KR0129767B1 - 샘플링레이트 변환장치 - Google Patents

샘플링레이트 변환장치

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KR0129767B1
KR0129767B1 KR1019900004315A KR900004315A KR0129767B1 KR 0129767 B1 KR0129767 B1 KR 0129767B1 KR 1019900004315 A KR1019900004315 A KR 1019900004315A KR 900004315 A KR900004315 A KR 900004315A KR 0129767 B1 KR0129767 B1 KR 0129767B1
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sampling
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sampling frequency
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다다오 후지다
다께시 니노미야
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오가 노리오
소니 가부시기가이샤
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Abstract

내용없음

Description

샘플링레이트 변환장치
제1도는 본원 발명의 일실시예에 의한 샘플링레이트 변환자치를 나타내는 블록도.
제2도는 제1도의 샘플링레이트 변환장치의 각 필터의 나이퀴스트 특성을 나타내는 특성선도.
제3도는 제1도의 샘플링레이트 변환장치의 일부를 이루고 있는 레이트변환 필터의 구성을 나타내는 접속도.
제4도(a),(b),(c)는 제3도의 레이트변환필터의 동작의 설명을 위한 신호 파형도.
제5도는 제1도의 샘플링레이트 변환장치의 로패스필터의 구성을 나타내는 접속도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 샘플링레이트 변환장치 2 : 레이트변환필터
3 : 로패스필터, f1, f2 : 샘플링주파수, f1/2, f2/2 : 나이퀴스트주파수.
본원 발명은 샘플링레이트( sampling rate )변환장치에 관환 것이며, 특히 디지털신호의 샘플링주파수를 상관성이 낮고 또한 주파수가 상이한 샘플링주파수로 레이트변환하는 경우에 적용할수 있는 것이다.
조래, 예를 들면 1985년 1월 10일자 출원공개된 일본국 특개소 60-4324호에 개시된 바와같이, 비교적 낮은 샘플링레이트를 가진 디지털오디오신호와 관련하여 주로 사용하도록 한 샘플링레이트 변환장치를 사용함으로써 최초의 디지털신호의 샘플링주파수를 상관성이 낮고 또한 주파수가 상이한 임이의 샘플링주파수로 레이트변환할 수 있는 것을 제안하였다. 이와 같은 샘플링레이트 변환장치에 있어서는 입력디지탈신호를 오버샘플하게되고, 그결과 오버 샘플된 신호는 보간되어 디지털로패스필터에 적용됨으로써, 디지털로패스필터의 출력을 출력전환회로에 공급하여 소정의 샘플링주파수를가진 디지털신호를 발생한다. 상기 샘플링레이트 변환장치는 보간회로, 디지털로패스필터 및 출력전환회로의 순서로 직렬접속되어 있지만, 앨리어싱 (aliasin) 잡음없이 샘플링레이트를 변환할수 있으며, 보간회로와 출력전환회로 사이에 접속된 디지털로패스필터는 특히 입력디지탈신호가 디지털비디오신호인 경우 매우 높은 차수가 되어야 한다. 그런데, 이와같은 샘플링레이트 변환장치를 사용하여 예를들면 샘플링주파수가 13.5MHz로 이루어지는 PAL 콤포넌트방식의 디지털비디오신호를 샘플링주파수가17.734MHz로 이루어지는 PAL 콤포지트방식의 디지털비디오신호로 변환하려고 하면, FIR형 (finite impulse response)디지탈로패스필터는 전송 채널에서 나이퀴스트(Nyquist)주파수를 유지하도록 샘플링레이트 변환장치에 소정의 변환특성을 갖기위해서 길이가 16,500차수의 필터를 필요로 한다. 디지털로패스필터에 이와같은 큰 차수를 갖게한다는 것은 직접회로로서 로패스필터를 설계하는 것이 곤란하기 때문에 실제상 실형이 곤란하다.
따라서, 본원 발명의 목적은 종래의 기술의 상기 문제점을 해소할 수 있는 샘플링레이트 변환장치를 제공하는데 있다.
좀더 상세히 설명하면, 본원 발명의 목적은 비교적 간이하고 소형이며 높은 변환특성 및 정밀도를 가진 샘플링레이트 변환장치를 제공하는데 있다.
본원 발명의 다른 목적은 그 크기를 소형으로하고,직접회로(IC)로서 그 설계를 용이하게 하도록 비교적 작은 차수로 이루어진 디지털로패스필터를 사용하는 샘플링레이트 변환장치를 제공하는데 있다.
