KR20060052841A - 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하는장치와, 이 장치를 포함하는 수신기와, 이 장치를 포함하는무선 장치와, 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를복원하기 위한 컴퓨터 프로그래밍 제품 - Google Patents

디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하는장치와, 이 장치를 포함하는 수신기와, 이 장치를 포함하는무선 장치와, 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를복원하기 위한 컴퓨터 프로그래밍 제품 Download PDF

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KR20060052841A
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피에릭 핸드릭 텐
발부르그 크리스티누스 제이 반
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디지털 입력 신호(20)로부터 최초 디지털 신호(7,31)를 복원하기 위한 장치는 상기 디지털 입력 신호(20)를 필터링하기 위한 디지털 필터(29)와, 디지털 기준 신호(21)를 생성하기 위한 디지털 제어 발진기(28)와, 필터링된 디지털 입력 신호(27)와 상기 디지털 기준 신호(21) 간의 위상 차(25)를 결정하기 위한 디지털 위상 검출기(22)를 포함한다. 상기 최초 디지털 신호(7,31)는 상기 결정된 위상 차(25)를 상기 디지털 기준 신호(21)의 위상에 가산함으로써 복원될 수 있다.

Description

디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하는 장치와, 이 장치를 포함하는 수신기와, 이 장치를 포함하는 무선 장치와, 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하기 위한 컴퓨터 프로그래밍 제품{RECOVERING A SIGNAL WITHOUT A PHASE LOCKED LOOP}
본 발명은 디지털 입력 신호로부터 디지털 신호를 복원하기 위한 장치와, 이 장치를 포함하는 수신기 및 무선 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 디지털 입력 신호로부터 디지털 신호를 복원하기 위한 컴퓨터 프로그래밍 제품에 관한 것이다.
본 발명은 무선 수신기, 또는 가령 파일럿 신호, 중심 주파수 신호 또는 컬러 버스트 신호를 복원하기 위한 비디오/TV 수신기와 같은 수신기들에 사용될 수 있다. 이러한 종류의 수신기들은 본 기술 분야에서 일반적으로 알려져 있으며 전형적으로 복원가능한 신호의 주파수에 고정하기 위해 위상 동기 루프를 이용한다. 그러나, 일반적으로 위상 동기 루프는 설계가 곤란하고 때로는 비실용적이기도 하다. 가령, 복원가능한 신호의 위상이 상수값을 갖는 것이 아니라 빈약한 수신 상 태로 인해 변화할 경우, 혹은 복원가능한 신호가 노이즈의 존재로 인해 심각하게 저하되는 경우가 존재한다. 이러한 경우에, 위상 동기 루프는 신호의 위상을 추적할 수가 없어, 주파수 고정에 오류를 발생시키게 된다.
본 발명에 따른 목적은 위상 동기 루프를 사용하지 않고도 신호를 복원하는 장치를 제공하는 것이다. 이러한 목적 달성을 위해 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하기 위한 장치는, 상기 디지털 입력 신호를 필터링하기 위한 디지털 필터와, 디지털 기준 신호를 생성하기 위한 디지털 제어 발진기와, 상기 필터링된 디지털 입력 신호와 디지털 기준 신호 간의 위상 차이를 결정하기 위한 디지털 위상 검출기를 포함하며, 상기 최초 디지털 신호는 상기 디지털 기준 신호의 위상에 결정된 위상 차이를 부가함으로써 복원된다.
본 발명은 최초 디지털 신호가 임의의 잘 정의된 기준 신호와 복원가능한 신호 간의 위상 차이를 결정하고 이 위상 차이를 기준 신호의 위상에 가산함으로써 복원될 수 있다는 것에 기반을 두고 있다.
위상 동기 루프가 없이 신호를 복원하는 장치는 미국특허 제 5,404,405호에 알려져 있지만, 이 신호를 협대역 패스밴드를 갖는 복합 구현예를 갖는 FIR(유한 임펄스 응답) 필터에 의하여 복원하는 대안의 해결 방안이 제공된다.
