KR101079604B1 - 위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치 - Google Patents

위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치에 관한 것으로서, 구체적으로 위성 방송 신호를 수신하여 셋톱박스에 전송하는 위성방송 신호 수신장치에 있어서 본 발명은 위성 수신 안테나, 다이젝 모터, LNB 튜너 및 신호분석기를 포함한다. 위성수신 안테나는 방송위성으로부터 위성 신호를 수신한다. 다이젝 모터는 상기 위성 수신 안테나의 수신 각도를 조절한다. LNB는 상기 위성 수신 안테나로부터 수신된 위성신호를 증폭하고, 튜너가 인식가능한 주파수대역으로 변환한다. 튜너는 I2C 데이터 버스를 통하여 위성신호의 주파수 및 통신속도를 결정하고, 수신된 위성신호를 증폭하며, 데이터의 추출 및 디지털 신호로 변환하여 상기 셋톱박스에 전송한다. 신호분석기는 사용자로부터 주파수 범위 및 위성 신호 수신 각도에 대한 데이터를 입력받고, 상기 I2C 데이터 버스를 통하여 상기 다이젝 모터, LNB 및 튜너를 제어하여 주파수 범위 및 위성 신호 수신 각도 범위 내의 TP에 순차적으로 접속하여 신호 강도의 측정 및 채널 검색을 수행한다.
본 발명은 위성 안테나 각도, 주파수 범위 등 입력된 요소를 통하여 위성 방송 신호를 분석하고, 신호의 강도, 방송 수신이 가능한지 여부 등의 위성방송 신호의 분석 결과를 사용자에게 GUI형식으로 제시할 수 있다.

Description

위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치{Satellite broadcast spectrum analyzer of satellite receiver}
본 발명은 위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 위성 수신기의 각도 및 주파수와 같은 요소를 세분화하여 다양한 위성 방송 신호를 분석하고 방송신호를 찾아내는 장치에 관한 것이다.
위성방송이란 지상 방송국에서 발사된 방송신호를 약 35,000 ∼ 36,000 Km 적도 상공 정지 궤도상에 위치한 방송위성이 이를 중계하여 지상으로 재발사, 파라볼라 안테나를 이용하여 각 가정에서 수신하는 형태로, 전파범위 안에서는 난시청지역이 없고 선명한 화면과 완벽한 음향으로 시청할 수 있어 선진국에서는 물론 우리나라도 1995년 무궁화호의 발사와 함께 본격적인 위성방송시대를 맞이하고 있다.
BS와 CS는 위성방송 시스템으로 본질적인 차는 없지만 BS는 정지위성으로부터의 전파를 개별 수신하는 것을 목적으로 한 방송 업무용으로 수신시스템의 저렴화를 도모하기 위해 송신전력을 크게 100W ∼ 200W 정도로 하고, CS는 특정의 수신자를 위한 중계기로서 사용하며 송신전력은 20W ∼ 40W로 적지만 중계기수는 다채널화되어 있다.
위성 방송 수신기(set top box)는 TV 수신기와 함께 구성되어 위성을 통하여 전송되는 다채널의 다양한 TV 영상 데이터를 수신하는 장치로서, 위성을 통해 송신되는 MPEG(moving picture experts group) 압축된 디지털 방송 데이터를 수신하여 압축데이터를 신장시키고, 부호화된 데이터를 복호화시키고 표준 NTSC(national television standards committee) 신호로 변환시켜 TV 수신기에서 디스플레이 가능하도록 한다.
근래에는 디지털 TV 수신기의 보급 증가하고 디지털 방송 콘텐츠가 점차 늘어남에 따라 위성방송 수신기가 대중화 되어 있으며, 단순히 디지털 방송 데이터의 수신 및 복호 뿐만 아니라, VCR기능, 홈네트웍 호스트 기능 등 다양한 부가기능을 구비한 다기능 위성 방송 수신기로 개발되고 있는 추세이다.
위와 같은 위성 방송의 경우 각 위성마다 할당된 TP(transponder)수만 해도 적게는 수개에서 많게는 수 백개까지 정해져 있으며, 또한 각 TP마다 적게는 수개에서 많게는 수백 개까지의 채널이 할당되어 수많은 방송 채널이 존재하며, 이에 따라 위성 방송 채널을 검색하기 위하여 상당한 시간이 소비되기도 한다. 또한, 위성방송은 기존 VHF, UHF 전파에 비하여 지상에 미치는 전파의 강도가 대단히 미약하기 때문에 비, 구름의 영향, 건조물, 수목 등의 영향을 받는 특성이 있어 좋은 화질을 얻기 위해서는 양질의 안테나, 컨버터, 튜너가 요구되며, 위성신호를 최적의 수신강도를 보장하기 위하여 위성 수신 안테나의 수신방향이 매우 중요하다.
