동물의 움직임에 의해 수신되는 신호에 방해가 많은 환경에서는 효과적으로 대처할 수 없다.

특히, 수신되는 신호에 유입된 그림자상등에 의하여 파일럿 부분이 왜곡되는 경우에는 수신되는 신호로부터 파일럿 신호를 찾을 수 없어 반송파 복구를 수행하지 못하게 되며 또한, 사람의 움직임등에 의하여 수신되는 신호의 메인 경로가 가로막힌 경우에는 수신되는 신호의 파워가 너무 작아져서 수신기가 정상적으로 동작할 수 없게 된다.

이러한 현상은 실외 안테나를 이용하여 디지털 티브이 신호를 수신하는 경우보다 실내 안테나를 이용하여 디지털 티브이 신호를 수신하는 경우보다 훨씬 더 빈번하게 발생될 수 있다.

모든 디지털 티브이 수신기에 장착된 잔류 측대역 채널 디코더에서는 출력 데이터인 트랜스포트 스트림의 상태를 알 수 있도록 에러 플래그를 제공하고 있는데, 이는 RS(Reed Solomon) 디코더에서 RS 디코딩된 후 채널상에서 유입된 에러가 완전히 제거되었는지 여부에 따라 발생되는 플래그이다.

이를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

ATSC 규격에서 채택된 RS 코드는 (207,187,t=10)인 RS 코드를 사용하도록 규정하고 있다. 이의 의미는 RS 인코더로 입력되는 187 바이트의 입력마다 20 바이트의 패리티를 붙여 출력시킴을 의미하고, t=10은 이렇게 (207,187)로 RS 코딩된 데이터에 전송 채널상에서 207 바이트내에 유입된 에러를 10개까지 정정할 수 있는 능력이 있음을 의미한다.

실제로 트랜스미터에서는 이렇게 RS 코딩된 207 바이트의 맨 앞에 데이터 세그먼트 동기 1 바이트를 붙여 208 바이트 단위로 송출하게 된다.

수신기에서는 이렇게 RS 코딩된 데이터를 디코딩할 수 있는 RS 디코더(147)를 사용하고 있는데, 이 RS 디코더(147)에서 입력되는 208 바이트(= 1 패킷)에 에러가 10개 이하이면 그 에러를 완전히 정정하여 깨끗한 데이터를 트랜스포트 디코더(150)로 보내며 아울러 출력되는 데이터의 에러 정정 여부를 나타내는 플래그를 하이(꼭 하이로 하는 것은 아님)로 만들게 된다.

그러나, 만약 1 패킷(208 바이트)내에 에러가 10개 이상이면 RS 디코더의 에러 정정 범위를 벗어 나게 되므로 그 패킷을 디코딩하지 않고 에러가 있는 상태 그대로 트랜스포트 디코더(150)로 보내게 되며 아룰러 에러 플래그를 로우로 만들게 된다.

실제 화면으로는 이 RS 디코더의 에러 플래그가 로우가 될 때마다 깨어지는 것을 볼 수 있다.

도3과 같은 현상은 특히, 실내 안테나를 사용하는 실내 수신에서 사람이나 동물등이 실내를 움직이면서 실내 안테나로 수신되는 신호의 메인 경로를 막을 때 자주 발생하게 되며 또한, 건물이 밀집한 도심 지역에서 실내 안테나를 이용하여 디지털 티브이 신호를 수신하고자 할 때 트랜스미터로부터의 직접 단일 경로가 없는 경우에도 발생될 수 있다.

아날로그 티브이에서는 상기와 같은 현상은 화면상에 잡음의 증가 정도로 나타나게 되지만, 디지털 티브이에서는 정상적인 경우에는 화면이 아주 깨끗한 반면 그 수신되는 신호의 파워가 제한 감도 아래로 내려 간다던지 정정 능력밖의 잡음이 유입되면 화면이 깨어지거나 정지해 버려 티브이로부터 정보의 전달을 받을 수 없는 문제가 발생되는 것이다.

