KR20140086575A - Multi beam former apparatus and method using polyphase interpolation filter - Google Patents

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KR20140086575A
KR20140086575A KR1020120157248A KR20120157248A KR20140086575A KR 20140086575 A KR20140086575 A KR 20140086575A KR 1020120157248 A KR1020120157248 A KR 1020120157248A KR 20120157248 A KR20120157248 A KR 20120157248A KR 20140086575 A KR20140086575 A KR 20140086575A
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장진호
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서강대학교산학협력단
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/56Details of data transmission or power supply

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for multi-beam focusing using a polyphase interpolation filter. The apparatus comprises a receiving unit, in which a plurality of channels arranged in a shape of an array receive RF data; an ADC unit which converts the RF data received by each channel from an analog state to a digital state; a channel memory unit which stores the RF data converted to the digital state into each channel; a data extraction unit which extracts the RF data in a coarse delay state from the channel memory unit; a delay value calculation unit which calculates an accurate delay value for the extracted RF data; a polyphase interpolation filter unit which interpolates the accurate delay value; and a beam focus unit which focuses a beam signal from the RF data, in which the accurate delay value is interpolated. According to the described configuration, the apparatus and the method for multi-beam focusing using a polyphase interpolation filter according to the present invention may improve the accuracy of beam focusing by calculating the accurate delay of the RF data without increasing the operating frequency of the system.

Description

다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법{Multi beam former apparatus and method using polyphase interpolation filter}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-beam focusing apparatus and method using a polyphase interpolation filter,

본 발명은 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 하드웨어 복잡도를 간소화시키면서, 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-beam focusing apparatus and method using a polyphase interpolation filter, and more particularly, to a multi-beam focusing apparatus and method using a polyphase interpolation filter capable of improving accuracy of beam focusing while simplifying hardware complexity.

초음파 영상기술의 발달에 따라, 의료분야에서도 이러한 초음파 영상기술이 널리 활용되고 있다. 이러한 초음파 영상기술은 대상물의 전체 또는 부분에서의 반사파 또는 투과파를 통해 직관적인 도형을 획득하는 기술을 말한다. With the development of ultrasound imaging technology, such ultrasound imaging technology is widely used in the medical field. Such ultrasonic imaging technology refers to a technique of acquiring an intuitive figure through reflected waves or transmitted waves in all or a part of an object.

이러한 초음파 영상기술의 일반적인 빔 집속 방법은 초음파 신호를 대상체로 송신한 후, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 신호를 전기신호로 바꾸고 이를 영상으로 표현한다. 이때 반사된 초음파 신호의 시간으로 상기 대상체와의 거리를 판단하며, 반사된 초음파신호의 수신강도를 통해 상기 대상체의 특성을 판단할 수 있다.A general beam focusing method of such an ultrasound imaging technique converts an ultrasound signal reflected from the object into an electric signal and expresses it as an image after transmitting the ultrasound signal to the object. At this time, the distance of the reflected ultrasound signal to the target object may be determined, and the characteristic of the target object may be determined based on the received intensity of the reflected ultrasound signal.

도 1은 일반적인 초음파 영상의 빔 집속 방법을 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a view illustrating a beam focusing method of a general ultrasound image.

도 1에 도시된 바와 같이, 주사선(scan line) 상의 화소점으로부터 온다고 가정하는 원형으로 방사된 초음파신호가 배열 변환자에 도달하는데, 이때 상기 배열 변환자에 도달된 초음파신호는 각각 다른 지연시간을 갖고 매질을 통해 배열 변환자에 도달한 신호이므로, 가변 시간지연 과정을 통해 위상차를 보상한 신호를 집속함으로써, 하나의 신호로 구성한다.As shown in FIG. 1, a circularly radiated ultrasonic signal arriving at a pixel point on a scan line arrives at the array transformer, where the ultrasonic signals reaching the array transformer have different delay times Since the signal arriving at the array transformer through the medium has converged, a signal obtained by compensating the phase difference through a variable time delay process is constituted by one signal.

특히, 2차원 영상에서 초음파 영상장치의 해상도는 초음파신호의 진행방향과 평행한 축방향 해상도와 이와 수직인 측방향 해상도로 구분할 수 있다. 이때 측방향 해상도는 초음파신호의 빔폭이 좁을수록 증가하므로, 영상의 질을 향상시키기 위해서는 원하는 곳에 초음파신호를 집속해야한다. 이전의 빔 집속은 돋보기와 같은 방식의 어쿠스틱 렌즈를 통해 이루어졌으나, 최근 대부분의 영상장치에서는 초음파 변환자를 배열형태로 나열하고, 각각의 변환자에 시간지연을 다르게 할당하여 전기적으로 집속하는 방법이 주로 사용된다. In particular, in a two-dimensional image, the resolution of the ultrasound imaging apparatus can be divided into an axial resolution parallel to the direction of the ultrasonic signal and a lateral resolution perpendicular thereto. At this time, the lateral resolution increases as the beam width of the ultrasonic signal becomes narrower. Therefore, in order to improve the quality of the image, the ultrasound signal should be focused at a desired position. Previously, beam focusing was done through an acoustic lens like a magnifying glass. However, in most imaging devices, there is a method of arranging ultrasonic transducers in an array form and assigning time delays to the respective transducers to electrically concentrate them Is used.

도 2는 집속점에서의 채널 간 수신지연을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing an interchannel reception delay at a focal point. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 주사선(scan line)을 기준으로 왼쪽에 위치하는 채널 1 내지 채널 8은 각각 주사선 오른쪽에 위치하는 채널 16 내지 채널 9에 대응하여 상호 대칭함에 따라, 집속점(foscal point)으로부터 대칭인 좌우 채널까지의 거리는 서로 동일하다. As shown in FIG. 2, channel 1 to channel 8 located on the left side of the scan line are symmetrical with respect to channels 16 to 9 located on the right side of the scan line, respectively, ) To the symmetrical left and right channels are equal to each other.