본 발명의 과제는 위성 안테나 각도, 주파수 범위 등 입력된 요소를 통하여 위성 방송 신호를 분석하는 수단을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 과제는 신호의 강도, 방송 수신이 가능한지 여부 등의 위성방송 신호의 분석 결과를 사용자에게 GUI형식으로 제시하는 수단을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여,
위성 방송 신호를 수신하여 셋톱박스에 전송하는 위성방송 신호 수신장치에 있어서 본 발명은 위성 수신 안테나, 다이젝 모터, LNB 튜너 및 신호분석기를 포함한다.
위성수신 안테나는 방송위성으로부터 위성 신호를 수신한다. 다이젝 모터는 상기 위성 수신 안테나의 수신 각도를 조절한다. LNB는 상기 위성 수신 안테나로부터 수신된 위성신호를 증폭하고, 튜너가 인식가능한 주파수대역으로 변환한다. 튜너는 I2C 데이터 버스를 통하여 위성신호의 주파수 및 통신속도를 결정하고, 수신된 위성신호를 증폭하며, 데이터의 추출 및 디지털 신호로 변환하여 상기 셋톱박스에 전송한다. 신호분석기는 사용자로부터 주파수 범위 및 위성 신호 수신 각도에 대한 데이터를 입력받고, 상기 I2C 데이터 버스를 통하여 상기 다이젝 모터, LNB 및 튜너를 제어하여 주파수 범위 및 위성 신호 수신 각도 범위 내의 TP에 순차적으로 접속하여 신호 강도의 측정 및 채널 검색을 수행한다.
또한 상기 위성수신기는 기 설정된 문턱치 이상의 신호 강도가 측정된 경우에만 채널 검색을 수행할 수 있다.
또한 상기 위성수신기는 채널 검색이 완료된 TP 및 주파수 대역에 대응하는 PMT 테이블 데이터를 상기 셋톱박스에 저장할 수 있다.
또한 상기 위성수신기는 채널 검색이 완료된 TP 및 주파수 대역에 대응하는 PMT 테이블 데이터와 함께 신호 강도 및 신호 품질을 더 저장할 수 있다.
또한 단위 스텝별 주파수와 이에 대응하는 신호강도를 독립변수로 하는 그래프를 사용자에게 제공하고, 상기 그래프의 스텝별 주파수 중 채널이 검색된 주파수를 시각적인 강조방법에 의하여 전달할 수 있다.
본 발명은 위성 안테나 각도, 주파수 범위 등 입력된 요소를 통하여 위성 방송 신호를 분석하고, 신호의 강도, 방송 수신이 가능한지 여부 등의 위성방송 신호의 분석 결과를 사용자에게 GUI형식으로 제시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치의 전체적인 모습을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 위성방송 신호 분석장치의 프로세스를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 의한 위성방송 신호 분석장치의 결과를 주파수 범위와 신호강도로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 위성방송 신호 분석장치의 결과를 다른 스케일의 주파수 범위와 신호강도로 나타낸 그래프이다.
도 5은 본 발명에 의한 위성방송 신호 분석장치의 다이젝 모터가 조정된 결과를 주파수 범위와 신호강도로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 의한 위성방송 신호 분석장치가 락킹 시도한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명에 의한 위성수신 장치에 대한 모습을 [도 1]에 도시하였다. 방송 위성으로부터 전송되는 위성 방송신호는 위성 안테나(1)에서 수신된다.
[도 1]을 참조하여 LNB(20; LOW NOISE BLOCK DOWN CONVERTER)에 대하여 설명한다. LNB는 위성 접시에 달려있는 장치로서 아주 약한 레벨의 마이크로웨이브의 위성신호를 증폭하고 높은 주파수를 튜너가 인식할 수 있는 낮은 주파수로 바꾸는 역할을 한다. 즉 디지털 방송 스트림은 위성의 트랜스폰더에 의해 Ghz단위의 신호로 뿌려지게 된다. Ghz 단위의 전파는 사용자의 수신 안테나에 도달하게 된다. 이렇게 도달한 Ghz 단위의 신호는 디지털 튜너가 바로 사용할 수는 없고 이를 튜너가 받아들일 수 있는 C밴드 또는 Ku밴드의 신호로 바꾸고 잡음을 제거하는 역할을 한다. LNB 세팅에 필요한 옵션들은 보통 아래와 같다. 먼저 서비스(채널)을 서치할 위성을 설정한다. 위성마다 각기 다른 TP 리스트를 가지고 있고 튜너가 락킹할 주파수도 각각 다르다. 이 정보에 따라 USAL 정보나 Motorized DiSEqC 정보도 달라진다. 둘째 수신할 신호의 주파수를 결정한다. 이 주파수 영역은 Ku band, C band 등으로 분류된다. 보통 위성방송은 이 두 band를 타고 송출된다.
