KR101185561B1 - 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치 및 방법 - Google Patents

방송 수신기의 자동 이득 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방송 수신기 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 방송 방식에 따라서 수신기의 RF 이득 및 IF 이득을 적응적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치는 수신되는 방송신호의 변조 방식을 판별하는 변조 방식 판별부; 및 상기 변조 방식 판별부에서 판정된 변조 방식에 따라서 RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트인 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시키는 테이크 오버 포인트 조정부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

방송 수신기의 자동 이득 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling gain of broadcasting receiver automatically}
도 1은 본 발명에 따른 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법의 흐름도이다.
도 3(a)는 본 발명의 일실시 예에 따른 256 QAM 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 RF/IF AGC 특성을 도시한 것이다.
도 3(b)는 본 발명의 일실시 예에 따른 256 QAM 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 SNR 특성을 도시한 것이다.
도 4(a)는 본 발명의 일실시 예에 따른 8-VSB 변조 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 RF/IF AGC 특성을 도시한 것이다.
도 4(b)는 본 발명의 일실시 예에 따른 8-VSB 변조 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 SNR 특성을 도시한 것이다.
본 발명은 방송 수신기 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 방송 방식에 따라서 수신기의 RF 이득 및 IF 이득을 적응적으로 제어하는 장치 및 방법 에 관한 것이다.
송신 장치로부터 송신되는 신호의 세기는 일정하지만 수신기까지의 거리 및 수신기에 도달할 때까지의 여러 종류의 채널을 거치면서 신호의 세기는 변하게 된다. 이렇게 세기가 변한 신호가 수신기에 입력되는데, 수신기 중 복조기를 포함하는 신호 처리 회로들은 일정한 크기를 가지는 신호가 입력된다고 가정하고 설계된다. 따라서, 수신기로 입력되는 신호의 이득을 조절하여 항상 일정한 크기를 유지하도록 이득을 제어할 필요가 있다.
이러한 역할을 실행하는 것이 자동 이득 제어(Automatic Gain Control: AGC) 회로이다. 그리고, 방송 수신기에서는 RF AGC 회로와 IF AGC 회로를 함께 사용한다.
방송 수신기에서는 변조 방식에 따라서 변조기에서 필요로 하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 값이 다르며, SNR 특성과 인접 채널 간섭 특성은 상호 밀접한 관계가 있다. 즉, SNR 특성을 향상시키면 인접 채널 간섭 특성이 나빠지고, SNR 특성을 저하시키면 인접 채널 간섭 특성이 개선되는 상호 작용을 일으킨다.
그런데, 종래의 기술에 따르면 방송 수신기로 수신되는 방송신호의 변조 방식에 관계없이 RF AGC 회로와 IF AGC 회로의 이득 특성을 동일하게 설정하였다. 이로 인하여, 방송신호의 변조 방식에 따라서 SNR 특성이 최적화되지 않아 인접 채널 간섭 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 수신되는 방송신호의 변조 방식에 따라서 적응적으로 자동 이득 제어 회로의 이득 특성을 조정하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치는 수신되는 방송신호의 변조 방식을 판별하는 변조 방식 판별부; 및 상기 변조 방식 판별부에서 판정된 변조 방식에 따라서 RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트인 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시키는 테이크 오버 포인트 조정부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법은 (a) 방송신호가 검출되는지를 판정하는 단계; (b) 상기 단계(a)의 판정 결과 방송신호가 검출되는 경우에, 검출된 방송신호의 변조 방식을 판별하는 단계; 및 (c) 상기 단계(b)에서 판별된 변조 방식에 따라서 RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트인 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식과 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 채용하는 방송 수신기를 예를 들 어 설명하기로 한다. 물론 본 발명이 이에 한정되지 않고 다양한 복수의 변조 방식들을 채용하는 방송 수신기에 적용될 수 있다.
일반적으로, 방송 수신기에서는 RF AGC 회로와 IF AGC 회로를 함께 사용하고, 도 3(a) 또는 도 4(a)와 같은 형태의 이득 특성을 갖는다. RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트를 테이크 오버 포인트(Take Over Point: TOP)라 칭한다. 도 3(a)에서 테이크 오버 포인트는 TOP1 또는 TOP2가 된다. 도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이 테이크 오버 포인트 값에 따라서 자동 이득 제어 회로의 이득 특성이 바뀐다는 것을 알 수 있다.
