무선 비디오 전송에 대응하는 클록 신호를 발생하는 방법, 장치 및 시스템Ⅰ
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무선 비디오 전송에 대응하는 클록 신호를 발생하는 방법, 장치 및 시스템Ⅰ
  • CCTV뉴스
  • 승인 2009.07.07 00:00
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무선 통신은 과거 수십 년 동안 급속히 발전해왔다. 고성능 고 대역폭의 무선 통신 설비가 제조되는 오늘날조차도, 더 높은 대역폭의 훨씬 더 높은 고성능에 대한 수요가 존재한다. 많은 가정집에서, 고정된 포인트에 위치해 있는 셋 탑 박스(STB)에서 케이블 또는 위성 링크를 통해 비디오 신호를 수신한다.

많은 경우, 이 STB로부터 적어도 수 미터 떨어진 거리의 위치에 스크린이나 프로젝터를 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 경향은 평판형 스크린 디스플레이, 예를 들어 플라즈마 또는 액정 디스플레이(LCD) 텔레비전을 벽에 걸 때 더욱 일반화되어 가고 있다. 케이블을 통한 이러한 디스플레이 또는 프로젝터와 STB와의 연결은 일반적으로 심미적인 이유 또는 설치의 편리성에서 바람직하지 않다.

그러므로 STB로부터 스크린으로의 비디오 신호의 무선 통신이 바람직하다. 비디오 신호는 픽셀 비디오 클록에 따라 비디오 프레임의 픽셀을 디스플레이 할 수 있다. 비디오 디스플레이는 비디오 제어 신호, 예를 들어 수평 동기 신호, 수직 동기 신호 또는 동기 온 그린 신호를 사용하여 비디오 픽셀 클록과 픽셀의 픽셀 레이트 사이를 동기화할 수 있다. 다음은 이스라엘의 아미몬 리미티드사로부터 공개 된 기술이다.

본 기술에서 다양한 어플리케이션이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 기술의 실시예가 이러한 관점에 제한되지는 않지만, 여기에 개시된 방법, 장치 및 시스템 중 하나 이상은 많은 어플리케이션, 예를 들어 문화 어플리케이션, 군사 어플리케이션 또는 그 외 다른 적절한 어플리케이션에서 사용될 수 있다.

그 중 하나가 소비자 가전(consumer electronics) 분야에서 사용될 수 있는데, 예를 들어 임의의 적절한 텔레비전, 비디오 악세서리, 디지털-버서타일-디스크(DVD), 멀티미디어 프로젝터, 오디오 및 비디오(A/V) 수신기/전송기, 게임 콘솔, 비디오 카메라, 비디오 레코더 또는 자동 A/V 악세서리의 일부로서 사용될 수 있다. 장치 및 시스템은 퍼스널 컴퓨터(PC)의 분야에서도 사용될 수 있는데, 임의의 적절한 데스크톱 PC, 노트북 PC, 모니터 또는 PC 액세서리의 일부로서 사용될 수 있다.

또한 전문 A/V의 분야에서의 사용은 임의의 적절한 카메라 또는 A/V 액세서리의 일부로서 이용된다. 그 외에도 의료 분야에서는 내시경 검사 장치 및 시스템, 의료 영상 모니터 및 의료 액세서리의 일부로서 사용될 수 있다. 보안 및 감시의 분야에 사용될 때는 적절한 보안 카메라 및 감시 설비의 일부로서 사용될 수 있다. 여기에 군사, 방어, 디지털 표지(digital signage), 커머셜 디스플레이(commercial display), 리테일 액세서리의 분야와 임의의 다른 적절한 분야 또는 어플리케이션에서 사용될 수 있다.

본 기술의 실시예가 이 관점에 제한되지는 않지만, 여기에 개시된 방법, 장치 및 시스템 중 하나 이상은 적어도 하나의 비디오 소스와 적어도 하나의 비디오 데스티네이션 사이에 비디오 신호를, 예를 들어 고화질 텔레비전(HDTV) 신호를 무선으로 전송하는데 사용될 수 있다. 또한 임의의 적절한 소스와 데스티네이션 사이에 임의의 다른 적절한 신호를 전송하는데 이용 되기도 한다.


