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KR200203297Y1 - Automatic direction setting of directive antenna for the terrestrial digital tv receiver - Google Patents

Automatic direction setting of directive antenna for the terrestrial digital tv receiver Download PDF

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KR200203297Y1
KR200203297Y1 KR2020000002564U KR20000002564U KR200203297Y1 KR 200203297 Y1 KR200203297 Y1 KR 200203297Y1 KR 2020000002564 U KR2020000002564 U KR 2020000002564U KR 20000002564 U KR20000002564 U KR 20000002564U KR 200203297 Y1 KR200203297 Y1 KR 200203297Y1
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Abstract

본 고안은 디지털 TV용 수신기에서 지향성 안테나를 수신 채널 설정시 자동으로 회전하여 최적 수신 방향으로 안테나가 지향하도록 하는 장치 및 방안에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a scheme for automatically rotating a directional antenna in setting a reception channel in a receiver for a digital TV so that the antenna is directed in an optimal reception direction.

장치의 구성은 채널 등화기(Channel Equalizer)를 가진 복조 칩과 이 칩의 값을 읽을 수 있는 CPU칩을 가진 수신기와 RS232C나 RS422 통신선로를 통해 회전할 수 있는 모터와 마이크로 프로세서를 가진 지향성 안테나 등으로 구성된다.The device consists of a demodulation chip with a channel equalizer, a receiver with a CPU chip that can read the value of the chip, and a directional antenna with a motor and a microprocessor that can rotate through RS232C or RS422 communication lines. It consists of.

사용자가 리모컨이나 전면에 부착된 keyPad를 통해 원하는 TV 채널을 입력하게 되면 수신기의 CPU는 복조칩 내에 있는 등화기 내의 평균 자승 오차 값(MSE : Mean Square Error)을 읽어서 평균자승 오차 값이 가장 적은 방향에 안테나가 회전하여 멈추게 되는 것이다.When the user inputs the desired TV channel through the remote controller or the keypad attached to the front, the CPU of the receiver reads the mean square error (MSE) in the equalizer in the demodulation chip, so the direction with the lowest mean square error The antenna rotates to stop.

Description

지상파 디지털 텔레비전 수신기용 지향성 안테나 자동 방향 설정 장치 {Automatic direction setting of directive antenna for the terrestrial digital TV receiver}Automatic direction setting of directive antenna for the terrestrial digital TV receiver}

도3은 안테나 시스템의 구성도 도4는 CPU가 안테나 시스템을 제어하기 위한 제어신호 발생도 이다.FIG. 3 is a block diagram of an antenna system. FIG. 4 is a control signal generation diagram for the CPU to control the antenna system.

종래의 아날로그 지상파 TV 수신 시에는 수십 nsec에 해당되는 다중 경로 파가 함께 수신되어도 영상의 내용차이가 거의 없거나 느낄 수 없기 때문에 아무런 문제없이 지향성이 적은 모노폴(Mono Pole Antenna)안테나나 V안테나 또는 루프 안테나 등으로도 쉽게 수신할 수 있었다. 그러나 지상파 디지털 HDTV(High Definition TV) 신호의 경우 19.4Mbps신호를 8-Level VSB(Vestigial Sideband) 방식에 의해 대략 초당 10M 심벌(Symbol)의 속도로 심벌을 송신하게 되므로 한 심벌의 시간길이는 100nsec 정도가 된다.In conventional analog terrestrial TV reception, even if a multipath wave corresponding to several tens of nsec is received, there is little or no difference in the content of the image, so that there is no problem with a mono-pole antenna, V antenna, or loop antenna without any problem. Easily received by the back. However, in case of terrestrial digital HDTV (High Definition TV) signal, 19.4Mbps signal is transmitted at the speed of 10M symbol per second by 8-level VSB (Vestigial Sideband) method, so the length of one symbol is about 100nsec. Becomes

