KR102323882B1 - 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템 - Google Patents

실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템 Download PDF

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Abstract

디지털 방송 시스템의 핵심 컴포넌트들을 각각 이중으로 구성하고, 각 컴포넌트 별로 이상 여부를 감지하여, 이상이 발생되는 경우 해당 컴포넌트의 예비 컴포넌트로 대체시키는, 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 입력 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 및 제2 AD 변환부; 상기 AD 변환부로부터 디지털 신호를 입력받아, 상기 디지털 신호에 대하여 신호 처리 작업을 수행하는 제1 및 제2 신호처리부; 상기 디지털 신호를 상기 신호처리부로부터 전달받아, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2 DA 변환부; 상기 DA 변환부로부터 출력되는 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호처리부로 전달하는 출력변환부; 및, 제어 및 상태를 관리하는 제1 및 제2 제어상태 관리부를 포함하고, 상기 제1 AD 변환부, 상기 제1 신호처리부, 상기 제1 DA 변환부, 상기 제1 제어상태 관리부는 활성 컴포넌트로 구성되고, 상기 제2 AD 변환부, 상기 제2 신호처리부, 상기 제2 DA 변환부, 상기 제2 제어상태 관리부는 대기 컴포넌트로 구비되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 시스템에 의하면, 믹서의 핵심 컴포넌트들을 각각 독립적으로 이중화 하여 개별적으로 이상을 감지하고 장애를 처리함으로써, 장애 발생 지점을 정확하게 검출할 수 있고, 이를 통해, 방송의 안정성을 보장할 수 있다.

Description

실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템 { A digital broadcasting system with real-time fault management }
본 발명은 디지털 방송 시스템의 핵심 컴포넌트들을 각각 이중으로 구성하고, 각 컴포넌트 별로 이상 여부를 감지하여, 이상이 발생되는 경우 해당 컴포넌트의 예비 컴포넌트로 대체시키는, 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 방송시스템은 지상파 방송시스템 뿐만 아니라, 비상상황이나 재난과 같은 위급한 상황을 전파하기 위한 비상 방송, 특히, 학교, 빌딩, 아파트 또는 소규모의 마을 등에서 교육, 공지, 비상상황 또는 안내 등을 위한 전관 방송 및 인터넷을 통한 개인 인터넷 방송 등 많은 분야에서, 방송 목적이나 서비스 대상의 규모에 따라 다양하게 설계되어 사용되고 있다. 이러한 방송시스템은, 복수의 입력채널과 연결된 CD 데크, 카세트 데크, AM튜너, FM튜너, 마이크 등의 입력장치를 통해 방송 콘텐츠의 입력을 받아 스피커, 라디오 스테이션, TV채널 또는 인터넷 웹사이트 등의 다양한 출력채널로 해당 방송 콘텐츠를 출력한다.
그런데, 방송 시스템은 장비나 결선 구성이 복잡하고, 특히, 다양한 음향 신호 처리 기능의 추가로 더욱더 복잡한 내부 구조를 가지고 있어서, 방송 중 끊김, 중단 등 방송 사고가 빈번히 발생한다. 대다수 환경에서는 관리자가 배치되어, 장애 발생 시 수동으로 조치한다. 일례로서, 관리자가 채널 변경, 케이블 변경, 장비 초기화, 장비 교체 등 복구 작업을 직접 수행한다. 그러나 이런 경우에도, 방송 중단 사고는 여전히 발생하며 관리자 부재 시에는 방송 서비스가 불가하게 된다.
또한, 방송 시스템의 복잡한 구조로 인하여, 방송 장애 발생 시 원인 파악이 어려워 복구 조치까지 많은 시간과 비용이 발생한다. 특히, 종래 방송 시스템은 MCU와 같은 제어용 프로세서의 활성화 상태만으로 이상 유무를 파악하기 때문에, 실제 방송을 위한 오디오 신호 이상 유무를 정확히 알 수 없다.
또한, 종래 방송 시스템은 긴급 장애 복구 시 기존의 디지털 신호 처리를 아날로그 패스로 우회하여 임시로 출력하기 때문에, 아날로그 패스에 의해 방송의 음질 및 서비스 품질을 유지하기 어렵다.
구체적으로, 도 1은 종래기술에 따른 디지털 믹스, 즉, 메인 신호 처리부의 구성을 나타내고 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 디지털 방송 시스템은 다수의 입/출력부와 복잡한 신호처리부로 구성된다. 이러한 복잡한 구조로 인해 장애 발생 요소가 다수 존재한다. 실제 사용 환경에서도 디지털 믹서의 이상으로 방송 장애가 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 일단 장애가 발생하면 방송이 중단될 뿐만 아니라 복잡한 구성과 설정 등으로 즉각적인 원인 파악 및 조치가 매우 어렵기 때문에 전문가의 A/S가 필요한 경우가 대다수이다.
또한, 도 2는 종래기술에 따른 오디오 방송 시스템의 장애 처리를 위한 구성을 나타내고 있다. 도 2(a)는 오디오 방송 시스템 자체를 이중화 한 구성이고, 도 2(b)는 오디오 장애 제어부(Audio Fault Controller)와 연동하는 이중화 구성을 나타낸다. 또한, 도 2(c)는 장애 제어부와 연동한 삼중화 구성을 나타낸다.
특히, 도 2와 같이, 종래기술에 따른 장애 처리 구성은 메인 프로세서(Main Processor)의 활성화 상태만을 감시한다. 따라서 종래의 구성은 오디오 신호 라인에서 발생되는 장애를 감지할 수 없어서 안정성이 낮다. 또한, 비용/공간/결선 측면에서도 시스템 구성이 복잡하고 과도하다.
이와 같이 종래기술에 따른 장애 처리 기술이 다양하게 제시되고 있다.
일례로서, 방송 제어 장치의 제어부 모듈을 이중으로 구성하여 장애 발생 시 예비 모듈로 전환함으로써, 중단 없는 방송 서비스를 제공하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 그러나 이러한 선행기술은 모듈(장비)의 이중화 구성으로 제품의 원가가 상승하거나 공간이 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 모듈(장비)간 통신 상태만으로 장애를 진단하므로, 실제 방송 신호 이상 발생 시 정확한 감지가 불가능하다.
다른 예로서, 디지털 믹서와 아날로그 믹서를 장비에 모두 내장한 이중화 구조로 구성하고 디지털 믹서의 장애 발생 시 아날로그 믹서로 전환하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 2]. 상기 선행기술도 디지털 믹서와 아날로그 믹서의 이중화 구조로 구성되어 제품의 원가가 상승하거나, 주 제어 장치와의 통신만으로 장애를 진단하여 정확한 장애 진단이 어렵다. 또한, 장애가 발생하여 아날로그 믹서로 전환 시 음향(신호 처리)의 효과가 떨어져 음질이 나빠진다.
이러한 기존 기술을 요약하면 다음과 같다.
기존 기술은 별도의 장애 감지용 장치(Trouble Checker)를 활용하여 장애 상태를 모니터링하고 PC 또는 부저(Buzzer)로 알리고, 장비 외부/내부에 별도의 예비 채널을 구성하고 장애 시 예비 채널로 전환하여 화재(비상) 방송을 출력한다. 특히, 주제어부(신호처리부) 장치의 이중 구성(또는 모듈의 이중 구성)으로 장애 시예비 장치로 전환한다.
이러한 기존 기술은, 별도의 장애 감지 장치를 추가하여 비용 및 공간 측면에서 비효율적이고, 장비(모듈)간 통신 상태로 장애 상태를 파악하여 장애 진단에 대한 정확도가 부족하다. 또한, 주제어부의 활성화 상태만으로 장애를 진단하여 오디오 신호의 이상 여부를 알 수 없으므로 정확한 장애 처리가 불가하고, 장애로 인한 모듈/장비의 예비 채널로 전환 시 방송의 끊김 및 중단이 발생할 수 있다. 또한, 비상 시 장애가 발생되면 비상 방송만을 위한 비상 전용 아날로그 회선으로 전환되어 음질의 명료도나 품질이 저하된다.
