KR20010053045A - 샘플링 레이트 컨버터 - Google Patents

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Abstract

샘플링 레이트 컨버터는 기지되어 왔으며, 이는 제 1 샘플링 레이트(샘플링 주파수)를 가지는 신호를 제 2 샘플링 레이트(샘플링 주파수)를 가지는 신호로 변환시키는데 사용된다. 사전에 알려지지 않은 샘플링 주파수를 가지는 유연한 샘플링 레이트 컨버터를 획득하는데 있어, 현재까지는 단지 매우 높은 중간 주파수를 가지는 샘플링 레이트 컨버터만이 알려져 왔다. 본 발명은 유연한 샘플링 레이트 컨버터를 제공하며, 알려지지 않은 입력 및 출력 샘플링 주파수를 처리할 수 있다. 이것은 보간 수단(interpolation)과 결합한 다상 분해 필터 수단을 이용함으로써 달성된다.

Description

샘플링 레이트 컨버터{SAMPLE RATE CONVERTER}
본 발명은 샘플링 레이트 컨버터(sample rate converter)에 관한 것이다.
샘플링 레이트 컨버터는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며 제 1 (입력) 샘플링 레이트(샘플링 주파수)를 가지는 디지탈 신호를 제 2 (출력) 샘플링 레이트 (샘플링 주파수)를 가지는 디지탈 신호로 변환시키는데 사용된다.
이러한 샘플링 레이트 컨버터는 시스템의 제 1 샘플링 레이트를 이용하여 시스템의 신호를 처리할 때 요구되는데, 이것은 제 2 샘플링 레이트를 이용한다. 예를 들면, 컴팩 디스크는 44.1kHz를 사용하며, 디지탈 오디오테입은 48kHz를 사용하고 위성 방송(satellite broadcasting)은 32kHz를 사용한다.
원 주파수(original) 및 타겟 주파수(target frequency) 사이의 비가 정수가 아니면, 알려진 샘플링 레이트 컨버터는 매우 높은 중간 변환 주파수가 필요하게 된다. 게다가, 다수의 회로 및 필터는 다수의 단계를 사용하며, 필수적인 계수 집합의 수는 중간 수파수에 비례하여 증가한다.
미국 특허 US-A-5,349,548, 및 미국 특허 US-A-5,625,581에는, 비-적분 지연 회로(non-integral delay circuits)가 이러한 샘플링 레이트 컨버터에서 사용될 수 있다는 것이 기술되어진다. 미국 특허 US-A-4,748,578로부터, 샘플링 레이트 컨버터는 선택 가능한 출력 주파수를 갖지만, 높은 중간 주파수를 가지는 것으로 알려져 있다.
미국 특허 US-A-5,559,513에는, 샘플링 레이트 컨버터가 입력 및 출력 샘플링 비율간의 비(ratio)에 기초한 두개의 중간 신호의 인접 샘플 사이의 선형 보간(linear interpolation)에 후속하여, 중간 신호를 생성하는 (요구된 출력 신호의 분해능(resolution)) 인자 N을 갖는 제 1 업-변환을 이용함으로써 기지된 샘플링 레이트 컨버터의 복잡성을 해결하려고 한다.
이 기지된 샘플링 레이트 컨버터의 단점은 본 명세서에서 사용되는 선형 보간이 모든 샘플을 높은 샘플링 레이트에서 계산해야 한다는 것이다. 후속적으로 선형 보간에 합 신호(sum signal)를 공급하기 위해 이동 시간 평균화기(a moving time averager)가 사용된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해결하고 후속적으로 동일한 회로를 이용하여 업-컨버터 및 다운-컨버터로서 사용될 수 있는 샘플링 레이트 컨버터를 획득하는데 있다.
이를 위해, 본 발명의 첫번째 측면은 청구항 제 1 항에서 규정된 바와 같은 샘플링 레이트 컨버터를 제공한다.
본 발명의 샘플링 레이트 컨버터는 종래 기술의 샘플링 레이트 컨버터가 그러하듯이 모든 샘플을 계산하는 대신에 필요한 샘플만을 계산하는 장점을 갖는다. 후속적으로 이동 시간 평균화기가 반드시 필요한 것은 아니다.
이것은 다상 분해 필터 수단(polyphase decomposition filter means) 및 보간 수단(interpolation means)의 조합을 이용함으로써 매우 효율적인 유연한 샘플링 레이트 컨버터가 획득될 수 있다.
초 당 상당히 작은 계산수가 요청되며, 상당히 작은 계수의 수가 계산되고 저장될 필요가 있다.
게다가, 샘플링 레이트 컨버터는 임시 입력 및 출력 샘플링 주파수를 처리할 수 있다.
소위 미러 스펙트럼(mirror spectra) 및 적절한 대역폭의 억제가 요구된다는 것은 사전에 알려져야 한다. 이 정보에 기초하여, 필터-계수가 선택되고 이들 계수는 업-샘플러 및 다운-샘플러 모두에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 샘플링 레이트 컨버터의 실시예는 청구항 제 2 항의 피쳐(feature)를 포함한다.
직렬-배열의 앞쪽에 보조 업-컨버터를 부가함으로써, 후속적으로 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 동작이 개선된다. 보조 업-컨버터를 이용함으로서, 보조 업-컨버터는 몇 가지 단계로 분할될 수 있고, 성능을 개선한다.
본 발명에 따른 샘플링 레이트 컨버터의 실시예는 청구항 제 3 항의 피쳐를 포함한다.
본 발명에 따른 샘플링 레이트 컨버터의 실시예는 청구항 제 4 항의 피쳐를 포함한다.
본 발명의 수단을 이용함으로써, 업-변환 및 다운-변환용 유연한 샘플링 레이트 컨버터를 이용하는 것이 가능하다.
게다가, 필터는 요구된 이미지 억제 (미로 스펙트럼:mirror spectra) 및 적절한 대역폭에 기초하여 사전에 결정된다.
다른 종속항에 후속 실시예가 기술된다.
