KR100381081B1 - 데이타신호를비디오신호에삽입하는장치및데이터신호를복구하는장치와그방법 - Google Patents

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나단피.마이어볼드
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Abstract

본 발명은 서로 180°의 위상 관계(즉, 보상)를 갖도록 데이타 신호의 상하 측파대를 위상 시프트시키는 위상 시프트 변환기를 사용하여 데이타 신호를 변조하는 시스템 및 방법을 개시하고 있으며, 상기 위상 시프트된 측파대는 규격 비디오 신호에 삽입되어 전송되고 있다. TV 또는 다른 비디오 수신기는 상하 측파대가 서로 결합되도록 하는 간단한 복조회로를 사용하여 상기 비디오 신호를 복조하고 있다. 데이타 신호는, 보상 측파대로서 상쇄되므로, 정상 비디오 동작을 간섭하지 않게 된다. 상기 데이타 신호의 상하 측파대는 TV 수신기의 비디오 처리회로에서 분리되어 처리되고 있다. 역 위상 시프트 회로는 상기 데이타 신호의 상하 측파대에서 제 2 위상 시프트 동작을 행하므로, 데이타 신호가 복조됨과 함께 복구된다.

Description

데이터 신호를 비디오 신호에 삽입하는 장치 및 데이터 신호를 복구하는 장치와 그 방법
발명의 분야
본 발명은 비디오 신호 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 데이타를 규격 비디오 신호(standard video signal)에 삽입하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배경 기술
미국과 전세계에서 텔리비전의 사용은 일상적인 것이 되었다. 미국의 거의 모든 가정은 적어도 1개의 TV 수상기를 보유하고 있다. 대부분의 가정이 케이블 TV(cable television)를 소유하고 있으며, 이 케이블 TV는 다수의 TV 채널을 단일 동축 케이블을 통해 가정에 접속시킨다. 다른 가정과 사업장에서는 지구 주위의 고정 궤도의 다수의 위성으로부터 TV 신호를 수신할 수 있는 위성 수신기를 소유하고있다.
TV 신호는 NTSC(National Television Standards Committee)에 따라 정의되어 있고, 각각의 TV신호는 비디오 신호 및 오디오 신호를 포함하고 있다. NTSC 신호는 흑백(B/W) TV만이 이용가능할 때 발전되었고 대략 4.8MHz의 대역폭을 가지고 있다. NTSC 신호는 미리정해진 반송파로 변조된다. 예컨대, VHF 채널 Z는 55.25MHz의 반송파를 갖는다. 인접한 채널 사이의 주파수 스펙트럼의 작은 간격(small spacing)은 채널간의 간섭(interference)을 방지한다. 케이블 방송 등의 다른 전송 시스템은 TV 채널들에 대해 상이한 주파수들을 사용할 수도 있다.
컬러 TV 가 도입되기 시작하였을 때, B/W TV 신호의 정상 동작과 간섭하지 않도록, 컬러 신호가 부가되는 것이 중요했다. 이것은, TV 신호의 각 라인을 위한 크로미넌스 신호(chrominance signal)로 하여금 선행 라인에 관해 반전된 위상(inverted phase)을 갖도록 야기하는 주파수에서 변조된 크로미넌스 신호를 도입하는 것에 의해 달성되었다. 각 TV 프레임에는 홀수(odd) 라인들이 존재하며, 그 결과로서 임의의 소정 라인을 위한 크로미넌스 신호가 TV 신호의 교번 프레임(alternating frame)들에서 반전되고 있다. 상기 위상 반전은, 크로미넌스 신호가 한 프레임 시간에 걸쳐 시간적으로 또한 2 라인 간격에 걸쳐 수직축 상에서 공간적으로 상쇄되도록 야기한다. 상기 삭제는 시청자에 의해 상기 크로미넌스 신호를 루미넌스 신호(luminance signal: 휘도 신호)로서 오인하는 것을 방지한다. 이것은, 주지되어 있는 사람의 시각에서의 지속성과 관련하여, 크로미넌스 신호가 흑백(B/W) TV 에서 효과적으로 삭제되도록 하기 때문에, 어떤 현저한 간섭도 야기하지 않는다. 이 NTSC 신호는 주파수 스펙트럼의 일부분에서 루미넌스 신호와 중첩되는 변조된 크로미넌스 신호를 가지고 있으며, 상기 중첩은 최소의 간섭을 발생하고 있다.
제 1 도에는 NTSC 신호의 주파수 스펙트럼이 도시되어 있다. 제 1 도에서 알 수 있듯이, 비디오 신호는 루미넌스 신호(2)와 크로미넌스 신호(4)를 포함하고 있다. 루미넌스 신호(2)는 흑백(B/W) 텔레비전 신호와 컬러 텔레비전 신호들 모두를 위한 신호 강도를 제공한다. 루미넌스 신호(2)는 TV의 수평 주파수에 대응하는 15.75 KHz 마다 스펙트럼 피크값(6)을 가지고 있다. 루미넌스 스펙트럼 피크들(6)의 진폭은 4.2MHz 까지 감소한다. 비디오 신호는 특정 비디오 채널의 스펙트럼에서 오디오 신호(5)를 삽입할 수 있도록 4.2 MHz 보다 크도록 억제된다. 상기 오디오 신호(5)는 4.5MHz 반송파로 변조된다.