따라서 방송 시스템의 장애 처리 장치의 모든 컴포넌트의 장애를 실시간으로 정확하게 검출하여 검출된 컴포넌트에 대해서만 장애를 처리하는 기술이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-1161331호(2012.07.02.공고) 한국등록특허공보 제10-1616965호(2016.05.11.공고)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디지털 방송 시스템의 핵심 컴포넌트들을 각각 이중으로 구성하고, 각 컴포넌트 별로 이상 여부를 감지하여, 이상이 발생되는 경우 해당 컴포넌트의 예비 컴포넌트로 대체시키는, 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 입력 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 및 제2 AD 변환부; 상기 AD 변환부로부터 디지털 신호를 입력받아, 상기 디지털 신호에 대하여 신호 처리 작업을 수행하는 제1 및 제2 신호처리부; 상기 디지털 신호를 상기 신호처리부로부터 전달받아, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2 DA 변환부; 상기 DA 변환부로부터 출력되는 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호처리부로 전달하는 출력변환부; 및, 상기 제1 신호처리부의 이상 상태를 감지하여, 이상 상태를 감지하면 상기 제2 신호처리부를 활성화 시켜 전환시키는 제1 및 제2 제어상태 관리부를 포함하고, 상기 제1 AD 변환부, 상기 제1 신호처리부, 상기 제1 DA 변환부, 상기 제1 제어상태 관리부는 활성 컴포넌트로 구성되고, 상기 제2 AD 변환부, 상기 제2 신호처리부, 상기 제2 DA 변환부, 상기 제2 제어상태 관리부는 대기 컴포넌트로 구성되고, 상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 AD 변환부 또는 제1 DA 변환부의 이상 상태를 감지하여, 이상 상태를 감지하면 상기 제2 AD 변환부 또는 제2 DA 변환부를 활성화 시켜 전환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 AD 변환부로부터 들어오는 입력 신호와 상기 제2 AD 변환부로부터 들어오는 입력 신호의 레벨을 대비하여 이상 여부를 판단하되, 상기 제1 및 제2 AD 변환부로부터의 입력 신호 간의 지연 오차를 사전에 측정하여 샘플의 개수로 저장해두고, 실제 동작 상황에서 상기 제2 AD 변환부로부터의 입력 신호를 지연 샘플 개수만큼 버퍼링 하였다가 상기 제1 AD 변환부로부터의 입력 신호와 실시간으로 대비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 또는 제2 DA 변환부의 출력을 피드백 받아, 피드백된 신호와 해당 DA 변환부로 입력되는 신호의 레벨을 대비하여 이상 여부를 판단하되, 상기 피드백된 신호와 상기 입력되는 신호 간의 지연 오차를 사전에 측정하여 샘플의 개수로 저장해두고, 실제 동작 상황에서 해당 DA 변환부로 입력되는 신호를 지연 샘플 개수만큼 버퍼링 하였다가 상기 피드백된 신호와 실시간으로 대비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 상기 제1 또는 제2 제어상태 관리부는 상기 제1 또는 제2 신호처리부에 입력되는 신호에 대하여, 해당 입력 신호에 고유코드를 삽입하여 입력하고, 상기 제1 또는 제2 신호처리부에 출력되는 출력 신호에서 고유코드를 추출하고, 입력시 삽입한 고유코드의 신호와, 출력시 추출된 고유코드의 신호를 대비하여, 상기 제1 또는 제2 신호처리부의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 상기 제2 제어상태 관리부는 상기 제1 제어상태 관리부로 상태 신호를 실시간으로 수신하고, 상태 신호가 비정상으로 판단되면 자신이 활성 상태로 자동으로 전환하고, 상기 제1 제어상태 관리부를 대기 상태로 전환시키되, 상기 상태 신호는 전원 공급이 정상인지 여부를 나타내는 전원상태 신호, 실행이 정상인지 여부를 나타내는 실행상태 신호, 활성 상태인지 대기 상태인지를 나타내는 활성 상태 신호로 구성되고, 상기 실행상태 신호는 펄스이거나, 규칙적으로 변화되는 신호로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은, 제1 및 제2 전원부로 구성되고, 상기 제1 및 제2 전원부의 전원 공급 라인에 각각 제1 및 제2 다이오드부가 추가되고, 상기 제2 다이오드부는 상기 제1 다이오드부에 비해 더 많은 순방향 다이오드 모듈이 구비되는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 의하면, 시스템의 핵심 컴포넌트들을 각각 독립적으로 이중화 하여 개별적으로 이상을 감지하고 장애를 처리함으로써, 장애 발생 지점을 정확하게 검출할 수 있고, 이를 통해, 방송의 안정성을 보장할 수 있는 효과가 얻어진다. 또한, 이를 통해, 전문인력 배치나 불필요한 A/S를 배제하여 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 의하면, 각 핵심 컴포넌트에서 각자 상태를 동시에 점검하여 점검 결과를 주 제어부의 MCU로 전송함으로써, 컴포넌트의 개수의 증가와 상관 없이 점검 시간을 단축할 수 있고, 이를 통해, 실시간으로 장애를 감지할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 종래기술에 따른 디지털 방송 시스템에 대한 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 오디오 방송 시스템의 장애 처리 구성에 대한 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템의 구성에 대한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부에 의한 상태 데이터의 수집 및 전달 과정을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오 데이터의 포맷에 대한 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 AD 변환부에서의 이상 상태를 진단하는 방식 및 지연 현상을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 AD 변환부에서의 이상 상태를 진단할 때 지연 현상을 보정하는 방식을 도식화한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 AD 변환부에서의 지연 오차를 측정하는 과정을 설명하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 DA 변환부에서의 이상 상태를 진단하는 방식 및 지연 현상을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 DA 변환부에서의 이상 상태를 진단할 때 지연 현상을 보정하는 방식을 도식화한 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 DA 변환부에서의 지연 오차를 측정하고 지연 오차를 이용하여 이상 상태를 진단하는 과정을 설명하는 흐름도.
도 12는 종래기술에 따른 신호처리부(DSP)에 대한 이상 상태를 진단하는 방식을 예시한 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(20)의 세부 구성에 대한 블록도.
도 14은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(DSP)에 대한 이상 상태를 진단하는 방식을 설명한 도면.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 인코딩된 입력 신호에 대한 구성도.
도 16는 본 발명의 일실시예에 따라 입력 신호에 고유 코드를 삽입하는 과정을 도시한 도면.
도 17는 본 발명의 일실시예에 따라 신호처리부의 장애 검출 방식을 예시한 도면.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 믹서부의 믹싱 제어 정보 또는 매핑 관계에 대한 예시도.
도 19은 본 발명의 일실시예에 따른 제어상태 관리부(70)에서의 이상 상태를 진단하는 방식을 나타낸 도면.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 상태 신호를 송수신하는 예시도로서, (a) 정상 상태, (b) 비정상 상태를 예시한 예시도.
도 21는 본 발명의 일실시예에 따른 전원부의 구성에 대한 블록도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템의 구성을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 방송 시스템(100)은 입력 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(10), 신호를 처리하는 신호처리부(20), 및, 신호처리된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 변환부(30)로 구성된다.
추가적으로, 디지털 방송 시스템(100)은 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 출력변환부(40), 전원을 공급하는 전원부(50), 데이터를 저장하는 저장부(60), 제어 및 상태를 관리하는 제어상태 관리부(70), 수동 제어를 입력받거나 상태를 출력하는 인터페이스부(80), 또는 이더넷 등 외부와 통신하는 통신부(90) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, AD 변환부(10), 신호처리부(20), DA 변환부(30), 전원부(50), 저장부(60), 제어상태 관리부(70) 등 시스템의 각 컴포넌트는 이중화 되어, 정상적인 상태에서 구동되는 제1 컴포넌트와 이상 상태에서 구동되는 제2 컴포넌트로 구성된다. 즉, 제1 및 제2 컴포넌트는 각각 활성 컴포넌트(active component)와 예비 컴포넌트(stand-by component)의 역할을 수행한다. 한편, 이중화된 2개의 컴포넌트에 대해 활성 역할과 예비 역할을 서로 바꾸어 사용할 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 활성 및 예비 컴포넌트를 각각 제1 및 제2 컴포넌트로 부르기로 한다.
먼저, AD 변환부(10)는 입력 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 변환된 디지털 신호를 신호처리부(20)로 전달한다. 이때, 입력 채널은 다수의 채널로 구성되고, 각 채널 별로 AD 변환부가 각각 구성되어 연결된다.
또한, AD 변환부(10)는 정상적인 상태에서 구동되는 제1 AD 변환부(11)와, 대기 상태로 있는 제2 AD 변환부(12)로 구성된다. 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)는 서로 동일한 기능을 구비한다.