이에 따라, 채널 1 내지 채널 8에 해당하는 내용만을 먼저 살펴본 후에, 해석은 모든 채널 즉, 채널 1 부터 채널 16까지로 확장할 수 있다. 결국, 상기 집속점으로부터 반사된 RF 신호는 모든 채널을 향해서 전달되는데, 상기 집속점으로부터 가장 가까운 거리에 존재하는 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치 (가)에 도달한 시점 즉, t = t1인 경우에, 상기 집속점으로부터 가장 먼거리에 존재하는 채널 1로 향하는 RF 신호는 상기 채널 1에 다가가지 못하고, 일정거리 이격된 위치인 위치 (나)에 도달한다. Accordingly, after examining only the contents corresponding to the channels 1 to 8, the interpretation can be extended to all the channels, that is, from channel 1 to channel 16. As a result, the RF signal reflected from the focal point is transmitted toward all the channels. When the RF signal toward the channel 8 closest to the focal point reaches the position (a), that is, t = t1 The RF signal directed to the channel 1 located at the farthest distance from the focusing point does not approach the channel 1 but reaches a position (b) which is a position spaced apart by a certain distance.

결국, 각각의 채널은 동일한 시간에 빔집속점으로부터 반사된 초음파신호를 수신하지 못하므로, 빔 집속의 정확성이 감소하는 문제점이 발생했다. As a result, since each channel can not receive the ultrasonic signals reflected from the beam focusing point at the same time, the accuracy of beam focusing is reduced.

상술한 바와 같이, 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법을 살펴보면 다음과 같다. As described above, a multi-beam focusing apparatus and method using a polyphase interpolation filter will be described as follows.

선행기술 1은 한국공개특허공보 제2008-0113751호(2008.12.31)로서, 단일 보간기를 이용한 다채널 빔집속장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 선행기술 1은 각 채널에서 샘플링된 데이터를 저장하는 메모리(100)와, 각 채널에 도착하는 시간 지연을 동적으로 계산하는 지연 계산기(200)를 포함하여 구성되는 초음파 영상처리 장치용 다채널 빔집속장치에 있어서, 상기 메모리(100)에 저장된 데이터를 사용하여 각각의 채널에서 필터계수와 곱해져야 할 데이터들을 하나의 블록으로 구분하여 구성되는 데이터 블록(300); 상기 데이터 블록(300)에 저장된 블록 데이터를 각 채널을 통하여 직렬로 더하여 블록섬(Block Sum)을 구하는 경로선택 및 직렬 덧셈부(400); 상기 경로선택 및 직렬 덧셈부(400)를 통하여 계산된 블록섬(Block Sum)에 필터 계수를 곱하여 빔집속출력을 출력하는 단일 보간 필터(500); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 오차가 적고 높은 해상도를 얻을 수 있는 기존의 보간 빔집속장치의 성능과 장점을 그대로 유지하면서도, 사용되는 보간기와 각 구성소자의 갯수를 훨씬 감소시켜 낮은 하드웨어 복잡도를 달성하여, 고성능, 저소비전력, 경량, 소형의 초음파 영상장치의 제작이 가능하다는 장점이 있다.Prior Art 1 is Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0113751 (December 31, 2008), which relates to a multi-channel beam focusing apparatus and method using a single interpolator. This prior art 1 includes a memory 100 for storing data sampled in each channel and a delay calculator 200 for dynamically calculating a time delay to arrive at each channel. A data block (300) configured to divide data to be multiplied by a filter coefficient in each channel into one block using data stored in the memory (100); A path selection and serial adder 400 for adding block data stored in the data block 300 in series through each channel to obtain a block sum; A single interpolation filter 500 for multiplying a block sum calculated through the path selection and serial adder 400 by a filter coefficient to output a beam focusing output; And a control unit. Accordingly, while maintaining the performance and merits of a conventional interpolation beam focusing apparatus capable of obtaining a small error and a high resolution, the number of interpolators and the number of components to be used is reduced to a low level, thereby achieving low hardware complexity, Power, lightweight, small-sized ultrasound imaging apparatus.

또한, 선행기술 2는 한국공개특허공보 제2011-0096902호(2011.08.31)로서, 다중 주사선 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 선행기술 2는 복수의 주사선들 각각에 대응하는 채널 정수 지연시간의 최대값을 선택하는 단계; 상기 선택된 최대값이 변화될 때마다 레지스터를 시프트하여 채널 데이터를 저장하는 단계; 상기 선택된 최대값과 상기 복수의 주사선들 각각에 대응하는 채널 정수 지연시간 간의 차이에 기초하여 상기 저장된 채널 데이터들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 채널 데이터들을 각 주사선별로 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 영상의 프레임율을 증가시키거나 동일한 프레임율을 유지하면서 주사선 해상도를 증가시킬 수 있다.
Prior Art 2 is Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0096902 (Aug. 31, 2011), which relates to a method and apparatus for generating a multi-scan line. The prior art 2 includes a step of selecting a maximum value of the channel constant delay time corresponding to each of the plurality of scanning lines; Storing the channel data by shifting the register every time the selected maximum value is changed; Selecting the stored channel data based on a difference between the selected maximum value and a channel constant delay time corresponding to each of the plurality of scan lines; And synthesizing the selected channel data for each scanning line. Accordingly, it is possible to increase the frame rate of the image or increase the scanning line resolution while maintaining the same frame rate.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 시스템 동작 주파수를 높이지 않고도 정밀 지연이 가능하도록 하여, 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a multi-beam focusing apparatus and method using a polyphase interpolation filter capable of improving precision of beam focusing by enabling precision delays without increasing the system operating frequency .

