KR20010083804A - Bio-Signal Modem using the Coherent Amplitude Modulation and Demodulation Method - Google Patents
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- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
Abstract
Description
본 발명은 별도의 아날로그-디지탈 변환기 없이 컴퓨터에 기본적으로 내장되어 있는 사운드 카드를 아날로그-디지탈 변환기로 활용하기 위한 신호 모뎀을 동기식 진폭변복조 방식으로 구현하는 방법을 다루고 있다. 저주파수 대역의 신호를 오디오 주파수 대역의 신호로 변환하기 위한 방법으로 아날로그 동기식 진폭 변조 기술을 사용하며, 사운드 카드에서 이산화 된 신호를 원래 신호로 복원하기 위해 동기식 니지털 에이엠복조 기술을 활용한다.The present invention deals with a method of implementing a synchronous amplitude modulation demodulation for a signal modem for utilizing a sound card that is basically built into a computer as an analog to digital converter without a separate analog to digital converter. Analog synchronous amplitude modulation is used to convert low frequency signals to audio frequency signals, and synchronous digital AM demodulation technology is used to restore the discrete signals from the sound card to the original signals.
또한 제한된 사운드 카드 입력 단자에 대해 다중 채널의 신호를 얻기 위해 주파수 분할 방식을 사용한다. 각 채널에 각기 다른 주파수를 할당하여 인가한 후 사운드 카드의 이산화된 스테레오 신호에서 각 채널에 할당된 단일 주파수를 대역통과 필터를 사용하여 추출한 후 동기식으로 복조 함으로써 다중 채널을 실현한다.It also uses frequency division to obtain multiple channel signals for limited sound card inputs. After assigning and applying different frequencies to each channel, a single frequency assigned to each channel is extracted from the discretized stereo signal of the sound card using a bandpass filter and then synchronously demodulated to realize multiple channels.
본 발명은 별도의 아날로그-디지탈 변환기 없이 컴퓨터에 기본적으로 내장되어 있는 사운드 카드를 아날로그-디지탈 변환기로 활용하기 위한 신호 모뎀을 구현하는데 있어서 보다 안정되게 다중 채널을 실현하고 사운드 카드의 제한된 주파수 대역에서 보다 많은 저주파수 대역의 신호를 획득할 수는 있게 끔 다중화 밀도를 높이기 위해 고안된 것이다. 이를 위해 동기식 진폭변복조 방식을 채택하여 사운드 카드 환경에서 가능하도록 구성한 것이다.The present invention is more stable in implementing a signal modem for utilizing a sound card, which is basically built into a computer, as an analog-to-digital converter without a separate analog-to-digital converter, and realizes multiple channels more stably than in a limited frequency band of a sound card. It is designed to increase the multiplexing density so that many low-frequency signals can be obtained. For this purpose, it adopts synchronous amplitude modulation and demodulation method to be possible in sound card environment.
도 1은 본 발명에 따른 단일 채널 신호 모뎀 구성도1 is a block diagram of a single channel signal modem according to the present invention.
도 2는 사운드 카드를 아날로그-디지탈 변환기로 활용하기 위한 생체 신호모뎀의 개괄적인 모식도2 is a schematic diagram of a biosignal modem for utilizing a sound card as an analog-to-digital converter;
도 3은 다채널 시스템의 신호 변환부의 구성도3 is a block diagram of a signal converter of a multi-channel system
도 4는 다채널 시스템의 신호 복조부의 구성도4 is a block diagram of a signal demodulator in a multichannel system
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
5: 사운드 카드 6: 디지털 신호 복조부5: sound card 6: digital signal demodulator
9: 생체 신호 모뎀 13: 라인-인(line-in) 스테레오 단자9: Biosignal modem 13: Line-in stereo terminal
13-1:라인-인(line-in) 스테레오 단자 중 왼쪽(오른쪽) 신호 단자13-1: Left (right) signal terminal of line-in stereo terminal
13-2:라인-인(line-in) 스테레오 단자 중 오른쪽(왼쪽) 신호 단자13-2: Right (left) signal terminal of line-in stereo terminal
18: 사운드 카드에 입력되는 스테레오 신호18: Stereo signal input to sound card
18-1: 스테레오 입력선 중 왼쪽(오른쪽) 신호선18-1: Left (right) signal line among stereo input lines
18-2: 스테레오 입력선 중 오른쪽(왼쪽) 신호선18-2: Right (left) signal line of stereo input line
21: 사운드 카드에서 이산화 된 스테레오 디지털 신호21: Discrete stereo digital signal from sound card
21-1: 사운드 카드에서 이산화 된 스테레오 디지털 신호 중 왼쪽(오른쪽)21-1: Left (right) of discretized stereo digital signals from sound card
21-2: 사운드 카드에서 이산화 된 스테레오 디지털 신호 중 오른쪽(왼쪽)21-2: Right (left) of stereo digital signals discretized by sound card
22: 복조를 통해 복원된 원래 신호22: Original signal restored through demodulation
26: 신호 모뎀의 신호변조부26: signal modulator of the signal modem
40: 진폭변조를 수행하는 파형 곱하기40: Multiply waveform with amplitude modulation
41: 진폭 변조된 파형을 정형화하기 위해 삽입된 대역 통과 필터.41: Bandpass filter inserted to shape an amplitude modulated waveform.