특히, 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)는 다수의 입력 채널 각각에 매핑되는(연결되는) 다수 개의 AD 변환부(또는 AD변환 모듈)를 구비한다. 즉, 제1 AD 변환부(11)의 다수의 AD 변환모듈 각각은 각 입력 채널에 연결되고, 제2 AD 변환부(12)의 다수의 AD 변환모듈 각각은 각각에 대응되는 제1 AD 변환부의 변환 모듈에 연결되는 입력 채널에 연결된다. 각 입력 채널은 대응되는 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)의 매핑되는 변환 모듈(변환부)에 모두 연결된다.
또한, 제1 AD 변환부(11)는 신호처리부(20)에 의해 모니터링 되어, 이상 상태가 검출된다. 신호처리부(20)는 활성화된 제1 AD 변환부(11)에서 이상 상태를 검출하면, 제1 AD 변환부(11)로부터 들어오는 입력 채널을, 제2 AD 변환부(12)로부터 들어오는 입력 채널로 전환한다.
다음으로, DA 변환부(30)는 신호처리부(20)로부터 디지털 신호를 전달받아, 신호처리되어 전달된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 출력 채널로 출력한다. 이때, 출력 채널은 다수의 채널로 구성되고, 각 채널 별로 DA 변환부가 각각 구성되어 연결된다.
또한, DA 변환부(30)는 활성 역할의 제1 DA 변환부(31)와, 예비 역할의 제2 DA 변환부(32)로 구성된다. 제1 및 제2 DA 변환부(31,32)는 서로 동일한 기능을 구비한다.
특히, 제1 및 제2 DA 변환부(31,32)는 다수의 출력 채널 각각에 매핑되는(연결되는) 다수 개의 DA 변환부(또는 DA변환 모듈)를 구비한다. 즉, 제1 DA 변환부(31)의 다수의 DA 변환모듈 각각은 각 출력 채널에 연결되고, 제2 DA 변환부(31)의 다수의 DA 변환모듈 각각은 각각에 대응되는 제1 DA 변환부의 변환 모듈에 연결되는 출력 채널에 연결된다. 각 출력 채널은 대응되는 제1 및 제2 DA 변환부(31,31)의 매핑되는 변환 모듈(변환부)에 모두 연결된다.
또한, 제1 DA 변환부(31)는 신호처리부(20)에 의해 모니터링 되어, 이상 상태가 검출된다. 신호처리부(20)는 활성화된 제1 DA 변환부(31)에서 이상 상태를 검출하면, 제1 DA 변환부(31)로 출력되는 출력 채널을, 제2 DA 변환부(32)로 출력되는 출력 채널로 전환한다.
다음으로, 신호처리부(20)는 AD 변환부(10)로부터 디지털 신호를 입력받아, 입력받은 디지털 신호에 대하여 신호 처리 작업을 수행하고, 신호처리된 디지털 신호를 DA 변환부(30)로 전달한다.
즉, 신호처리부(20)는 디지털 신호를 처리하는 작업을 수행하는 모듈로서, 바람직하게는, FPGA(field programmable gate array) 등 전자회로로 구성된다.
또한, 도 4에서 보는 바와 같이, 신호처리부(20)는 각 컴포넌트에서 감지 신호를 수신하여 각 컴포넌트의 이상 상태를 진단하고, 컴포너트의 이상 상태(이상 유무 상태)를 제어상태 관리부(70)로 전송한다. 즉, 신호처리부(20)는 컴포넌트 이상 발생시, 즉시 채널 전환을 처리하고, 동시에, 제어상태 관리부(70)에 상태 정보를 전송한다.
특히, 신호처리부(20)는 AD 변환부(10)와 DA 변환부(20)의 이상 상태를 진단하여 이상 상태를 취합하고, 자기 자신의 상태까지 포함하여 컴포넌트의 상태를 제어상태 관리부(70)로 전달한다.
이때, 바람직하게는, 신호처리부(20)는 I2C/SPI 통신을 이용하여 모든 컴포넌트(AD 변환부, DA 변환부)의 이상 유무를 실시간으로 진단한다.
이때, 종래기술은 버스(Bus)로 연결되어 순차적으로 통신하여 진단하는데 반해, 본 발명은 각 컴포넌트와 개별로 연결하여 동시에 진단한다. 따라서 본 발명은 컴포넌트 수 증가에 따른 진단 시간이 증가되지 않고, 모두 정해진 빠른 시간 내에 진단을 수행한다.
또한, 신호처리부(20)는 이중화 되어 구성된다. 즉, 신호처리부(20)는 활성 역할의 제1 신호처리부(21)와, 예비 역할의 제2 신호처리부(22)로 구성된다. 이때, 제1 및 제2 신호처리부(21,22)는 서로 동일한 기능을 구비한다.
또한, 제1 및 제2 신호처리부(21,22)는 제어상태 관리부(70)에 의해 모니터링 되어, 이상 상태가 검출된다. 활성화된 제1 신호처리부(21)에서 이상 상태가 검출되면, 제2 신호처리부(22)가 대기 상태에서 활성 상태로 전환되어 신호처리 작업을 대신 수행한다.
한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 제1 및 제2 신호처리부(21,22)는 각각 제1 및 제2 입력신호 처리부(211,221), 제1 및 제2 믹서부(212,222), 제1 및 제2 출력신호 처리부(213,223)으로 구성된다.
제1 및 제2 입력신호 처리부(211,221)는 믹서부(212,222)에 입력하기 전에 신호(입력신호)들을 처리하는 신호처리 모듈들로 구성된다. 또한, 제1 및 제2 출력신호 처리부(213,223)는 믹서부(212,222)에서 출력된 신호(출력신호)들에 대하여 신호처리를 하는 모듈들로 구성된다. 입력신호 처리부(211,221) 또는 출력신호 처리부(213,223)는 다수의 신호처리 모듈들로 다양하게 구성될 수 있다.
신호처리 모듈은 볼륨 조절(volume), 필터(filter), 게인(gain), 이퀄라이저, 노이즈 제거, 리미터, 컴프레서 등 신호 변환 작업을 수행하는 모듈이다.
또한, 제1 및 제2 믹서부(212,222) 각각은 1개 또는 다수 개의 믹서 모듈로 구성된다. 믹서 모듈은 1개 또는 다수의 입력 신호를 합성하여 1개 또는 다수의 신호로 출력한다.
특히, 믹서부(212,222)는 믹싱 제어 정보에 따라 입력 채널의 입력 신호를 출력 채널의 출력 신호로 혼합(매핑/연산)하여 출력시킨다. 믹싱 제어 정보는 입력 신호(입력 채널의 신호)와 출력 신호(출력 채널의 신호) 간의 매핑 관계 및 매핑 연산을 나타낸다. 믹싱 제어 정보는 제어상태 관리부(70)에 의해 전달받는다.
다음으로, 출력변환부(40)는 DA 변환부(30)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호처리부(20)로 전달한다. 즉, 출력변환부(40)는 출력 채널의 출력 라인에 접속되어 아날로그 출력 신호를 수신한다. 각 출력 채널은 해당되는 제1 DA 변환부(31) 및 제2 DA 변환부(32)에 모두 연결된다. 신호처리부(20)로 입력되는 디지털 신호는, 신호처리부(20)의 출력 신호와 비교되어 DA 변환부(30)의 이상 상태를 감지하는데 이용된다.
또한, 전원부(50)는 전원을 공급하는 모듈로서, 이중화 되어, 제1 전원부(51)와 제2 전원부(52)로 구성된다. 전원부(50)의 전원은 디지털 방송 시스템(100)의 각 컴포넌트로 공급된다. 또한, 저장부(60)는 데이터를 저장하기 위한 메모리 등 저장 매체로 구성되며, 제1 저장부(61) 및 제2 저장부(62)로 구성되어 이중화 된다.
또한, 인터페이스부(80)는 버튼, 터치 스크린 등 입력 장치나, 디스플레이 등 출력 장치로 구성되어, 사용자와 인터페이스를 하는 모듈이다. 또한, 통신부(90)는 PC 등 외부 장치와 데이터 통신을 수행하기 위한 통신 모듈이다.
다음으로, 제어상태 관리부(70)는 각 컴포넌트의 상태 정보를 수신하여 저장/전달하고, 제어 명령을 수신하여 신호처리부(20)로 전달한다.