[도 1]을 참조하여 다이젝(DiSEqC) 모터(10)에 대하여 설명한다. 다이젝은 안테나 규격이다. 다이젝 명령을 튜너를 통해 송출함으로써 다이젝을 조작할 수 있다.
[도 1]을 참조하여 튜너(100)를 설명한다. 튜너(100)는 크게 세 부분 즉, 공조&수신부(110), Level Shift&증폭부(120), 복조기(130; Demodulator)로 구성된다. 이중 공조&수신부(110), Level Shift&증폭부(120)는 일반적으로 PLL(Phase Lock Loop)로 묶여있다.
공조수신부(110)는 특정 주파수의 신호를 잡는 구성으로서 셋탑박스에서 주파수와 통신속도(Symbol rate)가 I2C통신을 통해 설정된다. 여기서 주파수는 캐리어(Carrier)의 주파수를 의미하며, Symbol rate는 위상변화의 비율 즉 데이터 속도를 의미한다.
Level Shift&증폭부(120)는 공조&수신부에서 받은 신호를 복조기(130)가 받을 수 있도록 증폭하는 역할을 한다.
복조기(130; Demodulator) 공조&수신부(110)에 들어온 신호에서 Carrier를 제거하고 데이터를 추출한다. 이 때 복조기(130)로부터 출력되는 신호는 아날로그이므로 아날로그디지털 컨버터(140; ADC)를 통하여 디지털 신호로 변환한 후 MPEG TS Stream을 셋톱박스에 전달하게 된다.
[도 2]를 참조하여 신호분석기(200)에 의한 신호분석 프로세스를 설명한다.
먼저 신호분석기(200)는 사용자로부터 분석 대상 주파수의 범위와 위성신호 수신각도의 범위를 입력받는다. 즉 분석을 요하는 주파수 대역 및 조사 대상 TP에 관련된 수신 각도 데이터를 입력받게 된다.(S10)
이후 입력된 위성신호 수신각도 범위 내에서 순차적으로 분석을 하기 위하여 I2C 방식의 버스를 통하여 다이젝 모터(10)의 각도를 조절하여 해당 수신각도에 대응하는 TP(Transponder)에 순차적으로 접속한다.(S20) 이 때 신호분석기(200)는 수신된 신호의 강도외 품질을 튜너(100)를 통하여 확인할 수 있다. 즉, 범위 내의 주파수를 특정 step단위(ex: 기본 10M 단위)로 세분화 하여 각 주파수 step별로 satellite receiver의 tuner에 입력하여 그 주파수의 신호의 강도를 튜너(100)로부터 읽어내어 신호 강도를 측정하게 된다. AGC(Automatic Gain Control)는 셋탑박스에 들어오는 신호의 강도를 파악하는 척도가 되며, BER (Bit Error Rate)은 셋탑박스에서 신호의 퀄리티를 판단하는 척도가 된다. 셋톱박스의 UI에서 표시되는 신호의 강도와 퀄리티는 모두 튜너의 I2C 통신을 통해서 애플리케이션에게 전달되는 값이다. 보통 TSR로 주기적으로 값을 조회하곤 한다.
이 때 사용자의 요구에 따라 단위 주파수를 세밀하게 분할하여 신호의 강도 및 품질을 분석할 수 있다.
이 후 신호분석기(200)는 주어진 주파수 범위 내에서 기 설정된 또는 사용자가 입력한 단위 주파수별 스텝(step)을 순차적으로 검색하여 TP별로 제공되는 채널을 서치한다.(S30) 즉, 단위 주파수 Step별 신호를 락킹(locking) 시도를 하여 방송 스캔 유무 판단한다. 상세한 과정은 다음과 같다. 먼저 락킹을 시도하여 기 설정된 TP 리스트에 따라 튜너로 하여금 리스트 순서대로 해당 TP의 통신속도(Symbol rate)와 주파수로 락킹하도록 한다. 튜너가 특정 TP를 락킹하면 PAT 테이블을 파싱하여 각 채널들의 정보를 담고 있는 PMT 테이블의 PID를 얻어낸다. 하나의 TP에 PAT 테이블은 하나이다. 이어서 PAT 파싱에서 얻어낸 PMT PID에 따라 PMT 테이블을 파싱한다. PMT는 하나의 TP에 서비스의 개수 즉 채널 개수만큼 있으며 한 TP에 4개의 방송이 있다면 PMT 테이블도 4개가 된다. PMT 테이블에는 Video PID나 Audio PID, CAT PID등의 정보를 담고 있다. 서비가 제공되는 채널의 경우 이렇게 얻어낸 채널별 PID 리스트와 신호 세기 및 품질을 저장한다. 이 후 저장된 채널별 PID 리스트는 채널을 변경 시에 해당 채널의 비디오 및 오디오를 구동하는데 사용된다.
