KR20080042028A - 아날로그 신호를 디지털화하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 장치(10)는 주파수 채널내의 데이터 신호를 포함하는 아날로그 신호를 수신하는 수단(12), 상기 수신 신호를 증폭하는 수단(18), 상기 데이터 신호의 주파수 채널 밖의 주파수를 잘라내기 위해 상기 증폭된 신호를 필터링하는 수단(24), 상기 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 수단(24), 증폭 후 및 필터링 전 전체 수신 신호의 전력(Pwhole)을 측정하는 수단(32) 및 상기 수신 신호 증폭을 위해 증폭 제어 신호를 상기 수신신호의 측정된 전력(Pwhole)의 함수 값으로 결정하는 수단(26)를 포함한다. 본 발명은 디지털 텔레비젼 신호의 수신에 적용된다.
Figure P1020070113893
디지털 신호, 노이즈, 필터링

Description

아날로그 신호를 디지털화하는 방법 및 장치{Mothod and device for digitizing an analogical signal}
본 발명은 디지털 텔레비젼 신호와 같은 아날로그 신호를 디지털화하는 방법 및 그에 대응되는 장치에 관한 것이다.
디지털 텔레비젼 데이터는 일반적으로 소정 주파수 채널을 이용하여, 아날로그 신호로 수신기에 전송된다.
상기한 수신기는, 아날로그 디지털 변환 수단에 의해 디지털 신호로 변환되기 전에 수신된 아날로그 신호를 처리하는 수단을 포함한다.
상기한 처리 수단은 일반적으로 데이터 채널 외의 주파수를 잘라내는(cut out) 적어도 하나의 필터, 주파수 전송 수단 및 다른 처리 모듈들을 포함한다.
상기한 변환기가 최적으로 이용되기 위해 수신기는 처리 수단내에 증폭기가 구비되어 있다는 것이 일반적이다. 특별히, 필터 전의 증폭기 및 변환기 전의 또다른 증폭기가 마련되어 있다는 것이 일반적이다.
증폭기의 이득은 자동이득 제어(AGC) 수단에 의해 변환된 디지털 데이터 신호의 파라미터에 대한 함수 값(function)로서 자동으로 제어된다. 상기한 변환된 디지털 데이터 신호의 파라미터 함수 값은 일반적으로 고정된 기준값과 비교하여 디지털 데이터 신호의 전력을 의미한다.
상기한 수신기는 FR-A1-2 826525 특허 문헌에 기재되어 있다.
그러나, 좋지 않는 환경에서, 아날로그 데이터 신호에는 노이즈 신호가 섞여 있다.
노이즈 신호는 데이터 주파수 범위 밖, 즉 데이터 채널 밖 또는 데이터 주파수 범위 내에 있을 수 있다. 그리고, 데이터 주파수 범위 밖에 있는 노이즈 신호를 인접 채널(adjacent channel) 노이즈라고 하고, 데이터 주파수 범위 내에 있는 노이즈 신호를 코-채널(co-channel) 노이즈라고 한다.
종래 수신기에는, 이러한 노이즈 신호가 데이터 신호와 함께 증폭된다. 그리하여 증폭기 또는 변환기의 포화상태(saturation)를 초래한다.
그리하여 상기한 결점을 극복하는 새로운 방법 및 그에 대응되는 장치의 개발이 요구된다.
그에 따라서, 본 발명은 청구항 1에 언급되어 있는 바와 같이 아날로그 신호를 디지털화하는 방법을 제공한다. 상기한 방법의 다른 특징들은 종속 청구항 2-6에 언급되어 있다.
게다가, 본 발명은 청구항 7에 언급되어 있는 바와 같이 아날로그 신호를 디 지털화하는 장치를 제공한다. 상기한 장치의 다른 특징들은 종속 청구항 8-12에 언급되어 있다.
앞서 설명한 방법 및 장치는 분명 몇 가지 장점을 제공한다.
첫째, 추정(estimated) 최적 전력 P0을 기준으로 이용함으로써, 코-채널 노이즈 신호 N1의 증폭 분포는 AGC 수단에서 고려된다. 보다 정확하게, 추정 최적 전력 P0은 일반적으로 단독 데이터 신호 D의 증폭 분포에 대응되는 최적 전력 P1과 단독 코-채널 노이즈 신호 N1의 증폭 분포에 대응되는 최적 전력 P2 사이의 어딘가에 존재할 것이다. 추정 최적 전력 P0을 이용함으로써, 디지털 신호 D+N1에 대한 최적 변환이 구현된다. 상기한 디지털 신호 D+N1는 데이터 신호 D 및 디지털 비디오 데이터를 독출하기 위해 칩(16) 다음에 배치되어 있는 디지털 회로 (미도시)에서 신호처리될 수 있다.