바람직하게는, 제어상태 관리부(70)는 MCU(마이크로콘트롤 유닛) 등으로 구성된다.
구체적으로, 제어상태 관리부(70)는 신호처리부(20)로부터 각 컴포넌트의 상태 정보를 수신한다.
또한, 제어상태 관리부(70)는 수신된 상태 정보 또는 상태 데이터를 저장부(60)에 저장한다. 또는 제어상태 관리부(70)는 상태 정보를 인터페이스부(80)를 통해 디스플레이 등으로 출력하거나, 통신부(90)를 통해 PC 등 외부 장치로 전송한다.
또한, 제어상태 관리부(70)는 인터페이스부(80)를 통해 제어 명령, 특히, 수동에 의한 제어 명령을 수신하거나, 통신부(90)를 통해 PC 등 외부 장치로부터 제어 명령을 수신한다.
또한, 제어상태 관리부(70)는 수신한 제어 명령을 신호처리부(20) 등으로 전달한다. 특히, 제어상태 관리부(70)는 믹싱 제어 정보를 신호처리부(20)로 전달한다. 앞서 설명한 바와 같이, 믹싱 제어 정보는 입력 신호(입력 채널의 신호)와 출력 신호(출력 채널의 신호) 간의 매핑 관계 및 매핑 연산을 나타낸다.
또한, 제어상태 관리부(70)는 믹싱 제어 정보에 따라 사용되지 않는 입력 채널 또는 출력 채널에 있는 컴포넌트(예를 들어, AD 변환부, DA 변환부, 출력 변환부 등)를 자동으로 전력 세이브 모드로 전환한다. 이를 통해, 불필요한 전력 낭비를 감소시킬 수 있다.
또한, 제어상태 관리부(70)는 이중화 되어 구성된다. 즉, 제어상태 관리부(70)는 활성 역할의 제1 제어상태 관리부(71)와, 예비 역할의 제2 제어상태 관리부(72)로 구성된다. 이때, 제1 및 제2 제어상태 관리부(71,72)는 서로 동일한 기능을 구비한다.
또한, 제1 및 제2 제어상태 관리부(71,72)는 상호 간에 이상 상태를 감지하며 이상 상태를 검출한다. 바람직하게는, 제2 제어상태 관리부(72)가 활성화 된 제1 제어상태 관리부(71)의 이상 상태를 검출하면, 자신을 대기 상태에서 활성 상태로 전환한다.
또한, 제1 및 제2 제어상태 관리부(71,72)는 제어 정보를 저장부(60)에 저장하여 서로 공유한다. 활성 전환이 발생하면, 전환된 제어상태 관리부(70)가 저장부(60)에 저장된 제어 정보를 가져와서 동기화 한다. 즉, 저장부(60)에 동기화된 제어 정보를 이용하여, 이전 제어상태 관리부에 의한 제어 상태를 그대로 복원할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 AD 변환부(10)에 대한 이상 상태를 진단하는 방법을 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 일반적인 오디오 등 디지털 스트리밍 데이터의 포맷에 대하여 설명한다. 본 발명은 오디오 스테레오 데이터에 한정하지 않고, 다수의 스트리밍 데이터를 가지는 디지털 데이터에 적용할 수 있다.
도 5는 아날로그 데이터(또는 스테레오 데이터, 적어도 2개의 스트리밍 데이터)가 디지털 데이터로 변환되는 일반적인 포맷을 나타내고 있다. 도 5의 예에서, 샘플링 주파수, 오디오 해상도(또는 스트리밍 데이터의 해상도)는 많이 사용되는 값을 예로 기재하고 있다. 여기서, 잉여 데이터 영역은 오디오 샘플(또는 스트리밍 데이터 샘플) 내에서 유효 데이터 외 남는 데이터 영역을 의미한다.
도 5에서 보는 바와 같이, 아날로그 스테레오 신호는 좌우 신호 각각 24 비트 크기의 디지털 신호로 변환된다. 좌우 클럭(LRCK)에 의해 좌우 신호를 구별하여 전달하고, 24 비트로 변환된 좌우 신호는 비트 클럭(BCK)에 맞춰 0 또는 1의 값으로 전달된다. 이때, 비트 클럭은 샘플링 주파수 48KHz의 단위로 쪼개진다.
한편, 도 6은 AD 변환부(10)에 대한 이상 상태를 검출(진단)하는 방식을 도시하고 있다.
도 6에서 보는 바와 같이, AD 변환부(10)에 대한 진단 방식은 신호처리부(20)에서 제1 AD 변환부(11)의 입력 신호와, 제2 AD 변환부(12)의 입력 신호의 레벨을 대비하여, 이상 여부를 진단한다. 즉, 양 신호의 차이가 사전에 정해진 임계값 이상이면 이상 상태로 판단하고, 그렇지 않으면 정상 상태로 판단한다.
또한, 신호처리부(20)에서, 이상 상태가 감지되면 채널을 전환한다. 즉, 제1 AD 변환부(11)로 연결되었던 채널을, 제2 AD 변환부(12)로 연결되도록 채널을 전환한다. 즉, AD 변환부(10)에 대해, 활성 컴포넌트를 예비 컴포넌트로 전환한다.
이때, 각 입력 채널 별로 별도로(또는 독립적으로) 진단 작업(또는 비교 작업)이 수행될 수 있다.
한편, 도 6과 같이, AD 변환부(11,12)로 들어오는 아날로그 신호에서, 아날로그 회로에 의한 지연이 발생하고, A/D 변환 시간(A/D Conversion Time)의 오차가 발생한다. 이로 인해, 오디오 등 스트리밍 데이터를 매 샘플(Sample) 마다 즉각적으로 비교할 수 없다. 따라서 이상 진단을 위하여 충분한 시간 동안 데이터를 누적하여 신호 이상 유무를 판단해야 한다. 그러나 충분히 요구되는 시간에 의해 이상 감지를 판단하는 시간이 지연되고, 그동안, 방송이 끊기는 현상이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 7에서 보는 바와 같이, 신호처리부(20)는 아날로그 회로 및 A/D 변환 시간(A/D Conversion Time)의 오차를 보상하여 이상 진단의 지연 시간을 감소시킨다.
즉, 입력 채널에 테스트 신호를 입력하고 신호처리부(20)(DSP)에서 지연 오차를 사전에 측정하여 지연 오차를 저장해둔다. 지연 오차는 지연되는 샘플의 개수로 저장된다.
도 7의 예에서, 제1 AD 변환부(11)를 통해 1번째 비트가 들어올 때 제2 AD 변환부(12)를 통해 들어오는 비트가 3번째 비트이면, 제1 AD 변환부(11)는 제2 AD 변환부(12)에 비하여 2개의 샘플만큼 지연되어 들어온다. 따라서 이때 지연 오차는 2 또는 2개가 된다.
그리고 실제 입력 신호가 들어오는 일반 동작 상황일 때, 신호처리부(20)는 지연 샘플 개수를 반영하여(또는 버퍼링 하여) 샘플 단위로 양 신호 간의 레벨을 비교한다. 즉, 신호처리부(20)는 더 빨리 들어오는 AD 변환부(10)의 입력 신호를 버퍼링하였다가, 지연 오차만큼 지연시켜 버퍼링된 입력 신호와, 다른 AD 변환부로 들어오는 입력 신호들 간의 레벨을 비교한다. 그리고 비교되는 신호는 버퍼에서 버려지고, 새로 입력되는 신호가 버퍼링된다.
도 7의 예에서, 제2 AD 변환부(12)의 입력 신호가 2개의 샘플 개수만큼 더 빨리 들어오므로, 제2 AD 변환부(12)의 입력 신호 2개를 버퍼링 한다. 그리고 제1 AD 변환부(11)에서 입력 신호가 들어오면 제일 먼저 버퍼링된 입력 신호와 비교한다. 그리고 비교되는 신호는 버퍼링에서 제외되고, 새로 입력되는 신호가 버퍼링된다.
만약 제1 AD 변환부(11)의 입력 신호가 더 빨리 들어오는 경우, 지연 오차는 마이너스(-)가 될 수 있다. 이 경우, 제1 AD 변환부(11)의 입력 신호를 지연 오차의 개수만큼 버퍼링 한다.
따라서 본 발명은 이상 상태의 감지가 지연되더라도 제1 및 제2 AD 변환부(11,12) 간의 입력 시간의 차이 정도만 지연되므로, 매우 신속하고 정확하게 진단할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 이상 발생 시 끊김 없는 방송 서비스를 제공하여, 방송 서비스의 품질을 향상할 수 있다.
