KR0155695B1 - 샘플링위상 보상용 id패턴 삽입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주파수중첩(folding)방식으로 신호처리를 하는 시스템에 있어서, 인코더(Encoder)와 디코더(Decoder)에서의 샘플링위치를 일치시키기 위해서 상관성 있는 패턴을 반복하여 발생함으로써, 디코더에서 정확한 포인트를 샘플링 할 수 있게 하는 ID패턴(IDentification pattern) 삽입방법에 관한 것으로, 기록매체나 전송채널의 대역폭을 고려하여 패턴의 엣지에 적절한 기울기를 인가해 주는 것을 특징으로 한다. 따라서, 고주파부분에서의 패턴의 왜곡을 방지할 수 있어, 디코더에서 정확한 위상에서 샘플링할 수 있으므로, 정확한 신호의 복원이 가능하다.

Description

샘플링 위상 보상용 ID패턴 삽입방법

제1a도는 종래의 인코더를 도시한 구성도이다.

제1b는 종래의 디코더를 도시한 구성도이다.

제2도는 제1a도의 패턴 발생회로를 도시한 간략한 블럭도이다.

제3도는 종래의 ID패턴 삽입방법을 설명하기 위한 여러 가지 파형도이다.

제4도는 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법을 설명하기 위한 여러 가지 파형도이다.

제5도는 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법의 일 실시예를 시도한 블럭도이다.

제6도는 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명은 주파수 중첩(folding) 방식으로 신호처리를 하는 시스템에 있어서, 인코더(Encoder)와 디코더(Decoder)에서의 샘플링위치를 일치시키기 위해서 상관성있는 패턴을 반복하여 발생함으로써, 디코더에서 정확한 포인트를 샘플링할 수 있게 하는 ID패턴(IDentification pattern)삽입방법에 관한 것이다.

일본의 KHK가 개발한 세계최초의 HDTV 인 Hi-Vision에서 사용하는 신호는 현행 NTSC방식에서 사용하는 신호의 약 5배인 30㎒의 주파수 대역을 형성하고 있다. 따라서, 이 상태로는 방송위성 1채널 (대역폭 27㎒)로 전송이 불가능하므로, 대역을 압축하여 전송할 필요가 있다. 그리하여 개발된 것이 MUSE(Mutiple Sub-Nuquist Sampling Encoding)라 불리우는 대역압축 전송방식으로, 1984년에 개발되었으며, 이미 이 방식에 의한 HDTV 시험방송이 시작되었다. MUSE뿐만 아니라, HDTV, 고화질 VTR 등 주어진 대역에 많은 신호를 실어야 하는 경우에도 주파수중첩 방법이 많이 사용된다.

제1a도는 MUSE와 같이 주파수중첩 방법으로 해상도를 높이고자 하는 시스템 또는 제한된 주파수대역에 많은 신호를 싣고자 하는 시스템에서, 주파수를 중첩하거나 전송하거나 기록되는 송신측 즉, 인코더를 도시한 구성도이고, 제1B도는 상기 인코더에서 전송되거나 기록된 신호를 수신하거나 재생하여 원신호를 복원하기 위한 수신측 즉, 디코더를 도시한 구성도이다.

제1a도를 참조하면, 입력된 아날로그 영상신호를 A/D 변환기 (Analog-Digital Converter)(1)에서 디지털 신호로 변환한 다음, 디지털 신호 처리부(3)에서 시간압축 등의 디지털 신호 처리를 한다. 디지털 처리된 상기 신호에 패턴발생회로(5)에서 ID패턴을 실어주고, 최종적으로 D/A변환기(7)에서 아날로그신호를 변환하여 전송매체로 (또는 기록매체에)전송 (또는 기록)한다.

제1b도를 참조하면, 먼저, 수신된 (또는 기록된) 신호를 A/D변환기(21)에서 샘플링하여 디지털 신호로 변환하는데, 이때 상기 A/D변환기(21)에서의 샘플링 주파수는 인코더에서의 샘플링 주파수와 동일하다. A/D변환후, 상관도 검출부 (Correlater)(23)에서 수평, 수직 동기신호를 검출하여, 위상보정을 위한 패턴인가를 판단한다.

