KR100304697B1 - 주파수 복조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

아크 사인(arcsin) 근사화를 이용하여 주파수 복조를 실현할 수 있는 주파수 복조 장치 및 방법이 개시된다. 이 장치의 제1 아날로그/디지탈 변환부는 주파수 변조된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호의 샘플링 값들을 출력하고, 제1 승산기는 각각이 사인파 형태로서 서로 90°의 위상차를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 샘플링 값과 각각 승산하고, 승산된 결과들을 Ii및 Qi신호들로서 각각 출력하고, 제1 저역 통과 필터는 Ii및 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 결과들을 Ii' 및 Qi' 신호들로서 각각 출력하고, 제1 주파수 미분부는 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하고, 감산된 결과를 주파수 복조된 디지탈 신호로서 출력하고, 제1 발진부는 제1 및 제2 발진 신호들을 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

주파수 복조 장치 및 방법
본 발명은 주파수 변조된 신호를 복조하는 주파수 복조에 관한 것으로서, 특히, 아크 사인(arcsin) 근사화를 이용하여 신호를 복조하는 주파수 복조 장치 및 방법에 관한 것이다.
주파수 변조된 아날로그 신호를 복조하는 종래의 주파수 복조 장치는 미국 특허 출원 번호 US5,194,938 및 US4,232,268들에 개시되어 있다. 이러한 미국 특허들에 개시된 종래의 주파수 복조 장치(이하, 제1 종래의 주파수 복조 장치)는 정확하게 동작하는 위상 동기 루프를 설계하기 위하여 그 하드웨어가 복잡해지고 방대해지는 문제점이 있었다. 게다가, 제1 종래의 주파수 복조 장치는 아날로그적으로 주파수 복조를 수행하기 때문에 부피가 크고 공정 변수에 영향을 많이 받는 문제점이 있었다. 또한, 제1 종래의 주파수 복조 장치가 후술되는 세캄(SECAM:Sequential Couleur Avec Memoire or Sequential Color with Memory) 방식으로 전송된 색차 신호 성분들을 복조하기 위해 사용될 경우, 제1 및 제2 색차 신호 성분들(Db및 Dr) 각각에 해당하는 라인들간의 부 반송파(sub carrier) 주파수들이 서로 다르기 때문에, 해당 라인들 각각을 위한 위상 동기 루프들이 별도로 마련되어야 하는 문제점도 있었다.
또다른, 종래의 주파수 복조 장치(이하, 제2 종래의 주파수 복조 장치)가 1992년 2월에 "AN ARCTANGENT TYPE WIDEBAND PM/FM DEMODULATOR WITH IMPROVED PERFORMANCE"라는 제목으로 IEEE TRANSACTION ON CONSUMER ELECTRONICS 논문 Vol 38, No 1의 페이지 5∼9쪽에 개시되어 있다.
전술한 제2 종래의 주파수 복조 장치에서 이용된 arctangent 근사화는 후술되는 arcsin 근사화에 대비하여 에러량이 2배 정도 큰 문제점이 있다. 그러므로, 원하는 성능을 얻기 위해서 arctangent 함수용 룩 업 테이블(loop up table)을 사용해야 하므로, 그 하드웨어의 부피 및 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 또다른 종래의 주파수 복조 장치(이하, 제3 종래의 주파수 복조 장치)가 1995년 11월에 "A NOVEL FM DEMODULATION SCHEME"라는 제목으로 IEEE TRANSACTION ON CONSUMER ELECTRONICS 논문 Vol 41, No 4의 페이지 1103∼1107쪽에 개시되어 있다.
제3 종래의 주파수 복조 장치는 제곱근을 위한 룩 업 테이블이 별도로 마련되어야 하고, 해상도를 높이기 위해서 이러한 룩 업 테이블의 크기를 더욱 증가시켜야 하므로, 하드웨어의 부피 및 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 제1 기술적 과제는, arcsin 근사화를 이용하여 주파수 복조를 실현할 수 있는 주파수 복조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 제2 기술적 과제는, 상기 주파수 복조 장치에서 수행되는 주파수 복조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 제3 기술적 과제는, SECAM 방식으로 전송된 색차 신호 성분들을 arcsin 근사화를 이용하여 주파수 복조할 수 있는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 제4 기술적 과제는, 상기 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치에서 수행되는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 주파수 복조 장치의 바람직한 일실시예의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3은 arcsin 근사화를 이용한 미분의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 주파수 미분부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.
도 5는 본 발명에 의한 주파수 복조 장치의 바람직한 다른 일실시예의 블럭도이다.
도 6은 도 5에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7은 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제1 일실시예의 회로도이다.
도 8은 도 7에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제2 일실시예의 회로도이다.
도 10은 도 9에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 11은 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제3 일실시예의 회로도이다.
도 12는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제4 일실시예의 회로도이다.
도 13은 제1, 제2, 제3 또는 제4 라인 검사부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 블럭도이다.
도 14는 도 13에 도시된 주파수 검출부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.
도 15는 도 7 또는 9에 도시된 제1 또는 제2 이득 및 오프셋 보정부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.
도 16은 도 11 또는 12에 도시된 제1 또는 제2 이득 조정부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.
도 17은 제1, 제2, 제3 또는 제4 색차 신호 재생부의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도이다.
상기 제1 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 주파수 복조 장치는, 주파수 변조된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 상기 디지탈 신호의 샘플링 값들(S0∼Sn)을 출력하는 제1 아날로그/디지탈 변환부와, 각각이 사인파 형태로서 서로 90°의 위상차를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하고, 승산된 결과들을 Ii및 Qi신호들로서 각각 출력하는 제1 승산기와, 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 결과들을 Ii' 및 Qi' 신호들로서 각각 출력하는 제1 저역 통과 필터와, 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하고, 감산된 결과를 주파수 복조된 디지탈 신호로서 출력하는 제1 주파수 미분부 및 상기 제1 및 상기 제2 발진 신호들을 출력하는 제1 발진부로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제2 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 주파수 복조 방법은, 주파수 변조된 아날로그 신호를 샘플링하여 샘플링 값들(S0∼Sn)을 구하는 단계와, 각각이 사인파 형태로서 서로 90°의 위상차를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하여 Ii및 Qi신호들을 각각 구하는 단계와, 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하여 Ii' 및 Qi' 신호들을 구하는 단계 및 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하여 주파수 복조된 디지탈 신호를 구하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제3 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치는, 주파수 변조된 제1 또는 제2 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 상기 디지탈 신호의 샘플링 값들(S0∼Sn)을 출력하는 제2 아날로그/디지탈 변환부와, 각각이 사인파 형태로서, 서로 90°의 위상차를 갖는 제3 및 제4 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하고, 승산된 결과들을 Ii및 Qi신호들로서 각각 출력하는 제4 승산기와, 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 결과들을 Ii' 및 Qi' 신호들로서 각각 출력하는 제2 저역 통과 필터와, 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하고, 감산된 결과를 Z 신호로서 출력하는 제2 주파수 미분부와, 상기 Z 신호, 선택 신호 및 상기 지연된 신호들을 이용하여 현재 라인이 우수 라인인가 기수 라인인가를 검사하고, 검사된 결과를 출력하는 라인 검사부 및 상기 검사된 결과에 응답하여, 이전 라인에 대한 Z 신호들과 현재 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들로서 각각 분리시켜 출력하는 색차 신호 재생부로 구성되고, 상기 선택 신호는 상기 아날로그 복합 영상 신호에 포함된 컬러 버스트 신호가 존재하는 구간에서 발생되고, 상기 주파수 변조된 상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들은 상기 기수 및 상기 우수 라인에 각각 실려 전송되는 것이 바람직하다.