도 1. 무선 비디오 통신 시스템의 개략도

도 1을 참조하면, 일부의 예시적인 실시예에 따른 무선 비디오 통신 시스템(100)을 개략적으로 도시하고 있다. 시스템(100)은 비디오 소스(102)로부터 수신된 비디오 신호(107)에 기초하여 무선 비디오 전송(120)을 전송하는 무선 비디오 전송기(104)를 포함할 수 있다. 비디오 소스(102)는 예를 들어 후술하는 바와 같은 신호(107)를 발생하기 위해 임의의 적절한 소프트웨어 또는 하드웨어를 포함할 수 있다.

신호(107)는 비디오 프레임의 시퀀스의 픽셀에 대응하는 픽셀 데이터(106) 및 하나 이상의 제어 신호(108)를 포함할 수 있다. 비디오 소스(102)는 미리 정해진 레이트("픽셀 레이트")로 비디오 프레임의 픽셀을 나타내는 픽셀 데이터(106)를 생성할 수 있다. 픽셀 레이트는, 비디오 프레임 시퀀스의 프레임 레이트 및 각각의 비디오 프레임을 나타내는 미리 정해진 수의 픽셀에 기초할 수 있다.

픽셀 레이트는 프레임당 픽셀의 수와 프레임 레이트의 적(product)으로 결정된다. 일례에서, 픽셀 데이터(106)의 픽셀 레이트는 750 라인 및 1650 행으로 배열될 픽셀을 포함하고, 프레임 레이트는 720p 순차주사 방식(progressive scanning)의 비디오 포맷에 따라 60 헤르츠(Hz)이다. 픽셀 레이트는 임의의 적절한 비디오 포맷, 표준 및 명세에 따라, 1080p 순차주사 방식의 비디오 포맷, 또는 임의의 다른 포맷에 따라, 아래에 열거된 도 1에서와 같이, 임의의 적절한 픽셀 레이트를 포함할 수 있다. 제어 신호(108)는 수평 동기(Hsync) 신호, 수직 동기(Vsync) 신호, 동기 온 그린(SOG) 신호, 데이터 인에이블(DE) 신호, 픽셀 클록 신호 또는 임의의 다른 적절한 동기, 클록 및 제어 신호를 포함할 수 있다.

전송(120)은 비디오 프레임의 픽셀을 나타내는 데이터 및 비디오 프레임의 시작을 나타내는 동기 신호(118), 비디오 프레임의 프레임 시작(Start Of Frame; SOF)을 포함할 수 있다. 동기 신호(118)는 후술하는 바와 같이 제어 신호(108)에 기초하여 발생될 수 있다. 또한 전송(120)은 전송(120)의 헤더의 일부로서, 전송(120)의 비디오 포맷, 프로토콜 또는 표준에 대응하는 정보를 포함한다.
전송기(104)는 임의의 적절한 변조 방식에 따라 데이터(116)를 변조하기 위해 변조기(110)를 포함할 수 있다. 전송기(104)는 전송(120)을 송신하기 위해 적어도 하나의 안테나(114)를 포함한다. 전송기(104)는 전송(120)을 전송하기 위해 임의의 적절한 전송 방법 또는 구성을 구현할 수 있다.

본 기술의 실시예가 이 관점에 제한되지는 않지만, 일부의 예시적인 실시예에서, 전송기(104)는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 변조 방식에 따라 전송(120)을 발생할 수 있다. 한편, 전송기(104)는 임의의 다른 적절한 변조 및/또는 전송 방식에 따라 전송(120)을 발생할 수 있다.

전송(120)은 다중입출력(MIMO) 전송을 포함한다. 예를 들어 변조기(110)는 적절한 MIMO 변조 방식에 따라 데이터(116)를 변조할 수 있으며, 적어도 하나의 안테나(114)는 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 또한 전송기는 전송(120)을 발생할 수 있는데, 2006년 10월 20일에 출원되고 기술의 명칭 "Apparatus and method for uncompressed, wireless transmission of video"인 미국특허출원 11/551,641 및 2007년 5월 3일에 공개된 미국특허공보 US 2007- 0098063("641 출원")에 개시된 바와 같이, 데이터(116)는 신호(106)에 대해 상관 해제 변환(de-correlating transformation), 이산 코사인 변환(DCT)을 적용하여, 픽셀 데이터(106)의 데이터 값의 제1 컴포넌트를 나타내는 적어도 하나의 거친 콘스텔레이션 심볼(coarse constellation symbol), 및 데이터 값의 제2 컴포넌트를 나타내는 미세 콘스텔레이션 심볼(fine constellation symbol)을 포함하며, 상기 문헌들의 내용은 본 명세서에 원용된다.

