KR100286507B1 - 고스트 제거 기준 신호를 구비하는 에코 제거용 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 텔레비젼 수상기에서 사용하기 위한 에코 소거용 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 공지된 비순환인 고스트 소거신호에 의해 공급된 것보다 보다 높고 보다 균일하게 분포된 진폭 대 시간특성을 나타내면서, 효율적인 채널 특성화에 필요한 편평하고 넓은 대역폭을 나타내고, 노이즈 환경에서 향상된 성능을 나타내는 고스트 소거 기준신호를 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고스트 제거 기준신호를 구비하는 에코제거용 시스템에 관한 것이다.
1979년에 IEEE는 텔레비젼 에코(또는 "고스트") 제거 분야에서 기본적인 참고서가 되고 있는 논문을 공개하였다.
상기 논문은 "텔레비젼 시스템에서 고스트 제거에 관한 지침서"라는 명칭으로 Walter Ciciora, Gary Sgrignoli과 William Thomas에 의해 저술되었으며, 그것은 여기서 참고로 사용된다.
비록 Ciciora 논문이 고스트 소거에 응용할 수 있는 기본적인 원리, 장치 및 알고리즘을 서술하고 있지만, 이 기술은 최근에야 이러한 기본 개념들을 구현하고 개선하는 실용적인 방법을 제공하는 시점에까지 발전되었다.
에코 소거 과정에는 두가지 중요한 단계가 존재한다.
첫째, (만일 있다면, 인위적인 에코(echo artifacts)를 포함하는) 통신채널의 특성이 수신기에서 결정되어야 한다. 일단 채널 특성이 계산되면, 에코를 실질적으로 제거하기 위한 역채널(inverse channel) 특성을 구현하기 위해 필터가 사용된다. 본 발명은 통신 채널의 특성을 식별하기 위한, 장치 및 향상된 고스트 소거 기준신호에 관한 것이다.
통신공학은 신호가 전송되는 통신 경로에 의해 변경된 신호를 복원하는 문제를 지속적으로 다루어야만 한다. 만일 통신 경로가 완전히 특성화되었다면, 적어도 신호를 변경시키는 그러한 파라미터에 대해서는 신호가 복원될 수 있다. 그리하여, 횟수를 거듭할수록 신호복원 문제의 필수적인 구성요소는 통신 경로 또는 채널의 특성을 식별하는 문제이다.
채널식별 문제의 직접적인 해결책은 공지된 특성을 갖는 고스트 소거 기준신호(a ghost cancellation reference signal, GCR)를 채널을 통해 송신하고, 그 신호가 채널을 통과한 후 전달된 신호를 수신하는 것이다. 처음에 전송된 신호는 수신된 신호와 비교되며, 상기 비교에 기초하여 채널특성의 모델이 개발된다.
일본방송기술협회(BTA)는 텔레비젼 신호의 수직블랭킹 간격(VBI)의 라인 18로 전송되는 윈도우된 sin x/x 펄스(sinc)에 대한 시간적분(time integral)인 GCR 신호를 채택하였다. 비록 BTA GCR 신호가 주파수 영역에서 필수적인 수평 대역을 가지고 있을지라도, 그것의 에너지는 비교적 낮다.
그리하여 BTA GCR 신호의 낮은 에너지가 노이즈가 높은 조건하에서는 그 성능을 제한하기 때문에, BTA GCR 신호는 최적일 수는 없다. 채널에 존재하는 노이즈를 보상하는데 부수적인 처리시간이 필요한데, 이는 채널의 조건이 변화할 때 에코 소거 시스템이 채널 특성을 산출하는데 걸리는 시간을 증가시킨다. BTA GCR 신호는 그것의 주파수 스펙트럼 특성을 변화시키지 않고는 변경될 수 없는 고정된 시간간격을 갖는다. 이것은 BTA GCR 신호가 사용될 수 있는 가능한 응용범위를 제약한다. 예를 들어, NTSC 텔레비젼 시스템의 시간간격은 ≥52.5㎲일 것이다.
BTA 신호보다 높은 에너지 수준을 갖는 다른 GCR 신호가 제안되고 있다. 그러나 이러한 신호들은 본질적으로 순환(cyclic)하기 때문에 채널에 존재하는 사전 에코 및 사후 에코를 검출하는데 효과적이지 못하다.
본 발명의 목적은 향상된 고스트 소거 시스템을 제공하여 적어도 상술된 문제점의 일부분을 완화시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 특징은 청구항 제1항과 같은 수신기를 제공한다. 본 발명의 제2 특징은 청구항 제4항과 같은 인코딩 방법을 제공한다. 본 발명의 제3 특징은 청구항 제7항과 같은 신호를 제공한다. 본 발명의 양호한 실시에는 이하 종속항에 제시되어 있다.
