KR101442221B1 - 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 수신부; 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 ADC부; 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각 채널별로 나누어 저장하는 채널 메모리부; 상기 채널 메모리부로부터 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 데이터추출부; 추출한 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부; 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 다상보간필터부; 및 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부;를 포함한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 시스템의 동작 주파수를 높이지 않고도 RF 데이터의 정밀 지연 연산을 통해 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법{Multi beam former apparatus and method using polyphase interpolation filter}

본 발명은 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 하드웨어 복잡도를 간소화시키면서, 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 관한 것이다.

초음파 영상기술의 발달에 따라, 의료분야에서도 이러한 초음파 영상기술이 널리 활용되고 있다. 이러한 초음파 영상기술은 대상물의 전체 또는 부분에서의 반사파 또는 투과파를 통해 직관적인 도형을 획득하는 기술을 말한다.

이러한 초음파 영상기술의 일반적인 빔 집속 방법은 초음파 신호를 대상체로 송신한 후, 상기 대상체로부터 반사되는 초음파 신호를 전기신호로 바꾸고 이를 영상으로 표현한다. 이때 반사된 초음파 신호의 시간으로 상기 대상체와의 거리를 판단하며, 반사된 초음파신호의 수신강도를 통해 상기 대상체의 특성을 판단할 수 있다.

도 1은 일반적인 초음파 영상의 빔 집속 방법을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 주사선(scan line) 상의 화소점으로부터 온다고 가정하는 원형으로 방사된 초음파신호가 배열 변환자에 도달하는데, 이때 상기 배열 변환자에 도달된 초음파신호는 각각 다른 지연시간을 갖고 매질을 통해 배열 변환자에 도달한 신호이므로, 가변 시간지연 과정을 통해 위상차를 보상한 신호를 집속함으로써, 하나의 신호로 구성한다.

특히, 2차원 영상에서 초음파 영상장치의 해상도는 초음파신호의 진행방향과 평행한 축방향 해상도와 이와 수직인 측방향 해상도로 구분할 수 있다. 이때 측방향 해상도는 초음파신호의 빔폭이 좁을수록 증가하므로, 영상의 질을 향상시키기 위해서는 원하는 곳에 초음파신호를 집속해야한다. 이전의 빔 집속은 돋보기와 같은 방식의 어쿠스틱 렌즈를 통해 이루어졌으나, 최근 대부분의 영상장치에서는 초음파 변환자를 배열형태로 나열하고, 각각의 변환자에 시간지연을 다르게 할당하여 전기적으로 집속하는 방법이 주로 사용된다.

도 2는 집속점에서의 채널 간 수신지연을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주사선(scan line)을 기준으로 왼쪽에 위치하는 채널 1 내지 채널 8은 각각 주사선 오른쪽에 위치하는 채널 16 내지 채널 9에 대응하여 상호 대칭함에 따라, 집속점(foscal point)으로부터 대칭인 좌우 채널까지의 거리는 서로 동일하다.

이에 따라, 채널 1 내지 채널 8에 해당하는 내용만을 먼저 살펴본 후에, 해석은 모든 채널 즉, 채널 1 부터 채널 16까지로 확장할 수 있다. 결국, 상기 집속점으로부터 반사된 RF 신호는 모든 채널을 향해서 전달되는데, 상기 집속점으로부터 가장 가까운 거리에 존재하는 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치 (가)에 도달한 시점 즉, t = t1인 경우에, 상기 집속점으로부터 가장 먼거리에 존재하는 채널 1로 향하는 RF 신호는 상기 채널 1에 다가가지 못하고, 일정거리 이격된 위치인 위치 (나)에 도달한다.

결국, 각각의 채널은 동일한 시간에 빔집속점으로부터 반사된 초음파신호를 수신하지 못하므로, 빔 집속의 정확성이 감소하는 문제점이 발생했다.

상술한 바와 같이, 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법을 살펴보면 다음과 같다.