이와 같이, 현재의 디지털 티브이는 많은 유용성(화질, 음질, 기타 부가서비스 등)에도 불구하고, 북미 및 우리나라에서 표준으로 채택한 단일 반송파(pilot) 방식인 VSB(잔류 측대역) 방식이 실내 환경 특히, 동적 그림자상(dynamic ghost) 환경에서 효과적으로 대처하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 현재 상황하에서 특히 실내 안테나를 이용한 티브이 수신시에 다중 그림자상이나 동적 그림자상 환경하에서 보다 더 디지털 티브이 신호를 잘 수신할 수 있도록 창안한 화면 표시 장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 일반적인 디지털 티브이의 개략적인 구성을 보인 블록도.

도 2는 상기 도1에서 VSB 디코더의 상세 구성을 보인 블록도.

도 3은 RS 디코더의 에러 포함 정도에 따른 성능을 설명하기 위한 예시도.

도 4는 본 발명에 의한 디지털 티브이 수신 장치의 구성을 보인 블록도.

도 5는 상기 도4에서 제어부의 상세 구성을 보인 블록도.

도 6은 상기 도5에서 에러가 포함된 정도를 보인 예시도.

도 7은 본 발명에 의한 복수개의 수신부 중 하나에 외부 안테나가 연결된 예시도. 도 8은 상기 도7에서 에러가 포함된 정도를 보인 예시도.

도 9는 본 발명에 의한 복수개의 수신부 중 상기 도7의 반대쪽 수신부에 외부 안테나가 연결된 예시도.

도 10은 상기 도9에서 에러가 포함된 정도를 보인 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

200,300 : 수신부 400 : 제어부

500 : 트랜스포트 디코더

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 복수개의 안테나를 통해 두 방향 이상에서 같은 채널의 신호를 수신하여 이를 각각의 경로로 복조하여 출력하는 신호 수신부와; 상기 각 경로를 거쳐 입력된 트랜스포트 패킷을 그 에러 플랙의 조합에 의해 에러가 발생하지 않은 신호만 선택적으로 출력하는 제어부와; 상기 제어부에 의해 출력된 정상적인 신호를 그 종류에 따라 각각 비디오, 오디오 디코더로 전송하는 트랜스포트 디코더를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명에 의한 디지털 티브이 수신 장치의 구성을 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 두 개의 안테나를 통해 같은 채널의 신호를 수신하여 이를 각각의 경로(path A, path B)로 복조하여 출력하는 신호 수신부(200, 300)와; 상기 각 경로를 거쳐 복조되어 입력된 트랜스포트 패킷을 그 에러 플랙의 조합에 의해 에러가 발생하지 않은 신호만 선택적으로 출력하는 제어부(400)와; 상기 제어부(400)에 의해 출력된 정상적인 신호를 그 종류에 따라 각각 비디오, 오디오 디코더로 전송하는 트랜스포트 디코더(500)로 구성한다.

이때, 상기 제어부(400)의 상세한 동작을 도5를 참조하여 설명하면 각 신호 수신부(200, 300)로부터 패킷 데이터와 함께 출력되는 에러 플랙(error flag 1, 2)을 입력받아 어느 한쪽의 에러 플랙(error flag 2)을 반전하여 오아링 시켜 그 출력 신호에 의해 상기 수신부(200,300)의 출력 신호(TP1, TP2)중 어느 하나를 멀티플렉싱 시키게 하는 것으로, 그 출력이 1(하이)인 경우에는 멀티플렉서(420)의 입력(A)을 출력시키고, 0(로우)인 경우에는 입력(B)을 출력시킨다.

물론, 그 반대로 설정할 수도 있는 것으로 상기와 같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

일단, 상기 각 수신부(200,300)에 있는 2개의 튜너(210,310)는 항상 동일한 채널을 튜닝하여야 한다.

이렇게 동일한 채널로 튜닝된 데이터가 동일하게 제어되는 2개의 동일한 경로(pathA,B)를 거치기 때문에 그 출력신호(TP1,TP2) 및 에러 플래그(error flag 1, 2)의 타이밍은 동일하다.

그리고, 타이밍은 동일하지만 서로 다른 안테나를 통하여 수신된 동일한 채널의 신호를 처리하게 되므로 안테나 외부의 환경 즉, 사람이나 동물의 움직임등에 의한 신호 왜곡이 두 경로에 다르게 나타날 수 밖에 없게 된다.