도 1은 업-컨버터(up-converter)로서의 샘플링 레이트 컨버터(sample rate converter)의 개략 블럭 실시예를 도시한 도면,
도 2는 업-컨버터로서의 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 개략 블럭 실시예를 도시한 도면,
도 3은 다운-컨버터로서의 샘플링 레이트 컨버터의 개략 블럭 실시예를 도시한 도면,
도 4는 다운-컨버터로서의 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 기능적 실시예를 도시한 도면.
도 1은 입력 I1 및 출력 O1을 가지는 본 발명에 따른 업-컨버터로서 구현된 유연한 샘플링 레이트 컨버터 FSRC1의 제 1 실시예를 도시한다. 이 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 다상 분해 필터 수단(polyphase decomposition filter means) PDFM1 및 보간 수단(interpolation means) Im1의 직렬 배열을 포함한다.
또 다른 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 다상 분해 필터 수단 PDFM1 및 보간 수단 IM1의 동작을 제어하는 제어 수단 CM1을 포함한다.
이 문맥 유연한 수단(context flexible means)에서의 입력 및 출력 샘플링 주파수간의 실제비는 사전에 알려질 필요가 없다. 대신에, 변환 프로세스에서 생성된 이미지의 요구된 억제(suppression)량은 알려질 필요가 있다. 이들 이미지로 인해 원하지 않는 앨리어싱(aliasing)이 발생할 수 있다. 이 정보 및 적절한 대역폭은 보간 필터를 설계하는데 필요하다. 다상 분해 필터 수단 PDFM1은 본 실시예에서 128개의 다상 분기(polyphase branches) (G128,0(z)-G128,127(z))를 포함한다. 본 실시예에서, 다상 분기의 출력은 보간 수단 IM1의 스위치 SW11 및 SW12에 결합된다. 후속적으로 이 보간 수단은 제 1 및 제 2 증폭기 AMP11 및 AMP12를 포함하여, 증폭기 AMP11은 수신된 신호를 인자 δ로 증폭시키고 증폭기 AMP12는 수신된 신호를 인자(1- δ)로 증폭시킨다 .
증폭기의 출력은 유연한 샘플링 레이트 컨버터 FSRC1의 출력 01에 합산된 신호를 공급하는 가산기 AD1에 결합된다.
제어 수단 CM1은 δ의 값을 판정한다. 게다가, 제어 수단은 샘플 한 쌍이 선형 보간인 경우에 계산되어져야 하는지를 판정한다.
도 2는 업-컨버터로서의 유연한 샘플링 레이트 컨버터 FSRC2의 기능적 실시예를 도시한다. 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 본 실시예에서 제 1 변환 수단 UCM21, 제 1 필터 수단 FM21, 제 2 업-변환 수단 UCM22, 제 2 필터 수단 FM22 및 다운 변환 수단 DCM2의 직렬 배열을 포함한다. 두 단계의 업-변환을 분할함으로써 샘플링 레이트 컨버터의 효율성 사이에서 필터 수단이 개선된다. 제 1 필터 수단의 천이 폭(transition band)은 매우 좁게 선택될 수 있고, 제 2 필터 수단의 천이 폭은 매우 넓게 선택될 수 있다.
도 3은 입력 I3 및 출력 03를 가지는 다운-인버터 FSRC3로써의 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 실용적인 실시예를 도시한다. 이 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 보간 수단 IM3 및 Ko 분기(GKo,0(z)-GKo,Ko-1(z))를 가지는 다상 분해 필터 수단 PDFM3의 직렬 배열을 포함한다. 게다가, 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 보간 수단 및 다상 분해 필터 수단의 동작을 제어하는 제어 수단 CM3를 포함한다.
본 실시예(다운-컨버터)에 따른 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 유연한 샘플링 레이트 컨버터(업-컨버트로서, 도 1을 참조할 것)의 버전으로 전치(transposed)되며, 이 방법에서는, 업 및 다운-변환이 입력 I3 및 출력 O3를 상호교환함으로써 동일한 유연한 샘플링 레이트 컨버터를 사용하는 것이 가능하다. 당업자라면 전치 회로를 획득하기 위해 수행될 변화를 잘 알고 있을 것이다.
도 4는 다운-컨버터 FSRC4로서의 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 기능적 실시예를 도시하며, 입력 I4 및 출력 04사이의 업-변환 수단 UCM4, 제 1 필터 수단 FM41, 제 1 다운-변환 수단 DCM41, 제 2 필터 수단 FM42 및 제 2 다운-변환 수단 DCM42가 배치된다. 이 인자는 필요에 따라 선택될 수 있으며, K0및 K1은 고정된 정수이고 L＜=Ko*K1이다. 제 1 필터 수단 FM41은 선형 보간(linear interpolator)으로서 구현될 수 있다.
본 발명은 소정의 실시예에 기초하여 기술된다. 당업자라면 본 발명의 범주내에서 다양한 변형을 인식할 수 있을 것이다.
전술된 선형 보간 대신에, 이 경우가 요구되는 경우에는 고차 보간(a higher order interpolation)을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 이 경우로는 보간될 샘플의 비교적 정확한 측정을 획득하는 경우이다.
후속하는 하나 이상의 업-변형 단계가 예를 들면, 더 낮은 후속 단계의 업-변형 인자에 부가될 수 있다.