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치는 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 수신부; 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 ADC부; 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각 채널별로 나누어 저장하는 채널 메모리부; 상기 채널 메모리부로부터 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 데이터추출부; 추출한 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부; 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 다상보간필터부; 및 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a multibeam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter, the multibeam focusing apparatus including: a receiver having a plurality of channels arranged in an array for receiving RF data; An ADC unit for converting the RF data received for each channel from an analog state to a digital state; A channel memory unit for storing the RF data converted into the digital state for each channel; A data extracting unit for extracting RF data in a coarse delay state from the channel memory unit; A delay value operation unit for calculating a fine delay value for the extracted RF data; A polyphase interpolation filter unit for interpolating the fine delay value; And a beam focusing unit for focusing the beam signal from the interpolated RF data.

보다 바람직하게는 상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 지연값저장부;를 더 포함할 수 있다. The delay value calculator may further include a delay value storage unit for storing the fine delay value calculated from the delay value calculation unit in a lookup table.

보다 바람직하게는 상기 지연값연산부로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 다상보간필터부를 포함할 수 있다. The multiphase interpolation filter unit may further include a polyphase interpolation filter unit for selecting the polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the fine delay value calculated from the delay value calculation unit and interpolating the fine delay value using the selected polyphase interpolation filter coefficient.

특히, 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어지는 다상보간필터부를 포함할 수 있다.Particularly, it may include a polyphase interpolation filter unit comprising a finite impulse response filter.

보다 바람직하게는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 데이터추출부를 포함할 수 있다.More preferably, an address difference between the current coarse delay index beam of the RF data and the next coarse delay index beam is calculated to obtain a coarse random value, and the coarse delayed RF data is extracted from the channel memory unit And a data extracting unit.

특히, 상기 채널 메모리부로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼에 저장하는 데이터추출부를 포함할 수 있다. And a data extracting unit for storing the RF data of the coarse delay state extracted from the channel memory unit in a buffer provided therein.

보다 바람직하게는 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부를 포함할 수 있다. More preferably, the delay value calculation unit may calculate a fine delay value by calculating an address difference between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam with respect to the RF data in the coarse delay state.

특히, 상기 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부를 포함할 수 있다. In particular, when all of the RF data in the buffer is stored, the beam focusing unit may include a beam focusing unit for focusing the beam signal from the stored RF data.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법은 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 단계; ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 단계; 채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 채널별로 나누어 저장하는 단계; 데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 단계; 지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 단계; 다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 단계; 및 빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a multi-beam focusing method using a polyphase interpolation filter, comprising: receiving RF data from a plurality of channels arranged in an array; Converting the RF data received by the ADC unit for each channel from an analog state to a digital state; The channel memory unit dividing the RF data converted into the digital state by channels and storing the separated RF data; Extracting RF data in a coarse delay state among RF data stored in the channel memory unit; Calculating a fine delay value for the RF data extracted from the data extracting unit by the delay value calculating unit; Interpolating the fine delay value by a polyphase interpolation filter unit; And focusing the beam signal from the RF data with the fine delay value interpolated by the beam focusing section.

보다 바람직하게는 상기 정밀지연값을 연산하는 단계를 수행한 후, 상기 정밀지연값을 보간하는 단계를 수행하기 전, 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다. More preferably, after performing the step of calculating the fine delay value, storing the fine delay value calculated in the look-up table before performing the step of interpolating the fine delay value .

보다 바람직하게는 연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하는 과정; 및 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 과정;을 포함하는 정밀지연값을 보간하는 단계를 포함할 수 있다. Selecting a polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the calculated fine delay value; And interpolating the fine delay value using the selected polyphase interpolation filter coefficient.

보다 바람직하게는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 RF 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.More preferably, an address difference between the current coarse delay index beam of the RF data and the next coarse delay index beam is calculated to obtain a coarse random value, and the coarse delayed RF data is extracted from the channel memory unit And extracting the RF data.

특히, 상기 추출된 RF 데이터를 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장하는 것을 더 포함하는 RF 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. In particular, the method may further include extracting the RF data further including storing the extracted RF data in a buffer of the data extracting unit.

보다 바람직하게는 상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하고, 이에 따라 정밀지연값을 연산하는 정밀지연값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다. More preferably, the step of calculating the address difference of the channel memory unit between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam with respect to the RF data in the coarse delay state and calculating the fine delay value for calculating the fine delay value .

특히, 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속하는 빔집속단계를 포함할 수 있다.
And a beam focusing step of focusing the beam signal from the RF data stored in the buffer of the data extracting unit.

본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 시스템의 동작 주파수를 높이지 않고도 RF 데이터의 정밀 지연 연산을 통해 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The multi-beam focusing apparatus and method using the polyphase interpolation filter according to the present invention can improve accuracy of beam focusing through precision delay calculation of RF data without increasing the operating frequency of the system.

또한, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 다상 보간필터의 계수를 이용하여 정밀지연값의 보간이 이루어지므로, 지연값 연산을 위한 하드웨어의 구성이 복잡해지는 것을 방지하는 효과가 있다. 이에 따라, 저소비전력, 경량 및 소형의 휴대용 영상 장치를 제조할 수 있는 효과가 있다.
Also, since the multi-beam focusing apparatus and method using the polyphase interpolation filter of the present invention interpolates precision delay values using the coefficients of the polyphase interpolation filter, the effect of preventing the hardware configuration for the delay value calculation from being complicated have. Thus, it is possible to manufacture a portable image device with low power consumption, light weight, and small size.