예를 들어, 실내에서 사람이 도4의 안테나(ANT A)의 메인 경로를 막았다고 가정하면 경로(path A)를 통한 신호 처리의 결과인 TP1에는 에러가 많이 나타나게 되며 에러 플래그(error flag 1)이 로우(에러 상태)로 떨어지게 되지만, 안테나(ANT B)의 메인 경로는 여전히 양호한 신호를 수신할 수 있으므로 경로(path B)를 통한 신호 처리의 결과에는 에러가 나타나지 않을 수 있다.

이러한 원리를 이용하여 도4의 제어부(400)에서 2개 경로(path A,B)의 출력중 에러가 발생하지 않은 신호만을 선택하여 트랜스포트 디코더(500)로 보내게 되면 도1의 종래 방법으로 구현한 시스템보다 훨씬 월등한 시스템을 구축할 수 있게 된다.

이를 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일단, 각 수신부(200,300)에서 출력되는 신호(TP1,TP2)에 각각 3개씩의 에러 정정을 하지 못한 패킷이 있다고 할 경우, 이를 본 발명에 적용하게 되면 그 수는 도6(g)와 같이 하나의 에러 패킷만이 존재하게 된다.

즉, (a)∼(d)는 각 수신부에서 출력되는 에러 패킷과 에러 플랙을 도시한 것으로 (b),(d)의 에러 패킷을 오아링하여 (f)와 같은 신호가 출력되면 제어부()에서는 상기 신호에 의해 정상적인 패킷만을 출력하여 최종적으로 (g)와 같은 신호를 출력하게 되는 것이다.

이때 에러 정정이 되지 않은 하나의 패킷(a11)은 도4에서 2개의 경로(path A,B)를 통하여 수신한 신호 모두에 정정할 수 없는 에러가 포함된 경우이다.

실제 환경에서 2개의 경로 모두에 정정할 수 없는 에러가 존재하는 경우도 물론 존재할 수 있으나 도1에서 처럼 수신된 신호를 처리하기 위하여 하나의 경로만을 사용하였을 때보다는 그 정도가 현저히 감소될 것임을 알 수 있다.

특히, 2개의 안테나 방향을 서로 다르게 배치하는 경우에 그 효과가 훨씬 향상될 것이다.

도5의 구성에서 두 개의 안테나는 실내 안테나를 이용할 수도 있으며 실외 안테나를 같이 사용할 수도 있는데, 실외 안테나를 이용하는 경우에는 실내 환경보다 그 수신 환경이 훨씬 양호하기 때문에 두 안테나중 하나의 실외 안테나를 이용하는 경우 훨씬 좋은 효과가 얻어지게 된다.

상기 각 경우에 대하여 도7∼도10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. (물론, 2개의 안테나를 이용하는 경우에는 도4와 동일하게 동작한다.)

일단, 도7과 같이 수신부(200)에 외부 안테나(ANT A) 하나가 연결되어 있는 경우 도8에는 그 에러가 포함된 정도를 보인 것이고, 도9에는 상기 도7의 반대쪽 수신부(300)에 안테나가 연결되어 있을 경우 도10에 그 에러가 포함된 정도를 보인 것으로, 상기 도7∼도10에서 볼 수 있듯이 실외 안테나를 경로(A)에 연결시키거나 경로(B)에 연결시키거나 상관없이 도1의 종래 시스템과 동일하게 동작함을 볼 수 있다.

결과적으로 본 발명은 안테나를 하나 연결할 경우에는 종래 시스템과 동일한 성능으로 동작하지만 안테나를 각 경로에 하나씩 2개 연결한 경우에는 종래의 시스템보다 훨씬 향상된 성능을 보임을 알 수 있다.

본 발명의 적용으로 증가되는 하드웨어는 현재 급격하게 각 부품의 가격이 감소하는 추세와 고가로 판매되는 DTV 세트의 가격으로 미루어 볼 때 극히 미미한 것이라 할 수 있으며 차지하는 면적 또한, 현재 각 부품들이 소형화되는 추세로 볼 때 아주 작은 부분이라고 할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 디지털 티브이 수신기에서 두방향 이상에서 같은 채널의 방송 신호를 수신하여 에러가 없는 신호를 선택적으로 출력하여 특히, 실내에서 실내 안테나를 이용하여 디지털 티브이 신호를 수신하는 경우에 안정적으로 티브이를 시청할 수 있도록 하는 효과가 있다.