KR100820514B1 - 위성 방송 수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 위성 방송 수신 장치 및 방법에 관해 개시된다.
본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법은 입력되는 위성 방송 신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 신호에 선국된 채널의 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계; 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위성, 방송, 수신, 대역폭

Description

위성 방송 수신 장치 및 방법{Apparatus for receiving satellite broadcasting and method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 위성 방송 수신 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 안테나부 및 튜너의 상세 구성도.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 채널 중심 주파수의 드리프트 정도를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 1 실시 예를 나타낸 플로우 챠트.
도 5는 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 2 실시 예를 나타낸 플로우 챠트.
도 6은 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 3 실시 예를 나타낸 플로우 챠트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 위성 20 : 안테나부
21 : 안테나 22 : LNB
30 : 셋탑 박스 40 : 튜너
41 : RF 입력부 43 : 입력필터
45 : RF 증폭기 47 : 믹서
49 : 국부발진부 50 : 대역폭 제어부
51 : 채널정보 검출모듈 53 : 대역폭 결정모듈
55 : 대역폭 가변모듈
본 발명은 위성 방송 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 이동 환경에서의 위성을 이용한 디지털 방송수신 및 대용량 초고속 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 급증하고 있으며, 수많은 위성이 발사되고 있는 현실이다.
이러한 위성방송(direct satellite broadcasting)은 방송위성(BS: broadcasting satellite)을 이용하여 비디오, 오디오 및/또는 데이터 방송용 데이터 등을 적절한 디지털 압축표준으로 압축 및 인코딩한 후 다중화하고, 이를 적절한 변조방식으로 변조한 후 RF 캐리어 신호에 송신하게 된다. 이때, 위성 방송은 통상 Ku-대역, C-대역 또는 Ka-대역에서 송신되고, 실외에 설치된 위성방송 수신용 안테나는 송신된 신호를 수신하게 된다. 또한 지하나 터널 등의 난시청 지역에는 갭 필러(Gap Filler)라는 중계기를 설치해 끊김 없는 수신을 할 수 있다.
상기 위성방송 수신용 안테나에 수신된 신호는 LNB(Low Noise Block)에 의 해 중간 주파수로 변화되며, 이러한 LNB는 안테나와 함께 설치되거나 또는 안테나와 분리되어 설치되기도 한다. 그 후, 수신된 신호는 실내에 설치된 셋탑박스를 통해 출력된다.
그러나, 위성 방송을 수신하는 수신기에서는 인접 채널의 영향이나 유사 주파수대의 신호에 의하여 간섭(Interference)이 발생될 수 있다. 특히 인접 채널 사이의 간섭을 억제하기 위해 인접 채널을 트랙킹시키는 트랩 필터를 별도로 설치하고 있으나, 이러한 트랩 필터는 부품 수의 증가 및 제조 원가의 상승 원인이 된다.
본 발명은 위성 방송 신호를 수신함에 있어, 채널 대역폭을 가변할 수 있는 위성 방송 수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명 실시 예에 따른 위성 방송 수신 장치는 입력된 위성 방송 신호를 증폭하는 RF 입력부; 상기 RF 입력부의 출력 신호를 베이스 밴드 신호로 변환하는 믹서; 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 선국되는 채널의 심볼 레이트에 따라 가변하는 대역폭 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명 실시 예에 따른 위성 방송 수신장치는, 입력된 위성 방송 신호를 증폭하는 RF 입력부; 선국 채널의 중심 주파수를 출력하는 국부 발진부; 상기 RF 입력부의 출력 신호를 상기 국부 발진부의 중심 주파수와 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 믹서; 상기 선국된 채널의 심볼 레이트 및 중심 주파수 정보를 이용하여 각 채널의 대역폭을 가변하는 대역폭 제어부를 포함한다.
본 발명 실시 예에 따른 위성방송 수신방법은, 입력되는 위성 방송 신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 신호에 선국된 채널의 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계; 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 위성 방송 수신 장치에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 위성 방송 수신 장치를 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 상세 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 위성 방송 수신 장치는 안테나부(20)와 이에 연결된 셋탑 박스(Set top box)(30)를 포함한다.
