KR910001221B1 - 디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로

제1도는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 블록도.

제2도는 제1도의 색신호복조회로의 신호처리경로를 설명하는 설명도.

제3도는 제1도의 색신호복조회로에 있는 각부회로의 주파수스펙트럼을 나타낸 설명도.

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명에 관한 저역통과여파기의 특성을 나타낸 도면.

제5도는 종래의 디지탈텔레비젼수상기를 나타낸 블록도.

제6도는 제5도의 색신호복조회로에 있는 각부신호의 주파수스펙트럼을 나타낸 설명도.

제7도는 나이키스트 디지탈여파기의 특성예를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 단자 2 : A/D변환기

3 : 동기신호발생회로 4 : 수직저역통과여파기

5, 8 : 감산기 6 : 수평저역통과여파기

7 : 가산기 9, 11, 13 : D/A변환기

10, 12, 14 : 저역통과여파기 15 : 매트릭스회로

16 : 모니터 100, 200 : 색신호복조회로

101 : 대역통과여파기 102, 103 : 동기검파회로

201 : 동기검파회로 202 : 저역통과여파기

FF1∼FF4 : D형 플립플롭 K1∼K3 : 계수기

203 : 가산기 204 : 감산기

205 : 증폭기 206, 207 : 부샘플링회로(sub sampling circuit)

본 발명은 디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로에 관한 것이다.

근래 반도체장치의 집적회로기술이 현저하게 진보됨에 따라 각종 신호처리기술이 종래의 아날로그신호처리 기술로부터 디지탈신호처리 기술로 변해지기 시작하고 있는 바, 그중 텔레비젼수상기에서는 화상메모리를 이용해서 종래의 아날로그신호처리 기술로서 실현하기 곤란했던 예컨대 고화질화와 멀티스크린 및 정지화상재생 등에 대한 신호처리가 디지탈화에 의해 실현되게 되므로서 보다 고품질의 화상이 재생되도록 되어가고 있었다.

상기한 바와 같이 디지탈텔레비전수상기에서는 디지탈메모리를 이용한 휘도·색도(이하 Y/C라고 칭함)분리나 디지탈여파기를 이용한 신호처리가 행해지게 된다.

제5도는 종래의 디지탈텔레비젼수상기의 구성예를 나타낸 것으로, 먼저 베이스대역의 텔레비젼신호가 단자(1)로 입력되게 되므로 그 텔레비젼신호는 예컨대 NTSC방식의 복합영상신호로서 아날로그/디지탈(이하A/D라고 칭함)변환기(2)에 공급되게 되고, 이 A/D변환기(2)는 동기신호발생회로(3)로부터 송출된 샘플링클록신호(fck)에 의해 동작되게 되므로 단자(1)로부터의 텔레비젼신호가 디지탈복합신호(VD)로 변환되게 되며, 그에 따라 A/D변환기(2)로부터 출력되는 디지탈복합신호(VD)는 Y/C분리회로(50)로 공급되게 된다.

그러면, Y/C분리회로(50)내에서 디지탈복합신호(VD)는 수직방향의 수직저역통과여파기(4)에 의해 휘도신호의 저역성분(YL)이 분리되게 되고, 이 수직저역통과여파기(4)로부터 출력되는 휘도신호의 저역성분(YL)이 감산기(5)에 공급되게 되므로 디지탈복합신호(VD)로부터 감산되게 되며, 그에 따라 감산기(5)의 출력은 수평방향의 수평저역통과여파기(6)를 거쳐 휘도신호의 고역성분(YH)으로 출력되게 된다. 이어 휘도신호의 저역성분(YL)과 고역성분(YH)은 가산기(7)에 의해 가산되게 되므로 가산기(7)의 출력신호가 휘도신호(Y)로서 D/A변환기(9)에 공급되게 된다.

한편, 색신호(C)는 감산기(5)의 출력신호로부터 수평저역통과여파기(6)의 출력신호를 감산기(8)에서 감산시켜 얻어진다. 감산기(8)의 출력신호는 색신호복조회로(100)의 대역통과여파기(101)에 입력되게 되는데, 이때의 색신호복조회로(100)의 동작을 제6도를 겸용해서 설명한다. 먼저 색신호복조회로(100)에 입력되는 색신호(C)는 i신호와 q신호가 직교위상변조되고 있으므로 다음과 같이 나타나게 된다.