상기 제4 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법은, 주파수 변조된 제1 또는 제2 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호를 샘플링하여 샘플링 값들(S0∼Sn)을 구하는 단계와, 각각이 사인파 형태로서, 서로 90°의 위상차를 갖는 제3 및 제4 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하여 Ii및 Qi신호들을 각각 구하는 단계와, 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하여 Ii' 및 Qi' 신호들을 구하는 단계와, 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하여 Z 신호를 구하는 단계와, 상기 Z 신호, 선택 신호 및 상기 지연된 신호들을 이용하여 현재 라인이 우수 라인인가 기수 라인인가를 판단하는 단계와, 상기 현재 라인이 상기 우수 라인인 경우, 상기 이전 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 상기 제1 색차 신호 성분으로서 결정하는 단계 및 상기 현재 라인이 상기 기수 라인인 경우, 상기 현재 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 상기 제2 색차 신호 성분으로서 결정하는 단계로 이루어지고, 상기 주파수 변조된 상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들 각각은 상기 기수 및 상기 우수 라인에 실려 전송되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 주파수 복조 장치의 구성 및 동작과 그의 주파수 복조 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 주파수 복조 장치의 바람직한 일실시예의 블럭도로서, 제1 아날로그/디지탈 변환부(ADC:Analog to Digital Converter)(10), 제1 발진부(12), 승산기(14), 제1 저역 통과 필터(LPF:Low Pass Filter)(16), 제1 디엠퍼시스(de-emphasis)부(18), 제1 주파수 미분부(20) 및 제1 이득 보정부(22)로 구성된다.
도 2는 도 1에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 주파수 변조된 아날로그 신호로부터 변환된 디지탈 신호를 arcsin 근사화를 이용하여 주파수 복조하는 단계(제30 ∼ 제38 단계)로 이루어진다.
도 1에 도시된 제1 ADC(10)는 주파수 변조된 메시지 신호 성분[M(t)]을 갖는 다음 수학식 1과 같은 아날로그 신호[X(t)]를 입력단자 IN1을 통해 입력하고, 입력한 아날로그 신호[X(t)]를 샘플링 클럭 신호(CKS)에 응답하여 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 다음 수학식 2와 같이 표현되는 변환된 디지탈 신호[X(nT)]의 샘플링 값들(S0∼Sn)을 승산기(14)로 출력한다(제30 단계).
여기서, Y는 직류 성분을 나타내고, fo는 아날로그 신호의 반송파 주파수를 나타내고, kf는 주파수 편차를 각각 나타낸다.
제30 단계후에, 승산기(14)는 제1 발진부(12)로부터 출력되는 다음 수학식 3과 같은 제1 및 제2 발진 신호들(Gi1및 Gi2)을 제1 ADC(10)로부터 출력되는 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하고, 다음 수학식 4와 같은 승산된 결과들(Ii및 Qi)을 제1 LPF(16)로 출력한다(제32 단계).
Gi1=sin(2πfsciT)
Gi2=cos(2πfsciT)
여기서, Gi1및 Gi2들은 사인파 형태이며 서로 90°의 위상차를 갖고 소정의 프리 런닝(free running) 주파수(fsc)를 갖는다.
여기서, I는 in phase를 의미하고, Q는 Quadrature를 의미한다.
제32 단계후에, 제1 저역 통과 필터(16)는 승산기(14)로부터 출력되는 Ii및 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 다음 수학식 5와 같은 결과들(Ii' 및 Qi')을 제1 디엠퍼시스부(18)로 출력한다(제34 단계).
이 때, 제1 및 제2 발진 신호들 각각의 프리 런닝 주파수(fsc)가 fo라면 즉, 주파수 변조된 아날로그 신호[M(t)]의 반송파 주파수(fo)에 프리 런닝 주파수(fsc)가 동기된다면, 수학식 5는 다음 수학식 6과 같이 표현된다.
제34 단계후에, 제1 디엠퍼시스부(18)는 제1 LPF(16)로부터 출력되는 신호들(Ii' 및 Qi')의 고역 성분들을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 다음 수학식 7과 같은 결과들(Ii" 및 Qi")을 제1 주파수 미분부(20)로 출력한다(제36 단계).
여기서, B는 A(iT)/2를 정규화(normalize)한 값으로서 상수이다.
제36 단계후에, 제1 주파수 미분부(20)는 제1 디엠퍼시스부(18)로부터 출력되는 신호들(Ii" 및 Qi")을 arcsin 근사화를 이용하여 미분하고, 미분된 결과인 주파수 복조된 디지탈 신호(Z)를 제1 이득 보정부(22)로 출력한다(제38 단계).
한편, arcsin 근사화를 이용한 미분에 대해 다음과 같이 설명한다. 이 때, arcsin 근사화를 적용하기 위해서는 샘플링 클럭 신호(CKS)의 주파수를 기준으로 메시지 신호 성분의 주파수 변이 폭이 크지 않다는 가정이 필요하다.
도 3은 arcsin 근사화를 이용한 미분의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 횡축은 I" 신호를 나타내고, 종축은 Q" 신호를 각각 나타낸다.
수학식 7에 표현된 샘플값들(Ii" 및 Qi") 및 그 샘플값들과 이웃하는 샘플값들(Ii+1" 및 Qi+1")은 도 3에 도시된 바와 같이 한 원주상의 자취가 된다. 따라서, α가 라 하고, β가 라 할 때, 이웃하는 두 샘플값들간의 각도(β-α) 차이만 계산할 수 있다면 다음 수학식 8에 의해 메시지 신호 성분을 추출할 수 있다.
여기서, kfM(i+1)이 매우 작다고 할 때, sin[kfM(i+1)]은 kfM(i+1)에 근사되며 이를 'arcsin 근사화'라 한다. 이 때, 주파수 복조된 디지탈 신호[B2kfM(i)](Z)는 다음 수학식 9와 같이 된다.
따라서, 도 1에 도시된 제1 주파수 미분부(20)는 신호들(Ii" 및 Qi")을 미분하기 위해, arcsin 근사화를 통해 얻어진 수학식 9의 좌변을 수행한다. 즉, 제1 주파수 미분부(20)는 신호들(Ii" 및 Qi")을 지연하고, 두 번 지연된 신호들(Ii" 및 Qi")과 한 번 지연된 신호들(Ii+1" 및 Qi+1")을 승산 및 감산하여, 주파수 복조된 디지탈 신호[B2kfM(i)]를 구할 수 있다. 수학식 9의 좌변을 수행하는 제1 주파수 미분부(20)의 실시예의 구성 및 동작을 다음과 같이 살펴본다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 주파수 미분부(20)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 제1, 제2, 제3 및 제4 지연기들(42, 44, 46 및 48), 승산기들(50 및 52) 및 감산기(54)로 구성된다.
도 4에 도시된 회로에서, 제1 지연기(42)는 입력단자 IN2를 통해 제1 디엠퍼시스부(18)로부터 입력한 Ii" 신호를 지연하고, 지연된 결과를 제2 지연기(44)로 출력한다. 제2 지연기(44)는 제1 지연기(42)의 출력을 지연하고, 지연된 결과를 승산기(50)로 출력한다. 따라서, 제2 지연기(44)에서 출력되는 신호(Ii")는 U1에 해당하고, 제1 지연기(42)에서 출력되는 신호(Ii+1")는 U2에 해당한다.
이와 비슷하게, 제3 지연기(46)는 입력단자 IN3을 통해 제1 디엠퍼시스부(18)로부터 입력한 신호(Qi")를 지연하고, 지연된 결과를 제4 지연기(48)로 출력한다. 제4 지연기(48)는 제3 지연기(46)로부터 출력되는 신호를 지연하고, 지연된 결과를 승산기(52)로 출력한다. 따라서, 제4 지연기(48)에서 출력되는 신호(Qi")는 V1에 해당하고, 제3 지연기(46)에서 출력되는 신호(Qi+1")는 V2에 해당한다.
이 때, 승산기(50)는 제2 지연기(44)의 출력(U1)과 제3 지연기(46)의 출력(V2)을 승산하고, 승산된 결과를 감산기(54)로 출력하고, 승산기(52)는 제1 지연기(42)의 출력(U2)과 제4 지연기(48)의 출력(V1)을 승산하고, 승산된 결과를 감산기(54)로 출력한다. 감산기(54)는 승산기(52)에서 승산된 결과(V1*U2)로부터 승산기(50)에서 승산된 결과(U1*V2)를 감산하고, 감산된 결과를 주파수 복조된 디지탈 신호[M(i+1)]로서 출력한다.