선행기술 1은 한국공개특허공보 제2008-0113751호(2008.12.31)로서, 단일 보간기를 이용한 다채널 빔집속장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 선행기술 1은 각 채널에서 샘플링된 데이터를 저장하는 메모리(100)와, 각 채널에 도착하는 시간 지연을 동적으로 계산하는 지연 계산기(200)를 포함하여 구성되는 초음파 영상처리 장치용 다채널 빔집속장치에 있어서, 상기 메모리(100)에 저장된 데이터를 사용하여 각각의 채널에서 필터계수와 곱해져야 할 데이터들을 하나의 블록으로 구분하여 구성되는 데이터 블록(300); 상기 데이터 블록(300)에 저장된 블록 데이터를 각 채널을 통하여 직렬로 더하여 블록섬(Block Sum)을 구하는 경로선택 및 직렬 덧셈부(400); 상기 경로선택 및 직렬 덧셈부(400)를 통하여 계산된 블록섬(Block Sum)에 필터 계수를 곱하여 빔집속출력을 출력하는 단일 보간 필터(500); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 오차가 적고 높은 해상도를 얻을 수 있는 기존의 보간 빔집속장치의 성능과 장점을 그대로 유지하면서도, 사용되는 보간기와 각 구성소자의 갯수를 훨씬 감소시켜 낮은 하드웨어 복잡도를 달성하여, 고성능, 저소비전력, 경량, 소형의 초음파 영상장치의 제작이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 선행기술 2는 한국공개특허공보 제2011-0096902호(2011.08.31)로서, 다중 주사선 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 선행기술 2는 복수의 주사선들 각각에 대응하는 채널 정수 지연시간의 최대값을 선택하는 단계; 상기 선택된 최대값이 변화될 때마다 레지스터를 시프트하여 채널 데이터를 저장하는 단계; 상기 선택된 최대값과 상기 복수의 주사선들 각각에 대응하는 채널 정수 지연시간 간의 차이에 기초하여 상기 저장된 채널 데이터들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 채널 데이터들을 각 주사선별로 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 영상의 프레임율을 증가시키거나 동일한 프레임율을 유지하면서 주사선 해상도를 증가시킬 수 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 시스템 동작 주파수를 높이지 않고도 정밀 지연이 가능하도록 하여, 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치는 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 수신부; 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 ADC부; 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각 채널별로 나누어 저장하는 채널 메모리부; 상기 채널 메모리부로부터 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 데이터추출부; 추출한 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부; 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 다상보간필터부; 및 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부;를 포함한다.

보다 바람직하게는 상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 지연값저장부;를 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 지연값연산부로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 다상보간필터부를 포함할 수 있다.

특히, 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어지는 다상보간필터부를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 데이터추출부를 포함할 수 있다.

특히, 상기 채널 메모리부로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼에 저장하는 데이터추출부를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부를 포함할 수 있다.

특히, 상기 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부를 포함할 수 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법은 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 단계; ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 단계; 채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 채널별로 나누어 저장하는 단계; 데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 단계; 지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 단계; 다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 단계; 및 빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 단계;를 포함한다.

보다 바람직하게는 상기 정밀지연값을 연산하는 단계를 수행한 후, 상기 정밀지연값을 보간하는 단계를 수행하기 전, 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하는 과정; 및 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 과정;을 포함하는 정밀지연값을 보간하는 단계를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 RF 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

특히, 상기 추출된 RF 데이터를 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장하는 것을 더 포함하는 RF 데이터를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하고, 이에 따라 정밀지연값을 연산하는 정밀지연값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

특히, 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속하는 빔집속단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 시스템의 동작 주파수를 높이지 않고도 RF 데이터의 정밀 지연 연산을 통해 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 다상 보간필터의 계수를 이용하여 정밀지연값의 보간이 이루어지므로, 지연값 연산을 위한 하드웨어의 구성이 복잡해지는 것을 방지하는 효과가 있다. 이에 따라, 저소비전력, 경량 및 소형의 휴대용 영상 장치를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 초음파 영상의 빔 집속 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 집속점에서의 채널 간 수신지연을 나타낸 도면이다.
도 3은 시스템 동작 주파수가 160MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.
도 4는 시스템 동작 주파수가 40MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 RF 데이터의 정밀지연값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 RF 데이터의 조지연값 및 정밀지연값 연산과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 본 발명에 대해 설명하기에 앞서, 빔 집속과정에 대하여 간략히 설명하도록 한다.