본 발명은 채널을 완전하게 특성화시키는데 필요한 평평하고 넓은 주파수 스펙트럼을 제공하고, 높은 에너지 레벨(진폭)을 가지고, 시간간격에 걸쳐 보다 균일한 에너지 분포를 갖는, 향상된 고에너지 비-순환 GCR 신호를 이용하는 비-순환 에코 소거 시스템을 포함한다. 상기 시간 간격은 필요한 주파수 범위에 걸쳐 필수적인 평평한 주파수 응답을 유지하면서, 상이한 시스템 요구 조건에 맞추어 조정될 수 있다.
그리하여 본 발명의 GCR 신호는 고해상과 향상된 해상도를 갖는 종래와는 다른 텔레비젼 시스템에 사용되기 위해 채용될 수 있고, 전화나 마이크로웨이브 시스템에서의 에코 소거와 같은 다른 통신의 응용에도 채용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 일면들은 이하 설명되는 실시예를 참조하면 보다 명백해질 것이다.
제1도는 본 발명을 포함하는 에코 소거 회로의 한 실시예에 대한 블럭도.
제2도는 BTA GCR 신호의 진폭 대 시간 그래프.
제3도는 BTA GCR 신호의 진폭 대 주파수 그래프.
제4도는 본 발명을 포함하는 GCR 신호의 한 실시예에 대한 진폭 대 시간그래프.
제5도는 제4도의 GCR 신호에 대한 진폭 대 주파수 그래프.
제6도는 본 발명을 포함하는 GCR 신호의 다른 실시예에 대한 진폭 대 시간그래프.
제7도는 제6도의 GCR 신호에 대한 진폭 대 주파수 그래프.
텔레비젼 신호를 전송하는 동안에 발생하는 에코를 제거하는 데에는 보통 두가지 주요한 단계가 필요하다. 먼저 수신기에서(만일 있다면, 인위적인 에코를 포함하는) 통신채널의 특성이 반드시 결정되어야만 한다. 상기 특성으로부터, 필터계수의 시퀀스 형태로 역채널 특성이 유도된다. 그 후, 상기 계수들은 역채널 처리, 즉 에코 소거를 구현하는데 사용되는 필터에 제공된다.
수신된 비디오 신호는 처음에 전송된 신호의 중복된 복사본(superimposed copies)으로 구성되어 있는 에코를 포함하며, 중복된 복사본은 상이한 지연시간과 진폭을 갖는다. 가장 강한 신호성분은 처음에 전송된, 즉, 주요한 신호성분을 나타낸다. 시간 영역을 관찰해보면, 주요신호 성분 이전에 발생하는 어떤 에코 성분을 "사전에코(pre-echo)"라 부르며, 주요 신호성분 이후에 발생하는 어떤 복사본을 "사후 에코(post-echo)"라 부른다.
제1도는 상기 두 가지 유형의 에코를 제거하는데 사용될 수 있는 에코 소거 회로를 설명한다. 이와 같은 회로는 GCR 신호를 포함하는 텔레비젼 신호를 수신하는 텔레비젼 수신기(도시되지 않음)의 일부일 수 있다. 상기 신호는 수신기의 튜너에 의해 수신되어 아날로그 대 디지탈 변환기(10)를 사용하여 디지탈 형식으로 변환된다. IIR 필터(20)는 사후 에코를 제거하는데 사용되며 FIR 필터(15)는 사전 에코를 제거하는데 사용된다. 이와 같은 종류의 에코 소거 회로는 1991년 3월 28일자 미국출원 제676,927호에 상세히 설명되어 있으며, 이것은 여기서 참고로 사용된다.
비디오 샘플이 수신되어, A/D 변환기(10)로 입력되며, 텔레비젼 신호의 수직 블랭킹 간격동안 전송되는 GCR 신호가 분리되어 버퍼 메모리(30)로 공급된다. 채널 특성에 따라 왜곡된 GCR 신호는 때때로 많은 프레임에 걸쳐 샘플링되며, 그 후 이 샘플들의 평균은 마이크로프로세서 혹은 디지탈 신호처리기일 수 있는 처리기(25)로 공급된다. 처리기는 전송된 GCR의 사전 처리되어 저장된 버전을 포함하는 메모리를 구비하며, 버퍼(30)의 내용은 처리기(25)내 저장된 GCR버전과 비교되고 상기 비교기로부터 채널의 임펄스 응답이 모델링될 수 있다. 다음에 상기 채널 모델은, 존재하는 에코들을 억제하기 위한, 채널의 역채널 특성을 구현하는 필터에 대한 계수들의 시퀀스를 계산하는데 사용된다.