그러면, 방송 수신기로 수신되는 방송신호의 변조방식에 따라서 RF AGC 이득 곡선 및 IF AGC 이득 곡선의 테이크 오버 포인트를 조정하는 기술에 대하여 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치는 RF AGC 증폭기(101), RF 자동 이득 제어기(102), 주파수 변환부(103), IF 필터(104), IF AGC 증폭기(105), IF 자동 이득 제어기(106), 변조 방식 판별부(107), 테이크 오버 포인트 조정부(108) 및 복조부(109)를 포함한다.
위의 복조부(109)는 세부적으로 VSB 복조기(109-1) 및 QAM 복조기(109-2) 등으로 구성된다.
RF AGC 증폭기(101)는 안테나(도면에 미도시)로부터 입력되는 RF(Radio Frequency) 방송신호를 RF 자동 이득 제어기(102)에서 결정된 이득으로 증폭시킨 다.
RF 자동 이득 제어기(102)는 RF AGC 증폭기(101)의 출력의 크기를 검출하여 기준값보다 크면 이득을 낮추고, 기준값보다 작으면 이득을 높여 출력이 기준값이 되도록 RF AGC 증폭기(101)의 이득을 가변시킨다.
이 때, RF 자동 이득 제어기(102)는 입력 신호의 크기가 테이크 오버 포인트(Take Over Point) 이하인 약전계 범위에서만 RF AGC 증폭기(101)의 이득을 가변시키고, 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 초과하는 강전계 범위에서는 RF AGC 증폭기(101)의 이득을 일정한 값으로 고정시킨다.
본 발명에서 테이크 오버 포인트는 수신되는 방송신호의 변조 방식에 따라 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 결정한다. 테이크 오버 포인트를 결정하는 방법은 테이크 오버 포인트 조정부(108)에서 상세히 설명하기로 한다.
주파수 변환부(103)는 RF 자동 이득 제어기(102)에서 증폭된 RF 방송신호를 중간 주파수(Intermediate Frequency: IF) 대역으로 주파수를 변환시킨다. 즉, 주파수 변환부(103)는 내부의 믹서 및 발진기 회로에 의하여 RF 신호를 국부적으로 생성된 발진 주파수에 혼합시킴으로써 선택된 채널 주파수를 중간 주파수로 전환시킨다.
IF 필터(104)는 중간 주파수 대역의 신호만을 통과시키며, 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave: SAW) 필터로 구성할 수 있다.
IF AGC 증폭기(105)는 IF 필터(104)의 출력 신호를 IF 자동 이득 제어기 (106)에서 결정된 이득으로 증폭시킨다.
IF 자동 이득 제어기(106)는 IF AGC 증폭기(105)의 출력의 크기를 검출하여 기준값보다 크면 이득을 낮추고, 기준값보다 작으면 이득을 높여 출력이 기준값이 되도록 IF AGC 증폭기(105)의 이득을 가변시킨다.
이 때, IF 자동 이득 제어기(106)는 입력 신호의 크기가 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 초과하는 강전계 범위에서만 IF AGC 증폭기(105)의 이득을 가변시키고, 테이크 오버 포인트(Take Over Point) 이하의 약전계 범위에서는 IF AGC 증폭기(105)의 이득을 일정한 값으로 고정시킨다.
변조 방식 판별부(107)는 IF AGC 증폭기(105)에서 출력되는 신호를 입력하여, 입력된 신호의 변조 방식을 판별한다.
그리고, 복조부(109)에서는 변조 방식 판별부(107)에서 판별된 변조 방식에 근거하여 대응되는 VSB 복조기(109-1) 또는 QAM 복조기(109-2)를 이용하여 변조된 방송신호를 복조시킨다.
QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식은 디지털 변조 방식의 일종인 다치 변조(multi-level modulation) 방식의 하나로서, 제한된 전송 대역을 이용한 데이터 전송 효율의 향상을 위해 반송파의 진폭과 위상을 동시에 변조하는 방식이다.
VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식은 단측파대(SSB)와 양측파대(DSB)의 절충방식을 말한다. TV 신호의 경우 오디오신호 및 영상신호를 포함한 전체의 대역폭이 4.5MHz에 해당되는데, 이를 DSB 방식으로 변조할 경우에 전송에 9MHz의 대역 폭이 필요하게 되어 주파수 대역의 낭비가 심하게 된다. 이를 개선하기 위하여 VSB 변조 방식에서는 캐리어 주파수를 중심으로 odd symmetry 특성을 갖는 필터를 이용함으로써 TV 신호의 경우 6MHz의 대역폭으로 신호를 전송한다. VSB(Vestigial Side Bands) 변조 방식에 따라 변조된 신호에는 46.69MHz의 VSB 파일럿 신호가 존재한다.
변조 방식 판별부(107)에서는 일 예로서 46.69MHz의 VSB 파일럿 신호가 검출되는지 여부에 따라 입력되는 방송신호가 VSB 변조 방식인지를 판단한다. 즉, VSB 파일럿 신호가 검출되는 경우에는 VSB 변조 방식으로 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 QAM 방식으로 판정한다.
그러면, 변조 방식의 판별 결과를 이용하여 테이크 오버 포인트(TOP) 조정부(108)에서 다음과 같이 변조 방식에 따라서 테이크 오버 포인트를 가변시킨다.
일반적으로, 변조 방식에 따라서 복조 회로에서 필요로 하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 값이 상이하다.
예를 들어, 256 QAM 방송신호가 수신되는 경우에 QAM 복조기(109-2)에서 필요로 하는 SNR 값이 8-VSB 방송신호가 수신되는 경우에 VSB 복조기(109-1)에서 필요로 하는 SNR 값보다 크다고 하자. 그러면, QAM 복조기(109-2)에서 필요로 하는 SNR 값을 기준으로 테이크 오버 포인트를 결정하면, 8-VSB 방송신호가 입력되는 경우에 필요 이상의 S/N 마진을 갖게 된다.
따라서, 8-VSB 방송신호가 방송 수신기로 수신되는 경우에는 QAM 복조기(109-2)를 기준으로 설정된 테이크 오버 포인트를 낮추어 인접 채널 간섭 특성을 개선시킬 필요가 있다.
이에 따라서, 테이크 오버 포인트 조정부(108)에서는 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 다음과 같이 조정한다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 256 QAM 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 RF/IF AGC 특성 및 입력 신호의 세기에 따른 SNR 특성을 보여준다.
QAM 복조기(109-2)에서 필요로 하는 SNR 값이 TH1이라 하면, 마진을 고려하여 SNR 값이 K1이 되도록 테이크 오버 포인트를 TOP1로 결정한다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 8-VSB 변조 방식에서의 입력 신호의 세기에 따른 RF/IF AGC 특성 및 입력 신호의 세기에 따른 SNR 특성을 보여준다.
VSB 복조기(109-1)에서 필요로 하는 SNR 값이 TH2(TH2 < TH1)이라 하자. 만일 QAM 복조기(109-2)를 기준으로 결정된 테이크 오버 포인트를 TOP1을 VSB 변조신호가 수신될 때 변경없이 사용하여 AGC를 실행하면, SNR 마진은 (K1-TH2)로 QAM 복조 방식의 마진(K1-TH1)에 비하여 비교적 큰 값을 갖게 된다.
방송 수신기에서 SNR 특성과 인접 채널 간섭 특성은 상호 밀접한 관계가 있다. 즉, SNR 특성을 향상시키면 인접 채널 간섭 특성이 나빠지고, SNR 특성을 저하시키면 인접 채널 간섭 특성이 개선되는 상호 작용을 일으킨다.
따라서, VSB 변조 방식의 방송신호를 처리할 때는 QAM 방식의 방송신호를 처리할 때에 비하여 테이크 오버 포인트를 낮추어 인접 채널 간섭 특성을 개선시킬 필요가 있다.
즉, 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, VSB 변조 방식에서 테이크 오버 포인트는 마진을 고려하여 SNR 값이 K2가 되도록 TOP1로 조정한다.
테이크 오버 포인트 조정부(108)는 위와 같이 변조 방식에 따른 테이크 오버 포인트 값을 설정한 룩업 테이블을 이용하여, 변조 방식 판별부(107)에서 판별된 변조 방식에 대응되는 테이크 오버 포인트 값을 생성시킨다.