도 2는 집속점에서 채널 간 수신 지연을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 집속점으로부터 반사된 RF 신호가 모든 채널을 향해 전달된다. 이때, 상기 집속점으로부터 가장 가까운 거리에 존재하는 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치(가)에 도달하는 시점 즉, t=t1인 경우에, 상기 집속점으로부터 가장 먼거리에 위치하는 채널 1로 향하는 RF 신호는 위치(나)에 도달한다.

이후, 일정 시간이 지연(delay)된 시점인 t = t2인 경우에, 상기 채널 1로 향하는 RF 신호는 위치 (다)에 도달한다. 이에 따라, 상기 집속점으로부터 각 채널로 수신되는 RF 신호는 채널 별로 형성된 ADC부를 통과한 후, 채널 메모리부에 저장된다.

이때, 각 채널 별로 상기 ADC부에서 채널 메모리부에 저장될 때까지의 시간은 무시하고, 상기 집속점에서 채널로 향하는 RF 신호는 채널에 도달하는 대로 모두 채널 메모리부에 저장이 된다고 가정한다.

상기 집속점에서 채널 8로 향하는 RF 신호가 위치 (가)에 도달한 시점인 t = t1인 경우에 채널 8의 메모리에는 집속점에서 반사된 RF 신호가 저장이 된다. 하지만, 상기 집속점에서 채널 1로 향하는 RF 신호는 아직 위치 (나)에 있으므로, 상기 t = t1인 시점에 채널 1의 채널 메모리부에 저장된 값은 상기 집속점에서 반사된 RF 신호가 아닌 것을 알 수 있다.

이후, 일정 시간이 지연된 시점인 t = t2인 경우에, 채널 1의 채널 메모리부에 저장된 값이 상기 집속점에서 채널 1로 향하는 RF 신호가 된다.

즉, 빔 집속의 기본 개념은 모든 채널 메모리부에서 특정 집속점에서 반사된 RF 데이터(신호) 만을 추출하여 합산하는 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 채널 8 메모리에서는 t = t1인 시점에 저장된 RF 데이터를 추출하고, 상기 채널 1 메모리에서는 t = t2인 시점에 저장된 RF 데이터를 추출한다. 이때, 채널의 수는 16 개이고, 변환자 송신 주파수는 10MHz인 시스템으로 가정한다.

도 3은 시스템 동작 주파수가 160MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 그래프의 가로 방향은 채널을 나타내고, 세로 방향은 시간을 나타내어, 각각의 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터를 알 수 있다. 이때, 시스템 동작 주파수가 160MHz이므로, Δ1은 6.25ns이다.

또한, 상기 그래프 내 원을 지나고 있는 실선은 채널 간격 및 Δ가 매우 작을 때, 특정 집속점에서 반사된 RF 신호가 각각의 채널에 도달하는 시간 지연을 나타낸 특정 집속점에서의 이상적인 채널 지연 곡선이다. 이때, 원은 특정 집속점에서 반사된 RF 데이터가 6.25ns Δ1 간격마다 샘플링되어 채널 메모리부에 저장될 때의 특정 집속점에서의 채널 메모리부의 RF 데이터의 지연을 나타낸다.