지연 오차를 측정하는 과정을 도 8에 구체적으로 도시하고 있다.
도 8에서 보는 바와 같이, 먼저, 제1 및 제2 지연 개수를 0으로 초기화 한다(S10). 제1 및 제2 지연 개수는 각각 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)의 지연 오차로서, 샘플 개수 단위로 표시된다.
다음으로, 제1 및 제2 지연 개수 만큼 샘플을 지연시켜 각각 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)에 테스트 신호를 입력시키고(S11), 그 차이를 검출한다(S12). 초기화된 경우에는 지연 개수가 0이므로 지연되지 않고 입력된다.
다음으로, 검출된 차이값이 오차 임계값을 초과하는지를 판단한다(S13). 만약, 초과하지 않는다면, 2개의 테스트 신호는 동일하게 입력되는 것이므로, 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)는 제1 및 제2 지연 개수에 의해 동기화 된 것을 의미한다. 따라서 이때의 제1 및 제2 지연 개수를 최종 지연 개수로 저장한다(S14).
오차 임계값을 초과하면, 아직 동기화 되지 않았기 때문에, 제1 또는 제2 지연 개수를 하나씩 증가시켜 테스트를 반복한다. 이때, 먼저, 제2 지연 개수를 0으로 초기화 한 상태에서, 제1 지연 개수를 하나씩 증가시켜 테스트를 반복한다(S16). 이러한 반복은 제1 지연 개수가 최대 지연 개수까지 반복한다(S15).
제1 지연 개수가 최대 지연 개수까지 증가시키더라도 2개의 신호가 동일하게 들어오지 않으면, 제1 지연 개수를 초기화 하고(S17), 제2 지연 개수를 하나씩 증가시켜 테스트를 반복한다(S19). 이러한 반복은 제1 지연 개수가 최대 지연 개수까지 반복한다(S18).
한편, 최종적으로, 구해진 제1 및 제2 지연 개수가 모두 0이면, 제1 및 제2 AD 변환부(11,12)는 서로 지연되지 않고 동기화 되어 신호가 들어오는 것으로 볼 수 있다. 또한, 하나의 지연 개수가 0이고 다른 지연 개수가 0 보다 크면, 0을 가지는 AD 변환부가 지연되는 변환부이다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 DA 변환부(30)에서의 이상 상태를 진단하는 방법을 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
도 9는 DA 변환부(30)에 대한 이상 상태를 진단하는 방식을 도시하고 있다.
도 9에서 보는 바와 같이, DA 변환부(30)에 대한 진단 방식은, 신호처리부(20)에서, DA 변환부(30)의 출력을 피드백(Feed-back) 받아 신호처리부(20)에서의 출력한 신호와 레벨(level)을 비교하여, 이상 여부를 진단한다. 즉, 양 신호의 차이가 사전에 정해진 임계값 이상이면 이상 상태로 판단하고, 그렇지 않으면 정상 상태로 판단한다.
또한, 신호처리부(20)에서 이상 상태가 감지되면 채널을 전환한다. 즉, 제1 DA 변환부(31)로 연결되었던 채널을, 제2 DA 변환부(32)로 연결되도록 채널을 전환한다. 즉, DA 변환부(30)에 대해, 활성 컴포넌트를 예비 컴포넌트로 전환한다.
그런데, 기준 신호인 신호처리부(DSP)의 디지털 출력 신호와 피드백 된 신호(아날로그 신호)를 대비하기 위해서, DA 변환부(DAC)에 의해 변환된 후 출력되는 아날로그 신호를, 다시 출력 분석용 A/D 변환 모듈(또는 출력분석 변환부)을 통해 디지털 신호로 변환해야 한다. 따라서 피드백 과정과 AD변환을 처리하기 위해, 많은 지연 시간이 소요된다. 이상 진단을 위하여 충분한 시간 동안 데이터를 누적하여 신호 이상 유무를 판단하기 때문에, 이상 감지 시간 지연으로 방송의 끊김 현상이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 10에서 보는 바와 같이, 신호처리부(20)는 피드백 지연(Feed-back Delay) 보상 작업을 수행하여, 보다 빠르게 이상 상태 여부를 진단한다. 피드백 지연 보상 작업은 앞서 AD 변환부(10)의 지연 보상 방식과 유사하다.
즉, 신호처리부(20)에서 테스트 신호를 출력하고, 신호처리부(20)에서 피드백 지연 오차를 사전에 측정하여 지연 오차를 저장해둔다. 지연 오차는 지연되는 샘플의 개수로 저장된다.
그리고 실제 입력 신호가 들어오는 일반 동작 상황일 때, 신호처리부(20)는 지연 샘플 개수를 반영하여(또는 버퍼링 하여) 샘플 단위로 양 신호 간의 레벨을 비교한다. 즉, 신호처리부(20)는 출력 신호를 버퍼링하였다가, 지연 오차만큼 지연시킨 출력 신호와, 디지털로 변환되어 들어오는 피드백 신호들 간의 레벨을 비교한다. 그리고 비교되는 출력 신호는 버퍼에서 버려지고, 새로 출력되는 신호가 버퍼링된다.
따라서 본 발명은 이상 상태의 감지가 지연되더라도 피드백 되는 시간의 지연 시간 정도만 지연되므로, 매우 신속하고 정확하게 진단할 수 있다. 이를 통해, 본 발명은 이상 발생 시 끊김 없는 방송 서비스를 제공하여, 방송 서비스의 품질을 향상할 수 있다.
피드백 지연 오차를 측정하는 과정을 도 11에 구체적으로 도시하고 있다.
도 11에서 보는 바와 같이, 먼저, 피드백 지연 개수를 0으로 초기화 한다(S30). 피드백 지연 개수는 출력 신호 대비 피드백 신호의 지연 오차로서, 샘플 개수 단위로 표시된다.
다음으로, 신호처리부(20)는 테스트 신호를 출력 신호로 출력시켜 DA 변환부(30)에 전송하고(S31), 지연 개수만큼 지연 후 피드백 신호를 검출한다(S32).
다음으로, 테스트 신호인 출력 신호와, 검출된 피드백 신호의 차이를 검출하여(S33), 검출된 차이값이 오차 임계값을 초과하는지를 판단한다(S34). 만약, 초과하지 않는다면, 검출된 신호가 출력신호의 피드백 신호이므로, 피드백 지연 개수에 의해 동기화 된 것을 의미한다. 따라서 이때의 피드백 지연 개수를 최종 지연 개수로 저장한다(S35).
오차 임계값을 초과하면, 아직 동기화 되지 않았기 때문에, 피드백 지연 개수를 하나씩 증가시켜 테스트를 반복한다(S36).
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(20)에서의 이상 상태를 진단하는 방법을 도 12 내지 도 17를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 12를 참조하여, 종래기술에 따른 신호처리부(DSP)에 대한 이상 상태를 진단하는 방식을 설명한다.
도 12와 같이, 종래 방식은, MCU 등 제어상태 관리부(70)에서 신호처리부(DSP)의 활성화 상태를 감시하여 이상 상태를 진단하고, 이상 상태가 감지되면 제1 신호관리부(21)에서 제2 신호관리부(22)로 전환한다. 즉, 활성(active) 컴포넌트에서 예비(stand-by) 컴포넌트로 전환한다.
그러나 종래방식은 제어상태 관리부(70)에서 신호처리부(DSP)의 활성화 상태만을 감시하므로, 실제 스트리밍 데이터의 입력/출력 신호에 이상이 발생하는 경우, 장애를 인식하지 못하여 처리할 수 없다.
신호처리부(20)는 다수의 전처리 신호처리 모듈과, 하나 이상의 믹서 모듈, 하나 이상의 후처리 신호처리 모듈들로 구성된다. 그리고 이러한 다양한 다수의 모듈에 의해 입력되는 신호(입력 채널)에 대해서 신호 변화와 신호 합성 작업이 각각 처리된다.
그런데 이들 신호처리 모듈 중 일부가 이상이 발생되더라도, 신호처리부(DSP)는 외관적으로 정상 구동되는 것으로 보인다. 따라서 종래 방식은 이러한 이상 상황을 검출할 수 없다.
다음으로, 도 14은 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(DSP)에 대한 이상 상태를 진단하는 방식을 설명한다.