크로미넌스 신호(4)는 상기 스펙트럼의 약 2.1MHz 에서 시작하면서 도입되고 있다. 크로미넌스 신호(4)는 크로미넌스 스펙트럼 피크들(8)을 가지며, 이는 또한 상기 주파수 스펙트럼에서 15.75KHz 이격되어 간격이 띄워진다. 크로미넌스 신호의 피크들이 루미넌스의 피크들과 인터레이스(interlace)되도록 하기 위해, 상기 크로미넌스 신호는 3.579545 MHz 의 주파수(반(half) 라인 스캔 주파수의 홀수배)에서 변조된다.
루미넌스 스펙트럼 피크들(6) 및 크로미넌스 스펙트럼 피크들(8)은 7.875KHz 만큼 이격되어 간격이 띄워져 있다. 제 1도는 중첩이 없는 주파수 스펙트럼을 도시하고 있지만, 라인 스캔 주파수에 관한 신호의 비주기성으로 인하여 이 신호들 간에는 어느 정도의 중첩이 존재하게 된다.
선택된 반송파와 교번 위상(alternating phase)들에 의해서, 추가의 루미넌스 신호가 크로미넌스 신호와 동일한 방식으로 시간적으로 그리고 공간적으로 상쇄된다. 상기 추가의 루미넌스 신호는 이상적으로는 평균이 제로가 되지만, 실제로는 시간에 따라 변하지 않는 경우에만 평균이 제로가 된다. 따라서, 추가의 루미넌스 신호는 불변하는 경우에만 완전히 상쇄(cancel)된다. 신호 처리 기간에서, 공통 모드 신호들만이 완전히 상쇄된다. 차동 신호들은 서로 상쇄되지 않고, 상기 루미넌스 신호와 간섭을 초래할 수도 있는 잔여 신호로서 NTSC 신호에 남아있을 것이다. 상기 잔여 신호의 양은 추가의 루미넌스 신호의 대역폭에 의존한다. 대역폭이 커지게 되면, 공급되어 TV 시청자가 (간섭의 형태로) 볼 수 있게되는 추가 루미넌스 신호의 양이 증가된다.
따라서, 바람직하지 않은 효과의 신호 간섭없이 추가의 정보 신호를 비디오 신호에 도입하거나 간섭을 피하기 위한 대역폭을 줄이는 시스템 및 방법에 대한 필요가 절실해진다.
발명의 요약
본 발명은, 상하 측파대를 갖는 변조 신호를 발생하는 신호 발생기를 포함하며, 각 측파대가 그 위상들이 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되도록 하는 미리정해진 위상을 가지고 있는, 시스템으로 구현되고 있다. 가산기는 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 변조된 신호와 비디오 신호를 가산한다. 비디오 수신기는 상기 비디오 신호를 복구하기 위해 변형된 비디오 신호를 복조하며, 상기 변조 신호는, 상기 비디오 수신기에 의해 복조되는 때 상쇄(canceling)된다. 신호 처리기는 변형된 비디오 신호를 수신하고 상하 측파대들을 갖는 복구된 신호를 생성하며, 각 측파대는 그 위상이 서로에 대하여 실질적으로 0°이격되도록 하는 미리정해진 위상을 가지고 있다. 복조기는 상기 데이타 신호가 비디오 신호에 삽입되고, 상기 비디오 신호와 함께 전송되고, 상기 비디오 신호로부터 분리될 수 있도록, 상기 복구된 신호를 복조한다.
대안적인 실시예에 있어서, 변조기는 소정의 상하 측파대를 갖는 변조 신호를 생성하도록 상기 데이타 신호로 미리정해진 반송파 주파수를 변조한다. 신호처리기는 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 180°이격되도록 상기 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대를 처리한다. 가산기는 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 실질적으로 180°이격된 위상 관계를 가지고 있는 상하 측파대들을 상기 비디오 신호에 가산한다. 비디오 수신기는 비디오 신호를 복구하기 위해 변형된 비디오 신호를 복조하고, 실질적으로 180°위상관계를 갖는 상하 측파대들이, 비디오 수신기에 의한 복조시 서로 상쇄된다. 역신호 처리기는 변형된 비디오 신호를 수신하여, 상하 측파대들의 위상이 서로에 관해 실질적으로 0°가 되도록, 실질적으로 180°의 위상 관계를 갖는 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대를 처리하고 있다. 복조기는 데이터 신호를 복구하기 위해 실질적으로 0°의 위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들을 복조한다. 본원 시스템의 전송기 부분은, 상기 데이터 신호를 부(negative)의 주파수들에 대한 제 1 미리 정해진 위상과 정(positive)의 주파수들에 대한 제 2 미리 정해진 위상을 갖는 처리된 신호로 변환하기 위해, 신호 처리기를 이용하여 상기 데이타 신호가 비디오 신호에 삽입될 수 있게 하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 위상은 서로에 관해 실질적으로 180°이격되어 있다. 변조기는 변조 신호를 생성하기 위해 처리된 신호가 갖는 미리정해진 반송파 주파수를 변조하며, 가산기는 데이타 신호 및 비디오 신호를 포함하는 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 상기 비디오 신호에 변조된 신호를 가산한다. 일실시예에 있어서, 상기 신호 처리기는 힐버트 변환기(Hilbert transformer) 일 수 있다. 소정 반송파는 3.579545 MHz 이며, 대안적으로는 1.25MHz 일수도 있다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은, 정상 비디오 신호 처리와의 간섭 없이, 추가의 정보 신호를 NTSC 신호로 도입하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 상기 추가의 정보 신호는, 아날로그 데이타 신호와 디지탈 데이타 신호일 수 있다. 상기 추가의 정보 신호가 어떤 형태를 취하더라도, 이하에서 데이타 신호로서 지칭될 것이다.