본 발명에 의한 장치의 일 실시예에서, 디지털 필터의 필터 지연을 보상하기 위해 상기 복원된 최초 디지털 신호의 위상에 오프셋 값이 부가된다. 이와 함께, 복원된 신호에서 위상 오차를 일으킬 수 있는 필터 지연의 왜곡 효과는 수정될 수 있다.
본 발명의 장치의 다른 실시예에서, 상기 장치는 필터링 이전에 디지털 입력 신호를 주파수 다운 컨버팅하기 위한 제 1 디지털 믹서를 포함한다. 이 실시예는 디지털 필터의 구현이 덜 복잡하다는 이점을 갖는다.
본 발명에 의한 장치의 일 실시예에서, 디지털 입력 신호는 스테레오 멀티플렉스 신호이며, 복원된 최초 디지털 신호는 파일럿 신호이다. 이와 함께, 상기 장치는 편리한 방식으로 파일럿 신호를 복원하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 의한 장치의 일 실시예에서, 파일럿 신호의 위상은 제 2 디지털 신호를 복원하기 위해 곱셈기에 의해 승산된다. (19kHz) 파일럿의 위상을 곱셈기를 통해 승산함으로써 다른 캐리어, 가령 38kHz 억제된 캐리어 신호, 57kHz RDS 서브 캐리어 혹은 76kHz DARC 서브 캐리어가 용이하게 복원될 수 있다.
본 발명에 의한 장치의 다른 실시예에서, 상기 장치는 적어도 제 1 및 제 2 신호 내로 상기 스테레오 멀티플렉스 신호를 디코딩하기 위한 스테레오 디코더를 더 포함한다. 이와 함께, 수신된 스테레오 멀티플렉스 신호 내에서 코드화되는 좌측 및 우측 스테레오 채널은 편리하게 디코딩될 수 있다.
본 발명에 의한 장치의 일 실시예에서, 스테레오 멀티플렉스 신호는 합 신호와 차분 신호를 포함하며, 상기 합 신호는 그 합 신호를 주파수 다운 컨버팅된 차분 신호와 가산함으로써 디코딩되며, 상기 차분 신호는 상기 합 신호로부터 주파수 다운 컨버팅된 차분 신호를 감산함으로써 디코딩된다.
본 발명에 의한 장치의 실시예에서, 상기 차분 신호는 복원된 억제 캐리어 신호에 의해 주파수 다운 컨버팅된다. 억제된 캐리어 신호가 상기 복원된 파일럿 신호로부터 바로 유도되기 때문에, 그 신호는 상기 스테레오 멀티플렉스 신호의 차분 신호를 베이스밴드로 시프트하기 위한 수정된 주파수 및 위상을 갖는다.
본 발명에 의한 장치의 다른 실시예에서, 위상 오프셋 값은 또한 상기 차분 신호의 진폭을 제어하도록 배치된다. 이와 함께 모노로부터 스테레오 신호로 디코딩된 제 1 및 제 2 신호를 조작하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 수신기, 무선 장치, 및 컴퓨터 프로그래밍 제품의 실시예는 본 발명에 의한 장치의 실시예에 대응한다.
본 발명의 이러한 측면 및 기타의 측면들은 다음의 도면에 의해 더욱 명료해질 것이다.
도 1은 스테레오 멀티플렉스 신호를 도시한다.
도 2는 본 발명에 의한 장치의 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 장치의 제 2 실시예를 도시한다.
도 4는 스테레오 디코더로서 사용되는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 도시한다.
도 5는 디지털 입력 신호로부터 디지털 신호를 복원하기 위해 컴퓨터 프로그래밍 제품에 의해 수행될 필수 단계를 도시하는 플로우 챠트이다.
도 6은 본 발명에 의한 장치를 포함한 무선 장치를 도시한다.