본 발명은 신호처리부로 입력되는 신호와, 출력되는 신호를 비교 분석하여 이상 상태를 진단하고 이상 상태가 감지되면 활성(active) 컴포넌트에서 예비(stand-by) 컴포넌트로 전환하는 방식이다.
그러나 신호 처리를 위한 지연(Delay) 뿐만 아니라 다양한 신호 변화가 이루어지기 때문에 입출력 신호 비교 작업만으로 정확한 이상 진단을 할 수 없다. 신호처리(DSP) 처리 과정에서 발생되는 신호 변화는, 볼륨 조절, 필터, 이퀄라이저, 노이즈 제거, 리미터, 컴프레서 등에 의해 발생된다. 또한, 믹싱(MIXING) 처리 과정에서 발생되는 신호 변화는 2개 이상의 입력 신호가 합성되어 출력되는 경우에 발생된다.
즉, 신호처리부(DSP)가 입력에 대한 출력이 고정적이지 않고 수많은 경우의 신호 변화와 합성이 이루어지기 때문에, 입출력 신호를 직접적으로 비교하여 이상 진단을 할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서 고유 코드의 구성을 도입한다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 신호처리부(20)의 세부 구성 및 그 동작에 대하여 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다. 도 13은 신호처리부(20)의 세부 구성에 대한 블록도이고, 도 14는 신호처리부의 동작을 도식화한 도면이다.
도 13에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 신호처리부(20)는 입력 신호에 고유코드를 삽입하는 인코더(240), 입력신호를 처리하는 입력신호 처리부(210), 입력신호를 혼합하는 믹서부(220), 출력 신호를 처리하는 출력신호 처리부(230), 출력신호에서 유효 출력 데이터와 고유코드를 추출하는 디코더(250), 믹서부(220)를 제어하는 믹싱제어부(260), 및, 이상 상태를 검출하는 이상검출부(270)로 구성된다.
이때, 입력신호 처리부(210), 믹서부(220), 및, 출력신호 처리부(230)는 신호를 처리하기 위한 신호처리 모듈이다. 즉, 입력되는 디지털 신호는 신호처리 모듈에 의해 처리되어, 디지털 신호로 출력된다.
전체적으로, 도 14와 같이, 입력 신호의 매 샘플마다 고유 코드(ID Code/Index)를 추가로 부여하고, 믹싱 제어 정보를 기반으로 연산하여 신호 이상 유무를 판단한다. 믹싱 제어 정보는 입력 채널의 신호들을 혼합(mixing)시키는 방식에 대한 정보이다.
즉, 신호처리부(20)는 채널별로 입력되는 디지털 신호에 대하여, 해당 입력 신호에 고유코드를 삽입한 후, 신호처리 모듈에서 신호를 처리하고, 처리된 출력 신호에서 고유코드를 추출한다. 그리고 입력시 삽입한 고유코드의 신호와, 출력시 추출된 고유코드의 신호를 대비하여, 이상 유무를 판단한다.
고유 코드를 사용하기 때문에, 신호변화 처리(DSP), 믹싱(신호합성) 처리에 의해 신호가 변화되어도, 정확한 이상 진단을 할 수 있고, 또한, 실시간으로 진단할 수 있다. 특히, 기존의 신호처리부(DSP)의 활성화 상태를 감시하는 종래 방식에 비해, 본 발명에 따른 구성은 감지 시간 및 진단 정확성을 획기적으로 개선할 수 있다.
다음으로, 신호처리부(20)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 인코더(240)는 디지털 입력 신호의 매 샘플마다 고유코드를 삽입하여 인코딩 한다. 이때, 입력 채널 각각에 대하여 인코더 모듈이 할당된다. 따라서 입력 채널의 수만큼 인코더가 구비된다.
또한, 도 15와 같이, 고유코드 영역은 각 입력 채널의 채널 영역으로 구성된다. 입력 채널이 모두 N개로 구성되는 경우, 고유코드 영역은 모두 N개의 채널 영역으로 구성된다. 도 15의 예에서는, 입력채널 1, 2, ..., N에 대하여, 각각 채널 영역 E1, E2, ..., EN 이 할당되어 매핑된다.
따라서 고유코드 영역의 전체 크기는 다음 식과 같다.
[수학식 1]
고유코드의 크기 = 입력 채널의 개수 × 채널 영역의 크기
인코더(240)는 각 입력채널의 디지털 입력 신호에 대하여, 해당 채널의 입력 신호의 유효 데이터에 고유코드를 추가하여 인코딩한다. 이때, 고유코드에서 해당 채널의 채널 영역에 에러검출 코드를 삽입하고, 나머지 채널 영역에는 제로 패딩(zero padding) 한다.
도 15의 예에서, 입력 채널 1의 입력 신호에 대하여, 고유코드에서 채널 1의 채널 영역 E1에 에러검출 코드를 삽입하고, 나머지 채널 영역 E2,E3,...,EN에는 0으로 모두 셋팅한다. 그리고 해당 입력 신호의 유효 데이터에, 에러검출 코드가 삽입된 에러코드를 추가하여 인코딩한다.
에러검출 코드는 이상 상태를 검출하기 위한 코드로서, 처리 전 에러검출 코드와 처리 후 에러검출 코드를 비교하여 코드의 동일 여부로 이상 상태를 검출하기 위한 코드이다. 에러검출 코드는 사전에 정해지며, 설정된 값을 동일하게 사용한다.
바람직하게는, 고유코드 영역의 채널 영역의 크기를 1 비트(bit)로 할당하고, 에러검출 코드를 "1"로 설정한다. 그러나 이것은 하나의 예이고, 채널 영역의 크기를 2 비트 이상으로 설정할 수 있고, 에러검출 코드도 해당 비트 크기의 고유한 코드로 설정할 수 있다.
한편, 비트클럭(BCLK)을 오버 클럭킹(Over Clocking) 시켜 고유코드 영역을 마련한다. 즉, 비트클럭(BCLK)을 오버 클럭킹(Over Clocking), 즉, 클럭 주파수를 높여서, 단위 시간당 전달할 비트 수를 늘릴 수 있다. 즉, 입력 신호의 샘플의 크기를 확장할 수 있다. 특히, 입력 채널이 많아질 경우, 비트클럭(BCLK)을 높여서 샘플의 데이터 비트(data bit)를 증가시킬 수 있다.
이때, 도 16에서 보는 같이, 하나의 샘플에서 증가된 데이터 비트 영역을 고유코드 영역으로 할당한다. 즉, 입력 신호의 샘플 데이터 비트는 원래 신호 데이터 영역(이하 유효데이터 영역)과 고유코드 영역으로 구성된다. 특히, 모든 채널의 샘플 데이터 비트가 유효 데이터 영역과 고유코드 영역으로 구성된다.
도 16의 예에서는 입력 채널을 8개로 설정되고 있다.
비트 클럭(BCLK)의 수 NBCLK 는 다음 수학식 1을 이용하여 산출된다.
[수학식 2]
NBCLK = ( Bdata + Bcode ) × NC × fS
여기서, Bdata 와 Bcode 는 각각 유효 데이터와 고유코드의 비트수이고, NC 는 스트리밍 채널 수 이고, fS 는 샘플링 주파수 이다.
도 16의 예에서는, 32bit × 2ch × 48KHz = 3.072MHz 에 의해 비트클럭 수가 결정된다. 이때, 32비트는 유효 데이터 24비트와 고유코드 8비트를 더하여 구해진다.
다음으로, 입력신호 처리부(210), 믹서부(220), 및, 출력신호 처리부(230)는 신호를 처리하기 위한 신호처리 모듈로서, 디지털 신호에 변환 또는 합성 작업을 처리한다. 신호 변화 작업(처리)은 볼륨 조절(volume), 필터(filter), 게인(gain), 이퀄라이저, 노이즈 제거, 리미터, 컴프레서 등의 제어 작업이고, 합성 제어 작업(처리)은 2개 이상의 입력 신호를 합성하는 것을 말한다.
도 17(a)에서 보는 바와 같이, 믹서부(220)는 입력 신호(입력 채널의 신호)를 입력받아 이를 합성하는 처리를 수행한다. 이때, 도 17(b)에서 보는 바와 같이, 인코딩된 데이터 전체에 대해서 수행되므로, 유효 데이터 뿐만 아니라, 고유코드도 합성 작업이 처리된다.
