KR101710085B1 - 강한 지상파 신호로부터 위성 수신을 보호하기 위한 방법 - Google Patents

강한 지상파 신호로부터 위성 수신을 보호하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강한 지상파 신호로부터 위성 수신 시스템을 보호하는 장치에 관한 것이다. 높은 Q 동조 가능 트랩은 강한 ATSC 신호 또는 다른 신호를 거부하는데 도움을 주기 위해 사용되는데, 이들 신호는 단선 다중 스위치(SWM, single-wire multi-switch) 환경에서 동작하는 위성 수신기의 입력 동축 케이블 상에 존재할 수 있는 신호이다.

Description

강한 지상파 신호로부터 위성 수신을 보호하기 위한 방법{METHOD FOR PROTECTING SATELLITE RECEPTION FROM STRONG TERRESTRIAL SIGNALS}
본 발명은 일반적으로 강한 지상파 신호로부터 위성 수신 시스템을 보호하기 위한 장치에 관한 것이다.
높은 Q 동조 가능 트랩은 강한 ATSC 신호 또는 다른 신호를 거부하는데 도움을 주기 위해 사용되는데, 이들 신호는 단선 다중 스위치(SWM, single-wire multi-switch) 환경에서 동작하는 위성 수신기의 입력 동축 케이블 상에 존재할 수 있는 신호이다.
이 섹션은 아래에 서술되는 본 발명의 다양한 양상에 관련될 수 있는 기술의 다양한 양상을 독자에게 소개하려는 것이다. 이러한 논의는 독자에게 본 발명의 다양한 양상에 대해 더 나은 이해를 돕기 위한 배경 정보를 제공하는데 도움이 된다고 믿어진다. 따라서, 이들 설명은 종래 기술의 인정으로서가 아닌, 이러한 관점으로 읽혀야 한다.
위성 텔레비전 신호는 일반적으로 접시 안테나로 수신되어, LNB(low-noise block down-converter)에 의해 처리되고, 가정의 동축 케이블을 통해 텔레비전 디스플레이 디바이스와 관련된 셋톱박스(STB)에 전달된다. 더 현대의 장치에서, 다수의 위성 LNB로부터의 신호는 단선 다중 스위치(SWM)를 통하여 동시에, 동일한 동축 케이블 상의 다수의 STB에 송신될 수 있다.
일부 SWM 환경에서, 위성 L-대역 신호(950-2150 MHz)는 지상파 ATSC 또는 50 내지 806MHz의 다른 신호와 동일한 동축 케이블 상에서 공존한다. ATSC 신호는 위성 프론트 엔드(front end)에 과부하를 주거나 손상을 입힐 정도로 충분히 강할 수 있고, 안전한 레벨로 감쇄될 필요가 있다. ATSC 신호로부터의 전력은 또한, 광대역 RF 자동 이득 제어(AGC) 방식에 의해 원하는 위성 신호의 바람직하지 않은 감쇄를 야기할 수 있다.
위성 스펙트럼의 낮은 주파수 제한에 매우 밀접한 ATSC 스펙트럼의 높은 주파수 제한으로 인하여, 또한, 가장 낮은 위성 주파수에 영향을 미치지 않으면서, ATSC 신호를 감쇄시킬 수 있는, 합리적인 복잡도의 위성 고역 통과 필터를 설계하는 것은 매우 어렵다. 다수의 장치에서, 외부 다이플렉서(diplexer)는 ATSC 신호가 위성 입력 연결에 들어가는 것을 막는데 사용된다. 하지만, 외부 다이플렉서가 장치로부터 생략되었더라도, 위성 수신기가 동작을 지속할 수 있다면, 이는 이로울 것이다. 본 명세서에서 서술된 본 발명은 이러한 및/또는 다른 문제를 언급한다.
위에 서술된 문제점을 해결하기 위한, 본 발명은 강한 지상파 신호로부터 위성 수신 시스템을 보호하기 위한 장치에 관한 것이다. 높은 Q 동조 가능 트랩은 강한 ATSC 신호 또는 다른 신호를 무시하는데 도움을 주기 위해 사용되는데, 이들 신호는 단선 다중 스위치(SWM) 환경에서 동작하는 위성 수신기의 입력 동축 케이블 상에 존재할 수 있는 신호이다. 첨부 도면을 참조로 본 발명의 이러한 및 다른 양상은 더 상세히 서술될 것이다.