전술한 제1, 제2, 제3 및 제4 지연기들(42, 44, 46 및 48) 각각은 샘플링 클럭 신호(CKS)에 응답하여 데이타를 래치하는 D-플립플롭 따위에 의해 구현될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 제1 이득 보정부(22)는 제1 주파수 미분부(20)로부터 입력한 주파수 복조된 디지탈 신호[B2kfM(i)]의 이득을 조정하고, 이득이 조정된 메시지 신호[M(i)]를 출력단자 OUT를 통해 출력한다.
도 5는 본 발명에 의한 주파수 복조 장치의 바람직한 다른 일실시예의 블럭도로서, 제2 ADC(56), 제2 디엠퍼시스부(58), 제2 발진부(60), 승산기(62), 제2 저역 통과 필터(LPF)(64), 제2 주파수 미분부(66) 및 제2 이득 보정부(68)로 구성된다.
도 6은 도 5에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 주파수 변조된 아날로그 신호로부터 변환된 디지탈 신호를 arcsin 근사화를 이용하여 주파수 복조하는 단계(제70 ∼ 제78 단계)로 이루어진다.
도 1에 도시된 제1 디엠퍼시스부(18)가 제1 LPF(16)와 제1 주파수 미분부(20) 사이에 마련되는 반면, 도 5에 도시된 제2 디엠퍼시스부(58)는 제2 ADC(56)와 승산기(58) 사이에 마련되는 것을 제외하면, 도 1에 도시된 주파수 복조 장치는 도 5에 도시된 장치와 동일한 역할을 수행한다. 즉, 제2 ADC(56), 제2 발진부(60), 제2 저역 통과 필터(64) 및 제2 이득 보정부(68)는 도 1에 도시된 제1 ADC(10), 제1 발진부(12), 제1 저역 통과 필터(16) 및 제1 이득 보정부(22)에 각각 해당하며 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 도 6에 도시된 제70 단계는 도 2에 도시된 제30 단계에 해당한다.
제72 단계후에, 도 5에 도시된 제2 디엠퍼시스부(58)는 제2 ADC(56)로부터 출력되는 샘플링 값(Si)의 고역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과를 승산기(62)로 출력한다(제72 단계). 제72 단계후에, 승산기(62)는 샘플링 값(Si) 대신에 제2 디엠퍼시스부(58)에서 디엠퍼시스된 결과와 제1 및 제2 발진 신호들을 각각 승산하고, 승산된 결과들을 Ij및 Qj(0≤j≤n)신호들로서 각각 제2 저역 통과 필터(64)로 출력한다(제74 단계). 이 때, Ij및 Qj들은 첨자를 i에서 j로 바뀌고 진폭[A(jT)]을 수학식 7에 표현된 바와 같이 정규화된 값 B으로 대체하면, 수학식 4에 표현된 Ii및 Qi신호들과 동일하다.
제74 단계후에, 승산기(62)에서 승산된 결과들(Ij및 Qj)은 제2 저역 통과 필터(64)에서 저역 통과 필터링된다(제76 단계). 제76 단계후에, 제2 주파수 미분부(66)는 신호들(Ii" 및 Qi") 대신에 신호들(Ij' 및 Qj')을 전술한 arcsin 근사화를 이용하여 미분하고, 미분된 결과인 주파수 복조된 디지탈 신호[B2kfM(j)]를 제2 이득 보정부(68)로 출력한다(제78 단계). 즉, 제2 주파수 미분부(66)와 도 1에 도시된 제1 주파수 미분부(20)는 입력하는 신호만 다를 뿐 동일한 동작을 수행한다.
SECAM 방식으로 전송된 색차 신호 성분들을 도 1 또는 5에 도시된 본 발명에 의한 주파수 복조 장치를 이용하여 주파수 복조하는 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 구성 및 동작과 그의 주파수 복조 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
SECAM 이란, 프랑스에서 개발된 텔레비젼 표준 방식의 하나로서, 이 방식에서는 색 신호 성분간의 혼선(crosstalk)을 방지하기 위하여 두개의 색차 신호 성분들(Db및 Dr)을 우수 라인(even line) 및 기수 라인(odd line)들을 통해 교대로 전송하는 것을 특징으로 한다. 즉, NTSC 및 PAL과는 달리 R-Y 성분(Dr)을 기수 라인이나 우수 라인들중 한 라인에 실고, B-Y 성분(Db)을 Dr이 실린 라인의 다음 라인에 실어서 수신측으로 전송한다. 이 때, 휘도 성분은 매 라인에 포함되어 수신측으로 전송한다. 여기서, SECAM 방식에서는 색차 신호 성분들을 전송하기 위해서 주파수 변조를 이용하며, 두 색차 신호 성분들은 각각의 고유한 부 반송파를 갖게 된다.
전술한 수학식 1에 표현된 주파수 변조된 아날로그 신호[X(t)]를 컬러 버스트(color burst)신호를 포함하는 아날로그 복합 영상 신호(CVBS:Composite Video Baseband Signal)라 하고, Y를 휘도 신호 성분이라 하고, 메시지 신호 성분[M(i)]을 제1 또는 제2 색차 신호 성분들[Db(i) 또는 Dr(i)]이라 하고, fo를 제1 또는 제2 색차 신호 성분들[Db(i) 또는 Dr(i)]을 포함하는 아날로그 복합 영상 신호의 부 반송파 주파수(fob또는 for)라 하면, 전술한 설명들은 후술되는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치에 적용될 수 있다. 이 때, 컬러 버스트 신호가 존재하는 컬러 버스트 구간에서 CVBS의 진폭[A(t)]은 상수가 되고 제1 또는 제2 색차 신호 성분[Db(i) 또는 Dr(i)]은 존재하지 않게 되며, 컬러 버스트 신호가 존재하지 않는 비디오 액티브(video active) 구간에서 진폭[A(t)]은 시간의 함수가 된다. 여기서, fob및 for들 각각은 예를 들면, 4.25㎒(±2㎑) 및 4.4㎒(±2㎑)가 될 수 있다.
도 7은 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제1 일실시예의 회로도로서, 제3 ADC(90), 제3 발진부(92), 승산기(94), 제3 LPF(96), 제1 이득 조정부(98), 제3 디엠퍼시스부(100), 멀티플렉서(102), 제3 주파수 미분부(104), 제1 라인 검사부(106), 제1 색차 신호 재생부(108), 제1 이득 및 오프셋 보정부(110), 제4 디엠퍼시스부(112) 및 제1 코어링(coring)부(114)로 구성된다.
도 8은 도 7에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 아날로그 복합 영상 신호로부터 변환된 디지탈 복합 영상 신호에서 Z 신호를 복조하는 단계(제120 ∼ 제132 단계), Z 신호를 라인 별로 분리하여 제1 및 제2 색차 신호 성분들을 결정하는 단계(제134 ∼ 제138 단계)로 이루어진다.
도 7에 제3 ADC(90)는 주파수 변조된 제1 또는 제2 색차 신호 성분[Db(i) 또는 Dr(i)]을 갖는 아날로그 복합 영상 신호(CVBS)를 입력하고, 입력한 아날로그 복합 영상 신호(CVBS)를 샘플링 클럭 신호(CKS)에 응답하여 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 디지탈 신호의 샘플링 값들(S0∼Sn)을 승산기(94)로 출력한다(제120 단계).
제120 단계후에, 승산기(94)는 제3 발진부(92)로부터 출력되는 제1 및 제2 발진 신호들을 제3 ADC(90)로부터 출력되는 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하고, 승산된 결과들(Ii및 Qi)을 제3 LPF(96)로 출력한다(제122 단계). 이를 위해, 제3 발진부(92)는 도 1에 도시된 제1 발진부(12)와 마찬가지로 자체적으로 발진한 프리 런닝 주파수(fsc)를 갖는 수학식 3에 표현된 제1 및 제2 발진 신호들을 출력한다. 여기서, 전술한 샘플링 클럭 신호(CKS)의 주파수는 13.5㎒가 될 수 있고, 프리 런닝 주파수(fsc)는 4.33㎒가 될 수 있으며, CKS의 주파수와 fsc는 Nyquist rate를 만족해야 한다.
