KR20030015666A - 실내 안테나가 내장된 디지털 티브이 수신기 및 안테나제어 장치 - Google Patents

Abstract

실내 안테나가 내장된 디지털 티브이 수신기 및 안테나 제어 장치에 관한 것으로서, 특히 지향성을 갖는 슬립형 수신 안테나를 디지털 TV 수신기 내부에 일체형으로 내장하고, 모든 방향에 대하여 안테나의 지향성을 자동으로 조절하여 항상 최적의 수신 상태로 안테나의 지향성을 결정함으로써, 부피를 줄이고, 파손이나 안전 사고를 방지할 수 있으며, 사용자가 직접 안테나를 조정할 필요가 없어 사용자에게 편리함을 준다.

Description

실내 안테나가 내장된 디지털 티브이 수신기 및 안테나 제어 장치{Digital TV receiver having embebdded internal antenna and antenna controlling apparatus}

본 발명은 디지털 방송 수신용 스마트 안테나가 내장된 디지털 TV 수신기 및 상기 안테나 제어 장치에 관한 것이다.

디지털 TV의 지상파 채널의 전송 방식의 표준으로 선정된 잔류 측파대(VSB) 수신기의 안테나에 관한 연구는 아직 초기 상태로서 매우 미비하나, 최근 들어 서서히 이에 관한 개념과 아이디어가 제안되어지고 있다. 또한, ATSC(Advanced Television Systems Committee)에서도 이에 대한 표준화 작업을 준비중인 것으로 알려지고 있다.

그러나, 아직까지는 실제 디지털 TV에 적용된 것을 확인할 수 없고, 구현된 시스템이 상용화되지도 않았다. 즉, 디지털 TV 시장 자체가 아직 초기 단계이므로, 디지털 TV 수신용 안테나에 관한 기술 또한, 초기 단계이다.

이때, 종래의 기술은 주로 무선 통신 시스템(예를 들면, 휴대용 단말기, 군사용 무선 통신)등에 적용된 안테나 기술들이 있으나, 이런 기술들은 매우 복잡하고, 고비용을 요구하므로 디지털 TV에 적용하기 위해선 앞으로도 많은 기술적인 노력이 요구되어야 한다.

특히, 디지털 TV 수신용 안테나 중 실내에 설치되는 기존의 실내 수신 안테나는 텔레비전 외부의 상단이나 주변에 배치되어 실내 공간을 차지하고 외관상 노출되어 파손이나 안전 사고의 우려가 있었다.

또한, 최적의 수신 채널의 상태를 위해서 사용자가 직접 안테나를 조절하여야만 한다. 더욱이 방송국마다 송신 타워가 다른 방향에 위치하게 되면 채널을 바꿀때마다 사용자는 매번 안테나를 재조절하여야 하는 불편함을 감수하여야만 하고, 사용자가 신호의 주 경로를 차단하는 경우 채널이 악화되어 수신이 불량하거나 불가능해질 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 디지털 TV 수신용 안테나를 텔레비전 내부에 일체형으로 내장하고, 상기 TV에 일체형으로 내장된 안테나의 지향성을 자동으로 조절하는 디지털 TV 수신기 및 안테나 제어 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기에 실내 안테나가 내장되는 예를 보인 도면