US-A-5 047 859(PHA 21622)는 신호와 채널의 상호작용이 선형 시스템 이론으로서 설명되는 것 이외에는 통신채널 특성에 대해서 아무런 가정이 없는 수신된 신호를 복원하기 위한 방법 및 장치를 설명한다. 결국, 채널은 그것의 임펄스 응답에 의해서 전적으로 특성화된다.
테스트 신호를 처리함으로서 이렇게 얻어진 채널 임펄스 응답 함수 샘플의 시퀀스는 필터(15와 20)에 정확한 계수의 시퀀스를 제공하는 역할을 한다. 필터 계수가 필터로 공급된 후, 필터를 통해 완전한 텔레비젼 신호가 처리되고, 이에 의해 에코 성분이 실질적으로 감소된다. 다음에 IIR 필터(20)의 출력은 디지탈 대 아날로그 변환기(D/A) (35)에 공급되어, 수신기의 비디오 화면에 비디오 출력신호로서 나타난다.
GCR 신호는(실제 전송경로는 물론 송신기 및 수신기를 포함하는) 채널의 주파수 또는 임펄스 응답을 특성화시키는데 사용된다. 따라서, 종래의 텔레비젼 시스템에서 사용되는 GCR 신호의 주파수 스펙트럼은 반드시 저역이어야 하고, 4.3MHz인 NTSC 신호의 대역안에 완전히 포함되어야 한다. 게다가, 그 대역안에서는 가능한 한 편평하여야 한다. 만약 GCR 신호의 스펙트럼에서, 어떤 주파수 간격에 걸쳐 스펙트럼이 거의 0인 널(a null)이 존재한다면, 채널은 상기 간격에 걸쳐서 적절하게 특성화되지 않을 것이다. 비록 스펙트럼에서, 스펙트럼이 피크값(the peak value)보다 훨씬 적은 상향전이(rolloff)가 존재할 지라도, 노이즈가 존재하게 되면, 채널특성의 정확도는 상향전이가 발생하는 주파수에 대해 떨어지게 될 것이다.
제2도는 시간 영역내의 BTA GCR 신호에 대한 그래프이다. 이것은 ROM(10)에 전송되고 기억된 것으로서의 신호 및 ROM(10)내에 기억되어 있는 처리된 버전이다. 상기 신호가 전송되기 전, 각각의 텔레비젼 신호 필드에 대한 블랭킹 간격으로 집적되어 삽입된다. 주파수 영역(제3도)에서 관찰할 때, BTA GCR 신호는 효율적인 채널특성에 대한 필요한 대역폭 특성을 제공함이 분명하다. 그러나, 시간영역(제2도)에서 관찰할 때, BTA GCR 신호의 진폭 대 시간특성이 비교적 적은 에너지를 갖는다는 것을 알 수 있다. 이것으로 결국 노이즈 환경에서 성능이 저하되게 된다.
본 발명은 시간과 주파수 모두에, 그리고 동시에 효율적인 채널 특성화에 요구되는 넓고 편평한 대역폭에 대해 높은 에너지 및 향상된 에너지 분포를 특성으로 하는 향상된 비-순환 GCR 신호로 구비된다.
제4도는 향상된 GCR 신호의 제1실시예에 대한 그래프이다. 상기 GCR 신호는 제2도에 도시된 BTA GCR 신호보다도, 시간에 있어서 보다 균일하게 분포된 피크를 가지며, 보다 높은 에너지 레벨을 갖는다.
제5도의 주파수 스펙트럼에 도시된 것과 같이, 상기 GCR 신호는 제3도에 도시된 BTA GCR 신호보다, 주파수에 대해 보다 높은 에너지 레벨(약 8배 높음)을 가지고, 관심의 대상이 되는 대역에서 매우 편평한 스펙트럼을 갖는다.
GCR 신호의 이와 같은 실시예를 설명하는 식은 다음과 같다.
여기서,이고, α, A, Cn, b, Ω는 실수이며, N은 정수이며, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수이다.
상기 예에서 해밍 또는 해닝 윈도우(A Hamming or Hanning Window)가 사용되나 다른 윈도우도 사용될 수 있다.
파라메타는 0 내지 1012의 범위이다. 상기 예에 대해 N=7, C1=60, C3=10, C5=3, C7=-1, Ceven=0, A=1, Ω=4.2×2×106Rad(여기서 Ω는 관련된 주파수 밴드의 끝과 같으며, 상기 경우에는 0 내지 4.2MHz 이다)이다.