상기 안테나부(20)는 안테나(21) 및 LNB(Low Noise Block)(22)를 포함하며, 상기 안테나(21)는 위성 방송 수신용 안테나로서, 위성으로부터 디지털 방송 신호를 수신하게 되며, 상기 LNB(22)는 상기 수신된 디지털 방송 신호를 중간 주파수로 다운 컨버팅하게 된다.
여기서, 안테나부(20)는 현재 위성통신에서 가장 많이 활용되는 4~8GHz(C-밴드) 또는 12.5GHz~18GHz(Ku-밴드)를 수신하고 있으며, 최근에는 Ka-밴드도 수신할 수 있도록 개발되고 있다.
상기 셋탑 박스(30)는 튜너(40)를 포함하며, 상기 튜너(40)가 안테나부(20)에 케이블로 연결된다. 이러한 셋탑 박스(30)는 위성으로부터 방송되는 압축된 영 상, 음성 데이터 등의 디지털 방송 신호를 튜너(40)를 통해 수신하여, 여러 개의 컨텐츠를 분리하는 과정을 거쳐 시청자가 요구하는 압축 컨텐츠만을 디스플레이 장치를 통해 시청할 수 있도록 신호를 변환하게 된다.
상기 튜너(40)는 안테나부(20)로부터 수신된 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하여 시청자가 원하는 채널에 맞추어 해당 신호를 출력하게 된다. 이때의 튜너(40)는 채널별 심볼 레이트 또는/및 채널 주파수의 틀어진 정도를 이용하여 각 채널의 대역폭을 가변해 줄 수 있다.
상기 튜너(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, RF 입력부(41), 믹서(47), 국부 발진부(49), 대역폭 제어부(50)를 포함한다.
상기 RF 입력부(41)는 입력필터(43), RF 증폭기(45)를 포함하며, 상기 입력필터(43)는 LNB(22)로부터 출력되는 디지털 방송 신호의 잡음을 제거하며, RF 증폭기(45)는 잡음이 제거된 신호를 소정의 크기로 증폭하게 된다.
상기 믹서(47)는 상기 RF 증폭기(45)에 의해 증폭된 신호와 국부 발진부(49)에서 발생된 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호(Base band signal)로 출력하게 된다. 여기서, 국부 발진부(49)는 선국되는 채널의 중심 주파수를 탐색한 후 상기 믹서(47)로 출력하게 된다.
상기 대역폭 제어부(50)는 채널정보 검출모듈(51), 대역폭 결정모듈(53), 대역폭 가변모듈(55)을 포함하고, 상기 믹서(47)로부터 출력되는 베이스 밴드 신호의 채널에 대한 대역폭을 가변하여 출력하게 된다. 이때, 채널 대역폭을 가변하기 위한 요소로서, 채널별 심볼 레이트(Symbol rate), 채널의 주파수 차이 등을 이용할 수 있다.
상기 채널정보 검출모듈(51)은 중앙 처리부(CPU)로부터 선국하고자 하는 채널 정보를 검출하게 된다. 여기서, 채널 정보는 각 채널의 심볼 레이트(SR: Symbol Rate)와 채널의 기준 중심 주파수 등이다.
상기 대역폭 결정모듈(53)은 국부 발진부(49)로부터 입력된 채널의 중심 주파수 정보와 상기 채널 정보 검출모듈(51)에서 입력된 채널 정보를 이용하여 최적의 대역폭을 결정하여, 대역폭 제어신호를 출력하게 된다.
이러한 대역폭 결정모듈(53)은 채널의 심볼 레이트에 채널의 주파수 정보를 선택적으로 이용하여, 최적의 채널 대역폭을 결정하게 되며, 결정된 대역폭 제어신호를 대역폭 가변 모듈(55)로 출력하게 된다.
상기 대역폭 가변모듈(55)은 상기 대역폭 결정모듈(53)의 대역폭 제어신호에 의해 상기 믹서(49)로부터 출력된 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변해 준다.
상기 대역폭 결정모듈(53)은 수학식 1과 같이 대역폭(BW : Band Width)을 결정할 수 있다.
