KR102385523B1 - 고화질 영상 고속 전송을 위한 무선 데이터 전송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 데이터 전송 장치는, 고화질의 Vbyone 영상 신호를 초고주파 무선 통신을 통하여 무선 전송하기 위한 영상 신호로 인코딩 및 직렬화 처리하도록 컨버팅하여 RF 무선 신호로 송신하는 송신기와, 상기 송신기로부터 RF 무선 신호를 수신하고, 원래의 영상 신호로 디코딩하고 병렬화 처리하는 컨버팅 과정을 수행하는 수신기를 포함하며, 본 발명에 의하면, mmWave(millimeter Wave, 밀리미터파)에 해당하는 초고주파수 대역의 신호를 이용함으로써, 디스플레이 장치의 신호를 송신 및 수신함으로써, 고용량의 데이터를 실시간으로 송수신하게 할 수 있다.

Description

고화질 영상 고속 전송을 위한 무선 데이터 전송 장치{Wireless data transmission device for high-speed transmission of high-definition video}
본 발명은 무선 데이터 전송 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고화질 영상 고속 전송을 위한 무선 데이터 전송 장치에 관한 것이다.
최근 근거리 통신에서 각광받고 있는 밀리미터파(mm Wave)는 초고주파(Extreme High Frequency, EHF)로, 파장이 1~10mm, 주파수가 30~300GHz 대역인 전파이다.
밀리미터파의 주요 특성은 다음과 같다.
주파수가 높으므로 광대역의 전송이 가능하며, 파장이 짧음에 따라 안테나 및 송수신 장치의 소형화, 경량화가 가능하며, 주파수 재사용율이 높다.
한편, 디스플레이 표시 장치에서 데이터 전송을 위한 인터페이스 방식으로는 유선 통신을 기반으로 하는, DVI(digital video interface), HDMI(high definition multimedia interface), DisplayPort, V-by-One 등과 같은 인터페이스가 상용화 되어있다.
그런데 최근 디스플레이의 대형화 및 고해상도화가 급속히 진행됨에 따라 전자기기간에 전송해야 할 데이터의 용량과 데이터 전송속도 증가에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다. TV나 PC, Smartphone과 같은 전자기기에 있어서 디스플레이 해상도의 고정밀화, 전방위 영상정보의 전송, 영상정보 전송의 실시간성에 따른 초고속 대용량 데이터 전송의 필요성이 증가하고 있으며, 거기에 더해 고해상도 카메라, ToF(time of flight) 센서와 같은 다양한 센서의 추가 등으로 초고속 실시간 데이터 전송에 요구는 지속적으로 증가되고 있다.
그런데 이러한 초고속 데이터 통신은 유선통신으로 이루어지는 것이 기술적으로 용이하나, 전자기기들이 모바일화 됨으로 인해 이러한 초고속 데이터 통신이 무선으로 이루어지는 것을 선호하는 경향이 크게 증가하고 있다.
이러한 추세는 이동통신에도 동일하게 적용되어 4G(4th-generation) 이동통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 차세대(예: 5G 또는 6G) 통신 시스템은 더욱 빠른 데이터 무선 데이터 통신속도를 달성하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 차세대 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해서 밀리미터파의 극고주파 대역(Extreme High Frequency, EHF, 30 ~ 300 GHz)을 이용한 무선통신 구현이 이루어지고 있다.