도 2는 도 1의 디지털 TV 수신기에 내장된 안테나의 배치 및 지향성 제어가 가능한 예를 보인 도면

도 3은 도 2의 안테나와 위상 제어 및 스위칭부와의 관계를 보인 구성 블록도

도 4는 도 2의 안테나와 위상 제어 및 스위칭부가 디지털 TV 수신기에 적용된 예를 보인 구성 블록도

도 5는 도 4의 위상 제어기의 동작 흐름도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

201∼204 : 안테나205 : 위상 제어 및 스위칭부

301,302 : 위상 제어기303 : 스위칭부

401 : VSB 신호 처리부402 : 안테나 제어 시스템

403 : 트랜스포트 디코더404 : A/V 디코더

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실내 안테나가 내장된 디지털 TV 수신기는, 다수개의 쌍으로 이루어진 안테나를 구비하며, 지향성을 갖는 각 쌍의 안테나는 안테나 배열판에 수평 구조로 배열되어 디지털 TV 수신기에 일체형으로 내장되는 안테나와, 입력되는 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 제어하여 상기 안테나의 방향을 결정함에 의해 수신 신호를 최적화하는 위상 제어부와, 상기 위상 제어부에서 최적화된 수신 신호를 복조, 자동 이득 제어(AGC) 및 에러 정정한 후 AGC 정보와 I 채널 데이터 그리고, 트랜스포트 패킷 데이터를 출력하는 수신 신호 처리부와, 상기 트랜스포트 패킷 데이터를 역다중화하여 비디오 신호와 오디오 신호를 분리하고 상기 분리된 비디오 신호와 오디오 신호를 디코딩하여 압축 전의 신호로 복원하는 오디오/비디오 디코더와, 상기 수신 신호 처리부에서 출력되는 AGC 정보로부터 신호 전력 레벨을 검출하고, I-채널 데이터로부터 고스트 전력 레벨을 검출하며, 등화된 I 채널 데이터로부터 신호 대 잡음비 레벨을 검출한 후 상기 검출된 채널 정보들에 따라 위상 제어 신호를 생성하여 상기 위상 제어부에 제어 신호를 제공하는 안테나 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나 제어 장치는, 다수개의 쌍으로 이루어진 안테나를 구비하며, 지향성을 갖는 각 쌍의 안테나는 안테나 배열판에 수평 구조로 배열되어 디지털 TV 수신기에 일체형으로 내장되는 안테나와, 입력되는 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 제어하여 상기 안테나의 지향성을 결정하는 위상 제어부와, 수신되는 신호로부터 채널 정보를 추출하고, 추출된 채널 정보에 따라 상기 위상 제어부에 제어 신호를 제공하는 안테나 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 제어부는 쌍을 이루는 두 개의 안테나의 출력을 입력받고 상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 조절하는 위상 제어기가 다수개 구비되며, 상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 다수개의 위상 제어기 중 어느 하나의 출력을 선택하여 출력하거나, 상기 다수개의 위상 제어기의 출력 크기를 제어한 후 결합하여 출력하는 스위칭부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 내장이 용이한 슬립형 수신 안테나를 디지털 TV 수신기 내부에 일체형으로 위치시키고, 모든 방향에 대하여 안테나의 지향성을 자동으로 조절하여 항상 최적의 수신 상태로 안테나의 지향성을 결정하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 도 1과 같이 TV 수신기 내부에 슬립 형태의 안테나를 일체형 구조로 내장시킨다.

이때, 상기 안테나는 내장이 용이한 구조이어야 하고, 모든 방향에 대하여 지향성을 조절할 수 있어야 한다. 이를 위해 본 발명에서는 실시예로 상기 안테나로 다이폴 안테나를 사용한다. 이는 단지 하나의 실시예이며, 지향성을 갖는 안테나는 모두 사용 가능하다.

도 2는 상기된 조건을 만족하는 실내 안테나의 실시예를 도시한 것으로서, 내장되는 실내 안테나는 다이폴 안테나들(201∼204)을 이용하여 안테나 배열판에 수평 구조로 배열한다. 이때, 각각의 안테나 피드선(즉, 케이블)은 위상 제어 및 스위칭부(205)에 연결된다.

도 3은 이러한 다이폴 안테나 간의 결합 구조를 보이고 있다.