그리고나서, 그 패턴의 위상을 좇아가기 위해 상기 패턴의 위상보다 신호의 위상이 빠른지, 느린지를 판단하여 샘플링할 위상을 늦추거나, 빠르게 하기 위하여 A/D 변환기(21)로 A/D클럭(30)을 인가하고, A/D변환된 신호를 각 디지털신호 처리부(25)에 보낸다. 디지털신호 처리부 (25)에서 시간신장 등의 디지털 처리를 거쳐, 최종적으로 D/A변환기(27)에서 아날로그 신호로 변환하여 아날로그 신호를 얻는다.

이와 같이 MUSE, HDTV, 고화질 VTR 등과 같은 시스템에서 주파수중첩 방법으로 처리된 신호나, 변조된 신호를 디코더에서 샘플링할 때에는, 인코더에서 샘플링한 위치와 정확하게 동일한 위치를 샘플링해야 신호를 완전하게 복원할 수 있다. 이를 위하여 송신측에서 디지털 신호 처리 후 전송할 때, 상관성있는 패턴을 반복하여 발생한 신호에 함께 실어 전송함으로써, 수신측에서 상기 패턴을 기준으로 정확한 포인트를 샘플링할 수 있도록 하는데, 이것이 ID패턴이다.

종래에는 수신측의 샘플링 위상을 맞추기 위한 ID패턴을 구형파의 형태로 만들어 주었다. 상기 구형파는 D/A변환기를 통과하면서 고주파 부분에서 신호의 울림(ringing) 현상이 생기게 된다. 따라서, 전송채널이나 기록매체의 대역폭에 의해 전송 또는 기록을 하고나면, 신호의 왜곡이 심하게 나타나므로 수신측에서는 왜곡된 패턴을 보고 인코더에서의 샘플링에 대한 정보를 검출해야 하기 때문에, 정확한 위상에서 샘플링할 수 없게 되어 결국 정확한 신호의 복원이 불가능해진다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 ID패턴의 엣지에 기울기를 줌으로써, 수신측에서 정확한 위상에서 샘플링이 이루어지게 하는 ID패턴 삽입방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법은, 송신측에서 ID패턴을 삽입하여 줄 때 신호의 급격한 변화로 인한 신호의 왜곡을 방지하기 위해 ID패턴에 일정한 기울기(slope)를 인가해 주는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명을 수행하기 위한 ID패턴 발생회로를 도시한 간략한 블록도이다.

라인검출부(도시되지 않음)에서 ID패턴을 삽입하여야 할 위치, 즉 패턴윈도우(pattern window)가 검출되면, 멀티플렉서(Multiplexer, 이하 MUX라 함)의 선택단자가 하이로 되어, 패턴을 받아들여 신호에 실을 수 있도록 한다.

카운터(33)는 시스템펄스가 인가되면, 상기 펄스를 카운터하여, 라인검출신호의 소정 주기(T) 동안 ROM(35)이 데이터 값을 출력하도록 ROM(35)의 어드레스수를 제어한다. 상기 카운터(33)와 접속되어 있는 ROM(35)은 카운터(33)로부터 제어신호가 인가되면, 미리 입력되어 있는 패턴의 데이터 값을 차례로 MUX(31)로 출력한다. 한편, 상기 MUX는 입력된 디지털 영상신호에 상기 패턴을 함께 실어 출력한다.

제3도는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 종래의 방법으로 만들어진 ID패턴과 디코더에서 검출된 패턴들이다.

제3도에서 있어서, (A)는 종래의 방법으로 만들어진 ID패턴의 형태이고, (B)는 상기 (A)의 ID패턴이 디지털화된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송하기 위한 A/D변환기를 거친 후의 형태이고, (C) 내지 (E)는 상기 ID패턴이 전송매체로부터 수신되거나, 기록매체로부터 픽업되어 디코더에서 검출된 패턴의 형태를 나타낸다.

