KR20160049290A - 차량 라디오 장치 및 그의 주파수 전환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 라디오 시스템 및 그의 주파수 전환 방법에 관한 것으로, 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 각각 수신하는 메인 튜너 및 서브 튜너로 구성되는 튜너와, 상기 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 복조하여 패턴 분석하는 신호처리부와, 상기 메인 튜너를 통해 수신되는 제1라디오 방송신호의 수신감도를 모니터링하고, 상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이 되면 상기 서브 튜너를 통해 수신감도가 상기 기준치 이상인 제2라디오 방송신호를 검색하여 상기 신호처리부를 통해 패턴분석하고, 그 패턴분석결과 상기 제2라디오 방송신호가 상기 제1라디오 방송신호와 동일하면 상기 메인 튜너의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 자동으로 전환하는 마이컴을 포함한다.

Description

차량 라디오 장치 및 그의 주파수 전환 방법{VEHICLE RADIO APPARATUS AND METHOD FOR SWITCHING RADIO FREQUENCY THEREOF}

본 발명은 2 튜너 다이버시티 시스템(2 tuner diversity system)을 활용하여 현재 청취 중인 동일 방송의 최적의 라디오 방송 주파수를 찾아 자동으로 전환하는 차량 라디오 시스템 및 그의 주파수 전환 방법에 관한 것이다.

운전자들은 차량 안에서 대부분 라디오(AF/FM) 또는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 라디오를 청취하며 운전한다. 이와 같이, 라디오 방송 청취 중 차량이 방송 송신소 안테나로부터 멀어지면 방송상태가 점점 악화되며, 일정 거리를 넘어가면 방송을 청취할 수 없게 된다.

또한, 같은 방송이지만 지역에 따라 주파수 또는 채널이 달라 동일한 방송청취를 위해서는 운전자가 현재 위치에 인접하게 위치한 송신 안테나의 송출 주파수를 찾아 주파수를 계속 변경하거나 DMB 방송의 경우 재탐색을 수행해야 하므로 안전운전에 많은 지장을 받는다.

이에, 유럽의 경우 이러한 안전운전의 위협이나 운전자의 불편을 고려해서 RDS(Radio Data System)를 이용하여 방송정보를 파악하여 자동으로 주파수를 변경시켜 주는 기술을 사용하고 있다.

그러나, RDS 방송을 실시하기 위해서는 디지털 튜너(tuner)가 필요하므로, 방송국의 많은 투자가 요구된다. 이에, 방송국들은 디지털 방송에 대해 소극적이며 아날로그 방송을 유지하고 있다.