이에 따라, 이상적인 채널 지연 곡선에 해당하는 RF 데이터를 빔 집속에 사용하는 것이 가장 이상적이지만, 실제로는 채널 간격 및 시스템 동작 주파수로 샘플링된 상기 원의 RF 데이터를 추출하여 빔 집속을 수행한다. 또한, 채널 간격은 변환자에 의해 고정되므로, 실제로는 시스템 동작 주파수에 의해 빔 집속의 해상도가 결정된다고 볼 수 있다.

도 4는 시스템 동작 주파수가 40MHz 일 때의 채널 메모리부를 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 시스템 동작 주파수는 40MHz이므로, Δ2는 25ns이다. 앞서 상술한 도 3의 도시된 그래프와 비교해 보면, 이상적인 채널 지연 곡선의 형태는 동일하지만, 세로 축의 해상도는 도 3이 더 정밀한 것을 알 수 있다. 또한, 도 3의 원처럼 이상적인 지연 곡선을 세밀하게 샘플링한 것을 정밀 지연(fine delay)이라고 하고, 도 4의 원처럼 이상적인 지연 곡선을 성기게 샘플링한 것을 조 지연(coarse delay)이라고 한다.

이러한 정밀 지연을 하기 위해서는 상기 도 3의 경우처럼 변환자 송신 주파수의 16배인 160MHz의 동작 주파수로 ADC부에서 아날로그 형태의 RF 신호가 디지털 형태의 데이터로 변환되고, 메모리에 저장되어야 한다.

이하, 도 5를 참고하여 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치(100)는 수신부(110), ADC부(120), 채널 메모리부(130), 데이터추출부(140), 지연값연산부(150), 지연값저장부(160), 다상보간필터부(170) 및 빔집속부(180)를 포함한다.

수신부(110)는 배열형태로 배치되는 다수의 채널로 이루어지고, 상기 각 채널을 통해 RF 신호를 수신한다.

ADC부(120)는 각 채널별로 수신한 RF 신호를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하여, RF 데이터를 생성한다.

채널 메모리부(130)는 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각각의 채널별로 나누어 저장한다.

데이터추출부(140)는 상기 RF 데이터의 현재 조 지연(coarse delay) 인덱스 빔(index beam)과 다음 조 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 상기 RF 데이터에 대한 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부(130)로부터 추출한다. 이러한 데이터추출부(140)는 상기 채널 메모리부(130)로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼(Buffer)에 저장한다.

지연값연산부(150)는 상기 데이터추출부(140)로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재의 정밀 지연(fine delay) 인덱스 빔과 다음의 정밀 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부(130)의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산한다.

지연값저장부(160)는 상기 지연값연산부(150)로부터 연산되어 수신한 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장한다.

다상보간필터부(170)는 상기 지연값연산부(150)로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간한다. 이때, 상기 다상보간필터부(170)는 유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어진다.

빔집속부(180)는 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는데, 상기 데이터추출부의 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속한다.

이하, 도 6을 참조하여 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법의 순서도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법은 먼저, 배열형태로 배치된 다수의 채널이 아날로그 형태의 RF 신호를 수신한다(S210).

ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 신호를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하여, RF 데이터를 생성한다(S220).

이후, 채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각각의 채널별로 나누어 저장한다(S230).

데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출한다(S240). 이러한 RF 데이터 추출과정은 상기 데이터추출부가 상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간의 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하여 상기 데이터추출부의 내부에 구비되는 버퍼에 저장한다.

지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산한다(S250). 이러한 정밀지연값 연산과정은 상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간에 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산한다.

이때, 지연값저장부가 상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장한다(S260).

이어서, 다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)한다. 이러한 정밀지연값의 보간과정을 보다 자세히 살펴보면, 먼저, 연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택한다(S270).

이어서, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간한다(S280).

이에 따라, 빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속한다(S290). 즉, 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속한다.

도 7은 본 발명에 따른 RF 데이터의 정밀지연값을 나타낸 그래프이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 도 4에 도시된 조 지연 상태의 RF 데이터를 이용하여 도 3에 도시된 정밀지연 상태의 RF 데이터를 계산하므로, 각 채널 별로 선택된 데이터만을 비교하면 도 3과 동일하다.