42: 진폭 변조된 신호의 크기를 조절하여 사운드 카드에 원활하게 입력되게 하기 위한 이득 가변 증폭기42: Gain-variable amplifier for scaling amplitude-modulated signals to ensure smooth input into a sound card
43: 저주파 대역의 신호를 사운드 카드 통과 대역 주파수 영역으로 이동시키기 위한 주파수 생성기43: Frequency generator for moving signals in the low frequency band to the sound card passband frequency domain
44-1: 하나의 신호 선에 다채널 신호를 실기 위해 사용되는 각 채널 신호의 산술적 합성기44-1: Arithmetic synthesizer for each channel signal used to carry multichannel signals on one signal line
44-2: 하나의 신호 선에 다채널 신호를 실기 위해 사용되는 각 채널 기준 신호의 산술적 합성기44-2: Arithmetic synthesizer for each channel reference signal used to carry a multichannel signal on one signal line
50: 디지털 대역 통과 필터 52: 디지털 저역 통과 필터50: digital band pass filter 52: digital low pass filter
55: 디지털 신호의 곱하기 연산자55: Multiply operator of digital signal
사운드 카드를 아날로그-디지털 변환기로 활용하여 생체 신호를 컴퓨터에서 획득하기 위해 구성된 생체 신호 변환기의 기능적 도면을 도 2에 나타내었다. 본 발명에서는 신호 변조부(26)의 구성과 그에 따른 신호 복조부(6)의 기능적 구현 방법을 기술하고 있으며, 단일 채널 생체 신호에 대해 구성한 동기식 진폭 변복조 방법을 도 1에 나타내었다. 도 1은 크게 세 부분으로 구성된 것으로 볼 수 있다. 신호변조부(26, 가) 그리고 사운드 카드(5) 마지막으로 신호복조부(6, 나)가 그것이다. 신호 변조부(26)에 입력되는 신호는 저주파수 내역의 원 신호이며, 출력 신호는 기준 주파수 파형으로 동기 변조된 아날로그 신호(18-1)와 동기 변조를 위한 아날로그 기준 신호(18-2)이다. 신호 변조부는 다시 크게 네 부분으로 구성되어 있다. 기준 주파수(사운드 카드 대역 내의 주파수) 발생기(43)와 이 신호와 입력되는 원 신호와 곱하는 진폭 변조부(40), 그리고 기준 신호 또는 원 신호에 포함되어 있을 고조파 성분을 제거하기 위한 대역 통과 필터, 마지막으로 사운드 카드의 입력신호 크기에 맞도록 변조된 신호 크기를 조절하는 이득 조절 증폭기로 이루어진다.A functional diagram of a biosignal converter configured for acquiring a biosignal from a computer utilizing a sound card as an analog-to-digital converter is shown in FIG. 2. In the present invention, a configuration of the signal modulator 26 and a functional implementation method of the signal demodulator 6 are described. A synchronous amplitude modulation and demodulation method configured for a single channel biosignal is shown in FIG. Figure 1 can be seen that largely composed of three parts. The signal modulator 26, a) and the sound card 5 Finally, the signal demodulator 6, b. The signal input to the signal modulator 26 is an original signal of low frequency detail, and the output signal is an analog signal 18-1 synchronously modulated with a reference frequency waveform and an analog reference signal 18-2 for synchronous modulation. The signal modulator is composed of four parts. A reference frequency (frequency in a sound card band) generator 43, an amplitude modulator 40 that multiplies the signal with the input original signal, and a band pass filter for removing harmonic components that will be included in the reference signal or the original signal, Finally, it consists of a gain control amplifier that modulates the modulated signal to match the sound card's input signal.
