KR920002273B1

KR920002273B1 - 원격 pll을 이용한 직각 변복조 방식 및 회로

Info

Publication number: KR920002273B1
Application number: KR1019890009747A
Authority: KR
Inventors: 양태권
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 강진구
Priority date: 1989-07-08
Filing date: 1989-07-08
Publication date: 1992-03-20
Also published as: JPH0352390A; KR910004015A; JP3162067B2; US5093723A

Abstract

내용 없음.

Description

원격 PLL을 이용한 직각 변복조 방식 및 회로

제1도는 종래의 직각 이상 변복조기의 기본적 구성도.

제2도는 위상 오차 θ가 있을 경우의 직각 이상 복조기 및 벡터 특성도.

제3도는 위상 불평형시의 직각 이상 복조기 및 벡터 특성도.

제4도는 본 발명에 따른 직각 이상 변조기.

제5도는 본 발명에 따른 직각 이상 복조기.

제6도는 주신호의 표준영상 레벨 파형도.

제7도는 본 발명에 따른 위상 검출용 파이롯트 신호 파형도.

제8도는 본 발명에 따른 제4도의 동작 파형도.

제9도는 본 발명에 따른 제5도의 동작 파형도.

본 발명은 고정세 텔레비젼 수상기에 있어서 직각 이상변복조기에 관한 것으로, 특히 송수신간의 직각 이상 변조시 발생된 위상오차에 의한 검파신호의 열화와 채널간의 크로스토크(crosstalk)를 제거하기 위해 표준영상 신호의 수평라인중 오우버 스캔되는 구간에서 파이롯트(Pilot) 신호를 삽입하고 이 신호를 기준 신호로 이용하여 송수신간의 영상 반송파 위상을 동위상으로 로킹(Locking)하는 원격 PLL을 이용한 직각 변조방식 및 회로에 관한 것이다.

일반적으로 직각 이상 변복조 기술은 고정세 TV기술의 일환으로 고정세 TV신호를 기존영상신호 대역에 다중화시킬 때 대역 압축효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 일반 TV가 4 : 3인데 비해 화면의 종횡비를 16 : 9와 같이 와이드 비전화할 경우 센터부의 주신호와 사이드 팬널부의 부가신호를 같은 신호 대역내에서 다중화하여 전송할 수 있다. 이때 수신기측의 정확한 동기 검파에 의해 원래의 신호를 완전하게 재생하는 할 수 있다. 특히 전송채널을 기존TV채널과 같이 이용할 수 있는데서 양립성있는 EDTV나 ATV계열의 TV시스템에서 필수적으로 요구되는 기술이라고 할 수 있다.

이를 위한 종래의 기술을 살펴보면 변복조 방법은 동일한 주파수로 90°의 위상차를 갖는 2개의 반송파 신호에 제1도와 같이 각각 다른 주신호와 부가신호를 실어서 전송한 후 수신단에서 각각 동기 검파함으로써 같은 주파수 대역안에 2개의 메시지 신호를 다중화하여 송수신할 수 있는 기술이다.

송신측에서는 제1도(1a)와 같이 Xc(t)는

가 되며, 수신측에서는 제1도(1b)와 같이 2배의 coswt를 곱하면 주신호

는

가 된다.

상기 (2)식을 저역통과필터(LPF1)에 통과시키면 반송파 성분은 제거되고, 메시지 신호만 남아 (3)식과 같이 된다.

부가신호

도 위와같은 과정을 거쳐(4)식과 같이 된다.

상기 (4)식을 저역통과필터(LPF)에 통과시키면 마찬가지로 반송파 성분이 제거되어 (5)식과 같이 된다.

그러나 제1도는 이상적인 상태에서의 동기 검파시에 얻을 수 있는 특성을 나타낸 것이고, 실제로 전송채널을 거쳐 동기검파를 할 경우는 송신측 반송파의 위상과 수신측 반송파의 위상이 반드시 일치하지 않고, 위상 에러(θ)가 존재할 가능성이 매우 높아진다. 이럴 경우 위상에러와 위상불평형(phase unbalance)현상이 발생되는데, 우선 위상에러의 경우 신호 감쇄현상과 크로스토크가 발생하는데, 이에 대한 벡터 해석을 제2도 (2b)에 표시하였다. 이를 수식으로 표현하면 제2도(2a)와 같이 위상에러(θ)를 가지고 수신하는 주신호

는 (6)식과 같이 된다.