BW = (1+α) x (SR/log2M)
여기서, α 은 롤 오프 팩터(roll off factor) 또는 보호 밴드라고 정의되며, 각 규격에 따라 정해져 있으며, 예컨대 DVB-S 의 경우 롤 오프 팩터는 0.35이다. 상기 SR은 심볼 레이트로서 각 채널에 따라 고정된 값이며, 상기 M은 변조도 (degree of Modulation)로서 DVB-S 방송에 사용되는 변조 방식은 QPSK이고, 그 변조도는 2이다. 여기서, 수학식 1에 사용되는 롤 오프 팩터, 심볼 레이트, 변조도는 사용하는 규격이나 방식에 따라 변경될 수도 있다.
상기 대역폭 결정모듈(53)은 수학식 1과 같이 각 채널의 심볼 레이트에 따라 채널 대역폭을 가변해 줄 수 있으며, 이러한 채널 대역폭을 주파수의 틀어진 정도를 이용하여 보정해 줄 수도 있다.
또한 상기 대역폭 결정 모듈(53)은 수학식 2와 같이 대역폭을 가변하게 된다.
BW = (1+α) x (SR/log2M) + FReceiver
여기서, FReceiver 는 위성 방송 수신기에서 발생되는 채널 주파수의 드리프트(drift) 정도를 나타내는 것으로, 안테나부(20)의 LNB(22)와 튜너(40) 내부에서 외부 환경이나 기상 변화, 부품의 특성 등에 의한 영향으로 채널의 중심 주파수가 드라프트된 것을 보정해 주기 위한 보정 주파수 인자이다.
이러한 보정 주파수 인자는 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
FReceiver = FLNB drift + FSHIFT
여기서, FLNB drift 은 안테나부의 LNB에서 드리프트된 주파수로서 LNB 품질 및 기상 변화 등에 의한 영향으로 인해 이동하게 된 주파수이고, FSHIFT는 송신단에서 튜너 입력단까지의 채널 주파수의 틀어진 정도이다.
이때, 상기 안테나부(20)의 LNB(22)에서의 채널 주파수의 틀어진 정도와 송신단에서 튜너 입력단까지의 채널 주파수의 틀어진 정도는 수학식 4를 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 수학식 4는 보정 주파수 인자를 계산할 수 있다.
FReceiver = ｜Fref - FTUNE｜
여기서, Fref 는 채널의 기준 중심 주파수이며, FTUNE 은 국부 발진부에서 발진하는 채널의 실제 튜닝 중심 주파수로서, 수신 환경에 따라 변경될 수 있다.
여기서, 채널의 중심 주파수 탐색 과정은 도 3에 도시된 바와 같이, 초기에 채널이 선국되고, 국부 발진부가 동작하여 채널의 기준 중심 주파수(Fref)가 출력된다. 이때, 채널의 기준 중심 주파수(Fref)에 의한 튜닝 실패 또는 레벨이 쓰레스 홀드 값 미만일 때 상기 채널의 기준 중심 주파수(Fref)를 좌,우로 이동하여 스캐닝을 수행하고, 실제 튜닝을 위한 채널의 중심 주파수(FTUNE)를 탐색하게 된다.
이에 따라 채널의 기준 중심 주파수(Fref)와 채널 중심 주파수(FTUNE)의 차이가 발생되며, 그 주파수 차이는 위성 방송 수신기에서 발생되는 채널의 중심 주파수의 드리프트양(Fd) 즉, 보정 주파수가 된다. 이러한 보정 주파수 인자를 이용하여 안테나부의 LNB와 튜너 내부에서 발생되는 채널 주파수의 틀어진 정도를 보정해 줄 수 있다.
본 발명은 수학식 1과 같이 심볼 레이트를 이용하여 채널 대역폭을 가변하거나, 수학식 2와 같이 심볼 레이트와 채널의 중심 주파수의 차이를 이용하여 채널 대역폭을 가변해 줄 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 1실시 예를 나타낸 플로우 챠트이다.
도 4를 참조하면, 안테나부로부터 출력된 위성 방송 신호가 튜너에 수신되면(S11), RF 입력부는 상기 수신된 신호를 증폭하고(S13), 상기 증폭된 RF 신호를 믹서에 의해 베이스 밴드 신호로 변환하여 출력하게 된다(S15).