따라서, 종래에는 GPS(Global Positioning System) 신호를 이용하여 차량의 위치를 인식하고 주행 위치에 최적화된 주파수로 채널을 변동하는 기술이 제안되고 있다. 이러한 종래기술은 자기 수신기의 위치를 인식하기 위한 위치인식시스템이 갖추어져야 하므로 구현에 필요한 장치비용이 상승하며 RDS 기술과 동일하게 수신 위치에 대한 최적 주파수 정보가 필요하다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 2 튜너 다이버시티 시스템(2 tuner diversity system)을 활용하여 현재 청취 중인 동일 방송의 최적의 라디오 방송 주파수를 찾아 자동으로 전환하는 차량 라디오 시스템 및 그의 주파수 전환 방법을 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법은 메인 튜너를 통해 제1라디오 방송신호를 수신하는 단계와, 상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상인지를 확인하는 단계와, 상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이면 서브 튜너를 통해 제2라디오 방송신호를 검색하는 단계와, 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴분석을 통해 두 라디오 방송신호의 동일 방송 여부를 확인하는 단계와, 상기 두 라디오 방송신호가 동일 방송이면 상기 메인 튜너의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2라디오 방송신호 검색단계는, 상기 서브 튜너를 통해 제2라디오 방송신호를 수신하는 단계와, 상기 제2라디오 방송신호의 수신감도가 상기 기준치 이상인지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2라디오 방송신호 검색단계는, 상기 제2라디오 방송신호의 수신감도가 상기 기준치 미만이면 상기 서브 튜너의 동조주파수를 조정하여 제2라디오 방송신호를 재수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 두 라디오 방송신호의 동일 방송 여부 확인단계는, 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 비교 분석하는 단계와, 상기 비교분석에 따른 두 라디오 방송신호의 패턴 유사도가 임계치 이상인지를 확인하는 단계와, 상기 두 라디오 방송신호의 패턴 유사도가 임계치 이상이면 상기 제2라디오 방송신호가 상기 제1라디오 방송신호와 동일 방송으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패턴 비교분석 단계는, 상관함수를 이용하여 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패턴 비교분석 단계는, 상기 두 라디오 방송신호의 기여도 분석을 통해 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템은 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 각각 수신하는 메인 튜너 및 서브 튜너로 구성되는 튜너와, 상기 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 복조하여 패턴 분석하는 신호처리부와, 상기 메인 튜너를 통해 수신되는 제1라디오 방송신호의 수신감도를 모니터링하고, 상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이 되면 상기 서브 튜너를 통해 수신감도가 상기 기준치 이상인 제2라디오 방송신호를 검색하여 상기 신호처리부를 통해 패턴분석하고, 그 패턴분석결과 상기 제2라디오 방송신호가 상기 제1라디오 방송신호와 동일하면 상기 메인 튜너의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 자동으로 전환하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 2 튜너 다이버시티 시스템(2 tuner diversity system)을 활용하여 현재 청취 중인 동일 방송의 최적의 라디오 방송 주파수를 찾아 자동으로 전환하므로, 별도의 하드웨어 추가 및 방송 인프라의 변경 없이 RDS(Radion Data System)의 AF(Alternative Frequency) 기능을 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명은 RDS를 제공하지 않는 지역이나 방송 커버리지를 벗어난 지역으로 이동하더라도 동일 방송청취를 위해 주파수를 변경하는 작업이 필요없어 사용자에게 편의성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 FM 방송만 가능했던 AF 기술을 AM 방송 및 DMB와 같은 다양한 방송 방식에 쉽게 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 운전자의 불필요한 채널 변경 동작을 필요로 하지 않으므로 안전성 향상 효과도 가져올 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템의 블록구성도.
도 2는 본 발명과 관련된 기여도를 이용한 신호분석을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법을 도시한 흐름도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템의 블록구성도를 도시하고, 도 2는 본 발명과 관련된 기여도를 이용한 신호분석을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 차량 라디오 시스템은 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)(10), 튜너(tuner)(20), 신호처리부(30), 마이컴(micom)(40), 증폭기(50)를 포함한다.

LNA(10)는 안테나(ANT)로 수신되는 라디오 방송신호에 포함된 잡음까지 증폭되는 것을 최대한 억제하며 라디오 방송신호를 증폭시킨다. 여기서, 라디오 방송신호는 RF(Radio Frequency) 신호를 의미한다.

튜너(20)는 수신하고자 하는 라디오 방송신호의 주파수에 동조하여 해당 라디오 방송신호를 선택적으로 수신할 수 있게 한다. 이러한 튜너(20)는 메인 튜너(main tuner)(21)과 서브 튜너(sub tuner)(22)를 포함하는 2 튜너 다이버시티 시스템(2 tuner diversity system)으로 구현된다.

메인 튜너(21)는 사용자(예: 운전자, 탑승자)가 청취하는 라디오 방송의 방송신호를 수신한다.

서브 튜너(22)는 메인 튜너(21)를 통해 수신되는 방송신호와 동일한 방송신호의 수신이 가능한 다른 주파수를 검색하는데 이용된다. 여기서, 다른 주파수는 메인 튜너(21)가 사용중인 주파수를 대체할 수 있는 대체주파수(Alternative Frequency, AF)이다.