신호 변환부의 두 가지 출력 신호는 사운드 카드 라인-인 스테레오 단자(13)의 각 신호선(13-1, 13-2)에 연결되어 사운드 카드에 입력된다. 이 중 하나는 진폭 변조된 신호(18-1)이고 다른 하나는 그 기준 주파수 신호(18-2)이다. 사운드 카드는 각 신호를 이산화 한다(21). 이 이산화된 신호를 신호 복조부(6)에서 처리하여 원 신호로 복원하는 것이다(22). 신호 복조부(6)는 기준 주파수 신호 단일화를 위한 대역 통과 필터(50)와 이 신호와 디지털 신호(21-1)의 곱을 수행하는 곱하기 연산자(55), 그리고 연산된 신호에서 원신호(22)를 추출하기 위한 저역 통과 필터(52)로 구성된다. 이산화된 스테레오 신호 중 하나는 기준 주파수 신호(21-2)이고, 다른 하나는 변조된 신호(21-1)이다. 기준 신호에 대역 통과 필터(50)를 작용시켜 그 주파수 성분을 단일화 한 후 그 신호를 변조된 디지털 신호(21-1)와 곱하고(55), 저역 통과 필터를 경유시킴으로써 완전히 원래 신호로 복원하게 된다.The two output signals of the signal converter are connected to the signal lines 13-1 and 13-2 of the sound card line-in stereo terminal 13 and input to the sound card. One of them is an amplitude modulated signal 18-1 and the other is its reference frequency signal 18-2. The sound card discretizes each signal (21). The discretized signal is processed by the signal demodulator 6 to restore the original signal (22). The signal demodulator 6 includes a band pass filter 50 for unifying the reference frequency signal, a multiplication operator 55 for multiplying the signal with the digital signal 21-1, and the original signal 22 in the calculated signal. It consists of a low pass filter 52 for extracting. One of the discretized stereo signals is a reference frequency signal 21-2, and the other is a modulated signal 21-1. A band pass filter 50 is applied to the reference signal to unify its frequency component, and then the signal is multiplied by the modulated digital signal 21-1 (55), and then completely restored to the original signal by passing through the low pass filter. .
결과적으로 신호 모뎀에 인가된 신호는 저주파수 대역의 아날로그 신호였지만 이러한 일련의 과정을 거쳐 사운드 카드에서 이산화 되어 컴퓨터에서 저주파수 대역의 디지털 신호로 변환된 것이다. 이러한 방식으로 구성된 변복조는 사용한 기준 주파수가 여러 가지 요인으로 변동되어도 기준 주파수도 같이 변하기 때문에 복조부에서 정확히 원 신호를 복원해 낼 수 있다는 장점이 있다. 또한 입력 되는 원 신호가 음, 양의 부호를 모두 가질 수 있기 때문에 비동기 변복조 방식에 비해 2배의 신호 동적 범위(dynamic range)을 확보할 수 있다는 특징이 있다.As a result, the signal applied to the signal modem was an analog signal in the low frequency band, but after this process, it was discretized in the sound card and converted into a digital signal in the low frequency band in the computer. Modulation and demodulation configured in this way has the advantage that the demodulator can accurately restore the original signal because the reference frequency also changes even if the reference frequency used varies due to various factors. In addition, since the input source signal can have both negative and positive signs, it has a feature that a signal dynamic range can be secured twice that of the asynchronous modulation and demodulation method.
도 3,4는 각각 독립적인 다채널 입력 신호에 대한 변조, 복조 방식의 구현을 보여주고 있다. 다 채널 입력 신호 역시 기본적으로는 도 1의 가의 방식으로 변조된다. 이때 다 채널 신호를 단일 신호선에 인가하더라도 각 채널이 분리될 수 있도록 그 기준 주파수를 각 채널에 대응하여 다르게 설정한다(f1, f2, ...fN). 그리고 각 채널에서 변조된 신호는 산술적으로 합해져(44-1) 사운드 카드 라인-인 스테레오 단자 중 하나에 입력되어 사운드 카드가 신호를 이산화 할 수 있도록 한다. 동시에 동기 변조를 위해 사용한 기준 주파수 신호 역시 각 채널이 산술적으로 합해져 스테레오 단자의 다른 입력 선에 연결되어 사운드 카드가 이산화 할 수 있도록 한다.3 and 4 show an implementation of a modulation and demodulation scheme for independent multichannel input signals. The multi-channel input signal is also basically modulated in the manner of FIG. At this time, even if the multi-channel signal is applied to a single signal line, the reference frequency is set differently corresponding to each channel so that each channel can be separated (f1, f2, ... fN). The modulated signal in each channel is then arithmetically summed (44-1) and input to one of the sound card line-in stereo terminals, allowing the sound card to discretize the signal. At the same time, the reference frequency signal used for synchronous modulation is also arithmetic summation of each channel connected to the other input line of the stereo jacks so that the sound card can be discretized.