Claims (7)

  1. 다상 분해 필터 수단(polyphase decomposition) 및 보간 수단(interpolator means)의 직렬 배열을 포함하는 유연한 샘플링 레이트 컨버터(flexible sample rate converter)에 있어서,
    상기 직렬 배열의 한 면은 입력 신호를 제 1 샘플링 주파수로 수신하는 유연한 샘플링 레이트 컨버터의 입력에 결합되고, 직렬 배열의 다른 면은 출력 신호에 제 2 샘플링 주파수를 공급하는 출력에 결합되며, 상기 샘플링 레이트 컨버터는 상기 다상 분해 필터 수단 및 상기 보간 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 샘플링 레이트 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 적어도 두개의 업-변환(up-conversion)을 가지는 보조 업-컨버터(an auxiliary up-converter)를 포함하므로, 동작시, 상기 샘플링 주파수 또는 유연한 샘플링 레이트 컨버터에서 사용된 주파수는 보조 업-변환 인자로 곱해진 상기 입력 및 출력 샘플링 주파수의 최고 주파수보다 작거나 또는 동일한 샘플링 레이트 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 상기 출력이 상기 보간 수단에 결합되고 상기 출력이 상기 다상 분해 필터 수단에 접속되는 다운 컨버터가 되는 샘플링 레이트 컨버터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연한 샘플링 레이트 컨버터는 상기 입력이 상기 보간 수단에 결합되고 상기 출력이 상기 다상 분해 필터 수단에 결합되는 샘플링 레이트 컨버터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보간 수단은 선형 보간 수단인 샘플링 레이트 컨버터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보간 수단은 고차 보간 수단인 샘플링 레이트 컨버터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다상 분해 필터 수단은 128개의 다상 분기를 포함하는데, 보간되어져야 하는 이들 샘플은 상기 제어 수단의 제어하에서만 판정되어지는 샘플링 레이트 컨버터.
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