신호처리부(30)는 메인 튜너(21) 및 서브 튜너(22)에 의해 각각 동조된 라디오 방송신호를 수신하여 복조하고, 그 복조된 두 라디오 방송신호의 패턴(위상변이 패턴)을 비교분석한다.

여기서, 신호처리부(30)는 상호 상관함수(cross-correlation function) 및 자기 상관함수(auto-correlation function)를 이용하여 두 라디오 방송신호 사이의 유사도를 계산할 수 있다.

예를 들어, 두 방송신호가 각각

및

하고 가정할 때, 불연속영역에서 두 신호의 유사도는 다음 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, N은 한 주기 동안 불연속 샘플의 개수다.

연속영역에서 두 신호의 유사도는 [수학식 2]와 같다.

여기서,

는 시정수이다.

또한, 신호처리부(30)는 두 신호의 기여도(coherence, spectral coherence) C를 이용한 신호분석을 통해 두 방송신호의 일치 여부를 확인한다. 여기서, 기여도 C는 선형시스템(linear system)의 입력과 출력 사이의 전력 변환(power transfer)을 산출하는 것이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 선형시스템 f(x)는 신호 x가 입력되면 신호 y=f(x)+e를 출력한다.

여기서, 기여도 C는 0≤C≤1를 만족한다.

는 X와

사이의 상호 스펙트럼 밀도(cross-spectral density)이고,

는

와 Y 사이의 상호 스펙트럼 밀도이며,

는 X와

사이의 자기 스펙트럼 밀도(autospectral density)이고,

는 Y와

사이의 자기 스펙트럼 밀도이다. X와 Y는 메인 튜너(21)와 서브 튜너(22)를 통해 각각 수신한 방송신호를 의미한다.

와

는 X와 Y를 푸리에 변환한 값을 의미한다.

[수학식 3]에 따르면, 메인 튜너(21)와 서브 튜너(22)를 통해 수신한 두 방송신호의 차가 0이면 기여도 C=1로 두 방송신호가 100% 일치를 의미하고, 두 방송신호의 차가 무한대이면 기여도 C=0으로 두 방송신호가 0% 일치(100% 불일치)를 의미한다.

그리고, 신호처리부(30)는 두 라디오 방송신호의 패턴 분석 결과 두 라디오 방송신호의 유사도가 일정 시간(예: 5초)동안 임계치(예: 80%) 이상 일치하면 동일 방송으로 결정한다. 다시 말해서, 신호처리부(30)는 수신감도가 기준치 이상인 라디오 방송신호들 중 가청주파수 패턴이 일치하는 라디오 방송신호의 주파수를 검색한다.

이러한 신호처리부(30)는 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, DSP)로 구현된다.

마이컴(40)은 AF 검색 기능의 활성 여부를 확인하고, AF 검색 기능이 활성상태이면 메인 튜너(21)에 의해 수신하는 라디오 방송신호의 수신감도를 지속적으로 모니터링한다. 예를 들어, 마이컴(40)은 500ms(millisecond) 간격으로 튜너(20)를 통해 출력한는 라디오 방송신호의 수신감도 레벨을 체크한다.

마이컴(40)은 메인 튜너(21)를 통해 수신하는 라디오 방송신호의 수신감도가 기준치(예: 40dBuV) 미만이면 서브 튜너(22)를 통해 동일 방송신호를 수신할 수 있는 다른 주파수를 검색한다. 이때, 마이컴(40)는 서브 튜너(22)의 동조주파수를 일정 간격(예: 200kHz)으로 조절하며 수신감도가 기준치 이상인 라디오 방송신호의 주파수를 추출한다.