그러나 이 심벌은 대역 제한 때문에 최적으로 여파 되었으므로 30nsec이상의 시간 지연은 오차를 야기할 수 있게 된다. 이것은 전파가 9m 거리를 이동한 시간이므로 4.5m 이상의 거리에 있는 반사 물에서 반사해 온 전파의 크기가 직접 수신된 전파에 비해 충분히 적지 않을 경우 오차가 야기될 수 있음을 알 수 있다.However, this symbol is optimally filtered due to band limitation, so a time delay of more than 30 nsec can cause errors. This is a time when the radio wave traveled a distance of 9m, and thus it can be seen that an error may occur when the magnitude of the radio wave reflected from the reflector at a distance of 4.5m or more is not small enough compared with the directly received radio wave.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 데이터를 한 심벌 내에서 여러 번 초과 샘플링(Sampling)하여 등화기의 시간 간격을 매우 줄여서 등화 하도록 하거나, 등화기의 탭 수를 크게 하여 긴 시간 데이터를 등화 함으로써 보다 정밀한 등화가 이루어지도록 하는 방법 그리고 지향성이 높은 안테나를 사용하여 주 빔(Beam) 방향이 전파의 세기가 최대가 되는 방향을 향하도록 함으로써 다중 경로에서 오는 전파에 대해 유효한 정도의 감쇄를 가함으로써 해결할 수 있다.To solve this problem, it is necessary to oversample the data several times in one symbol so that the equalizer's time interval can be reduced very much or equalize the long time data by increasing the number of taps of the equalizer. This can be solved by applying an effective amount of attenuation to the radio waves from the multipath by directing the main beam direction to the direction where the intensity of the radio wave is maximized by using a directional antenna and a highly directional antenna.

첫 번째와 두 번째의 방법은 향후 프로세서의 처리속도가 크게 증가할 경우 해결할 수 있는 방법인데 향후 수년 후에나 가능할 것으로 판단된다. 그러나 후자의 경우는 현재의 안테나 기술과 제어 기술로서 가능할 뿐더러 전파의 세기가 약하거나 채널별로 도래하는 전파의 방향이 현저히 다른 경우에도 매우 유효한 방법으로 사용될 수 있다.The first and second solutions can be solved if the processor's processing speed increases significantly in the future. However, the latter is not only possible with the present antenna technology and control technology, but also can be used in a very effective way even when the strength of the radio wave is weak or the direction of the radio wave coming from channel to channel is significantly different.

- 본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 안테나를 최대한 지향성이 있는 것으로 하고 사용자가 리모컨이나 수신기 전면에 부착된 keyPad를 통해 원하는 TV 채널을 입력하게 되면 수신기의 CPU는 복조 칩 내에 있는 등화기 내의 MSE값을 읽어서 그 값이 가장 적은 방향에 안테나가 회전하여 멈추도록 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to make the antenna as directional as possible and when a user inputs a desired TV channel through a keyPad attached to the front of the remote control or the receiver. The CPU of the receiver reads the MSE value in the equalizer in the demodulation chip so that the antenna rotates and stops in the direction with the smallest value.

도1은 채널 복조기 내의 MSE값을 이용한 안테나 회전 및 정지장치에 관한 설명도.1 is an explanatory diagram of an antenna rotating and stopping apparatus using an MSE value in a channel demodulator.

도2는 다중 경로파에 의한 데이터 오류 발생 설명도2 is an explanatory diagram of data error occurrence due to a multipath wave

도3은 안테나 시스템의 구성도 이다.3 is a configuration diagram of an antenna system.

- 본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 안테나를 최대한 지향성이 있는 것으로 하고 사용자가 리모컨이나 수신기 전면에 부착된 keyPad를 통해 원하는 TV 채널을 입력하게 되면 수신기의 CPU는 복조 칩 내에 있는 등화기 내의 MSE값을 읽어서 그 값이 가장 적은 방향에 안테나가 회전하여 멈추도록 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to make the antenna as directional as possible and when a user inputs a desired TV channel through a keyPad attached to the front of the remote control or the receiver. The CPU of the receiver reads the MSE value in the equalizer in the demodulation chip so that the antenna rotates and stops in the direction with the smallest value.