무엇보다, 필터링전에 아날로그 신호 S의 평균 전력 Pwhole을 이용함으로서, 증폭기(18)가 포화상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 왜냐하면 인접 채널 노이즈 신호 N2가 고려되지 않는다면, 증폭기 18의 포화상태의 결과를 초래할 수 있기 때문이다.
본 발명의 여러 특징들은 다음의 기재내용 및 도면들에 잘 나타나 있다.
도 1에 도시되어 있는, 디지털 텔레비젼 데이터를 수신하는 수신기에 대해 설명한다.
첫째로, 기한 수신기(10)는 소정의 주파수 채널내에 코딩된(coded) 디지털 텔레비젼 데이터를 포함하는 아날로그 신호 S를 수신하는 안테나(12)를 포함한다. 그리고, 상기한 수신기(10)는 수신된 신호 S를 처리하는 아날로그 수단(14) 및 상기한 처리 수단(14)의 출력과 연결되어 있는 칩(16)을 더 포함한다.
아날로그 처리 수단(14)는 안테나(12)로부터 아날로그 신호 S를 수신하는 제1 증폭기(18)를 포함한다. 상기한 제1 증폭기(18)는 데이터 주파수 채널 밖에 있는 주파수를 잘라내는 필터(20)와 연결되어 있다.
아날로그 처리 수단(14)는 그 출력단에 제2 증폭기(22)를 더 포함한다.
칩(16)은 제2 증폭기(22)의 출력과 연결되어 있는 제1 아날로그 디지털 변환기(24)를 포함한다. 수신기 출력의 구성요소가 되는 제1 변환기(24)는 디지털 신호를 출력한다.
또한, 칩(16)은 두 개의 신호 C18 및 C22 각각을 제1 증폭기(18) 및 제2 증폭기(22)로 전달하는 자동 이득 제어(automatic gain control:AGC) 수단(26)를 포함한다.
AGC 수단(26)은 변환된 디지털 신호의 전력 Ppartial, Ppartial에 대한 추정 최적 전력인 P0(P0는 Ppartial이 지향하는 값이다), 및 필터링 전의 아날로 신호 S의 전력 Pwhole와 같은 파라미터로부터 제어신호를 결정할 수 있다.
이러한 파라미터를 결정하기 위해서, 첫째, 칩(16)은 변환된 디지털 신호의 전력인 Ppartial를 측정하는 수단(28) 및 추정 최적 전력 P0을 진폭 분포 형태의 함수 값(fuction)으로 산출하는 수단(30)을 포함하고, 상기한 측정 수단(28) 및 산출 수단 (30)은 AGC 수단(26) 및 변환부(24)의 출력과 연결되어 있다. 상기한 진폭 분포 형태의 함수 값은 진폭 분포의 파라미터로 정의된다.
본 실시예에서, 상기한 파라미터는 일반 모멘트(generalized moment)이고, 바람직하게는 제1 일반 모멘트(the generalized first moment)이다. 그리하여 추정최적 전력 산출 수단(30)은 디지털 신호의 제1 일반 모멘트를 산출하는 제1 요소(30A)를 포함한다. 상기한 디지털 신호의 제1 일반 모멘트는 상기 신호의 확산(spread) 정도를 나타낸다. 다시 말하면, 신호의 진폭 분포는 확률 밀도라고도 칭한다.
상기한 산출은 기존의 함수 값, 예를 들어 전력에 의해 분리된 신호에 대한 절대 텀의 평균에 대한 제곱 값 (the square value of the mean of the absolute terms of the signal divided by the power)을 이용함으로써, 소정 시간 동안에 획득된다. 이러한 산출은 윈도우를 한번에 슬라이딩하면서 획득된다는 이점이 있다.
추정 최적 전력 산출 수단(30)은 제1 일반 모멘트로부터 최적의 전력을 추정하는 제2 요소(30B)를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 더 높은 차수의 일반 모메트가 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 최적 전력의 소정 값은 그에 대응되는 제1 일반 모멘트와 함께 저장된다. 제1 요소(30A)에 의해 산출된 일반 모멘트에서 가장 가까운 소정의 최소값 및 최대값이 검출된다. 그리고, 선형 보간법 등과 같은 보간법(interpolation)에 의해 그에 대응되는 최적 전력 P0이 산출된다.