도 8은 RF 데이터의 조지연값 및 정밀지연값 연산과정을 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 시스템의 매 클락마다 멀티 빔 집속에 사용할 데이터 군을 모두 포함하는 데이터가 채널 메모리부에서 데이터 추출부로 업데이트된다. 데이터추출부가 지연값 연산부에서 연산된 조 지연 인덱스 빔 1을 기준으로 빔 1의 다상 보간 필터에 사용할 RF 데이터 군을 추출한다. 이때, 상기 조 지연 인덱스 빔1과, 조 지연 인덱스 빔2 간의 메모리 어드레스 차이가 크지 않으므로, 조 지연 인덱스 빔 간의 차이값을 이용하여 데이터추출부에서 다상 보간 필터에 사용할 RF 데이터를 추출하는 것이다. 이후, 다상보간필터부가 지연값연산부에서 연산된 정밀 지연 인덱스 빔 1과 정밀 지연 인덱스 빔 2 간에 정밀 지연 인덱스 빔 차이값을 이용하여 정밀지연값을 연산하고, 연산된 정밀지연값에 해당하는 빔 2의 다상 보간 필터에 사용할 계수를 선택한다.

결국, 지연값연산부가 조 지연 인덱스 빔 차이와 정밀 지연 인덱스 빔 차이를 연산하여 조 지연값 및 정밀지연값을 연산함으로써, 조 지연 및 정밀 지연을 계산하기 위한 하드웨어 구조를 단순화할 수 있고, 조 지연 인덱스 차이값 및 정밀 지연 인덱스 차이값은 지연값을 계산하기 위해 호스트로부터 수신한 파라미터 레지스터를 추가함으로써, 구현할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 지연값연산부가 정밀지연값을 연산하거나, 미리 연산된 지연값을 룩업 테이블(LUT: Look Up Table)에 저장하는 방식을 사용할 수도 있다.

지연값연산부 또는 LUT 방식의 지연값 테이블에서 계산된 정밀 지연 인덱스를 통해 다상 보간 필터에서 사용할 계수를 선택한다. 상기 지연값연산부 또는 LUT 방식의 지연값 테이블에서 연산된 조 지연 인덱스는 채널 메모리부에서 해당하는 RF 데이터를 읽어 데이터추출부에 저장하여 다상보간필터부에서 사용할 RF 데이터를 준비한다.

특히, 시스템의 매 클락 마다 갱신되는 채널 메모리부의 어드레스는 1을 넘지 않기 때문에 다상 보간 필터에 사용되는 RF 데이터가 멀티 빔을 고려하여 충분히 데이터추출부의 버퍼에 모두 채워지면 그 이후부터 빔 집속이 이루어진다. 결국, 상기 데이터추출부의 버퍼에 RF 데이터가 채워지기 전까지 기다리면, 시스템의 매 클락 마다 멀티 빔을 위한 데이터추출부의 RF 데이터의 업데이트는 최대 1을 넘지 않기 때문에 그 이후부터는 매 클락 멀티 빔 집속이 가능하다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치의 블록도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 사용가능한 채널 메모리부의 용량이 충분하고, 하드웨어 집적 용량이 충분한 경우에, 데이터 추출부의 버퍼 용량을 최소로 하고, 상기 채널 메모리부는 멀티 빔별로 구분하여 사용하도록 함으로써, 멀티 빔을 구현할 수 있도록 한다. 즉, 이러한 경우에는 앞서 도 9에서 사용한 조 지연 인덱스 차이값 및 정밀 지연 인덱스 차이값 대신에 모든 빔에 대한 조 지연 인덱스 및 정밀 지연 인덱스를 가지고 해당 빔의 채널 메모리부에 접근하여 RF 데이터 군을 추출한다.