상기한 목적을 달성하기 위하여 [도1]에서 (1) DTV(Digital TV) 수신기 내의 CPU(⑦)는 복조기 칩(⑤)속의 채널 등화기(⑥)에서 계산한 MSE값을 읽어서 임계치 이상이면 ±180°범위 이내에서 안테나(⑪)가 회전하면서 임계치 이하의 값을 찾으며 MES값이 최소인 안테나 방향을 찾도록 통신 포트(⑫)를 통해 (2)안테나 부에 장착된 마이크로프로세서(②)에 통신하여 (3)안테나의 모터(①)가 회전하도록 한다. 이때 임계치 이하의 값을 찾지 못하면 계속하여 회전하며 임계치 이하의 위치를 찾도록한다. 이때 안테나의 회전 모터는 스텝 모터가 바람직하지만 가격 등을 고려하여 AC나 DC 모터 등도 사용 할 수 있다.In order to achieve the above object, in Fig. 1 (1), the CPU (⑦) in the DTV (Digital TV) receiver reads the MSE value calculated by the channel equalizer (⑥) in the demodulator chip (⑤), and then, if the threshold value is equal to or greater than the threshold value. As the antenna rotates within the range of 180 °, it finds the value below the threshold and communicates with the microprocessor (②) mounted on the antenna part through the communication port (⑫) to find the direction of the antenna with the minimum MES value. (3) Rotate the antenna motor (①). At this time, if a value below the threshold is not found, the controller continuously rotates to find a position below the threshold. At this time, the rotating motor of the antenna is preferably a step motor, but in consideration of the price, AC or DC motor can also be used.

이때 갑작스런 정전이나 전원차단에 의해 CPU 내의 메모리에 저장된 내용이 소멸되게되면 안테나의 기존 방향을 잃게된다. 이렇게되면 안테나가 기준점으로부터 ±180°이상 회전할 수 있어 [도3]에서 케이블(②)이 꼬일 우려가 있다. 따라서 이러한 경우에 대비하여 안테나부 내에도 마이크로프로세서(⑥)를 두어 회전 명령을 수신하여(⑤) 회전하다가 기준 점으로부터 ±180°지점이 되면 그 위치에 방향전환 스윗치(⑨)를 부착하고 안테나 회전축에 접점을 부착하여 회전 방향을 반대로 전환 할 수 있도록 한다. 이때 안테나의 마이크로프로세서(⑥)와 수신기내의 CPU 사이에는 서로 적절한 제어를 위하여 [도4]와 같이 CPU가 안테나 구동 제어신호를 발생하여 회전방향 및 속도에 대한 명령을 안테나 구동 부와 통신하도록 한다. 수신기 내에 있는 CPU는 [도4]에서와 같이 채널이 결정되면 파라메터를 초기화하고 복조기 내 등화기의 MES 값을 읽는다(①). 그리고 이 MES값이 임계치를 초과하는지 검사하여(②) 임계치를 초과하면 안테나가 고속 회전(1회 회전시 회전하는 각도가 큰 경우를 나타냄)토록 고속 전진 신호(③)를 안테나부에 송신한다. 그리고 MES값이 임계치 이하이면 MES값이 감소했는지 여부를 검사(④)하여 감소했으면 고속전진 신호(⑤)를 안테나 부에 송신하고, 증가했으면 저속 후진 신호(⑥)를 안테나 부로 송신한다. 그리고 다시 MES값을 읽어서(⑦) MES값이 감소했으면 저속 후진 신호(⑥)를 발생토록하고, 증가했으면 MES값이 임계치를 초과했는지 검사한다(⑧). 임계치를 초과하지 않았으면 임계치를 연속하여 초과한 횟수를 계산하는 count를 0으로 초기화하고(⑨), 초과했으면 count 수를 하나 증가시킨다(⑩). 그리고 이 count수가 일시적인 전파방해(예: 사람의 움직임 등)를 무시할 수 있는 시간(예: 3초)에 해당하는 횟수 M을 초과했는지 검사한다(⑪). Count가 M을 초과했으면 MES값을 다시 읽는 초기상태(①)프로그램을 복귀시킨다.At this time, if the contents stored in the memory in the CPU are destroyed by a sudden power failure or power off, the existing direction of the antenna is lost. This may cause the antenna to rotate more than ± 180 ° from the reference point there is a fear that the cable (②) in Figure 3 twisted. Therefore, in case of this, place the microprocessor (⑥) inside the antenna part to receive the rotation command (⑤), rotate it, and when it is ± 180 ° from the reference point, attach the direction change switch (⑨) to the position and rotate the antenna shaft. Attach the contact point to reverse the direction of rotation. At this time, between the microprocessor (⑥) of the antenna and the CPU in the receiver, the CPU generates an antenna drive control signal as shown in FIG. 4 so as to communicate commands for the rotation direction and speed with the antenna driver. The CPU in the receiver initializes the parameters and reads the MES value of the equalizer in the demodulator as shown in [Fig. 4]. If the MES value exceeds the threshold value (2), and if the threshold value is exceeded, the high-speed forward signal (③) is transmitted to the antenna unit so that the antenna rotates at high speed (which indicates that the angle of rotation in one rotation is large). If the MES value is less than or equal to the threshold, it is checked whether or not the MES value has decreased (④). If the MES value is decreased, the fast forward signal (⑤) is transmitted to the antenna unit. If the MES value is decreased, the slow forward signal (⑥) is transmitted to the antenna unit. Then, read the MES value again (⑦), if the MES value decreases, generate a slow reverse signal (⑥), and if it increases, check whether the MES value exceeds the threshold (⑧). If the threshold is not exceeded, count that counts the number of consecutive exceeded thresholds is initialized to 0 (⑨), and if exceeded, the count is increased by one (하나). Then, it is checked whether this count exceeds the number M corresponding to the time (eg 3 seconds) for ignoring temporary radio wave disturbance (eg, human movement). If the count exceeds M, the program returns to the initial state (①) of reading the MES value again.

