本発明の好ましい実施形態に対して具体的に説明し、その例は添付した図面に示す。添付した図面を参照した以下の詳細な説明は、本発明の実施形態によって実装できる実施形態のみを示すよりは、本発明の好ましい実施形態を説明するためのものである。次の詳細な説明は、本発明に対する徹底した理解を提供するために細部事項を含む。しかしながら、本発明がこのような細部事項無しで実行できるということは当業者に自明である。
本発明で使われる大部分の用語は該当分野で広く使われる一般的なものから選択されるが、一部の用語は出願人により任意に選択され、その意味は必要によって次の説明で詳細に説明する。したがって、本発明は用語の単純な名称や意味でなく、用語の意図した意味に基づいて理解されなければならない。
本発明は、次世代放送サービスに対する放送信号送信及び受信装置、及び方法を提供する。本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスは、地上波放送サービス、モバイル放送サービス、UHDTVサービスなどを含む。本発明は一実施形態に従って非−MIMO(non-Multiple Input Multiple Output)またはMIMO方式により次世代放送サービスに対する放送信号を処理することができる。本発明の一実施形態に係る非−MIMO方式は、MISO(Multiple Input Single Output)方式、SISO(Single Input Single Output)方式などを含むことができる。
以下、説明の便宜のためにMISOまたはMIMO方式は2つのアンテナを使用するが、本発明は2つ以上のアンテナを使用するシステムに適用できる。本発明は、特定用途に要求される性能を達成し、かつ受信機の複雑度を最小化するために最適化した3個のフィジカルプロファイル(PHY profile)(ベース(base)、ハンドヘルド(handheld)、アドバンス(advanced)プロファイル)を定義することができる。フィジカルプロファイルは、該当する受信機が実装しなければならない全ての構造のサブセットである。
3個のフィジカルプロファイルは大部分の機能ブロックを共有するが、特定ブロック及び/又はパラメータは若干異なる。今後に追加でフィジカルプロファイルが定義できる。システムの発展のために、フューチャープロファイルはFEF(future extension frame)を通じて単一RF(radio frequency)チャンネルに存在するプロファイルとマルチプレキシングされることもできる。各フィジカルプロファイルに対する詳細な内容は後述する。
1.ベースプロファイル
ベースプロファイルは主にルーフトップ(roof-top)アンテナと連結される固定された受信装置の主な用途を示す。ベースプロファイルはある場所に移動できるが、比較的停止した受信範疇に属する携帯用装置も含むことができる。ベースプロファイルの用途は若干の改善された実行によりハンドヘルド装置または車両用に拡張できるが、このような使用用途はベースプロファイル受信機動作では期待されない。
受信のターゲット信号対雑音比の範囲は略10乃至20dBであるが、これは既存の放送システム(例えば、ATSC A/53)の15dB信号対雑音比の受信能力を含む。受信機複雑度及び消費電力はハンドヘルドプロファイルを使用するバッテリーで駆動されるハンドヘルド装置ほど重要でない。ベースプロファイルに対する重要システムパラメータが以下の<表1>に記載されている。
2.ハンドヘルドプロファイル
ハンドヘルドプロファイルは、バッテリー電源で駆動されるハンドヘルド及び車両用装置における使用のために設計される。該当装置は歩行者または車両の速度で移動することができる。受信機複雑度だけでなく、消費電力はハンドヘルドプロファイルの装置の実装のために非常に重要である。ハンドヘルドプロファイルのターゲット信号対雑音比の範囲は略0乃至10dBであるが、より低い室内受信のために意図された場合、0dB以下に達するように設定できる。
低信号対雑音比の能力だけでなく、受信機移動性により表れたドップラー効果に対する復原力はハンドヘルドプロファイルの最も重要な性能属性である。ハンドヘルドプロファイルに対する重要システムパラメータが以下の<表2>に記載されている。
3.アドバンスプロファイル
アドバンスプロファイルは、より大きい実行複雑度に対する代価としてより高いチャンネル能力を提供する。該当プロファイルはMIMO送信及び受信を使用することを要求し、UHDTVサービスはターゲット用途であり、このために該当プロファイルが特別に設計される。向上した能力は与えられた帯域幅でサービス数の増加、例えば、多数のSDTVまたはHDTVサービスを許容することにも使用できる。
アドバンスプロファイルのターゲット信号対雑音比の範囲は略20乃至30dBである。MIMO転送は初期には既存の楕円分極転送装備を使用し、以後に全出力交差分極転送に拡張できる。アドバンスプロファイルに対する重要システムパラメータが以下の<表3>に記載されている。
この場合、ベースプロファイルは地上波放送サービス及びモバイル放送サービスの全てに対するプロファイルに使用できる。即ち、ベースプロファイルはモバイルプロファイルを含むプロファイルの概念を定義するために使用できる。また、アドバンスプロファイルはMIMOを有するベースプロファイルに対するアドバンスプロファイル及びMIMOを有するハンドヘルドプロファイルに対するアドバンスプロファイルに区分できる。そして、該当3個のプロファイルは設計者の意図によって変更できる。
次の用語及び定義は本発明に適用できる。次の用語及び定義は設計によって変更できる。
補助ストリーム:フューチャーエクステンション(future extension:今後拡張)または放送局やネットワーク運営者により要求されるにつれて、使用できる未だ定義されていない変調及びコーディングのデータを伝達するセルのシーケンス
ベースデータパイプ(base data pipe):サービスシグナリングデータを伝達するデータパイプ
ベースバンドフレーム(または、BB FRAME):1つのFECエンコーディング過程(BCH及びLDPCエンコーディング)に対する入力を形成するKbchビットの集合
セル(cell):OFDM転送の1つのキャリアにより伝達される変調値
コーディングブロック(coded block):PLS1データのLDPCエンコーディングされたブロックまたはPLS2データのLDPCエンコーディングされたブロックのうちの1つ
データパイプ(data pipe):1つまたは多数のサービスまたはサービスコンポーネントを伝達することができるサービスデータ、または関連したメタデータを伝達する物理レイヤ(physical layer)におけるロジカルチャンネル
データパイプユニット(DPU:data pipe unit):データセルをフレームでのデータパイプに割り当てることができる基本ユニット
データシンボル(data symbol):プリアンブルシンボルでないフレームでのOFDMシンボル(フレームシグナリングシンボル及びフレームエッジ(edge)シンボルはデータシンボルに含まれる。)
DP_ID:該当8ビットフィールドはSYSTEM_IDにより識別されたシステム内でデータパイプを唯一に識別する。
ダミーセル(dummy cell):PLS(physical layer signalling)シグナリング、データパイプ、または補助ストリームのために使われない残っている容量を詰めることに使われる疑似ランダム値を伝達するセル
FAC(emergency alert channel:非常警報チャンネル):EAS情報データを伝達するフレームのうちの一部
フレーム(frame):プリアンブルで始めてフレームエッジシンボルで終了する物理レイヤ(physical layer)タイムスロット
フレームレピティションユニット(frame repetition unit:フレーム反復単位):スーパーフレーム(super-frame)で8回反復されるFEFを含む同一または異なるフィジカルプロファイルに属するフレームの集合
FIC(fast information channel:高速情報チャンネル):サービスと該当ベースデータパイプとの間でのマッピング情報を伝達するフレームにおけるロジカルチャンネル
FECBLOCK:データパイプデータのLDPCエンコーディングされたビットの集合
FFTサイズ:基本周期Tのサイクルで表現されたアクティブシンボル周期Tsと同一な特定モードに使われる名目上のFFTサイズ
フレームシグナリングシンボル(frame signaling symbol):PLSデータの一部を伝達する、FFTサイズ、ガードインターバル(guard interval)、及びスキャッタ(scattered)パイロットパターンの特定組合せにおけるフレームの先頭で使われるより高いパイロット密度を有するOFDMシンボル
フレームエッジシンボル(frame edge symbol):FFTサイズ、ガードインターバル、及びスキャッタパイロットパターンの特定組合せにおけるフレームの端で使われる、より高いパイロット密度を有するOFDMシンボル
フレームグループ(frame-group):スーパーフレームで同一なフィジカルプロファイルタイプを有する全てのフレームの集合
フューチャーエクステンションフレーム(future extention frame:今後拡張フレーム):プリアンブルで始める、今後拡張に使用できるスーパーフレーム内で物理レイヤ(physical layer)タイムスロット
フューチャーキャスト(future cast)UTBシステム:入力が1つ以上のMPEG2−TSまたはIP(Internet protocol)または一般ストリームであり、出力がRFシグナルである提案された物理レイヤ(physical layer)放送システム
インプットストリーム(input stream:入力ストリーム):システムにより最終ユーザに伝達されるサービスの調和(ensemble)のためのデータのストリーム
ノーマル(normal)データシンボル:フレームシグナリングシンボル及びフレームエッジシンボルを除外したデータシンボル
フィジカルプロファイル(PHY profile):該当する受信機が実装しなければならない全ての構造のサブセット
PLS:PLS1及びPLS2で構成された物理レイヤ(physical layer)シグナリングデータ
PLS1:PLS2のデコーディングに必要とするパラメータだけでなく、システムに関する基本情報を伝達する固定されたサイズ、コーディング、変調を有するFSS(frame signalling symbol)に伝達されるPLSデータの第1の集合
NOTE:PLS1データはフレームグループのデュレーション(duration)の間一定である。
PLS2:データパイプ及びシステムに関するより詳細なPLSデータを伝達するFSSに転送されるPLSデータの第2の集合
PLS2ダイナミック(dynamic:動的)データ:フレーム毎にダイナミック(dynamic:動的)に変化するPLS2データ
PLS2スタティック(static:静的)データ:フレームグループのデュレーションの間スタティック(static:静的)なPLS2データ
プリアンブルシグナリングデータ(preamble signaling data):プリアンブルシンボルにより伝達され、システムの基本モードを確認することに使われるシグナリングデータ
プリアンブルシンボル(preamble symbol):基本PLSデータを伝達し、フレームの先頭に位置する固定された長さのパイロットシンボル
NOTE:プリアンブルシンボルは、システム信号、そのタイミング、周波数オフセット、及びFFTサイズを検出するために高速初期バンドスキャンに主に使われる。
今後使用(future use)のためにリザーブド(reserved):現在文書で定義されないが、今後に定義できる
スーパーフレーム(superframe):8個のフレーム反復単位の集合
タイムインターリービングブロック(time interleaving block:TI block):タイムインターリーバメモリの1つの用途に該当する、タイムインターリービングが実行されるセルの集合
タイムインターリービンググループ(time interleaving group:TI group):整数、ダイナミック(dynamic:動的)に変化するXFECBLOCKの数からなる、特定データパイプに対するダイナミック(dynamic:動的)容量割当が実行される単位
NOTE:タイムインターリービンググループは1つのフレームに直接マッピングされるか、または多数のフレームにマッピングできる。タイムインターリービンググループは1つ以上のタイムインターリービングブロックを含むことができる。
タイプ1のデータパイプ(Type 1 DP):全てのデータパイプがフレームにTDM(time division multiplexing)方式によりマッピングされるフレームのデータパイプ
タイプ2のデータパイプ(Type 2 DP):全てのデータパイプがフレームにFDM方式によりマッピングされるフレームのデータパイプ
XFECBLOCK:1つのLDPC FECBLOCKの全てのビットを伝達するNcellsセルの集合
図1は、本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号送信装置の構造を示す。
本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号送信装置は、インプットフォーマッティングブロック(Input Formatting block)1000、BICM(bit interleaved coding & modulation)ブロック1010、フレームビルディングブロック(Frame building block)1020、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)生成ブロック(OFDM generation block)1030、及びシグナリング生成ブロック1040を含むことができる。放送信号送信装置の各ブロックの動作について説明する。
IPストリーム/パケット及びMPEG2−TSは主要インプットフォーマットであり、他のストリームタイプは一般ストリームとして扱われる。これらデータ入力に追加で、管理情報が入力されて各入力ストリームに対する該当帯域幅のスケジューリング及び割当を制御する。1つまたは多数のTSストリーム、IPストリーム、及び/又は一般ストリーム入力が同時に許容される。
インプットフォーマッティングブロック1000は各々の入力ストリームを独立的なコーディング及び変調が適用される1つまたは多数のデータパイプにデマルチプレキシングすることができる。データパイプは堅固性(robustness)の制御のための基本単位であり、これはQoS(Quality of Service)に影響を及ぼす。1つまたは多数のサービスまたはサービスコンポーネントが1つのデータパイプにより伝達できる。インプットフォーマッティングブロック1000の詳細な動作は後述する。
データパイプは1つまたは多数のサービスまたはサービスコンポーネントを伝達することができるサービスデータ、または関連メタデータを伝達する物理レイヤ(physical layer)におけるロジカルチャンネルである。
また、データパイプユニットは1つのフレームでデータセルをデータパイプに割り当てるための基本ユニットである。
インプットフォーマッティングブロック1000で、パリティ(parity)データはエラー訂正のために追加され、エンコーディングされたビットストリームは複素数値コンステレーションシンボルにマッピングされる。該当シンボルは該当データパイプに使われる特定インターリービング深さに亘ってインターリービングされる。アドバンスプロファイルにおいて、BICMブロック1010でMIMOエンコーディングが実行され、追加データ経路がMIMO転送のために出力に追加される。BICMブロック1010の詳細な動作は後述する。
フレームビルディングブロック1020は、1つのフレーム内で入力データパイプのデータセルをOFDMシンボルにマッピングすることができる。マッピング後、周波数領域ダイバーシティのために、特に周波数選択的フェーディングチャンネルを防止するために、周波数インターリービングが用いられる。フレームビルディングブロック1020の詳細な動作は後述する。
プリアンブルを各フレームの先頭に挿入した後、OFDM生成ブロック1030はサイクリックプレフィックス(cyclic prefix)をガードインターバルとして有する既存のOFDM変調を適用することができる。アンテナスペースダイバーシティのために、分散された(distributed)MISO方式が送信機に亘って適用される。また、PAPR(peak-to-average power ratio)方式が時間領域で実行される。柔軟なネットワーク方式のために、該当の提案は多様なFFTサイズ、ガードインターバル長さ、該当パイロットパターンの集合を提供する。OFDM生成ブロック1030の詳細な動作は後述する。
シグナリング生成ブロック1040は、各機能ブロックの動作に使われる物理レイヤ(physical layer)シグナリング情報を生成することができる。また、該当シグナリング情報は関心あるサービスが受信機側で適切に復旧されるように転送される。シグナリング生成ブロック1040の詳細な動作は後述する。
図2、図3、及び図4は、本発明の実施形態に係るインプットフォーマッティングブロック1000を示す。各図面に対して説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るインプットフォーマッティングブロックを示す。図2は、入力信号が単一入力ストリーム(single input stream)の時のインプットフォーマッティングブロックを示す。
図2に図示されたインプットフォーマッティングブロックは、図1を参照して説明したインプットフォーマッティングブロック1000の一実施形態に該当する。
物理レイヤ(physical layer)への入力は1つまたは多数のデータストリームで構成できる。各々のデータストリームは1つのデータパイプにより伝達される。モードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)モジュールは入力されるデータストリームをBBF(baseband frame)のデータフィールドにスライスする。該当システムは3種類の入力データストリーム、即ちMPEG2−TS、IP、GS(generic stream)をサポートする。MPEG2−TSは第1のバイトが同期バイト(0×47)である固定された長さ(188バイト)のパケットを特徴とする。IPストリームはIPパケットヘッダ内でシグナリングされる可変長さIPデータグラムパケットで構成される。該当システムはIPストリームに対してIPv4とIPv6を全てサポートする。GSはカプセル化パケットヘッダ内でシグナリングされる可変長さパケットまたは一定長さパケットで構成できる。
(a)は信号データパイプに対するモードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロック2000、及びストリームアダプテーション(stream adaptation:ストリーム適応)2010を示し、(b)はPLSデータを生成及び処理するためのPLS生成ブロック2020及びPLSスクランブラー2030を示す。各ブロックの動作について説明する。
入力ストリームスプリッタは、入力されたTS、IP、GSストリームを多数のサービスまたはサービスコンポーネント(オーディオ、ビデオなど)ストリームに分割する。モードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)モジュール2010は、CRCエンコーダ、BB(baseband)フレームスライサー、及びBBフレームヘッダ挿入ブロックで構成される。
CRCエンコーダは、ユーザパケット(user packet:UP)レベルでのエラー検出のための3種類のCRCエンコーディング、即ちCRC−8、CRC−16、CRC−32を提供する。算出されたCRCバイトはUPの後に添付される。CRC−8はTSストリームに使われ、CRC−32はIPストリームに使われる。GSストリームがCRCエンコーディングを提供しなければ、提案されたCRCエンコーディングが適用されなければならない。
BBフレームスライサーは、入力を内部ロジカルビットフォーマットにマッピングする。第1の受信ビットはMSBと定義する。BBフレームスライサーは、使用可能データフィールド容量と同一な数の入力ビットを割り当てる。BBFペイロードと同一な数の入力ビットを割り当てるために、UPストリームがBBFのデータフィールドに合うようにスライスされる。