도 1은 일반적인 초음파 영상의 빔 집속 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 집속점에서의 채널 간 수신지연을 나타낸 도면이다.
도 3은 시스템 동작 주파수가 160MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.
도 4는 시스템 동작 주파수가 40MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 RF 데이터의 정밀지연값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 RF 데이터의 조지연값 및 정밀지연값 연산과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.
FIG. 1 is a view illustrating a beam focusing method of a general ultrasound image.
FIG. 2 is a diagram showing an interchannel reception delay at a focal point. FIG.
3 is a graph illustrating a channel memory unit when the system operating frequency is 160 MHz.
4 is a graph showing a channel memory unit when the system operating frequency is 40 MHz.
5 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a multi-beam focusing method using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a fine delay value of RF data according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a process of calculating a coarse value and a fine delay value of RF data.
9 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments and accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

먼저, 본 발명에 대해 설명하기에 앞서, 빔 집속과정에 대하여 간략히 설명하도록 한다. First, before describing the present invention, the beam focusing process will be briefly described.

도 2는 집속점에서 채널 간 수신 지연을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing an interchannel reception delay at a focal point.

도 2에 도시된 바와 같이, 집속점으로부터 반사된 RF 신호가 모든 채널을 향해 전달된다. 이때, 상기 집속점으로부터 가장 가까운 거리에 존재하는 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치(가)에 도달하는 시점 즉, t=t1인 경우에, 상기 집속점으로부터 가장 먼거리에 위치하는 채널 1로 향하는 RF 신호는 위치(나)에 도달한다.As shown in Fig. 2, the RF signal reflected from the focal point is transmitted toward all the channels. At this time, when the RF signal toward the channel 8 that is closest to the focal point reaches the position (a), that is, t = t1, the RF from the focal point to the channel 1 The signal reaches position (b).

이후, 일정 시간이 지연(delay)된 시점인 t = t2인 경우에, 상기 채널 1로 향하는 RF 신호는 위치 (다)에 도달한다. 이에 따라, 상기 집속점으로부터 각 채널로 수신되는 RF 신호는 채널 별로 형성된 ADC부를 통과한 후, 채널 메모리부에 저장된다. Thereafter, when t = t2, a predetermined time is delayed, the RF signal directed to the channel 1 reaches the position (c). Accordingly, the RF signal received from the focusing point to each channel passes through the ADC unit formed for each channel, and is then stored in the channel memory unit.

이때, 각 채널 별로 상기 ADC부에서 채널 메모리부에 저장될 때까지의 시간은 무시하고, 상기 집속점에서 채널로 향하는 RF 신호는 채널에 도달하는 대로 모두 채널 메모리부에 저장이 된다고 가정한다. At this time, it is assumed that the time until the ADC unit is stored in the channel memory unit is ignored for each channel, and the RF signal directed from the focusing point to the channel is stored in the channel memory unit as it reaches the channel.

상기 집속점에서 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치 (가)에 도달한 시점인 t = t1인 경우에 채널 8의 메모리에는 집속점에서 반사된 RF 신호가 저장이 된다. 하지만, 상기 집속점에서 채널 1로 향하는 RF 신호는 아직 위치 (나)에 있으므로, 상기 t = t1인 시점에 채널 1의 채널 메모리부에 저장된 값은 상기 집속점에서 반사된 RF 신호가 아닌 것을 알 수 있다. When the RF signal from the focal point to the channel 8 reaches t = t1, the RF signal reflected at the focal point is stored in the memory of the channel 8. However, since the RF signal from the focal point to the channel 1 is still at position (b), it is known that the value stored in the channel memory of the channel 1 at time t = t1 is not the RF signal reflected at the focal point .

이후, 일정 시간이 지연된 시점인 t = t2인 경우에, 채널 1의 채널 메모리부에 저장된 값이 상기 집속점에서 채널 1로 향하는 RF 신호가 된다. Thereafter, when a predetermined time is delayed, that is, t = t2, the value stored in the channel memory unit of the channel 1 becomes the RF signal directed from the focal point to the channel 1.

즉, 빔 집속의 기본 개념은 모든 채널 메모리부에서 특정 집속점에서 반사된 RF 데이터(신호) 만을 추출하여 합산하는 것이다. That is, the basic concept of beam focusing is to extract and add only RF data (signals) reflected at specific focusing points in all channel memory units.

상술한 바와 같이, 상기 채널 8 메모리에서는 t = t1인 시점에 저장된 RF 데이터를 추출하고, 상기 채널 1 메모리에서는 t = t2인 시점에 저장된 RF 데이터를 추출한다. 이때, 채널의 수는 16 개이고, 변환자 송신 주파수는 10MHz인 시스템으로 가정한다.As described above, in the channel 8 memory, RF data stored at time t = t1 is extracted, and RF data stored at time t = t2 is extracted from the channel 1 memory. At this time, it is assumed that the number of channels is 16, and the converter transmission frequency is 10 MHz.

도 3은 시스템 동작 주파수가 160MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a channel memory unit when the system operating frequency is 160 MHz.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 그래프의 가로 방향은 채널을 나타내고, 세로 방향은 시간을 나타내어, 각각의 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터를 알 수 있다. 이때, 시스템 동작 주파수가 160MHz이므로, Δ1은 6.25ns이다. As shown in FIG. 3, the horizontal direction of the graph represents a channel and the vertical direction represents time, and RF data stored in each channel memory unit can be known. At this time, since the system operating frequency is 160 MHz,? 1 is 6.25 ns.