종래에는 언급한 바와 같이, (A)와 같은 구형파의 형태로 ID패턴을 만들어 주었다. 이로 인해 패턴의 엣지에서의 신호이 급격한 변화로, 매우 높은 고주파를 형성하므로 D/A변환 후에는 (B)와 같이 신호의 울림(ringing) 현상이 생기게 되어, 기록매체나 전송매체의 대역폭에 의해 기록 또는 전송을 하게 되면 신호의 왜곡이 심하게 나타난다. 따라서, 디코더에서 상기 패턴을 인식하기 위한 상관도검출부의 출력이 정확하지 않게 되므로, 인코더에서의 샘플링 위치 등에 대한 정보를 정확히 인식할 수가 없어, 정확한 신호이 복원이 불가능하게 된다.

제3도의 (C), (D), (E)는 디코더의 상관더검출부에서 합성된 패턴의 모양을 도시한 것으로, (C)는 인코더에서 샘플링이 정확한 위상에서 수행되었을 때 (제3도에서 (A)에서 참조부호^c') 상관도 검출부에서의 패턴을 도시한 것이고, (D)는 인코더에서의 샘플링 위상이 지연되었을 때 (제3도 (A)에서 참조부호 d') 상관도검출부에서의 패턴을 도시한 것이며, (E)는 인코더에서의 샘플링 위상이 당겨졌을 때 (제3도 (A)에서 참조부호 e') 상관도검출부에 나타난 패턴을 도시한 것이다. 여기서, 참조부호 A, B, C는 각각 디코더에서 패턴을 인식하는 기준이 되는 값들도, 디코더에서는 상관도검출부에서 이러한 패턴이 검출되면 먼저, B의 값을 검출하여 소정값(제3도의 (C), (D), (E)에서의 점선으로 표시됨) 이상일 경우에만 ID패턴임을 인식한다.

ID패턴임이 판정되면, 디코더에서 A와 C의 대소를 비교하여 인코더에서의 샘플링 위상을 판단하고, 디코더에서의 샘플링 위치를 당겨야 할 지, 늦추어야 할 지를 결정하여 A/D변환기에 인가하는 A/D클럭을 빠르거나 늦게 제어한다. 예를 들어, 상관도검출부에서 상기 (D)와 같은 형태로 나타났다면, 인코더에서의 샘플링 위치가 지연되었으므로, 디코더에서 같은 위상에서 샘플링하기 위하여 상기 A/D클럭을 늦추어주고, 반대로 (E)의 경우에는 클럭을 빠르게 한다.

그러나, 인코더에서 종래의 방법으로 ID패턴을 삽입하여 주면 언급한 바와 같은 이유로, 신호의 왜곡으로 인해 디코더에서 정확한 패턴인식이 이루어지지 않아 정확한 위치에서 샘플링이 이루어지지 않을 문제가 있다. 극단적인 예로, 인코더에서 샘플링 위상이 지연되었을 때 디코더에서 (D)로 인식되어야 함에도 불구하고 (E)로 인식되는 경우가 일어날 수 있다. 이러한 문제는 특히, 정확한 샘플링 위상을 요구하는 시스템에서는 심각한 문제가 된다.

제 4도는 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법을 도시한 것이다.

제 4도에 있어서, (A)는 본 발명의 방법으로 만들어진 ID패턴이고, (B)는 상기 (A)의 ID패턴이 D/A변환기를 통과한 후의 모양이고, (C) 내지 (E)는 디코더의 상관도검출부를 통과한 후의 모양이다.

여기서, 상기 제3도의 경우와 마찬가지로, (C)는 인코더의 샘플링 위상이 정확했을 경우이고, (D)는 인코더의 샘플링 위상이 지연되었을 경우 (E)는 인코더의 샘플링 위상이 당겨졌을 경우의 패턴이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에서는 인코더에서 ID패턴을 만들어 때, 패턴의 엣지에 일정한 기울기를 주었더니 D/A변환기를 거친 후에도 (B)와 같이 왜곡이 없는 깨끗한 파형을 얻을 수 있었다. 따라서, 디코더에서는 정확한 신호를 검출하여 인코더의 샘플링 위상과 동일한 위상에서 샘플링할 수 있으므로, 정확한 신호의 복원이 가능하다. 그리고, 종래의 방법으로 정확한 구형파의 형태로 ID패턴을 삽입하여 주었다고 하더라도, 기록매체나 전송매체의 대역폭에 의한 기록 또는 전송을 하고나면, 제3도의 (B)와 같이 기울기를 가지게 되므로, 본 발명에서 인가해 주는 기울기가 제 4도의 점선 레벨에 미치는 영향은 거의 없다고 할 수 있다.