단, fsc는 색부반송파의 주파수를 나타낸다. 또, i(t)신호와 q(t)신호의 주파수스펙트럴(spectral)을 I(f)와 Q(f)라 한다면 이 I(f)와 Q(f)의 변조스펙트럴은 제6(a)도에 도시된 것과 같게 되는 바, 여기서 i(t)신호는 잔류측파대신호로 되어 있다. 따라서, 색신호(C)는 제6(b)도에 도시된 바와 같이 fsc를 중심으로 차단특성이 상보적으로 대칭적인 특성을 갖는 대역통과여파기에 의해 스펙트럴의 정형이 필요하게 된다(나이키스트 스펙트럴정형이라고 칭함). 여기서 대역통과여파기는 제5도의 대역통과여파기(101)에 상당하게 되어 있는데, 이 대역통과여파기(101)에 입력되는 색신호(C)는 대역통과여파기(101)에서 스펙트럴정형되어 출력되게 되므로 동기검파회로(102)(103)로 각각 입력된다.

그러면, 동기검파회로(102)는 i(t)신호와 같은 위상의 색신호부반송파(CK-I)가 동기신호발생회로(3)로부터 입력되고 있으므로 i(t)신호를 복조해 주게 되고, 또 동기검파회로(103)는 동기신호발생회로(3)로부터 색신호부반송파(CK-I)보다 π/2 위상이 쉬프트된 색신호부반송파(CK-Q)가 입력되고 있으므로 q(t)신호를 복조해 주게 된다. 단, q(t)신호를 복조해 줄 때에는 i(t)신호의 직교위상성분 [in(t)]이 고역 0.5∼1.5MHZ로 혼입하게 되는데, 이는 D/A변환기(13)를 통한 다음 후단의 저역통과여파기(14)에 의해 제거되게 된다. 또, 복조후 주파수스펙트럴은 제6(c)도에 도시된 바와 같이 되게 되고, in(t)의 스펙트럴은 in(f)로 나타나게 된다. 여기서 대역통과여파기(101)의 주파수특성이 제6(b)도에 도시된 이상적인 특성을 만족시켜 준다면 i(t)신호와 q(t)신호도 왜곡되지 않고 복조해 줄 수가 있게 된다.

이어 휘도신호(Y) 및 복조된 I신호와 Q신호는 각각 D/A변환기(9)(11)(13)에 입력되게 되고, 이로부터 D/A변환기(9)(11)(13)에 공급된 디지탈신호는 아날로그신호로 변환된 후 저역통과여파기(10)(12)(14)로 입력되게 된다. 따라서, 저역통과여파기(10)(12)(14)를 통과한 각 출력신호(Y)(I)(Q)는 매트릭스회로(15)에 공급되게 되고, 이로부터 매트릭스회로(15)의 출력신호는 RGB신호로 변환되어져 모니터(16)로 입력되게 되므로 화상재생을 제공하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로에 있어서는 제6(b)도에 도시된 이상적인 특성으로 될 수 있는 만큼 근접한 주파수특성을 갖춘 대역통과여파기가 필요하게 되는 바 ,그때 이러한 대역통과여파기의 특성이 불충분하게 된다면 색신호를 동기검파해서 복조하게될 경우에는 파형왜곡이 발생될 우려가 있게 된다. 또 이러한 대역통과여파기는 지연이 대역내에서 일정하게 되는 직선위상으로 되어 있지 않으면 안되기 때문에 일반적으로 횡단선형 디지탈여파기의 일종인 나이키스트여파기를 이용해서 구성하게 되는 바, 여기서 나이키스트여파기의 일례는 미국특허 제4594607호에 기재되어 있고, 예컨대 본 발명자에 의해 작성된 직선위상횡단선형 나이키스트디지탈여파기의 특성예는 제7도에 도시되어 있는 바와 같다.

즉, 제7도는 나이키스트디지탈여파기의 특성예를 나타낸 것으로, 색부반송주파수(fcs)를 중심으로 fsc-0.5MHZ와 fsc+0.5MHZ를 통과하게 되어 차단특성이 상보적인 대칭으로 되는 조건을 만족해 줄 뿐만 아니라 희망하는 주파수특성과의 제곱오차가 최소로 되도록 설계한 일례를 나타낸 것인 바, 이러한 디지탈여파기는 11탭(tap)으로 된 일례이지만 통과대역(fsc+0.5MHZ∼3fsc-0.5MHZ)내에서 리플이 크게 되어 충분한 특성이 얻어지지 않게 된다. 또 다른 디지탈여파기에서 리플을 검지한계(36.3dB) 이하로 제한시켜 주기 위해서는 윈도우함수(예컨대 카이져 윈도우)를 이용한 설계방법이라는 65탭인 대규모의 하드웨어가 필요하게 된다. 또는 적은 탭수의 여과기를 이용해서 제6(b)도의 특성으로 한다면 고역통과여파기를 종속접속해서 불필요한 저역성분을 제거해 주는 대규모의 하드웨어가 필요하게 된다.