시스템(100)은 전송(120)을 수신하기 위해 적어도 하나의 안테나(126)를 가지는 무선 비디오 수신기(128)를 포함한다. 수신기(128)는 전송(120)을 복조하고, 출력 신호(137)를 발생하며, 이 출력 신호는 비디오 데스티네이션(142)으로 제공될 수 있다. 비디오 데스티네이션(142)은 예를 들어 후술하는 바와 같이 임의의 적절한 방식으로 신호(137)를 다룰 수 있도록 소프트웨어 및 하드웨어를 포함할 수 있다.

출력 신호(137)는 후술하는 바와 같이, 픽셀 데이터(106)에 대응하는 픽셀 데이터(138) 및 픽셀 클록 신호(140)에 대응하는 하나 이상의 제어 신호(141)를 포함할 수 있다. 일례에서, 제어 신호(141)는 픽셀 클록 신호(140)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제어 신호(141)는 Hsync 신호, Vsync 신호, SOG 신호, DE 신호, 픽셀 클록 신호 또는 임의의 다른 적절한 동기, 클록 또는 픽셀 클록 신호(140)에 대응하는 제어 신호를 포함할 수 있다.

수신기(128)는 전송(120)을 수신하기 위해 임의의 적절한 수신 방법 및/또는 구성을 구현할 수 있다. 본 기술의 실시예가 이 관점에 제한되지는 않지만, 수신기(128)는 OFDM 변조 방식에 따라 전송(120)을 수신 및 복조 할 수 있다. 수신기(128)는 임의의 다른 적절한 변조 또는 전송 방식에 따라 전송(120)을 수신 및 복조 할 수 있다. 수신기(128)는 전송(120)을 복조하기 위해 복조기(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복조기(130)는 적절한 MIMO 복조 방식에 따라 전송(120)을 복조할 수 있다.

동기 신호(118)는 수신기(128)와 전송기(104) 사이에서 무선 전송을 동기하기 위해 전송 동기 신호를 포함할 수 있다. 일례에서, 전송기(104)는 신호(107)에 기초하여 동기 신호(118)를 발생하기 위해 동기 신호 인코더(Synchronization Signal Encoder; SSE)(112)를 포함할 수 있고, 수신기(128)는 전송(120)으로부터 동기 신호(118)를 검출하기 위해 동기 신호 검출기(Synchronization Signal Detector; SSD)(132)를 포함할 수 있다. SSE(112)는 적절한 동기 시퀀스를 포함하는 동기 신호(118)를 발생하기 위해 동기 시퀀스 인코더를 포함할 수 있고, SSD(132)는 동기 시퀀스를 검출하기 위해 동기 시퀀스 디코더를 포함할 수 있다.

SSE(112)는 제어 신호(108)에 기초하여 픽셀 데이터(106)의 비디오 프레임 레이트에 대응하는 레이트로 동기 신호(118)를 발생할 수 있다. 결과적으로, 전송기(104)와 수신기(128) 사이의 무선 전송(120)은 동기 신호(118)가 데이터(116)의 비디오 프레임의 시작에서 전송기(104)로부터 수신기(128)로 전송되도록, 픽셀 데이터(106)의 비디오 프레임 레이트에 동기될 수 있다.

SSD(132)는 동기 신호(118)에 동기화된 동기 신호(134)를 발생할 수 있다. 신호(134)는 SOF 인디케이션 신호를 포함한다. 수신기(128)는 신호(134)에 기초하여 동기 신호(118)에 동기화된 픽셀 클록 신호(140)를 발생하기 위해 클록 발생기(136)를 포함할 수 있다. 픽셀 클록 신호(1400의 클록 레이트는 후술하는 바와 같이, 데이터(116)의 픽셀의 픽셀 레이트("데이터(116)의 픽셀 레이트")에 대응할 수 있다.