특히, TV, TV 셋톱박스, PC, Smartphone과 같은 전자기기에 있어서 디스플레이 해상도의 고정밀화, 전방위 영상정보의 전송, 영상정보 전송의 실시간성에 따른 초고속 대용량 데이터 전송 기술을 활용함에 있어, 고용량의 실시간 데이터(real-time 데이터)를 고속으로 전자기기와 제어 장치 간에 전송하기 위하여 유선 데이터 통신을 사용하고 있어, 유선으로 인한 여러 문제점 예를 들어 전선 불량으로 인한 손실, 유선의 불편함 등 향후 무선으로 대체되는 추세에 부함하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 고화질 영상의 고속 전송을 위한 무선 데이터 전송 장치 기술들에 대한 연구가 필요한 실정이다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 TV, TV 셋톱박스, PC, Smartphone과 같은 전자기기에 있어서 디스플레이 해상도의 고정밀화, 전방위 영상정보의 전송, 영상정보 전송의 실시간성에 따른 초고속 대용량 데이터 전송 기술을 활용함에 있어, 고용량의 실시간 데이터(real-time data)를 고속으로 해당 전기기기와 무선 전송하기 위한 인터페이스를 제공하는 무선 데이터 전송 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 데이터 전송 장치는, 고화질의 Vbyone 영상 신호를 초고주파 무선 통신을 통하여 무선 전송하기 위한 영상 신호로 인코딩 및 직렬화 처리하도록 컨버팅하여 RF 무선 신호로 송신하는 송신기와, 상기 송신기로부터 RF 무선 신호를 수신하고, 원래의 영상 신호로 디코딩하고 병렬화 처리하는 컨버팅 과정을 수행하는 수신기를 포함한다.
상기에 있어서, 상기 송신기는 무선 전송하기 위한 영상 신호로 인코딩 및 직렬화 처리하도록 컨버팅하는 제1 영상컨버팅부와, 상기 제1 영상컨버팅부에서 컨버팅된 신호를 초고주파 대역의 RF 무선 신호로 변환하여 송신하는 제1 RF통신부를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 제1 영상컨버팅부는 상기 Vbyone 영상 신호를 ontrol신호와, 데이터신호로 구분하여 인코딩하는 인코더, 인코딩된 데이터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 직렬화하는 시리얼라이저, VbyOne 프로토콜에 의한 스크램블링을 수행하는 스크램블러, VbyOne rule에 의해서 RGB 데이터, SYNC 데이터를 포맷팅(formatting)하는 데이터 패커, 고속 통신에 유리한 저전압 차동 신호(Low Voltage Differential Signaling)를 사용한 PLL (Phase-Locked Loop)에 의해 필요한 클럭을 생성하는 LVDS PLL부를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 제1 영상컨버팅부는 Vbyone으로 입력된 RGB 데이터를 Color Space Conversion하고 video SYNC 데이터를 추가한 RF 무선 신호를 생성하는 RF TX 인터페이스를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 수신기는 상기 송신기로부터 RF 무선 신호를 수신하는 제2 RF통신부, 상기 제2 RF통신부로부터 RF 무선 신호를 전송받고, 원래의 영상 신호로 디코딩하고 병렬화 처리하는 컨버팅 과정을 수행하는 제2 영상컨버팅부를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 제2 영상컨버팅부는 상기 Vbyone 영상 신호의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 디시리얼라이저, 상기 송신기의 인코더에서 변환된 데이터를 원래의 데이터로 디코딩하는 디코더, 상기 송신기에서 LFSR(Linear Feedback Shift Register)에 의해 스크램블된 데이터를 원래의 데이터로 복원하는 디스크램블러, 상기 송신기부터 수신된 데이터를 분리하는 데이터 언패커, 고속 통신에 유리한 저전압 차동 신호(Low Voltage Differential Signaling)를 사용한 PLL (Phase-Locked Loop)에 의해 필요한 클럭을 생성하는 LVDS PLL부를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 제2 영상컨버팅부는 RF 수신부(RF Transceiver(RX))으로 입력된 RF 무선 신호를 YUV 데이터와 video SYNC 데이터로 분리하고 YUV 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 RF RX 인터페이스를 더 포함한다.
상기에 있어서, 상기 Vbyone 영상 신호는 8개의 라인을 사용하는 60Hz 4K 영상 신호이며, 컬러 스페이스 컨버젼에 의해 YUV 4: 4: 4를 YUV 4: 1: 1의 30Hz 영상데이터로 컨버전하여 초고주파 무선 전송을 위한 영상 사이즈의 다운스케일링이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, mmWave(millimeter Wave, 밀리미터파)에 해당하는 초고주파수 대역의 신호를 이용함으로써, 디스플레이 장치의 신호를 송신 및 수신함으로써, 고용량의 데이터를 실시간으로 송수신하게 할 수 있다.