본 발명은, 데이타 신호가 주기적 프레임일 필요가 없는 방식으로 데이타 신호를 스펙트럼의 비사용 부분에 삽입하고 있다. 상기 데이타는, 데이타 신호가 상기 비디오 신호에 직접적으로 삽입될 수 있도록, 단순한 변조기에 의해 필터 처리되어 변조되고 있다. 또한, 본 발명의 원리에 의하면, 데이타 신호를 NTSC 규격 비디오 신호의 상이한 부분에 삽입하는 것이 가능하다.
신호 변조의 기본 처리는 당 기술 분야에 주지되어 있다. 임의의 신호가 반송파 주파수를 변조하면, 이 변조 처리에 의해 생성된 상측파대와 하측파대가 존재한다. 이 상측파대와 하측파대는 서로의 미러 영상(mirror image)이 되는 관계에있다. 종래 기술의 NTSC 규격 비디오 신호에 있어서, 크로미넌스 신호는 약 1.5MHz 의 대역폭을 가진다. 크로미넌스 신호는 3.579545MHz 크로미넌스 반송파로 변조된다. 편의상, 크로미넌스 반송파의 주파수는 3.58 MHz 로 어림(round off)될 것이다. 3.58MHz 신호는 크로미넌스 반송파 주파수에 관계된다. 제 2A 도는 크로미넌스 신호의 주파수 스펙트럼(10), 크로미넌스 반송파의 주파수 스펙트럼(12), 결과적인 변조된 신호의 주파수 스펙트럼(14)을 도시한다. 하측파대(16)는 2.08MHz에서 3.58MHz 의 범위에 있으며, 상측파대(18)는 통상적으로 3.58MHz에서 5.08MHz 의 범위에 있다. 그러나, NTSC 신호에 의해 사용된 대역폭의 양을 제한하기 위해서, 비디오 부분이 제 2B 도에 도시한 바와 같이 4.2MHz 에서 저역 필터링이 시작되어 상측파대(18)가 부분적으로 차단되고, 3.58MHz 에서 4.2MHz 의 대략 600KHz 의 잔류측파대 (20)가 남게 된다. 상기 오디오 반송파(도시하지 않음)는 잔류측파대(20) 위의 스펙트럼에 위치한다. 잔류측파대(20)는 하측파대(16)와 함께 전송된다.
수신단(즉, TV 수상기를 이용)에서 크로미넌스 신호를 복조하기 위해서, 크로미넌스 신호(22)는 제 3A 도의 스펙트럼에서 도시한 바와 같이, 수신기내에서 발생된 3.58MHz 의 반송파(24)로 다시 변조된다. 이것은 상측파대(26) 및 하측파대(28)를 생성한다. 상기 하측파대(28)는 0 Hz에서 시작하는 원시(original: 오리지날) 상하 측파대들(16, 18)의 영상이며, 상측파대(26)는 상기 반송파의 2 배의 주파수에서 중심을 가지고 있는 원시(original) 상하 측파대들(16, 18)의 영상이다. 원시(original:오리지날) 상하 측파대들은, 2차 변조시, 단일 대역(single band)을 발생하도록 함께 가산되고 있다.
상측파대(26) 및 3.58MHz 반송파(24)는 제 3B 도에 도시된 주파수 응답 곡선(30)을 가지는 저역필터를 가지고 제거된다. 원시 상측파대는 이미 저역 필터링되었으므로, 제 3C 도에 도시한 잔여 신호는 저역 필터링의 효과를 도시하고 있다. 따라서, 종래 기술의 시스템은 NTSC 신호의 하측파대(제 2B 도 참조) 및 잔류 측파대(20) 둘 모두를 전송한다.
종래 기술에 공지된 바와 같이, 데이타 신호로부터의 모든 정보가 각 측파대에 포함되어 있다. 상기 2개의 측파대들은 여분(redundant)의 것이며 원시 데이타 신호의 완전한 복구에는 필요치 않다. 단측파대 전송이 현재 주지된 형태의 무선 통신이다. 이에 의하면, 전송기 에너지가 나머지 측파대에 집중될 수 있기 위해 변조 측파대중 한 측파대가 억제되도록 한다. 그러나, TV 전송 기술이 발전된 시점에서 단측파대를 위한 전송 기술은 필요치 않게 된다. 따라서, 이것이 여분의 정보가 전송되었다는 것을 의미했을지라도, 양측파대들(하측파대(16) 및 잔류측파대(20))은 NTSC 신호에 포함된다. 상하 측파대에 필요한 대역폭을 최소화하기 위해서 NTSC 위원회는 전술한 바와 같이 상측파대의 부분적인 필터링을 허용한다. 현대의 기술에서는 단측파대를 이용한 전송을 허용하더라도, NTSC 규격은 잔류 상측파대를 포함한다. 따라서, 기술적 견지에서, 3.58MHz 에서 4.2MHz의 NTSC 신호 영역은, 루미넌스 신호에 의해 점유되어 있는 스펙트럼 부분을 제외하면, 본질적으로 자유 대역폭이 된다. 이는 스펙트럼 상기 부분에 존재하는 신호가 있을지라도 성립한다.