본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 시스템의 동작 주파수를 높이지 않고도 RF 데이터의 정밀 지연 연산을 통해 빔 집속의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치 및 방법은 다상 보간필터의 계수를 이용하여 정밀지연값의 보간이 이루어지므로, 지연값 연산을 위한 하드웨어의 구성이 복잡해지는 것을 방지하는 효과가 있다. 이에 따라, 저소비전력, 경량 및 소형의 휴대용 영상 장치를 제조할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

110: 수신부 120: ADC부
130: 채널 메모리부 140: 데이터추출부
150: 지연값연산부 160: 지연값저장부
170: 다상보간필터부 180: 빔집속부

Claims (16)

1. 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 수신부;
   각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 ADC부;
   상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 각 채널별로 나누어 저장하는 채널 메모리부;
   상기 채널 메모리부로부터 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 데이터추출부;
   추출한 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 지연값연산부;
   상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 다상보간필터부; 및
   상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 빔집속부;
   를 포함하되,
   상기 지연값연산부는
   조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 정밀지연값을 연산하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지연값연산부로부터 연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 지연값저장부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 다상보간필터부는
   상기 지연값연산부로부터 연산된 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하고, 선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 다상보간필터부는
   유한 임펄스 응답 필터(Finite Impulse Response Filter)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 데이터추출부는
   상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 데이터추출부는
   상기 채널 메모리부로부터 추출된 조 지연상태의 RF 데이터를 내부에 구비된 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속장치.
   
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 빔집속부는
   상기 데이터추출부의 버퍼 내 RF 데이터가 모두 저장되면, 저장된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속장치.
   
9. 배열형태로 배치되는 다수의 채널이 RF 데이터를 수신하는 단계;
   ADC부가 각 채널별로 수신한 RF 데이터를 아날로그 상태에서 디지털 상태로 변환하는 단계;
   채널 메모리부가 상기 디지털 상태로 변환된 RF 데이터를 채널별로 나누어 저장하는 단계;
   데이터추출부가 상기 채널 메모리부에 저장된 RF 데이터 중 조 지연(coarse delay)상태의 RF 데이터를 추출하는 단계;
   지연값연산부가 상기 데이터추출부로부터 추출된 상기 RF 데이터에 대한 정밀지연값을 연산하는 단계;
   다상보간필터부가 상기 정밀지연값을 보간(interpolation)하는 단계; 및
   빔집속부가 상기 정밀지연값이 보간된 RF 데이터로부터 빔신호를 집속하는 단계;
   를 포함하되,
   상기 정밀지연값을 연산하는 단계는
   상기 조 지연상태의 RF 데이터에 대하여 현재 정밀 지연 인덱스 빔과 다음 정밀 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하고, 이에 따라 정밀지연값을 연산하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 정밀지연값을 연산하는 단계를 수행한 후, 상기 정밀지연값을 보간하는 단계를 수행하기 전,
    연산된 상기 정밀지연값을 룩업 테이블(Look Up Table)에 저장하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 정밀지연값을 보간하는 단계는
    연산된 상기 정밀지연값에 해당하는 다상 보간 필터계수를 선택하는 과정; 및
    선택한 다상 보간 필터계수를 이용하여 상기 정밀지연값을 보간하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 RF 데이터를 추출하는 단계는
    상기 RF 데이터의 현재 조 지연 인덱스 빔과 다음 조 지연 인덱스 빔간 상기 채널 메모리부의 어드레스 차이를 연산하여 조지연값을 획득하고, 이에 따라 조 지연상태의 RF 데이터를 상기 채널 메모리부로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 RF 데이터를 추출하는 단계는
    상기 추출된 RF 데이터를 상기 데이터추출부의 버퍼에 저장하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
    
14. 삭제
15. 제13항에 있어서,
    상기 빔집속단계는
    상기 데이터추출부의 버퍼에 저장된 RF 데이터로부터 빔 신호를 집속하는 것을 특징으로 하는 다상 보간필터를 이용한 멀티 빔 집속 방법.
    
16. 제9항 내지 제13항 및 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.

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