BBフレームヘッダ挿入ブロックは、2バイトの固定された長さのBBFヘッダをBBフレームの前に挿入することができる。BBFヘッダは、STUFFI(1ビット)、SYNCD(13ビット)、及びRFU(2ビット)で構成される。固定された2バイトBBFヘッダだけでなく、BBFは2バイトBBFヘッダの端に拡張フィールド(1または3バイト)を有することができる。
ストリームアダプテーション(stream adaptation:ストリーム適応)2010は、スタッフィング(stuffing)挿入ブロック及びBBスクランブラーで構成される。スタッフィング挿入ブロックは、スタッフィングフィールドをBBフレームのペイロードに挿入することができる。ストリームアダプテーション(stream adaptation:ストリーム適応)に対する入力データがBBフレームを詰めることに充分であれば、STUFFIは0に設定され、BBFはスタッフィングフィールドを有しない。でなければ、STUFFIは1に設定され、スタッフィングフィールドはBBFヘッダの直後に挿入される。スタッフィングフィールドは、2バイトのスタッフィングフィールドヘッダ及び可変サイズのスタッフィングデータを含む。
BBスクランブラーは、エネルギー分散のために完全なBBFをスクランブリングする。スクランブリングシーケンスは、BBFと同期化される。スクランブリングシーケンスは、フィードバックシフトレジスタにより生成される。
PLS生成ブロック2020は、PLSデータを生成することができる。PLSは、受信機で物理レイヤ(physical layer)データパイプに接続できる手段を提供する。PLSデータは、PLS1データ及びPLS2データで構成される。
PLS1データは、PLS2データのデコーディングに必要とするパラメータだけでなく、システムに関する基本情報を伝達する固定されたサイズ、コーディング、変調を有するフレームからFSSに伝達されるPLSデータの第1の集合である。PLS1データは、PLS2データの受信及びデコーディングを可能にすることに要求されるパラメータを含む基本送信パラメータを提供する。また、PLS1データはフレームグループのデュレーションの間一定である。
PLS2データは、データパイプ及びシステムに関するより詳しいPLSデータを伝達するFSSに転送されるPLSデータの第2の集合である。PLS2は、受信機が所望のデータパイプをデコーディングすることに充分の情報を提供するパラメータを含む。PLS2シグナリングは、PLS2スタティック(static:静的)データ(PLS2−STATデータ)及びPLS2ダイナミック(dynamic:動的)データ(PLS2−DYNデータ)の2種類のパラメータでさらに構成される。PLS2スタティック(static:静的)データは、フレームグループのデュレーションの間スタティック(static:静的)なPLS2データであり、PLS2ダイナミック(dynamic:動的)データはフレーム毎にダイナミック(dynamic:動的)に変化するPLS2データである。
PLSデータに対する詳細な内容は後述する。
PLSスクランブラー2030は、エネルギー分散のために生成されたPLSデータをスクランブリングすることができる。
前述したブロックは省略されることもでき、類似または同一機能を有するブロックにより取り替えることもできる。
図3は、本発明の他の一実施形態に係るインプットフォーマッティングブロックを示す。
図3に図示されたインプットフォーマッティングブロックは、図1を参照して説明したインプットフォーマッティングブロック1000の一実施形態に該当する。
図3は、入力信号がマルチインプットストリーム(multi input stream:多数の入力ストリーム)に該当する場合、インプットフォーマッティングブロックのモードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロックを示す。
マルチインプットストリーム(multi input stream:多数の入力ストリーム)を処理するためのインプットフォーマッティングブロックのモードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロックは、マルチインプットストリームを独立的に処理することができる。
図3を参照すると、マルチインプットストリーム(multi input stream:多数の入力ストリーム)を各々処理するためのモードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロックは、インプットストリームスプリッタ(input stream splitter)3000、インプットストリームシンクロナイザー(input stream synchronizer)3010、コンペンセーティングディレイ(compensation delay:補償遅延)ブロック3020、ヌルパケットディリーションブロック(null packet deletion block)3030、ヘッダコンプレッションブロック(header compression block)3040、CRCエンコーダ(CRC encoder)3050、BBフレームスライサー(BB frame slicer)3060、及びBBヘッダ挿入ブロック(BB header insertion block)3070を含むことができる。モードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロックの各ブロックに対して説明する。
CRCエンコーダ3050、BBフレームスライサー3060、及びBBヘッダ挿入ブロック3070の動作は、図2を参照して説明したCRCエンコーダ、BBフレームスライサー、及びBBヘッダ挿入ブロックの動作に該当するので、その説明は省略する。
インプットストリームスプリッタ3000は、入力されたTS、IP、GSストリームを多数のサービスまたはサービスコンポーネント(オーディオ、ビデオなど)ストリームに分割する。
インプットストリームシンクロナイザー3010は、ISSYと呼ばれることができる。ISSYは如何なる入力データフォーマットに対してもCBR(constant bit rate)及び一定の終端間転送(end-to-end transmission)遅延を保証する適した手段を提供することができる。ISSYはTSを伝達する多数のデータパイプの場合に常に用いられ、GSストリームを伝達する多数のデータパイプに選択的に用いられる。
コンペンセーティングディレイ(compensation delay:補償遅延)ブロック3020は、受信機で追加のメモリを必要とせず、TSパケット再結合メカニズムを許容するためにISSY情報の挿入に後続する分割されたTSパケットストリームを遅延させることができる。
ヌルパケットディリーションブロック3030は、TS入力ストリームの場合のみに使われる。一部のTS入力ストリームまたは分割されたTSストリームはVBR(variable bit-rate)サービスをCBR TSストリームに収容するために存在する多数のヌルパケットを有することができる。この場合、不要な転送オーバーヘッドを避けるために、ヌルパケットは確認されて転送されないことがある。受信機で、除去されたヌルパケットは転送に挿入されたDNP(deleted null-packet:除去されたヌルパケット)カウンターを参照して元の存在していた正確な場所に再挿入できるので、CBRが保証され、タイムスタンプ(PCR)更新の必要がなくなる。
ヘッダコンプレッションブロック3040は、TSまたはIP入力ストリームに対する転送効率を増加させるためにパケットヘッダ圧縮を提供することができる。受信機はヘッダの特定部分に対する先験的な(a priori)情報を有することができるので、この知られた情報(known information)は送信機から削除できる。
TSに対し、受信機は同期バイト構成(0×47)及びパケット長さ(188バイト)に関する先験的な情報を有することができる。入力されたTSが1つのPIDのみを有するコンテンツを伝達すれば、即ち、1つのサービスコンポーネント(ビデオ、オーディオなど)、またはサービスサブコンポーネント(SVCベースレイヤ、SVCインヘンスメントレイヤ、MVCベースビュー、またはMVC依存ビュー)に対してのみ、TSパケットヘッダ圧縮がTSに(選択的に)適用できる。TSパケットヘッダ圧縮は入力ストリームがIPストリームの場合、選択的に使われる。前記ブロックは省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取り替えることができる。
図4は、本発明の他の実施形態に係るインプットフォーマッティングブロックを示す。
図4に図示されたインプットフォーマッティングブロックは、図1を参照して説明したインプットフォーマッティングブロック1000の一実施形態に該当する。
図4は、入力信号がマルチインプットストリーム(multi input stream:多数の入力ストリーム)に該当する場合、インプットフォーマッティングブロックのストリームアダプテーション(stream adaptation:ストリーム適応)ブロックを示す。
図4を参照すると、マルチインプットストリーム(multi input stream:多数の入力ストリーム)を各々処理するためのモードアダプテーション(mode adaptation:モード適応)ブロックは、スケジューラー4000、1フレームディレイ(delay)ブロック4010、スタッフィング挿入ブロック4020、インバンド(In-band)シグナリングブロック4030、BBフレームスクランブラー4040、PLS生成ブロック4050、及びPLSスクランブラー4060を含むことができる。ストリームアダプテーション(stream adaptation:ストリーム適応)ブロックの各ブロックに対して説明する。
スタッフィング挿入ブロック4020、BBフレームスクランブラー4040、PLS生成ブロック4050、PLSスクランブラー4060の動作は、図2を参照して説明したスタッフィング挿入ブロック、BBスクランブラー、PLS生成ブロック、PLSスクランブラー4060の動作に該当するので、その説明は省略する。
スケジューラー4000は各データパイプのFECBLOCKの量から全体フレームに亘って全体のセル割当を決定することができる。PLS、EAC、及びFICに対する割当を含んで、スケジューラーはフレームのFSSのPLSセルまたはインバンド(In-band)シグナリングに転送されるPLS2−DYNデータの値を生成する。FECBLOCK、EAC、FICに対する詳細な内容は後述する。
1フレームディレイ(delay)ブロック4010は、次のフレームに関するスケジューリング情報を、データパイプに挿入されるインバンド(In-band)シグナリング情報に関する現フレームを通じて転送できるように、入力データを1つの転送フレームだけ遅延させることができる。
インバンド(In-band)シグナリングブロック4030は、PLS2データの遅延されない部分をフレームのデータパイプに挿入することができる。
前述したブロックは省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取り替えることができる。
図5は、本発明の一実施形態に係るBICMブロックを示す。
図5に図示されたBICMブロックは、図1を参照して説明したBICMブロック1010の一実施形態に該当する。
前述したように、本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号送信装置は、地上波放送サービス、モバイル放送サービス、UHDTVサービスなどを提供することができる。
QoSが本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号送信装置により提供されるサービスの特性に依存するので、各々のサービスに該当するデータは互いに異なる方式により処理されなければならない。したがって、本発明の一実施形態に係るBICMブロックは、SISO、MISO、MIMO方式を各々のデータ経路に該当するデータパイプに独立的に適用することによって、各データパイプを独立的に処理することができる。結果的に、本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号送信装置は、各々のデータパイプを介して転送される各サービスまたはサービスコンポーネントに対するQoSを調節することができる。
(a)はベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルにより共有されるBICMブロックを示し、(b)はアドバンスプロファイルのBICMブロックを示す。
ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルにより共有されるBICMブロック及びアドバンスプロファイルのBICMブロックは、各々のデータパイプを処理するための複数の処理ブロックを含むことができる。
ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルに対するBICMブロック及びアドバンスプロファイルに対するBICMブロックの各々の処理ブロックに対して説明する。
ベースプロファイル及びハンドヘルドプロファイルに対するBICMブロックの処理ブロック5000は、データFECエンコーダ5010、ビットインターリーバ5020、コンステレーションマッパー(mapper)5030、SSD(signal space diversity)エンコーディングブロック5040、及びタイムインターリーバ5050を含むことができる。
データFECエンコーダ5010は、外部コーディング(BCH)及び内部コーディング(LDPC)を用いてFECBLOCK手続を生成するために入力BBFにFECエンコーディングを実行する。外部コーディング(BCH)は選択的なコーディング方法である。データFECエンコーダ5010の具体的な動作に対しては後述する。
ビットインターリーバ5020は、効率的に実現可能な構造を提供しながらデータFECエンコーダ5010の出力をインターリービングしてLDPCコード及び変調方式の組合せにより最適化された性能を達成することができる。ビットインターリーバ5020の具体的な動作に対しては後述する。
コンステレーションマッパー5030は、QPSK、QAM−16、不均一QAM(NUQ−64、NUQ−256、NUQ−1024)、または不均一コンステレーション(NUC−16、NUC−64、NUC−256、NUC−1024)を用いてベース及びハンドヘルドプロファイルでビットインターリーバ5020からの各々のセルワードを変調するか、またはアドバンスプロファイルでセルワードデマルチプレクサ5010−1からのセルワードを変調してパワーが正規化されたコンステレーションポイントelを提供することができる。該当コンステレーションマッピングは、データパイプに対してのみ適用される。NUQが任意の形態を有する一方、QAM−16及びNUQは正四角形の形態を有することが観察される。各々のコンステレーションが90度の倍数だけ回転されれば、回転されたコンステレーションは元のものと正確に重なる。回転対称特性によって実数及び虚数コンポーネントの容量及び平均パワーが互いに同一になる。NUQ及びNUCは全て各コードレート(code rate)に対して特別に定義され、使用される特定の1つはPLS2データに保管されたパラメータDP_MODによりシグナリングされる。
SSDエンコーディングブロック5040は、2次元、3次元、4次元でセルをフリーコーディングして、難しいフェーディング条件で受信堅固性(robustness)を増加させることができる。
タイムインターリーバ5050は、データパイプレベルで動作することができる。タイムインターリービングのパラメータは、各々のデータパイプに対して異なるように設定できる。タイムインターリーバ5050の具体的な動作に関しては後述する。
アドバンスプロファイルに対するBICMブロックの処理ブロック5000−1は、データFECエンコーダ、ビットインターリーバ、コンステレーションマッパー、及びタイムインターリーバを含むことができる。
但し、処理ブロック5000−1はセルワードデマルチプレクサ5010−1及びMIMOエンコーディングブロック5020−1をさらに含むという点で処理ブロック5000と区別される。
また、処理ブロック5000−1におけるデータFECエンコーダ、ビットインターリーバ、コンステレーションマッパー、タイムインターリーバの動作は、前述したデータFECエンコーダ5010、ビットインターリーバ5020、コンステレーションマッパー5030、タイムインターリーバ5050の動作に該当するので、その説明は省略する。
セルワードデマルチプレクサ5010−1は、アドバンスプロファイルのデータパイプがMIMO処理のために単一セルワードストリームを二重セルワードストリームに分離することに使われる。セルワードデマルチプレクサ5010−1の具体的な動作に関しては後述する。
MIMOエンコーディングブロック5020−1は、MIMOエンコーディング方式を用いてセルワードデマルチプレクサ5010−1の出力を処理することができる。MIMOエンコーディング方式は、放送信号送信のために最適化された。MIMO技術は、容量増加を得るための有望な方式であるが、チャンネル特性に依存する。特に放送に対しては、互いに異なる信号伝搬特性による2アンテナの間の受信信号パワーの差、またはチャンネルの強いLOSコンポーネントはMIMOから容量利得を得ることを難しくする。提案されたMIMOエンコーディング方式は、MIMO出力信号のうちの1つの位相ランダム化及び回転基盤プリコーディングを用いてこの問題を克服する。
MIMOエンコーディングは、送信機及び受信機の全てで少なくとも2つのアンテナを必要とする2×2MIMOシステムのために意図される。2つのMIMOエンコーディングモードは本提案であるFR−SM(full-rate spatial multiplexing)及びFRFD−SM(full-rate full-diversity spatial multiplexing)で定義される。FR−SMエンコーディングは受信機側における比較的小さい複雑度増加により容量増加を提供する一方、FRFD−SMエンコーディングは受信機側における大きい複雑度増加で容量増加及び追加的なダイバーシティ利得を提供する。提案されたMIMOエンコーディング方式はアンテナ極性配置を制限しない。
MIMO処理はアドバンスプロファイルフレームに要求されるが、これはアドバンスプロファイルフレームにおける全てのデータパイプがMIMOエンコーダにより処理されることを意味する。MIMO処理はデータパイプレベルで適用される。コンステレーションマッパー出力のペア(pair:対)であるNUQ(e1,i及びe2,i)はMIMOエンコーダの入力により供給される。MIMOエンコーダ出力ペア(pair:対)(g1,i及びg2,i)は各々の送信アンテナの同一なキャリアk及びOFDMシンボルlにより転送される。
前述したブロックは省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取り替えることができる。
図6は、本発明の他の実施形態に係るBICMブロックを示す。
図6に図示されたBICMブロックは、図1を参照して説明したBICMブロック1010の一実施形態に該当する。
図6は、PLS、EAC、及びFICの保護のためのBICMブロックを示す。EACはEAS情報データを伝達するフレームの一部であり、FICはサービスと該当するベースデータパイプとの間でマッピング情報を伝達するフレームにおけるロジカルチャンネルである。EAC及びFICに対する詳細な説明は後述する。
図6を参照すると、PLS、EAC、及びFICの保護のためのBICMブロックは、PLS FECエンコーダ6000、ビットインターリーバ6010、及びコンステレーションマッパー6020を含むことができる。
また、PLS FECエンコーダ6000は、スクランブラー、BCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロック、LDPCエンコーディングブロック、及びLDPCパリティパンクチャリング(puncturing)ブロックを含むことができる。BICMブロックの各ブロックに対して説明する。
PLS FECエンコーダ6000は、スクランブリングされたPLS 1/2データ、EAC及びFICセクションをエンコーディングすることができる。
スクランブラーは、BCHエンコーディング及びショートニング(shortening)及びパンクチャリングされたLDPCエンコーディングの前にPLS1データ及びPLS2データをスクランブリングすることができる。
BCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロックは、PLS保護のためのショートニングされたBCHコードを用いてスクランブリングされたPLS 1/2データに外部エンコーディングを遂行し、BCHエンコーディングの後にゼロビットを挿入することができる。PLS1データに対してのみゼロ挿入の出力ビットがLDPCエンコーディングの前にパーミュテーション(permutation)できる。