또한, 본무선 통신을 기반으로 제어 신호 및 디스플레이 신호를 송수신함으로써, 제어신호의 지시 조건에 따라 디스플레이 신호의 송수신 속도나 해상도 등 다양한 조건의 설정에 따른 송수신을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 신호 및 아날로그 신호의 인터페이스를 인식함으로써, 각 인터페이스에 최적화된 무선 통신 환경을 제공함으로써, 전송 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 신호 전송 방법으로 사용되는 V-by-One 또는 HDMI, DisplayPort(DP)와 같은 유선 인터페이스 대신에 무선 인터페이스를 구현하여 무선 전송함으로써, 디스플레이 기구물 내의 통신배선 또는 디스플레이와 컨트롤러 간의 통신배선을 위한 케이블과 커넥터가 없는 구조의 단순화를 추구할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 통신 간 훼손된 신호를 복구 및 교정함으로써, 안정적인 무선 통신 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 신호 및 제어 신호 통신을 위해 사용되는 통신 프로토콜을 인식하고 해당 통신 프로토콜을 수신 또는 송신단의 전자기기에 맞는 또 다른 통신 프로토콜로 변환함으로써, 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하는 전자기기간에 무선통신이 가능할 수 있게 하는 무선 통신 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 개념 구성을 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 전체 구성을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 영상컨버팅부 및 RF 통신부의 개략적인 구성을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 영상컨버팅부 및 RF 통신부의 개략적인 구성을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상컨버팅부의 세부 구성을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상컨버팅부의 세부 구성을 보인 도면이다.
도 7은 송신기측의 영상컨버팅부 일부 구성 및 RF 통신부의 세부 구성을 보인 도면이다.
도 8은 수신기측의 영상컨버팅부 일부 구성 및 RF 통신부의 세부 구성을 보인 도면이다.
도 9는 컬러 스페이스 컨버젼 처리 과정을 설명한 도면이다.
본 발명의 실시 예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 개념 구성을 보인 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 전체 구성을 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 영상컨버팅부 및 RF 통신부의 개략적인 구성을 보인 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 데이터 전송 장치의 영상컨버팅부 및 RF 통신부의 개략적인 구성을 보인 도면이고, 도 5는 영상컨버팅부의 세부 구성을 보인 도면이며, 도 6은 다른 실시예에 따른 영상컨버팅부의 세부 구성을 보인 도면이고, 도 7은 송신기측의 영상컨버팅부의 일부 구성 및 RF 통신부의 세부 구성을 보인 도면이고, 도 8은 수신기측의 영상컨버팅부의 일부 구성 및 RF 통신부의 세부 구성을 보인 도면이며, 도 9는 컬러 스페이스 컨버젼 처리 과정을 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 데이터 전송 장치는 송신기(1000)(예: V-by-One Tx) 및 수신기(2000)(예: V-by-One Rx)를 포함할 수 있다.
송신기(1000)는 전기기기와 연결되는 무선 데이터 전송 장치(예: 스마트폰, 태블릿, 노트북 등과 같은 포터블 기기나 모니터, TV, TV 셋톱박스 등의 가전제품)의 일부일 수 있다.
또한 송신기(1000) 및 수신기(2000)는 제1 통신 채널(110)을 통해 30GHz ~ 300GHz를 포함하는 제1 주파수 대역의 제1 신호(예: mmWave 신호)를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
또한 송신기(1000) 및 수신기(2000)는 제2 통신 채널(120)을 통해 제1 주파수 대역보다 낮은 3GHz ~ 30GHz를 포함하는 제2 주파수 대역의 제2 신호(예: UWB 신호)를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들면, 송신기(1000) 및 수신기(2000)는 하나의 채널을 통해 고용량의 데이터를 송수신하고, 저용량의 다른 채널을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 통신 채널은 고용량의 데이터를 송수신하는 메인 링크(main link)를 형성하고, 제2 통신 채널은 보조 신호들(예: LOCKN, HTPDN)을 송수신하는 보조 링크를 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송신기(1000) 및 수신기(2000)를 포함하는 무선 데이터 전송 장치는, 상기 송신단과 수신단이 서로 다른 통신 프로토콜을 사용하고, 수신단에서는 송신단으로부터 수신된 통신의 프로토콜을 자동 감지하는 기능을 내장하여 송신단이 보내온 통신의 프로토콜 종류를 감지한 후, 해당 통신 내용을 수신단이 사용하는 통신 프로토콜로 변환하는 과정이 포함될 수 있다.