또한, 상기 그래프 내 원을 지나고 있는 실선은 채널 간격 및 Δ가 매우 작을 때, 특정 집속점에서 반사된 RF 신호가 각각의 채널에 도달하는 시간 지연을 나타낸 특정 집속점에서의 이상적인 채널 지연 곡선이다. 이때, 원은 특정 집속점에서 반사된 RF 데이터가 6.25ns Δ1 간격마다 샘플링되어 채널 메모리부에 저장될 때의 특정 집속점에서의 채널 메모리부의 RF 데이터의 지연을 나타낸다. In addition, the solid line passing through the circles in the graph is an ideal channel delay curve at a specific focal point, which represents the time delay in which the RF signal reflected at a particular focal point reaches each channel when the channel spacing and? Are very small. At this time, the circle represents the delay of the RF data of the channel memory unit at the specific focusing point when the RF data reflected at the specific focusing point is sampled every 6.25ns? 1 interval and stored in the channel memory unit.

이에 따라, 이상적인 채널 지연 곡선에 해당하는 RF 데이터를 빔 집속에 사용하는 것이 가장 이상적이지만, 실제로는 채널 간격 및 시스템 동작 주파수로 샘플링된 상기 원의 RF 데이터를 추출하여 빔 집속을 수행한다. 또한, 채널 간격은 변환자에 의해 고정되므로, 실제로는 시스템 동작 주파수에 의해 빔 집속의 해상도가 결정된다고 볼 수 있다.Accordingly, it is ideal to use RF data corresponding to an ideal channel delay curve for beam focusing. In practice, however, the RF data of the original sampled at the channel interval and the system operating frequency is extracted and beam focusing is performed. Also, since the channel spacing is fixed by the converter, it can be seen that the resolution of the beam focusing is actually determined by the system operating frequency.

도 4는 시스템 동작 주파수가 40MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a channel memory unit when the system operating frequency is 40 MHz.

도 4에 도시된 바와 같이, 시스템 동작 주파수는 40MHz이므로, Δ2는 25ns이다. 앞서 상술한 도 3의 도시된 그래프와 비교해 보면, 이상적인 채널 지연 곡선의 형태는 동일하지만, 세로 축의 해상도는 도 3이 더 정밀한 것을 알 수 있다. 또한, 도 3의 원처럼 이상적인 지연 곡선을 세밀하게 샘플링한 것을 정밀 지연(fine delay)이라고 하고, 도 4의 원처럼 이상적인 지연 곡선을 성기게 샘플링한 것을 조 지연(coarse delay)이라고 한다. As shown in Fig. 4, the system operating frequency is 40 MHz, so? 2 is 25 ns. Compared with the graph shown in FIG. 3, the ideal channel delay curve is the same, but the resolution of the vertical axis is more accurate in FIG. In addition, finely sampling an ideal delay curve as in the circle of Fig. 3 is referred to as a fine delay, and an ideal delay curve as shown in Fig. 4 is called a coarse delay.

이러한 정밀 지연을 하기 위해서는 상기 도 3의 경우처럼 변환자 송신 주파수의 16배인 160MHz의 동작 주파수로 ADC부에서 아날로그 형태의 RF 신호가 디지털 형태의 데이터로 변환되고, 메모리에 저장되어야 한다. In order to achieve such a fine delay, the analog RF signal should be converted into digital data and stored in a memory in the ADC unit at an operating frequency of 160 MHz, which is 16 times the converter transmission frequency as in the case of FIG.

이하, 도 5를 참고하여 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a multi-beam focusing apparatus and method using the polyphase interpolation filter of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치(100)는 수신부(110), ADC부(120), 채널 메모리부(130), 데이터추출부(140), 지연값연산부(150), 지연값저장부(160), 다상보간필터부(170) 및 빔집속부(180)를 포함한다. 5, the multi-beam focusing apparatus 100 using the polyphase interpolation filter according to the present invention includes a receiving unit 110, an ADC unit 120, a channel memory unit 130, a data extracting unit 140, Value calculating unit 150, a delay value storing unit 160, a polyphase interpolation filter unit 170, and a beam focusing unit 180.

수신부(110)는 배열형태로 배치되는 다수의 채널로 이루어지고, 상기 각 채널을 통해 RF 신호를 수신한다. The receiving unit 110 includes a plurality of channels arranged in an array, and receives RF signals through the channels.

ADC부(120)는 각 채널별로 수신한 RF 신호를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하여, RF 데이터를 생성한다. The ADC unit 120 converts RF signals received for each channel from an analog state to a digital state to generate RF data.

채널 메모리부(130)는 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각각의 채널별로 나누어 저장한다. The channel memory unit 130 stores the RF data converted into the digital state for each channel.

데이터추출부(140)는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연(coarse delay) 인덱스 빔(index beam)과 다음 조 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 상기 RF 데이터에 대한 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부(130)로부터 추출한다. 이러한 데이터추출부(140)는 상기 채널 메모리부(130)로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼(Buffer)에 저장한다. The data extracting unit 140 calculates an address difference of the channel memory unit between a current coarse delay index beam of the RF data and a next coarse delay index beam to obtain a coarse value of the RF data And extracts the RF data in the coarse delay state from the channel memory unit 130. [ The data extracting unit 140 stores the RF data in the coarse delay state extracted from the channel memory unit 130 in a buffer provided therein.

지연값연산부(150)는 상기 데이터추출부(140)로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재의 정밀 지연(fine delay) 인덱스 빔과 다음의 정밀 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부(130)의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산한다. The delay value calculator 150 calculates a delay value between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam for the RF data in the coarse delay state extracted from the data extractor 140, And calculates the fine delay value.

지연값저장부(160)는 상기 지연값연산부(150)로부터 연산되어 수신한 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장한다. The delay value storage unit 160 stores the fine delay value calculated and received from the delay value calculation unit 150 in a lookup table.