상기 (6)식을 저역통과필터(LPF1)로통과시키면 (7)식과 같이 되고,

부가신호

도상기 (6), (7)식의 과정을 거치면 (8)식과 같이 된다.

제2도의 (2b)의 벡터도에 표시한 바와같이 (7),(8)식의 첫 번째 항은 원신호

가 위상오차(θ)만큼 열화됨을 알 수 있고, 두 번째항은 m₂(t)가 역시 θ만큼 m₁(t)에 크로스토크를 끼치고 있음을 알 수 있다.

한편, 동기검파시 위상불평형에 의한 영향을 살펴보면 제3도(3a)와 같이 수신단의 반송주파수가 주신호일 경우 +θ, 부가 신호일 경우 -θ로 위상 불평형이 발생된다. 이에 대한 벡터해석을 제3도(3b)로 나타내었다.

제3도(3a)에서 수신된 신호 [X₂(t)]은 주신호에 대해서도 2cos(wt+θ)로 복조하여 저역통과필터(LPF1)에서 저역변환을 하면

가 되고, 부가신호에 대해서는 2sin(wt+θ)로 복조하여 저역여파기(저역통과필터 2)에서 저역 변환시키면,

이 된다

여기서 상기(9), (10)식의 cosθ항은 신호 열화를 나타내고, sinθ항은 인접채널간의 간섭(crosstalk)으로 작용됨으로 상기 식(9), (10)이 동일하게 되어 위상 에러현상보다 오히려 더 심각한 악영향을 미치게 된다. 이상과 같이 위상에러와 위상 불평형을 줄이는 근본적안 대책으로서는 위상오차(θ)를 줄이는 방안이 최선임을 알게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 위상오차(θ)를 줄이기 위해 송신단에 반송파 위상신호를 파이롯트 신호로써 수평귀선기간에 삽입하고 수신단에서는 상기 파이롯트 신호를 검출하여 PLL을 걸어주어 송수신간의 영상 반송파 위상을 동위상으로 록킹시키는 직각 이상 변복조 방식을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 디지털 PLL을 구성하여 송신측 영상 반송파의 록킹된 수신측 영상반송파를 재생하므로 위상오차 및 위상불평을 줄여 검파신호의 열화 및 채널간의 간섭을 줄일 수 있는 회로를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명에 따른 직각 위상 변조기도로서, 주신호[m₁(t)]를 완충하는 완충기(1)와, 상기 주신호[m₁(t)]로부터 수평동기신호를 검출하는 수평동기 검출기(9)에서 검출된 수평동기 신호로부터 소정의 펄스폭을 갖는 파이롯트 펄스파형을 검출하기 위한 윈도우 신호를 발생하는 윈도우 발생기(10)와, 상기 윈도우 발생기(10)에서 발생된 윈도우 신호의 위치를 조정하는 위치 조정기(11)와, 영상 반송파신호를 발생하는 영상 반송파 발생기(4)와, 상기 영상 반송파 발생기(4)에서 출력되는 반송파 신호레벨을 변환하는 레벨변환기(6)와, 상기 레벨 변환기(6)의 출력신호를 분주하는 분주기(7)와, 상기 분주기(7)의 출력과 상기 위치조정기(11)의 출력신호를 곱하여 파이롯트 신호를 발생하는 제 1곱셈기(8)와, 상기 제1 곱셈기(8)에서 출력된 파이롯트 신호를 파형 정형하는 펄스파형정형기(3)와, 상기 완충기(1)에서 정형된 주신호와 상기 펄스파형정형기(3)에서 정형된 파이롯트 신호를 합성하는 제1 가산기(2)와, 상기 제1 가산기(2)의 출력과 상기 영상반송파 발생기(4)의 출력을 곱하는 제2 곱셈기(5)와, 상기 영상반송파 발생기(4)의 출력과 90° 위상차를 갖도록 하는 제1 90°이상기(14)와, 부가신호[m₂(t)] 의 신호처리 시간을 보상하는 시간 보상기(13)와, 상기 제1 90° 이상기(14)와 시간보상기(13)의 출력을 승산하는 제3 곱셈기(15)와, 상기 제2, 3곱셈기(5,15)의 출력을 합성하여 변조하는 제2 가산기(12)로 구성된다.