이상과 같이 제6(b)도의 이상적인 특성의 대역통과여파기를 얻기 위해서는 하드웨어의 증대가 수반되게되는 바, 종래의 색신호복조회로에 있어서는 가격상 제한되고 있으므로 하드웨어 규모를 적게해서 불충분한 특성의 대역통과여파기를 사용하게 되어 색신호의 특성이 떨어지게 되고, 이는 색신호의 왜곡이 발생되었지만 i(t)신호의 고역성분의 복조를 손상시켜 주게 되므로 예컨대 재생화상에 얼룩진 색이 나타나게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안해서 발명된 것으로, 현실적인 하드웨어규모로 되어 있으면서 I신호가 1.5MHZ이면서 Q신호가 0.5MHZ까지 거의 왜곡되지 않고 복조해 줄 수 있도록 된 디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 색신호복조회로는, 색부반송파의 I축위상과 Q축위상중 어떤 1위상에 동기된 샘플링클록신호에 의해 디지탈변환되는 디지탈색신호를 얻게 하고, 상기 디지탈색신호의 위상을 소정의 샘플링으로 극성이 반전되어 통일된 위상극성의 I신호 및 Q신호를 포함하는 제1신호열을 얻게 한 다음, 이 제1신호열의 고역성분을 저역통과여파기에 의해 제거되어 제2신호열을 얻게 하며, 제1신호열로부터 제2신호열을 감산함으로서 얻어지는 신호열로부터 Q신호성분을 제거하고 I신호성분만을 2배의 레벨로 해서 제3신호열을 얻게 하고, 이어 제3신호열과 제2신호열을 가산해서 얻어지는 신호열을 소정의 샘플링위상으로 부샘플링해서 I신호와 Q신호의 분리복조출력을 얻을 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 것이다.

그 결과 상기와 같은 수단에 의해 I신호 및 Q신호는 시분할다중변조되는 디지탈신호 형태로 처리되게 되므로 I신호 및 Q신호를 개별처리하는 독립된 계통이 불필요하게 되고, 또 저역통과여파기의 입출력감산처리 및 I신호성분만의 추출에 의해 I신호고역성분을 저역통과여파기의 출력신호로 가산하게 될 때 Q신호의 고역에 I신호고역성분의 직교위상성분이 혼입되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그에 따라 본 발명은 종래의 색신호복조회로와 같은 대규모의 하드웨어에 의한 대역통과여파기를 사용하지 않아도 소규모의 하드웨어로서 고품질의 복조색신호를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 1실시예를 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 1실시예를 나타낸 것으로, 제5도에 도시된 종래의 텔레비젼수상기와 다른 회로부분은 색신호복조회로(200)의 부분이고, 그 이외의 회로부분은 제5도와 마찬가지의 회로구성으로 구비되어져 있다.

제1도에 도시된 색신호복조회로(200)에 Y/C분리회로(50)의 감산기(8)로부터 출력되는 색신호(C)가 공급되게 되는데, 이하 제1도의 동작설명은 제2도 및 제3도의 설명도를 겸용해서 설명한다. 지금 색신호(C)는 A/D변환기(2)에서 샘프링클록신호(fck)의 위상이 i(t)신호의 위상에 일치된다고 하면,

로 되는 바, 단 fsc는 색부반송파의 주파수를 나타내게 된다. 또, 샘플링클록신호(fck)의 주파수를 4fsc(fck=4fsc)로 된다면 색신호복조회로(200)에 입력되는 색신호(C)는 제2(a)도에 도시된 바와 같은 데이터 열로 되고, I신호 및 Q신호가 교환적으로 위치되어 위상부호가 2종류의 I신호와 Q신호를 1쌍으로 해서 반전시켜 주게 된다. 그러면, 색신호복조회로(200)에 입력된 색신호(C)는 동기검파회로(201)에 입력되게 되는데, 이 동기검파회로(201)는 제2(a)도에 도시된 입력신호열과 제2(b)도에 도시된 주파수(fsc)의 방형파신호와의 곱을 얻게 해서 제2(c)도에 도시된 바와 같이 정위상 및 부위상의 데이터열을 모두 정위상의 데이터 열로 변환시켜 주게 된다.

