KR0169676B1 - 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치 - Google Patents

데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 입력 신호에 따른 제어 신호를 입력받아 NTSC 신호 입력시 수평 동기 신호를 발생시키고, VSB 신호 입력시 데이타 세그먼트 동기 신호를 발생시키는 기준 신호 발생부(10)와; 입력된 데이타가 NTSC인 경우에는 상기 기준 신호 발생부(10)로부터 NTSC의 수평 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하고, VSB 신호인 경우에는 VSB의 데이타 세그먼트 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하는 상관도 연산부(20); 및 상기 상관도 연산부(20)로부터의 상관도를 입력받아 그 상관도가 소정의 임계값 이상일 때 동기가 이루어진 것으로 판단하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 검출부(30)로 구성되어 있으며, 본 발명에 따르면 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호를 검출하는 장치와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 검출하는 장치간의 유사성을 고려함으로써 칩 사이즈를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 소비 전력도 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

Description

데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치
제1도는 NTSC의 수평 동기 신호를 나타낸 파형도.
제2도는 GA HDTV 시스템에서의 프레임 단위의 데이타 구조도.
제3도는 제2도에 도시된 전송 데이타의 신호 레벨을 도시한 도면.
제4도는 본 발명에 따른 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치의 블럭도.
제5도는 제4도에 도시된 상관도 연산부에 대한 세부 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기준 신호 발생부 20 : 상관도 연산부
22 : 지연부 24 : 승산부
26 : 가산부 30 : 동기 신호 검출부
본 발명은 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치에 관한 것으로서, 특히, QAM 신호, VSB 신호 및 NTSC 신호를 모두 수신하는 텔레비젼 수상기에 있어서 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호를 검출하는 장치와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 검출하는 장치간의 유사성을 고려하여 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 모두 검출하도록 되어진 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치에 관한 것이다.
정보는 가장 중요한 자원중의 하나이며 현대를 일컬어 정보화 사회라 하는데, 받아들이고 처리해야 하는 정보의 양이 나날이 늘어나는 추세에서 기존의 전송 대역을 효과적으로 이용하기 위해 데이타 압축은 필수 불가결하다.
특히, 디지탈 영상 신호는 정보의 표현에 많은 메모리를 필요로 하기 때문에 영상 정보 압축 기술은 정보의 저장과 검색, 전송등을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 해준다.
각 시스템들은 고화질 텔레비젼(High Definition Television : 이하, HDTV 라 한다.)에서의 다양한 데이타 압축 기술을 제안하고 있는데, 그러한 데이타 압축 기술로는 움직임 추정(ME:Motion Estimation), 움직임 보상(MC:Motion Compensation), 이산 여현 변환(DCT:Discrete Cosine Transform), 양자화(Q:Quantization), 가변 길이 부호화(VLC:Variable Length Coding) 등이 있으며, 상기와 같은 압축 기술은 현재 미국에서 제안된 HDTV 시스템에서 거의 모두 사용하고 있다.
상술한 바와 같은 데이타 압축 기술을 통해 고도로 압축된 영상 데이타는 일정한 데이타 포맷을 형성하여 수신단으로 전송된다.
압축된 영상 데이타를 전송하기 위한 HDTV 전송 시스템에는 여러가지 전송 방식이 있는데, 예를 들어 디지탈 방식인 DigiCipher, DSC-HDTV, ADTV, CCDC 방식이 있으며, 이들 4개의 전송 방식을 제안한 회사들이 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance: 이하, GA 라 한다)를 결성하여 최종적인 전송 방식을 결정하였다.