LDPCエンコーディングブロックは、LDPCコードを用いてBCHエンコーディング/ゼロ挿入ブロックの出力をエンコーディングすることができる。完全なコーディングブロックを生成するために、Cldpc及びパリティビットPldpcは各々のゼロが挿入されたPLS情報ブロックIldpcから組織的にエンコーディングされ、その後に添付される。
PLS1及びPLS2に対するLDPCコードパラメータは、次の<表4>の通りである。
LDPCパリティパンクチャリングブロックは、PLS1データ及びPLS2データに対してパンクチャリングを遂行することができる。
ショートニングがPLS1データ保護に適用されれば、一部のLDPCパリティビットはLDPCエンコーディングの後にパンクチャリングされる。また、PLS2データ保護のために、PLS2のLDPCパリティビットがLDPCエンコーディングの後にパンクチャリングされる。これらパンクチャリングされたビットは転送されない。
ビットインターリーバ6010は、各々のショートニング及びパンクチャリングされたPLS1データ及びPLS2データをインターリービングすることができる。
コンステレーションマッパー6020は、ビットインターリービングされたPLS1データ及びPLS2データをコンステレーションにマッピングすることができる。
前述したブロックは省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取り替えることができる。
図7は、本発明の一実施形態に係るフレームビルディングブロック(frame building block)を示す。
図7に図示したフレームビルディングブロックは、図1を参照して説明したフレームビルディングブロック1020の一実施形態に該当する。
図7を参照すると、フレームビルディングブロックは、ディレイコンペンセーション(delay compensation:遅延補償)ブロック7000、セルマッパー(cell mapper)7010、及び周波数インターリーバ(frequency interleaver)7020を含むことができる。フレームビルディングブロックの各ブロックに関して説明する。
ディレイコンペンセーション(delay compensation:遅延補償)ブロック7000は、データパイプと該当するPLSデータとの間のタイミングを調節して送信機側でデータパイプと該当するPLSデータとの間の同時性(co-time)を保証することができる。インプットフォーマッティングブロック及びBICMブロックによるデータパイプの遅延を扱うことによってPLSデータはデータパイプだけ遅延される。BICMブロックの遅延は主にタイムインターリーバ5050によるものである。インバンド(In-band)シグナリングデータは、次のタイムインターリービンググループの情報をシグナリングされるデータパイプより1つのフレームの前に伝達されるようにすることができる。ディレイコンペンセーション(delay compensation:遅延補償)ブロックは、それに合せてインバンド(In-band)シグナリングデータを遅延させる。
セルマッパー7010は、PLS、EAC、FIC、データパイプ、補助ストリーム、及びダミーセルをフレーム内でOFDMシンボルのアクティブ(active)キャリアにマッピングすることができる。セルマッパー7010の基本機能は、各々のデータパイプ、PLSセル、及びEAC/FICセルに対するタイムインターリービングにより生成されたデータセルを、存在していれば、1つのフレーム内で各々のOFDMシンボルに該当するアクティブ(active)OFDMセルのアレイにマッピングするものである。(PSI(program specific information)/SIのような)サービスシグナリングデータは個別的に収集されてデータパイプにより送られることができる。セルマッパーはフレーム構造の構成及びスケジューラーにより生成されたダイナミックインフォメーション(dynamic information:動的情報)に従って動作する。フレームに関する詳細な内容は後述する。
周波数インターリーバ7020は、セルマッパー7010から受信されたデータセルをランダムにインターリービングして周波数ダイバーシティを提供することができる。また、周波数インターリーバ7020は単一フレームで最大のインターリービング利得を得るために他のインターリービングシード(seed)の順序を用いて2つの順次的なOFDMシンボルで構成されたOFDMシンボルペア(pair:対)で動作することができる。
前述したブロックは省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取り替えることができる。
図8は、本発明の一実施形態に係るOFDM生成ブロックを示す。
図8に図示されたOFDM生成ブロックは、図1を参照して説明したOFDM生成ブロック1030の一実施形態に該当する。
OFDM生成ブロックは、フレームビルディングブロックにより生成されたセルによりOFDMキャリアを変調し、パイロットを挿入し、転送のための時間領域信号を生成する。また、該当ブロックは順次的にガードインターバルを挿入し、PAPR減少処理を適用して最終のRF信号を生成する。
図8を参照すると、OFDM生成ブロックは、パイロット及びリザーブドトーン挿入ブロック(pilot and reserved tone insertion block)8000、2D−eSFN(single frequency network)エンコーディングブロック8010、IFFT(inverse fast Fourier transform)ブロック8020、PAPR減少ブロック8030、ガードインターバル挿入ブロック(guard interval insertion block)8040、プリアンブル挿入ブロック(preamble insertion block)8050、その他のシステム挿入ブロック8060、及びDACブロック8070を含むことができる。OFDM生成ブロックの各ブロックに対して説明する。
パイロット及びリザーブドトーン挿入ブロック8000は、パイロット及びリザーブドトーンを挿入することができる。
OFDMシンボル内の多様なセルは受信機から先験的に知られた転送された値を有するパイロットとして知られた参照情報に変調される。パイロットセルの情報は、分散パイロット、連続パイロット、エッジパイロット、FSS(frame signaling symbol)パイロット、及びFES(frame edge symbol)パイロットで構成される。各パイロットは、パイロットタイプ及びパイロットパターンに従って特定増加パワーレベルで転送される。パイロット情報の値は与えられたシンボルで1つが各々の転送キャリアに対するものである一連の値に該当する参照シーケンスで誘導される。パイロットは、フレーム同期化、周波数同期化、時間同期化、チャンネル推定、転送モード識別のために使われることができ、また位相雑音を追跡するために使用できる。
参照シーケンスから取った参照情報は、フレームのプリアンブル、FSS及びFESを除外した全てのシンボルにおける分散パイロットセルで転送される。連続パイロットは、フレームの全てのシンボルに挿入される。連続パイロットの数及び位置はFFTサイズ及び分散パイロットパターンに全て依存する。エッジキャリアは、プリアンブルシンボルを除外した全てのシンボル内のエッジパイロットと同一である。エッジキャリアは、スペクトルのエッジまで周波数補間(interpolation)を許容するために挿入される。FSSパイロットはFSSに挿入され、FESパイロットはFESに挿入される。FSSパイロット及びFESパイロットはフレームのエッジまで時間補間(interpolation)を許容するために挿入される。
本発明の一実施形態に係るシステムは非常に堅固な転送モードをサポートするために分散MISO方式が選択的に使われるSFNをサポートする。2D−eSFNは多数の送信アンテナを使用する分散MISO方式であって、各アンテナはSFNネットワークで各々異なる送信機に位置することができる。
2D−eSFNエンコーディングブロック8010は、SFN構成で時間及び周波数ダイバーシティを生成するために2D−eSFN処理を行って多数の送信機から転送された信号の位相を歪曲させることがある。したがって、長時間の間の低い平面フェーディングまたは深いフェーディングによるバースト誤りが軽減できる。
IFFTブロック8020は、OFDM変調方式を用いて2D−eSFNエンコーディングブロック8010からの出力を変調することができる。パイロット(または、リザーブドトーン)に指定されないデータシンボルでの全てのセルは、周波数インターリーバからのデータセルのうちの1つを伝達する。セルはOFDMキャリアにマッピングされる。
PAPR減少ブロック8030は、時間領域で多様なPAPR減少アルゴリズムを用いて入力信号にPAPR減少を実行する。
ガードインターバル挿入ブロック8040はガードインターバルを挿入することができ、プリアンブル挿入ブロック8050は信号の前にプリアンブルを挿入することができる。プリアンブルの構造に対する詳細な内容は後述する。
その他のシステム挿入ブロック8060は、放送サービスを提供する2つ以上の互いに異なる放送送信/受信システムのデータが同一なRF信号帯域で同時に転送できるように時間領域で複数の放送送信/受信システムの信号をマルチプレキシングすることができる。この場合、2つ以上の互いに異なる放送送信/受信システムは、互いに異なる放送サービスを提供するシステムをいう。互いに異なる放送サービスは、地上波放送サービス、モバイル放送サービスなどを意味することができる。各々の放送サービスに関連したデータは互いに異なるフレームを通じて転送できる。
DACブロック8070は、入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換して出力することができる。DACブロック8070から出力された信号は物理レイヤプロファイルによって多数の出力アンテナを介して転送できる。本発明の一実施形態に係る送信アンテナは垂直または水平極性を有することができる。
前述したブロックは設計によって省略されるか、類似または同一機能を有するブロックに取替できる。
図9は、本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号受信装置の構造を示す。
本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号受信装置は、図1を参照して説明した次世代放送サービスに対する放送信号送信装置に対応することができる。
本発明の一実施形態に係る次世代放送サービスに対する放送信号受信装置は、同期及び復調モジュール(synchronization & demodulation module)9000、フレームパーシングモジュール(frame parsing module)9010、デマッピング及びデコーディングモジュール(demapping & decoding module)9020、出力プロセッサ(output processor)9030、及びシグナリングデコーディングモジュール(signaling decoding module)9040を含むことができる。放送信号受信装置の各モジュールの動作に対して説明する。
同期及び復調モジュール9000は、m個の受信アンテナを介して入力信号を受信し、放送信号受信装置に該当するシステムに対して信号検出及び同期化を実行し、放送信号送信装置により実行される手続の逆過程に該当する復調を実行することができる。
フレームパーシングモジュール9010は、入力信号フレームをパーシングし、ユーザにより選択されたサービスが転送されるデータを抽出することができる。放送信号送信装置がインターリービングを実行すれば、フレームパーシングモジュール9010はインターリービングの逆過程に該当するデインターリービングを実行することができる。この場合、抽出されなければならない信号及びデータの位置がシグナリングデコーディングモジュール9040から出力されたデータをデコーディングすることにより獲得されて、放送信号送信装置により生成されたスケジューリング情報が復元できる。
デマッピング及びデコーディングモジュール9020は、入力信号をビット領域データに変換した後、必要によってビット領域データをデインターリービングすることができる。デマッピング及びデコーディングモジュール9020は、転送効率のために適用されたマッピングに対するデマッピングを実行し、デコーディングを通じて転送チャンネルで発生したエラーを訂正することができる。この場合、デマッピング及びデコーディングモジュール9020はシグナリングデコーディングモジュール9040から出力されたデータをデコーディングすることによって、デマッピング及びデコーディングのために必要な転送パラメータを獲得することができる。
出力プロセッサ9030は、転送効率を向上させるために放送信号送信装置により適用される多様な圧縮/信号処理手続の逆過程を実行することができる。この場合、出力プロセッサ9030はシグナリングデコーディングモジュール9040から出力されたデータで必要とする制御情報を獲得することができる。出力プロセッサ8300の出力は、放送信号送信装置に入力される信号に該当し、MPEG−TS、IPストリーム(v4またはv6)及びGSでありうる。
シグナリングデコーディングモジュール9040は、同期及び復調モジュール9000により復調された信号からPLS情報を獲得することができる。前述したように、フレームパーシングモジュール9010、デマッピング及びデコーディングモジュール9200、及び出力プロセッサ9300は、シグナリングデコーディングモジュール9040から出力されたデータを用いてその機能を実行することができる。
図10は、本発明の一実施形態に係るフレーム構造を示す。
図10は、フレームタイムの構成例及びスーパーフレームにおけるFRU(frame repetition unit:フレーム反復単位)を示す。(a)は本発明の一実施形態に係るスーパーフレームを示し、(b)は本発明の一実施形態に係るFRUを示し、(c)はFRUでの多様なフィジカルプロファイル(PHY profile)のフレームを示し、(d)はフレームの構造を示す。
スーパーフレームは8個のFRUで構成できる。FRUはフレームのTDMに対する基本マルチプレキシング単位であり、スーパーフレームで8回反復される。
FRUの各フレームはフィジカルプロファイル(ベース、ハンドヘルド、アドバンスプロファイル)のうちの1つまたはFEFに属する。FRUで、フレームの最大許容数は4であり、与えられたフィジカルプロファイルはFRUで0回乃至4回のうちのいずれかの回数だけ表れることができる(例えば、ベース、ハンドヘルド、アドバンス)。フィジカルプロファイル定義は、必要時、プリアンブルにおけるPHY_PROFILEのリザーブド値を用いて拡張できる。
FEF部分は、もし含まれるなら、FRUの端に挿入される。FEFがFRUに含まれる場合、FEFの最小値はスーパーフレームで8である。FEF部分が互いに隣接することが推奨されない。
1つのフレームは多数のOFDMシンボル及びプリアンブルにさらに分離される。(d)に図示したように、フレームは、プリアンブル、1つ以上のFSS、ノーマルデータシンボル、及びFESを含む。
プリアンブルは高速フューチャーキャストUTBシステム信号検出を可能にし、信号の効率的な送信及び受信のための基本転送パラメータの集合を提供する特別なシンボルである。プリアンブルに対する詳細な内容は後述する。
FSSの主な目的はPLSデータを伝達するものである。高速同期化及びチャンネル推定のために、これに従うPLSデータの高速デコーディングのために、FSSはノーマルデータシンボルより高密度のパイロットパターンを有する。FESはFSSと完全に同一なパイロットを有するが、これはFESの直前のシンボルに対して外挿(extrapolation)無しでFES内での周波数のみの補間(interpolation)及び時間的補間(temporal interpolation)を可能にする。
図11は、本発明の一実施形態に係るフレームのシグナリング階層構造(signaling hierarchy structure)を示す。
図11はシグナリング階層構造を示すが、これは3個の主要部分であるプリアンブルシグナリングデータ11000、PLS1データ11010、及びPLS2データ11020に分割される。フレーム毎にプリアンブル信号により伝達されるプリアンブルの目的は、フレームの基本転送パラメータ及び転送タイプを示すものである。PLS1は、受信機が関心あるデータパイプに接続するためのパラメータを含むPLS2データに接続してデコーディングできるようにする。PLS2はフレーム毎に伝達され、2つの主要部分であるPLS2−STATデータとPLS2−DYNデータに分割される。PLS2データのスタティック(static:静的)及びダイナミック(dynamic:動的)部分には、必要時、パッディングが後続する。
図12は、本発明の一実施形態に係るプリアンブルシグナリングデータを示す。
プリアンブルシグナリングデータは、受信機がフレーム構造内でPLSデータに接続し、データパイプを追跡できるようにするために必要とする21ビットの情報を伝達する。プリアンブルシグナリングデータに対する詳細な内容は、次の通りである。
PHY_PROFILE:該当3ビットフィールドは現フレームのフィジカルプロファイルタイプを示す。互いに異なるフィジカルプロファイルタイプのマッピングは、以下の<表5>に与えられる。
FFT_SIZE:該当2ビットフィールドは以下の<表6>で説明した通り、フレームグループ内で現フレームのFFTサイズを示す。
GI_FRACTION:該当3ビットフィールドは以下の<表7>で説明した通り、現スーパーフレームにおけるガードインターバルの一部(fraction)値を示す。
EAC_FLAG:該当1ビットフィールドはEACが現フレームに提供されるか否かを示す。該当フィールドが1に設定されれば、EASが現フレームに提供される。該当フィールドが0に設定されれば、EASが現フレームで伝達されない。該当フィールドはスーパーフレーム内でダイナミック(dynamic:動的)に転換できる。
PILOT_MODE:該当1ビットフィールドは現フレームグループで現フレームに対してパイロットモードがモバイルモードであるか、または固定モードかを示す。該当フィールドが0に設定されれば、モバイルパイロットモードが使われる。該当フィールドが1に設定されれば、固定パイロットモードが使われる。
PAPR_FLAG:該当1ビットフィールドは現フレームグループで現フレームに対してPAPR減少が使われるか否かを示す。該当フィールドが1に設定されれば、トーン予約(tone reservation)がPAPR減少のために使われる。該当フィールドが0に設定されれば、PAPR減少が使われない。
FRU_CONFIGURE:該当3ビットフィールドは現スーパーフレームで存在するFRUのフィジカルプロファイルタイプ構成を示す。現スーパーフレームの全てのプリアンブルにおける該当フィールドで、現スーパーフレームで伝達される全てのプロファイルタイプが識別される。該当3ビットフィールドは以下の<表8>に示した通り、各々のプロファイルに対して異なるように定義される。
RESERVED:該当7ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
図13は、本発明の一実施形態に係るPLS1データを示す。
PLS1データはPLS2の受信及びデコーディングを可能にするために必要なパラメータを含んだ基本転送パラメータを提供する。前述したように、PLS1データは1つのフレームグループの全体デュレーションの間変化しない。PLS1データのシグナリングフィールドの具体的な定義は、次の通りである。
PREAMBLE_DATA:該当20ビットフィールドはEAC_FLAGを除外したプリアンブルシグナリングデータのコピーである。
NUM_FRAME_FRU:該当2ビットフィールドはFRU当たりフレーム数を示す。
PAYLOAD_TYPE:該当3ビットフィールドはフレームグループで伝達されるペイロードデータのフォーマットを示す。PAYLOAD_TYPEは<表9>に示した通りシグナリングされる。
NUM_FSS:該当2ビットフィールドは現フレームでFSSの数を示す。
SYSTEM_VERSION:該当8ビットフィールドは転送される信号フォーマットのバージョンを示す。SYSTEM_VERSIONは主バージョン及び副バージョンの2つの4ビットフィールドに分離される。
主バージョン:SYSTEM_VERSIONフィールドのMSBである4ビットは主バージョン情報を示す。主バージョンフィールドでの変化は互換が不可能な変化を示す。デフォルト値は0000である。該当標準で説明されたバージョンに対し、値が0000に設定される。