제122 단계후에, 제3 저역 통과 필터(96)는 Ii및 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 결과들(Ii' 및 Qi')을 제3 디엠퍼시스부(100)로 출력한다(제124 단계).
이 때, 제3 저역 통과 필터(96)와 승산기(94) 사이에 선택적으로 마련될 수 있는 제1 이득 조정부(98)는 제3 저역 통과 필터(96)로부터 출력되는 Ii' 신호의 진폭 레벨이 컬러 버스트 구간 동안 소정값을 유지하는가를 검사하고, 검사된 결과에 응답하여 결정된 이득을 승산기(94)로 출력한다. 따라서, 승산기(94)는 샘플링값과 제1 이득 조정부(98)에서 결정된 이득을 승산한 결과를 제1 및 제2 발진 신호들과 각각 승산하여 Ii및 Qi신호들을 구한다. 즉, 제1 이득 조정부(98)는 컬러 버스트 신호의 레벨이 소정 레벨보다 적을 경우, 제1 또는 제2 색차 신호 성분의 레벨이 낮게 들어올 확률이 높기 때문에, 저역 통과 필터링된 결과가 항상 일정한 레벨을 유지하도록 하는 역할을 한다.
제124 단계후에, 제3 디엠퍼시스부(100)는 Ii' 및 Qi' 신호들의 고역 성분들을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과들(Ii" 및 Qi")을 멀티플렉서(102)로 출력한다(제126 단계). SECAM 방식을 이용하여 제1 및 제2 색차 신호 성분들을 송신측에서 수신측으로 송신할 때, 그 색차 신호 성분들의 고주파수 성분이 잡음에 영향을 많이 받아 SNDR(Signal to Noise Distortion Ratio)가 작아질 수 있다. 그러므로, 송신측에서는, 프리 엠퍼시스(pre-emphasis)를 수행하여 고주파 성분의 진폭을 크게 한다. 따라서, 수신측에서는 색차 신호 성분들을 주파수 복조할 때, 전술한 바와 같이 제3 디엠퍼시스부(100)를 사용하여 Ii' 및 Qi' 신호들 각각의 고역 성분을 디엠퍼시스한다. 이러한 제3 디엠퍼시스부를 cloche 필터 또는 bell 필터라 칭하기도 한다.
제126 단계후에, 컬러 버스트 구간인가를 판단한다(제128 단계). 만일, 컬러 버스트 구간이면, 제3 주파수 미분부(104)는 제3 저역 통과 필터(96)로부터 출력되는 신호들(Ii' 및 Qi')을 이용하여 Z 신호를 구한다(제130 단계). 그러나, 컬러 버스트 구간이 아니면, 제3 주파수 미분부(104)는 제3 디엠퍼시스부(100)로부터 출력되는 신호들(Ii" 및 Qi")을 이용하여 Z 신호를 구한다(제132 단계). 이를 위해, 컬러 버스트 구간이면 멀티플렉서(102)가 제3 저역 통과 필터(96)의 출력(Ii' 및 Qi')을 선택하고, 컬러 버스트 구간이 아닌 비디오 액티브 구간이면 멀티플렉서(102)가 제3 디엠퍼시스부(100)의 출력(Ii" 및 Qi")을 선택하도록 선택신호(S)가 발생된다. 즉, 컬러 버스트 신호의 존재 여부에 따라 제어부(미도시)로부터발생될 수 있는 선택 신호(S)는 예를 들면, 컬러 버스트 구간에서 "고" 논리 레벨을 유지하고, 그렇지 않은 비디오 액티브 구간에서 "저" 논리 레벨을 유지한다.
제3 주파수 미분부(104)는 도 1 또는 5에 도시된 제1 또는 제2 주파수 미분부(20 또는 66)와 동일한 기능을 수행한다. 즉, 수학식 8은 다음 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
여기서, 수학식 10의 Xi및 Yi는 수학식 8의 Ii" 및 Qi" 신호들에 각각 해당하고, α는 또는 에 해당하고, β는 또는 에 해당한다. 전술한 바와 같이, arcsin 근사화를 이용하면, 수학식 10에서 sin(β-α)는 β-α로 근사화 된다. 실제로, 제3 ADC(90)의 샘플링 클럭 신호(CKS)의 주파수를 기준으로 제1 또는 제2 색차 신호 정보의 최대 주파수 변이 폭은 500㎒ 이내이므로, β-α의 최대값은 13.3°(13.5㎒ : 500㎒ = 360°: 13.3°)가 된다. 그러므로, sin 함수에서 13.3°의 구간은 거의 선형에 가까우므로, 본 발명에 의한 arcsin 근사화는 실제의 상황에서 매우 유용하게 적용될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 제3 디엠퍼시스부(100)가 진폭[A(nT)]를 B로 정규화하면, B2kfDr(i+1) 또는 B2kfDb(i+1)은 Xi*Yi+1 -Xi+1*Yi에 근사된다. 그러므로, 제3 주파수 미분부(104)는 도 4에 도시된 회로로 구현될 수 있으며, Z 신호는 B2kfDr(i+1) 또는 B2kfDb(i+1)에 해당한다.
제130 또는 제132 단계후에, 제1 라인 검사부(106)는 현재 라인이 우수 라인인가 기수 라인인가를 판단한다(제134 단계). 만일, 현재 라인이 우수 라인인 경우, 이전 라인에 대한 Z 신호들이 주파수 복조된 제1 색차 신호 성분[Db']으로서 결정된다(제136 단계).
그러나, 현재 라인이 기수 라인인 경우, 현재 라인에 대한 Z 신호들이 주파수 복조된 제2 색차 신호 성분[Dr']으로서 결정된다(제138 단계). 이를 위해, 제1 라인 검사부(106)는 Z 신호, 선택 신호(S) 및 지연된 결과들(U1/U2및 V1/V2)에 응답하여 현재 라인이 기수 라인인가 우수 라인인가를 검사하고, 검사된 결과(LD)를 제1 색차 신호 재생부(108)로 출력한다. 제1 색차 신호 재생부(108)는 검사된 결과(LD)의 논리 레벨에 응답하여, 이전 라인에 대한 Z 신호들과 현재 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 제1 및 제2 색차 신호 성분들(Db' 및 Dr')로서 각각 분리시켜 제1 코어링부(114)로 출력한다.
한편, 수학식 5가 수학식 6으로 근사화되는 과정에서, fsc-fob또는 fsc-for은 무시되었다. 그러나, 실제로 fsc-fob또는 fsc-for은 무시될 수 없으며, 만일 fsc-fob또는 fsc-for을 무시할 경우 복조된 색차 신호 성분들이 오프셋을 가질 수 있다. 따라서, 전술한 근사화에 기인하는 이득 및 오프셋을 보정해주기 위해 마련될 수 있는 제1 이득 및 오프셋 보정부(110)는 Z 신호의 이득 및 오프셋을 검사된 결과(LD)에 응답하여 보정하고, 그 보정된 결과를 제4 디엠퍼시스부(112)로 출력한다. 뿐만 아니라, 제1 이득 및 오프셋 보정부(110)는 도 1 또는 5에 도시된 제1 또는 제2 이득 보정부(22 또는 68)의 역할도 수행한다.
SECAM 방식에서, 색차 신호 성분들을 전송하는 송신부에서 잡음 면역성을 증가시키기 위해 제1 및 제2 색차 신호 성분들의 각 저역 성분에 대해서 프리 엠퍼시스하기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이 수신측 복조 장치에 제4 디엠퍼시스부(112)를 마련해야 한다. 제4 디엠퍼시스부(112)는 이득 및 오프셋이 보정되어 제1 이득 및 오프셋 보정부(110)로부터 출력되는 Z 신호의 저역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과(Z''')를 제1 색차 신호 재생부(108)로 출력한다.