이러한 변환처리는 디지탈데이터의 사인비트(sin bit)를 검출하게 되므로 부위상을 나타낸 사인비트를 갖는 데이터는 사인비트를 반전시켜 줌으로서도 실현시켜 줄 수 있게 된다. 또, 위상이 통일처리되는 제2(c)도에 도시된 데이터열은 I신호와 Q신호가 시분할 다중변조되는 데이터열로 되어 있는데, 그때 동기검파회로(201)의 출력신호는 저역통과여파기(202)에 입력되게 되고, 이 저역통과여파기(202)의 입력신호는 상기한 바와 같이 I신호를 Q신호가 시분할다중변조되는 제2(d)도에 도시된 바와 같은 신호열이기 때문에, 저역통과여파기(202)는 제2(e)도에 도시된 바와 같이 4fsc의 샘플링클록신호로 동작되는 D형 플립플롭(FF1∼FF4)을 종속접속하게 되므로 I신호는 I신호끼리 Q신호는 Q신호끼리 연산처리를 행하는 횡단선형 여파기로 구성할 수가 있다. 여기서 계수기(K1∼K3)는 이득조정을 위해 설치되어진다.

따라서, 상기한 바와 같이 저역통과여파기(202)에서 샘플링데이터를 2개씩 연산처리해 주므로써 I신호 및 Q신호 개별처리용 2가지 독립되는 저역통과여파기를 준비할 필요가 없어 하드웨어의 규모를 줄일 수 있게된다. 그리고, 저역통과여파기(202)의 컷오프주파수는 0.5MHZ이므로 저역통과여파기(202)의 출력신호가 제2(f)도에 도시된 것처럼 된다. 단, I신호의 0.5MHZ 이하 저역성분신호를 IL이면서 0.5MHZ 이상의 고역성분신호를 IH로 표시할 수 있고, 또 Q신호의 0.5MHZ 이하 저역성분신호를 QL이면서 0.5MHZ 이상의 고역성분신호를 QH로 표시할 수가 있다.

이어 동기검파회로(201)의 출력신호로부터 저역통과여파기(202)의 출력신호를 감산기(204)에서 감산시켜주고, 그에 따라 감산기(204)의 출력신호는 제2(g)도에 도시된 바와 같이 0.5MHZ 이상의 I신호 및 Q신호인 고역 IH신호 및 QH신호의 데이터열로 된다. 그로부터 감산기(204)의 출력신호는 증폭기(205)에 의해 2배로 증폭되게 되므로(제2(h)도), 증폭된 출력신호는 가산기(203)에서 앞의 저역통과여파기(202)의 출력신호와 가산하게 된다. 여기서 Q신호의 본래 대역은 0.5MHZ까지로 되어 있지만 IH신호의 직교위상성분(이하 IH*로 칭함)이 혼합하기 때문에 0.5MHZ 이상의 고역부분이 I*(QH=IH*)로 되게 된다. 그에 따라 IH신호의 직교위상성분이 혼입됨을 피하기 위해서는 증폭기(205)에서 QH성분의 타이밍으로 게이트처리를 행하게 되고, 그 데이터를 "0"으로 바꿔 놓으므로 IH성분만큼을 2배로 해서 출력해 주게 된다(제2(i)도).

그러므로, 가산기(203)의 출력신호는 …, IL+2IH, QL, IL+2IH, QL,… 같은 데이터열로 된다. 여기서, I=IL+2IH와 Q=QL이기 때문에, 가산기(203)의 출력신호는 제2(j)도에 도시된 바와 같이 데이터열로 된다. 그로부터 가산기(203)의 출력신호는 부샘플링회로(206)(207)에 각각 입력되게 되고, 이 부샘플링회로(206)(207)에는 각각 제2(k)도에 도시된 바와 같이 I신호에 동기된 샘플링클록신호(CK-I)와 Q신호에 동기된 샘플링클록신호(CK-Q)로서 각각 부샘플링이 행해지게 된다. 따라서, 다중변조되고 있던 I신호와 Q신호가 각각 복조되게 되어 색신호(C)의 복조가 완료되게 된다(제2(l)도).

제3도는 제1도의 색신호복조회로의 신호처리경로를 주파수대역 표시를 이용해서 설명한 것을 나타낸 것으로, 변조된 I신호와 Q신호는 각각 제3(a)도에 도시된 바와 같이 대역의 성분을 구비하게 되는 바, 즉 I신호는 fsc-1.5MHZ∼fsc+0.5MHZ, Q신호는 fsc-0.5MHZ∼fsc+0.5MHZ의 주파수대역을 각각 구비하게 된다.