副バージョン:SYSTEM_VERSIONフィールドのLSBである4ビットは副バージョン情報を示す。副バージョンフィールドでの変化は互換が可能である。
CELL_ID:これはATSCネットワークにおける地理的セルを唯一に識別する16ビットフィールドである。ATSCセルカバレッジはフューチャーキャストUTBシステム当たり使われる周波数の数によって1つ以上の周波数で構成できる。CELL_IDの値が知られていないか、特定されなければ、該当フィールドは0に設定される。
NETWORK_ID:これは現ATSCネットワークを唯一に識別する16ビットフィールドである。
SYSTEM_ID:該当16ビットフィールドはATSCネットワーク内でフューチャーキャストUTBシステムを唯一に識別する。フューチャーキャストUTBシステムは入力が1つ以上の入力ストリーム(TS、IP、GS)であり、出力がRF信号である地上波放送システムである。フューチャーキャストUTBシステムは、存在していれば、FEF及び1つ以上のフィジカルプロファイルを伝達する。同一なフューチャーキャストUTBシステムは互いに異なる入力ストリームを伝達し、互いに異なる地理的領域で互いに異なるRFを使用することができるので、ローカルサービス挿入を許容する。フレーム構造及びスケジューリングは1つの場所で制御され、フューチャーキャストUTBシステム内で全ての転送に対して同一である。1つ以上のフューチャーキャストUTBシステムは全て同一なフィジカル構造及び構成を有するという同一なSYSTEM_IDの意味を有することができる。
次のループ(loop)は、各フレームタイプの長さ及びFRU構成を示すFRU_PHY_PROFILE、FRU_FRAME_LENGTH、FRU_GI_FRACTION、及びRESERVEDで構成される。ループ(loop)サイズはFRU内で4個のフィジカルプロファイル(FEFを含む)がシグナリングされるように固定される。NUM_FRAME_FRUが4より小さければ、使われないフィールドはゼロで詰められる。
FRU_PHY_PROFILE:該当3ビットフィールドは関連したFRUの(i+1)番目フレーム(iはループ(loop)インデックス)のフィジカルプロファイルタイプを示す。該当フィールドは<表8>に示したものと同一なシグナリングフォーマットを使用する。
FRU_FRAME_LENGTH:該当2ビットフィールドは関連したFRUの(i+1)番目フレームの長さを示す。FRU_GI_FRACTIONと共にFRU_FRAME_LENGTHを使用すれば、フレームデュレーションの正確な値が得られる。
FRU_GI_FRACTION:該当3ビットフィールドは関連したFRUの(i+1)番目フレームのガードインターバルの一部値を示す。FRU_GI_FRACTIONは<表7>に従ってシグナリングされる。
RESERVED:該当4ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
次のフィールドは、PLS2データをデコーディングするためのパラメータを提供する。
PLS2_FEC_TYPE:該当2ビットフィールドはPLS2の保護により使われるFECタイプを示す。FECタイプは<表10>に従ってシグナリングされる。LDPCコードに対する詳細な内容は後述する。
PLS2_MOD:該当3ビットフィールドはPLS2により使われる変調タイプを示す。変調タイプは<表11>に従ってシグナリングされる。
PLS2_SIZE_CELL:該当15ビットフィールドは現フレームグループで伝達されるPLS2に対する全てのコーディングブロックのサイズ(QAMセルの数に特定される)であるCtotal_partial_blockを示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_STAT_SIZE_BIT:該当14ビットフィールドは現フレームグループに対するPLS2−STATのサイズをビット数で示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_DYN_SIZE_BIT:該当14ビットフィールドは現フレームグループに対するPLS2−DYNのサイズをビット数で示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_REP_FLAG:該当1ビットフラグはPLS2反復モードが現フレームグループで使われるか否かを示す。該当フィールドの値が1に設定されれば、PLS2反復モードは活性化される。該当フィールドの値が0に設定されれば、PLS2反復モードは不活性化される。
PLS2_REP_SIZE_CELL:該当15ビットフィールドはPLS2反復が使われる場合、現フレームグループのフレーム毎に伝達されるPLS2に対する部分コーディングブロックのサイズ(QAMセルの数で特定される)であるCtotal_partial_blockを示す。反復が使われない場合、該当フィールドの値は0と同一である。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_NEXT_FEC_TYPE:該当2ビットフィールドは次のフレームグループの毎フレームで伝達されるPLS2に使われるFECタイプを示す。FECタイプは<表10>に従ってシグナリングされる。
PLS2_NEXT_MOD:該当3ビットフィールドは次のフレームグループの毎フレームで伝達されるPLS2に使われる変調タイプを示す。変調タイプは<表11>に従ってシグナリングされる。
PLS2_NEXT_REP_FLAG:該当1ビットフラグはPLS2反復モードが次のフレームグループで使われるか否かを示す。該当フィールドの値が1に設定されれば、PLS2反復モードは活性化される。該当フィールドの値が0に設定されれば、PLS2反復モードは非活性化される。
PLS2_NEXT_REP_SIZE_CELL: 該当15ビットフィールドはPLS2反復が使われる場合、次のフレームグループのフレーム毎に伝達されるPLS2に対する全体コーディングブロックのサイズ(QAMセルの数で特定される)であるCtotal_full_blockを示す。次のフレームグループで反復が使われない場合、該当フィールドの値は0と同一である。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_NEXT_REP_STAT_SIZE_BIT:該当14ビットフィールドは次のフレームグループに対するPLS2−STATのサイズをビット数で示す。該当値は現フレームグループで一定である。
PLS2_NEXT_REP_DYN_SIZE_BIT:該当14ビットフィールドは次のフレームグループに対するPLS2−DYNのサイズをビット数で示す。該当値は現フレームグループで一定である。
PLS2_AP_MODE:該当2ビットフィールドは現フレームグループでPLS2に対して追加パリティが提供されるか否かを示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。以下の<表12>は該当フィールドの値を提供する。該当フィールドの値が00に設定されれば、現フレームグループで追加パリティがPLS2に対して使われない。
PLS2_AP_SIZE_CELL:該当15ビットフィールドはPLS2の追加パリティビットのサイズ(QAMセルの数で特定される)を示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
PLS2_NEXT_AP_MODE:該当2ビットフィールドは次のフレームグループのフレーム毎にPLS2シグナリングに対して追加パリティが提供されるか否かを示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。<表12>は該当フィールドの値を定義する。`
PLS2_NEXT_AP_SIZE_CELL:該当15ビットフィールドは次のフレームグループのフレーム毎にPLS2の追加パリティビットのサイズ(QAMセルの数で特定される)を示す。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
RESERVED:該当32ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
CRC_32:全体PLS1シグナリングに適用される32ビットエラー検出コード。
図14は、本発明の一実施形態に係るPLS2データを示す。
図14は、PLS2データのPLS2−STATデータを示す。PLS2−STATデータはフレームグループ内で同一である一方、PLS2−DYNデータは現フレームに対して特定の情報を提供する。
PLS2−STATデータのフィールドに対し、次に具体的に説明する。
FIC_FLAG:該当1ビットフィールドはFICが現フレームグループで使われるか否かを示す。該当フィールドの値が1に設定されれば、FICは現フレームで提供される。該当フィールドの値が0に設定されれば、FICは現フレームで伝達されない。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
AUX_FLAG:該当1ビットフィールドは補助ストリームが現フレームグループで使われるか否かを示す。該当フィールドの値が1に設定されれば、補助ストリームは現フレームで提供される。該当フィールドの値が0に設定されれば、補助フレームは現フレームで伝達されない。該当値は現フレームグループの全体デュレーションの間一定である。
NUM_DP:該当6ビットフィールドは現フレーム内で伝達されるデータパイプの数を示す。該当フィールドの値は1から64の間であり、データパイプの数はNUM_DP+1である。
DP_ID:該当6ビットフィールドはフィジカルプロファイル内でDPを唯一に識別する。
DP_TYPE:該当3ビットフィールドはデータパイプのタイプを示す。これは、以下の<表13>に従ってシグナリングされる。
DP_GROUP_ID:該当8ビットフィールドは現データパイプが関連しているデータパイプグループを識別する。これは、受信機が同一なDP_GROUP_IDを有するようになる特定サービスと関連しているサービスコンポーネントのデータパイプに接続することに使用できる。
BASE_DP_ID:該当6ビットフィールドは管理レイヤで使われる(PSI/SIのような)サービスシグナリングデータを伝達するデータパイプを示す。BASE_DP_IDにより示すデータパイプは、サービスデータと共にサービスシグナリングデータを伝達するノーマルデータパイプであるか、またはサービスシグナリングデータのみを伝達する専用データパイプでありうる。
DP_FEC_TYPE:該当2ビットフィールドは関連したデータパイプにより使われるFECタイプを示す。FECタイプは、以下の<表14>に従ってシグナリングされる。
DP_COD:該当4ビットフィールドは関連したデータパイプにより使われるコードレート(code rate)を示す。コードレート(code rate)は以下の<表15>に従ってシグナリングされる。
DP_MOD:該当4ビットフィールドは関連したデータパイプにより使われる変調を示す。変調は以下の<表16>に従ってシグナリングされる。
DP_SSD_FLAG:該当1ビットフィールドはSSDモードが関連したデータパイプで使われるか否かを示す。該当フィールドの値が1に設定されれば、SSDは使われる。該当フィールドの値が0に設定されれば、SSDは使われない。
次のフィールドはPHY_PROFILEがアドバンスプロファイルを示す010と同じ時のみに表れる。
DP_MIMO:該当3ビットフィールドはどんなタイプのMIMOエンコーディング処理が関連したデータパイプに適用されるかを示す。MIMOエンコーディング処理のタイプは、以下の<表17>に従ってシグナリングされる。
DP_TI_TYPE:該当1ビットフィールドはタイムインターリービングのタイプを示す。0の値は1つのタイムインターリービンググループが1つのフレームに該当し、1つ以上のタイムインターリービングブロックを含むことを示す。1の値は1つのタイムインターリービンググループが1つより多いフレームに伝達され、1つのタイムインターリービングブロックのみを含むことを示す。
DP_TI_LENGTH:該当2ビットフィールド(許容された値は1、2、4、8のみである)の使用は、次のようなDP_TI_TYPEフィールド内で設定される値により決定される。
DP_TI_TYPEの値が1に設定されれば、該当フィールドは各々のタイムインターリービンググループがマッピングされるフレームの数であるPIを示し、タイムインターリービンググループ当たり1つのタイムインターリービングブロックが存在する(NTI=1)。該当2ビットフィールドに許容されるPIの値は、以下の<表18>に定義される。
DP_TI_TYPEの値が0に設定されれば、該当フィールドはタイムインターリービンググループ当たりタイムインターリービングブロックの数NTIを示し、フレーム当たり1つのタイムインターリービンググループが存在する(PI=1)。該当2ビットフィールドに許容されるPIの値は以下の<表18>に定義される。
DP_FRAME_INTERVAL:該当2ビットフィールドは関連したデータパイプに対するフレームグループ内でフレーム間隔(IJUMP)を示し、許容された値は1、2、4、8(該当する2ビットフィールドは各々00、01、10、11)である。フレームグループの全てのフレームに表れないデータパイプに対し、該当フィールドの値は順次的なフレームの間の間隔と同一である。例えば、データパイプが1、5、9、13などのフレームに表れれば、該当フィールドの値は4に設定される。全てのフレームに表れるデータパイプに対し、該当フィールドの値は1に設定される。
DP_TI_BYPASS:該当1ビットフィールドはタイムインターリーバ5050の使用可能性を決定する。データパイプに対してタイムインターリービングが使われないと、該当フィールド値は1に設定される。一方、タイムインターリービングが使われれば、該当フィールド値は0に設定される。
DP_FIRST_FRAME_IDX:該当5ビットフィールドは現データパイプが発生するスーパーフレームの第1のフレームのインデックスを示す。DP_FIRST_FRAME_IDXの値は0から31の間である。
DP_NUM_BLOCK_MAX:該当10ビットフィールドは該当データパイプに対するDP_NUM_BLOCKSの最大値を示す。該当フィールドの値はDP_NUM_BLOCKSと同一な範囲を有する。
DP_PAYLOAD_TYPE:該当2ビットフィールドは与えられたデータパイプにより伝達されるペイロードデータのタイプを示す。DP_PAYLOAD_TYPEは、以下の<表19>に従ってシグナリングされる。
DP_INBAND_MODE:該当2ビットフィールドは現データパイプがインバンド(In-band)シグナリング情報を伝達するか否かを示す。インバンド(In-band)シグナリングタイプは、以下の<表20>に従ってシグナリングされる。
DP_PROTOCOL_TYPE:該当2ビットフィールドは与えられたデータパイプにより伝達されるペイロードのプロトコルタイプを示す。ペイロードのプロトコルタイプは入力ペイロードタイプが選択されれば、以下の<表21>に従ってシグナリングされる。
DP_CRC_MODE:該当2ビットフィールドはCRCエンコーディングがインプットフォーマッティングブロックで使われるか否かを示す。CRCモードは、以下の<表22>に従ってシグナリングされる。
DNP_MODE:該当2ビットフィールドはDP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)に設定される場合に関連したデータパイプにより使われるヌルパケット削除モードを示す。DNP_MODEは、以下の<表23>に従ってシグナリングされる。DP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)でなければ、DNP_MODEは00の値に設定される。
ISSY_MODE:該当2ビットフィールドはDP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)に設定される場合に関連したデータパイプにより使われるISSYモードを示す。ISSY_MODEは、以下の<表24>に従ってシグナリングされる。DP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)でなければ、ISSY_MODEは00の値に設定される。
HC_MODE_TS:該当2ビットフィールドはDP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)に設定される場合に関連したデータパイプにより使われるTSヘッダ圧縮モードを示す。HC_MODE_TSは、以下の<表25>に従ってシグナリングされる。
HC_MODE_IP:該当2ビットフィールドはDP_PAYLOAD_TYPEがIP(‘01’)で設定される場合にIPヘッダ圧縮モードを示す。HC_MODE_IPは、以下の<表26>に従ってシグナリングされる。
PID:該当13ビットフィールドはDP_PAYLOAD_TYPEがTS(‘00’)に設定され、HC_MODE_TSが01または10に設定される場合にTSヘッダ圧縮のためのPID数を示す。
RESERVED:該当8ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
次のフィールドは、FIC_FLAGが1と同じ時のみに表れる。
FIC_VERSION:該当8ビットフィールドはFICのバージョンナンバーを示す。
FIC_LENGTH_BYTE:該当13ビットフィールドはFICの長さをバイト単位で示す。
RESERVED:該当8ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
次のフィールドは、AUX_FLAGが1と同じ時のみに表れる。
NUM_AUX:該当4ビットフィールドは補助ストリームの数を示す。ゼロは補助ストリームが使われないことを示す。
AUX_CONFIG_RFU:該当8ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
AUX_STREAM_TYPE:該当4ビットは現補助ストリームのタイプを示すための今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
AUX_PRIVATE_CONFIG:該当28ビットフィールドは補助ストリームをシグナリングするための今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
図15は、本発明の他の一実施形態に係るPLS2データを示す。
図15は、PLS2データのPLS2−DYNを示す。PLS2−DYNデータの値は1つのフレームグループのデュレーションの間変化できる一方、フィールドのサイズは一定である。
PLS2−DYNデータのフィールドの具体的な内容は、次の通りである。
FRAME_INDEX:該当5ビットフィールドはスーパーフレーム内で現フレームのフレームインデックスを示す。スーパーフレームの第1のフレームのインデックスは0に設定される。
PLS_CHANGE_COUNTER:該当4ビットフィールドは構成が変化する前のスーパーフレームの数を示す。構成が変化する次のスーパーフレームは該当フィールド内でシグナリングされる値により示す。該当フィールドの値が0000に設定されれば、これは如何なる予定された変化も予測できないことを意味する。例えば、1の値は次のスーパーフレームに変化があるということを示す。
FIC_CHANGE_COUNTER:該当4ビットフィールドは構成(即ち、FICのコンテンツ)が変化する前のスーパーフレームの数を示す。構成が変化する次のスーパーフレームは該当フィールド内でシグナリングされる値により示す。該当フィールドの値が0000に設定されれば、これは如何なる予定された変化も予測できないことを意味する。例えば、0001の値は次のスーパーフレームに変化があることを示す。
RESERVED:該当16ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
次のフィールドは現フレームで伝達されるデータパイプと関連したパラメータを説明するNUM_DPでのループ(loop)に表れる。
DP_ID:該当6ビットフィールドはフィジカルプロファイル内でデータパイプを唯一に示す。
DP_START:該当15ビット(または、13ビット)フィールドは、DPUアドレッシング(addressing)スキームを使用してデータパイプの第1の開始位置を示す。DP_STARTフィールドは、以下の<表27>に示した通り、フィジカルプロファイル及びFFTサイズによって異なる長さを有する。