합성 작업(또는 합성 신호 처리)은 적어도 2개의 입력 신호를 합성하기도 하고, 1개의 입력 신호만을 처리할 수도 있다. 후자의 경우, 믹서부(220)는 입력 채널에서 출력 채널로의 경로를 연결시키는 작업(처리)을 수행한다.
또한, 입력신호 처리부(210) 또는 출력신호 처리부(230)는 각 신호에 대하여 신호 변환 작업(또는 신호 변환 처리)을 수행한다. 특히, 도 17(a)과 17(c)에서 보는 바와 같이, 신호 변환 작업은 유효 데이터에만 처리되어, 고유코드 값은 유지된다. 그러나 입력신호 처리부(210)가 이상 상태이면 출력 자체가 없거나 이상 신호가 출력되므로, 고유코드 값은 유지되지 않는다.
예를 들어, 원 신호가 24비트의 유효데이터와 8비트의 고유코드로 총 32비트로 구성되어 있을 때, 신호 변환을 위한 변환 값 데이터는 유효데이터 24비트와 연산이 이루어진다. 따라서 유효데이터는 변환 값 데이터와의 연산에 의해 변화되나, 고유코드는 그대로 남아있게 된다.
다음으로, 믹싱제어부(260)는 믹서부(220)에서 신호를 혼합(또는 믹싱)하는 매핑 관계에 대한 정보(이하 믹싱 제어 정보)를 관리하고, 믹싱 제어 정보에 따라 믹서부(220)가 동작되도록 제어한다.
바람직하게는, 믹싱제어 정보는 제어상태 관리부(70)로부터 수신되어 저장된다.
믹싱 제어 정보는 입력 신호(입력 채널의 신호)와 출력 신호(출력 채널의 신호) 간의 매핑 관계 및 매핑 연산을 나타낸다. 매핑 관계는 입력 신호와 출력 신호 간의 매핑을 나타내고, 매핑 연산은 해당 입력 신호와 출력 신호 간의 연산을 나타낸다. 예를 들어, 매핑 연산은 더하기 (+), 차감(-) 등 2개 신호의 합성 연산이다.
도 18의 예에서, N개의 입력 채널(또는 입력 신호)에서 M개의 출력 채널(또는 출력 신호)로의 매핑 관계 또는 매핑 연산을 나타내고 있다. 입력 신호 i2와 iN등 2개의 입력신호가 합성되어 출력 신호 oM으로 출력되고 있다. 또한, 하나의 입력 신호 i1은 하나의 출력 채널 o1로 매핑되고 있다.
다음으로, 디코더(250)는 각 출력채널의 디지털 출력 신호에 대하여, 해당 채널의 출력 신호의 인코딩된 데이터를 디코딩하여 유효 데이터와 고유코드를 분리한다. 이때, 출력 채널 각각에 대하여 디코더 모듈이 할당된다. 따라서 출력 채널의 수만큼 디코더가 구비된다. 즉, 출력 채널이 M개이면 M개의 디코더가 구비된다.
앞서 설명한 바와 같이, 인코딩된 데이터 또는 인코딩된 출력 신호는 유효 데이터와 고유코드로 구성된다. 디코더(250)는 이를 분리하여, 추출된 유효 데이터는 출력 신호로서 외부로 출력시키고(신호처리부의 외부로 출력한다), 고유코드는 이상검출부(270)로 전달한다.
다음으로, 이상검출부(270)는 입력 채널에서 인코딩된 고유코드와, 출력 채널에서 디코딩된 고유코드를 대비하여, 입력신호 처리부(210), 믹서부(220), 출력신호 처리부(230) 등 신호처리 모듈의 이상 상태를 검출한다.
구체적으로, 이상검출부(270)는 믹싱제어부(260)로부터 믹싱 제어 정보를 전달받는다. 앞서 설명한 바와 같이, 믹싱 제어 정보는 입력 채널과 출력 채널 간의 매핑 관계를 포함한다. 즉, 믹싱 제어 정보의 매핑 관계로부터, 각 입력 채널에 매핑되는 출력 채널들을 추출할 수 있다.
또한, 이상검출부(270)는 디코더(250)로부터 디코딩된 고유코드를 수신한다. 즉, 모든 출력 채널에서 출력되는 디코딩된 고유코드를 수신하는데, 특히, M개의 디코딩된 고유코드를 수신한다.
또한, 이상검출부(270)는 믹싱 제어 정보의 매핑 관계를 참조하여 입력 채널에 매핑되는 출력 채널을 확인하고, 매핑된 출력채널의 디코딩된 고유코드 내에서 해당 입력 채널의 채널 영역 내의 코드 값을 에러검출 코드와 비교한다. 그리고 에러검출 코드와 일치하지 않으면, 해당 입력 채널에서 해당 검출된 출력채널 간의 경로 상의 신호처리 모듈 중에서 이상 상태가 있는 것으로 검출한다.
도 18의 예에서, 입력 채널 2와 출력 채널 M 간에 매핑 관계가 존재한다. 입력 채널 2와 출력 채널 M 간의 경로 상에는, 입력신호 처리부 2, 믹서, 출력신호 처리부 M 등의 신호처리 모듈이 존재한다.
이때, 출력 채널 M의 고유코드 중에서 채널 영역 2의 코드 값이 에러검출 코드와 비교한다. 만약 해당 채널 영역 2의 코드 값이 에러검출 코드와 일치하면, 입력 채널 2에서 출력 채널 M 까지의 경로 상의 신호처리 모듈은 정상인 것으로 판단한다.
또한, 만약 에러검출 코드와 일치하지 않으면, 입력 채널 2에서 출력 채널 M 까지의 경로 상의 신호처리 모듈 중 적어도 하나는 이상 상태인 것으로 판단한다.
상기와 같이, 이상검출부(270)는 모든 매핑관계에 대하여, 에러검출 코드를 비교하여 해당 경로 상의 신호처리 모듈의 이상 여부를 검출한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 제어상태 관리부(70)에서의 이상 상태를 진단하는 방법을 도 19 내지 도 20을 참조하여 설명한다.
도 19에서 보는 바와 같이, 제어상태 관리부(MCU)(70)는 활성 컴포넌트 역할의 제1 제어상태 관리부(71), 및, 예비 컴포넌트 역할의 제2 제어상태 관리부(72)로 구성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 제어상태 관리부(71,72)는 저장부(60) 내에 특정 저장 공간을 공유하고, 해당 저장 공간에 제어 정보를 저장한다. 그리고 활성-예비 컴포넌트 간에 전환이 발생하면, 저장 공간에 제어 정보를 읽어와서 제어 상태를 동기화 한다. 일례로서, 활성 전환이 발생하면, 전환된 제어상태 관리부(70)가 저장부(60)에 저장된 제어 정보를 가져와서 동기화 한다. 즉, 저장부(60)에 동기화된 제어 정보를 이용하여, 이전 제어상태 관리부에 의한 제어 상태를 그대로 복원할 수 있다.
또한, 제2 제어상태 관리부(72)는 제1 제어상태 관리부(71)로 상태 신호를 실시간으로 수신하고, 상태 신호가 비정상으로 판단되면 자신이 활성(active) 상태로 자동으로 전환하고, 동시에, 제1 제어상태 관리부(71)를 대기 상태(stand-by)로 전환시킨다.
도 20에서 보는 바와 같이, 제1 제어상태 관리부(71)와 제2 제어상태 관리부(72)는 상태 신호로서, 전원상태(PWR) 신호, 실행상태(RUN) 신호, 활성상태(ACT/SBY) 신호를 주고 받는다.
도 20(a)는 정상 상태일 때의 주고 받는 상태 신호를 나타내고, 도 20(b)는 비정상 상태일 때의 상태를 나타낸다.
도 20의 예에서, 전원상태(PWR) 신호는 전원 공급이 정상인지 여부를 나타내는 상태 신호로서, 하이(high)인 경우 정상이고, 로우(low)인 경우 비정상 신호로 간주한다. 하이와 로우로 설정하는 것은 일례이고, 서로 구별되는 2가지 신호를 임의로 선택할 수 있다.
또한, 실행상태(RUN) 신호는 정상적으로 실행되고 있는지 여부를 나타내는 신호로서, 펄스(pulse)인 경우 정상, 하이 또는 로우 등 그외 상태인 경우 비정상으로 간주한다. 제어상태 관리부(MCU)가 정상적으로 작동될 때에만 펄스 등 사전에 정해진 규칙적 신호를 출력할 수 있다. 따라서 실행상태 신호는 펄스와 같이 규칙적으로 변화되는 신호로 설정한다.