첨부 도면에 관련되어 동반되는 본 발명의 실시예의 다음의 서술을 참조로, 본 발명의 상술된 및 다른 특징 및 장점과, 이들을 달성하기 위한 방식이 더 명백해질 것이고, 본 발명은 더 잘 이해될 것이다.
본 발명은 강한 지상파 신호로부터 위성 수신 시스템을 보호하기 위한 장치를 제공한다.
도 1은 위성 텔레비전 시스템의 예시적인 실시예의 도면.
도 2는 SWM 환경에서 동축 케이블 상의 전력 스펙트럼의 예시의 도면.
도 3은 동조 가능 트랩 회로를 구비한 위성 신호 수신 시스템의 일 부분의 블록도.
본 명세서에서 설명된 예시는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 것이고, 이러한 예시는 본 발명의 범주를 임의의 방식으로 제한하는 것으로 여겨지지 않아야 한다.
본 명세서에서 설명된 것처럼, 본 발명은 강한 지상파 신호로부터 위성 수신 시스템을 보호하기 위한 장치를 제공한다. 단선 다중 스위치(SWM) 환경에서 동작하는 위성 수신기의 입력 동축 케이블 상에 존재할 수 있는 강한 ATSC 신호 또는 다른 신호를 거부하는데 도움을 주기 위해, 높은 Q 동조 가능 트랩이 사용된다.
본 발명이 바람직한 설계를 갖는 것으로 서술되는 반면, 본 발명은 이 개시물의 사상 및 범주 내에서 더 변경될 수 있다. 그러므로, 본 출원은 본 발명의 일반적인 원리를 사용하는 본 발명의 임의의 변형, 용도 또는 개조를 커버하는 것으로 의도된다. 더욱이, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 또는 관습적인 실시에 속하고, 첨부된 청구항의 한계 내에 속하는 본 개시물로부터의 이탈을 커버하는 것으로 의도된다.
본 발명은 위성 텔레비전 셋톱박스의 신호 동조 전자 장치 또는, 텔레비전 신호를 동조시킬 수 있는 다른 디바이스 내에서 구현될 수 있다. 개시된 장치 및 기법은 또한, 다른 신호 수신 애플리케이션에서 사용될 수 있다.
도 1은 위성 텔레비전 시스템의 예시적인 실시예의 도면이다. 위성 텔레비전 시스템은 지구 정지 궤도상에 있는(geosynchronous) 위성(110)으로부터 신호를 송신함으로써, 마이크로파 신호를 넓은(wide) 브로드캐스트 영역에 브로드캐스팅 하도록 작용한다. 지구 정지 궤도상에 있는 위성(110)은 매일 한 번씩, 지구 표면으로부터 대략 35,786km 위에서 궤도를 돈다. 이러한 브로드캐스트 위성(110)은 일반적으로 적도 주위를 돌고, 지면 상의 위치에 대해 동일한 위치로 유지되어, 위성 수신 안테나(120)가 고정된 관찰(look) 각도로 유지하는 것을 허용한다.
위성(110)은 업링크(uplink) 송신기로부터 신호를 수신하고, 그 후 다양한 송신 주파수를 활용하는 트랜스폰더의 세트를 사용하여, 신호를 다시 지구에 재브로드캐스팅한다. 송신 위성(110)의 높이는 넓은 지리학적 영역의 가입자가 신호를 수신하는 것을 허용한다.
지구로부터의 거리와, 위성의 엄격한 전력 보존 요건은 상대적으로 약한 신호를 초래하는데, 이 신호는 안테나(120)에서 수신된다. 그러므로, 신호가 안테나에 의해 수신된 후 가능한 빨리 신호가 증폭되어야 한다는 것은 중요하다. 이러한 요건은 포물선의 접시 안테나(120)의 피드 혼(feed horn)에서 LNB(low-noise block down-converter)(130)의 배치를 통해 달성된다. 간단한 단일 셋톱박스 구성에서, LNB(130)로부터 선택된 신호는 동축 케이블을 따라, 디지털 위성 셋톱박스(140)로 전달될 수 있는데, 이 셋톱박스는 텔레비전 디스플레이 디바이스(150)상에서의 상영을 위해 원하는 채널을 동조시킨다. 일부 장치에서, 단선 다중 스위치(SWM)(135)는 가정으로의 전달을 위해 다수의 LNB와 이들의 다수의 극성으로부터 신호를 단일 동축 케이블로 멀티플렉싱하는데 사용될 수 있다.