본 발명은 실질적으로 모든 NTSC 비디오 장비가 상술한 방식으로 크로미넌스 신호를 복조해서 상기 복조 신호가 NTSC 신호에 있는 상하 측파대들의 합이 된다는사실을 활용하고 있다. 본 발명은 수신기의 정상 비디오 처리 회로에 의한 복조시에 상하 측파대들에서의 데이타 신호가 상쇄되도록 하는 방식으로 데이타 신호를 변경한다. 본 발명은 프레임 주기성 데이타 신호를 필요로 하지 않으며, 데이타 신호를 복조하기 위해 버퍼링(buffering)을 필요로 하지 않는다.
본 발명은 제 4A 도에 기능 블럭도 형태로 도시된 시스템(100)으로 구현된다. 시스템(100)의 전송 부분(102)에서 데이타 신호(104)는 규격 비디오 신호(106)의 비사용 스펙트럼 부분에 삽입된다. 신호 발생기(108)는 데이타 신호(104)를 반대위상(즉, 180°위상관계)을 갖는 듀얼 보상 측파대들(dual complementary sideband; DCSS)을 갖는 신호로 변환하고 있다. 듀얼 측파대들을 갖는 통상의 변조된 신호를 가진 경우와 같이, 상기 DCSS 신호는 상하 측파대들이 서로의 단순한 대칭적 미러 영상들은 아닌 특성을 가진다. 오히려, 시스템(100)의 듀얼 측파대들은 서로의 비대칭적인 보상 영상들을 가진다. 이러한 비대칭 보상 특성은 수신기의 정상 비디오 처리 회로에 의한 추가 신호의 상쇄를 허용한다. DCSS 측파대들을 발생하는데 사용될 수 있는 각종 기술들이 있다.
그러한 기술의 일예가 제 4B 도에 도시되어 있으며, 여기서 2개의 단측파대(SSB) 발생기(110a, 110b)들이 2개의 DCSS 측파대들을 발생한다. 2개의 SSB 발생기(110a,110b)들은 반송파 주파수(112)와, 90°위상 시프트 회로(114)에 의해 발생된 반송파 주파수의 직각 대응물에 의해 각각 변조된다. SSB 발생기(110a)는 2개의 개별 신호 경로들에서 데이타 신호(104)를 수신하여 처리한다. 제 1 신호 경로에서, 데이타 신호(104)는 변조기(116a)에 의해 반송파주파수(112)로 변조된다. 제 2 신호 경로에서, 데이타 신호는 먼저, 힐버트 변환기(제4B도 및 제7도에서 H(t)(118a 및 118b)로서 나타남)로서 공지된 차동 필터(H(t))(118a)에 의해 변형된다. 차동 필터(118a)는 데이타 신호(104)의 모든 주파수 성분들을 90°만큼 시프트한다. 차동 필터(118a)의 위상 대 주파수의 관계는 도 5에 도시된다. 상기 차동 필터(118a)의 위상 응답은 계단 함수와 유사하지만, 모든 부(negative)의 주파수들의 위상을 +90°만큼 변환하고 모든 정(positive)의 주파수들의 위상을 -90°만큼 변환한다. 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 데이타 신호(104)는 그 데이터 신호에 관한 반전 위상(inverse phase)과 부의 주파수를 갖는 수학적 대응물을 갖는다. 예컨대, 0°위상의 1000Hz 신호는 -1000Hz 와 -180°위상의 수학적 대응물을 가진다. 차동 필터(118a)는 단측파대(SSB) 무선 회로들에 통상 사용되는 주지의 회로요소이다. 이 차동 필터(118a)는 90°위상 지연을 가지고 구성될 수 있다. 데이타 신호(104)의 -90°위상 시프트는, 상기 데이타 신호의 수학적 대응물의 +90°위상 시프트를 야기시킨다.
차동 필터(118a)의 출력은, SSB 발생기(110a)에서 제 2 변조기(120a)에 의해 90°위상 시프트 회로(114)로부터의 상기 반송파 신호로 변조된다. 변조기(116a) 및 변조기(120a)로부터의 출력들은 단측파대를 생성하기 위해 가산기(122a)에 의해 함께 합산된다.
데이타 신호(104)는 SSB 발생기(110b)의 입력에 결합되기 전에, 인버터(124)에 의해 반전된다. 인버터(124)는, SSB 발생기들(110a, 110b)과 공동으로, 보상 위상 관계를 갖는 상하 측파대를 발생한다. SSB 발생기(110b)의 동작은변조기들(116b, 120b)에 결합된 반송파 신호들이 반대(reverse)인 것을 제외하면 SSB 발생기(110a)의 동작과 같다. 즉, 반송파 주파수(112)는 SSB 발생기(110b)에서의 변조기(120b)에 결합되며, 그 반송파 주파수는 SSB 발생기(110a)의 변조기(116a)에 결합된다. 90°위상 시프트 회로(114)로부터의 반송 신호는 SSB 발생기(110b)에서의 변조기(116b)에 결합되며, 90°위상 시프트 회로로부터의 반송파 주파수는 SSB 발생기(110a)에서의 변조기(120a)에 결합된다. SSB 발생기(110b)에서의 반송파들의 역전(reversal)과 인버터(124)에 의한 데이타 신호(104)의 반전(inversion)은 SSB 발생기(110b)가 상기 SSB 발생기(110a)에 의해 발생된 측파대와 보상 관계의 측파대를 발생한다. SSB 발생기(110a)는 상측파대를 발생하며, SSB 발생기(110b)는 하측파대를 발생한다.