또한, 송신기(1000) 및 수신기(2000)를 포함하는 무선 데이터 전송 장치는, 상기 송신단과 수신단이 송신 및 수신하는 통신 프로토콜이 Vbyone 또는 HDMI 또는 DP 또는 USB 등과 같은 영상 또는 데이터 정보의 전송을 목적으로 하는 통신 프로토콜일 수 있다.
또한 도 2를 참조하면, 송신기(1000) 및 수신기는 각각 영상컨버팅부, RF 통신부를 포함한다.
우선 송신기(1000) 측의 제1 영상컨버팅부(100)는 Vbyone 영상 신호를 유선 연결된 영상제공장치(예컨대 TV 셋톱박스)로부터 전송받아 시리얼라이징과 인코딩 및 패키징을 수행할 수 있으며, 이를 위한 세부 구성으로서, 도 3을 참조하면, 시리얼라이저, 인코더, 스크램블러, 버퍼, PLL, 데이터패커, LVDS PLL부를 더 포함할 수 있다.
또한, 수신기 측의 제2 영상컨버팅부(300)는 CDR, 디시리얼라이저, 디코더, 디스크램블러, 버퍼, PLL, 데이터 언패커, LVDS PLL부를 더 포함할 수 있다.
여기서 입력되는 Vbyone 영상 신호는 VbyOne 라인(lane)을 통하여 전송되며, 4K resolution을 전송하기 위해서 8개의 라인을 사용한다.
이때 각 라인은 video pixel rate에 8B10B, color depth를 적용하여 계산된다.
구체적 예를 들어 pixel rate(72.225Mhz)를 적용하면 8개 VbyOne 라인은 17,334Mbps 가 된다.
또한 각 세부 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
VbyOne lane은 4K resolution 을 전송하기 위해 8개의 lane을 사용한다. 각 lane은 video pixel rate에 8B10B, color depth를 적용하여 계산된다.
즉, VbyOne 영상 시그널의 경우, 4K의 영상 해상도를 가지면, 3840 x 2160의 해상도를 가지게 되므로, 이 경우, 8 lane(0~7 lane)으로 영상데이터(D0~D3839)를 전송하게 되는 것이다.
본 발명에 적용된 pixel rate(72.225Mhz)를 적용하면 8개 VbyOne, 17,334Mbps가 된다.
구체적으로 본 발명에서는 VbyOne의 포맷 형태로 4K 60hz의 경우, 약 18Gbps의 대역폭이 필요하므로, 밀리미터파 대역을 이용한 무선 전송의 경우, 60Ghz 초고주파 RF 통신을 할 때는 적절한 대역폭으로 조정함으로서, RF 무선 전송을 가능하도록 VbyOne 4K 60Hz 영상에 적절한 변환(다운스케일링)을 통하여 전송이 이루어질 수 있다.
LVDS PLL부는 고속 통신에 유리한 저전압 차동 신호(Low Voltage Differential Signaling)를 사용한 PLL (Phase-Locked Loop)로 FPGA 칩셋 설계시 필요한 클럭을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 레퍼런스 클럭은 RF CDR의 recovered 클럭을 사용한다.
송신기(1000)의 PLL은 VbyOne 직렬 영상 신호 에서 recoverd 클럭을 입력으로 phase aligned core 클럭, lane 클럭(=pixel 클럭)을 생성하고 필요 블록에 제공한다.
또한 송신기(1000)의 PLL은 송신기(1000)에 임베디드된 pll로 ATXPLL 또는 fpll로 구성되며 serializer rate의 클럭을 생성한다.
인코더(8B10B Encoder)는 8bit to 10bit rule에 따라 control신호와, 데이터 신호로 구분하여 인코딩하는 역할을 수행한다.