즉, 기본적인 다이폴 안테나의 지향성은 전후방을 향한다. 이를 이용하기 위해, 두 개의 다이폴 안테나(201,203)의 각각의 출력은 위상 제어 및 스위칭부(205)의 제 1 위상 제어기(301)로 입력되고, 다른 두 개의 다이폴 안테나(202,204)의 각각의 출력은 제 2 위상 제어기(203)로 입력된다. 이때, 상기 제 1 위상 제어기(301)에서는 한쪽 다이폴 안테나(201)의 위상을 조절하여 다른 한쪽 다이폴안테나(203)의 출력과 결합하면 안테나의 지향성을 약 90도 가량 조절할 수 있다. 따라서, 전후방 180도 안으로 들어오는 RF 신호를 수신할 수 있다.

이때, 나머지 두 개의 다이폴 안테나(202,204)도 같은 구조로 결합되어 있으므로 네 개의 다이폴 안테나(201∼204)는 360도 즉, 모든 방향에 대하여 RF 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 위상 제어기(301,302)의 출력은 스위칭부(303)로 입력된다. 즉, 안테나는 고정시킨 상태에서 상기 안테나의 위상을 조절함에 의해 안테나의 지향성을 조절한다.

상기 스위칭부(303)에서는 다중 경로에 의한 고스트를 제거하기 위하여 제 1 또는 제 2 위상 제어기(301,302)의 출력을 선택하거나, 상기 제 1, 제 2 위상 제어기(301,302) 각각의 출력 크기를 제어한 후 두 출력을 결합하여 출력한다.

이때, 상기 제 1, 제 2 위상 제어기(301,302)와 스위칭부(303)는 도 4의 안테나 제어 시스템(402)에서 출력되는 안테나 제어 신호에 의하여 제어된다.

도 4는 상기 안테나 위상 제어 및 스위칭부(205)가 구비된 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, VSB 신호 처리부(401), 안테나 제어 시스템(402), 트랜스포트 디코더(403), 및 A/V(Audio/Video) 디코더(404)를 포함하여 구성된다.

즉, TV 수신기에 일체형으로 내장된 안테나를 통해 수신된 신호는 안테나 위상 제어 및 스위칭부(205)로 입력되어 최적화된 후 VSB 신호 처리부(401)로 출력된다.

상기 VSB 신호 처리부(401)는 아날로그 프론트-엔드(Analog front-end), 복조기, 포워드 에러 정정기(Forward error correction ; FEC)를 포함하여 구성되며,수신된 아날로그 VSB 신호를 VSB 복조, 자동 이득 제어(Auto Gain Control ; AGC) 및 에러 정정을 수행한 후 AGC 정보와 I 채널 데이터는 안테나 제어 시스템(402)으로 출력하고, 트랜스포트 패킷은 트랜스포트 디코더(403)로 출력한다.

상기 트랜스포트 디코더(403)는 다중화된 비디오 신호와 오디오 신호에 대해 역다중화를 수행하여 비디오 신호와 오디오 신호를 분리한 후 A/V 디코더(404)로 출력한다. 상기 A/V 디코더(404)는 분리된 비디오 신호를 엠펙(MPEG) 알고리즘을 이용하여 압축되기 전의 원래의 비디오 신호로 복원한 후 디스플레이부로 출력하고, 오디오 신호를 AC-3 알고리즘을 이용하여 압축되기 전의 원래의 오디오 신호로 복원한 후 스피커등으로 출력한다.

한편, 상기 안테나 제어 시스템(402)은 채널 정보 검출기와 안테나 제어기로 구성된다. 그리고, 상기 채널 정보 검출기는 신호 전력 검출기, 고스트(ghost) 전력 검출기, 및 SNR(신호 대 잡음비) 계산기로 구성된다.

상기 신호 전력 검출기는 상기 VSB 신호 처리부(401)로부터 AGC 정보를 받아 수신된 신호의 전력을 검출한다. 상기 고스트 전력 검출기는 상기 VSB 신호 처리부(401)로부터 I 채널 데이터를 받아서 필드 동기 구간 동안 상관 함수 값을 계산하여 고스트의 전력을 검출한다. 그리고, 상기 SNR 계산기는 등화된 I 채널 데이터에서 평균 자승 오차(Mean Square Error ; MSE) 값을 계산하여 SNR을 계산한다. 본 발명에서는 상기 신호 전력 레벨, 고스트 전력 레벨, SNR 레벨을 채널 정보들이라 칭한다.