본원 발명의 또 다른 목적은 비교적 높은 샘플링레이트를 가진 디지털비디오신호등에 사용하기에 적합한 샘플링레이트 변환장치를 제공하는데 있다.
본원 발명의 일실시에 의하면, 제 1의샘플링주파수를 가진 입력디지탈비디오신호의 샘플링레이트를 이 제1의샘플링주파수와 상이한 제 2의 샘플링주파수를 가진 제 2의 샘플링레이트로 변환하는 샘플링레이트 변환장치에 있어서, 상기 제 1의 샘플링주파수의 정수배의 레이트로 상기 입력디지탈비디오신호를 오버샘플링하기 위하여 상기 입력디지탈비디오신호를 수신하여 상기 입력디지탈비디오신호의 데이터 사이에 0값을 발생하는 입력전환회로와, 상기 입력전환회로에 접속되어 출력신호를 보간하는 보간수단과, 보간출력신호에 작용하여 상기 제 2의 샘플링주파수를 가진 디지털비디오신호를 발생하는 출력전황회로와, 제 2의 샘플링주파수를 가진 상기 디지털비디오신호를 수신하여 샘플링레이트 변환으로 인한 그리고 각각 제1 및 제2 의 샘플링주파수의 1/2 주파수 대역간에 나타나는 불필요한 신호성분을 제거하는 로패스필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치를 제공한다.
본원 발명의 상기 및 목적, 특징 및 이점은 첨부도면을 참조하여 다음의 실시예의 상세한 설명으로 명백해질 것이며, 각 도면에서 동일개소에 대해서는 동일한 참조번호로 표시하였다.
이하, 도면에 따라서 본원 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
제 1도에 있어서, (1)은 전체로서 샘플링레이트 변환장치를 표시하며,제 1의 샘플링주파수 f1로 이루어지는 디지털신호DG1를 제 1의 샘플링주파수f1 와는 상이한 제 2의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 디지털신호 DG2 로 변환한다. 샘플링레이트 변환장치(1)는 보통 높은 주파수를 가지며, 그것으로 인해 제 2의 샘플링주파수f2를 갖는 디지털신호DG10를 얻는 제 1또는 제 2의샘플링주파수f1 또는 f2 각각의 나이퀴스트 주파수 f1/2 또는 f2/2 에 대응하는 소정의 주파수대역에서 디지털신호 DG1를 오버샘블링하는 오버샘블링 또는 레이트 변환필터(2)와, 낮은 주파수를 갖는 제 1또는 제 2의 샘플링주파수 f1 또는 f2 의 나이퀴스트주파수 f1/2 또는 f2/2 에 대응하는 출력신호 DG2 의 주파수대역을 제한하는 로패스필터(3)로 이루어지며, 샘플링레이트변환의 요인이 되거나 나이퀴스트 주파수 f1/2 및 f2/2 의 주파수대역 사이에 나타나는 불필요한 신호성분을 디지털신호 DG10로부터 제거한다.
본원 발명에 의한 샘플링레이트 변환장치(1)를 사용하여 예를들면 13.5MH의 샘플링주파수의 콤포넌트방식의 디지털비디오신호와 같은 비교적 낮은 제 1의 샘플링주파수 f1 로 이루어지는 디지털신호 DG1를 예를 들면 17.734MHz 의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 PAL 콤포지트방식의 디지털비디오신호와 같은 비교적 높은 제 2의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 디지털신호 DG2 로 변환한다.
실제상, 제 1의 샘플링주파수 f1 의 디지털신호 DG1에서 제 2의 샘플링주파수 f2 의 디지털신호 DG2 로 샘플링주파수의 레이트 변화을 하는 경우, 신호 DG1 및 DG2 의 각 나이퀴스트주파수 f1/2 및 f2/2 사이에는 신호가 없어지기 때문에 샘플링레이트 변환장치(1)에서 변화된 신호 DG2 의 샘플링레이트를 전송하기전에 나이퀴스트주파수 사이에 나타나는 불필요한 대역성분을 제거하여무신호화하여야 한다.