게다가, 수신기(10)는 제1 증폭기(18)의 출력에 있는 필터(20)에서 필터링되기 전에 아날로그 신호 S의 전력인 Pwhole를 아날로그 방식으로 측정하는 수단(32)을 포함한다. 상기한 측정 수단(32)은 칩(16)의 제2 아날로그 디지털 변환기(34)를 통해 AGC 수단과 연결되어 있다.
도 1 및 2를 참조하여, 수신기(10)에 의해 수행되는 방법을 설명한다.
OFDM 또는 COFDM 데이터 신호 D 및 노이즈 신호 N을 포함하는 아날로그 신호 S는 안테나(12)에 의해 수신된다(S40)
예를 들어, 아날로그 데이터 신호 D에는 디지털 텔레비젼 신호가 포함되어 있다. 이 데이터 신호 D의 진폭 분포 형태는 사용된 표준(used norm)에 따라, 이미 정해져 있으며 기본적으로 가우시안(Gaussian)이다.
노이즈 신호 N는 코-채널 노이즈 신호 N1과 인접 채널 노이즈 신호 N2를 포함한다.
상기한 방법은 증폭기(18)에 의해 수신된 아날로그 신호 S를 증폭하는 단계를 더 포함한다(S42).
S42단계 이후, 수신된 아날로그 신호 S의 제1 파라미터를 측정한다(S44). 보다 정확하게, 이러한 파라미터는 소정 시간 동안, 인접 채널 노이즈 신호 N2를 포함하는, 전체 수신된 아날로그 신호 S의 전력인 Pwhole이다.
그 후에, 필터(20)에 의해 아날로그 신호에서 인접 채널 노이즈 신호 N2를 제거하는 필터링이 수행된다(S46).
상기한 방법은 증폭기(22)에 의해 필터링된 아날로그 신호 D+N1를 증폭하는 단계를 더 포함한다(S47).
그 다음, 변환기(24)는 수신되고 증폭되어 필터링된 신호를, 데이터 신호 D 및 코-채널 노이즈 신호 N1을 포함하는 디지털 신호 D+N1로 변환한다(S48).
상기한 방법은 계속하여 그에 상응하는 측정 수단(30)에 의해 S50 및 S52 단계에서 추정 최적 전력인 P0가 산출된다.
디지털 신호 D+N1의 확산 정도는 제1 일반 모멘트의 산출에 의해 측정된다(S50).
최적 전력 P0은 S50단계에서 획득된 디지털 신호의 확산 정도에 대한 측정을 이용함으로써, 추정된다(S52).
그 후 변환기(24)에 의해 변환된 후 디지털 신호 D+N1의 전력 Ppartial이 산출된다(S54).
결국, AGC 수단(26)을 경유하여 증폭기(18, 22)의 제어신호는 다음과 같은 함수 값으로 결정된다(S56). 즉, 제어신호는 S54단계에서 측정된 변환된 디지털 신호 전력인 Ppartial, S50 및 S52단계에서 결정된 추정 최적 전력P0, S42단계에서 측정된 전체 아날로그 신호 전력 Pwhole의 함수 값이다.
제1 실시예에서, 도 3 및 4를 참조하면, 제1 증폭기(18)의 제어신호 C18는 Pwhole함수 값으로 결정된다. 그리고, 제2 증폭기의 제어 신호 C22는 Ppartial 및 P0의 함수 값으로 결정된다.
보다 정확하게, 그림 3을 참조하면, AGC 수단(26)은 Pwhole 및 소정의 기준값 Pref사이의 제1 에러 검출기를 포함한다. 그리하여, 결과 에러(resulting error) ε는 제1 증폭기(18)의 제어 신호 C18를 얻기 위해 제1 모듈 IC에 축적된다.
도 4를 참조하면, 제2 증폭기(22)의 제어신호 C22를 획득하기 위해서, AGC 수단(26)은 Ppartial 및 P0사이의 제2 에러 검출기를 포함한다. 다시, 결과 에러 ε'는 제2 모듈 IC'에 축적되어 C22에 제공된다.