2개의 SSB 발생기들(110a, 110b)로부터의 출력들은 변조된 데이타 신호(128)를 발생하도록 가산기(126)에 의해 합산된다. 상기 SSB 발생기들(110a, 110b)의 동작은 당업자에 주지되어 있다. 당업자라면, 원하지 않는 측파대를 제거하기 위해, 필터를 사용하는 더블 측파대 변조와 같은 단측파대들을 발생하는 데 사용되는 다수의 다양한 기술이 존재한다는 것을 인식할 것이다.
다시 제 4A 도를 참조하면, 신호 발생기(108)의 출력은 변조된 데이타 신호(128)이며, 이것은 임의의 변조된 신호에서 통상적이듯이 상하 측파대를 포함한다. 그러나, 상하 측파대들은 단순히 서로의 미러 영상들은 아니며, 서로에 대하여 반전된 위상을 갖는다. 이것은 데이타 신호(104)에 대한 신호 발생기(108)의 동작에 기인한다. 변조된 데이타 신호(128)는 변형된 비디오 신호(132)를 생성하기위해 가산기(130)에 의해 비디오 신호(106)에 가산되는데, 이것은 (변조된 형태로) 데이터 신호(104)뿐만 아니라 규격 비디오 신호(106)도 포함할 것이다.
변형된 비디오 신호(132)는 전송기(134)에 의해 전송되며, 전송기의 출력은 전송된 신호(136)이다. 시스템(100)에 만족할 만하게 사용될 수 있는 다수의 주지된 TV 전송기가 있다, 전송기 (134)는 통상의 TV 전송기 즉, 통상의 케이블 TV 회사에서 사용되는 전송기로 될 수 있으며, 비디오 레코더 등에 의해 신호가 발생된다. 전송기(134)에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서 논하지 않는다. 전송기(134)의 실제 형태는 시스템(100)의 제한으로서 고려되지 않아야 한다.
전송 신호(136)가 전송되는 전송 매체는 전송기(134)에 의존한다. 상기 전송된 신호(136)는 무선 주파수 신호들, 와이어 케이블상의 전기 신호들, 광섬유 케이블 상의 광학 신호들 등과 같은 임의의 형태의 전자기 신호들일 수 있다.
시스템(100)의 수신기 부분(138)은 전송된 신호(136)를 수신하고, 데이타 신호(104) 및 비디오 신호(106)를 복구하기 위해 상기 신호를 처리한다. 상기 데이타 신호(104) 및 비디오 신호(106)는 수신기 부분(138) 내에서 독립적으로 처리된다.
비디오 수신기(140)는 비디오 신호(106)를 복구하도록 전송된 신호(136)를 처리한다. 표준 TV 또는 비디오 컴포넌트인 비디오 수신기(140)는 비디오 신호(106)를 복구하기 위해 전술한 방식으로 전송된 신호(136)를 복조한다. 비디오 수신기(140)가 전송된 신호(136)를 복조할 때, 상기 전송된 신호의 변조된 데이타 신호(128) 성분은 보상 측파대들 때문에 상쇄된다. 전술한 바와 같이, 변조된 데이타 신호(128)의 상하 측파대들은 미러 영상들이며, 서로에 관해 반전된 위상을 가진다. 전술한 바와 같이, 상기 크로미넌스 신호의 복조는 또다른 3.58MHz 반송파를 가지고 상기 크로미넌스 신호를 변조하는 것을 수반한다. 이것은 원시 상하 측파대의 합을 포함하는 하측파대를 발생시킨다. 변조시, 상하 측파대들이 함께 가산되기 때문에, 비디오 수신기(140)가 상기 전송된 신호(136)를 복조할 때 상기 변조된 데이타 신호(128)의 상하 측파대들의 대향 위상들이 서로 상쇄된다 이상적으로, 상기 상쇄는 상하 측파대들이 서로의 완전한 반대가 되기 때문에 완전히 유효하다. 실제로, 신호 발생기(108)는 신호들의 완전한 위상 시프트된 쌍을 생성할 수 없다. 그러나, 현재 이용가능한 회로들은 상기 비디오 수신기(140)내에서 데이타 신호(104)를 효과적으로 상쇄하도록 충분하게 정확한 신호 발생기(108)를 생성할 수 있다. 따라서 시스템(100)은 임의의 비디오 신호와 함께 사용될 수 있으며, TV, 비디오 레코더, 또는 다른 비디오 장비의 정상 동작과 간섭하지 않을 것이다. 이로써 스펙트럼의 비사용된 부분들이 데이타 신호(104)에 의해 점유될 수 있다.