제5도는 본 발명에 따른 직각 이상 복조기로서, 상기 변조된 수신신호[Xr(t)]를 궤환하는 레벨 변환신호와 승산하는 제4 곱셈기(16)와, 상기 제4 곱셈기(16)에 입력되는 상기 레벨 변환신호와 90°의 위상차가 되도록 하는 제2 90°이상기(29)와, 상기 제2 90°이상기(29)의 출력과 상기 변조된 수신신호[Xr(t)]를 승산하는 제5 곱셈기(28)와, 상기 제4,5곱셈기(16,28)의 출력신호를 저역 필터링하는 저역통과필터(17, 30)와, 상기 저역통과필터(30)의 출력신호를 완충하여 부가신호를 발생하는 완충기(32)와, 상기 저역통과필터(17)의 출력신호를 완충하여 주신호를 발생하는 완충기(31)와, 상기 저역통과필터(17)의 출력으로부터 수평동기 신호를 검출하는 수평동기 검출기(18)와, 상기 수평동기 검출기(18)에서 검출된 수평동기 신호의 펄스폭조정으로 파이롯트 제어를 위한 윈도우신호를 발생하는 윈도우 발생기(19)와, 상기 윈도우 발생기(19)에서 발생되는 신호의 위상을 조정하는 위치 조정기(20)와, 상기 위치 조정기(20)에서 조정된 신호로부터 파이롯트 신호를 검출하는 파이롯트 검출기(21)와, 상기 파이롯트검출기(21)의 검출신호를 파형정형하는 파형정형기(22)와, 입력 전압에 따라 주파수를 달리하여 소정 주파수를 발생하는 전압제어 발진기(25)와, 상기 전압제어발진기(25)의 출력을 소정 분주하는 분주기(26)와, 상기 분주기(26)의 출력과 파형정형기(22)의 출력신호를 비교하여 위상을 검출하는 위상 검출기(23)와, 상기 위상 검출기(23)의 출력을 저역에서 필터링하여 DC화로 상기 전압제어발진기(25)의 발진주파수를 결정하는 저역통과필터(24)와, 상기 전압 제어발진기(25)의 출력의 레벨을 변환하는 레벨변환기(27)로 구성된다.

제6도는 CCIR과 ICC에서 권고한 TV신호로써 표준 영상레벨 패턴도이고, 제7도는 위상검출용 파이롯트 신호를 수평 라인 신호의 오우버 스켄되는 구간에 삽입되는 신호 파형도이며, 제8도는 본 발명에 따른 제4도의 동작 파형도로서, (8a)는 표준TV신호로서의 주신호 파형을 나타낸 것이며, (8b)는 상기(8a)파형의 수평동기신호를 검출한 파형이며, (8c)는 상기 (8b)의 수평동기신호로부터 7.8㎲만큼 위치조정을 한 다음 펄스폭을γ만큼 줄인 파형으로써 파이롯트 펄스타형만을 검출하기 위한 제어용 신호이다. (8d)는 반송파 발진기의 출력이 680KHz에서 2MHz사이의 주파수가 되도록 분주하여 γ구간동안에 하나의 펄스파형만을 전송할 수 있도록 하는 제4도의 분주기(7) 출력 파형이다. (8e)는 상기 (8d)의 펄스파형을 상기(8c) 의 제어신호로써 추출한 제4도의 제1곱셈기(8)출력이며, 이 신호를 레벨변환하여 상기(8a)의 주신호에 합성한 최종 변조출력이 (8f)신호이다.