그리고 대역폭 제어부는 각 채널의 심볼 레이트에 따라 베이스 밴드 신호의 대역폭을 가변해 주게 된다(S17). 즉, 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 해당 채널의 심볼 레이트에 비례하는 대역폭으로 가변함으로써, 데이터 량이 많은 채널은 채널 대역폭을 넓게 하고, 데이터 량이 적은 채널은 채널 대역폭을 좁혀 줄 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 2실시 예를 나타낸 플로우 챠트이다.
도 5를 참조하면, 안테나부를 통해 위성 방송 신호가 튜너에 수신되면(S21), RF 입력부는 상기 수신된 신호를 증폭하고(S23), 상기 증폭된 RF 신호를 믹서에 의해 베이스 밴드 신호로 변환하여 출력하게 된다(S25).
그리고 대역폭 가변부는 채널의 기준 중심 주파수와 실제 튜닝한 국부 발진부의 중심 주파수의 차이를 이용하여 베이스 밴드 신호의 대역폭을 가변해 주게 된다(S29). 즉, 채널 주파수의 틀어짐 정도를 이용하여 채널 대역폭을 보정해 줄 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 위성 방송 수신 방법의 제 3실시 예를 나타낸 플로우 챠트이다.
도 6을 참조하면, 안테나부를 통해 위성 방송 신호가 튜너에 수신되면(S31), RF 입력부는 상기 수신된 신호를 증폭하고(S33), 상기 증폭된 신호를 믹서에 의해 베이스 밴드 신호로 변환하게 된다(S35).
이때 대역폭 가변부는 각 채널의 심볼 레이트 및 주파수 차이를 이용하여 대역폭을 가변해 주게 된다(S37). 이는 각 채널의 심볼 레이트와, 실제 튜닝한 채널 중심 주파수와 채널 기준 주파수의 차이를 반영하여 채널의 대역폭을 가변해 주게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 방송 수신 장치 및 방법에 의하면, 위성 방송 신호를 수신함에 있어, 채널의 대역폭을 가변시켜 줄 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한 각 채널의 심볼 레이트에 비례하는 대역폭을 할당함으로써, 각 채널에 따라 최적의 대역폭을 갖도록 하는 효과가 있다.
또한 인접 채널 간의 주파수 간격을 유지할 수 있어 인접 채널에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한 수신기에서 발생되는 채널 주파수의 드리프트 값을 보정해 줌으로써 각 채널의 정확한 선국이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 입력된 위성 방송 신호를 증폭하는 RF 입력부;
    상기 RF 입력부의 출력 신호를 베이스 밴드 신호로 변환하는 믹서;
    선국된 채널의 심볼 레이트에 비례하는 대역폭으로 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 대역폭 제어부를 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 RF 입력부는 안테나부의 LNB로부터 입력되는 신호의 잡음을 제거하는 입력 필터와, 상기 입력 필터에 의해 필터링된 신호를 증폭하는 RF 증폭기를 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 대역폭 제어부는 선국된 채널의 심볼 레이트를 검출하는 채널 정보 검출 모듈과, 상기 선국된 채널의 심볼 레이트에 비례하는 대역폭을 결정하는 대역폭 결정모듈과, 상기 대역폭 결정 모듈에 의해 결정된 대역폭으로 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 대역폭 가변모듈을 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 대역폭 결정 모듈에서의 대역폭 BW = (1+α) x SR/log2M 으로 구해지며,
    상기 α : 롤 오프 팩터(roll off factor), SR : 심볼 레이트 M: 변조도(degree of Modulation)인 위성 방송 수신 장치.