도 1은 좌측 및 우측 채널이 디코딩되는 스테레오 멀티플렉스(MPX) 신호를 도시하고 있다. 스테레오 멀티플렉스 신호는 합 신호(1)와 차분 신호(3)를 포함한다. 합 신호(1)는 좌측 및 우측 채널의 합 신호가 되며, 차분 신호(3)는 좌측 및 우측 스테레오 신호의 감산 신호가 된다. 좌측 스테레오 채널은 합 신호(1)와 차분 신호(3)를 가산함으로써 획득가능하다. 우측 스테레오 채널은 합 신호(1)로부터 차분 신호(3)를 감산함으로써 획득가능하다. 스테레오 멀티플렉스 신호는 차분 신호(3)의 복조를 위해 필요한 38kHz 억제 캐리어 신호의 생성을 위해 사용되는 19kHz 파일럿 신호(7)를 더 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예를 도시한다. 디지털 입력 신호(20)는 중심 주파수 신호 혹은 파일럿 신호와 같은 복원가능한 디지털 신호를 포함한다. 복원가능한 디지털 신호는 디지털 입력 신호로부터 디지털 베이스밴드 필터(29)에 의해 필터링된다. 전형적으로, 복원가능한 신호는 종래의 PLL 기반 수신기에서 복원된 신호의 위상 반전을 일으킬 수도 있거나 PLL을 오류 주파수에 고정시킬 수도 있는 노이즈에 의해 둘러싸인다. 이는 수신된 신호에서 받아들일 수 없는 상당한 저하를 초래할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 문제들은 먼저 필터링된 신호(27)와 임의의 잘 정의된 기준 신호(21)의 위상 간의 위상 차이를 결정하고 그 후 상기 기준 신호(21)의 위상에 상기 위상 차이를 가산함으로써 해결될 수 있다. 위상 검출기는 잭 이 볼더(Jack E. Volder)에 의한 코딕 알고리즘(Cordic algorithm)의 하드웨어 혹은 소프트웨어 구현에 기반을 두며, 상기 알고리즘은 당업자에게는 잘 알려져 있다. 그러나, 필터(22)는 필터 지연의 존재로 인해 위상 에러를 초래할 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이러한 위상 에러는 복원된 신호의 위상에 일정한 수정 계수(23)를 가산함으로써 용이하게 수정될 수 있다. 도 2는 다른 신호들을 산출하기 위해 복원된 신호(31)의 위상을 승산 계수만큼 승산하기 위한 곱셈기(26)를 더 포함한다. 신호(31)가 19kHz의 주파수와 상응하는 (2*π*19*103*t) 라디안의 위상을 갖는 파일럿 신호(7)인 경우, 2의 승산 계수는 38kHz의 주파수와 상응하는 (2*π*38*103*t) 라디안의 위상을 갖는 상응하는 억제 캐리어 신호(9)를 생성한다. 마찬가지로, 다른 승산 계수에 의해, 19kHz의 파일럿 신호, 가령 57kHz RDS 서브 캐리어(3의 승산 계수) 혹은 76kHz DARC 서브 캐리어(4의 승산 계수)로부터 추가의 신호가 생성될 수 있다.
도 3은 입력 신호(20)가 필터링되기 전에 디지털 믹서(30)에 의해 주파수 다운 컨버팅되는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 경우, 필터(29)는 디지털의 로우 패스 디지털 필터이다. 믹서(30)는 믹싱 신호로서 기준 신호(28)를 사용한다. 이 실시예의 이점은 필터(29)의 구현이 도 1에 도시된 상황에 비해 덜 복잡하다는 것이다.
도 4는 스테레오 멀티플렉스 신호(20)를 디코딩하는 데 스테레오 디코더(42)가 사용된 본 발명에 따른 일 실시예를 도시하고 있다. 가정되는 것은 이 스테레 오 멀티플렉스 신호(20)는 종래의 아날로그-디지털 컨버터(도시안됨)에 의해 디지털화된 디지털 신호라는 것이다. 스테레오 멀티플렉스 신호(20)는 19kHz의 파일럿 신호(7), 합 신호(1) 및 차분 신호(3)를 포함한다. 차분 신호(9)는 38kHz 억제 캐리어 신호(9) 근방에서 변조되었다. 19kHz 파일럿 신호(7,31)는 본 발명에 따른 스테레오 멀티플렉스 신호(20)로부터 복원된다. 38kHz 억제 캐리어 신호(9,32)는 복원된 파일럿 신호(7,31)의 위상을 배가함으로써 19kHz 파일럿 신호(7,31)로부터 생성된다.