스플리터(145 및 165)는 신호를, 다른 셋톱박스(160 및 180)에 이어진 케이블에 분배하는데 사용될 수 있는데, 이 다른 셋톱 박스(160 및 180)는 각각 텔레비전 디스플레이 디바이스(170 및 190)에 연결된다. 케이블 기반의 장치 내에 유사한 구성이 존재할 수 있다. 로컬 케이블 배포 시스템으로부터 전달된 신호는 가정 내에 들어가서, 다수의 케이블 셋톱박스에 이어진 동축 케이블로 분할될 수 있다.
SWM(135)으로부터 수신된 위성 신호를 셋톱박스(140, 160 및 180)에 전달하고, 제어 정보를 다시 SWM(135)에 전달하는데 사용되는 케이블링 및 스플리터는 또한, 셋톱박스 간의 통신을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, DVR을 포함하는 셋톱박스(140)는 레코딩된 콘텐츠에 대한 액세스를 가정 내의 다른 셋톱박스(160 및 180)에게 제공할 수 있다. MoCA™(Multimedia over Coax Alliance) 표준은 이러한 기능을 제공하는 하나의 방법을 서술한다. 위성 텔레비전 시스템의 경우, 박스 간의 이들 디지털 홈 네트워킹(DHN) 통신은 LNB에서 STB로의 또는, SWM에서 STB로의 통신을 위한 주파수보다 낮은 주파수에서 발생한다.
일부 장치에서, 위성 L-대역 신호(950 내지 2150MHz)는 지상파 ATSC 또는 50 내지 806MHz의 다른 신호와 동일한 동축 케이블 상에서 공존한다. 도 2는 위성 셋톱박스에 의해 직면할 수 있는 이러한 신호 스펙트럼의 예시를 도시한다. STB와 SWM(210)사이의 통신은 2.3MHz에서 존재한다. LNB로부터의 위성 텔레비전 신호(250)는 950MHz 내지 2150MHz의 대역을 점유한다. 이러한 예시에서, ATSC 신호(230 및 240)는 950MHz 바로 아래에 존재한다.
ATSC 신호는 위성 프론트 엔드에 과부하를 주거나 손상을 입힐 정도로 충분히 강할 수 있거나, 또는 광대역 RF AGC 검출 방식이 입력 이득을 감소시키게 할 수 있어서, 바람직한 위성 신호의 원치 않는 감쇄를 야기한다. 위성 스펙트럼의 낮은 주파수 제한에 매우 밀접한 ATSC 스펙트럼의 높은 주파수 제한으로 인하여, 또한, 가장 낮은 위성 주파수에 영향을 미치지 않으면서, ATSC 신호를 감쇄시킬 수 있는, 합리적인 복잡도의 위성 고역 통과 필터를 설계하는 것은 어렵다. 따라서, 다수의 장치에서, 외부 다이플렉서는 ATSC 신호가 위성 입력 연결에 들어가는 것을 막는데 사용된다. 하지만, 외부 다이플렉서가 장치로부터 생략되었더라도, 위성 수신기가 동작을 지속할 수 있다면, 이는 이로울 것이다.
잠정적인 솔루션은 표준 고역 통과 필터를 사용하는 것인데, 이 필터는 STB가 SWM 모드일 때 사용으로 전환되거나, 또는 다이플렉서 구조의 일부일 것이다. 하지만, 표준 필터의 사용을 통해, 이러한 필터가 규격 모두를 충족시키는데 필요한 순서 및 토폴로지는 대량 생성 디바이스에 대해 실현 불가능하게 된다. 표준 필터는 또한, 프론트 엔드의 입력 민감도를 감소시키는 삽입 손실의 레벨을 생성한다.
이러한 문제점을 언급하기 위해, 높은 Q 노치 필터 또는 "트랩"은 수신 시스텝에 추가될 수 있고, ATSC 주파수 범위에서 간섭 신호에 응답하여 필요할 때 동조될 수 있다. 필터의 "Q" 또는 "품질" 인자는 필터의 샤프니스(sharpness) 또는, 원하는 대역을 선택하고, 원하는 대역 근처의 원치 않는 신호를 거부하는 필터의 능력을 참조한다. 트랩의 공진 주파수는 간섭 신호가 안전한 레벨로 떨어지거나, 원하는 신호의 이득 제어에 대한 영향이 최소화될 때까지 조정될 수 있다.