다상보간필터부(170)는 상기 지연값연산부(150)로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간한다. 이때, 상기 다상보간필터부(170)는 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어진다. The polyphase interpolation filter unit 170 selects a polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the fine delay value calculated from the delay value calculator 150 and interpolates the fine delay value using the selected polyphase interpolation filter coefficient. At this time, the polyphase interpolation filter unit 170 includes a finite impulse response filter.

빔집속부(180)는 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는데, 상기 데이터추출부의 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속한다. The beam focusing unit 180 focuses the beam signal from the interpolated RF data, and when the RF data in the buffer of the data extracting unit is all stored, the beam signal is collected from the stored RF data.

이하, 도 6을 참조하여 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a multi-beam focusing method using a polyphase interpolation filter will be described in detail with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법의 순서도이다.6 is a flowchart of a multi-beam focusing method using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법은 먼저, 배열형태로 배치된 다수의 채널이 아날로그 형태의 RF 신호를 수신한다(S210). As shown in FIG. 6, in the multibeam focusing method using the polyphase interpolation filter according to the present invention, a plurality of channels arranged in an array form receive analog RF signals (S210).

ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 신호를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하여, RF 데이터를 생성한다(S220). The ADC unit converts an RF signal received for each channel from an analog state to a digital state to generate RF data (S220).

이후, 채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각각의 채널별로 나누어 저장한다(S230). Thereafter, the channel memory unit divides the RF data converted into the digital state for each channel and stores the separated RF data (S230).

데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출한다(S240). 이러한 RF 데이터 추출과정은 상기 데이터추출부가 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간의 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하여 상기 데이터추출부의 내부에 구비되는 버퍼에 저장한다. The data extracting unit extracts RF data in a coarse delay state from the RF data stored in the channel memory unit (S240). In the RF data extracting step, the data extracting unit calculates an address difference between the current coarse delay index beam and the next coarse delay index beam of the RF data to obtain a coarse random value, And extracts the data from the channel memory unit and stores the extracted data in a buffer provided in the data extracting unit.

지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산한다(S250). 이러한 정밀지연값 연산과정은 상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산한다. The delay value operation unit calculates a fine delay value for the RF data extracted from the data extraction unit (S250). The fine delay value calculation process computes a fine delay value by calculating an address difference of the channel memory unit between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam with respect to the RF data in the coarse delay state.

이때, 지연값저장부가 상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장한다(S260). At this time, the delay value storage unit stores the fine delay value calculated from the delay value calculation unit in a look-up table (S260).

이어서, 다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)한다. 이러한 정밀지연값의 보간과정을 보다 자세히 살펴보면, 먼저, 연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택한다(S270). Then, a polyphase interpolation filter unit interpolates the fine delay value. The interpolation process of the fine delay value will be described in more detail. In step S270, a polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the calculated fine delay value is selected.

이어서, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간한다(S280).Next, the precision delay value is interpolated using the selected polyphase interpolation filter coefficient (S280).

이에 따라, 빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속한다(S290). 즉, 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속한다. Accordingly, the beam focusing unit concentrates the beam signal from the RF data interpolating the fine delay value (S290). That is, the beam signal is collected from the RF data stored in the buffer of the data extracting unit.

도 7은 본 발명에 따른 RF 데이터의 정밀지연값을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a fine delay value of RF data according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 도 4에 도시된 조 지연 상태의 RF 데이터를 이용하여 도 3에 도시된 정밀지연 상태의 RF 데이터를 계산하므로, 각 채널 별로 선택된 데이터만을 비교하면 도 3과 동일하다. As shown in FIG. 7, since the RF data in the fine delay state shown in FIG. 3 is calculated using the RF data in the coarse delay state shown in FIG. 4, only the data selected for each channel is compared. same.

도 8은 RF 데이터의 조지연값 및 정밀지연값 연산과정을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a process of calculating a coarse value and a fine delay value of RF data.

도 8에 도시된 바와 같이, 시스템의 매 클락마다 멀티 빔 집속에 사용할 데이터 군을 모두 포함하는 데이터가 채널 메모리부에서 데이터 추출부로 업데이트된다. 데이터추출부가 지연값 연산부에서 연산된 조 지연 인덱스 빔 1을 기준으로 빔 1의 다상 보간 필터에 사용할 RF 데이터 군을 추출한다. 이때, 상기 조 지연 인덱스 빔1과, 조 지연 인덱스 빔2 간의 메모리 어드레스 차이가 크지 않으므로, 조 지연 인덱스 빔 간의 차이값을 이용하여 데이터추출부에서 다상 보간 필터에 사용할 RF 데이터를 추출하는 것이다. 이후, 다상보간필터부가 지연값연산부에서 연산된 정밀 지연 인덱스 빔 1과 정밀 지연 인덱스 빔 2 간에 정밀 지연 인덱스 빔 차이값을 이용하여 정밀지연값을 연산하고, 연산된 정밀지연값에 해당하는 빔 2의 다상 보간 필터에 사용할 계수를 선택한다. As shown in FIG. 8, data including all the data groups to be used for multi-beam focusing are updated from the channel memory unit to the data extraction unit for each clock of the system. The data extracting unit extracts the RF data group to be used for the polyphase interpolation filter of the beam 1 based on the coarse delay index beam 1 calculated by the delay value calculator. At this time, since the memory address difference between the coarse delay index beam 1 and the coarse delay index beam 2 is not large, the data extracting unit extracts RF data to be used in the polyphase interpolation filter by using the difference value between the coarse delay index beams. Thereafter, the precision delay value is calculated using the fine delay index beam difference value between the fine delay index beam 1 and the fine delay index beam 2 calculated in the delay value calculation unit of the polyphase interpolation filter unit, and the beam 2 And selects the coefficient to be used for the polyphase interpolation filter of FIG.