지향성 안테나는 Yagi, Log periodic, Axial mode helical 등을 사용 할 수 있는데 어느 것이나 지향성은 비슷하다. 그러나 편파의 회전이나 강우등을 고려할 때 Axial mode helical이 다소 유리할 것으로 판단되어 본 발명에서는 지향성 안테나로서 [도3(a)]와 같은 Axial mode helical 안테나를 선택하도록 한다.Directional antennas can use Yagi, Log periodic, Axial mode helical, and so on. However, the Axial mode helical is considered to be somewhat advantageous in consideration of the rotation of the polarization or the rainfall, so in the present invention, the Axial mode helical antenna as shown in FIG. 3 (a) is selected as the directional antenna.

Axial mode helical 안테나의 지향성은 길이가 길어질수록 높아지며 임피던스의 정합은 [도 3 (b)-①]와 같이 접지면에 구멍을 내어 안테나 소자로 사용된 회진코일을 통과시키고 이 코일을 [도3(b)-③]위치에 접속되는 전송선로(수신기의 튜너로 연결되는 [도1-④])와 임피던스 정합을 위하여 접지면에 접촉하도록 [도3(b)-②]와 같이 부착한다. 이러한 임피던스 정합은 실험결과 UHF TV대역인 470MHz-806 MHz 대역에서 VSWR이 1.5이하로 충분한 대역을 가졌다. 그리고 접지면(Ground Plane)역시 지나치게 클 필요가 없이 helical 의 직경이 15.6mm일 경우 직경이 18cm이상만 되면 충분한 특성을 나타내었다. 그러나 접지면의 크기가 반 파장 이하이면 해당 파장에 해당되는 주파수 이하에서는 후방으로 주 빔이 형성되며, 이 보다 높은 주파수에서는 전방으로 빔 패턴이 형성된다.The directivity of the axial antenna in Axial mode increases as the length increases, and the impedance matching passes through the revolving coil used as the antenna element through the hole in the ground plane as shown in [Fig. b) -③] and attach it as shown in Fig. 3 (b) -② so as to contact the ground plane for impedance matching with the transmission line ([Fig. 1-④] connected to the tuner of the receiver) connected to the position. This impedance matching has a sufficient bandwidth of less than 1.5 VSWR in the UHF TV band 470MHz-806MHz. In addition, the ground plane does not need to be too large, but the helical diameter of 15.6mm is sufficient if the diameter is 18cm or more. However, if the size of the ground plane is less than half the wavelength, the main beam is formed backward at the frequency corresponding to the wavelength or less, and at a higher frequency, the beam pattern is formed forward.