좌측 스테레오 채널(L)은 합 신호(1,59) 및 차분 신호(3,59)를 가산기(56)에서 모두 가산함으로써 획득된다. 우측 스테레오 채널(R)은 감산기(54)에서 상기 합 신호(1,59)로부터 차분 신호(3,57)를 감산함으로써 획득된다. 차분 신호(3)는 상기 스테레오 멀티플렉스 신호(20)를 주파수 다운 컨버팅하고(50) 로우 패스 필터링함으로써(52) 상기 스테레오 멀티플렉스 신호(20)로부터 획득된다. 스테레오 멀티플렉스 신호(20)는 믹싱 신호로서 상기 복원된 억제 캐리어 신호(9,32)를 사용하는 종래의 디지털 믹서(50)에 의해 주파수 다운 컨버팅될 수 있다.
필터(29)의 필터 지연에 의해 상기 복원된 파일럿 신호(31) 내로 도입될 수도 있는 위상 왜곡을 보상하는 데 위상 오프셋 신호(23)가 사용된다. 그러나, 이 위상 오프셋 신호는 억제 캐리어 신호(9,32)의 위상을 조정하는 데 사용될 수 있다. 이를 통해 차분 신호(57)의 진폭은 영향을 받고, 이는 다시 복원가능한 좌측(L) 및 우측(R) 채널에 영향을 미친다. 가령, 스테레오 채널로부터 모노 채널로 영향을 미친다.
도 5는 디지털 입력 신호로부터 디지털 신호를 복원하기 위한 단계를 포함하는 플로우챠트를 도시한다. 제 1 단계 S1로서, 디지털 입력 신호(20)는 디지털 신호(27)를 추출하기 위해 디지털 방식으로 필터링된다. 제 2 단계에서 디지털 기준 신호(21)가 생성되는 데, 이는 상기 추출된 디지털 신호(27)의 위상을 결정하는 데 사용된다. 단계 S3에서, 추출된 디지털 신호(27)와 기준 신호(21) 간의 위상 차이(25)가 결정되며, 이는 다음 단계 S4에서 기준 신호(21)의 위상에 가산된다.
도 6은 본 발명에 따른 무선 장치(61)를 도시한다. 무선 장치(61)는 안테나(63)에 의해 공기를 통해 무선 신호(61)를 수신한다. 튜너(60)는 도 1에 도시된 바와 같은 스테레오 멀티플렉스 신호가 되는 선호되는 무선 신호(66)로서 하나의 특징적인 무선 신호를 선택한다. 신호(66)는 아날로그-디지털 컨버터(64)에 의해 디지털화된다. 스테레오 디코더(42)는 스테레오 멀티플렉스 신호(66)의 좌측(L) 및 우측(R) 채널을 디코딩하는 데 사용된다.
주목할 것은 전술한 실시예들이 본 발명을 제한하기 보다는 예시한다는 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 범주 내에서 여러 대안의 실시예를 설계할 수 있다는 것이다. 실시예들은 하드웨어 혹은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 단어 "포함한다"는 것은 청구항에 열거된 구성요소 혹은 단계들 외의 구성요소 혹은 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다. 단수의 구성요소는 그러한 구성 요소의 복수의 존재를 배제하는 것이 아니다. 소정의 해결 수단들이 서로 상이한 종속 청구항에서 인용된다는 사실은 이들 수단의 조합이 사용될 수 없다는 것을 나타내 는 것이 아니다.