한편, 상기 안테나 제어 시스템(402)의 안테나 제어기는 상기 신호 전력 검출기, 고스트 전력 검출기 및 SNR 계산기로부터 얻은 채널 정보들을 이용하여 제어 신호를 생성한 후 상기 안테나 위상 제어 및 스위칭부(205)를 제어하여 안테나의 방향(즉, 지향성)을 조절한다.

도 5는 상기 안테나 제어기의 동작 흐름도를 보인 일 실시예이다. 즉, 상기 안테나 제어기를 초기화한 후 현재 TV 수신기에 신호가 들어올 때까지 안테나의 방향을 변화시켜가며 수신되는 신호를 감지한다(단계 501). 이는 잡음이 아닌 수신되는 신호가 있을 때에만 안테나의 방향을 제어하기 위해서이다. 만일 신호가 감지되면 감지된 방향으로부터 360도 방향에 대해 신호 전력을 비교하여 최대 전력이 수신되는 방향에 대하여 안테나를 고정시킨다(단계 502).

그리고, 상기 고정된 방향에 대하여 신호 전력, 고스트 전력, SNR을 계속 모니터링하여 원하는 조건을 만족하지 않으면 상기 단계 501로 리턴하여 앞에서 수행한 동작을 반복한다.

즉, 안테나의 방향을 고정시킨 후 신호 전력 검출기와 고스트 전력 검출기, 그리고 SNR 계산기를 이용하여 신호 전력, 고스트 전력 및 SNR을 구한다(단계 503). 그리고 나서, 상기 SNR 레벨이 원하는 레벨인지 체크하여(단계 504), 원하는 레벨이면 단계 505로 진행하여 고스트 전력 레벨을 체크하고, 원하는 레벨이 아니면 상기 단계 501로 리턴하여 안테나의 방향을 결정하는 상기 단계들을 반복한다.

그리고, 상기 단계 504에서 SNR이 원하는 레벨이라고 판별되면, 상기 단계 505는 고스트 전력 레벨이 원하는 레벨인지를 체크하여, 원하는 레벨이면 단계 506으로 진행하여 신호 전력 레벨을 체크하고, 원하는 레벨이 아니면 상기 단계 501로리턴하여 상기된 과정을 반복한다.

또한, 상기 단계 505에서 고스트 전력 레벨이 원하는 레벨이면, 단계 506은 신호 전력 레벨을 체크하고 상기 신호 전력 레벨이 원하는 레벨이면 상기 단계 503로 리턴하여 계속 모니터링을 수행한다. 그리고, 원하는 레벨이 아니면 상기 단계 501로 리턴하여 상기된 과정을 반복한다. 상기 단계 503 내지 506을 수행하는 중에도 SNR 레벨이나 고스트 전력 레벨, 신호 전력 레벨 중 어느 하나라도 원하는 레벨이 안되면 단계 501로 되돌아가 안테나의 방향을 다시 결정한다.

이때, 상기 안테나 제어기는 하드웨어와 소프트웨어 양쪽 모두 구현이 가능하며, 소프트웨어에 의한 구현은 보다 다양한 제어가 가능하다.

또한, 본 발명은 VSB/OFDM 수신기 등의 지상 방송 무선 통신 분야에 적용 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 실내 안테나가 내장된 디지털 TV 수신기 및 안테나 제어 장치는 다음과 같은 잇점이 있다.

첫째, 디지털 텔레비전 수신용 안테나를 텔레비전 내부에 일체형으로 내장함으로써, 부피를 줄이고, 파손이나 안전 사고를 방지할 수 있다.

둘째, 모든 방향에 대하여 안테나의 지향성을 조절함으로써, 최적의 수신 상태를 유지할 수 있다.