제2 실시예에서, 글로벌 제어 신호 Cglobal는 앞선 실시예(도 4)에서 C22가 결정되는 방법과 동일한 방법으로 Ppartial 및 P0 사이의 에러 ε'를 축적함으로써 결정된다. 제어 신호 C18 및 C22는 그림 5에 도시되어 있는 두 개의 그래프를 이용함으로써 글로벌 제어 신호 Cglobal로부터 유추된다.
Cglobal함수 값으로서, 제1 그래프는 C18을 나타내는 반면 제2 그래프가 C22를 나타낸다. 상기한 그래프는 경험적으로 추정(traced)된다.
Cglobal의 제1 위치에서, C22는 낮은 레벨에서 상수로 유지되고 있는 반면 C18은 증가한다. Cglobal의 제2 위치에서, C22가 낮은 레벨에서 증가하는 반면 C18은 높은 레벨에서 상수로 일정하다.
그리하여, Ppartial이 감소하면서, 수신 신호 S는 제1 증폭기 18에 의해 처음으로 증폭되고, 그 다음 제2 증폭기 22에 의해 증폭된다.
C22는 Cglobal의 실제 값을 이용함으로써 제2 그래프로부터 직접적으로 결정된다.
그러나, C18는 Cglobal의 실제 값에서 Pwhole 함수 값인 X를 뺀 값(the actual value of Cglobal minus a quantity X being a function of Pwhole)을 이용함으로써 제1 그래프로부터 결정된다. X를 추출함으로써 C18이 하이 레벨에 도달하는 것을 방지한다. 왜냐하면 C18이 하이레벨이 도달하게 되면, 필터(20)의 포화상태를 초래하기 때문이다.
X와 Pwhole사이의 함수는, 도 3에 도시된 앞선 실시예에서, C18이 결정되는 방법과 동일한 방법으로 Pwhole 및 Pref 사이의 에러 ε를 축적함으로써 결정된다. 그리하여, C18에 의해 증폭기(18)는 신호와 함께 소정의 기준값 Pref에 대응되는 전력 Pwhole을 출력한다.
앞서 설명한 방법 및 장치는 분명 몇 가지 장점을 제공한다.
첫째, 추정 최적 전력 P0을 기준으로 이용함으로써, 코-채널 노이즈 신호 N1의 증폭 분포는 AGC 수단에서 고려된다. 보다 정확하게, 추정 최적 전력 P0은 일반 적으로 단독 데이터 신호 D의 증폭 분포에 대응되는 최적 전력 P1과 단독 코-채널 노이즈 신호 N1의 증폭 분포에 대응되는 최적 전력 P2 사이의 어딘가에 존재할 것이다. 추정 최적 전력 P0을 이용함으로써, 디지털 신호 D+N1에 대한 최적 변환이 구현된다. 상기한 디지털 신호 D+N1는 데이터 신호 D 및 디지털 비디오 데이터를 독출하기 위해 칩(16) 다음에 배치되어 있는 디지털 회로 (미도시)에서 신호처리될 수 있다.
무엇보다, 필터링전에 아날로그 신호 S의 평균 전력 Pwhole을 이용함으로서, 증폭기(18)가 포화상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 왜냐하면 인접 채널 노이즈 신호 N2가 고려되지 않는다면, 증폭기(18)의 포화상태의 결과를 초래할 수 있기 때문이다.
본 발명의 방법을 이용하는 장치는 전용 장치일 수도 있고 디지털 텔레비젼 디코더 또는 디지털 텔레비젼 세트와 같은 다른 일반적인 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수신기의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 수신기에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털화하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 제1 실시예에 따른 제어신호를 결정하는 기능적인 도면이다. 그리고,
도 5는 제2 실시예에 따른 제어신호를 결정하는 그래프이다.