제 4B 도에 도시한 신호 발생기(108)의 대안적인 실시예로서, 시스템(100)의 전송기 부분(102)은 상하 측파대들을 생성하기 위해 제 6 도에 도시된 표준 변조기(160)를 사용하여 데이터 신호(104)를 변조할 수 있다. 표준 변조기(160)의 동작은 본 분야에 주지되어 있으며 추가 설명은 하지 않을 것이다. 제 6 도에 도시한 바와 같이, 상하 측파대들은 180°위상관계를 갖도록 개별적으로 처리될 수도 있다. 상측파대 필터(162)와 하측파대 필터(164)는 각각 상하 측파대들을 분리하기 위해서 변조된 신호를 필터링한다. 위상 시프터들(166, 168)은 상기 측파대들이 필수적으로 180°위상관계를 갖도록 상하 측파대들을 각각 위상 시프트시킨다. 대안적으로, 시스템(100)의 수신기 부분(138)은, 상기 측파대들이 필수적으로 180°위상관계를 갖도록 상측파대 또는 하측파대를 시프트하는 데 단일 위상 시프터를 사용할 수 있다. 위상 시프트된 상하 측파대들은, 상기 상하 측파대들 간의 180°위상관계를 갖는 변조된 데이터 신호(128)을 발생하기 위해 가산기(170)에 의해 함께 가산된다. 변조된 데이타 신호(128)는 전술한 바와 같이 가산기(130)에 의해 비디오 신호(106)에 가산된다. 이러한 방식으로, 변조된 데이타 신호(128)의 상하 측파대들은 비디오 수신기(140)가 전송된 신호(136)를 처리할 때 상쇄된다. 변조된 데이타 신호(128)의 상하 측파대들 사이에 180°위상관계를 발생하는데 다른 수단이 사용될 수 있다.
다시 제 4A 도를 참조하면, 데이타 신호(104)는 전송된 신호(136)로부터 데이타 신호(128)를 분리함으로써 시스템(100)의 수신기 부분(138)에 의해 복구된다. 신호 분리기(142)는 통상의 TV 신호 처리의 구성 요소로서, 전송된 신호(136)로부터, 변조된 데이타 신호(128)를 포함하는 크로미넌스 신호를 분리하기 위해 사용된다. 현재의 양호한 실시예에 있어서, 신호 분리기는 크로미넌스 반송파 주파수(3.579545MHz)에 중심 주파수를 갖는 대역통과 필터이다. 변조된 데이타 신호(128)를 포함하는 크로미넌스 신호가 신호 처리기(144)에 의해 처리된다. 신호 처리기(144)는 경우에 따라 직각 복조기로서 불리우며, 정의 주파수와 부의 주파수의 또다른 위상 시프트가 복구된 신호를 발생하도록 야기하는, 주지의 SSB 구성 요소이다. 그 결과 상기 복구된 신호의 상하 측파대들에 포함된 데이타가 서로에 대하여 0°의 위상 관계를 갖는다. 동시에, 이전에 상하 측파대들에 대해 0°의 위상관계를 가졌던 크로미넌스 신호는, 이제 상하 측파대들에 대해 180°의 위상 관계를 갖는다. 따라서, 상기 상하 측파대들에 포함된 데이타 신호(104)는 신호 처리기(144)에 의한 복조시 더이상 서로 상쇄되지 않는다. 동시에, 상하 측파대들에 포함된 크로미넌스 신호는 신호 처리기(144)에 의한 변조시 상쇄될 것이며, 이는 상하 측파대들에서 크로미넌스 신호간의 180°위상관계가 있기 때문이다.
신호 처리기(144)의 일실시예를 제 7 도에 도시한다. 제 7 도의 회로는 제 4B 도에 도시한 신호 발생기(108)와 거의 동일하다. 제 4B 도 및 제 7 도에 도시한 SSB 발생기들(110a, 110b)은 동일하고 따라서 논의를 간단히 하도록 동일한 참조 번호들로 지정된다. 반송파 주파수(112) 및 90°위상 시프트 회로(114)는 또한 제 4B 도에서의 대응 요소들과 동일하다.
신호 처리기(144)에서는 어떤 인버터(124)도 필요치 않은데, 이는 180°위상관계의 상하 측파대들을 발생하기 위해 데이타 신호(104)가 전송기 부분(102)에서 이미 처리되었기 때문이다. 본 기술 분야에 주지되어 있는 바와 같이, SSB 수신기(110a, 110b)의 출력은 0(Hz)에 위치된 하측파대 및 반송파 주파수의 2배에 위치된 상측파대를 포함한다. SSB 수신기들(110a, 110b)로부터의 출력은 상측파대를 제거하기 위해 저역필터들(180a, 180b)에 의해 각각 처리된다. 저역 필터들(180a, 180b)을 통과한 하측파대는 감산기(182)에 의해 서로로부터 감산되는데, 이것은 한개의 신호를 또다른 신호로부터 감산하는 데 사용되는 통상의 요소이다. 따라서, 데이타 신호(104)는 상기 전송된 신호(136)로부터 복구된다 이러한 방식으로, 데이터 신호(104)는 스펙트럼의 한 부분에 쉽게 삽입되어 시스템(100)의수신기 부분(138)에서 복구된다. 데이타 신호(104)는 비디오 수신기(140)로 검출되지 않기 때문에 정상 비디오 동작을 간섭하지 않는다.