마이컴(40)은 신호처리부(30)에 의해 서브 튜너(22)를 통해 수신하는 라디오 방송신호가 메인 튜너(21)을 통해 수신하는 라디오 방송신호와 동일한 방송으로 판단되면 메인 튜너(21)의 동조 주파수를 검색된 다른 주파수(AF)로 자동 전환한다.

증폭기(50)는 신호처리부(30)에 의해 복조된 라디오 방송신호를 일정 비율로 증폭하여 스피커(SPK)를 통해 외부로 출력한다. 여기서, 일정 비율은 마이컴(40)의 제어에 따라 조정된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법을 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 차량 라디오 시스템의 마이컴(40)은 메인 튜너(21)를 통해 제1라디오 방송신호를 수신한다(S11). 상기 제1라디오 방송신호는 사용자(예: 운전자)가 청취 중인 라디오 방송신호이다.

마이컴(40)은 제1라디오 방송신호를 수신하는 중 대체주파수(Alternative Frequency, AF) 검색 기능의 활성 여부를 확인한다(S12). 예컨대, 마이컴(40)는 제1라디오 방송신호를 수신하는 중 사용자가 AF 검색 기능이 할당된 버튼(미도시)을 입력하면 이를 감지하여 AF 검색 기능의 활성여부를 확인한다.

마이컴(40)은 AF 검색 기능이 활성 상태이면 일정 시간(예: 500ms)마다 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상인지를 확인한다(S13).

마이컴(40)은 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상이면 신호처리부(30)를 통해 제1라디오 방송신호를 복조하여 출력한다(S14). 여기서, 신호처리부(30)는 복조한 제1라디오 방송신호를 증폭기(50)로 출력하고, 증폭기(50)는 복조된 제1라디오 방송신호를 기설정된 일정 비율로 증폭하여 스피커(SPK)로 출력한다.

마이컴(40)은 상기 단계(S14)에서 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이면 서브 튜너(22)를 통해 대체주파수를 검색한다(S15, S16). 구체적으로, 마이컴(40)은 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이면 서브 튜너(22)를 제2라디오 방송신호를 수신한다(S15). 그리고, 마이컴(40)은 제2라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상인지를 확인한다(S16). 여기서, 마이컴(40)는 제2라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이면 서브 튜너(22)의 동조주파수를 조정하여 제2라디오 방송신호를 수신한다. 예컨대, 서브 튜너(22)는 이전 수신한 제2라디오 방송신호의 주파수+200kHz로 조정한다.

마이컴(40)은 제2라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상이면 신호처리부(30)를 통해 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석한다(S17). 여기서, 신호처리부(30)는 상관함수 또는 기여도 분석을 통해 두 라디오 방송신호의 패턴 유사도를 산출한다.

마이컴(40)은 신호처리부(30)를 두 라디오 방송신호의 패턴 분석 결과 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴 유사도가 임계치(예: 80%) 이상인지를 확인한다(S18). 이때, 신호처리부(30)는 패턴 유사도가 임계치(예: 80%) 이상이면 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호를 동일한 방송신호로 판단한다.

마이컴(40)은 패턴 유사도가 임계치 이상이면 메인 튜너(21)의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 전환한다(S19). 즉, 마이컴(40)은 제2라디오 방송신호가 제1라디오 방송신호와 동일 방송의 방송신호이면 제1라디오 방송신호의 주파수에서 제2라디오 방송신호의 주파수로 전환한다.

예를 들어, 운전자가 차량을 운전하여 A 지역에서 B 지역으로 이동하며 제1라디오 방송을 청취하고 AF 검색 기능을 온(ON)시킨 상태라고 가정한다. 마이컴(40)은 차량이 A 지역을 벗어나자 제1라디오 방송(97.3MHz 주파수)의 신호가 40dBuV 미만으로 떨어지면 이를 감지하고 서브 튜너(22)를 통해 수신감도가 양호한 제2라디오 방송신호(100.7MHz)를 추출한다. 그리고, 마이컴(40)은 신호처리부(30)를 통해 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석하여 두 라디오 방송신호가 동일 방송의 라디오 신호인지를 확인한다. 마이컴(40)은 제2라디오 방송신호(100.7MHz)가 제1라디오 방송신호와 동일 방송의 방송신호로 확인되면 마이컴(40)는 메인 튜너(21)의 동조주파수를 제2라디오 방송신호의 주파수 100.7MHz로 자동 전환한다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 운전자는 목적지에 도착할 때까지 라디오 주파수를 변경하지 않아도 동일한 라디오 방송을 청취할 수 있어 안전 운행하여 목적지까지 도착할 수 있다.