데이터(116)의 픽셀 레이트와 관련한 픽셀 클록 신호(140)의 클록 지터(clock jitter)는 5 나노초 이하, 혹은 1 나노초 이하일 수 있다.
본 기술의 실시예가 이 관점에 제한되지는 않지만, 일부의 예시적인 실시예에서, 신호(107)는 임의의 적절한 포맷의 비디오 신호를 포함할 수 있다. 일례에서, 신호(107)는 디지털 비디오 인터페이스(DVI) 포맷, 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 포맷, 비디오 그래픽 어레이(VGA) 포맷, VGA DB-15 포맷, 확장 그래픽 어레이(XGA) 포맷, 전술한 포맷의 임의의 확장 또는 임의의 다른 적절한 비디오 포맷으로, HDTV 비디오 신호, 비압축 HDTV 신호를 포함할 수 있다. 전송(120)은 HDTV 비디오 전송을 포함할 수 있다.
 
비디오 소스(102)는 임의의 적절한 비디오 장치 또는 모듈, 예를 들어, 휴대형 비디오 소스, 비휴대형 비디오 소스, 셋 탑 박스(STB), DVD, 디지털 비디오 레코더, 게임 콘솔, PC, 휴대형 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), 비디오 카세트 레코더(VCR), 비디오 카메라, 셀룰러 폰, 비디오 플레이어, 휴대형 비디오 플레이어, 휴대형 DVD 플레이어, MP-4 플레이어, 비디오 동글(dongle) 등을 포함할 수 있다.

비디오 데스티네이션(142)은 신호(137)를 취급할 수 있는 임의의 적절한 비디오 디스플레이 또는 수신기를 포함한다. 예를 들어, 비디오 데스티네이션(142)은 디스플레이 또는 스크린, 평판형 스크린 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이, 백 프로젝션 텔레비전, 텔레비전, 프로젝터, 모니터, 오디오/비디오 수신기, 비디오 동글 등을 포함할 수 있다.

안테나(114 및 126) 용으로 사용될 수 있는 안테나 타입은 내부 안테나, 다이폴 안테나, 전방향성 안테나(omni-directional antenna), 모노폴 안테나, 엔드 페드 안테나(end fed antenna), 원편 안테나(circularly polarized antenna), 마이크로 스트립 안테나, 다이버시티 안테나 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

픽셀 클록 신호(140)는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 동기 신호(134)에 기초하여 픽셀 클록 신호(140)를 조정함으로써, 데이터(116)의 픽셀 레이트와 관련해서 실질적으로 드리프트(drift) 없이 발생될 수 있다. 수신기(128)는 데이터(116)와 관련해서, 2 밀리초(ms) 이하로 또는 1ms로 이하로, 상대적으로 짧은 대기시간(low latency)으로 픽셀 데이터(138)를 발생할 수 있다. 또한 수신기(128)는 특정 픽셀에 대응하는 데이터(116)를 수신한 후, 겨우 2ms로 혹은 1ms로, 데이터(116)의 상기 특정 픽셀에 대응하는 픽셀 데이터(138)를 발생할 수 있다.

수신기(128)는 데이터의 상대적으로 작은 수의 픽셀에 대응하는 데이터(116)를 버퍼링 할 수 있다. 버퍼링 되는 데이터의 양은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이, 픽셀 클록 신호(140)의 동기, 드리프트 및 정확성을 조정 또는 검증하는 기간(time period)에 대응할 수 있다.

또한 수신기(128)는 비디오 프레임의 겨우 10%에 대응하는, 비디오 프레임의 겨우 20 라인(line)에 대응하고 비디오 프레임의 10 라인에 대응하는 데이터(116)를 버퍼링 할 수 있다. 일례에서, 수신기(128)는 비디오 프레임의 8 라인에 대응하는 데이터(116)를 버퍼링할 수 있다.

수신기(128)는 픽셀 클록 신호(140)에 기초하여 제어 신호(141)를 발생할 수도 있다. 예를 들어, 수신기(128)는 픽셀 클록 신호(140) 및 전송(120)의 포맷 정보에 기초하여 신호(141)의 Vsync, Hsync 및 DE 신호를 발생할 수 있다. 일례에서, Vsync 및 Hsync는 신호(140)의 필요한 수의 픽셀 클록 펄스를 카운트함으로써 발생될 수 있다. 수신기(128)는 픽셀 클록 신호(140)의 nHsync마다의 Hsync 신호 및 픽셀 클록 신호(140)의 nVsync마다의 Vsync 신호(141)를 발생할 수 있으며, 여기서 nHsync 및 nVsync는 도 1에 후술되는 바와 같이, 포맷 정보에 의해 정의된 바와 같은, 각각 행 및 프레임당 픽셀의 수를 나타낸다.

< 다음호에 계속>



<김현경 기자>

 

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