이 레이트 변환필터(2)는 예를 들면 4500차의 FIR형 디지털필터로 구성되며, 전체로서 500배의 오버샘플링필터로 이루어진다. 이로 인해, 이 레이트변환필터(2)에 있어서는 제 2도에 파선으로 표시한 바와같이, 제 1 샘플링주파수 f1의 나이퀴스트주파수 f1/2 부근까지 플래트한 특성을 가지며, 이 나이퀴스트주파수 f1/2 로부터 제 2의 샘플링주파수 f2 의 나이퀴스트주파수 f2/2 에 걸쳐서 완만하게 하강하는 나이퀴스트특성 C2 하에 샘플링레이트를 변환하도록 되어있다.
또, 레이트변환필터(2)로부터 송출되는 디지털신호 DG10 은 로패스필터(3)에 입력되어 소정의 주파수대역으로 제안된 후, 제 2의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 디지털신호 DG2 로서 샘플링레이트 변환장치(1)의 출력으로서 송출된다.
이 로패스필터(3)는 예를 들면 33차수(次數)를 가진FIR 형 디지털필터로 구성되며, 제 2 도에 실선으로 도시한 바와같이 제 1의 샘플링주파수 f1 의 나이퀴스트주파수 f1/2 직전까지 플래트한 특성을 가지며, 이 나이퀴스트주파수 f1/2에서 급격히 하강하는 특성 C1 하에 입력되는 디지털신호 DG10을 대역제한 하도록 되어 있다.
실제상 이 실시에의 경우, 레이트변환필터(2)는 제 3도에 도시한 바와같이 구성되어 있으며, 4500차의 FIR형 디지털필터(2')이외에, 입력전환회로(4), 출력전환회로(5) 및 타이밍조정회로(6)가 포함된다. 제 1의 샘플링주파수 f1 의 디지털신호 DG1 (제 4도(A)) 이 입력전환회로(4)의 제 1의 입력단 a에 입력된다. 또, 이 입력전환회로(4)의 제 2 입력단 b 는 접지되어 있으며, 입력타이밍 제어회로(도시하지 않음)로부터 공급되는 제 1의 샘플링주파수 f1 의 500배의 오버샘플링주파수 500f1 로 이루어지는 입력제어신호 CNTIN 에 다라서 입력단 a 및 b 에 교대로 전환되는 이동가능한 출력단 c를 포함한다. 입력제어신호 CNTIN 의 각 사이클 동안에 제 1의 샘플링주파수 f1 의 입력디지탈신호 DG1를 샘플링주기 T1 에 대하여 기간 T1/500 동안, 제 1의 입력단 a를 선택함으로써 디지털신호 DG1의 각 샘플링주기 T1 동안에 오버샘플된 데이터사이에 0 값이 산출될 때 즉 출력단 c 가 접지된 출력단 b 로 전환될 때마다 제 1의 샘플링주파수 f1 의 500배의 속도로 샘플링한다.
출력단 c 로 구성된 입력전환회로(4)의 출력은 FIR 형 디지털필터(2')에 접속되고, 실시예에서 알수 있는 바와 같이 오버샘플링주파수 500f1 로 동작하도록 되고, 각각 기간 T1/500 의 지영시간을 가진 4499개의 프립플롭 D1-D4499의 직렬회로로 구성되며, 제 3도의 FIR형 디지털필터(2)는 샘플링 주기 T1에 대하여 9차의 FIR형 디지털필터로 이루어짐으로써 소저의 나이퀴스트특성 C2(제2도)을 갖도록 되어 있다. 제 3도의 FIR형 디지털필터(2')에 있어서 , 플립플롭 D1-D4499의 입력디지탈 신호 및 각 플립플롭 D1-D4499 의 출력디지탈신호는 각각 4500개의 승산회로 MO-M4499에 입력된다. 중간의 승산회로 M1-M4498은 각각 플립플롭 D1-D4498의 출력디지탈 신호를 받으며, 또한 플립플롭 D2-D4499의 입력디지탈신호에 대응한다. 승산회로 MO-M4499 에 입력된 것은 소정의 계수 aO-a4499 와 승산된후, 대응하는 가산회로 A1-A4499를 사용하여 전체승산 결과가 가산되며,이와같이해서 입력되는 디지털신호 DG1을 500배로 오버샘플링하여 오버샘플링신호 DGOVR (제4도(B))에 6배의 오버샘플링신호로서 예시함을 얻는다.