시리얼라이저(Serializer)는 인코딩된 데이터를 병렬(parallel) 데이터를 직렬화처리하여 직렬 데이터로 변환한다.
FIFO는 로직(logic) 영역에서 병렬데이터를 수신하며 병렬 데이터 width 설정에 의해 phase compensate fifo를 적용한다.
스크램블러(Scrambler)는 VbyOne protocol에 의한 스크램블링(scrambling)을 구현하며, 버퍼(Buffer)는 rate matchf를 위한 임시 메모리(memory)로서 역할을 한다.
또한 데이터 패커(Data Packer)는 VbyOne rule에 의해서 RGB 데이터, SYNC 데이터를 포맷팅(formatting) 한다.
이때의 VbyOne rate는 24 bit RGB, 72.225Mhz pixel rate를 적용하면 각 lane은 2,116.75Mbps/lane 이 된다.
또한 CDR 레퍼런스 클럭은 각 8개 Vbyone lane으로부터 데이터 클럭 리커버리(data clock recovery)의 레퍼런스값으로 +- 1000ppm 으로 동작하며, 본 발명의 예시에서는 pixel 클럭의 2배인 72.225 * 2 = 144.45Mhz를 적용할 수 있다.
여기서, CDR은 데이터 클럭 리커버리로, 영상출력 데이터에 레퍼런스 클럭(ref 클럭)을 입력하면, 영상과 영상의 core 클럭, lane 클럭을 복귀하도록 한다.
CDR은 파워 온 이후 인터페이스 초기화 과정에서 CDR 트레이닝 패턴 신호를 입력 받아 CDR 트레이닝 패턴 신호에 내장된 클럭을 복원하고 그 클럭 신호의 위상과 주파수가 고정되면 LOCKN 신호를 로우 레벨로 반전할 수 있다. CDR에 의해 복원된 클럭 신호의 주파수는 픽셀 데이터의 데이터 레이트와 같은 주파수로 발생된다. 따라서, CDR로부터 출력된 클럭 신호를 카운트하면 데이터 비트를 카운트하는 것과 같은 결과를 얻을 수 있다.
수신기측의 CDR은 VbyOne differential pair로부터 클럭, 데이터를 복구하며 recovered 병렬 클럭의 width, 8B10B 디코더의 적용에 따라 결정된다. 본 발명에서는 lane별 병렬 데이터 width를 32bit로 적용하여 54.16875Mhz가 된다.
디시리얼라이저(Deserializer)는 메인 링크를 통해 수신된 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환할 수 있다.
구체적으로 디시리얼라이저는 VbyOne 직렬(serial) 데이터에서 word alignment를 적용하여 병렬 데이터의 boundary를 찾고 해당 boundary로 출력한다.
디코더는 송신기(1000)의 인코더에서 ANSI 8/10 인코딩 방식으로 변환된 10bit 데이터를 원래의 8bit 데이터로 디코딩할 수 있다.
여기서 예로 든 8/10 인코딩/디코딩 방식은 일 실시예이며, 다른 종류의 인코딩/디코딩 방식 또한 가능하므로, 특정한 인코딩/디코딩 방식에 한정되는 것은 아니다.
예컨대 8B10B 디코더(Decoder)는 10bit to 8bit rule에 따라 control 데이터를 byte 단위로 추출한다.
8B10B 디코더는 8 bit의 입력을 10 bit의 출력으로 변환(디코딩, 인코더의 경우 인코딩)시켜주며, 남은 2 bit는 더미데이터로 패딩(padding)시킬 수 있다.
FIFO는 송신기(1000)에서 로직(logic) 영역으로 병렬(parallel) 데이터를 출력하며 병렬 데이터의 폭(width) 설정에 의해 phase compensate fifo를 적용한다.
디스크램블러(Descrambler)는 송신기(1000)에서 16bit LFSR(Linear Feedback Shift Register)에 의해 스크램블된 데이터를 원래의 데이터로 복원할 수 있다.
즉, 디스크램블러는 VbyOne 프로토콜에 의한 디스크램블링(descrambling)을 구현한다.