DP_NUM_BLOCK:該当10ビットフィールドは現データパイプに対する現タイムインターリービンググループにおけるFECブロックの数を示す。DP_NUM_BLOCKの値は0から1023の間にある。
RESERVED:該当8ビットフィールドは今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。
次のフィールドは、EACと関連したFICパラメータを示す。
EAC_FLAG:該当1ビットフィールドは現フレームでEACの存在を示す。該当ビットはプリアンブルにおけるEAC_FLAGと同一な値である。
EAS_WAKE_UP_VERSION_NUM:該当8ビットフィールドは自動活性化指示のバージョンナンバーを示す。
EAC_FLAGフィールドが1と同一であれば、次の12ビットがEAC_LENGTH_BYTEフィールドに割り当てられる。EAC_FLAGフィールドが0と同一であれば、次の12ビットがEAC_COUNTERに割り当てられる。
EAC_LENGTH_BYTE:該当12ビットフィールドはEACの長さをバイトで示す。
EAC_COUNTER:該当12ビットフィールドはEACが到達するフレームの前のフレームの数を示す。
次のフィールドはAUX_FLAGフィールドが1と同一の場合のみに表れる。
AUX_PRIVATE_DYN:該当48ビットフィールドは補助ストリームをシグナリングするための今後の使用のためにリザーブド(reserved)される。該当フィールドの意味は、設定可能なPLS2−STATでAUX_STREAM_TYPEの値に依存する。
CRC_32:全体PLS2に適用される32ビットエラー検出コード。
図16は、本発明の一実施形態に係るフレームのロジカル(logical)構造を示す。
前述したように、PLS、EAC、FIC、データパイプ、補助ストリーム、ダミーセルは、フレームにおけるOFDMシンボルのアクティブ(active)キャリアにマッピングされる。PLS1及びPLS2は、最初に1つ以上のFSSにマッピングされる。その後、EACが存在していれば、EACセルは後続するPLSフィールドにマッピングされる。次に、FICが存在していれば、FICセルがマッピングされる。データパイプはPLSの次にマッピングされるか、EACまたはFICが存在する場合、EACまたはFICの以後にマッピングされる。タイプ1のデータパイプが最初にマッピングされ、タイプ2のデータパイプが次にマッピングされる。データパイプのタイプの具体的な内容は後述する。一部の場合、データパイプはEASに対する一部の特殊データまたはサービスシグナリングデータを伝達することができる。補助ストリームまたはストリームは、存在していれば、データパイプを次にマッピングされ、ここには順次にダミーセルが後続する。前述した順序、即ち、PLS、EAC、FIC、データパイプ、補助ストリーム、及びダミーセルの順に全て共にマッピングすれば、フレームでセル容量を正確に詰める。
図17は、本発明の一実施形態に係るPLSマッピングを示す。
PLSセルは、FSSのアクティブ(active)キャリアにマッピングされる。PLSが占めるセルの数によって、1つ以上のシンボルがFSSに指定され、FSSの数NFSSはPLS1でのNUM_FSSによりシグナリングされる。FSSはPLSセルを伝達する特殊なシンボルである。堅固性及び遅延時間(latency)はPLSで重大な事案であるので、FSSは高いパイロット密度を有しているので高速同期化及びFSS内での周波数のみの補間(interpolation)を可能にする。
PLSセルは、図17の例に示すように、下向き式でFSSのアクティブ(active)キャリアにマッピングされる。PLS1セルは、最初に第1のFSSの第1のセルからセルインデックスの昇順にマッピングされる。PLS2セルはPLS1の最後のセルの直後に後続し、マッピングは第1のFSSの最後のセルインデックスまで下方に続く。必要とするPLSセルの総数が1つのFSSのアクティブ(active)キャリアの数を超過すれば、マッピングは次のFSSに進行され、第1のFSSと完全に同一な方式により続く。
PLSマッピングが完了した後、データパイプが次に伝達される。EAC、FIC、または両方とも現フレームに存在していれば、EAC及びFICはPLSとノーマルデータパイプとの間に配置される。
図18は、本発明の一実施形態に係るEACマッピングを示す。
EACはEASメッセージを伝達する専用チャンネルであり、EASに対するデータパイプに連結される。EASサポートは提供されるが、EAC自体は全てのフレームに存在することもあり、存在しないこともある。EACが存在する場合、EACはPLS2セルの直後にマッピングされる。PLSセルを除いて、FIC、データパイプ、補助ストリーム、またはダミーセルのうち、いずれもEACの前に位置しない。EACセルのマッピング手続はPLSと完全に同一である。
EACセルは、図18の例に示すように、PLS2の次のセルからセルインデックスの昇順にマッピングされる。EASメッセージの大きさによって、図18に示すように、EACセルは少ないシンボルを占めることができる。
EACセルは、PLS2の最後のセルの直後に後続し、マッピングは最後のFSSの最後のセルインデックスまで下方に続く。必要とするEACセルの総数が最後のFSSの残っているアクティブ(active)キャリアの数を超過すれば、EACマッピングは次のシンボルに進行され、FSSと完全に同一な方式により続く。この場合、EACのマッピングがなされる次のシンボルはノーマルデータシンボルであり、これはFSSより多いアクティブ(active)キャリアを有する。
EACマッピングが完了した後、存在していれば、FICが次に伝達される。FICが転送されなければ(PLS2フィールドからシグナリングに)、データパイプがEACの最後のセルの直後に後続する。
図19は、本発明の一実施形態に係るFICマッピングを示す。
(a)はEAC無しでFICセルのマッピングの例を示し、(b)はEACと共にFICセルのマッピングの例を示す。
FICは、高速サービス獲得及びチャンネルスキャンを可能にするために階層間情報(cross-layer information)を伝達する専用チャンネルである。該当情報は主にデータパイプの間のチャンネルバインディング(channel binding)情報及び各放送局のサービスを含む。高速スキャンのために、受信機はFICをデコーディングし、放送局ID、サービス数、BASE_DP_IDのような情報を獲得することができる。高速サービス獲得のために、FICだけでなく、ベースデータパイプもBASE_DP_IDを用いてデコーディングできる。ベースデータパイプが転送するコンテンツを除いて、ベースデータパイプはノーマルデータパイプと正確に同一な方式によりエンコーディングされてフレームにマッピングされる。したがって、ベースデータパイプに対する追加説明が必要でない。FICデータが生成されて管理レイヤで消費される。FICデータのコンテンツは管理レイヤ仕様に説明された通りである。
FICデータは選択的であり、FICの使用はPLS2のスタティック(static:静的)な部分でFIC_FLAGパラメータによりシグナリングされる。FICが使われれば、FIC_FLAGは1に設定され、FICに対するシグナリングフィールドはPLS2のスタティック(static:静的)な部分で定義される。FIC_VERSIONとFIC_LENGTH_BYTEが該当フィールドでシグナリングされる。FICはPLS2と同一な変調、コーディング、タイムインターリービングパラメータを使用する。FICは、PLS2_MOD及びPLS2_FECのような同一なシグナリングパラメータを共有する。FICデータは、存在していれば、PLS2の後にマッピングされるか、またはEACが存在する場合、EACの直後にマッピングされる。ノーマルデータパイプ、補助ストリーム、またはダミーセルのうち、いずれもFICの前に位置しない。FICセルをマッピングする方法はEACと完全に同一であり、これはまたPLSと同一である。
PLSの後のEACが存在しない場合、FICセルは(a)の例に示したように、PLS2の次のセルからセルインデックスの昇順にマッピングされる。FICデータサイズによって、(b)に示したように、FICセルは数個のシンボルに対してマッピングされる。
FICセルはPLS2の最後のセルの直後に後続し、マッピングは最後のFSSの最後のセルインデックスまで下方に続く。必要なFICセルの総数が最後のFSSの残っているアクティブ(active)キャリアの数を超過すれば、残りのFICセルのマッピングは次のシンボルに進行され、これはFSSと完全に同一な方式により続く。この場合、FICがマッピングされる次のシンボルはノーマルデータシンボルであり、これはFSSより多いアクティブ(active)キャリアを有する。
EASメッセージが現フレームで転送されれば、EACはFICより先にマッピングされ、(b)に示したように、EACの次のセルからFICセルはセルインデックスの昇順にマッピングされる。
FICマッピングが完了した後、1つ以上のデータパイプがマッピングされ、以後、存在していれば、補助ストリーム、ダミーセルが後続する。
図20は、本発明の一実施形態に係るデータパイプのタイプを示す。
(a)はタイプ1のデータパイプを示し、(b)はタイプ2のデータパイプを示す。
先行するチャンネル、即ちPLS、EAC、FICがマッピングされた後、データパイプのセルがマッピングされる。データパイプはマッピング方法によって2タイプのうちの1つに分類される。
タイプ1のデータパイプ:データパイプがTDMによりマッピングされる。
タイプ2のデータパイプ:データパイプがFDMによりマッピングされる。
データパイプのタイプはPLS2のスタティック(static:静的)な部分でDP_TYPEフィールドにより示す。図20は、タイプ1のデータパイプ及びタイプ2のデータパイプのマッピング順序を示す。タイプ1のデータパイプは、まずセルインデックスの昇順にマッピングされ、最後のセルインデックスに到達した後、シンボルインデックスが1ずつ増加する。次のシンボル内で、データパイプはp=0を手始めにセルインデックスの昇順に続けてマッピングされる。1つのフレームで共にマッピングされる多数のデータパイプと共に、各々のタイプ1のデータパイプはデータパイプのTDMと類似するように時間にグルーピングされる。
タイプ2のデータパイプは、まずシンボルインデックスの昇順にマッピングされ、フレームの最後のOFDMシンボルに到達した後、セルインデックスは1ずつ増加し、シンボルインデックスは第1の使用可能シンボルに戻った後、そのシンボルインデックスから増加する。1つのフレームで多数のデータパイプをマッピングした後、各々のタイプ2のデータパイプはデータパイプのFDMと類似するように周波数にグルーピングされる。
タイプ1のデータパイプ及びタイプ2のデータパイプは、必要時、フレームで共存できるが、タイプ1のデータパイプが常にタイプ2のデータパイプに先行するという制限がある。タイプ1及びタイプ2のデータパイプを伝達するOFDMセルの総数はデータパイプの転送に使用することができるOFDMセルの総数を超過できない。
この際、DDP1はタイプ1のデータパイプが占めるOFDMセルの数に該当し、DDP2はタイプ2のデータパイプが占めるセルの数に該当する。PLS、EAC、FICが全てタイプ1のデータパイプと同様の方式によりマッピングされるので、PLS、EAC、FICは全て“タイプ1のマッピング規則”に従う。したがって、概してタイプ1のマッピングが常にタイプ2のマッピングに先行する。
図21は、本発明の一実施形態に係るデータパイプマッピングを示す。
(a)はタイプ1のデータパイプをマッピングするためのOFDMセルのアドレッシングを示し、(b)はタイプ2のデータパイプをマッピングするためのOFDMセルのアドレッシングを示す。
タイプ1のデータパイプ(0,...,DDP1−1)をマッピングするためのOFDMセルのアドレッシングはタイプ1のデータパイプのアクティブ(active)データセルに対して定義される。アドレッシング方式は各々のタイプ1のデータパイプに対するタイムインターリービングからのセルがアクティブ(active)データセルに割り当てられる順序を定義する。また、アドレッシング方式はPLS2のダイナミック(dynamic:動的)部分でデータパイプの位置をシグナリングすることに使われる。
EAC及びFIC無しで、アドレス0は最後のFSSでPLSを伝達する最後のセルに後続するセルをいう。EACが転送され、FICが該当するフレームになければ、アドレス0はEACを伝達する最後のセルに後続するセルをいう。FICが該当するフレームで転送されれば、アドレス0はFICを伝達する最後のセルに後続するセルをいう。タイプ1のデータパイプに対するアドレス0は(a)に示したような2つの互いに異なる場合を考慮して算出できる。(a)の例で、PLS、EAC、FICは全て転送されると仮定する。EACとFICのうちの1つまたは全てが省略される場合への拡張は自明である。(a)の左側に示したように、FICまで全てのセルをマッピングした後、FSSに残っているセルがあれば、タイプ2のデータパイプ(0,...,DDP2−1)をマッピングするためのOFDMセルのアドレッシングはタイプ2のデータパイプのアクティブ(active)データセルに対して定義される。アドレッシング方式は各々のタイプ2のデータパイプに対するタイムインターリービングからのセルがアクティブ(active)データセルに割り当てられる順序を定義する。また、アドレッシング方式はPLS2のダイナミック(dynamic:動的)部分でデータパイプの位置をシグナリングすることに使われる。
(b)に示すように、3種類の若干異なる場合が可能である。(b)の左側に示した第1の場合に、最後のFSSにあるセルはタイプ2のデータパイプマッピングに使用できる。中央に示した第2の場合に、FICはノーマルシンボルのセルを占めるが、該当シンボルでのFICセルの数はCFSSより大きくない。(b)の右側に示した第3の場合は該当シンボルにマッピングされたFICセルの数がCFSSを超過する点を除いて、第2の場合と同一である。
PLS、EAC、FICがタイプ1のデータパイプと同一な“タイプ1のマッピング規則”に従うので、タイプ1のデータパイプがタイプ2のデータパイプに先行する場合への拡張は自明である。
データパイプユニット(DPU)は、フレームにおけるデータセルをデータパイプに割り当てる基本単位である。
DPUはフレームにおけるデータパイプの位置を探し出すためのシグナリング単位として定義される。セルマッパー7010は、各々のデータパイプに対してタイムインターリービングにより生成されたセルをマッピングすることができる。タイムインターリーバ5050は一連のタイムインターリービングブロックを出力し、各々のタイムインターリービングブロックはXFECBLOCKの可変数を含み、これは結局、セルの集合で構成される。XFECBLOCKにおけるセルの数NcellsはFECBLOCKサイズ、Nldpc、コンステレーションシンボル当たり転送されるビット数に依存する。DPUは与えられたフィジカルプロファイルでサポートされるXFECBLOCKにおけるセルの数Ncellsの全ての可能な値の最大公約数として定義される。セルでのDPUの長さはLDPUとして定義される。各々のフィジカルプロファイルはFECBLOCKサイズの互いに異なる組合せ及びコンステレーションシンボル当たり異なるビット数をサポートするので、LDPUはフィジカルプロファイルに基づいて定義される。
図22は、本発明の一実施形態に係るFEC構造を示す。
図22は、ビットインターリービングの前の本発明の一実施形態に係るFEC構造を示す。前述したように、データFECエンコーダは外部コーディング(BCH)及び内部コーディング(LDPC)を用いてFECBLOCK手続を生成するために入力BBFにFECエンコーディングを実行することができる。図示されたFEC構造はFECBLOCKに該当する。また、FECBLOCK及びFEC構造はLDPCコードワードの長さに該当する同一な値を有する。
図22に示すように、BCHエンコーディングが各々のBBF(Kbchビット)に適用された後、LDPCエンコーディングがBCH−エンコーディングされたBBF(Kldpcビット=Nbchビット)に適用される。
Nldpcの値は64800ビット(ロングFECBLOCK)または16200ビット(ショートFECBLOCK)である。
以下の<表28>及び<表29>はロングFECBLOCK及びショートFECBLOCKの各々に対するFECエンコーディングパラメータを示す。
BCHエンコーディング及びLDPCエンコーディングの具体的な動作は、次の通りである。
12−エラー訂正BCHコードがBBFの外部エンコーディングに使われる。ショートFECBLOCK及びロングFECBLOCKに対するBBF生成多項式は全ての多項式を掛けることによって得られる。
LDPCコードは外部BCHエンコーディングの出力をエンコーディングすることに使われる。完成されたBldpc(FECBLOCK)を生成するために、Pldpc(パリティビット)が各々のIldpc(BCH−エンコーディングされたBBF)から組織的にエンコーディングされ、Ildpcに添付される。完成されたBldpc(FECBLOCK)は次の数式で表現される。
ロングFECBLOCK及びショートFECBLOCKに対するパラメータは前記の<表28>及び<表29>に各々与えられる。
ロングFECBLOCKに対してNldpc−Kldpcパリティビットを計算する具体的な手続は、次の通りである。
1)パリティビット初期化
2)パリティチェックマトリックスのアドレスの第1の行で特定されたパリティビットアドレスで第1の情報ビットiOを累算(accumulate)。パリティチェックマトリックスのアドレスの詳細な内容は後述する。例えば、割合13/15に対し、
3)次の359個の情報ビットis、s=1,2,...,359に対し、次の数式を用いてパリティビットアドレスでisを累算(accumulate)。
ここで、xは第1のビットi0に該当するパリティビット累算器のアドレスを示し、Qldpcはパリティチェックマトリックスのアドレッサで特定されたコードレート(code rate)依存定数である。前記の例である、割合13/15に対する、したがって情報ビットi1に対するQldpc=24に引続き、次の動作が実行される。
4)361番目の情報ビットi360に対し、パリティビット累算器のアドレスはパリティチェックマトリックスのアドレスの第2の行に与えられる。同様の方式により、次の359個の情報ビットis、s=361,362,...,719に対するパリティビット累算器のアドレスは<数式6>を用いて得られる。ここで、xは情報ビットi360に該当するパリティビット累算器のアドレス、即ちパリティチェックマトリックスの第2の行のエントリーを示す。
5)同様の方式で、360個の新たな情報ビットの全てのグループに対し、パリティチェックマトリックスのアドレスからの新たな行はパリティビット累算器のアドレスを求めることに使われる。
全ての情報ビットが用いられた後、最終パリティビットが次の通り得られる。
6)i=1から始めて次の動作を順次に実行
ここで、pi、i=0,1,...,Nldpc−Kldpc−1の最終コンテンツはパリティビットpiと同一である。
<表30>を<表31>に取り替えて、ロングFECBLOCKに対するパリティチェックマトリックスのアドレスをショートFECBLOCKに対するパリティチェックマトリックスのアドレスに取り替えることを除いて、ショートFECBLOCKに対する該当LDPCエンコーディング手続はロングFECBLOCKに対するtLDPCエンコーディング手続に従う。
図23は、本発明の一実施形態に係るビットインターリービングを示す。
LDPCエンコーダの出力はビットインターリービングされるが、これはQCB(quasi-cyclic block)インターリービング及び内部グループインターリービングが後続するパリティインターリービングで構成される。
(a)はQCBインターリービングを示し、(b)は内部グループインターリービングを示す。
FECBLOCKはパリティインターリービングできる。パリティインターリービングの出力で、LDPCコードワードはロングFECBLOCKで180個の隣接するQCBで構成され、ショートFECBLOCKで45個の隣接するQCBで構成される。ロングまたはショートFECBLOCKにおける各々のQCBは360ビットで構成される。パリティインターリービングされたLDPCコードワードはQCBインターリービングによりインターリービングされる。QCBインターリービングの単位はQCBである。パリティインターリービングの出力でのQCBは、図23に示すように、QCBインターリービングによりパーミュテーションされるが、ここで、FECBLOCK長さによってNcells=64800/ηMODまたは16200/ηMODである。QCBインターリービングパターンは変調タイプ及びLDPCコードレート(code rate)の各組合せに固有である。