도 3은 이러한 동조 가능 트랩을 포함하는 위성 신호 수신 시스템(300) 중 일부의 도면이다. 이러한 예시에서, SWM으로부터의 신호가 수신되고, 950MHz보다 높은 위성 대역을 통과시키는 고역 통과 필터(320)와, RF 프론트 엔드(380)의 입력으로 B-대역(250 내지 750MHz)을 통과시키는 대역 통과 필터(330)로 분할된다. RF 프론트 엔드의 기능은 변할 수 있지만, 일반적으로 매칭 회로, 대역 통과 필터, 저-잡음 증폭기 및 혼합기(mixing)를 포함할 것이다. 이러한 예시에서 RF 프론트 엔드(380)는 신호를, 이중 복조기(390)에 연결된 출력으로 라우팅시키기 위한 2×2 스위치로 작용한다. 일부 구현에서, 단일 SWM 가능 입력을 갖는 RF 프론트 엔드가 사용될 수 있다. RF 프론트 엔드(380)는 또한, 수신된 신호의 레벨을 조정하기 위한 광대역 AGC 함수를 제공한다.
동조 가능 트랩 회로는 인덕터(350)와 버랙터(varactor) 다이오드(360)와 직렬인 커패시터(340)를 포함하는데, 이 버랙터 다이오드(360)는 그라운드에 연결된다. 복조기(390)는 관심 채널을 위한 협대역 AGC를 수행하고, 레지스터(370)를 통해 동조 가능 트랩에 바이어스 전압을 제공하는데, 이 레지스터(370)는 버랙터 다이오드(360)와 인덕터(350) 사이에 연결된다. 복조기(390)에 의해 가해지는 전압은 트랩의 공진 주파수, 따라서, 감쇄된 주파수 범위를 설정한다.
다양한 제어 알고리즘은 원치 않는 신호의 거부를 위해 트랩을 동조하는데 사용될 수 있지만, 방법은 일반적으로 신호를 수신하는 단계, 수신된 신호를 고역 통과 필터로 필터링하는 단계, 신호 파라미터를 측정하는 단계, 결과적인 측정에 응답하는 동조 가능 트랩을 조정하는 단계를 포함한다. 하나의 가능한 방법은 RF 프론트 엔드의 광대역 검출에 의해 관찰된 전체 전력이 더 이상 상당히 영향을 미치지 않을 때까지, 트랩의 동조를 통해 간섭 신호의 레벨을 감소시키는 단계를 포함한다. 다른 잠정적인 방법은 B-대역 입력을 사용하는 단계와, 간섭 신호의 협대역 AGC 값을 측정하는 단계를 수반할 것이다. 그런 후에, 동조 가능 트랩은 이러한 값을 최소화시키기 위해 동조될 것이다. 다른 잠정적인 제어 파라미터는 복조기에서 원하는 신호의 입력 신호대 잡음비(SNR)가 될 것이다. 각 경우, 측정된 파라미터의 평가는 다양한 바이어스 전압과, 이 전압의 대응하는 트랩 중심 주파수의 ATSC 신호 거부에 대한 영향을 평가하는 방법으로 사용될 수 있다. 선택된 파라미터의 최선의 값을 찾기 위해 반복적인 제어 알고리즘이 사용될 수 있다.
추가적인 고려사항은 더 전형적인 DiseqC LNB를 사용하는 비-SWM 환경에 있다. DiseqC LNB로 동작할 때, 수신기는 위성 신호를 B-대역으로 동조시켜야 한다. 이는 다이플렉서 토폴로지에선 문제가 아닐 수 있지만, 신호 입력이 사용되는 프론트 엔드에서, 동조된 노치(notch)는 B-대역 내에서 원치않는 손실을 야기할 수 있다. 버랙터가 버렉터의 노치를 2150MHz 위로 또는 250MHz 아래로 이동시키는데 충분한 동조 범위를 갖는다는 것 또는, RF 경로가 요구되지 않을 때, RF 경로로부터 회로를 연결해제 하는데 추가적인 스위치 다이오드가 이용가능하다는 것에 대한 관심이 취해져야 한다.
본 발명이 특정 실시예로 서술되었지만, 본 발명의 범주 내에 속하는 변형이 이루어질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, RF 프론트 엔드 및 복조기 블록의 기능은 결합되거나, 다른 방법으로 분할될 수 있다. AGC 루프와 관련된 기능과 유사한 특정 기능이 소프트웨어 또는 펌웨어로 수행될 수 있다. 보편화된 신호 처리 또는 계산 하드웨어를 사용하여 다양한 기능이 수행될 수 있다. 게다가, 다른 타입의 간섭 신호의 주파수 대역의 거부에, 그리고 다른 수신 환경에 동일한 원리가 적용될 수 있다.