상기한 실시예에서는 라디오 방송의 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, DMB 라디오 방송도 각 지역마다 동일 방송을 다른 채널로 신호를 송출하기 때문에 상기와 같은 알고리즘을 적용하여 채널을 자동으로 전환할 수 있다. 따라서, 본 발명은 차량이 위치한 지역이 변경되어도 채널을 재검색하지 않아도 되게 한다.

또한, 상기한 실시예에서는 사용자 입력에 따라 AF 검색 기능이 활성화되는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 마이컴(40)이 메인 튜너(21)를 통해 수신하는 방송신호가 기준치 미만이 되면 자동으로 AF 검색 기능을 수행하도록 구현할 수도 있다.

10: 저잡음 증폭기
20: 튜너
21: 메인 튜너
22: 서브 튜너
30: 신호처리부
40: 마이컴
50: 증폭기

Claims (7)

1. 메인 튜너를 통해 제1라디오 방송신호를 수신하는 단계와,
   상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 이상인지를 확인하는 단계와,
   상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이면 서브 튜너를 통해 제2라디오 방송신호를 검색하는 단계와,
   상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴분석을 통해 두 라디오 방송신호의 동일 방송 여부를 확인하는 단계와,
   상기 두 라디오 방송신호가 동일 방송이면 상기 메인 튜너의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2라디오 방송신호 검색단계는,
   상기 서브 튜너를 통해 제2라디오 방송신호를 수신하는 단계와,
   상기 제2라디오 방송신호의 수신감도가 상기 기준치 이상인지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2라디오 방송신호의 수신감도가 상기 기준치 미만이면 상기 서브 튜너의 동조주파수를 조정하여 제2라디오 방송신호를 재수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 두 라디오 방송신호의 동일 방송 여부 확인단계는,
   상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 비교분석하는 단계와,
   상기 비교분석에 따른 두 라디오 방송신호의 패턴 유사도가 임계치 이상인지를 확인하는 단계와,
   상기 두 라디오 방송신호의 패턴 유사도가 임계치 이상이면 상기 제2라디오 방송신호가 상기 제1라디오 방송신호와 동일 방송으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 패턴 비교분석 단계는,
   상관함수를 이용하여 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 패턴 비교분석 단계는,
   상기 두 라디오 방송신호의 기여도 분석을 통해 상기 제1라디오 방송신호와 제2라디오 방송신호의 패턴을 분석하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템의 주파수 전환 방법.
7. 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 각각 수신하는 메인 튜너 및 서브 튜너로 구성되는 튜너와,
   상기 제1라디오 방송신호 및 제2라디오 방송신호를 복조하여 패턴 분석하는 신호처리부와,
   상기 메인 튜너를 통해 수신되는 제1라디오 방송신호의 수신감도를 모니터링하고, 상기 제1라디오 방송신호의 수신감도가 기준치 미만이 되면 상기 서브 튜너를 통해 수신감도가 상기 기준치 이상인 제2라디오 방송신호를 검색하여 상기 신호처리부를 통해 패턴분석하고, 그 패턴분석결과 상기 제2라디오 방송신호가 상기 제1라디오 방송신호와 동일하면 상기 메인 튜너의 동조주파수를 상기 제2라디오 방송신호의 주파수로 자동으로 전환하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 라디오 시스템.

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