  5. 입력된 위성 방송 신호를 증폭하는 RF 입력부;
    선국 채널의 중심 주파수를 출력하는 국부 발진부;
    상기 RF 입력부의 출력 신호를 상기 국부 발진부의 중심 주파수와 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 믹서;
    상기 선국된 채널의 심볼 레이트 및 중심 주파수 정보를 이용하여 각 채널의 대역폭을 가변하는 대역폭 제어부를 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 대역폭 제어부는 선국된 채널의 심볼 레이트 및 기준 중심 주파수를 검출하는 채널 정보 검출 모듈과, 상기 선국된 채널의 심볼 레이트 및 중심 주파수 차이에 따라 대역폭을 결정하는 대역폭 결정모듈과, 상기 대역폭 결정 모듈에 의해 결정된 대역폭으로 상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 대역폭 가변모듈을 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 중심 주파수 차이는 선국된 채널의 기준 중심 주파수와 상기 국부 발진부에 의해 튜닝된 중심 주파수의 차의 절대값으로 구해지는 위성 방송 수신장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 대역폭 결정모듈은 롤 오프 팩터와 변조도 중 적어도 하나를 반영하여 상기 대역폭을 결정하는 위성 방송 수신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 대역폭 BW = (1+α) x SR/log2M + FReceiver 로 구해지며,
    상기 α : 롤 오프 팩터(roll off factor), SR : 심볼 레이트 M: 변조도(degree of Modulation), FReceiver : 채널 주파수의 드리프트 량인 위성 방송 수신 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 채널 주파수의 드리프트 양은 채널의 기준 중심 주파수와, 실제 튜닝되는 중심 주파수의 차이로 구해지는 위성 방송 수신 장치.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 안테나부는 위성으로부터 C 밴드 또는 Ku 밴드를 수신하는 안테나와, 상기 안테나에 의해 수신된 신호를 중간 주파수로 다운 컨버팅하여 RF 입력부로 출력하는 LNB를 포함하는 위성 방송 수신 장치.
  12. 입력되는 위성 방송 신호를 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 신호에 선국된 채널의 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계;
    상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 단계를 포함하며,
    상기 채널 대역폭 가변 단계는, 상기 선국되는 채널의 심볼 레이트에 비례하는 대역폭으로 해당 채널의 대역폭을 가변하는 위성 방송 수신 방법.
  13. 입력되는 위성 방송 신호를 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 신호에 선국된 채널의 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계;
    상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 단계를 포함하며,
    상기 채널 대역폭 가변 단계는, 상기 선국되는 채널의 중심 주파수의 틀어진 양을 이용하여 해당 채널의 대역폭을 보정하는 위성 방송 수신 방법.
  14. 입력되는 위성 방송 신호를 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 신호에 선국된 채널의 중심 주파수를 혼합하여 베이스 밴드 신호로 변환하는 단계;
    상기 베이스 밴드 신호의 채널 대역폭을 가변하는 단계를 포함하며,
    상기 채널 대역폭 가변 단계는, 상기 선국되는 채널의 심볼 레이트와 채널의 중심 주파수 차이를 이용하여 해당 채널의 대역폭을 가변하는 위성 방송 수신 방법.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력되는 위성 방송 신호는 안테나부의 LNB에 의해 중간 주파수로 변환되는 단계를 포함하는 위성 방송 수신방법.
  16. 제 12 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위성 방송 신호는 C 밴드 또는 Ku 밴드인 위성 방송 수신방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 채널의 중심 주파수 차이는 채널의 기준 중심 주파수와 국부 발진부에서 발진하는 채널의 중심 주파수의 차이의 절대값으로 구해지는 위성 방성 수신 방법.
  18. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 대역폭 가변 단계는, 롤 오프 팩터, 심볼 레이트, 변조도, 채널 주파수의 드리프트 량 중 하나 이상을 이용하는 위성 방송 수신 방법.
  19. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 대역폭은 BW = (1+α) x SR/log2M으로 구해지며,
    상기 α : 롤 오프 팩터(roll off factor), SR : 심볼 레이트 M: 변조도(degree of Modulation)인 위성 방송 수신방법.
  20. 제 13 또는 제 14항에 있어서,
    상기 대역폭 가변 단계는 BW = (1+α) x SR/log2M + FReceiver 로 구해지며,
    상기 α : 롤 오프 팩터(roll off factor), SR : 심볼 레이트 M: 변조도(degree of Modulation), FReceiver : 채널 주파수의 드리프트 량인 위성 방송 수신방법.
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