상기에서 열거한 4개의 전송 방식에 대해서 설명하면, DigiCipher 방식은 GI(General Instrument)사와 MIT(Massachusetts Institute of Technology)에서 제안한 것으로, 이 시스템에서는 20Mbps의 신호를 6MHz의 대역폭으로 전송하기 위하여 직각 진폭 변조(Quadrature Amplitude Modulation: 이하 QAM 이라 한다.)를 사용한다. 16 QAM은 32 QAM 보다 방송 지역이 넓은 반면 화질은 32 QAM 보다 떨어진다. 따라서, 32 QAM이 기본 전송 모드로 정해져 있고 16 QAM은 동일 채널 간섭이 심한 곳이나 방송 전력을 크게 할 수 없는 곳과 같은 특별한 경우에 사용할 수 있도록 한다. 즉, 32 QAM 모드는 반송파대 잡음비(Carrier to Noise Ratio : 이하 C/N 이라 한다.)가 16.5dB 이상이 되는 경우에 16 QAM 모드보다 월등한 화질로 전송할 수 있는 반면 16 QAM 모드는 C/N 경계치가 12.5dB 이하로 낮은 경우 약간의 화질 저하가 있기는 하지만 더욱 넓은 지역에 대해 HDTV 방송을 가능케 하는 전송 방식이다.
DSC(Digital Spectrum Compatible)-HDTV 방식은 Zenith 사와 ATT사가 제안한 방식으로, 강력한 비디오 압축 기법과 동시 방송 시스템을 결합하여 넓은 대역폭을 6MHz 대역폭으로 압축한 후에도 고화질을 제공하는 완전 디지탈 기법이다. 이 시스템은 NTSC 채널과 최소의 상호 간섭을 갖는 금기 채널을 이용해 압축된 신호를 전송한다. 이 시스템은 787.5 라인 순행 주사 방식을 이용하여 비월 주사 방식의 아티팩트(Artifacts)를 제거하는 효과를 갖는다. DSC-HDTV 시스템의 또 다른 특징은 4 레벨 잔류 측 대역(Vestigial Side Band : 이하, VSB 라 한다.) 변조 방식을 이용하여 잡음과 방해 신호의 간섭을 없애므로 서비스 영역을 넓힐 수 있다는 점이다. 이 4-VSB 코딩은 서비스 영역을 넓힐 수 있는 2-VSB 시스템에 의해서 보충된다. 이 변조 방식은 데이타의 중요도에 따라 2 레벨 데이타 또는 4 레벨 데이타로 분류하여 각각 잡음에 대한 면역성을 달리하여 전송하는 방식이다. 즉, 중요한 정보는 2 레벨의 데이타로 전송시킴으로써 송신기로부터 먼 지역에서 잡음과 다른 방해 신호가 존재할 때도 일정 수준 이상의 화질 및 음질을 보장할 수 있게 하며 완전한 HDTV급 고화질을 얻기 위해 필요한 여분의 정보는 전송 효율을 극대화한 4 레벨 데이타로 전송하는 기법이다. 이러한 방식으로 클리프 효과(cliff effect)를 제거할 수 있다.
ADTV 방식은 Philips 사와 Thomson 사 등의 ATRC(Advanced Television Research Consortium)에서 제안한 것으로서 ADTV 전송 방식의 가장 큰 특징은 NTSC 신호의 동일 채널 간섭을 최소화할 수 있도록 스펙트럼이 형성된 QAM(Spectrally Shaped QAM : 이하 SS-QAM 이라 한다.) 전송 방식을 채택하고 있는 점이다. SS-QAM이란 HP(High Priority)를 가지는 데이타와 SP(Standard Priority)를 가지는 데이타로 이루어진 2개의 분리된 채널을 각각 독립적으로 QAM 변조하는 방식이다.
CCDC(Channel Compatible DigiCipher) 방식은 MIT와 GI 사에서 제안한 것으로, 이 시스템의 주요 특징을 살펴보면 먼저 데이타 전송률은 16 QAM의 경우 21.5 Mbits/sec 이고, 32 QAM의 경우 26.43 Mbits/sec 이다. 3dB 대역폭은 5.28 MHz이며, C/N 임계값은 16 QAM의 경우 11.7dB, 32 QAM의 경우 15.7dB 이다.