한편, 선택적으로 마련될 수 있는 제1 코어링부(114)는 제1 색차 신호 재생부(108)에서 분리된 주파수 복조된 제1 및 제2 색차 신호 성분들(Db' 및 Dr') 각각의 진폭에 작은 변화량을 잡음으로 간주하여 소정 레벨로 바꾸고, 그 결과를 최종적인 제1 및 제2 색차 신호 성분들(Db및 Dr)로서 출력한다.
도 9는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제2 일실시예의 회로도로서, 제4 ADC(150), 제4 발진부(152), 승산기(154), 제4 LPF(156), 제2 이득 조정부(158), 제5 디엠퍼시스부(160), 멀티플렉서(162), 제4 주파수 미분부(164), 제2 라인 검사부(166), 제2 색차 신호 재생부(168), 제2 이득 및 오프셋 보정부(170), 제6 디엠퍼시스부(172) 및 제2 코어링부(174)로 구성된다.
도 10은 도 9에 도시된 장치에서 수행되는 본 발명에 의한 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 아날로그 복합 영상 신호로부터 변환된 디지탈 복합 영상 신호를 복조하여 Z 신호를 추출하는 단계(제180 ∼ 제192 단계), Z 신호를 라인 별로 분리하여 색차 신호 성분들을 결정하는 단계(제194 ∼ 제198 단계)로 이루어진다.
도 9에 도시된 장치는 제5 디엠퍼시스부(160) 및 멀티플렉서(162)가 제4 ADC(150)와 승산기(154) 사이에 마련되는 것을 제외하면, 도 7에 도시된 장치와 동일한 구성 및 기능을 수행한다. 즉, 도 9에 도시된 제4 ADC(150), 제4 발진부(152), 제2 이득 조정부(158), 제4 주파수 미분부(164), 제2 라인 검사부(166), 제2 색차 신호 재생부(168), 제2 이득 및 오프셋 보정부(170), 제6 디엠퍼시스부(172) 및 제2 코어링부(174)는 도 7에 도시된 제3 ADC(90), 제3 발진부(92), 제1 이득 조정부(98), 제3 주파수 미분부(104), 제1 라인 검사부(106), 제1 색차 신호 재생부(108), 제1 이득 및 오프셋 보정부(110), 제4 디엠퍼시스부(112) 및 제1 코어링부(114)에 각각 해당하며 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 제180 단계 및 제194 ∼ 제198 단계들은 제120 단계 및 제134 ∼ 제138 단계들에 각각 해당한다.
제180 단계후에, 도 9에 도시된 제5 디엠퍼시스부(160)는 제4 ADC(150)로부터 출력되는 샘플링 값의 고역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과를 멀티플렉서(162)로 출력한다(제182 단계). 제182 단계후에, 컬러 버스트 구간인가를 판단한다(제184 단계). 만일, 컬러 버스트 구간이면 승산기(154)는 샘플링 값을 제1 및 제2 발진 신호들과 각각 승산한다(제186 단계). 그러나, 컬러 버스트 구간이 아닌 비디오 액티브 구간이면. 승산기(154)는 제5 디엠퍼시스부(160)에서 디엠퍼시스된 결과를 제1 및 제2 발진 신호들과 각각 승산한다(제188 단계). 이를 위해, 컬러 버스트 구간에서 멀티플렉서(162)가 제4 ADC(150)에서 출력되는 샘플링 값을 선택하고, 비디오 액티브 구간에서 멀티플렉서(162)가 제5 디엠퍼시스부(160)의 출력을 선택하도록 선택 신호(S)가 발생된다.
제186 단계 또는 제188 단계후에, 제4 저역 통과 필터(156)는 승산기(154)에서 승산된 결과들(Ii및 Qi)을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링한 결과들(Ii' 및 Qi')을 제4 주파수 미분부(164)로 출력한다(제190 단계). 제190 단계후에, 제3 주파수 미분부(104)와 동일한 동작을 수행하는 제4 주파수 미분부(164)는 제4 저역 통과 필터(156)에서 필터링된 결과를 전술한 arcsin 근사화를 이용하여 미분하고, 미분된 결과를 Z 신호로서 출력한다(제192 단계).
도 11은 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제3 일실시예의 회로도로서, 제5 ADC(290), 제5 발진부(292), 승산기(294), 제5 LPF(296), 제3 이득 조정부(298), 제7 디엠퍼시스부(300), 멀티플렉서(302), 제5 주파수 미분부(304), 제3 라인 검사부(306), 제3 색차 신호 재생부(308), 제3 이득 보정부(310), 제8 디엠퍼시스부(312), 제3 코어링부(314) 및 제1 주파수 트랙킹부(316)로 구성된다.
도 11에 도시된 장치는 제5 발진부(292)의 발진 주파수를 조정하기 위한 제1 주파수 트랙킹부(316)를 더 마련하고, 제1 이득 및 오프셋 보정부(110) 대신에 제3 이득 보정부(310)를 마련하고, 제3 라인 검사부(306)의 라인 검사 방법이 제1 라인 검사부(106)의 라인 검사 방법과 다르다는 것을 제외하면, 도 7에 도시된 장치와 동일한 동작을 수행한다. 즉, 도 11에 도시된 제5 ADC(290), 승산기(294), 제5 LPF(296), 제3 이득 조정부(298), 제7 디엠퍼시스부(300), 멀티플렉서(302), 제5 주파수 미분부(304), 제3 색차 신호 재생부(308), 제8 디엠퍼시스부(312) 및 제3 코어링부(314)는 도 7에 도시된 제3 ADC(90), 승산기(94), 제3 LPF(96), 제1 이득 조정부(98), 제3 디엠퍼시스부(100), 멀티플렉서(102), 제3 주파수 미분부(104), 제1 색차 신호 재생부(108), 제4 디엠퍼시스부(112) 및 제1 코어링부(114)에 각각 해당하며, 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 도 8에 도시된 주파수 복조 방법은 도 11에 도시된 장치에 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 11에 도시된 주파수 복조 장치는 도 7에 도시된 장치와 달리 제1 및 제2 발진 신호들을 자체적으로 발진하지 않는다. 즉, 도 11에 도시된 제1 주파수 트랙킹부(316)는 아날로그 복합 영상 신호(CVBS)의 부 반송파 주파수(fob또는 for)를 제3 라인 검사부(306)로부터 출력되는 검사된 결과(LD')에 응답하여 트랙킹하고, 트랙킹된 결과를 제5 발진부(292)로 출력한다. 이 때, 제5 발진부(292)는 자체적으로 프리 런닝하지 않고, 제1 주파수 트랙킹부(316)에서 트랙킹된 결과에 응답하여 결정된 주파수를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 승산기(294)로 출력한다.
또한, 도 7에 도시된 제1 이득 및 오프셋 보정부(110)가 Z 신호의 이득 및 오프셋을 보정하는 반면, 도 11에 도시된 제3 이득 보정부(310)는 Z 신호의 이득만을 보정한다. 즉, 제3 이득 보정부(310)는 Z 신호의 이득을 검사된 결과(LD')에 응답하여 보정하고, 그 보정된 결과를 제3 색차 신호 재생부(308)로 출력한다. 이 때, 제3 이득 보정부(310)는 도 1 또는 도 5에 도시된 제1 또는 제2 이득 보정부(22 또는 68)의 역할을 수행하기도 한다.
이 때, 제3 라인 검사부(306)는 도 7에 도시된 제1 라인 검사부(106)와 동작은 동일하지만 그 라인 검사 방법이 다르다. 즉, 제3 라인 검사부(306)는 제1 라인 검사부(106)와 마찬가지로 Z 신호, 선택 신호(S) 및 지연된 결과들(U1/U2및 V1/V2)을 이용하여 현재 라인이 기수 라인인가 우수 라인인가를 검사하고, 검사된 결과(LD')를 출력한다. 그러나, 후술되는 바와 같이, 제1 및 제3 라인 검사부들(106 및 166)은 컬러 버스트 신호의 주파수를 소정 주파수와 비교한다. 예를 들어, 제1 라인 검사부(106)에서 라인 검사시 사용되는 소정 주파수는 예를 들면 4.33㎒이지만, 제3 라인 검사부(166)에서 라인 검사시 사용되는 소정 주파수는 4.25㎒이다.