데이타 신호(104)는 상술한 바와 같이, 크로미넌스 반송파의 잔류측파대에 삽입된다. 스펙트럼에서의 이 위치에서, 데이타 신호는 약 600KHz의 대역폭을 가진다. 대안적으로, 데이타 신호(104)는 제 7 도에서와 같이 1.25MHz에서의 화상 반송파에 삽입될 수 있다. 상기 화상 반송파와 관련한 잔류측파대는 크로미넌스 잔류 측파대보다 상당히 크다. 데이타 신호(104)는 TV 전송 소스(즉, TV 방송국 또는 케이블 TV 소스)에서 NTSC 비디오 신호에 삽입된다. 데이타 신호(104)가 NTSC 비디오 신호의 스펙트럼의 크로미넌스 부분에 삽입되는 경우, 상기 데이타 신호는 NTSC 기저대 비디오 신호로부터 복구될 수 있다. 그러나, 데이타 신호가 NTSC 비디오 신호의 스펙트럼의 루미넌스 부분에 입력되면, 튜너는 데이타 신호(104)를 복조할 필요가 있다. 통상의 TV 튜너회로의 블럭도를 제 8 도에 도시하는데, 무선주파수(RF) 튜너(200)는 NTSC 비디오 신호와 데이타 신호(104) 둘 모두를 포함하는 RF 신호를 수신한다. 중간 주파수(IF)단은 (통상 44MHz IF 반송파 주파수를 이용) 그 중간 주파수에서 중심을 갖는 IF 신호를 발생한다. 복조기(204)는 IF 신호를 복조해서 제 1 도에 도시된 NTSC 기저대 비디오 신호를 발생한다. 데이타 신호(104)가 전술한 바와 같이 NTSC 비디오 신호에 삽입되면, 신호 분리기(142)는 복조기의 출력에 결합되며, 크로미넌스 반송파에 중심을 갖는 대역 통과 필터가 된다. 그러나, 데이타 신호(104)가 NTSC 비디오 신호의 루미넌스 반송파 부분에 삽입되면, 신호 분리기(142a)는 IF 반송파 플러스 1.25MHz 에 중심 주파수를 갖는 대역 통과 필터이다. 신호 분리기(142, 142a)는 전술한 식으로 처리되는 동일한 출력 신호를 발생한다.
상술한 예는 NTSC 비디오 규격과 관련되며, 상술한 바에서 알 수 있듯이, 본 발명의 원리는 유럽 각국에서 사용된 PAL(Phase Alternating by Line) 방식 규격등 임의의 비디오 규격에 활용될 수도 있다.
지금까지 본 발명의 각종 실시예와 이점에 대하여 관련하여 설명하였지만, 당업자하면, 본 발명의 사상과 범위를 이탈하지 않는 범위에서 각종 변형 및 변형이 가능할 것이다.
제 1 도는 종래 기술의 NTSC 규격 신호의 스펙트럼도.
제 2A 도는 종래 기술의 NTSC 규격 신호에서 크로미넌스 신호(chrominance signal)용 변조 처리에 사용되는 신호의 스펙트럼도.
제 2B 도는 제 2A 도의 변조 크로미넌스 신호를 저역 필터링한 후의 종래기술의 NTSC 규격 신호에 대한 스펙트럼도.
제 3A 도는 다른 변조 처리를 이용하여 상기 크로미넌스 신호를 복구하기 위한 종래 기술의 시스템을 도시한 도면.
제 3B 도는 제 3A 도의 복구된 크로미넌스 신호의 저역 필터링에 대한 종래 기술의 사용을 나타낸 도면.
제 3C 도는 저역 필터링후의 종래 기술의 크로미넌스 신호에 대한 스펙트럼도.
제 4A 도는 본 발명의 시스템의 기능적 블럭도.
제 4B 도는 제 4A 도의 신호 발생기의 일실시예를 도시한 도면.
제 5 도는 제 4B 도의 시스템의 차동 필터의 위상 대 주파수의 곡선을 도시하는 도면.
제 6 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.
제 7 도는 제 4A 도의 신호 처리기의 일실시예를 도시한 도면.
제 8 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110a, 110b : 단측파대 발생기 112 : 반송파
114 : 90°위상 시프트 회로 116a : 변조기
118a 118b: 차동 필터 122a : 가산기

Claims (21)

  1. 데이타 신호(104)를 비디오 신호(106)에 삽입하는 장치에 있어서:
    상기 데이타 신호를 수신하고 상하 측파대들을 갖는 변조된 신호를 발생하도록 동작하는 신호 발생기(108)로서, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들이 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되도록 하는 위상 관계를 갖는, 상기 신호 발생기(108)와;
    상기 데이타 신호 및 상기 비디오 신호를 포함하는 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 상기 변조된 신호와 상기 비디오 신호를 가산하는 가산기(130)를 포함하는, 데이타 신호 삽입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신호 발생기는:
    상기 변조된 신호를 발생하기 위해 상기 데이타 신호로 미리정해진 반송파 주파수를 변조하는 변조기와;
    상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대를, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 180°위상 시프트(phase shift)되도록, 처리하는 신호 처리기를 포함하는, 데이타 신호 삽입 장치.
  3. 비디오 신호(106)에 삽입되어 상기 비디오 신호와 함께 전송된 데이타신호(104)를 복구하는 장치에 있어서, 상기 데이타 신호는 상하 측파대들을 갖는 변조된 신호로 처리되며, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들은 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되도록 하는 위상 관계를 가지며, 상기 변조된 신호는 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 상기 비디오 신호에 합산되는, 상기 데이타 신호 복구 장치는:
    상기 변형된 비디오 신호를 수신하고 상하 측파대들을 갖는 복구된 신호를 생성하는 역(inverse) 신호 처리기(144)로서, 상기 복구된 신호의 상기 상하 측파대들은 서로에 대하여 실질적으로 0°이격되는, 상기 역 신호 처리기(144)와;
    상기 복구된 신호의 상기 상하 측파대들을 수신하고 상기 데이터 신호들을 복구하기 위해 상기 복구된 신호의 상기 상하 측파대들을 서로로부터 감산하며, 이로써 상기 비디오 신호에 삽입되어 상기 비디오 신호와 함께 전송된 상기 데이타 신호는 수신시 상기 비디오 신호로부터 분리되는, 감산기 회로(182)를 포함하는, 데이타 신호 복구 장치.