결국, 지연값연산부가 조 지연 인덱스 빔 차이와 정밀 지연 인덱스 빔 차이를 연산하여 조 지연값 및 정밀지연값을 연산함으로써, 조 지연 및 정밀 지연을 계산하기 위한 하드웨어 구조를 단순화할 수 있고, 조 지연 인덱스 차이값 및 정밀 지연 인덱스 차이값은 지연값을 계산하기 위해 호스트로부터 수신한 파라미터 레지스터를 추가함으로써, 구현할 수 있다. As a result, the delay value operation unit can calculate the coarse delay difference value and the fine delay value by operating the difference between the coarse delay index beam and the fine delay index beam to simplify the hardware structure for calculating the coarse delay and the fine delay, The index difference value and the fine delay index difference value can be implemented by adding a parameter register received from the host to calculate the delay value.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다. 9 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 지연값연산부가 정밀지연값을 연산하거나, 미리 연산된 지연값을 룩업 테이블(LUT: Look Up Table)에 저장하는 방식을 사용할 수도 있다. As shown in FIG. 9, the delay value operation unit may calculate a fine delay value, or a previously calculated delay value may be stored in a lookup table (LUT).

지연값연산부 또는 LUT 방식의 지연값 테이블에서 계산된 정밀 지연 인덱스를 통해 다상 보간 필터에서 사용할 계수를 선택한다. 상기 지연값연산부 또는 LUT 방식의 지연값 테이블에서 연산된 조 지연 인덱스는 채널 메모리부에서 해당하는 RF 데이터를 읽어 데이터추출부에 저장하여 다상보간필터부에서 사용할 RF 데이터를 준비한다. The coefficient to be used in the polyphase interpolation filter is selected through the precision delay index calculated in the delay value calculation unit or the LUT type delay value table. The coarse delay index computed in the delay value calculator or the LUT scheme is read from the channel memory unit and stored in the data extraction unit to prepare RF data to be used in the polyphase interpolation filter unit.

특히, 시스템의 매 클락 마다 갱신되는 채널 메모리부의 어드레스는 1을 넘지 않기 때문에 다상 보간 필터에 사용되는 RF 데이터가 멀티 빔을 고려하여 충분히 데이터추출부의 버퍼에 모두 채워지면 그 이후부터 빔 집속이 이루어진다. 결국, 상기 데이터추출부의 버퍼에 RF 데이터가 채워지기 전까지 기다리면, 시스템의 매 클락 마다 멀티 빔을 위한 데이터추출부의 RF 데이터의 업데이트는 최대 1을 넘지 않기 때문에 그 이후부터는 매 클락 멀티 빔 집속이 가능하다. In particular, since the address of the channel memory unit updated every clock of the system does not exceed 1, when the RF data used for the polyphase interpolation filter is sufficiently filled in the buffer of the data extracting unit in consideration of the multi-beam, beam focusing is performed thereafter. As a result, if waiting for the RF data to be filled in the buffer of the data extracting unit, the updating of the RF data of the data extracting unit for each multi-beam per clock of the system does not exceed the maximum of 1, .

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.10 is a block diagram of a multi-beam focusing apparatus using a polyphase interpolation filter according to another embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 사용가능한 채널 메모리부의 용량이 충분하고, 하드웨어 집적 용량이 충분한 경우에, 데이터 추출부의 버퍼 용량을 최소로 하고, 상기 채널 메모리부는 멀티 빔별로 구분하여 사용하도록 함으로써, 멀티 빔을 구현할 수 있도록 한다. 즉, 이러한 경우에는 앞서 도 9에서 사용한 조 지연 인덱스 차이값 및 정밀 지연 인덱스 차이값 대신에 모든 빔에 대한 조 지연 인덱스 및 정밀 지연 인덱스를 가지고 해당 빔의 채널 메모리부에 접근하여 RF 데이터 군을 추출한다.As shown in FIG. 10, when the capacity of the usable channel memory unit is sufficient and the hardware integrated capacity is sufficient, the buffer capacity of the data extracting unit is minimized, and the channel memory unit is used separately for each of the multi- Be able to implement the beam. That is, in this case, instead of the coarse delay index difference value and the fine delay index difference value used in FIG. 9, the RF data group is extracted by accessing the channel memory unit of the corresponding beam with the coarse delay index and fine precision index for all beams. do.

본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 시스템의 동작 주파수를 높이지 않고도 RF 데이터의 정밀 지연 연산을 통해 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The multi-beam focusing apparatus and method using the polyphase interpolation filter according to the present invention can improve accuracy of beam focusing through precision delay calculation of RF data without increasing the operating frequency of the system.

또한, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 다상 보간필터의 계수를 이용하여 정밀지연값의 보간이 이루어지므로, 지연값 연산을 위한 하드웨어의 구성이 복잡해지는 것을 방지하는 효과가 있다. 이에 따라, 저소비전력, 경량 및 소형의 휴대용 영상 장치를 제조할 수 있는 효과가 있다. Also, since the multi-beam focusing apparatus and method using the polyphase interpolation filter of the present invention interpolates precision delay values using the coefficients of the polyphase interpolation filter, the effect of preventing the hardware configuration for the delay value calculation from being complicated have. Thus, it is possible to manufacture a portable image device with low power consumption, light weight, and small size.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Do.