또 I신호가 fsc-0.5MHZ∼fsc+0.5MHZ의 주파수대역에서는 양측파대변조신호이지만, fsc-0.5MHZ∼fsc-1.5MHZ의 주파수대역은 단측파대변조신호로 되어 있다. 따라서, 이 I신호를 검파해서 베이스대역의 신호로 변환될 때는 제3(b)도에 도시된 바와 같이 0.5MHZ 이상의 IH신호는 0.5MHZ 이하 IL신호의 1/2진폭으로 된다. 또, Q신호를 검파해서 베이스대역의 신호로 변환한다면 I신호가 fsc-1.5MHZ∼fsc-0.5MHZ가 단측파대변조신호로 되어 있기 때문에 IH신호의 직교위상성분(IH*)이 혼입되어져 제3(b)도에 도시된 바와 같이 스펙트럴로 된다.

상기한 바와 같이 검파된 I신호는 고역성분이 저역성분의 1/2진폭인 반면, Q신호에는 I신호의 고역성분(IH*)이 혼입되게 된다. 따라서 그대로의 상태에서, 즉 동기검파회로(201)의 출력신호를 그대로 부샘플링해서 I신호와 Q신호로 분리하기 위해서는 왜곡이 발생되게 된다. 이러한 왜곡을 방지하기 위해서 본 발명의 색신호복조회로에서는 저역통과여파기(202)와 가산기(203) 및 감산기(204) 등을 이용하게 된다.

제3(c)도는 저역통과여파기(202)의 출력신호 스펙트럴이고, 제3(d)도는 감산기(204)의 출력신호 스펙트럴이다. 따라서, 동기검파회로(201)의 출력신호인 I신호를 컷오프주파수 0.5MHZ의 저역통과여파기와 감산기(204)에 의해 IH신호와 IL신호로 분리되어 진다. 이어 IH신호만큼을 증폭기(205)에 의해 2배로 증폭해서 제3(e)도에 도시된 바와 같이 IL신호와 IH신호의 진폭을 채워주게 된다. 그리하여 가산기(203)에서 IH신호와 IL신호를 가산해서 제3(f)도에 도시된 바와 같이 왜곡되지 않는 I신호를 복조해 주게 된다.

한편, Q신호에 관해서는 증폭기(205)를 원래대로 불필요한 QH신호의 타이밍으로 게이트처리해 주고, IH신호의 직교위상성분(IH*)이 혼입되어 있는 QH신호를 없애 주게 되므로서 제3(d)도에 도시된 Q신호를 복조해 준다.

제4(a)도 및 제4(b)도는 저역통과여파기(202)의 특성을 주파수대레벨함수의 그래프, 주파수의 대수지수대레벨함수의 그래프를 각각 나타내는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 먼저 디지탈색신호를 얻어 그 색신호의 위상을 소정의 샘플링마다 극성을 반전시켜 통일된 위상의 I신호와 Q신호의 데이터열을 얻게 하고, 이어 저역통과여파기와 감산기, 가산기 및 부샘플링회로를 이용하므로써 종래의 색신호복조회로에서 필요로 한 대역통과여파기를 사용하지 않고서도 색복조를 행할 수가 있게 된다.

또, 종래의 색신호복조회로에서 고품질의 색신호를 복조할려면 대규모 하드웨어의 대역통과여파기가 필요하게 되지만, 본 발명의 색신호복조회로에 의하면 저역통과여파기로서는 수십탭정도로 구성해 줄 수가 있게되므로 대폭적으로 하드웨어의 규모를 줄일 수가 있고, 또 I신호와 Q신호의 시분할다중변조신호열로서 처리해 주기 대문에 I신호와 Q신호용 다른 처리회로를 구성시켜 줄 필요가 없게 되어 하드웨어의 규모가 한층 더 줄여질 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. I축위상과 Q축위상중 어떤 것이 동기된 샘플링클록신호에 의해 디지탈신호로 변환된 디지탈색신호를 얻게해 주는 수단(2, 50)과 상기 디지탈색신호의 위상을 소정의 샘플링마다 극성을 반전시켜 통일된 위상극성의 I신호 및 Q신호를 포함하는 제1신호열을 얻게해 주는 수단(201), 상기 제1신호열이 공급되면서 상기 Q신호의 주파수대역이 설정되는 고역성분을 제거시킨 제2신호열을 얻게해 주는 수단(202), 상기 제1신호열로부터 제2신호열을 감산해서 얻어지는 신호열로부터 Q신호성분을 제거해서 I신호성분만을 2배의 레벨로 증폭시켜 제3신호로서 출력해 주는 수단(204)(205) 및, 상기 제3신호열과 제2신호열을 가산시켜 얻어지는 신호열을 소정의 샘플링위상으로 부샘플링해서 I신호와 Q신호의 복조출력을 분리도출해 주는 수단(206)(207)이 구비된 것을 특징으로 하는 디지탈텔레비젼수상기의 색신호복조회로.

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