Claims (14)

  1. 디지털 입력 신호(20)로부터 최초 디지털 신호(7,31)를 복원하기 위한 장치에 있어서,
    상기 디지털 입력 신호(20)를 필터링하기 위한 디지털 필터(29)와,
    디지털 기준 신호(21)를 생성하기 위한 디지털 제어 발진기(28)와,
    필터링된 디지털 입력 신호(27)와 상기 디지털 기준 신호(21) 간의 위상 차(25)를 결정하기 위한 디지털 위상 검출기(22)를 포함하되,
    상기 최초 디지털 신호(7,31)는 상기 결정된 위상 차(25)를 상기 디지털 기준 신호(21)의 위상에 가산함으로써 복원되는
    디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 필터(29)의 필터 지연을 보상하기 위해 복원된 디지털 신호(31)의 위상에 오프셋 값(23)을 가산하는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 필터링하기 전에 상기 디지털 입력 신호(20)의 주파수 다운 컨버팅을 위한 제 1 디지털 믹서(30)를 포함하는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 믹서(30)는 믹싱 신호로서 상기 디지털 기준 신호(21)를 사용하는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 입력 신호(2)는 스테레오 멀티플렉스 신호이며, 상기 복원된 최초 디지털 신호(31)는 파일럿 신호(7)인 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 2 디지털 신호(23)를 복원하기 위해 파일럿 신호의 위상은 승산 계수만큼 승산되는(26) 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 디지털 신호(32)는 상기 스테레오 멀티플렉스 신호의 억제 캐리어 신호(9)인 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 하나의 제 1 신호(L) 및 제 2 신호(R) 내로 상기 스테레오 신호를 디코딩하기 위한 스테레오 디코더(42)를 더 포함하는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테레오 멀티플렉스 신호는 합 신호(1) 및 차분 신호(3)를 포함하며, 상기 제 1 신호(L)는 상기 합 신호와 주파수 다운 컨버팅된 차분 신호를 가산함으로써(56) 디코딩되며, 상기 제 2 신호(R)는 상기 합 신호로부터 상기 주파수 다운 컨버팅된 차분 신호를 감산함으로써 디코딩되는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 차분 신호(3)는 복원된 억제 캐리어 신호(9, 32)에 의해 주파수 다운 컨버팅되는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상 오프셋 값(23)은 또한 차분 신호(57)의 진폭을 제어하도록 배치되는 디지털 입력 신호로부터의 최초 디지털 신호 복원 장치.
  12. 디지털 입력 신호(20)로부터 최초 디지털 신호(7,31)를 복원하기 위한 장치를 포함하는 수신기에 있어서,
    상기 디지털 입력 신호(20)를 필터링하기 위한 디지털 필터(29)와,
    디지털 기준 신호(21)를 생성하기 위한 디지털 제어 발진기(28)와,
    필터링된 디지털 입력 신호(27)와 상기 디지털 기준 신호(21) 간의 위상 차(25)를 결정하기 위한 디지털 위상 검출기(22)를 포함하되,
    상기 최초 디지털 신호(7,31)는 상기 결정된 위상 차(25)를 상기 디지털 기준 신호(21)의 위상에 가산함으로써 복원되는
    수신기.
  13. 디지털 입력 신호(20)로부터 최초 디지털 신호(7,31)를 복원하기 위한 장치를 포함하는 무선 장치(61)에 있어서,
    상기 디지털 입력 신호(20)를 필터링하기 위한 디지털 필터(29)와,
    디지털 기준 신호(21)를 생성하기 위한 디지털 제어 발진기(28)와,
    필터링된 디지털 입력 신호(27)와 상기 디지털 기준 신호(21) 간의 위상 차(25)를 결정하기 위한 디지털 위상 검출기(22)를 포함하되,
    상기 최초 디지털 신호(7,31)는 상기 결정된 위상 차(25)를 상기 디지털 기준 신호(21)의 위상에 가산함으로써 복원되는
    무선 장치.
  14. 디지털 입력 신호(20)로부터 최초 디지털 신호(7,31)를 복원하기 위한 컴퓨팅 프로그래밍 제품에 있어서,
    상기 제품은,
    상기 디지털 입력 신호를 디지털 필터(29)로 필터링하는 단계와,
    디지털 기준 신호를 생성하는 단계와,
    상기 디지털 입력 신호(20)와 디지털 기준 신호(21)의 위상 차(25)를 결정하는 단계와,
    제 1 신호(7,31)를 복원하기 위해 상기 디지털 기준 신호(21)의 위상에 상기 결정된 위상 차(25)를 디지털 방식으로 가산하는 단계(24)를 수행하도록 구성되는
    컴퓨터 프로그래밍 제품.
KR1020067001263A 2003-07-21 2004-07-16 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를 복원하는장치와, 이 장치를 포함하는 수신기와, 이 장치를 포함하는무선 장치와, 디지털 입력 신호로부터 최초 디지털 신호를복원하기 위한 컴퓨터 프로그래밍 제품 KR20060052841A (ko)

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