110: 수신부 120: ADC부
130: 채널 메모리부 140: 데이터추출부
150: 지연값연산부 160: 지연값저장부
170: 다상보간필터부 180: 빔집속부
110: Receiver 120: ADC
130: Channel memory unit 140: Data extraction unit
150: delay value arithmetic unit 160: delay value storage unit
170: polyphase interpolation filter unit 180: beam focusing unit

Claims (16)

배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 수신부;
각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 ADC부;
상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각 채널별로 나누어 저장하는 채널 메모리부;
상기 채널 메모리부로부터 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 데이터추출부;
추출한 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부;
상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 다상보간필터부; 및
상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부;
를 포함하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
A receiver having a plurality of channels arranged in an array for receiving RF data;
An ADC unit for converting the RF data received for each channel from an analog state to a digital state;
A channel memory unit for storing the RF data converted into the digital state for each channel;
A data extracting unit for extracting RF data in a coarse delay state from the channel memory unit;
A delay value operation unit for calculating a fine delay value for the extracted RF data;
A polyphase interpolation filter unit for interpolating the fine delay value; And
A beam focusing unit for focusing the beam signal from the interpolated RF data;
And a multibeam interpolation filter including the multibeam interpolation filter.
제1항에 있어서,
상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 지연값저장부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
The method according to claim 1,
A delay value storage unit for storing the fine delay value calculated by the delay value calculation unit in a lookup table;
Wherein the multi-beam interpolating filter is a multi-beam interpolating filter.
제1항에 있어서,
상기 다상보간필터부는
상기 지연값연산부로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
The method according to claim 1,
The polyphase interpolation filter unit
Wherein the multi-phase interpolating filter selects a polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the precision delay value calculated from the delay value calculating unit, and interpolates the fine delay value using the selected polyphase interpolation filter coefficient.
제1항에 있어서,
상기 다상보간필터부는
유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
The method according to claim 1,
The polyphase interpolation filter unit
And a finite impulse response filter (Finite Impulse Response Filter).
제1항에 있어서,
상기 데이터추출부는
상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
The method according to claim 1,
The data extracting unit
Wherein the RF data of the coarse delayed state is extracted from the channel memory unit by calculating an address difference between the current coarse delay index beam of the RF data and the next coarse delay index beam in the channel memory unit, Multibeam focusing system using polyphase interpolation filter.
제5항에 있어서,
상기 데이터추출부는
상기 채널 메모리부로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속장치.
6. The method of claim 5,
The data extracting unit
Wherein the RF data of the coarse delay state extracted from the channel memory unit is stored in a buffer provided in the multi-beam interpolating filter.
제1항에 있어서,
상기 지연값연산부는
조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속장치.
The method according to claim 1,
The delay value calculation unit
And calculates a precision delay value by calculating an address difference of the channel memory unit between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam with respect to the RF data in the coarse delay state.
제6항에 있어서,
상기 빔집속부는
상기 데이터추출부의 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속장치.
The method according to claim 6,
The beam focusing unit
Wherein when the RF data in the buffer of the data extracting unit is all stored, the beam signal is concentrated from the stored RF data.
배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 단계;
ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 단계;
채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 채널별로 나누어 저장하는 단계;
데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 단계;
지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 단계;
다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 단계; 및
빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 단계;
를 포함하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
The method comprising: receiving RF data from a plurality of channels arranged in an array;
Converting the RF data received by the ADC unit for each channel from an analog state to a digital state;
The channel memory unit dividing the RF data converted into the digital state by channels and storing the separated RF data;
Extracting RF data in a coarse delay state among RF data stored in the channel memory unit;
Calculating a fine delay value for the RF data extracted from the data extracting unit by the delay value calculating unit;
Interpolating the fine delay value by a polyphase interpolation filter unit; And
The beam focusing unit concentrating the beam signal from the interpolated RF data with the fine delay value;
And a multibeam interpolation filter including the multibeam interpolation filter.
제9항에 있어서,
상기 정밀지연값을 연산하는 단계를 수행한 후, 상기 정밀지연값을 보간하는 단계를 수행하기 전,
연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
10. The method of claim 9,
After performing the step of calculating the fine delay value, before performing the step of interpolating the fine delay value,
Storing the calculated fine delay value in a look-up table;
Wherein the multi-beam interpolating filter is a multi-beam interpolating filter.
제9항에 있어서,
상기 정밀지연값을 보간하는 단계는
연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하는 과정; 및
선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
10. The method of claim 9,
Interpolating the fine delay value comprises:
Selecting a polyphase interpolation filter coefficient corresponding to the calculated fine delay value; And
Interpolating the fine delay value using a selected polyphase interpolation filter coefficient;
Wherein the multi-beam interpolating filter is a multi-beam interpolating filter.
제9항에 있어서,
상기 RF 데이터를 추출하는 단계는
상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
10. The method of claim 9,
The step of extracting the RF data
Wherein the RF data of the coarse delayed state is extracted from the channel memory unit by calculating an address difference between the current coarse delay index beam of the RF data and the next coarse delay index beam in the channel memory unit, Multi - beam focusing method using polyphase interpolation filter.
제12항에 있어서,
상기 RF 데이터를 추출하는 단계는
상기 추출된 RF 데이터를 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
13. The method of claim 12,
The step of extracting the RF data
And storing the extracted RF data in a buffer of the data extracting unit.
제9항에 있어서,
상기 정밀지연값을 연산하는 단계는
상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하고, 이에 따라 정밀지연값을 연산하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
10. The method of claim 9,
The step of calculating the fine delay value
And a precision delay value is calculated by calculating an address difference of the channel memory unit between the current fine delay index beam and the next fine delay index beam with respect to the RF data in the coarse delay state. Way.
제13항에 있어서,
상기 빔집속단계는
상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
14. The method of claim 13,
The beam focusing step
And the beam signal is concentrated from the RF data stored in the buffer of the data extracting unit.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.A computer-readable recording medium on which a program for executing a method according to any one of claims 9 to 15 is recorded.
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