Claims (2)

지상파 디지털 TV용 능동 안테나에 있어서, 지향성을 가지고 회전하여 다중경로 신호의 제거가 가능한 안테나와, 이 안테나로부터 수신된 신호를 안테나와 임피던스가 다른 전송선로에 반사파 없이 전송하기 위해 양단간에 임피던스를 정합시키기 위한 임피던스 정합부와, 이 정합부로부터 전송선로를 통해 수신되는 신호를 튜너를 통하여 중간주파수로 내린 후 복조기를 통하여 복조처리하고 복조기 내부에 있는 등화기의 MES값을 CPU가 읽어서 이 MES값을 이용하여 안테나의 제어 신호를 발생하는 제어신호 발생부와, 상기 제어신호를 받아서 안테나를 최적 수신 방향으로 위치시키는 방향전환 스윗치를 포함하는 안테나 구동부와, 상기 안테나 구동부와 제어신호 발생부를 연결 시켜주는 통신선로로 구성되어 디지털 TV의 최적 수신방향을 회전하여 설정하는 것을 특징으로 하는 자동 방향 설정장치.In an active antenna for terrestrial digital TV, an antenna capable of directing rotation to remove a multipath signal, and matching impedance between both ends to transmit a signal received from the antenna without a reflected wave to a transmission line having a different impedance from that of the antenna The impedance matching unit and the signal received from the matching line through the transmission line to the intermediate frequency through the tuner, then demodulating through the demodulator, and the CPU reads the MES value of the equalizer inside the demodulator and uses this MES value. An antenna driver including a control signal generator for generating a control signal of the antenna, a direction switching switch for receiving the control signal and positioning the antenna in an optimal receiving direction, and a communication line connecting the antenna driver and the control signal generator. Rotate the optimal receiving direction of digital TV Automatic orientation apparatus characterized in that it. 제1항에 있어서 제어신호 발생부는 CPU를 포함하고, 이 CPU는 복조기 내의 등화기 MSE값을 읽어서 MSE값이 임계치를 초과하면 안테나를 임의의 한 방향으로 안테나 빔 폭을 고려하여 일정한 각도만큼 고속 전진 회전하도록 하고, 상기 MSE값이 임계치를 초과하지 않는 경우에는 MSE값을 이전 MSE값과 비교하여 MSE값의 증감여부를 판단하고, MSE값이 감소하면 이전 회전 방향과 같은 방향으로 고속 전진 회전 토록 하고, MSE값이 증가하면 저속으로 후진 회전토록 하고, 저속 후진 후 MSE값이 감소하면 계속 저속 후진토록 하고, MSE값이 증가하면 MSE값이 임계치를 넘는지 판단하고, 상기 MSE값이 짧은 시간의 전파방해에 의하여 임계치를 넘을 경우에 대비하기 위하여 임계치를 연속으로 넘는 횟수를 카운트하고, 이 카운트 횟수가 정해진 횟수(움직이는 물체에 의하여 전파사 차단될 수 있는 시간에 해당하는 횟수)를 초과하면 처음의 안테나 구동 시작 단계로 복귀토록 하며, MSE값이 임계치를 초과하지 않으면 카운트 횟수를 0으로 셋팅하여 계속 MSE값이 임계치를 넘는지 판단하면 안테나를 정지토록 하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 자동 방향 설정장치.The control signal generating unit of claim 1, wherein the control signal generating unit includes a CPU, which reads the equalizer MSE value in the demodulator and advances the antenna at a predetermined angle in consideration of the antenna beam width in an arbitrary direction when the MSE value exceeds a threshold. If the MSE value does not exceed the threshold, the MSE value is compared with the previous MSE value to determine whether the MSE value is increased or decreased.If the MSE value decreases, the fast forward rotation is performed in the same direction as the previous rotation direction. When the MSE value is increased, the motor rotates backward at low speed, and when the MSE value decreases after the low speed reverse, the motor continues to move at low speed. When the MSE value is increased, it is judged whether the MSE value exceeds the threshold value, and the propagation of the MSE value is short In order to prepare for the case where the threshold is exceeded due to interference, the number of times the threshold is successively crossed is counted. When the number of times corresponding to the time that the radio wave can be cut off is exceeded, the process returns to the initial stage of antenna driving.If the MSE value does not exceed the threshold, the count number is set to 0 to determine whether the MSE value exceeds the threshold. An automatic direction setting device, characterized in that it has a function to stop the antenna.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100364783B1 (en) * 2000-07-28 2002-12-16 엘지전자 주식회사 digital television receiver and method for controlling to antenna in digital television receiver

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Patent event date: 20000131

Patent event code: UA01011R07D

REGI Registration of establishment
UR0701 Registration of establishment

Patent event date: 20000905

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