한편, 현재의 아날로그 텔레비젼 방식이 갖고 있는 열악한 화질 및 음질을 획기적으로 개선하기 위해 상술한 바와 같은 디지탈 방식의 텔레비젼 방송이 시험 방송될 예정인데 디지탈 방식의 텔레비젼에 대한 보급율을 고려하면 현재의 아날로그 방송은 한동안 지속될 것이다.
미국은 HDTV 지상 방송 및 유선 방송의 전송 방식으로서 VSB 변조를 표준으로 정하였으나, 유선 방송의 경우 현재 QAM 방식이 사용되고 있으며 앞으로도 VSB와 함께 그 전송 방식으로 사용될 것으로 보인다.
그러므로, QAM 신호, VSB 신호 및 NTSC 신호를 모두 수신할 수 있는 텔레비젼 수상기를 개발할 필요가 있으며, 그러한 QAM 신호, VSB 신호 및 NTSC 신호를 모두 수신할 수 있는 텔레비젼 수상기를 구현하더라도 각 신호를 처리하는 장치간의 유사성을 고려하여 경제성이 있는 하드웨어를 구현할 필요가 있다.
특히, VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기(Data Segment Sync)를 수행하는 장치와 NTSC 신호의 수평 주사 동기를 수행하는 장치는 서로 기능과 구조가 유사하므로 그 유사성을 고려하여 경제적인 텔레비젼 수상기를 제작할 필요성이 제기된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위해 안출된 것으로서, QAM 신호, VSB 신호 및 NTSC 신호를 모두 수신할 수 있는 텔레비젼 수상기에 있어서 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호 검출 장치와 NTSC 신호의 수평 동기 신호 검출 장치간의 유사성을 고려하여 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 모두 검출하도록 되어진 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치, 입력 신호에 따른 제어 신호를 입력받아 NTSC 신호가 입력된 경우에는 수평 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키고, VSB 신호가 입력된 경우에는 데이타 세그먼트 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키는 기준 신호 발생부와; 입력된 데이타가 NTSC 신호인 경우에는 상기 기준 신호 발생부로부터 NTSC의 수평 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하고, VSB 신호인 경우에는 VSB의 데이타 세그먼트 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하는 상관도 연산부; 및 상기 상관도 연산부로부터의 상관도를 입력받아 그 상관도가 소정의 임계값 이상일 때 동기가 이루어진 것으로 판단하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 검출부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
제1도는 NTSC의 수평 동기 신호를 나타낸 파형도로서, NTSC의 수평 동기 신호에 대한 진폭은 -40 IRE이다. 이때 IRE 단위는 NTSC의 휘도를 표시하는 단위로서, 흰색은 100 IRE, 검정색은 0 IRE로 표시된다. 수평 동기 신호는 휘도와는 무관하므로 음(-)의 값을 갖는다.
제2도는 GA HDTV 시스템에서의 프레임 단위의 데이타 구조도로서, GA HDTV 전송 시스템에서는 데이타를 프레임 단위로 전송한다.
제2도에 도시된 바와 같이, 한 프레임(Frame)은 두개의 필드(Field)로 구성되어 있고, 각 필드는 313개의 세그먼트(Segment)로 이루어져 있으며, 각 필드의 첫번째 세그먼트에는 필드 동기 신호(Field Sync)가 할당되어 있고, 각 세그먼트는 836개의 심볼(Symbol)로 구성되어 있는데, 앞단 4개의 심볼은 세그먼트 동기 신호(Segment Sync)가 할당되어 있다.
제2도에 도시된 바와 같은 구조로 데이타가 수신단으로 전송되면, 수신단에서는 세그먼트 동기 신호 및 필드 동기 신호에 의해 심한 잡음과 간섭이 존재하는 상황에서도 안정적인 신호 추적이 가능하다.
상기 데이타 세그먼트 동기 신호와 필드 동기 신호는 두개의 레벨을 가지나, 그 외의 다른 신호는 여러개의 레벨을 갖는다.