QCBインターリービングの後に、内部グループインターリービングが以下の<表32>に定義された変調タイプ及び次数(ηMOD)によって実行される。1つの内部グループに対するQCBの数NQCB_IGも定義される。
内部グループインターリービング過程はQCBインターリービング出力のNQCB_IG個のQCBで実行される。内部グループインターリービングは360個の列及びNQCB_IG個の行を用いて内部グループのビットを記入し読み取る過程を含む。記入動作で、QCBインターリービング出力からのビットが行方向に記入される。読取動作は列方向に実行されて各行でm個のビットを読み取る。ここで、mはNUCの場合1と同一であり、NUQの場合2と同一である。
図24は、本発明の一実施形態に係るセルワードデマルチプレキシングを示す。
図24で、(a)は8及び12bpcu MIMOに対するセルワードデマルチプレキシングを示し、(b)は10bpcu MIMOに対するセルワードデマルチプレキシングを示す。
ビットインターリービング出力の各々のセルワード(c0,l,c1,l,... ,cnmod-1,l)は1つのXFECBLOCKに対するセルワードデマルチプレキシング過程を説明する(a)に示したように(d1,0,m,d1,1,m,...,d1,nmod-1,m)及び(d2,0,m,d2,1,m,...,d2,nmod-1,m)にデマルチプレキシングされる。
MIMOエンコーディングのために異なるタイプのNUQを用いる10bpcu MIMOの場合に、NUQ−1024に対するビットインターリーバが再使用される。ビットインターリーバ出力の各々のセルワード(c0,l,c1,l,...,c9,l)は(b)に示したように(d1,0,m,d1,1,m,...,d1,3,m)及び(d2,0,m,d2,1,m,...,d2,5,m)にデマルチプレキシングされる。
図25は、本発明の一実施形態に係るタイムインターリービングを示す。
(a)から(c)はタイムインターリービングモードの例を示す。
タイムインターリーバはデータパイプレベルで動作する。タイムインターリービングのパラメータは各々のデータパイプに対して異なるように設定できる。
PLS2−STATデータの一部に表れる次のパラメータはタイムインターリービングを構成する。
DP_TI_TYPE(許容された値:0または1):タイムインターリービングモードを示す。0はタイムインターリービンググループ当たり多数のタイムインターリービングブロック(1つ以上のタイムインターリービングブロック)を有するモードを示す。この場合、1つのタイムインターリービンググループは1つのフレームに(フレーム間インターリービング無しで)直接マッピングされる。1はタイムインターリービンググループ当たり1つのタイムインターリービングブロックのみを有するモードを示す。この場合、タイムインターリービングブロックは1つ以上のフレームに亘って拡散される(フレーム間インターリービング)。
DP_TI_LENGTH:DP_TI_TYPE=‘0’であれば、該当パラメータはタイムインターリービンググループ当たりタイムインターリービングブロックの数NTIである。DP_TI_TYPE=‘1’の場合、該当パラメータは1つのタイムインターリービンググループから拡散されるフレームの数PIである。
DP_NUM_BLOCK_MAX(許容された値:0乃至1023):タイムインターリービンググループ当たりXFECBLOCKの最大数を示す。
DP_FRAME_INTERVAL(許容された値:1、2、4、8):与えられたフィジカルプロファイルの同一なデータパイプを伝達する2つの順次的なフレーム間のフレームの数IJUMPを示す。
DP_TI_BYPASS(許容された値:0または1):タイムインターリービングがデータフレームに用いられなければ、該当パラメータは1に設定される。タイムインターリービングが用いられれば、0に設定される。
さらに、PLS2−DYNデータからのパラメータDP_NUM_BLOCKはデータグループの1つのタイムインターリービンググループにより伝達されるXFECBLOCKの数を示す。
タイムインターリービングがデータフレームに用いられなければ、次のタイムインターリービンググループ、タイムインターリービング動作、タイムインターリービングモードは考慮されない。しかしながら、スケジューラーからのダイナミック(dynamic:動的)構成情報のためのディレイコンペンセーション(delay compensation:遅延補償)ブロックは相変らず必要である。各々のデータパイプで、SSD/MIMOエンコーディングから受信したXFECBLOCKはタイムインターリービンググループにグルーピングされる。即ち、各々のタイムインターリービンググループは整数個のXFECBLOCKの集合であり、ダイナミック(dynamic:動的)に変化する数のXFECBLOCKを含む。インデックスnのタイムインターリービンググループにあるXFECBLOCKの数はNxBLOCK_Group(n)で示し、PLS2−DYNデータでDP_NUM_BLOCKにシグナリングされる。この際、NxBLOCK_Group(n)は最小値0から最も大きい値が1023である最大値NxBLOCK_Group_MAX(DP_NUM_BLOCK_MAXに該当)まで変化することができる。
各々のタイムインターリービンググループは1つのフレームに直接マッピングされるか、またはPI個のフレームに亘って拡散される。また、各々のタイムインターリービンググループは1つ以上(NTI個)のタイムインターリービングブロックに分離される。ここで、各々のタイムインターリービングブロックはタイムインターリーバメモリの1つの使用に該当する。タイムインターリービンググループ内のタイムインターリービングブロックは若干の異なる数のXFECBLOCKを含むことができる。タイムインターリービンググループが多数のタイムインターリービングブロックに分離されれば、タイムインターリービンググループは1つのフレームのみに直接マッピングされる。以下の<表33>に示したように、タイムインターリービングには3種類のオプションがある(タイムインターリービングを省略する追加オプションを除外)。
一般に、タイムインターリーバはフレームビルディング過程の以前にデータパイプデータに対するバッファとしても作用する。これは、各々のデータパイプに対して2つのメモリバンクで達成される。第1のタイムインターリービングブロックは第1のバンクに記入される。第1のバンクで読取される間、第2のタイムインターリービングブロックが第2のバンクに記入される。
タイムインターリービングはツイストされた行−列ブロックインターリーバである。n番目タイムインターリービンググループのs番目タイムインターリービングブロックに対し、列の数N
cが
以下、未来放送システムの実施形態に対して説明する。
図26は、図1の放送信号送信機及び図9の放送信号受信機の他の実施形態を示す図である。
前述した図1から図25の放送システムは定まった転送帯域とそれに従うスペクトルマスクで動作することができる。しかしながら、本発明は多様な国家、地域に対してそれぞれ異なる転送帯域とそれに従うスペクトルマスク基準に従って転送パラメータを選定して放送信号を送受信することができる未来放送システムを提案する。図26で図示した放送信号送信機及び放送信号受信機の各ブロックの構成と動作は、図1及び図9と関連して説明したことと類似しており、同一なブロック/モジュールに対する説明は反復しないが、当然図26のブロック/モジュールにも適用される。以下、放送信号送信機及び放送信号受信機は、各々放送送信機、送信機、放送受信機、及び受信機と称することもできる。
多様な国家、地域に対してそれぞれ異なる転送帯域とそれに従うスペクトルマスク基準を満たし、かつ転送信号帯域幅を最大化できる転送パラメータを選択して放送信号を送受信するために、放送送信機及び放送受信機には付加(additional)コントロール信号生成モジュール26010及び付加コントロール信号制御モジュール26020が各々備えられる。以下、送信側付加コントロール信号生成モジュール26010及び受信側付加コントロール信号生成モジュール26020は、各々転送パラメータコントロールモジュールと称することができる。送信及び受信側の付加コントロール信号生成モジュール26010、26020の各々は送信側シグナリング生成モジュール26070及び受信側シグナリングデコーディングモジュール26080に含まれることもできる。この場合、調整される転送パラメータに関連した情報はマネジメント情報としてシグナリング生成モジュール26070に入力されることもできる。
送信側付加(additional)コントロール信号生成モジュール26010は、国家、地域情報と共にチャンネル帯域幅情報、スペクトルマスク情報を含む付加コントロール信号を使用してフレームビルディングモジュール26030及びOFDM生成モジュール26040を制御して所望の放送信号を出力することができる。そして、受信側付加(additional)コントロール信号生成モジュール26020は、また国家、地域情報と共にチャンネル帯域幅、スペクトルマスク情報を含む付加コントロール信号を通じて同期化/復調モジュール26050及びフレームパーシングモジュール26060をコントロールして受信放送信号を処理することができる。以下、付加コントロール信号生成モジュール26010及び付加コントロール信号コントロールモジュール26020は転送パラメータコントロールモジュールと称することもできる。本明細書で、付加コントロール信号は転送信号の帯域幅を調整する転送パラメータまたは転送パラメータを調整することに必要な情報を含む情報/信号を示す。
本明細書では、放送システムにおける転送パラメータを設定する方法であって、送信側で付加的な情報として転送パラメータを転送する方法及び送/受信側で転送パラメータを約束されたコードにより予め設定する方法を提案する。また、本明細書ではワールドワイドにフレキシブルな放送システムをサポートできるように、互いに異なるチャンネル帯域幅によって放送ネットワーク及び使用に適合するように信号帯域幅を最適化するように転送パラメータを設定/調整する方法を提案するようにする。
図27は、スペクトルマスクとそれに従う転送信号帯域幅を示す概念図である。
図27(a)のように、転送パラメータは、該当チャンネル帯域幅内で隣接チャンネル干渉を最小化するために要求されるスペクトルマスク基準を満たし、かつ転送信号の信号帯域幅での転送効率を最大化できるように設定できる。また、OFDM生成時、多数のキャリアを使用する場合、OFDMウェーブフォーム転送帯域幅は転送に使用するサブキャリアの数に従ってサブキャリアの間の間隔及び/又は時間領域で全体シンボルの長さを調整することによって決定できる。したがって、未来放送システムの場合、地域/国家などから要請される受信シナリオによって適した転送モードを分類し、これによって転送パラメータを設計することができる。
図6(b)及び図6(c)は、6MHz帯域に対して多様な国家でのキャリアモード及び出力レベル基準に従うスペクトルマスクの例を示す。前述したスペクトルマスクの場合、該当国家/地域、そして使われるチャンネル帯域幅によって制限基準が異なる。例えば、北米ATSC標準の場合、及びヨーロッパDVB標準の場合、それぞれ異なる放送スペクトルマスクの基準を満たさなければならない。したがって、ワールドワイドにフレキシブルな放送システムを提供するために転送パラメータを調節し、これらを付加情報としてコントロールすることができる。以下、まず転送パラメータを調整する方法について説明する。
<数式9>で、eBWは有効信号帯域幅を、N_waveform_scalingはウェーブフォームスケーリングファクタを、N_pilotdensityはパイロット密度スケーリングファクタを、N_eBWは有効信号帯域幅スケーリングファクタを、αは付加帯域幅ファクタを、Fsはウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)を各々示す。そして、中括弧で括られた部分、即ちウェーブフォームスケーリングファクタ、ファイリング密度ファクタ、及び有効信号帯域幅スケーリングファクタを掛けた後、付加帯域幅ファクタを足した部分がNoC(Number of Carrier)となる。NoCは信号帯域幅で転送されるキャリアの総数を示す。<数式9>は本発明で転送信号の有効信号帯域幅を最適化するために転送パラメータを使用する方法で、各国家/地域に従うスペクトルマスクを満たす条件で転送効率を最大化するようにパラメータを選定する。
<数式9>のように、本発明は有効信号帯域幅をチャンネル帯域幅に従うスペクトルマスクに従って最大化するために各ファクタを最適化パラメータとして使用することができる。特に、付加帯域幅ファクタ及び/又はウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)の調整を通じて転送パラメータの転送効率を最適化させようとする。
ウェーブフォームスケーリングファクタは、ウェーブフォーム変換に使われるキャリアの帯域幅に従うスケーリング値であって、実施形態において、OFDMの場合、FFTの長さに比例する任意の値に設定できる。パイロット密度スケーリングファクタは、パイロット信号挿入モジュールまたはPAPR減少モジュールで挿入されるパイロット信号の定まった位置によって設定される値であって、パイロット信号の密度によって設定される任意の値である。ウェーブフォームスケーリングファクタ及びパイロット密度スケーリングファクタは、以下に記述するパイロットパターン部分の値を使用することもできる。本明細書で、各ファクタはパラメータと称することもできる。
有効信号帯域幅スケーリングファクタは、転送チャンネル帯域幅内にスペクトルマスク基準を満たし、転送信号の帯域を最大化するために設定できる任意の値で、有効信号帯域幅を最適化することができる。付加帯域幅ファクタは、信号帯域幅で必要な付加的な情報及び構造を調整するために任意の値に設定できる。また、必要によってパイロット信号を挿入してスペクトルエッジでチャンネル推定性能を改善することに使用することもできる。付加帯域幅ファクタは、任意のキャリアの個数を追加することによって調整できる。
ウェーブフォーム変換帯域幅は、転送に使われるサブキャリアの数によって有効信号帯域幅を追加的に最適化できる転送パラメータとして使用できる。前述した有効信号帯域幅スケーリングファクタの場合、定まったパイロット信号としてのパイロット密度単位で拡張することによって、スペクトルマスクに対して最大値に設定できる。このようにパイロット密度単位で拡張する時に発生できる曖昧性(ambiguity)を補完できるように、ウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)を追加で調整することによって、スペクトルマスクの条件に対して帯域幅効率を最適化することができる。
前述した数式は以下の<数式10>のように表現することもできる。
<数式10>では<数式9>に追加的なファクタを使用する。
△fはサブキャリアスペーシングファクタを、NFFTはFFTサイズファクタを各々示す。<数式10>では<数式9>とは異なりウェーブフォーム変換帯域幅をFFTサイズで割ったサブキャリアスペーシングファクタを使用して帯域幅効率最適化を遂行することができる。有効信号帯域幅は、結局、全体サブキャリアの数(NoC)に各サブキャリアの間の間隔を掛けることによって算出することができる。この際、サブキャリアの間の間隔はウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)をFFTサイズで割ることにより算出することができる。
国家/地域別に相異するスペクトルマスクの要求を満たすために信号帯域幅を調整する転送パラメータとして、1)付加帯域幅ファクタ、及び2)ウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)のうちの1つを使用するようにする。即ち、この2つの転送パラメータ値を使用して国家/地域別チャンネル帯域幅及びスペクトルマスク基準を満たしながら信号帯域幅を最大化するものである。このような方法は、未来放送システムのそれぞれのFFTモードに対して共通のキャリアとしてサポートされるコモンベースモードを基盤に、各々相異する制限条件(チャンネル帯域幅、スペクトルマスク)に対し、転送信号帯域幅を以下のような方式により調整することができる。
1)追加帯域幅ファクタを調整して、定まったサンプリング周波数に対して任意のキャリア個数を調整することによって、効率を最大化させることができ、追加されるキャリアの数は付加コントロール信号(転送パラメータ情報)として提供できる。最適化のために調整されるキャリアの数はチャンネル帯域幅とスペクトルマスク基準を満たす範囲で調整/設定できる。この際、調整するキャリアの数及び信号構造に対しては後述する。
2)定まった共通キャリアの数に対してサンプリング周波数を調整して転送効率を最適化することができる。この際、該当サンプリング周波数に対してレファレンスとして指定された値に対する相対的な比率または予め設定されたサンプリング周波数の情報は、付加コントロール信号(転送パラメータ情報)として提供できる。この場合、送信機はサンプリング周波数を調整、サブキャリアの間のスペーシングを調整して有効信号帯域幅を変更することができ、スペーシングを増加させて有効信号帯域幅を増加すれば、時間側面で転送信号をより速く送ることができる。即ち、時間側面で転送効率が増加するものである。
3)また、この2つの転送パラメータ値(追加帯域幅ファクタ及びウェーブフォーム変換帯域幅ファクタ)を共に調整して最適化を遂行することもできる。この2つの転送パラメータ値に対する情報は、図26のように付加コントロール信号として送/受信システムに提供できる。
以下、パラメータ値を伝達する付加コントロール信号に対して説明する。付加コントロール信号は、前述したように、帯域幅の最適化のために使用する転送パラメータを示す信号であって、既に設定された値にマッピングされるか、または誘導される値として使用することもできる。付加コントロール信号は、付加信号、転送パラメータ、または転送パラメータ情報と称することもできる。
まず、コントロールコードアプローチ(approach)がある。コントロールコードアプローチは、国家/地域及び該当スペクトルマスクなどの制限条件内で各々最適化されているパラメータをコントロールコードとして設定し、このように設定されたコントロールコードを送受信機で付加情報として使用する方式である。この方式の場合、付加信号を転送せず、送受信機の各モジュールの動作遂行に必要な情報(コントロールコード、またはこれに相応する転送パラメータ)を獲得することができる付加制御モジュール(例えば、図26の付加コントロール信号コントローラ)により制御及び動作できる。付加的なシグナリング情報を転送しない点で利点がある。コントロールコードは、国家、地域、及びデバイスがサポートするサービス情報などによって予め設定され、必要によって今後変更される場合、ハードウェアまたはソフトウェアアップデートを遂行することができる。
次に、シグナリングアプローチについて説明する。シグナリングアプローチは特にキャリア個数を調整して効率を最大化する方式に対して適用できる。この方式は、調整する転送パラメータ情報をシグナリングフィールドに割り当てて転送する方式であって、付加的な情報を転送しなければならないが、柔軟性を高めることができる長所がある。転送パラメータ情報はプリアンブルまたはプリアンブルの以後のシグナリング情報を転送するシンボルの一定区間を通じて転送できる。
転送パラメータ情報がプリアンブル区間に転送される場合、受信機はプリアンブル区間のパラメータ情報をデコーディングすることで、プリアンブルの以後のシグナリングシンボル及びデータシンボルに対する転送パラメータを獲得することができる。パラメータ情報がプリアンブルの以後の区間のシグナリングシンボルを通じて転送される場合、受信機はシグナリングシンボル区間のパラメータ情報をデコーディングしてデータシンボルに対する転送パラメータを獲得することができる。シグナリングシンボルに対しては、コモンベースモードの共通のパラメータを基盤に転送パラメータを設定し、シグナリングシンボルの以後のデータシンボルに対しては転送効率を最大化できる転送パラメータを使用して信号を転送することができる。即ち、シグナリングシンボル部分は多様なスペクトルマスクなどの条件を満たす基本転送パラメータを使用し、以後のデータシンボルに対しては前述したように調整された転送パラメータを使用し、この調整された転送パラメータに対する情報をシグナリングシンボルで送受信できるものである。この場合、データシンボルの最初のシンボルには時間領域の補間のために必要な数のパイロットを挿入してチャンネル推定に助けになるように設定することもできる。