도 12는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치의 본 발명에 의한 바람직한 제4 일실시예의 회로도로서, 제6 ADC(330), 제6 발진부(332), 승산기(334), 제6 LPF(336), 제4 이득 조정부(338), 제9 디엠퍼시스부(340), 멀티플렉서(342), 제6 주파수 미분부(344), 제4 라인 검사부(346), 제4 색차 신호 재생부(348), 제4 이득 보정부(350), 제10 디엠퍼시스부(352), 제4 코어링부(354) 및 제2 주파수 트랙킹부(356)로 구성된다.
도 12에 도시된 장치는 제6 발진부(332)의 발진 주파수를 조정하기 위한 제2 주파수 트랙킹부(356)를 더 마련하고, 제2 이득 및 오프셋 보정부(170) 대신에 제4 이득 보정부(350)를 마련하고, 제4 라인 검사부(346)의 라인 검사 방법이 제2 라인 검사부(166)의 라인 검사 방법과 다르다는 것을 제외하면, 도 9에 도시된 장치와 동일한 동작을 수행한다. 즉, 도 12에 도시된 제6 ADC(330), 승산기(334), 제6 LPF(336), 제4 이득 조정부(338), 제9 디엠퍼시스부(340), 멀티플렉서(342), 제6 주파수 미분부(344), 제4 색차 신호 재생부(348), 제10 디엠퍼시스부(352) 및 제4 코어링부(354)들은 도 9에 도시된 제4 ADC(150), 승산기(154), 제4 LPF(156), 제2 이득 조정부(158), 제5 디엠퍼시스부(160), 멀티플렉서(162), 제4 주파수 미분부(164), 제2 색차 신호 재생부(168), 제6 디엠퍼시스부(172) 및 제2 코어링부(174)들에 각각 해당하며, 동일한 기능을 수행한다.
또한, 도 11에 도시된 장치는 제7 디엠퍼시스부(300)와 멀티플렉서(302)를 제5 LPF(296)와 제5 주파수 미분부(304) 사이에 마련하는 반면, 도 12에 도시된 장치는 제9 디엠퍼시스부(340)와 멀티플렉서(342)를 제6 ADC(330)와 승산기(334) 사이에 마련한다. 이를 제외하면, 도 12에 도시된 장치는 도 11에 도시된 장치와 동일한 동작을 수행한다. 즉, 도 12에 도시된 장치의 제6 발진부(332), 제2 주파수 트랙킹부(356), 제4 이득 보정부(350) 및 제4 라인 검사부(346)들은 도 11에 도시된 제5 발진부(292), 제1 주파수 트랙킹부(316), 제3 이득 보정부(310) 및 제3 라인 검출부(306)에 각각 해당하며 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 도 10에 도시된 주파수 복조 방법은 도 12에 도시된 장치에 적용될 수 있다.
한편, 전술한 제1, 제2, 제3 또는 제4 라인 검사부(106, 166, 306 또는 346)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 구성 및 동작을 다음과 같이 설명한다.
도 13은 제1, 제2, 제3 또는 제4 라인 검사부(106, 166, 306 또는 346)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 블럭도로서, 플립플롭(400), 주파수 검출부(402) 및 비교기(404)로 구성된다.
도 13에 도시된 라인 검사부에서, 래치를 구현하는 플립플롭(400)은 데이타 입력단자(D)를 통해 Z 신호를 입력하고, 클럭 단자(CK)를 통해 선택 신호(S)를 입력하여, 정 출력단자(D)를 통해 래치된 Z 신호(ZD)를 주파수 검출부(402)로 출력한다. 이 때, 주파수 검출부(402)는 도 4에 도시된 주파수 미분부로부터 입력한 지연된 결과들(U1과 V1또는 U2와 V2)과 래치된 Z 신호(ZD)를 이용하여 컬러 버스트 신호의 주파수를 검출하고, 검출된 주파수(fCB)를 비교기(404)로 출력한다. 이 때, 도 13에 도시된 주파수 검출부(402)의 본 발명에 의한 일실시예의 구성 및 동작을 다음과 같이 살펴본다.
도 14는 도 13에 도시된 주파수 검출부(402)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 제1 및 제2 제곱기들(410 및 412), 가산기(414), 증폭기(416) 및 제산기(418)로 구성된다.
도 14에 도시된 제1 제곱기(410)는 제2 지연기(44)로부터 출력되는 신호(U1)를 제곱하고, 제곱한 결과(U1 2)를 가산기(414)로 출력한다. 제2 제곱기(412)는 제4 지연기(48)로부터 출력되는 신호(V1)를 제곱하고, 제곱한 결과(V1 2)를 가산기(414)로 출력한다. 가산기(414)는 제1 제곱기(410)의 출력과 제2 제곱기(412)의 출력을 가산하고, 가산된 결과(U1 2+V1 2)를 증폭기(416)로 출력한다. 증폭기(416)는 가산기(414)에서 가산된 결과를 증폭하고, 증폭된 결과를 제산기(418)로 출력한다. 이 때, 제산기(418)는 래치에서 래치된 Z 신호(ZD)를 증폭기(416)에서 증폭된 결과로 제산하고, 제산된 결과를 컬러 버스트 신호의 주파수(fCB)로서 출력한다. 여기서, ZD는 수학식 10을 통해 Xi*Yi+1- Xi+1*Yi이고, 수학식 6 또는 7을 통해 증폭기(416)에서 증폭된 결과는 B2kf또는 kf임을 알 수 있다. 따라서, 주파수 검출부(402)는 전술한 arcsin 근사화를 이용하여 컬러 버스트의 주파수를 검출함을 알 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 주파수 검출부(402)에서, 제1 및 제2 제곱기들(410 및 412)은 제2 및 제4 지연기들(44 및 48)의 출력들(U1및 V1) 대신에 제1 및 제3 지연기들(42 및 46)의 출력들(U2및 V2)을 제곱할 수도 있다.
도 13에 도시된 비교기(404)는 주파수 검출부(402)에서 출력되는 컬러 버스트 신호의 주파수(fCB)와 소정 주파수를 비교하고, 비교된 결과를 검사된 결과(LD 또는 LD')로서 출력한다. 예를 들어, 비교기(404)는 컬러 버스트 신호의 주파수가 소정 주파수보다 적으면 검사된 결과(LD 또는 LD')를 "고" 논리 레벨로 출력하고, 컬러 버스트의 주파수가 소정 주파수 이상이면 검사된 결과(LD 또는 LD')를 "저" 논리 레벨로 출력한다. 이 때, 도 13에 도시된 라인 검사부가 제1 또는 제2 라인 검사부(106 또는 166)인 경우, 소정 주파수는 제1 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호의 부 반송파 주파수(fob)와 제2 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호의 부 반송파 주파수(for)간의 중간값인 4.33㎒가 될 수 있다. 그러나, 도 13에 도시된 라인 검사부가 제3 또는 제4 라인 검사부(306 또는 346)인 경우, 소정 주파수는 제1 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호의 부 반송파 주파수(fob)인 4.25㎒가 될 수 있다.
도 15는 도 7 또는 9에 도시된 제1 또는 제2 이득 및 오프셋 보정부(110 또는 170)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 승산기(422), 가산기(426) 및 멀티플렉서들(420 및 424)로 구성된다.