이 때 일정한 신호 강도를 설정해 두고 해당 신호 강도 이상의 신호가 검출된 경우에만 락킹 시도 등 채널 검색을 수행할 수도 있다.
이후 사용자가 입력한 주파수 범위를 벗어나는 지 확인한 후(S50) 끝이 아닌 경우에는 다음 주파수 스텝으로 변경하여 S20 단계 이하의 작업을 반복한다.(S60)
이 때 주파수 범위의 끝인 경우 다시 위성신호수신각도의 끝인지를 판단한다.(S70) 위성신호 수신각도의 끝이 아닌 경우에는 다이젝 모터(10)를 조절하여 수신각도를 조절한 후 S10단계 이후의 작업을 반복하게 된다.
위성신호 수신각도의 분석이 모두 끝난 경우에는 분석 결과를 저장하고 이를 사용자에게 알리게 된다.(S80)
분석이 모두 끝난 후 얻어낸 채널별 PID 리스트는 셋톱박스에 저장해 두고 이후 사용자가 채널을 변경하면 해당 채널에 맞춰 화면에 디스플레이하고 오디오를 구동하는데 쓰이게 된다. 이 때 해당 채널의 신호 강도와 품질을 함께 저장하여 이 후 사용자에게 제공할 수 있다.
이 때 [도 3]에 도시된 바와 같이 X-Y축 그래프를 기준으로 신호 강도를 X축에 단위 스텝 별 주파수를 Y축에 도시하고 락킹을 시도하여 채널이 검색된 경우에는 [도 6]에 도시된 바와 같이 별도의 색으로 강조하는 방식으로 사용자에게 제공될 수 있다. 한편, [도 5]는 다이젝 모터(10)를 구동하여 타 TP에서의 신호의 세기, 또는 동일 TP내에서의 상대적 신호의 세기를 도시한 그래프를 예시하였다.
또한 사용자는 [도 4]에 도시된 바와 같이 Y축의 범위를 조정하여 원하는 강도의 신호만을 선별할 수 있으며, X축의 범위를 조정하여 주파수단위를 더욱 세분화 하여 원하는 신호를 선별하거나 특정 주파수 및 TP에서의 신호를 검색할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 위성 수신기의 위성방송 신호 분석장치로 구현될 수 있다.
10: 다이젝 모터 20: LNB
100: 튜너 110: 공조&수신기
120: Level Shift&증폭기 130: 복조기
140L: 아날로그디지털컨버터 200: 신호분석기

Claims (5)

  1. 위성 방송 신호를 수신하여 셋톱박스에 전송하는 위성방송 신호 수신장치에 있어서,
    방송위성으로부터 위성 신호를 수신하는 위성 수신 안테나;
    상기 위성 수신 안테나의 수신 각도를 조절하는 다이젝 모터;
    상기 위성 수신 안테나로부터 수신된 위성신호를 증폭하고, 튜너가 인식가능한 주파수대역으로 변환하는 LNB;
    I2C 데이터 버스를 통하여 위성신호의 주파수 및 통신속도를 결정하고, 수신된 위성신호를 증폭하며, 데이터의 추출 및 디지털 신호로 변환하여 상기 셋톱박스에 전송하는 튜너; 및
    사용자로부터 위성 신호 수신 각도 및 기 저장된 PMT(program association table) 테이블의 방송 채널별 주파수를 각각 입력받고, 상기 I2C 데이터 버스를 통하여 상기 다이젝 모터, LNB 및 튜너를 제어하여 상기 위성 신호 수신 각도 및 상기 방송 채널별 주파수의 TP에 순차적으로 접속하여 채널 검색 및 채널별 신호 강도를 측정하고, 측정된 채널별 신호 강도가 기 설정된 문턱치 이상인 경우에는 해당 채널을 락킹(lockinig)하는 신호분석기:를 포함하는 위성수신기의 위성방송 신호 분석장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위성수신기는 채널 검색이 완료된 TP 및 주파수 대역에 대응하는 PMT 테이블 데이터를 상기 셋톱박스에 저장하는 위성수신기의 위성방송 신호 분석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위성수신기는 채널 검색이 완료된 TP 및 주파수 대역에 대응하는 PMT 테이블 데이터와 함께 신호 강도 및 신호 품질을 더 저장하는 위성방송 신호 분석장치.
  5. 제1항에 있어서,
    방송 채널별 주파수와 이에 대응하는 신호강도를 독립변수로 하는 그래프를 사용자에게 제공하고, 상기 그래프의 방송 채널별 주파수 중 채널이 검색된 주파수를 시각적인 강조방법에 의하여 전달하는 위성방송 신호 분석장치.
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