지상 방송의 경우에는 8 레벨 신호로 구성되며, 이는 단위 심볼당 3개의 비트가 배정됨을 의미하고, 이것을 8-VSB 라고 한다.
또한, 유선 방송의 경우에는 16 레벨의 신호가 되어 단위 심볼당 4개의 비트가 전송되며 이것을 16-VSB 라고 한다.
제3도는 제2도에 도시된 전송 데이타의 신호 레벨을 도시한 도면으로서, 전송 데이타는 +5 내지 -5 신호 레벨을 갖는데, 특히 세그먼트 동기 신호는 신호 레벨이 +5에서 -5로 하강하였다가, 다시 +5 레벨로 상승한다.
따라서, 수신단에서는 제3도에 도시된 바와 같이 주기적으로 반복되는 신호 레벨에 의해 전송 데이타 포맷 중 세그먼트 동기 신호를 인식할 수 있다.
제4도는 본 발명에 따른 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치의 블럭도로서, 본 발명의 동기 신호 검출 장치는 입력 신호에 따른 제어 신호를 입력받아 NTSC 신호가 입력된 경우에는 수평 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키고, VSB신호가 입력된 경우에는 데이타 세그먼트 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키는 기준 신호 발생부(10)와; 입력된 데이타가 NTSC 신호인 경우에는 상기 기준 신호 발생부(10)로부터 NTSC의 수평 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하고, VSB 신호인 경우에는 VSB의 데이타 세그먼트 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하는 상관도 연산부(20); 및 상기 상관도 연산부(20)로부터의 상관도를 입력받아 그 상관도가 소정의 임계값 이상일 때 동기가 이루어진 것으로 판단하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 검출부(30)로 구성된다.
제5도는 제4도에 도시된 상관도 연산부에 대한 세부 구성도로서, CM, CM-1, …, C1은 기준 신호로 승산 계수를 나타내고, 출력 신호는 상관도를 나타내며, 상기 상관도 연산부(20)는 입력되는 데이타 신호를 설정된 기간 동안 지연시킨 후 지연된 데이타 신호를 출력하는 지연부(22)와; 상기 지연부(22)로부터의 지연 신호를 입력받아 그 지연 신호에 기준 신호인 승산 계수를 승산하여 결과값을 출력하는 승산부(24); 및 상기 승산부(24)로부터의 승산 신호를 입력받아 가산하는 가산부(26)로 구성된다.
여기서, 상기 지연부(22)는 제1 지연기(22-1), 제2 지연기(22-2), 제3 지연기(22-3), …, 제n 지연기(22-n) 등 다수개의 지연기로 구성되어 있다.
또한, 상기 승산부(24)는 제1 승산기(24-1), 제2 승산기(24-2), 제3 승산기(24-3), …, 제n 승산기(24-n) 등 다수개의 승산기로 구성되어 있다.
상기 가산부(26)는 제1 가산기(26-1), 제2 가산기(26-2), 제3 가산기(26-3), …, 제n 가산기(26-n) 등 다수개의 가산기로 구성되어 있다.
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 동작 및 효과에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
기준 신호 발생부(10)에서는 입력 신호(NTSC 신호 또는 VSB 신호)에 따른 제어 신호를 입력 받아 NTSC 신호가 입력된 경우에는 수평 동기 신호를 발생시키고, VSB 신호가 입력된 경우에는 데이타 세그먼트 동기 신호를 발생시킨다.
상관도 연산부(20)에서는 입력된 데이타가 NTSC 신호인 경우에는 상기 기준 신호 발생부(10)로부터 NTSC의 수평 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하고, VSB 신호인 경우에는 VSB의 데이타 세그먼트 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하는데, 이때의 상관도는 이웃하는 데이타와의 신호 레벨 유사도를 말한다.