또한, 활성상태(ACT/SBY) 신호는 하이인 경우 활성 상태를 나타내고, 로우인 경우 대기 상태를 나타낸다. 즉, 제1 제어상태 관리부(71) 또는 제2 제어상태 관리부(72)는 각자 자신이 활성화 되어 실행 중이면 활성(active) 신호를 출력하고, 대기 상태이면 대기(stand-by) 신호를 출력한다. 하이와 로우로 설정하는 것은 일례이고, 서로 구별되는 2가지 신호를 임의로 선택할 수 있다.
도 20(a)와 같이, 제1 제어상태 관리부(72)는 전원상태(PWR) 신호 또는 실행상태(RUN) 신호를 정상 신호로 출력하고 활성상태(ACT/SBY) 신호를 활성 신호로 출력한다. 제2 제어상태 관리부(72)도 전원상태(PWR) 신호 또는 실행상태(RUN) 신호를 정상 신호로 출력하나, 활성상태(ACT/SBY) 신호를 대기 신호로 출력한다.
도 20(b)와 같이, 제2 제어상태 관리부(72)는 전원상태(PWR) 신호 또는 실행상태(RUN) 신호가 비정상으로 입력되면, 자신을 활성화 시키고, 활성상태(ACT/SBY) 신호를 활성 신호(또는 하이 신호)로 출력한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전원부(50)에서의 이상 상태를 진단하는 방법을 도 21를 참조하여 설명한다.
도 21에서 보는 바와 같이, 전원부(50)는 활성 역할의 제1 전원부(51)와 예비 역할의 제2 전원부(52)의 전원 공급 라인에 각각 제1 및 제2 다이오드부(53,54)를 추가하고, 각 다이오드(53,54)의 출력이 방송 시스템의 전원 공급 라인과 연결된다. 다이오드부(53,54)는 순방향 다이오드 모듈을 구비한다.
바람직하게는, 예비(stand-by) 역할의 제2 다이오드부(54)가 제1 다이오드부(53) 보다 더 많은 다이오드 모듈로 구성된다. 이러한 구성으로 인해, 제1 다이오드부(53)의 출력이 활성화되어 있을 때, 제2 다이오드부(54)의 출력은 공급되지 않는다. 그러나, 제1 다이오드부(53)의 출력 전압이 일정 기준보다 낮아지면, 제2 다이오드부(54)의 출력이 공급된다.
이러한 구성에 의해 전원부(50)는 제1 전원부(51)의 전압이 제2 전원부(52)의 전압 보다 내려가면, 제2 전원부(52)의 전원으로 자동으로 전환된다.
이것은 다이오드부(53,54)의 각 다이오드의 순방향(ANODE -> CATHODE) 전압강하 특성(Forward Voltage Drop)에 의한 것이다.
또한, 제1 및 제2 전원부(51,52)는 각각 전원부 상태를 시스템 제어부(또는 제어상태 관리부)로 전달한다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : AD 변환부 11 : 제1 AD 변환부
12 : 제2 AD 변환부 20 : 신호처리부
21 : 제1 신호처리부 22 : 제2 신호처리부
30 : DA 변환부 31 : 제1 DA 변환부
32 : 제2 DA 변환부 40 : 출력변환부
50 : 전원부 51 : 제1 전원부
52 : 제2 전원부 53 : 제1 다이오드부
52 : 제2 다이오드부 60 : 저장부
61 : 제1 저장부 62 : 제2 저장부
70 : 제어상태 관리부 71 : 제1 제어상태 관리부
72 : 제2 제어상태 관리부 80 : 인터페이스부
90 : 통신부
100 : 디지털 방송 시스템

Claims (6)

  1. 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템에 있어서,
    입력 채널의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 및 제2 AD 변환부;
    상기 AD 변환부로부터 디지털 신호를 입력받아, 상기 디지털 신호에 대하여 신호 처리 작업을 수행하는 제1 및 제2 신호처리부;
    상기 디지털 신호를 상기 신호처리부로부터 전달받아, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 제1 및 제2 DA 변환부;
    상기 DA 변환부로부터 출력되는 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 신호처리부로 전달하는 출력변환부; 및,
    제어 및 상태를 관리하는 제1 및 제2 제어상태 관리부를 포함하고,
    상기 제1 AD 변환부, 상기 제1 신호처리부, 상기 제1 DA 변환부, 상기 제1 제어상태 관리부는 활성 컴포넌트로 구성되고, 상기 제2 AD 변환부, 상기 제2 신호처리부, 상기 제2 DA 변환부, 상기 제2 제어상태 관리부는 대기 컴포넌트로 구성되고,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 AD 변환부로부터 들어오는 입력 신호와 상기 제2 AD 변환부로부터 들어오는 입력 신호의 레벨을 대비하여 이상 여부를 판단하고,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제2 AD 변환부의 입력신호와 상기 제1 AD 변환부로부터의 입력 신호를 대비하여, 양 신호의 차이가 사전에 정해진 임계값 이상이면 이상 상태로 판단하고, 이상 상태가 감지되면 상기 제1 AD 변환부로 연결되었던 채널을, 상기 제2 AD 변환부로 연결되도록 채널을 전환하고,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 DA 변환부의 출력을 피드백 받아, 피드백된 신호와 해당 DA 변환부로 입력되는 신호의 레벨을 대비하여 이상 여부를 판단하고,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 피드백된 신호와 상기 입력되는 신호의 입력 신호를 대비하여, 양 신호의 차이가 사전에 정해진 임계값 이상이면 이상 상태로 판단하고, 이상 상태가 감지되면 상기 제1 DA 변환부로 연결되었던 채널을, 상기 제2 DA 변환부로 연결되도록 채널을 전환하고,
    상기 제1 또는 제2 제어상태 관리부는 상기 제1 신호처리부에 입력되는 신호에 대하여, 해당 입력 신호에 고유코드를 삽입하여 입력하고, 상기 제1 신호처리부에 출력되는 출력 신호에서 고유코드를 추출하고, 입력시 삽입한 고유코드의 신호와, 출력시 추출된 고유코드의 신호를 대비하여, 상기 제1 신호처리부의 이상 유무를 판단하고,
    상기 제1 또는 제2 제어상태 관리부는 상기 제1 신호처리부의 이상 상태를 감지하면 상기 제1 신호처리부에서 상기 제2 신호처리부로 전환하는 것을 특징으로 하는 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 제1 및 제2 AD 변환부로부터의 입력 신호 간의 지연 오차를 사전에 측정하여 샘플의 개수로 저장해두고, 실제 동작 상황에서 상기 제2 AD 변환부로부터의 입력 신호를 지연 샘플 개수만큼 버퍼링 하였다가 상기 제1 AD 변환부로부터의 입력 신호와 실시간으로 대비하는 것을 특징으로 하는 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 신호처리부는 상기 피드백된 신호와 상기 입력되는 신호 간의 지연 오차를 사전에 측정하여 샘플의 개수로 저장해두고, 실제 동작 상황에서 해당 DA 변환부로 입력되는 신호를 지연 샘플 개수만큼 버퍼링 하였다가 상기 피드백된 신호와 실시간으로 대비하는 것을 특징으로 하는 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 제어상태 관리부는 상기 제1 제어상태 관리부로 상태 신호를 실시간으로 수신하고, 상태 신호가 비정상으로 판단되면 자신이 활성 상태로 자동으로 전환하고, 상기 제1 제어상태 관리부를 대기 상태로 전환시키되, 상기 상태 신호는 전원 공급이 정상인지 여부를 나타내는 전원상태 신호, 실행이 정상인지 여부를 나타내는 실행상태 신호, 활성 상태인지 대기 상태인지를 나타내는 활성 상태 신호로 구성되고, 상기 실행상태 신호는 펄스이거나, 규칙적으로 변화되는 신호로 설정되는 것을 특징으로 하는 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은, 제1 및 제2 전원부로 구성되고, 상기 제1 및 제2 전원부의 전원 공급 라인에 각각 제1 및 제2 다이오드부가 추가되고, 상기 제2 다이오드부는 상기 제1 다이오드부에 비해 더 많은 순방향 다이오드 모듈이 구비되는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 장애 관리 기능이 구비된 디지털 방송 시스템.
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