버퍼(Buffer)는 rate match를 위한 임시 메모리(memory)로서 역할을 수행한다.
데이터 언패커(Data Unpacker)는 송신기(1000)부터 수신된 데이터를 픽셀 데이터, 컨트롤 데이터, 그리고 타이밍 데이터로 분리할 수 있다. 즉, VbyOne rule에 의해서 패킹(packed)된 RGB 데이터를 video control(Vsync, Hsync, Data Enable, Control)에 동기된 RGB신호로 분리한다.
이 때, 송신기(1000)부터 수신된 데이터는 영상 데이터(Display data)를 포함할 수 있다.
또한 타이밍 데이터는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 및 데이터 인에이블신호(Data Enable,DE)를 포함할 수 있다.
또한, 데이터 언패커는 송신기(1000)의 데이터 맵핑(Data Mapping) 방식에 맞게 데이터를 재정렬(Re-arrange)할 수 있다.
데이터 언패커로부터 출력된 픽셀 데이터, 컨트롤 데이터 그리고 타이밍 데이터는 제1 유저 로직으로 전송되며, 제1 유저 로직은 타이밍 컨트롤러(timing controller)일 수 있다.
타이밍 데이터는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 및 데이터 인에이블신호(DE)를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 언패커는 송신기(1000)의 데이터 맵핑(데이터 Mapping) 방식에 맞게 데이터를 재정렬(Re-arrange)할 수 있다. 데이터 언패커로부터 출력된 픽셀 데이터, 컨트롤 데이터 그리고 타이밍 데이터는 스크램블러에 전송된다.
수신기(2000)에는 Deskew를 더 포함할 수 있는데, 이것은 VbyOne 각 lane별 skew를 보정하는 블록으로 16 pixel 클럭의 deskew 로 구현할 수 있다.
PLL은 VbyOne 직렬 데이터(serial signal)에서 recoverd 클럭을 입력으로 phase aligned core 클럭, lane 클럭(=pixel 클럭)을 생성하고 필요 블록에 제공한다.
이와 같은 구성에 의해 구현시 VbyOne rate는 예를들어 24 bit RGB, 72.225Mhz pixel rate 적용하면 각 lane은 2,116.75Mbps/lane이 된다.
나아가, 제1,2 영상 컨버팅부(100, 300)는 하나 이상의 FPGA 칩셋 형태로 구현될 수 있으며, 바람직하게 단일 칩셋으로 구현될 수 있고, 도 3은 단일 칩셋 형태로 구현된 것이고, 도 4는 영상 컨버팅 기능을 수행하기 위한 상용 칩을 사용하고, 컬러 스페이스 컨버젼을 위한 RGB 매퍼를 포함한 일부 구성만을 별도로 RF통신 칩으로 설계하여 연결해서 사용하는 예시를 보여주고 있다.
도 7은 송신기(1000)측의 제1 영상컨버팅부(100)의 일부 구성 및 제1 RF 통신부(200)의 세부 구성을 보인 도면이며, 송신기(1000) 측 제1 영상컨버팅부(100)는 세부적으로 RF TX 인터페이스를 포함하고, RF Transceiver(TX)는 제1 RF통신부(200)에 해당한다.
RF TX 인터페이스에서는 입력된 VbyOne 영상 신호의 RGB 데이터를 Color Space Conversion하고 video SYNC 데이터를 추가하여 RF 무선 신호의 기본 데이터를 구성하여 생성한다.
또한, RF TX 인터페이스는 FIFO에 저장된 데이터가 RF_TX control 블록에서 읽기(read)되어 RF 송신부(RF Transceiver(TX))로 전달된다.
RF mapping & RF SYNC Insert는 YUV411 로 변환된 Pixel 데이터에 video SYNC(Vsync, Hsync, DE)신호를 추가해 FIFO에 저장한다.
여기서 FIFO write 클럭은 pixel 클럭 rate와 동일하다.
RF_TX control은 RF 송신부(RF Transceiver(TX))는 데이터 BUS(D_16b), Control(K_2b)를 연결되며, FIFO에서 read된 SYNC 정보로부터 D_16b에 pixel 데이터 또는 Control(K28.5)인지 전달한다.