상기 상관도 연산부(20)를 좀더 구체적으로 설명하면 지연부(22)내에 다수개로 구성된 지연기(22-1, 22-2, 22-3, …, 22-n)는 입력되는 데이타 신호를 설정된 기간 동안 지연시킨 후 지연된 데이타 신호를 출력하는데, 이때 각 지연기에서의 지연 시간은 다양할 수 있으나, 예시적으로 1 DS(Data Segment: 836 symbol time)로 한다.
승산부(24)내에 다수개로 구성된 승산기(24-1, 24-2, 24-3, …, 24-n)는 상기 지연부(22)로부터의 지연 신호를 입력받아 그 지연 신호에 기준 신호인 승산 계수를 승산하여 결과값을 출력하는데, NTSC에서 수평 동기 신호의 듀레이션(duration)은 약 4.7μS 이므로 만약, 샘플링 주파수가 fs MHz이면 기준 신호의 길이는 (4.7*10-6)/(fs*10-6) 심볼이 되며, VSB의 경우 C4=C1=-1, C3=C2=-1, 그외 나머지 계수는 모두 0이 된다.
가산부(26)내에 다수개로 구성된 가산기(26-1, 26-2, 26-3, …, 26-n)는 상기 승산부(24)로부터의 승산 신호를 입력받아 가산하며, 마지막단의 제n 가산기(26-n)에서 출력되는 가산값은 상관도를 나타내고, 이때의 가산값이 클수록 상관도가 높은 것으로 인정된다.
동기 신호 검출부(30)에서는 상기 상관도 연산부(20)로부터의 상관도를 입력받아 그 상관도가 소정의 임계값 이상일 때 동기가 이루어진 것으로 판단하여 동기 검출 신호를 출력한다.
이상에서 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 모두 검출하는 장치를 VSB 신호의 데이타 세그먼트 동기 신호를 검출하는 장치와 NTSC 신호의 수평 동기 신호를 검출하는 장치간의 유사성을 고려하여 구현함으로써 칩 사이즈를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 소비 전력도 감소시킬 수 있다는 데 그 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 입력 신호에 따른 제어 신호를 입력받아 NTSC 신호가 입력된 경우에는 수평 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키고, VSB 신호가 입력된 경우에는 데이타 세그먼트 동기 신호를 기준 신호로서 발생시키는 기준 신호 발생부(10)와; 입력된 데이타가 NTSC 신호인 경우에는 상기 기준 신호 발생부(10)로부터 NTSC의 수평 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하고 VSB 신호인 경우에는 VSB의 데이타 세그먼트 동기 신호를 입력받아 상관도를 계산하는 상관도 연산부(20); 및 상기 상관도 연산부(20)로부터의 상관도를 입력받아 그 상관도가 소정의 임계값 이상일 때 동기가 이루어진 것으로 판단하여 동기 검출 신호를 출력하는 동기 신호 검출부(30)로 구성된 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상관도 연산부(20)는 입력되는 데이타 신호를 설정된 기간 동안 지연시킨 후 지연된 데이타 신호를 출력하는 지연부(22)와; 상기 지연부(22)로부터의 지연 신호를 입력받아 그 지연 신호에 기준 신호인 승산 계수를 승산하여 결과값을 출력하는 승산부(24); 및 상기 승산부(24)로부터의 승산 신호를 입력받아 가산하는 가산부(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지연부(22)는 제1 지연기(22-1), 제2 지연기(22-2), 제3 지연기(22-3), …, 제n 지연기(22-n) 등 다수개의 지연기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 승산부(24)는 제1 승산기(24-1), 제2 승산기(24-2) 제3 승산기(24-3), …, 제n 승산기(24-n) 등 다수개의 승산기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가산부(26)는 제1 가산기(26-1), 제2 가산기(26-2), 제3 가산기(26-3), …, 제n 가산기(26-n) 등 다수개의 가산기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 데이타 세그먼트 동기 신호 및 수평 동기 신호 검출 장치.
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