도 15에 도시된 멀티플렉서(420)는 제1 및 제2 색차 신호 성분들을 위한 제1 및 제2 이득값들(Dbgain및 Drgain)중 하나를 검사된 결과(LD)에 응답하여 선택하고, 선택된 이득값을 승산기(422)로 출력한다. 멀티플렉서(424)는 제1 및 제2 색차 신호 성분들을 위한 제1 및 제2 오프셋값들(Dboffset및 Droffset)중 하나를 검사된 결과(LD)에 응답하여 선택하고, 선택된 결과를 가산기(426)로 출력한다. 승산기(422)는 제3 또는 제4 주파수 미분부(104 또는 164)로부터 출력되는 Z 신호와 멀티플렉서(420)의 출력을 승산하고, 승산된 결과를 가산기(426)로 출력한다. 가산기(426)는 승산기(422)에서 승산된 결과와 멀티플렉서(424)의 출력을 가산하고, 가산된 결과를 이득 및 오프셋이 보정된 Z 신호(Z')로서 제4 또는 제6 디엠퍼시스부(112 또는 172)로 출력한다. 이 때, 도 15에 도시된 제1 또는 제2 이득 오프셋 보정부(110 또는 170)의 실시예에서는 전술한 바와 같이 B2kf의 값을 예를 들면 '1'로 보정하기 위해 제1 및 제2 이득값들을 조정한다.
도 16은 도 11 또는 12에 도시된 제3 또는 제4 이득 조정부(310 또는 350)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 멀티플렉서(430) 및 승산기(432)로 구성된다.
도 16에 도시된 멀티플렉서(430)는 제1 및 제2 색차 신호 성분들을 위한 이득값들(Dbgain및 Drgain)중 하나를 검사된 결과(LD')에 응답하여 선택하고, 선택된 결과를 승산기(432)로 출력한다. 승산기(432)는 제5 또는 제6 주파수 미분부(304 또는 344)로부터 출력되는 Z 신호와 멀티플렉서(430)의 출력을 승산하고, 승산된 결과를 이득이 보정된 Z 신호(Z")로서 제8 또는 제10 디엠퍼시스부(312 또는 352)로 출력한다.
이 때, 도 16에 도시된 제3 또는 제4 이득 보정부(310 또는 350)의 실시예에서는 전술한 바와 같이 B2kf의 값을 예를 들면 '1'로 보정하기 위해 이득값들(Dbgain및 Drgain)을 조정한다.
한편, 제1, 2, 3 또는 4 색차 신호 재섕부(108, 168, 308 또는 348)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 구성 및 동작을 다음과 같이 살펴본다.
도 17은 제1, 제2, 제3 또는 제4 색차 신호 재생부(108, 168, 308 또는 348)의 본 발명에 의한 바람직한 일실시예의 회로도로서, 라인 메모리(420), 멀티플렉서들(422 및 424)로 구성된다.
도 17에 도시된 라인 메모리(420)는 이전 라인에 대한 Z 신호들을 저장하는 역할을 한다. 즉, 라인 메모리(420)는 제4, 6, 8 또는 10 디엠퍼시스부(112, 172, 312 또는 352)로부터 이전에 출력된 Z 신호(Z''')를 라인 단위로 저장한다. 이 때, 멀티플렉서(422)는 해당하는 디엠퍼시스부로부터 출력되는 현재 라인의 Z신호(Z''')들이나 라인 메모리(420)에 저장된 이전 라인의 Z 신호들중 하나를 주파수 복조된 제1 색차 신호 성분(Db')으로서 검사된 결과(LD 또는 LD')에 응답하여 선택적으로 출력한다. 또한, 멀티플렉서(424)는 현재 라인에 대한 Z 신호들 및 라인 메모리(420)에 저장된 이전 라인에 대한 Z 신호들중 멀티플렉서(422)에서 선택되지 않은 다른 하나를 주파수 복조된 제2 색차 신호 성분(Dr')으로서 검사된 결과(LD 또는 LD')에 응답하여 선택적으로 출력한다. 여기서, 제1 및 제2 색차 신호 성분들(Db' 및 Dr')은 라인 단위로 출력된다. 즉, Db'=Db(O) ∼ Db(n)이고, Dr'=Dr(0) ∼ Dr(n)이 된다. 예를 들어, 멀티플렉서(422)가 라인 메모리(420)에 저장된 Z 신호들을 선택했다면 멀티플렉서(424)는 현재 라인의 Z신호들을 선택하고, 멀티플렉서(422)가 현재 라인의 Z 신호들을 선택했다면 멀티플렉서(424)는 라인 메모리(420)에 저장된 이전 라인의 Z 신호들을 선택한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 주파수 복조 장치 및 방법은 arcsin 근사화를 이용하므로 별도의 위상 동기 루프나 룩 업 테이블을 마련하지 않고 주파수 복조하므로 하드웨어의 부피를 줄이고 비용을 낮출 수 있는 효과가 있으며, SECAM 방식으로 전송된 색차 신호 성분들을 주파수 복조하기 위해 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 주파수 변조된 아날로그 신호를 샘플링하여 디지탈 신호로 변환하고, 변환된 상기 디지탈 신호의 샘플링 값들(S0∼Sn)을 출력하는 아날로그/디지탈 변환부;
    각각이 사인파 형태로서 서로 90°의 위상차를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하고, 승산된 결과들을 Ii및 Qi신호들로서 각각 출력하는 제1 승산기;
    상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하고, 저역 통과 필터링된 결과들을 Ii' 및 Qi' 신호들로서 각각 출력하는 저역 통과 필터;
    상기 Ii' 및 상기 Qi' 신호들의 고역 성분들을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과들을 Ii" 및 Qi" 신호들로서 출력하는 제1 디엠퍼시스부;
    상기 Ii" 및 상기 Qi" 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하고, 감산된 결과를 주파수 복조된 디지탈 신호(Z)로서 출력하는 주파수 미분부;
    상기 Z의 이득을 보정하는 이득 보정부; 및
    상기 제1 및 상기 제2 발진 신호들을 출력하는 발진부를 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주파수 미분부는
    상기 Ii" 신호를 지연하고, 지연된 결과를 출력하는 제1 지연기;
    상기 제1 지연기의 출력을 지연하고, 지연된 결과를 출력하는 제2 지연기;
    상기 Qi" 신호를 지연하고, 지연된 결과를 출력하는 제3 지연기;
    상기 제3 지연기의 출력을 지연하고, 지연된 결과를 출력하는 제4 지연기;
    상기 제2 지연기의 출력과 상기 제3 지연기의 출력을 승산하고, 승산된 결과를 출력하는 제2 승산기;
    상기 제1 지연기의 출력과 상기 제4 지연기의 출력을 승산하고, 승산된 결과를 출력하는 제3 승산기; 및
    상기 제3 승산기의 출력으로부터 상기 제2 승산기의 출력을 감산하고, 감산된 결과를 상기 Z로서 출력하는 감산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주파수 복조 장치는
    상기 제1 디엠퍼시스부를 상기 저역 통과 필터와 상기 주파수 미분부 사이 대신 상기 아날로그/디지탈 변환부와 상기 제1 승산기 사이에 마련하고, 상기 제1 디엠퍼시스부는 상기 Ii' 및 상기 Qi' 대신에 상기 샘플링 값(Si)의 고역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과를 상기 제1 승산기로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주파수 복조 장치는
    선택 신호에 응답하여 상기 Ii" 및 Qi" 신호들이나 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 선택적으로 상기 주파수 미분부로 출력하는 제1 선택부;
    상기 Ii'의 진폭이 소정값을 유지하는가를 검사하고, 검사된 결과에 응답하여 결정된 이득을 상기 제1 승산기로 출력하는 이득 조정부;
    상기 Z, 상기 선택 신호 및 상기 지연된 신호들을 이용하여 현재 라인이 우수 라인인가 기수 라인인가를 검사하고, 검사된 결과를 출력하는 라인 검사부;
    상기 이득 보정부로부터 출력되는 신호의 저역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과를 출력하는 제2 디엠퍼시스부; 및
    상기 라인 검사부에서 검사된 결과에 응답하여, 상기 제2 디엠퍼시스부로부터 출력되는 신호들중 이전 라인에 대한 신호들과 현재 라인에 대한 신호들을 주파수 복조된 제1 및 제2 색차 신호 성분들로서 각각 분리시켜 출력하는 색차 신호 재생부를 더 구비하고,