이것을 출력전환회로(5)의 입력단 d에 송출한다. 이 출력전환회로(5)는 제 3도에서와같이 출력타이밍제어회로(도시하지않음)로부터 공급되며, 제2의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 출력제어신호 CNTOUT 에 따라서 제2의 샘플링주파수 f2 의 샘플링기간T2마다 온제어되며, 이리하여 그 출력단 e로부터는 제 2의 샘플링주파수 f2에 대략 동기하여 리샘플링된 리샘플링신호DGRSP 가 얻어지며, 이것이 계속되는 타이밍조정회로(6)에 입력되어서 정확하게 제2의 샘플링주파수 f2에 동기하도록 조정되고, 이와같이해서 제 2의 샘플링주파수 f2 로 이루어지는 디지털신호 DG10(제4도(C))을 얻도록 되어있다.
또, 이 실시예의 경우 로패스필터(3)는 제5도예 도시한 바와같이 구성되어 있으며,레이트변환필터(2)에서 샘플링레이트가 제2의 샘플링주파수 f2 로 변환된 디지털신호 DG10이 FIR형 디지털필터에 입력된다.
이 FIR GUD형 디지털필터는 제2의 샘플링주파수 f2로 동작하도록 되고, 각각 샘플링 주파수 f2의 샘플링 주기T2의 지연 시간을 가진 32개의 플립플롭 DD1-DD32의 직렬회로로 구성되며, 샘플링주기 T2에 대하여 33차의 FIR형 디지털필터로 이루어짐으로써, 소정의 나이퀴트특성C1(제2도)을 갖도록 되어 있다.
이 플립플롭 DD1-DD32의 입력디지탈신호 및 플립플롭DD1-DD32의 출력디지탈신호는 각가 33개의 승산회로 MM0-MM32에 입력된다. 중간의 승산회로 MM1-MM31은 각각 플립플롭 DD1-DD31의 디지털신호를 받으며, 또한 플립플롭DD2-DD32의 입력디지탈신호에 대응한다. 승산기 MM0-MM32에 입력된 것은 소정의 개수 b0-b32와 승산된 후, 가산회로(7)에 전체승산 결과가 가산되며, 이와 같이해서 입력되는 디지털신호 DG10의 통과대역을 제한하고, 이리하여 소정의 나이퀴스트 특성C1을 가지며, 제2의 샘플링주파수f2를 가진 디지털신호 DG2를 출력하도록 되어 있다.
실험에 의하면, 소정의 나이퀴스트특성 C1을 가지며 또한 500배의 오버샘플링에 의한 샘플링레이트 변환장치를 제3도에 도시한 바와 같은 레이트변환필터만으로 실현하도록 된 종래의 구성에서는 최소한 전체로서 16500차의 차수의 FIR형 디지털필터(2')가 필요하게 되는 것이 일본국 특갯소 60-4324호에 공지된 바가 있다.
분명히, 소정의 나이퀴스트특성C1에 필요한 큰 차수의 필터(2')는 집적회로로서 이와 같은 필터를 제공한다는 관점에서 비실용적이다. 필터의 사용하여 출력디니탈신호 DG2를 나이퀴스트특성C1으로 제한하면 출력전환회로의 앞에 배설된 필터에 필요한 큰 차수는 필터(3)의 경우와 같이 출력전환회로로 다음 배설된 로패스필터의 500배의 조정을 해야한다.
나이퀴스트특성 C1에 대한 제2의 샘플링주파수f2를 갖는 출력디지탈신호를 제한하기 위한 출력전환회로에 앞에 로패스필터에 16500차의 차수가 필요한 종래 기술에 반하여, 본원 방명에 의하면 레이트변환필터(2)의 차수 4500차에 출력전환회로(5)의 앞에 로패스필터(3)의 차수 33차를 더하여 이루어지는 4533차의 차수로 구성할 수 있으며, 이리하여 현저히 간소된 양의 데이터로 조작되어 전체로서 같은 샘플링레이트 변환특성 및 정밀도로 회로구성을 각별히 간략화할 수 있었다.