셋째, 안테나의 지향성 조절은 안테나 제어 시스템에 의하여 자동적으로 수행함으로써, 사용자가 직접 안테나를 조정할 필요가 없어 사용자에게 편리함을 줄수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 다수개의 쌍으로 이루어진 안테나를 구비하며, 지향성을 갖는 각 쌍의 안테나는 안테나 배열판에 수평 구조로 배열되어 디지털 TV 수신기에 일체형으로 내장되는 안테나;

   입력되는 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 제어하여 상기 안테나의 지향성을 결정하는 위상 제어부; 그리고

   수신되는 신호로부터 채널 정보를 추출하고, 추출된 채널 정보에 따라 상기 위상 제어부에 제어 신호를 제공하는 안테나 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 제어부는

   쌍을 이루는 두 개의 안테나의 출력을 입력받고 상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 조절하는 위상 제어기가 다수개 구비되며,

   상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 다수개의 위상 제어기 중 어느 하나의 출력을 선택하여 출력하거나, 상기 다수개의 위상 제어기의 출력 크기를 제어한 후 결합하여 출력하는 스위칭부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 안테나 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 제어부의 채널 정보는

   수신된 신호의 AGC 정보로부터 검출한 신호 전력 레벨, 수신된 신호의 I-채널 데이터로부터 검출한 고스트 전력 레벨, 등화된 I 채널 데이터로부터 검출한 신호 대 잡음비 레벨을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 제어부는

   초기화된 후 현재 디지털 TV 수신기에 신호가 수신될 때까지 안테나의 방향을 변화시키가며 신호를 감지하다가, 신호가 감지되면 감지된 방향으로부터 360도 방향에 대한 신호 전력을 비교하여 최대 전력이 수신되는 방향에 대하여 안테나를 고정시키고, 상기 고정된 방향에 대하여 신호 전력, 고스트 전력, SNR 레벨이 기 설정된 레벨을 만족하지 않으면 상기 초기화하는 단계로 리턴하여 안테나의 방향을 결정하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 안테나 제어 장치.
5. 다수개의 쌍으로 이루어진 안테나를 구비하며, 지향성을 갖는 각 쌍의 안테나는 안테나 배열판에 수평 구조로 배열되어 디지털 TV 수신기에 일체형으로 내장되는 안테나;

   입력되는 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 제어하여 상기 안테나의 방향을 결정함에 의해 수신 신호를 최적화하는 위상 제어부;

   상기 위상 제어부에서 최적화된 수신 신호를 복조, 자동 이득 제어(AGC) 및 에러 정정한 후 AGC 정보와 I 채널 데이터 그리고, 트랜스포트 패킷 데이터를 출력하는 수신 신호 처리부;

   상기 트랜스포트 패킷 데이터를 역다중화하여 비디오 신호와 오디오 신호를 분리하고 상기 분리된 비디오 신호와 오디오 신호를 디코딩하여 압축 전의 신호로 복원하는 오디오/비디오 디코더; 그리고

   상기 수신 신호 처리부에서 출력되는 AGC 정보로부터 신호 전력 레벨을 검출하고, I-채널 데이터로부터 고스트 전력 레벨을 검출하며, 등화된 I 채널 데이터로부터 신호 대 잡음비 레벨을 검출한 후 상기 검출된 채널 정보들에 따라 위상 제어 신호를 생성하여 상기 위상 제어부에 제어 신호를 제공하는 안테나 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실내 안테나가 내장된 디지털 TV 수신기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 위상 제어부는

   쌍을 이루는 두 개의 안테나의 출력을 입력받고 상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 안테나의 위상을 조절하는 위상 제어기가 다수개 구비되며,

   상기 안테나 제어부의 제어 신호에 따라 상기 다수개의 위상 제어기 중 어느 하나의 출력을 선택하여 상기 수신 신호 처리부로 출력하거나, 상기 다수개의 위상 제어기의 출력 크기를 제어한 후 결합하여 상기 수신 신호 처리부로 출력하는 스위칭부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실내 안테나가 내장된 디지털 TV 수신기.