테이크 오버 포인트 조정부(108)에서 생성된 테이크 오버 포인트 값은 RF 자동 이득 제어기(102) 및 IF 자동 이득 제어기(106)에 인가되어, RF 자동 이득 제어기(102) 및 IF 자동 이득 제어기(106)의 이득 특성을 결정하는데 이용된다.
즉, RF 자동 이득 제어기(102)는 입력 신호의 크기가 테이크 오버 포인트 이하인 약전계 범위에서만 RF AGC 증폭기(101)의 이득을 가변시키고, 테이크 오버 포인트를 초과하는 강전계 범위에서는 RF AGC 증폭기(101)의 이득을 일정한 값으로 고정시킨다.
그리고, IF 자동 이득 제어기(106)는 입력 신호의 크기가 테이크 오버 포인트를 초과하는 강전계 범위에서만 IF AGC 증폭기(105)의 이득을 가변시키고, 테이크 오버 포인트 이하의 약전계 범위에서는 IF AGC 증폭기(105)의 이득을 일정한 값으로 고정시킨다.
이와 같은 동작에 의하여 수신되는 방송신호의 변조 방식에 따라서 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 인접 채널의 간섭 현상을 최소화시킬 수 있도록 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시킬 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법을 도 2의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 방송 수신기는 방송 신호가 검출되는지를 판단한다(S210). 방송 신호가 검출 유무는 IF 신호가 일정 레벨 이상으로 검출되는지 여부로 결정할 수 있다.
단계210(S210)의 판단 결과 방송 신호가 검출되는 경우에, 방송 수신기는 수신되는 방송 신호의 변조 방식을 판별한다(S220). 일 예로서 46.69MHz의 VSB 파일럿 신호가 검출되는지 여부에 따라 입력되는 방송신호가 VSB 변조 방식인지 아니면 QAM 방식인지를 판단한다. 즉, VSB 파일럿 신호가 검출되는 경우에는 VSB 변조 방식으로 판정하고, 그렇지 않은 경우에는 QAM 방식으로 판정한다.
단계220(S220)에서 판별된 변조 방식에 따라서 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 인접 채널의 간섭 현상을 최소화시킬 수 있도록 RF/IF 자동 이득 제어기의 테이크 오버 포인트를 결정한다(S230). 일예로서, 테이크 오버 포인트는 변조 방식별로 최적화된 테이크 오버 포인트가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 결정할 수 있다.
단계230(S230)에서 결정된 테이크 오버 포인트를 적용하여 방송 수신기의 RF 자동 이득 제어 및 IF 자동 이득 제어를 실행한다(S240).
이와 같은 방법에 따라 수신되는 방송신호의 변조 방식에 따라서 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 인접 채널의 간섭 현상을 최소화시킬 수 있도록 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 조정할 수 있게 된다.
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 수신되는 방송신호의 변조 방식에 따라서 최적화된 테이크 오버 포인트를 결정함으로써, 방송 수신 환경을 최적화시킬 수 있는 효과가 발생된다. 즉, 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 인접 채널의 간섭 현상을 최소화시킬 수 있는 효과가 발생된다.

Claims (6)

  1. 수신되는 방송신호의 변조 방식을 판별하는 변조 방식 판별부; 및
    상기 변조 방식 판별부에서 판정된 변조 방식에 따라서 RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트인 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시키는 테이크 오버 포인트 조정부를 포함함을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테이크 오버 포인트 조정부는 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시킴을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 테이크 오버 포인트 조정부는 변조 방식별로 최적화된 테이크 오버 포인트가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 가변시킴을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 장치.
  4. (a) 방송신호가 검출되는지를 판정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)의 판정 결과 방송신호가 검출되는 경우에, 검출된 방송신호의 변조 방식을 판별하는 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 판별된 변조 방식에 따라서 RF 자동 이득 제어기 및 IF 자동 이득 제어기 상호간의 이득 변화의 시작이 교차되는 임계 포인트인 테이크 오버 포인트(Take Over Point)를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 테이크 오버 포인트는 변조 방식별로 필요로 하는 신호 대 노이즈 비율(SNR)의 마진을 고려하여 조정함을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 테이크 오버 포인트는 변조 방식별로 최적화된 테이크 오버 포인트가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 조정함을 특징으로 하는 방송 수신기의 자동 이득 제어 방법.
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