  4. 비디오 신호(106)의 일부분에 삽입되어 상기 비디오 신호와 함께 전송된 데이타 신호(104)를 복구하는 장치에 있에서, 상기 데이타 신호는 상하 측파대들을 갖는 변조된 신호를 생성하기 위하여, 미리정해진 반송파 주파수로 변조되고, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대는, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되도록 처리되며, 상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들이 변형된 비디오 신호를 생성하기 위해 상기 비디오 신호에 가산되고, 상기 데이타 신호 복구 장치는:
    상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들을 수신하고, 상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들 중 적에도 한 측파대를, 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 0°이격되게 시프트되도록 저리하는 역 신호 처리기(144)와;
    상기 데이타 신호를 복구하기 위해 상기 실질적으로 0°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들을 복조하는 복조기(204)를 포함하는, 데이타 신호 복구 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송파 주파수는 3.579545 MHz인, 데이타 신호 삽입 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송파 주파수는 1.25 MHz인, 데이타 신호 삽입 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 신호 발생기는 힐버트 변환기(Hilbert transformer)(118a,118b)를 포함하는, 데이타 신호 삽입 장치.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 역 신호 처리기는 역 힐버트 변환기(inverse Hilbert transformer)(118a, 118b)를 포함하는, 데이타 신호 복구 장치.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 역 신호 처리기는 직각(quadrature) 복조기를 포함하는, 데이타 신호 복구 장치.
  10. 데이타 신호(104)를 비디오 신호(106)에 삽입하는 방법에 있어서:
    상하 측파대들을 갖는 변조된 신호를 발생하기 위해 상기 데이타 신호가 갖는 미리정해진 반송파 주파수를 변조하는 단계로서, 상기 변조된 신호의 상기 상하 측파대들은 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되도록 하는 위상 관계를 갖는, 상기 변조 단계와;
    상기 데이타 신호와 상기 비디오 신호를 포함하는 변형된 비디오 신호(132)를 발생하기 위해 상기 변조된 신호와 상기 비디오 신호를 가산하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 삽입 방법.
  11. 비디오 신호(106)의 일부분에 삽입되어 상기 비디오 신호와 함께 전송된 데이타 신호(104)를 복구하는 방법으로서, 상기 데이터 신호는 상하 측파대들을 갖는 된 신호의 상기 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대는, 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되게 시프트되도록 처리되며, 상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들은 변형된 비디오 신호를 생성하기 위하여 상기 비디오 신호에 가산되는, 상기 데이터 신호 복구 방법에 있어서:
    상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들 중 적어도 한측파대를, 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 0°이격되게 시프트되도록 처리하는 단계와;
    상기 데이타 신호를 복구하기 위해 상기 실질적으로 0°의 위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들을 복조하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 복구 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실질적으로 180°의 위상 관계를 갖는 상기 측파대들 중 한 측파대를 처리하는 단계 및 상기 변형된 비디오 신호를 복조하는 단계는 상기 변형된 비디오 신호를 직각(quadrature) 복조하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 복구 방법.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변형된 비디오 신호를 전송하기 위한 전송기(134)를 더 포함하는, 데이타 신호 삽입 장치.
  14. 제 4 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송파 주파수는 3.579545 MHz인, 데이타 신호 복구 장치.
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송파 주파수는 1.25 MHz인, 데이타 신호 복구 장치.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항 중 한 항의 장치와, 제 3 항 또는 제 4 항중 한 항의 장치를 포함하는 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 변조 단계는 상기 변조된 신호의 상하 측파대들 중 적어도 한 측파대를, 상기 변조된 신호의 상하 측파대들의 위상이 서로에 대하여 실질적으로 180°이격되게 위상 시프트되도록 처리되는 단계를 포함하고, 상기 방법은:
    역 신호 처리기에서 상기 실질적으로 180°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들중 적어도 하나를, 상기 상하 측파대들의 위상이 서로에 관하여 실질적으로 0°가 되도록 처리하는 단계와;
    상기 데이터 신호를 복구하기 위해 상기 실질적으로 0°위상 관계를 갖는 상기 상하 측파대들을 복조하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 삽입 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 데이타 신호를 처리하는 단계는 상기 데이타 신호를 실질적으로 90°만큼 위상 지연하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 삽입 방법.
  19. 제 10 항 또는 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송 주파수는 3.579545 MHz인, 데이타 신호 삽입 방법.
  20. 제 10 항 또는 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 미리정해진 반송 주파수는 1.25 MHz인, 데이타 신호 삽입 방법.
  21. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 실질적으로 180°의 위상 관계를 갖는 상기 측파대들 중 한 측파대를 처리하는 단계 및 상기 변형된 비디오 신호를 복조하는 단계는 상기 변형된 비디오 신호를 직각(quadrature) 복조하는 단계를 포함하는, 데이타 신호 삽입 방법.
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