제6도는 향상된 GCR 신호의 제2 실시예에 대한 그래프이다. 상기 GCR 신호는 제2도에 도시된 BTA GCR 신호보다 시간이 훨씬 균일하게 분포된 피크를 갖는 높은 에너지 수준을 갖는다.
제7도의 주파수 스펙트럼에 도시된 것과 같이, 상기 GCR 신호는 제3도에 도시된 BTA GCR 신호보다 주파수에 대해 보다 높은 에너지 수준(약 10배 높은)과 관련된 밴드에서 매우 편평한 스펙트럼을 갖는다.
GCR 신호의 상기 실시예를 설명하는 식은 다음과 같다.
여기서, A, b, Ω는 실수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수이다.
그러나 상기 예에서 해밍 또는 해닝 윈도우가 사용 되었지만, 다른 윈도우도 역시 사용될 수 있다.
파라메타는 범위가 0 내지 1012이다. 상기 예에서 A=1, b=0.0004과 Ω=4.2×2×106Rad(Ω는 관련된 주파수 밴드의 끝과 같으며, 이 경우에는 0 내지 4.2MHz이다)이다.
본 발명의 상기 내용과 설명은 그것을 예시하고 설명하는 것이며 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 첨부된 청구범위에서 방법과 장치에 여러가지 변화가 있을 수 있다.
Claims (9)
- 전송 경로를 통해 제공되었고 경로 유발 왜곡(path induced distortion)된 신호를 수신하는 수신기로서, 상기 신호가 기준 신호를 포함하고 있는 수신기에 있어서, a) 상기 신호를 수신하고, 이 신호로부터 상기 전송 경로에 의해 왜곡된 상기 기준 신호를 분리하는 수단; 및 b) 상기 수신된 신호로부터 상기 경로 유발 왜곡을 실질적으로 제거하는 수단으로서, 적어도 하나의 필터와 함께 사용될 일련의 계수들을 상기 왜곡된 기준 신호로부터 구하기 위한 수단을 포함하고 있는 수단을 포함하고, 상기 기준 신호는 윈도우 함수와 다수의 싸인 함수들로부터 생성되었고, 비순환 신호이고, 상기 전송 경로의 대역폭내에서 실질적으로 편평한 주파수 스펙트럼을 가지고 있고, 어느 시간 간격에 걸쳐서 매우 많은 수의 실질적으로 일정한 연속적인 진폭 피크들을 가지고 있는 수신기.
- 제1항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서,이고, α, A, Cn, b, Ω는 실수이며, N은 정수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 수신기.
- 제1항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서, A, b, Ω는 실수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 수신기.
- 신호에 왜곡을 부가하는 경로로의 전달을 위해 상기 신호를 인코딩하는 인코딩 방법에 있어서, 상기 신호를 발생시키는 단계; 상기 신호로부터 상기 왜곡을 제거하기 위한 적어도 하나의 디코딩 필터와 함께 사용될 계수들을 상기 신호로부터 구할 수 있는 기준 신호를 발생시키는 단계; 및 상기 기준 신호를 상기 신호에 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 기준 신호는 윈도우 함수와 다수의 싸인 함수들로부터 생성되고, 비순환 신호이고, 상기 전송 경로의 대역폭내에서 실질적으로 편평한 주파수 스펙트럼을 가지고 있고, 어느 시간 간격에 걸쳐서 매우 많은 수의 실질적으로 일정한 연속적인 진폭 피크들을 가지고 있는 신호 인코딩 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서,이고, α, A, Cn, b, Ω는 실수이며, N은 정수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 신호 인코딩 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서, A, b, Ω는 실수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 신호 인코딩 방법.
- 신호에 왜곡을 부가하는 경로로 전달되거나 또는 전달될 수 있는 상기 신호에 있어서, 상기 신호로부터 상기 왜곡을 제거하기 위한 적어도 하나의 디코딩 필터와 함께 사용될 계수들을 상기 신호로부터 구할 수 있는 기준 신호를 포함하고 있고, 상기 기준 신호는 윈도우 함수와 다수의 싸인 함수들로부터 생성되었고, 비순환 신호이고, 상기 전송 경로의 대역폭내에서 실질적으로 편평한 주파수 스펙트럼을 가지고 있고, 어느 시간 간격에 걸쳐서 매우 많은 수의 실질적으로 일정한 연속적인 진폭 피크들을 가지고 있는 신호.
- 제7항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서,이고, α, A, Cn, b, Ω는 실수이며, N은 정수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 신호.
- 제7항에 있어서, 상기 기준 신호는 다음 식에 의해 표현되며,여기서, A, b, Ω는 실수이고, W(ω)는 윈도우된 윈도우 함수인 신호.
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