K28.5를 전달시에는 D_16b=0xddBC, K_2b=2b"01" 로 전달하면 된다.
RGB to YUV411 블록은 컬러 스페이스 컨버젼(Color Space Conversion, CSC)을 수행하며, 각 단계별 latency가 있는 관계로 one pixel clock time에 conversion을 해야 하는 관계로 최소 pixel 클럭 * 5 의 fast 클럭을 필요로 한다.
Rf_txclk은 pixel 클럭에 동기된 rf tx 클럭으로 16bit 데이터로 구성되어 있고, pixel 클럭 * 5 의 rate 로 결정된다.
제1 RF 통신부(RF Transceiver(TX), 200)는 무선 전송을 위해 생성된 RF 무선 신호를 수신기(2000) 측으로 전송하며, 이때 초고주파 대역의 고속 무선 전송을 위해 신호의 직렬화 처리를 수행하는 시리얼라이저 및 인코딩용 인코더가 더 포함될 수 있으며, 설계 필요에 따라 제1 영상컨버팅부(100)의 해당 구성(시리얼라이저 및 인코더)을 대체할 수도 있다.
도 8은 수신기(2000)측의 제2 영상컨버팅부(300) 일부 구성 및 제2 RF 통신부(400)의 세부 구성을 보인 도면을 나타낸 것이며, 수신기(2000)측의 제2 영상컨버팅부(300)는 RF RX 인터페이스를 포함하고, RF Transceiver(RX)는 제2 RF 통신부(400)에 해당된다.
나아가 제2 RF 통신부(RF Transceiver(RX), 400)는 수신된 직렬화된 RF 무선 신호를 원래의 병렬화된 신호로 변환하기 위한 디시리얼라이저 및 디코더를 더 포함할 수 있으며, 설계시 필요에 따라 제2 영상컨버팅부(300)의 해당 구성을 대체할 수도 있다.
RF RX 인터페이스는 제2 RF 통신부(RF Transceiver(RX), 400)가 제2 RF 통신부(RF Transceiver(TX), 200)로부터 수신된 RF 데이터를 YUV 데이터와 video SYNC 데이터로 분리하고 YUV 데이터를 RGB 데이터로 변환한다.
또한, RF RX 인터페이스는 RF RX recovered 클럭으로부터 내부 function 블록에 필요한 pixel 클럭을 생성한다.
RF_RX control을 위한 RF 수신부(RF Transceiver(RX))는 데이터 BUS(D_16b), Control(K_2b)를 연결되며, D_16b 5개를 하나의 80 bit 데이터로 연결하여 FIFO에 전달한다.
또한 D_16b 에서 pixel boundary는 K_2b를 참조하여 생성된다.
YUV411 to RGB 블록은 수신단에서의 Color Space Conversion을 수행하며, 각 단계별 latency가 있는 관계로 one pixel clock time에 conversion을 해야 하는 관계로 최소 pixel 클럭 * 5 의 fast 클럭을 필요로 한다.
여기서 Pixel 클럭은 RF 수신부(RF Transceiver(RX))의 CDR에서 recovered 클럭을 입력으로 PLL로부터 생성된다. 또한 Pixel 클럭 * 5 = rf_rxclk 관계가 성립된다.
여기서 VbyOne 4K 60Hz는 17Gbps가 필요하고, RF 통신부의 경우 실제 가능한 정도가 8Gbps 이므로, 이 부분을 해결하기 위해 상술한 바와 같은 컬러 스페이스 컨버젼(Color Space Conversion)을 수행할 수 있다.
이에 CSC(Color Space Conversion)를 통해, YUV 4: 4: 4를 YUV 4: 1: 1의 30hz 영상데이터로 컨버전하게 되면 7.2Gbps까지 영상 사이즈의 다운스케일링이 가능하게 된다.
여기서 CSC는 도 9를 참조하면, RGB 데이터를 YCbCr영역으로 변환한 후 4:1:1 sampling 하는 것으로, FPGA에서 Floating point는 Fixed point integer로 변환 후 연산하게 된다. 즉, 4K 60hz 영상 신호->4K 30hz 영상신호->YUV 4: 4: 4->YUV 4: 1: 1로 다운 스케일링한 것이다.