Claims (12)

  1. 주파수 채널 내의 데이터 신호를 포함하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법에 있어서,
    상기 아날로그 신호를 수신하는 단계(40, 12);
    수신된 신호를 증폭하는 단계(44, 18);
    상기 데이터 신호의 주파수 채널 밖에 있는 주파수를 잘라내기(cut out) 위해 상기 증폭된 신호를 필터링하는 단계(46, 20);
    상기 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계(48, 24);를 포함하고,
    상기 증폭 단계(44) 후 및 상기 필터링 단계(46) 전 전체 수신된 아날로그 신호 전력(Pwhole)을 측정하는 단계(42, 32);
    상기 수신된 아날로그 신호 증폭을 위해 증폭 제어신호(C18)를 상기 측정된 수신신호 전력(Pwhole)의 함수 값으로 결정하는 단계;를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신신호 증폭(44)을 위한 증폭 제어신호는 상기 측정된 수신신호 전력(Pwhole) 및 소정의 기준값(Pref)의 함수 값(function)으로 결정하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    변환(48) 전에 필터링된 신호를 증폭하는 단계(47, 22);
    수신신호의 증폭 분포 형태를 산출하는 단계(50, 30A);
    기준 최적 전력(P0)을 상기 산출된 증폭 분포 형태의 함수 값으로 추정하는 단계(50, 30A);
    상기 필터링된 신호 증폭을 위한 증폭 제어 신호(C22)를 상기 추정된 기준 최적 전력(P0)의 함수 값으로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 증폭 분포 형태를 산출하는 단계(50)는 특정 시간 기간 동안 변환된 신호의 일반 모멘트를 산출하고,
    변환 전의 신호에 대한 기준 최적 전력(P0)은 산출된 일반 모멘트의 함수 값으로 추정되는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    변환된 신호의 전력(Ppartial)을 측정하는 단계(54, 28);
    상기 필터링된 신호 증폭을 위한 증폭 제어신호(C22)를 변환된 신호에 대한 상기 기준 최적 전력(P0) 및 변환된 신호에 대한 상기 측정된 전력(Ppartial)의 함수 값으로 결정하는 단계;를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    기준 최적 전력(P0)을 추정하는 단계(50, 30B); 및
    변환된 신호 전력(Ppartial)을 측정하는 단계(54, 28); 를 포함하고,
    상기 수신 신호에 대한 증폭 제어신호 및 상기 필터링된 신호에 대한 증폭 제어신호는 모두 수신신호 전력(Pwhole) 및 변환된 신호 전력(Ppartial), 산출된 기준 최적 전력(P0)의 함수 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 방법.
  7. 주파수 채널 내의 데이터 신호를 포함하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치에 있어서,
    상기 아날로그 신호를 수신하는 수단(12);
    상기 수신 신호를 증폭하는 수단(18);
    상기 데이터 신호의 주파수 채널 밖의 주파수를 잘라내기(cut out) 위해 상기 증폭된 신호를 필터링하는 수단(24);
    상기 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 수단(24);를 포함하고,
    증폭 후 및 필터링 전 전체 수신 신호의 전력(Pwhole)을 측정하는 수단(32) ; 및
    상기 수신 신호 증폭을 위해 증폭 제어 신호를 상기 수신신호의 측정된 전력(Pwhole)의 함수 값으로 결정하는 수단(26);를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수신신호 증폭을 위한 증폭 제어신호를 상기 수신신호 측정 전력(Pwhole) 및 소정 기준(Pref)의 함수 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    변환 전에 필터링된 신호를 증폭하는 수단(22);
    수신신호의 증폭 분포 형태를 산출하는 수단(30A);
    기준 최적 전력(P0)을 상기 결정된 증폭 분포 형태의 함수값으로 추정하는 수단(30B);
    상기 필터링된 신호 증폭을 위한 증폭 제어신호(C22)를 상기 추정 기준 최적 전력(P0)의 함수값으로 결정하는 수단(26);를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    특정 시간 기간 동안, 변환된 신호의 일반 모멘트를 산출하는 수단(30A);
    변환 전 신호에 대한 기준 최적 전력(P0)을 상기 산출된 일반 모멘트의 함수값으로 산출하는 수단(30B);를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
  11. 제 9항 또는 제10항에 있어서,
    변환된 신호의 전력(Ppartial)을 측정하는 수단(28);
    상기 필터링된 신호 증폭을 위한 증폭 제어 신호(C22)를 상기 변환되어 측정된 신호 전력(Ppartial) 및 산출된 기준 최적 전력(P0)의 함수 값으로 결정하는 수단(26);를 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    기준 최적 전력(P0)을 추정하는 수단(30B);
    변환된 신호에 대한 전력(Ppartial)을 측정하는 수단(28);
    수신신호의 증폭 및 필터링된 신호의 증폭 모두를 수신신호의 전력(Pwhole), 변환된 신호의 전력(Ppartial) 및 산출된 기준 최적 전력(P0)의 함수 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 아날로그 신호를 디지털화하는 장치.
KR1020070113893A 2006-11-08 2007-11-08 아날로그 신호를 디지털화하는 방법 및 장치 KR20080042028A (ko)

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