제9도는 본 발명에 다른 제5도의 동작파형으로서, (9a)는 전송경로를 통하여 동기검파한 제8도의 (8f)신호 파형을 나타낸 것이다.(9b, 9c) 수평동기검출 및 윈도우 발생/위치 조정신호로(9b, 9c)와 같은 과정을 거쳐 (9d)와 같은 파이롯트 신호를 검출해 낸다. (9d)는 제8도의 (8e)와 같은 펄스 파형이다. (9e)는 상기 (9d)의 파형을 소정시간 지연시켜 제5도의 위상검출기(23)의 기준신호로써 이용하기 위하여 파형을 정형한 것이다. (9f)는 제8도의 (8d)와 로킹된 제5도의 전압제어 발진기(25)의 출력 파형이다.

따라서 제8도(8d)와 제9도의 (9f)는 원격으로 PLL된 동일 위상의 신호 파형이 된다.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제4-9도를 참조하여 상세히 설명하면, 제8도(8a)파형과 같은 제4도의 주신호[m₁(t)]는 제4도의 수평동기 검출기(9)에 의하여 (8b)와 같은 수평동기신호를 검출하고, 제4도의 윈도우 발생기(10)와 위치조정기(11)에 의하여 (8c)와 같은 파형을 발생하며, 이는 파이롯트 신호를 삽입하기 위한 제어신호로서 동작한다. 한편, 완충기(1)를 통과한 주신호[m₁(t)] 는 펄스파형정형기(3)를 통해 들어오는 파이롯트신호와 가산기(2)에서 (8f)와 같이 파형이 합성되어 제2 곱셈기(5)에 인가됨과 동시에 영상반송파 발생기(4)의 출력과 신호에 의해 변조되어 제2 가산기(12)로 인가된다.

영상반송파 발생기(4)의 반송파는 또한 분주기 소자에 따라 적정레벨로 레벨변환기(6)에 의하여 변환되며, 이때 영상반송파에 대한 분주기(7)의 분주회수는 펄스파형의 주기가 0.5㎲-1.5㎲ 범주내 임의의 주파수로서 영상반송파 주파수의 1/n배(n은 정수)가 되도록 선정하면 된다. 그 이유는 파이롯트 삽입구간 2㎲내에 하나의 펄스 파형만이 삽입되도록 하며, 그 주파수 특성은 제5도의 저역통과필터(17) 통과영역에 포함되어야 하기 때문이다.

그러므로 전술한 위치조정기(11)의 출력인 (8c)의 파이롯트 삽입구간과 (8d)의 파형을 갖는 분주기(7) 출력이 제1 곱셈기(8)를 통과하므로써 (8e)와 같이 파이롯트 펄스파형으로 만들어지며, 이 신호를 (8f)와 같이 주신호와 합성하기 위하여 펄스파형정형기(3)에서 적정레벨로 변환시킨다.

한편, 부가신호[m₂(t)]는 주신호[m₁(t)]의 신호 처리시간을 보상하기 이한 시간 보상기(13)를 거쳐 제3 곱셈기(15)에 인가함과 동시에 영상 반송파 발생기(4)의 위상과 90° 위상차를 갖도록 하기 위하여 도시하지 않은 저항(R)과 캐패시터(C)의 미분회로로 구성된 제1 90° 이상기(14)에서 변조된 후 제2 가산기(12)에서 주신호[m₁(t)]의 변조신호와 합성된다.

이때의 위상각(θ)는

의 공식을 만족하며 여기서는 θ가 90°가 되어야 함은 물론이고, 캐패시터(C)의 값은 10PF에서 50PF사이의 값을 갖도록 선정하는 것이 좋으며 저항(R)의 값은 이에따라 자동적으로 산출된다. 주신호[m₁(t)]의 변조신호와 부가신호[m₂(t)]의 변조신호는 90°위상차(orthogonal)를 갖기 때문에 동일한 신호대역에서 채널간의 간섭없이 두 신호를 다중화 할 수 있다.