<表34>は付加コントロール情報または転送パラメータ情報の実施形態である。タイプフィールドは、該当国家/地域及びチャンネル帯域幅に従うネットワークの識別番号を示し、NoCフィールドは転送される全体キャリアの数を、レゾリューションフィールドはコモンモードのNoCに対して追加されるキャリアユニットを、NaddフィールドはコモンモードのNoCに追加されるキャリアの数をキャリアユニット単位で示し、Inc/Dec signフィールドはコモンキャリアモードに対してキャリア数の増加/減少を示す。
コントロールコード設定方式の場合、各タイプに該当するコントロールコードを送/受信機に予め設定してそれぞれのフィールド値を獲得し、それによって最終NoCを決定して送受信機を設定することができる。または、より自由度を高めるために各フィールドを独立的に選定することもできる。シグナリングアプローチ方式の場合にも該当タイプの情報または該当フィールドを転送して該当パラメータを誘導するようにすることもできる。表34の実施形態は合計9ビットを使用して多様な可変的な使用ケースに対応するように設計された実施形態であって、他のパラメータ情報もこのような形式にシグナリングすることができる。言い換えると、表34のような情報がコントロールコードとして送受信機に予め設定されるか、または送信機から受信機にシグナリングできる。
<表35>は追加的な実施形態であって、<表34>の情報に追加でウェーブフォーム転送帯域幅(サンプリング周波数)Fsを示す。言い換えると、<表34>は付加帯域幅ファクタを調整する方法の実施形態に該当するパラメータを設定/シグナリングする情報を、<表35>は付加帯域幅ファクタだけでなく、ウェーブフォーム転送帯域幅(サンプリング周波数)ファクタを共に調整する方法の実施形態に該当するパラメータを設定/シグナリングする情報を示す。<表35>の転送パラメータもコントロールコードとして送受信機に予め設定されるか、または送信機から受信機にシグナリングされることができ、<表34>に比べて2ビットを追加で使用する。<表35>では、<表34>に比べてBase FSフィールドを追加して、調整するサンプリング周波数パラメータをさらに示す。
例えば、<表34>及び<表35>で割り当てられるビットの数は、システム複雑度及び効率性を考慮して調節できる。
図28は、本発明の一実施形態に係るOFDM生成モジュールを示す図である。
図28のOFDM生成モジュールは、図8で図示したOFDM生成モジュールに対する追加的な実施形態である。図8で図示/説明したモジュール/ブロックに対する重複説明は省略する。図28では図26で転送パラメータコントロールモジュールがOFDM生成モジュールを制御する部分をより詳細に図示する。ウェーブフォームプロセッシングモジュール28040は転送ウェーブフォームに対してout-of-emissionなどの特性を反映してウェーブフォームを調整するものであって、パルスシェーピングフィルター(pulse shaping filter)と同様に動作する。但し、ウェーブフォームプロセッシングモジュール28040は実装によって省略されることもでき、本発明ではサンプリング周波数パラメータを調整する場合、それによってスペクトルマスクに合うようにウェーブフォームをシェーピング(shaping)することに使われることもできる。
図28で、付加制御信号生成モジュール28010は付加コントロール信号を生成し、その値によって付加制御信号生成モジュール28010に連係された下位モジュールに調整される転送パラメータを適用または設定することができる。フレームビルダーを通じて入力されるデータストリームは共通のキャリアモードで入力され、付加制御信号生成モジュール28010は図28のOFDM生成モジュールで付加的な帯域幅ファクタを調整することもできる。
1)付加帯域幅ファクタを調整する場合、送信機はパイロット及びリザーブドトーン挿入(Pilot and Reserved Tone Insertion)モジュール28020及びIFFTモジュール28030で予め設定された値に調整されたトータルキャリアの数によってデータを割り当てることができる。また、調整される帯域幅によってパイロットを共通のキャリアモードと同一なパイロット密度で挿入するか、または場合によって他のパイロット密度で挿入するか、追加的なパイロットを挿入するなど、パイロット構造を変更することもできる。決定された転送パラメータは前述したように、プリアンブルまたはシグナリングフィールドに挿入されて転送できる。
2)ウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数、Fs)を調整する場合、ウェーブフォームプロセッシングモジュール28040及びDACモジュール28050で転送パラメータに設定された該当サンプリングレートの値によって動作することができる。この際、設定されたサンプリングレート、Fsは付加コントロール信号生成ブロック28010で予め設定された値であって、各モードによって選択された値が送信機にプリセットできる。前述したように、ウェーブフォームプロセッシングモジュール28040及びその動作は実装によって省略できる。
図29は、本発明の一実施形態に係る受信機の同期化/復調モジュールの詳細ブロック図を示す図である。
図29で図示したように、同期化/復調モジュール29000は付加コントロール信号生成モジュール29010の制御によって転送パラメータを設定して受信信号を復調することができる。同期化/復調モジュール29000は、放送信号をチューニングするチューナー29020、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するADCモジュール29030、受信信号に含まれたプリアンブルを検出するプリアンブル検出モジュール29040、受信信号に含まれたガードシーケンスを検出するガードシーケンス検出モジュール29050、受信信号にFFTを遂行するFFTモジュール(waveform transform)29060、受信信号に含まれたパイロット信号を検出するパイロット信号検出モジュール29070、プリアンブル及びパイロット信号を使用して受信信号の時間/周波数同期化を遂行する時間/周波数同期化モジュール29080、抽出されたガードシーケンスを使用してチャンネル等化を遂行するチャンネル等化モジュール29090、及びインバースウェーブフォームモジュール29100を含む。インバースウェーブフォームモジュール29100はFFTの逆に対抗する変換を遂行するモジュールであって、これは実施形態によって省略できる。
図29で、受信機が複数のアンテナで受信した信号を複数の経路を通じて処理する場合で、同一モジュールが並列に図示されており、同一モジュールに対して重複説明はしない。
受信側付加コントロール信号生成モジュール29010が受信機の転送パラメータを設定することができる。前述したように、付加コントロール信号生成モジュール29010はプリアンブルまたはシグナリングフィールドをデコーディングして転送パラメータ(NoC、パイロット情報など)を設定するか、または受信機に予め設定されたコントロールコード(転送パラメータ)を使用して受信機の転送パラメータを設定することができる。付加コントロール信号生成モジュール29010がシグナリングデコーディングモジュール26080に含まれて動作できることは前述した通りである。
以下、帯域幅使用効率を高める方法として付加帯域幅ファクタを調整する方法及びウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)を調整する方法に対する実施形態を追加で図示/説明するようにする。
図30は、本発明の一実施形態に係る帯域幅使用効率の向上のための付加帯域幅ファクタ調整方法を示す概念図である。
図30(a)で、Dxは周波数方向でのパイロット密度を、Dyは時間方向でのパイロット密度を、Dx*Dyはパイロット密度を示す。
図30(b)のように、放送システムは一旦基本共通モードの帯域幅を使用し、国家/地域別に使用可能なスペクトルマスクによって追加的な帯域幅を使用することができる。図30(b)のように、地域1)では基本共通モードの帯域幅に付加帯域幅1に該当する帯域幅を追加で使用し、地域2)では基本共通モードの帯域幅に付加帯域幅2に該当する帯域幅を追加で使用することができる。
付加帯域幅はDxユニットまたはDx*Dyユニットに設定することができ、場合によっては微細調整のために幾つかの単位のキャリアを通じて調整することもできる。言い換えると、送信機は同一な時間内に転送するサブキャリアの総数を調整して帯域幅使用効率を高めることができる。このような方式の利点は、ウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)は同一であるので、付加的に転送するキャリアの数のみをシグナリング/設定することができるので、送受信機で運用が容易であるという点がある。
図31は、本発明の一実施形態に係る帯域幅使用効率の向上のためのウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)パラメータ調整方法を示す概念図である。
前述したように、基本共通モードに基づいて、該当国家/地域に従うスペクトルマスク基準によって帯域幅効率を最適化するようにウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)Fsを調整することができる。調整されたFsによってサブキャリアのキャリアスペーシングが変化し、全体サブキャリアを転送するに当たって転送時間が調整されるので転送効率を高めることができる。
図31で、スペクトルマスクによって基本共通モードからサンプリング周波数を各々Fs1、Fs2のように変更して信号の使用帯域幅を調整することができる。この方式は同一な数のサブキャリアを使用しながらFsのみを調整するので、効率を調整することによって基底帯域パラメータが修正されないので、互いに異なるスペクトルマスクに容易に対応できる長所がある。変更されるFsはコントロールコードを用いて送受信機に提供することができ、シグナリングする場合、受信機が該当Fsを検出及び獲得しなければならない。図31のように、送信機はregion1の場合にはサンプリング周波数をFs1に、region2の場合にはサンプリング周波数をFs2に各々調整することができる。また、図31で、region2の場合、右側図面のようにサンプリング周波数をFs2に調整しながら、付加帯域幅アルファを追加することもできる。
図30及び図31は、転送パラメータとして各々付加帯域幅とウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)を調整する方法を示す。しかしながら、図31でregion2の場合、右側図面のように、付加帯域幅ファクタとウェーブフォーム変換帯域幅(サンプリング周波数)は共に調整/適用が可能であり、この場合にはこの2つ転送パラメータが全てコントロールコードに設定またはシグナリングされなければならない。
以下、図30に追加で付加帯域幅ファクタを調整する方法に対してより詳細に説明する。
付加帯域幅ファクタを使用する場合にも、フレームビルダー/フレームパーサなどの簡素化された動作及びデータキャリアの有効な(effective)パワーをシンボル当たり同一に維持する長所を維持するために一定のNoA(Number of Active carrier)を維持するシステムを使用することができる。このために、基本共通モードの基本構造を先に定義することができる。そして、各FFT転送モードに対して予め設定されたモードを基盤にデータキャリア及びパイロット構造を定義することができる。言い換えると、基本共通モードはスペクトルマスク別に帯域幅の追加/減少の基準となるモードであって、基本共通モードの転送パラメータ及び構造はFFTサイズに従うデータキャリアの数、チャンネル推定のための分散された(scattered)パイロットの構造、同期推定のためのコンティニュアルパイロットの構造及びPAPRのためのリザーブドキャリアの構造を含む。
分散されたパイロットは転送チャンネル推定のために必要なパイロットを時間及び周波数領域に均一に配置させる。コンティニュアルパイロットは、位置によって分散パイロットと重なるか、あるいはそうでないように位置することができ、全体コンティニュアルパイロットは基本共通モード内のスペクトルに対してスペクトルの両端を除外した部分に配置され、ランダムで、相対的に均等分布されるように位置する。両端を除外するようにすることは、スペクトルマスクなどに最適化されたキャリアの個数調整においてキャリア個数を減少させてもコンティニュアルパイロットの特性が低下しないようにし、それによって、チューナー及びバンドパスフィルターなどの影響を受けないようにするためである。
SP−包含−CP(SP-bearing CP)の個数は一定のNoAを合わせるために時間領域でパイロット間の距離であるDyのモジュロ演算の値がDy−1個に決定され、前記<表36>で必要な個数を示す。エッジパイロット及びリザーブドキャリアなどを含んで、結果的に基本共通モードでシンボル当たりアクティブデータキャリアの数(NoA)は一定に設定される。
図32は、本発明の一実施形態に従ってシンボル当たりNoAを一定に維持しながら基本共通モードを基盤に帯域幅を拡張する方法を示す。
図32で、各信号帯域幅の図面はスペクトルマスクによって追加される付加帯域幅のブロックユニットによって追加されるキャリアの数及びパイロット構造を示す。言い換えると、図32は基本共通モードの信号構造と共に、付加帯域幅として追加される(Dx*Dy)のブロックユニット及びDxのブロックユニットに従うキャリアの数及びパイロット構造を示す。
図32(a)のように、コモンベースモードは該当FFTサイズに対して予め設定されたキャリアの数とSP、CP、EPなどのパイロットの構造が決定されている。図32(a)の転送信号は、SPがDx=4、Dy=4の構造を有し、CPは非SP−包含−CP(non-SP-bearing CP)とSP−包含−CPで構成され、SP−包含−CPあるいは任意の付加的なパイロットで一定のNoAを維持するために必要な個数のパイロットを含む。以下、付加帯域幅のキャリアがパイロット密度単位及び周波数方向パイロット距離単位で拡張される実施形態に対して説明する。
図32(b):k*(Dx*Dy)単位、kは任意の整数の場合。
付加帯域幅に追加されるキャリアの数を(Dx*Dy)のパイロット密度単位で調整する方法には、パイロット構造を(特に、CP)修正/変更することなく転送信号をスペクトルマスクに最適化されるようにすることができるという長所がある。
パイロット密度に該当する(Dx*Dy)単位の整数倍に該当するようにキャリアを基本共通モードに追加/除去する場合、追加される領域のSPに対して(Dx*Dy)サイズがパイロットをなす基本ブロックに該当するので、始め及び終わりのSP位置などの構造の変更がない。併せて、CPの場合、基本共通モードで定義されたパターンを用いて、k*(Dx*Dy)単位が追加されたキャリアを含んだ新たな信号構造/システムに対して変更無しで使用することができる。
したがって、受信機では前述したシグナリングあるいはコントロールコードにより指示(indication)される転送パラメータを使用して、それぞれ異なるスペクトルマスクに対して最適化されたパラメータとしてトータルキャリアの個数及び基本共通モードの開始位置などの情報を獲得して適用することができる。基本共通モードのオフセットは整数kが偶数の場合にはk/2*(Dx*Dy)のオフセット(offset)で始まり、奇数の場合には、i)予め設定された順序に従ってスペクトルの左側を優先的に追加するようになれば(k+1)/2*(Dx*Dy)のオフセットで、ii)右側を優先的に追加するようになれば(k−1)/2*(Dx*Dy)のオフセット(offset)で始まる。
図32(c−1〜3):m*Dx単位、mは任意の整数。
図32(b)の方法が(Dx*Dy)の整数倍で運用されて追加されるキャリア数の単位が大きくなる短所がある。ここに、Dx単位でキャリアの数を追加する方法を提案する。Dx単位への追加は補間(interpolation)過程で時間補間を優先的に適用するにつれて、周波数領域でパイロット間距離を均一にしてチャンネル推定に大きい影響を及ぼさないようにすることができ、微細粒状(fine granularity)を有する長所がある。
追加されたキャリア領域に対して分散パイロットは連続的なSPポジションルール(rule)を維持するようにして、規則性を維持するように選定することができ、基本共通モードに存在するエッジパイロットは追加されたキャリア領域のスペクトル両端に位置するように調整することができる。
しかしながら、Dx単位のキャリアの調整はシンボル当たり一定のNoAの個数を維持するに当たって、基本共通モード内のSP−包含−CPあるいは任意のパイロットに対して追加されるDxの整数倍によって選択的に調整が必要である。この際、SP−包含−CP(あるいは、任意のパイロット)は(Dy-1)-mod(m、Dy)の個数が必要となる。SP−包含−CP(任意のパイロット)の該当mの整数に対して予め設定された組合せ(combination)を選択的に選定することもでき、より簡素化されたシステム運用のために該当パイロット中に、先にDyによって必要とした(Dy−1)個のパイロットに対する予め設定された表で整数mに対して(Dy-1)-mod(m、Dy)個だけに対して選択的に決定して一定のNoAを合わせることができる。
Ex)Dx=4、Dy=4に対し、スペクトルに左側から追加される場合、必要な3種類のSPシフト位置のうち、
a.+ 1*Dx a 1st SP shift (Dx=4), 2nd SP shift (Dx=8)のモジュロポジションに重なる表を選択
b.+ 2*DX a 2nd SP shift (Dx=8)のモジュロポジションに重なる表を選択
c.+ 3*DX a 1st SP shift (Dx=4), 2nd SP shift (Dx=8), 3nd SP shift(Dx=12) のモジュロポジションに重なる表を選択
この際、SP−包含−CP(あるいは、任意のパイロット)はNoAを維持できる任意の個数を挿入し、この際、追加される付加帯域幅によって必要なSP−包含−CPの個数と位置は予め設定されたSP−包含−CPの表の組から選択して調整することができる。
<表37>は図32(c−1〜3)のようなDx単位のキャリア個数調整時、一定のNoAを合わせるために必要とするSP−包含−CP(あるいは、任意のパイロット)の調整表に対して選択されるSP−包含−CPの表と開始位置に対する実施形態である。
例えば、Dx=4、Dy=4に対して整数mが追加される時、調整されるSP−包含−CPの表(SP-bearing CP table)の選択方法とSPの開始位置であって、SP−包含−CPの各シフトポジション表(shift position table)の選択は追加されるDxを含むシフトブロックを排除した残りが活性化/イネーブル(enable)され、SPの開始位置はDx*(Dy-ceiling(m/2))に決定される。(ceiling()は切り上げ)
mが1であれば、最初の左側から詰めていく場合、3rd shiftされたSPを含んだDxブロックが追加されるので、調整表のうち、3rdを排除した1stと2nd shiftされたSPと重なるCPポジションが選択されて送受信される。mが2の場合、同様に3rd、1st shiftされたSPを含んだDxブロックが追加されるので、調整表で3rdと1stを排除した2nd shiftされたSPと重なるCPポジションのみが送受信される。mが4の倍数の場合、全ての場合が同一な回数で追加されるので、基本共通モード(base common mode)に設定されたSP−包含−CPの調整セットを全て選択すればよい。
基本共通モード(base common mode)を基準に分散(Scattered)パイロット(pilot)(SP)のパイロットパターンによって各OFDMシンボル内のSPのキャリアの位置が変更される。
各シンボルに挿入されるSPはパイロット密度(pilot density)単位で挿入され、OFDMシンボルのインデックス(index)が増加するにつれて、その開始位置がDxの単位でシフト(shift)される。したがって、Dyのシンボルが過ぎれば、また反復的な構造が表れるようになり、前記の説明のように各Dy個のOFDMシンボル毎にそれぞれSPの位置の開始位置が異なるようになる。
0thシフトパターン(shift pattern)はSPが最初の開始位置から始めるパターン(pattern)をいい、1thシフトパターン(shift pattern)は前記0thシフトパターン(shift pattern)に対し、1*Dxだけ位置が調整(shift)された位置で始まることをいう。同様に、(Dy−1)4thシフトパターン(shift pattern)では(Dy−1)*Dxだけ位置が調整(shift)されてパイロットが位置するようになる。