이상의 구성에 의하면, 제1의 샘플링주파수 f1을 가진 디지털신호 DG1를 주파수 f1보다 높은 제2의 샘플링 주파수 f2의 나이퀴스트주파수 f2/2에 따른 소정의 주파수대역에서 오버샘플링하여 제2의 샘플링주파수 f2로 이루어지는 디지털신호DG10을 얻는 동시에, 제1의 샘플링주파수 f1의 나이퀴스트주파수f/2에 따라 대역제한하도록 함으로써, 오버샘플링필터의 차수를 각별치 저감할 수 있으며, 이리하여 전체로서 간이한 회로구성으로 소정의 샘플링레이트 변환특성 및 정밀도를 가진 샘플링레이트 변환장치를 실현할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는 제1의 샘플링주파수f1을 가진 입력디지탈신호DG1의 샘플링레이트를 주파수 f1보다 높은 제2의 샘플링주파수f2로 변환하는 경우에 대해 기술하였으나, 본원발명은 이에 한하지 않고, 제2의 샘플링주파수f2를 가진 디지털신호 DG2의 샘플링레이트를 보다 낮은 제1의 샘플링주파수F1로 변환하는 경우에도 적용할 수 있는 것이다. 이 경우 제1 도의 레이트변환필터(2) 및 로패스필터(3)의 구성을 반대로하여 제1의 입력디지탈신호를 로패스필터(3)를 통해서 대역 제한한후, 필터(3)의 출력이 레이트변환필터(2)에 입력하도록 하면, 입력디지탈신호보다 낮은 바람직한 샘플링주파수로부터 상술한 실시예와 효과를 실현할 수 있다.
또, 상술한 실시예에 있어서는 레이트변환필터(2)의 오버샘플링수를 500배로 선정한 경우에 대해 기술하였으나, 오버샘플링수는 이에 한하지 않고 필요에 따라 여러 가지로 선택할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에 의하면 레이트변환필터(2) 및 로패스필터(3)의 차수를 9차 및 33차로 선정하여 FIR형 디지털필터(2')의 차수를 4500차로 한 경우에 대해 기술하였으나, 각 차수는 이에 한하지 않고, 요구되는 나이퀴스트특성에 따라 선정하면 된다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는 샘플링주파수 f1-13.5(㎒)로 이루어지는 PAL콤포닌트 방식 및 샘플링주파수 f2=17.734(㎒)로 이루어 지는 PAL콤포지트 방식의 디지털비디오신호사이에서 샘플링주파수 변환하는 경우에 대해 기술하였으나, 본원 발명은 이에 한하지 않으며, 요는 디지탈신호의 샘플링주파수를 상관성이 낮은 다른 샘플링주파수로 변환하는 경우에 널리적용하기에 적합한 것이다.
본원 발명에 의한 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나 본원 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구의 범위에 정의한 바와 같은 본원 발명의 기술적 사상이나 범위를 일탈하지 않고, 이 기술분야에 숙련된 사람은 여러 가지 변형 및 변경을 가질수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1의 샘플링주파수를 가진 입력디지탈비디오신호의 샘플링레이트를 이 제 1의 샘플링주파수와 상이한 제2의 샘플링주파수를 가진 제2의 샘플링레이트로 변환하는 샘플링레이트 변환장치에 있어서, 상기 제1의 샘플링주파수의 정수배의 레이트로 상기 입력디지탈비디오신호신호를 오버샘플링하기 위하여 상기 입력디지탈비디오신호를 수신하여 상기 입력디지탈비디오신호의 테이터 사이에 0값을 발생하는 입력전환화로와, 상기 입력전환회로에 접속되어 출력신호를 보간하는 보간수단과, 보간 출력신호에 작용하여 상기 제2의 샘플링주파수를 가진 디지털비디오신호를 발생하는 출력전환회로와, 제2의 샘플링주파수를 가진 상기 디지털비디오신호를 수신하여 샘플링레이트 변환으로 인한 그리고 각각 제1 및 제2의 샘플링주파수의 1/2주파수 대역간에 나타나는 불필요한 신호성분을 제거하는 로패스필터로 이루어지는 것을특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치,
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제2의 샘플링주파수는 상기 제1의 샘플링주파수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로패스필터는 상기 제1의 샘플링주파수의 1/2의 차단주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1의 샘플링주파수를 가진 입력디지탈비디오신호는 콤포닌트방식의 비디오신호인 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1의 샘플링주파수는 13.5㎒인 것을 특징로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2의 샘플링주파수를 가진 상기 디지털비디오신호는 콤포지트방식의 비디오 신호인 것을 특징으로하는 샘플링레이트 변환장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 콤토닌트방식의 비디신호 및 상기 콤포지트방식의 비디오신호는 모두 PAL신호인 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 샘플링주파수는 각각13.5㎒ 및 17.734㎒인 것을 특징으로하는 샘플링레이트 변환장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 로패스필터는 FIR(finite impulse response)형 디지털필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 입력전환회로는 FIR형 디지털필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링레이트 변환장치.
KR1019900004315A 1989-03-30 1990-03-30 샘플링레이트 변환장치 KR0129767B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-79532 1989-03-30
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