제4도의 변조출력은 전송채널을 경유하되 제5도의 수신신호[xr(t)]로서 입력된다. 제5도에서 (9a)와 같이 수된되 수신신호[xr(t)]는 PLL로킹이 되지 않은 상태에서 우선 전압제어발진기(25)(송신측 영상반송파와 동일한 주파수 발진)의 출력으로써 제4곱셈기(16)에 인가하고 이어서 저역통과필터(17)를 통과시키므로써 주신호[m₁'(t)]를 검파하고, 또한 제2 90°이상기(29)를 통하여 제5 곱셈기(28)에 인가하고, 저역통과필터(30)에서 통과되면 부가신호[m₂'(t)]를 복조하게 되며, 완충기(31,32)를 통하여 각각 출력된다. 레벨변환기(27)는 송신측 반송파출력(coswt,sinwt)의 진폭을 2배로 하기 위한 것이며, 그렇지 않을 경우 수신레벨이 송신측 신호레벨의 절반으로 감쇄하기 때문이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 요지는 위상오차(θ)를 줄이기 위한 수단으로서 저역통과필터(17)를 통한 주신호[m_i'(t)]를 수평동기검출기(18)에서 (9b)의 파형과 같이 수평동기 신호를 검출한다. 그리고 윈도우 발생기(19)와 위치조정기(20)에 의하여 송신측의 제8도(8c)와 같은 파형을 발생시키고, 파이롯트 신호 검출기(21)에 의하여 (9d)와 같은 파이롯트 신호를 검출한다. 위상검출기(23)의 기준신호로써 PLL을 정확히 동작시키기 위하여 (8d)의 신호를 (9e)와 같이 파형정형기(22)를 통하여 듀티사이클을 늘린다. 초기에 분주기 (26)에서 분주한 다음 위상검출기(23)에 인가하면서 파형정형기(22)의 출력의 기준신호와의 위상차를 위상검출기(23)에 검출하고, 이를 저역통과필터(24)로써 DC로 평활하여 전압제어발진기(25)에 내장된 바렉터 다이오드(Varavter Diode)에 인가하면 위상차가 점차 줄어들게 되고, 마침내 동위상으로 록킹된다. 결국 송신측 영상 반송파 신호의 위상과 수신측 반송파의 위상이 원격PLL로써 록킹이 되며, 따라서 상기 언급한 위상에러와 위상불평형에 의한 신호열화와 크로스토크를 제거할 수 있게된다.

상술한 바와 같이 표준 영상신호의 수평라인중 오우버스켄되는 구간에 파이롯트 신호를 삽입하여 이를 원격PLL의 기준신호로써 이용함으로 송수신간의 영상 반송파 위상을 동위상으로 록킹되어 송수신간에 직각이상 변복조에 따른 위상오차를 제거하므로 검파신호의 열화와 채널간의 크로스토크를 제거하는 이점이 있다.