追加された付加帯域幅(Additional bandwidth)によって一定のNoAを維持するためにSP−包含−CPが挿入される時、各追加された個数(Dxの整数倍)によって、予め設定されたSP−包含−CPの表で必要なSP bearing CPの値を選択して転送することができる。
前記実施形態のように、他のDx、Dyに対しても同様のコンセプト(concept)で調整適用できる。
図33は、本発明の他の一実施形態に従ってシンボル当たりNoAを一定に維持せず、基本共通モードを基盤に帯域幅を拡張する他の方法を示す。
図33で、各信号帯域幅の図面はスペクトルマスクによって追加される付加帯域幅のブロックユニットによって追加されるキャリアの数及びパイロット構造を示す。
図33は付加帯域幅を調整する方式であって、一定のNoAを維持しない方法である、基本共通モードを基盤にスペクトルマスクを満たすために任意のn個のキャリアを追加/削除する方法を示す。一定のNoAのための要求(requirement)がないので、CPに対する制限(constraint)はないが、スペクトルマスク(spectrum mask)によって、追加/削除されるCPの特性が多少変化するようになり、したがって、フレームビルダー/パーサは不規則(irregular)なNoAに対応するスケジューリング(scheduling)が必要である。
そして、追加されるキャリアの両エッジにエッジパイロットが位置するように調整するが、やはり追加される量によって時間補間された周波数領域でのパイロット配置が両端で規則的でないことによるチャンネル推定性能の低下が多少存在することがある。
前記の方式では、基本共通モードを構成する時、SP−包含−CP(あるいは、任意のパイロット)をNoAを合わせるための用途に設定する必要がないので、CPは必要によって非SP−包含−CPで構成することもでき、充分の自由度を有するように設計が可能である。
以下、有効帯域幅を最大化する方法であって、設定した転送パラメータをシグナリングする方法に対する実施形態に対して追加的に説明する。
図34は、本発明の一実施形態に係る転送パラメータのシグナリング方法を示す図である。
付加制御信号は有効帯域幅の最大化のための転送パラメータを示す信号であって、前述したように、予め設定された値にマッピングされるか、または誘導されることもできる。このような転送パラメータは、前述したように、コントロールコードアプローチまたはシグナリングアプローチにより送/受信機に設定できる。
シグナリングアプローチは、転送パラメータ情報をシグナリングフィールドに割り当てて転送し、送/受信機に伝達する方式であって、付加的な情報を送受信しなければならないが、システム運用上の柔軟性を高めることができる長所がある。該当パラメータ情報はプリアンブルあるいはプリアンブルの以後のPLS(physical signaling)を転送するシンボルの一定区間に転送することができる。
図34(a)は、プリアンブルを通じて転送パラメータ情報をシグナリングする方法を示す。プリアンブルに転送パラメータを転送する場合、プリアンブルの以後のシグナリングシンボル及びデータシンボルに対してはプリアンブルを通じて獲得した転送パラメータをデコーディングして処理することができる。したがって、プリアンブルの以後に転送されるPLSシンボル及びデータシンボル全てに対して帯域幅効率が最適化されたNoCを使用することができる。
図34(b)は、プリアンブルの以後のシグナリングシンボル、即ちPLSを使用してシグナリングする方法を示す。PLSシンボルに転送パラメータを転送する場合、PLSシンボル部分は基本共通モードの帯域幅に転送されなければならない。但し、PLSシンボルで転送パラメータが獲得されて処理されるので、以後のデータシンボルに対してはスペクトルマスク要請に対して効率が最大化されたNoCで転送することができる。この場合、データシンボルのNoCがPLSシンボルのNoCより大きい場合、基本共通モードで転送されるPLSシンボル帯域幅の外郭領域には、a)チャンネル推定性能を向上させるためにパイロットを拡張して転送するか、または、b)データシンボルの最初シンボルに対してフレームスターティングシンボルの役割としてパイロットを挿入することができる。
パラメータ情報をシグナリングする方法の実施形態には、前述した方法に追加で
1)4種類のカテゴリーを分けて、キャリアモード0(carrier mode 0)(基本共通キャリアモード)、キャリアモード1(carrier mode 1)、キャリアモード2(carrier mode 2)、キャリアモード3(carrier mode 3)などでフィールド値をカテゴリー毎に直接割当、指示して各モードのスペクトルマスクに対してNoCを適用する方法と
2)パイロット密度(Dx*Dy)の拡張単位と、拡張ユニットの整数倍として拡張される追加帯域幅を各々指示する方法、そして
3)各FFTサイズに相応するネットワーク最大のパイロット密度(Dx*Dy)を送受信機に設定し、追加される整数倍に対してのみ指示する方法などを使用することができる。
図35は、本発明の一実施形態に係る帯域幅効率最適化方法及び転送パラメータシグナリング方法を示す図である。
図35は、チャンネル帯域幅が6MHzの場合、互いに異なるスペクトルマスク要請によって最適化されたNoCとそれに従うパワースペクトル密度を示す。図35(a)はFFT 8K、図35(b)はFFT 16K、図35(c)はFFT 32Kに対し、各場合のATSC、Colombia(DVB−T2)、Japan(ISDB−T)、Brazil(ISDB−T)の地域のスペクトルマスクを基準にNoCを調整して帯域幅効率を最適化することができる。前述したように、NoCはパイロット密度(Dx*Dy)の整数倍に該当する値に選択することができる。図35の実施形態では全てのスペクトルマスクを満たす基本共通モードを基準に、8Kの場合は128、16K/32Kの場合は256のユニットの整数倍に帯域幅が拡張されるようにNoCを選択し、図35(a)〜(c)は各場合のPSDを共に示す。
例えば、図35(d)で、16Kで基本共通モードのNoCは13312(256*52+256*0+1)であり、コロンビア(extended)のスペクトルマスクではNoCが13825(256*52+256*2+1)に拡張され、この際、拡張される帯域幅はパイロット密度(256)の2倍だけ拡張されるものである。各NoCで+1はエッジパイロットキャリアを示す。図35(d)で、各場合の拡張されるNoCはパイロット密度の整数倍で示す。
前述したシグナリングする方法は、図35(d)のNoC調整実施形態を通じて説明すると、次の通りである。
1)4種類のキャリアモードで直接示す方法は、それぞれ、base common/Brazil、Japan/ATSC、Colombia(normal)/Colombia(extended)に対し、0〜3で割り当てて運用することができる。
2)パイロット密度(Dx*Dy)で拡張されるユニットである128、256などの予め設定された値をマッピングして、ユニットによって2〜3bitで転送し、整数倍に該当する部分を予め設定された値でマッピングして、ユニットによって2〜3bitで転送する方法を使用することができる。例えば、拡張ユニットは128:00、256:01、512:10、xx:11(future extension)、拡張される整数倍は0〜6に対し、3bitあるいは0〜32bitを割り当てて転送することができる。
3)各FFTサイズに相応する拡張ユニットであるパイロット密度を各々8K:128、16K:256、32K:256に送受信機に設定し、拡張される整数倍に該当される値である0〜6のみを3bitで割り当ててシグナリングすることができる。または、パイロット密度を各々8K:128、16K:256、32K:512で送受信機に設定し、拡張される整数倍に該当する値である0〜3のみを2bitで割り当ててシグナリングすることができる。
受信機はこれによって該当情報をデコーディングしてNoCを導出してパラメータ情報を設定することができる。
図36は、本発明の他の一実施形態に係る帯域幅効率最適化方法及び転送パラメータシグナリング方法を示す図である。
図36は、チャンネル帯域幅が7MHzの場合、DVBスペクトルマスク要請によって最適化されたNoCとそれに従うパワースペクトル密度を示す。チャンネル帯域幅が7MHzに対するDVBスペクトルマスクを満たすNoC調整及びパラメータシグナリングは、図36(d)でDVB(7M)のカテゴリーを使用して図35で前述した方法により遂行することができる。
図37は、本発明の他の一実施形態に係る帯域幅効率最適化方法及び転送パラメータシグナリング方法を示す図である。
図37はチャンネル帯域幅が8MHzの場合、DVB及びDTMB(China)のスペクトルマスク要請によって最適化されたNoCと、それに従うパワースペクトル密度を示す。チャンネル帯域幅が8MHzに対するDVB、DTMBのスペクトルマスクを満たすNoC調整、及びパラメータシグナリングは、図37(d)でDVB(8M)/DTMB、critical(8M)のカテゴリー及びDVB(8M)/DTMB、non-critical(8M)のカテゴリーを使用して図35で前述した方法により遂行することができる。
図38は、本発明の実施形態に係る帯域幅を調整するように放送信号をプロセッシングして送信する送信方法を示すフローチャートである。
放送送信機は、帯域幅調整のための少なくとも1つの転送パラメータを設定することができる(S38010)。そして、放送送信機は設定された転送パラメータによって転送信号をプロセッシング及び転送することができる(S38020)。
放送送信機の転送パラメータ設定及び転送信号プロセッシングは、図26から図37と関連して前述したように遂行できる。言い換えると、放送送信機の転送パラメータ制御モジュールは、少なくとも1つの転送パラメータを調整して転送信号の帯域幅を調整することができる。このような転送信号の帯域幅は、各国家/地域に従う帯域幅制限及びスペクトルマスク要請によって、帯域幅調整の基礎となる基本共通モードの帯域幅に基づいて調整できる。
転送パラメータは基本共通モードの信号帯域幅に追加される付加帯域幅パラメータ及び転送信号のサンプリング周波数パラメータのうちの少なくとも1つを含む。付加帯域幅パラメータは、付加されるキャリアの数として設定/シグナリングされることもできる。
このような転送パラメータは、転送信号のプリアンブルまたはPLSシンボルのうち、少なくとも1つを使用してシグナリングされるか、またはコントロールコードとして放送送信機に設定できる。コントロールコードに設定される場合、放送送信機はコントロールコードを使用して転送パラメータを設定することができる。
放送送信機の転送信号プロセッシング及び転送は、前述した転送信号のインプットフォーマッティング、BICMプロセッシング、フレームビルディング、及びOFDM生成ステップを含む。特に、放送送信機はフレームビルディングモジュール及びOFDM生成モジュールを使用して設定された転送パラメータによって転送信号の帯域幅を調整し、変更される転送信号の帯域幅によって転送信号のパイロット構造を調整することもできる。
図39は、本発明の実施形態に係る帯域幅が調整された放送信号を受信してプロセッシングする受信方法を示す図である。
放送送信号受信機は、帯域幅調整のための少なくとも1つの転送パラメータを設定することができる(S39010)。そして、放送送信機は設定された転送パラメータによって受信信号をプロセッシングすることができる(S39020)。
また、放送受信機の転送パラメータ設定及び転送信号プロセッシングも図26から図37と関連して前述したように遂行できる。言い換えると、放送受信機の転送パラメータ制御モジュールは、少なくとも1つの転送パラメータを調整して帯域幅が調整された受信信号をプロセッシングすることができる。このような受信信号の帯域幅は、各国家/地域に従う帯域幅制限及びスペクトルマスク要請に従って帯域幅調整の基礎となる基本共通モードの帯域幅に基づいて調整されたものである。
転送パラメータは基本共通モードの信号帯域幅に追加される付加帯域幅パラメータ及び転送信号のサンプリング周波数パラメータのうちの少なくとも1つを含む。付加帯域幅パラメータは、付加されるキャリアの数として設定/シグナリングされることもできる。
このような転送パラメータは、受信信号のプリアンブルまたはPLSシンボルのうち、少なくとも1つを使用してシグナリングされるか、またはコントロールコードとして放送受信機に設定できる。コントロールコードに設定される場合、放送受信機はコントロールコードを使用して転送パラメータを設定することができる。シグナリングされる場合、放送受信機はプリアンブルまたはPLSシンボルに含まれた転送パラメータを抽出及びデコーディングすることができる。
放送受信機の受信信号プロセッシングは、前述した受信信号の同期化/復調、フレームパーシング、デマッピング/デコーディング、及びアウトプットプロセッシングステップを含む。特に、放送受信機は同期化/復調モジュール及びフレームパーシングモジュールを使用して設定された転送パラメータによって調整された帯域幅の受信信号をプロセッシングし、パイロット信号を処理することができる。
図40は、本発明の他の一実施形態に係る放送信号転送の転送パラメータを示す図である。
図40の表で、本発明は未来放送システムのために提案される転送システムのベースバンドサンプリングレートは、地域/国家に従う互換性を考慮してDVBシステムのベースサンプリングレートを使用し、このベースサンプリングレートを基盤に転送パラメータを最適化して提案する。図40の表は、該当チャンネル帯域幅によって提案されたガードインターバル、FFTサイズ、及びパイロットパターンのコンビネーションを示す。
本実施形態ではガードインターバルサンプルの数は206サンプルの整数倍で構成されたモードを提案し、それぞれのチャンネル帯域幅(6MHz、7MHz、8MHz)によって適用されたベースバンドサンプルレート(BSR)によってガードインターバルの長さを図40の表のように提案する。該当ガードインターバルはそれぞれのチャンネル帯域幅を使用する各地域の固定/モバイル受信(fixed/mobile reception)及びMFN/SFN等のネットワーク構成(network configuration)を考慮してサポートできる。
特に、本実施形態のガードインターバルは互いに異なるFFTサイズとチャンネル帯域幅に対して同一なサンプル数でガードインターバルの各モードを提供して、シグナリングのリダンダンシーを低めて、受信機の複雑度を低めるように設計されている。また、該当ガードインターバルをサポートするパイロットパターン(pilot pattern)の場合、ガードインターバルの一部(fraction)が略5の整数倍値の逆数に対応して、該当ガードインターバルをサポートするための周波数方向へのパイロット間距離(Dx)は4の倍数を基盤に設定される。これによって、ガードインターバル対比最大チャンネル推定マージンは略20%〜25%に設計され、補間フィルター(interpolation filter)は充分のマージンで設計することができる。
時間方向へのパイロット距離はサポートするサービスの移動性(mobility)と関係され、前述したプロファイル(profile)の使用ケース(use case)により8K、16Kモードでは移動性(mobility)をサポートするためにDy=2の値を、固定受信(fixed reception)のためにDy=4の値を有し、32Kモードは固定受信(fixed reception)に主に使われるモードであって、受信機のメモリ制限(memory constraint)を考慮してDy=2の値をサポートするようにする。Dyの値は該当受信機の複雑度及びサポートするサービスの移動性によって、より適した値を考慮することができる。
以下、本発明の他の一実施形態として、パイロットブースティングパラメータ制御方法について説明する。
パイロットの振幅レベル(amplitude level)は、チャンネル推定ゲインと同時に制限された転送パワー内でデータキャリアが有するパワーに影響を与えて、トレードオフ(trade off)の関係を有する。したがって、パイロットの振幅レベル(amplitude level)は最終等化されたデータセル(equalized data cell(carrier))のSNRを最大化させることができるように最適化されなければならない。
言い換えると、パイロットの振幅レベル(amplitude level)はチャンネル推定ゲイン(channel estimation gain)及びデータセル(キャリア)のパワーに共に影響を与えるので、パイロット密度及びパイロットのレベルに従うチャンネル推定利得(chann elestimation gain)と、これに従うデータセルのパワー/電力損失を考慮しなければならない。また、チャンネル推定がなされた値で全てのキャリアポジション(carrier position)に対してチャンネル値を得るために使われる補間フィルター(interpolation filter)の利得(gain)によって、EQ出力のSNRが影響を受けるようになる。
本実施形態では、補間フィルター(interpolation filter)を各時間ドメイン(Time domain)に対しては線型補間(linear interpolation)に従うノイズ低減利得(noise reduction gain)で基準値とし、周波数ドメイン(Frequency domain)に対しては多様なチャンネル環境に従うノイズ低減ゲイン(noise reduction gain)に対してターゲット補間ゲイン(target interpolation gain)を誘導して0.5の値に選定して基準値とする。
併せて、未来放送システム(future broadcasting system)では各ネットワーク網に最適化されたパイロットが分布及び配置されているので、各モード別パイロットパターン(pilot pattern)によってパイロット(pilot)の振幅(amplitude)も個別的最適化が必要である。本実施形態では、未来放送システムで提案するフレーム構造(frame structure)を考慮して決定されたパイロットのブースティングレベル(boosting level)を提案する。
併せて、SISOに比べてMIMOモードのパイロット密度(pilot density)が高いので各SISO/MIMOモードに従うパラメータを提案する。
各フレーム内のシンボルによっては、以下のようにパイロットブースティングパラメータを提案する。
1)FSS(Frame signaling symbol)/FES(Frame edge symbol):フレームの両端に位置して密度の高い(dense)パイロットを有するシンボルで、該当シンボルは周波数補間(frequency interpolation)が独立的に遂行されるように設計されたシンボルであって、パイロットの密度(density)はDxにより左右され、これによってパイロット振幅を最適化する。
2)一般データシンボル(Normal data symbol):ネットワークに合うように設計されたDx、Dyのパイロット配置を有するシンボルで、時間補間(Time interpolation)がシンボル間に遂行されるようになり、各シンボルのパイロット密度はDx*Dyからなる。したがって、これによってパイロット振幅を最適化する。
前述した内容を考慮して決定及び提案するパイロットブースティングパラメータは図41で示す。
図41は、本発明の一実施形態に係るパイロットブースティングパラメータを示す。
図41は、ノーマルデータシンボル及びFSS/FESに対し、放送システムがサポートするパイロットパターンによってSISO/MIMO方式を考慮したパイロットブースティングパラメータを示す。
図41で、Asp(スキャッタードパイロットアンプリチュード)(a)の表は各パイロットパターンに対して最適化された値を含む。
図41で、Asp(b)の表は、各々同一なパイロット密度に対してアベレージバリューの値にパイロット振幅を選定した値を含む。
図41で、Asp(c)の表は、フローティングバリューに選定された(a)、(b)の値に対し、受信機を考慮して近似し、分数の値で表現した値を含む。
放送信号送信機でOFDM生成モジュールを通じて前述したパイロットブースティングパラメータを使用して転送信号をプロセッシングすることができる。言い換えると、放送信号送信機は図41の表及び表に含まれた値を使用してパイロット信号をプロセッシングすることができる。
本明細書において、放送信号を受信及び送信するための方法及び装置が使用された。
本発明の思想や範囲を逸脱することなく、本発明で多様な変更及び変形が可能であることは当業者に理解できる。したがって、本発明は添付した請求項及びその同等範囲内で提供される本発明の変更及び変形を含むことと意図される。
本明細書で装置及び方法発明が全て言及され、装置及び方法発明の全ての説明は互いに補完して適用できる。