여기서, ID패턴에 인가해 주는 기울기는 시스템에 따라 기록 또는 저농매체의 대역폭을 고려하여 결정한다.

예를 들어, 전송대역의 표현가능한 주파수의 상한치가 AHz라고 할 때, 이 때 주기 (T)는이다.

이 주기의 1/4인를 기준으로 패턴의 Slope를 결정하는 것이 바람직하며, 패턴의 하한값과 상한값을 직선으로 연결한 Slope의 폭을 S라 할 때, 이 S는 다음의 범위를 갖도록 인가해 주는 것이 바람직하다.

이 때, 1/40는 실험에 의해 얻어진 값으로, 응용에 따라 변화할 수 있는 값이다. 이를 제6도를 참조하여 보다 상세히 설명한다.

제 6도는 참조할 때 ID패턴의 기울기의 폭이 T/2일 경우에는 ID패턴이 삼각파가 되고, 0일 경우에는 그대로 구형파가 되어 버린다. 따라서, T/4를 기준으로 ±4/10의 변화량을 갖도록 ID패턴을 인가하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 언급한 바와 같이, 4/10는 실험에 의한 값으로, 실험상 패턴의 울림이 가장 없을 때의 값을 나타낸다. 상기 S가 하한값에 접근하면 적분값이 작으므로 그만큼 위상오차가 생길 우려가 있고, 반면 D/A후 울림 현상은 적어진다. 반면, S가 상한값에 갈수록 울림현상에 의한 위상오차는 많아지고, 위상오차는 줄어들게 된다.

이러한 것을 고려할 때 T/4를 기준으로 ID패턴에 인가하는 기울기의 트레이드 오프(trade off) 값을 정하는 것이 바람직하다.

제 5도는 본 발명에 의해 삽입해 주는 ID패턴의 일예로서, ROM의 어드레스와 각 어드레스에 할당해 주는 값을 나타낸 도표이다.

제 5도에 있어서, 어드레스는 ROM의 할당된 어드레스번호를 나타내고, 데이터는 상기 ROM의 각 어드레스에 미리 입력시켜 주는 ID패턴의 신호값을 나타낸다.

MUX에 의해 ROM으로부터의 신호의 입력이 허가되면, 상기 ROM은 카운터에서 카운트되는 것에 따라, 각 어드레스에 해당되는 데이터값을 차례로 출력한다.

제 5도에서 0번 어드스와, 11번 및 12번 어드레스, 23번 및 24번 어드레스, 그리고 27번 어드레스의 값은 다른 어드레스의 값은 다른 어드레스의 데이터값 32와 -32의 중진값인 16과 -16을 각각 입력해 줌으로써, 신호의 급결한 변화를 방지하였다. 언급한 바와 같이 각 어드레스에 할당해 주는 데이터의 값들은 시스템의 특성에 따라서 적절하게 조정할 수 있다.

상술한 본 발명에 의한 ID패턴 삽입방법에 따르면, 수신측에서 송신측에서의 샘플링 위상을 검출하여 정확한 위상에서 샘플링하기 위해 삽입하여 주는 ID패턴의 삽입방법에 있어서, 송신측에서 ID패턴을 만들어줄 때 파형의 엣지에 적절한 기울기를 인가해 줌으로써 고주파 부분에서의 신호의 왜곡을 방지할 수 있다. 따라서, 수신측에서 정확한 샘플링 위상을 검출할 수 있으므로, 정확한 신호의 복원이 가능하다.

Claims (2)

1. 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하여 처리하는 시스템에서 인코더의 샘플링 포인트와 디코더의 샘플링 포인트의 위상차를 없애기 위하여 ID패턴을 삽입하여 주는 방법에 있어서, 상기 ID패턴의 엣지에 일정한 기울기를 주는 것을 특징으로 하는 ID패턴 삽입방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 ID패턴에 인가해 주는 기울기는 기록매체 또는 전송채널의 대역폭을 고려하여 결정해 주는 것을 특징으로 하는 ID패턴 삽입방법.