Claims

영상신호를 전달하는 송수신간의 주신호와 부가신호를 직각 이상 변복조하는 방식에 있어서, 상기 주신호로부터 수평동기신호를 검출하여 윈도우 신호발생후 위치를 조정하는 제1과정과, 영상 반송파를 발생하여 레벨 변환후 분주하여 제1과정에서 발생된 신호와 합성하여 파이롯트 신호를 발생하는 제2과정과, 상기 주신호를 완충하여 상기 제2 과정의 파이롯트 신호를 삽입하는 제3 과정과, 상기 부가신호의 시간 보상을 한 후 상기 영상신송파의 90°위상차를 갖도록 하여 승산하는 제4과정과, 상기 제3과정의 출력과 상기 영상반송파를 승산하여 상기 제4 과정의 출력과 가산하여 변조하는 제5과정과, 상기 제5 과정의 변조된 신호를 받아 발진신호에 의해 위상차를 갖도록 하여 승산한 후 주,부가 신호를 검파하는 제6과정과, 상기 주신호로부터 수평동기 신호를 검출하는 제7과정과, 상기 제7과정의 수평동기신호에 의해 윈도우 신호를 발생하여 위치 조정한 후 파이롯트 신호를 검출하는 제8과정과, 상기 제8과정의 파이롯트 신호와 상기 발전신호를 소정 분주한 신호와의 위상차를 비교하여 송신신호와 록킹된 주파수를 발진하여 상기 제6과정으로 제공하여 주,부가 신호를 완충하는 제9과정과, 상기 제9과정의 주,부가 신호를 완충하여 복조하는 제10 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 원격PLL을 이용한 직각 변복조방식.
영상신호를 전달하는 송수신간의 주신호와 부가신호를 직각 이상 변복조하는 회로에 있어서, 주신호[m₁(t)]를 완충하는 완충기(1)와, 상기 주신호[m₁(t)]로부터 수평동기신호를 검출하는 수평동기 검출기(9)와, 상기 수평동기 검출기(9)에서 검출된 수평동기 신호로부터 소정의 펄스폭을 갖는 파이롯트 펄스파형을 검출하기 위한 윈도우 신호를 발생하는 윈도우 발생기(10)와, 상기 윈도우 발생기(10)에서 발생된 윈도우 신호의 위치를 조정하는 위치 조정기(11)와, 영상 반송파신호를 발생하는 영상 반송파 발생기(4)와, 상기 영상 반송파 발생기(4)에서 출력되는 반송파 신호의 레벨을 변환하는 레벨변환기(6)와, 상기 레벨 변환기(6)의 출력 신호를 분주하는 분주기(7)와, 상기 분주기(7)의 출력과 상기 위치조정기(11)의 출력신호와 상기 분주기(11)의 출력을 곱하여 파이롯트 신호를 발생하는 제1 곱셈기(8)와, 상기 제1 곱셈기 (8)에서 출력된 파이롯트 신호를 파형 정형하는 펄스파형정형기(3)와, 상기 완충기(1)에서 정형된 주신호와 상기 펄스파형정형기(3)에서 정형된 파이롯트 신호를 합성하는데 제1 가산기(2)와 상기 제1 가산기(2)의 출력과 상기 영상반송파 발생기(4)의 출력을 곱하는 제2 곱셈기(5)와, 상기 영상반송파 발생기(4)의 출력과 90°위상차를 갖도록 하는 제1 90°이상기(14)와, 부가신호[m₂(t)]의 신호처리 시간을 보상하는 시간 보상기(13)와, 상기 제1 90°이상기(14)와 시간보상기(13)의 출력을 승산하는 제3 곱셈기(15)와, 상기 제2, 3곱셈기(5,15)의 출력을 합성하여 변조하는 제2가산기(12)와, 상기 변조된 수신신호[Xr(t)]를 궤환하는 레벨 변환신호와 승산하는 제4 곱셈기(16)와, 상기 제4 곱셈기(16)에 입력되는 상기 레벨 변환신호와 90°의 위상차가 되도록 하는 제2 90°이상기(29)와, 상기 제2 90° 이상기(29)의 출력과 상기 변조된 수신신호 [Xr(t)]를 승산하는 제5곱셈기(28)와, 상기 제4,5곱셈기(16,28)의 출력신호를 저역 필터링하는 저역통과필터(17,30)와, 상기 저역통과필터(30)의 출력신호를 완충하여 부가신호를 발생하는 완충기(32)와, 상기 저역통과필터(17)의 출력신호를 완충하여 주신호를 발생하는 완충기(31)와 상기 저역통과필터(17)의 출력으로부터 수평동기 신호를 검출하는 수평동기 검출기(18)와, 상기 수평동기 검출기(18)에서 검출된 수평동기 신호의 펄스폭 조정으로 파이롯트 제어를 위한 윈도우신호를 발생하는 윈도우 발생기(19)와, 상기 윈도우 발생기(19)에서 발생되는 신호의 위상을 조정하는 위치 조정기(20)와, 상기 위치 조정기(20)에서 조정된 신호로부터 파이롯트 신호를 검출하는 파이롯트 검출기(21)와, 상기 파이롯트검출기(21)의 검출신호를 검출하는 파형정형기(22)와, 입력 전압에 따라 주파수를 달리하여 소정 주파수 발생하는 전압제어 발진기(25)와, 상기 전압제어발진기(25)의 출력을 소정 분주하는 분주기(26)와, 상기 분주기(26)의 출력과 파형정형기(22)의 출력신호의 위상을 비교하여 이를 검출하는 위상 검출기(23)와, 상기 위상 검출기(23)의 출력을 저역통과필터링하여 DC화하여 상기 전압제어발진기(25)의 발진 주파수를 결정하는 저역통과필터(24)와, 상기 전압 제어발진기(25)의 출력의 레벨을 변환하는 레벨변환기(27)로 구성됨을 특징으로 하는 회로.