컨버전 영상 신호는 영상출력장치(예 : TV)를 통하여 출력될 수 있으며, 이를 통하여 본 발명에서는 4K 고화질 영상에 대해서도 적절한 변환을 통하여 초고주파 통신(밀리미터파 통신)에 의해 초고속으로 무선 전송하고, 수신된 고화질 영상 신호를 영상 출력 장치를 통하여 출력할 수 있는 것이다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 ; 제1 영상컨버팅부
200 ; 제1 RF통신부
300 ; 제2 영상컨버팅부
400 ; 제2 RF통신부
1000 ; 송신기
2000 ; 수신기

Claims (8)

  1. 고화질의 Vbyone 영상 신호를 초고주파 무선 통신을 통하여 무선 전송하기 위한 영상 신호로 인코딩 및 직렬화 처리하도록 컨버팅하여 RF 무선 신호로 송신하는 송신기와,
    상기 송신기로부터 RF 무선 신호를 수신하고, 원래의 영상 신호로 디코딩하고 병렬화 처리하는 컨버팅 과정을 수행하는 수신기
    를 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는
    무선 전송하기 위한 영상 신호로 인코딩 및 직렬화 처리하도록 컨버팅하는 제1 영상컨버팅부와,
    상기 제1 영상컨버팅부에서 컨버팅된 신호를 초고주파 대역의 RF 무선 신호로 변환하여 송신하는 제1 RF통신부
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영상컨버팅부는
    상기 Vbyone 영상 신호를 control신호와, 데이터신호로 구분하여 인코딩하는 인코더,
    인코딩된 데이터의 병렬 데이터를 직렬 데이터로 직렬화하는 시리얼라이저,
    VbyOne 프로토콜에 의한 스크램블링을 수행하는 스크램블러,
    VbyOne rule에 의해서 RGB 데이터, SYNC 데이터를 포맷팅(formatting)하는 데이터 패커,
    고속 통신에 유리한 저전압 차동 신호(Low Voltage Differential Signaling)를 사용한 PLL (Phase-Locked Loop)에 의해 필요한 클럭을 생성하는 LVDS PLL부
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영상컨버팅부는
    Vbyone으로 입력된 RGB 데이터를 Color Space Conversion하고 video SYNC 데이터를 추가한 RF 무선 신호를 생성하는 RF TX 인터페이스
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수신기는
    상기 송신기로부터 RF 무선 신호를 수신하는 제2 RF통신부,
    상기 제2 RF통신부로부터 RF 무선 신호를 전송받고, 원래의 영상 신호로 디코딩하고 병렬화 처리하는 컨버팅 과정을 수행하는 제2 영상컨버팅부
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 영상컨버팅부는
    상기 Vbyone 영상 신호의 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환하는 디시리얼라이저,
    상기 송신기의 인코더에서 변환된 데이터를 원래의 데이터로 디코딩하는 디코더,
    상기 송신기에서 LFSR(Linear Feedback Shift Register)에 의해 스크램블된 데이터를 원래의 데이터로 복원하는 디스크램블러,
    상기 송신기부터 수신된 데이터를 분리하는 데이터 언패커,
    고속 통신에 유리한 저전압 차동 신호(Low Voltage Differential Signaling)를 사용한 PLL (Phase-Locked Loop)에 의해 필요한 클럭을 생성하는 LVDS PLL부
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 영상컨버팅부는
    RF 수신부(RF Transceiver(RX))으로 입력된 RF 무선 신호를 YUV 데이터와 video SYNC 데이터로 분리하고 YUV 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 RF RX 인터페이스
    를 더 포함하는 무선 데이터 전송 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Vbyone 영상 신호는
    8개의 라인을 사용하는 60Hz 4K 영상 신호이며, 컬러 스페이스 컨버젼에 의해 YUV 4: 4: 4를 YUV 4: 1: 1의 30Hz 영상데이터로 컨버전하여 초고주파 무선 전송을 위한 영상 사이즈의 다운스케일링이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 전송 장치.
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