사운드 카드에서 이산화 신호는 두 종류의 신호를 포함하고 있다. 하나는 다양한 기준 주파수를 갖는 변조된 신호들의 합으로 표현된 것(21-1)이고, 다른 하나는 그 기준 주파수 신호의 합으로 표현된 것(21-2)이다. 도 4에서 각 채널에 대응하는 기준 신호를 어떻게 추출하며 변조된 신호 합에서 그 채널 신호를 어떻게 복원해 내는지 알 수 있다. 각 채널의 대역 통과 필터의 중심 주파수는 대응하는 채널에 할당된 기준 주파수이며 대역폭은 임의이나 이 폭을 줄일수록 주어진 사운드 카드 주파수 대역 내에 많은 저주파수 대역 신호를 들일 수 있고 결국, 많은 채널의 신호를 컴퓨터에서 활용할 수 있도록 아날로그-디지털 변환하게 되는 것이다.Discrete signals in a sound card contain two kinds of signals. One is represented by the sum of modulated signals having various reference frequencies (21-1), and the other is represented by the sum of its reference frequency signals (21-2). In Figure 4 it can be seen how to extract the reference signal corresponding to each channel and how to recover the channel signal from the modulated signal sum. The center frequency of each channel's bandpass filter is the reference frequency assigned to the corresponding channel, and the bandwidth is arbitrary, but as the width is reduced, more low-frequency signals can be heard within a given sound card frequency band, resulting in a large number of signals from the computer. Analog-to-digital conversion for use in
이산화된 기준 신호(21-2)는 이러한 대역 통과 필터를 통해 각 채널 기준 파형으로 분리되고 그 각각의 기준 주파수 신호와 변조된 신호(21-1)을 곱하여 저역 통과 필터를 작용시킴으로써 각 채널의 원래 신호로 복원하게 된다. 이때 각 채널 저역 통과 필터의 차단 주파수를 그 채널 원 신호의 대역폭에 근접시킴으로써 다른 채널신호의 간섭을 줄일 수 있다.The discretized reference signal 21-2 is separated into each channel reference waveform through this band pass filter and multiplies the respective reference frequency signal by the modulated signal 21-1 to act as a low pass filter to produce the original signal of each channel. The signal will be restored. At this time, the interference of other channel signals can be reduced by bringing the cutoff frequency of each channel low pass filter closer to the bandwidth of the channel original signal.
본 발명은 별도의 아날로그-디지털 변환기 없이 컴퓨터에 기본적으로 내장되어 있는 사운드 카드를 아날로그-디지털 변환기로 활용하기 위한 신호 모뎀을 동기식 진폭변복조 방식으로 구현함으로써 동작의 신뢰도와 신호 채널 다중화의 밀도를 높였다. 그리고 동기식 변복조를 구현하는데 있어서 변조 신호와 변조용 기준 신호를 사운드 카드 라인-인의 스테레오 연결선을 이용하여 따로따로 분리함으로써 기능 구현을 위한 구성을 간단히 할 수 있다.The present invention improves the reliability of the operation and the density of the signal channel multiplexing by implementing a signal modem using a synchronous amplitude modulation demodulation method for utilizing a sound card that is basically built into a computer as an analog-to-digital converter without a separate analog-to-digital converter. In the implementation of synchronous modulation and demodulation, the modulation signal and the modulation reference signal are separately separated using the stereo connection line of the sound card line-in, thereby simplifying the configuration for the function implementation.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5701904A (en) * | 1996-01-11 | 1997-12-30 | Krug International | Telemedicine instrumentation pack |
KR20000030153A (en) * | 2000-01-21 | 2000-06-05 | 강동주 | System for managing ecg data using communication network |
US6370423B1 (en) * | 1998-10-05 | 2002-04-09 | Juan R. Guerrero | Method for analysis of biological voltage signals |
KR20020068681A (en) * | 2001-02-22 | 2002-08-28 | 김연호 | Concentration and stability measurement system using headset type EEG equipment |
-
2001
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5701904A (en) * | 1996-01-11 | 1997-12-30 | Krug International | Telemedicine instrumentation pack |
US6370423B1 (en) * | 1998-10-05 | 2002-04-09 | Juan R. Guerrero | Method for analysis of biological voltage signals |
KR20000030153A (en) * | 2000-01-21 | 2000-06-05 | 강동주 | System for managing ecg data using communication network |
KR20020068681A (en) * | 2001-02-22 | 2002-08-28 | 김연호 | Concentration and stability measurement system using headset type EEG equipment |
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