300 : 위성 신호 수신 시스템 320 : 950MHz 고역 통과 필터
330 : 250 내지 750MHz B-대역 필터
340 : 커패시터 350 : 인덕터
360 : 버랙터 다이오드 370 : 레지스터
380 : RF 프론트 엔드 390 : 이중 복조기

Claims (12)

  1. 장치로서,
    단선 다중 스위치(SWM)로부터 복수의 주파수 대역의 RF 신호를 입력 받는 RF 입력부;
    제1 입력부와 제2 입력부를 포함하는 RF 프론트엔드 및 상기 RF 프론트엔드와 직렬로 결합되는 복조기를 포함하고, 상기 복수의 주파수 대역의 RF 신호를 처리하는 신호 처리 회로;
    RF 입력부와 상기 RF 프론트엔드의 제1 입력부 사이에 결합되고, 제1 주파수 대역의 저역보다 높거나 또는 그 저역에 속하는 주파수를 가지는 제1 신호를 통과시키는 고역 통과 필터;
    RF 입력부와 상기 RF 프론트엔드의 제2 입력부 사이에 결합되고, 제1 주파수 대역의 저역보다 낮은 제2 주파수 대역에 속하는 제2 신호를 통과시키는 대역 통과 필터; 및
    상기 고역 통과 필터의 출력에 결합되는 커패시터, 상기 커패시터와 결합되는 인덕터, 상기 인덕터와 상기 복조기에 결합되는 저항, 상기 인덕터와 상기 저항과 그라운드 전압과 결합되는 버랙터 다이오드를 포함하는 동조가능 트랩 회로로서, 제어신호에 따라 상기 동조가능 트랩 회로의 공진 주파수에서 가파른 노치 감쇠 특성을 나타내는 동조가능 트랩 회로;
    를 포함하고, 여기서
    상기 복조기는 동조가능 트랩 회로에 결합되며, 상기 공진 주파수 부근에서 불필요한 신호를 억제하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는, 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 신호는 신호 파라미터에 응답하여 상기 동조 가능 트랩 필터에 가해지는 바이어스 전압을 조정하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복조기는 상기 동조 가능 트랩 필터에 바이어스 전압을 제공하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 바이어스 전압은 상기 버랙터 다이오드, 상기 인덕터 및 상기 커패시터를 포함하는 상기 동조 가능 트랩 필터의 공진 주파수를 조정하기 위해 사용되는, 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 고역 통과 필터는 950MHz 이상의 주파수를 갖는 신호를 통과시키는, 장치.
  8. 삭제
  9. 신호 처리 방법으로서,
    제1 신호와 제2 신호를 생성하기 위해 주파수 대역을 필터링하는 단계;
    상기 제1 신호와 제2 신호 중 적어도 하나의 신호 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 신호 파라미터에 따라 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 필터링하는 단계; 및
    비디오 신호를 생성하기 위해 상기 제1 신호를 처리하는 단계를
    포함하며, 여기서
    상기 신호 파라미터를 결정하는 단계는 광대역에 걸친 전력을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 신호를 필터링하는 단계는 상기 전력을 감소시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 신호 처리 방법.
  10. 신호 처리 방법으로서,
    제1 신호와 제2 신호를 생성하기 위해 주파수 대역을 필터링하는 단계;
    상기 제1 신호와 제2 신호 중 적어도 하나의 신호 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 신호 파라미터에 따라 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 필터링하는 단계; 및
    비디오 신호를 생성하기 위해 상기 제1 신호를 처리하는 단계를
    포함하며, 여기서
    상기 신호 파라미터를 결정하는 단계는 제2 신호 대역의 협대역 전력 값을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 신호를 필터링하는 단계는 상기 협대역 전력 값을 감소시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 신호 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 신호 처리 방법으로서,
    제1 신호와 제2 신호를 생성하기 위해 주파수 대역을 필터링하는 단계;
    상기 제1 신호와 제2 신호 중 적어도 하나의 신호 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 신호 파라미터에 따라 제어신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2 신호를 필터링하는 단계; 및
    비디오 신호를 생성하기 위해 상기 제1 신호를 처리하는 단계를
    포함하며, 여기서
    상기 신호 파라미터를 결정하는 단계는 상기 제1 신호의 신호대 잡음 비에 관련된 값을 결정하는 단계를 포함하는, 신호 처리 방법.
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