    상기 아날로그 신호는 상기 기수 및 상기 우수 라인에 각각 실려 전송되는 주파수 변조된 제1 또는 제2 색차 신호 성분을 갖고, 상기 주파수 미분부는 상기 Ii" 및 상기 Qi" 신호들 대신에 상기 제1 선택부에서 선택된 결과를 이용하여 상기 Z를 구하고, 상기 제1 승산기는 상기 Ii및 상기 Qi신호들에 상기 이득 조정부에서 결정된 이득을 승산하여 상기 저역 통과 필터로 출력하고, 상기 이득 보정부는 상기 Z의 이득 및 오프셋을 상기 라인 검사부에서 검사된 결과에 응답하여 보정하고, 보정된 결과를 상기 제2 디엠퍼시스부로 출력하고, 상기 선택 신호는 상기 아날로그 신호에 포함된 컬러 버스트 신호가 존재하는 구간에서 발생되는 것을 특징으로 하는 세캄(SECAM) 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주파수 복조 장치는
    상기 제1 디엠퍼시스부와 상기 제1 선택부를 상기 저역 통과 필터와 상기 주파수 미분부 사이 대신 상기 아날로그/디지탈 변환부와 상기 제1 승산기 사이에 마련하고, 상기 제1 디엠퍼시스부는 상기 Ii' 및 상기 Qi' 대신에 상기 샘플링 값(Si)의 고역 성분을 디엠퍼시스하고, 디엠퍼시스된 결과를 상기 제1 선택부로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 라인 검사부는
    상기 Z를 상기 선택 신호에 응답하여 래치하는 래치;
    상기 지연된 결과들과 상기 래치에서 래치된 상기 Z를 이용하여 상기 컬러 버스트 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출부; 및
    상기 컬러 버스트 신호의 주파수와 소정 주파수를 비교하고, 비교된 결과를 상기 검사된 결과로서 출력하는 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 소정 주파수는 상기 제1 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 신호의 부 반송파 주파수와 상기 제2 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 신호의 부 반송파 주파수간의 중간값인 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 주파수 검출부는
    적어도 한번 지연된 Ii" 신호를 제곱하는 제1 제곱기;
    적어도 한번 지연된 Qi" 신호를 제곱하는 제2 제곱기;
    상기 제1 제곱기의 출력과 상기 제2 제곱기의 출력을 가산하고, 가산된 결과를 출력하는 제1 가산기;
    상기 제1 가산기에서 가산된 결과를 증폭하고, 증폭된 결과를 출력하는 증폭기; 및
    상기 래치에서 래치된 상기 Z 신호를 상기 증폭기에서 증폭된 결과로 제산하고, 제산된 결과를 상기 컬러 버스트 신호의 주파수로서 출력하는 제산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 이득 보정부는
    상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들을 위한 제1 및 제2 이득값들중 하나를 상기 라인 검사부에서 검사된 결과에 응답하여 선택적으로 출력하는 제2 선택부;
    상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들을 위한 제1 및 제2 오프셋값들중 하나를 상기 라인 검사부에서 검사된 결과에 응답하여 선택적으로 출력하는 제3 선택부;
    상기 Z와 상기 제2 선택부의 출력을 승산하고, 승산된 결과를 출력하는 제4 승산기; 및
    상기 제4 승산기에서 승산된 결과와 상기 제3 선택부의 출력을 가산하고, 가산된 결과를 상기 이득 및 상기 오프셋이 보정된 Z 신호로서 상기 제2 디엠퍼시스부로 출력하는 제2 가산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 색차 신호 재생부는
    상기 이전 라인에 대한 신호들을 저장하는 라인 메모리;
    상기 현재 라인에 대한 신호들 및 상기 라인 메모리에 저장된 이전 라인에 대한 신호들중 하나를 주파수 복조된 상기 제1 색차 신호 성분으로서 상기 라인 검사부에서 검사된 결과에 응답하여 출력하는 제4 선택부; 및
    상기 현재 라인에 대한 신호들 및 상기 라인 메모리에 저장된 이전 라인에 대한 신호들중 다른 하나를 주파수 복조된 상기 제2 색차 신호 성분으로서 상기 검사된 결과에 응답하여 출력하는 제5 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 장치.
  11. (a) 주파수 변조된 아날로그 신호를 샘플링하여 샘플링 값들(S0∼Sn)을 구하는 단계;
    (b) 각각이 사인파 형태로서 서로 90°의 위상차를 갖는 제1 및 제2 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하여 Ii및 Qi신호들을 각각 구하는 단계;
    (c) 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하여 Ii' 및 Qi' 신호들을 구하는 단계;
    (d) 상기 Ii' 및 상기 Qi' 신호들의 고역 성분을 디엠퍼시스하여 Ii" 및 Qi" 신호들을 구하는 단계;
    (e) 상기 Ii" 및 Qi" 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하여 주파수 복조된 디지탈 신호를 구하는 단계; 및
    (f) 상기 주파수 복조된 디지탈 신호의 이득을 보정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (e) 단계는
    Ii" 및 Qi" 신호들을 지연하는 단계;
    한번 지연된 Ii" 및 Qi" 신호들을 다시 지연하는 단계;
    한번 지연된 Qi" 신호와 두번 지연된 Ii" 신호를 승산하여 제1 승산된 결과를 구하고, 두번 지연된 Qi" 신호와 한번 지연된 Ii"신호를 승산하여 제2 승산된 결과를 구하는 단계; 및
    상기 제2 승산된 결과로부터 상기 제1 승산된 결과를 감산하여 상기 주파수 복조된 디지탈 신호를 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 주파수 복조 방법은
    상기 (d) 단계가 상기 Ii' 및 상기 Qi' 신호들 대신에 상기 샘플링 값(Si)의 고역 성분을 디엠퍼시스하고, 상기 (b) 단계로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 주파수 복조 방법.
  14. (a) 주파수 변조된 제1 또는 제2 색차 신호 성분을 갖는 아날로그 복합 영상 신호를 샘플링하여 샘플링 값들(S0∼Sn)을 구하는 단계;
    (b) 각각이 사인파 형태로서, 서로 90°의 위상차를 갖는 제3 및 제4 발진 신호들을 상기 샘플링 값(Si)(0≤i≤n)과 각각 승산하여 Ii및 Qi신호들을 각각 구하는 단계;
    (c) 상기 Ii및 상기 Qi신호들을 저역 통과 필터링하여 Ii' 및 Qi' 신호들을 구하는 단계;
    (d) 상기 Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하고, 지연된 신호들을 승산 및 감산하여 Z 신호를 구하는 단계;
    (e) 상기 Z 신호, 선택 신호 및 상기 지연된 신호들을 이용하여 현재 라인이 우수 라인인가 기수 라인인가를 판단하는 단계;
    (f) 상기 현재 라인이 상기 우수 라인인 경우, 상기 이전 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 상기 제1 색차 신호 성분으로서 결정하는 단계; 및
    (g) 상기 현재 라인이 상기 기수 라인인 경우, 상기 현재 라인에 대한 Z 신호들을 주파수 복조된 상기 제2 색차 신호 성분으로서 결정하는 단계를 구비하고,
    상기 주파수 변조된 상기 제1 및 상기 제2 색차 신호 성분들 각각은 상기 기수 및 상기 우수 라인에 실려 전송되는 것을 특징으로 하는 세캄(SECAM) 색 복조를 위한 주파수 복조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    Ii' 및 Qi' 신호들을 지연하는 단계;
    한번 지연된 Ii' 및 Qi' 신호들을 다시 지연하는 단계;
    한번 지연된 Qi' 신호와 두번 지연된 Ii' 신호를 승산하여 제3 승산된 결과를 구하고, 두번 지연된 Qi' 신호와 한번 지연된 Ii' 신호를 승산하여 제4 승산된 결과를 구하는 단계; 및
    상기 제4 승산된 결과로부터 상기 제3 승산된 결과를 감산하여 상기 Z 신호를 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 SECAM 색 복조를 위한 주파수 복조 방법.
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