KR100713665B1 - 위성 경로를 사용하는 지상파 디엠비 방송 시스템 및 방법그리고 그것을 위한 프레임 구성 방법 - Google Patents

위성 경로를 사용하는 지상파 디엠비 방송 시스템 및 방법그리고 그것을 위한 프레임 구성 방법 Download PDF

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Abstract

여기에 개시된 지상파 DMB 시스템은 지상 송출국을 통하는 지상 데이터 경로와, 위성 지상국, 위성, 및 갭필러들을 경유하는 위성 데이터 경로를 포함한다. 위성 데이터 경로의 위성 지상국은 심볼 전송방식을 사용하여 기준시간 정보와 타임스탬프 정보를 포함한 TDM 프레임으로 구성된 신호를 복수 개의 갭필러들로 송신한다. 각각의 갭필러는 GPS 수신부 등의 부가 장치 없이도 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 지상 송출국들과 동일한 시간에 OFDM 신호를 송출(DMB 방송)할 수 있다. 또한, 심볼 전송방식을 사용하므로 갭필러를 간단히 구현할 수 있어 지상파 DMB 시스템의 구축비용 및 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있다.
지상파 방송 시스템, DAB, DMB, 갭필러

Description

위성 경로를 사용하는 지상파 디엠비 방송 시스템 및 방법 그리고 그것을 위한 프레임 구성 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TERRESTRIAL DIGITAL MULTIMEDIA BROADCASTING USING SATELLITE DATA PATH, AND FRAMING METHOD FOR THE SAME}
도 1은 일반적인 지상파 디엠비 시스템의 구성을 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 기반 지상파 디엠비 시스템의 전체 구성을 보여주는 도면;
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 지상국의 구성을 보여주는 블록도;
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갭필러의 구성을 보여주는 블록도;
도 5은 도 3에 도시된 심볼 발생부의 일부 블록 및 TDM 프레임 생성부의 상세 구성을 보여주는 블록도;
도 6은 ETS 300 401 표준에서 정의하고 있는 OFDM 전송 프레임(OFDM_TF)의 구조를 보여주는 도면;
도 7은 도 2에 도시된 바이트 멀티플렉서의 단위 출력을 바이트 단위인
Figure 112005038766919-pat00001
로 표현한 도면;
도 8는 도 5에 도시된 TDM 프레임 생성부에서 수행되는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TDM 프레임의 생성 방법을 보여주는 흐름도;
도 9은 도 8에 도시된 TDM 프레임의 생성 과정에 따른 TDM 프레임의 구조를 보여주는 도면;
도 10은 지상파 디엠비 앙상블이 6개인 경우, 본 발명에 따른 TDM 프레임의 구성 예를 보여주는 도면;
도 11는 도 4에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갭필러의 상세 구성을 보여주는 블록도; 그리고
도 12는 갭필러와 지상 송출국의 시간동기를 나타내는 타이밍도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 지상 송출국 110 : 위성 지상국
111 : DMB 신호 수신부 113 : 심볼 발생부
115 : TDM 프레임 생성부 117 : TDM 전송부
120 : 위성 130 : 갭필러
131 : TDM 수신부 135 : 지상파 DMB 프레임 생성부
139: 전송부 141 : RF 부
100, 200 : 지상파 DMB 시스템
본 발명은 지상파 방송 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 지상파 디지털 멀티미디어 방송(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting, 이하 지상파 DMB라 칭함) 시스템에 관한 것이다.
DMB(Digital Multimedia Broadcasting)는, CD 수준의 음질과 데이터 또는 영상 서비스 등이 가능하고, 우수한 고정·이동수신 품질을 제공할 수 있는 디지털방식의 멀티미디어방송이다. DMB는, 전송방식과 서비스권역에 따라 지상파 DMB와 위성 DMB로 구분된다. 위성 DMB는 위성을 통해 1400 ~ 2700 MHz 주파수 대역의 극초단파(UHF)를 이용하여 서비스를 제공하는 반면, 지상파 DMB는 위성을 거치지 않고 지상에서 200 MHz 정도의 주파수 대역을 갖는 초단파(VHF)를 이용하여 서비스를 제공한다.
도 1은 일반적인 지상파 DMB 시스템(100)의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 지상파 DMB 시스템(100)은, 관악 송신소 혹은 남산 송신소와 같은 지상 송출국(10)에서 200MHz 대역의 직교 주파수 분할 다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; 이하 OFDM이라 칭함) 신호를 송신하고, 수신 가능 지역(20) 내에 위치한 이동성을 갖는 휴대 및 차량용 수신기 또는 고정 수신기가 지상 송출국 신호를 수신하여 지상파 DMB 서비스를 받을 수 있도록 구성된다. 그러나 지하철이나 건물 내부, 또는 장애물에 가로막혀 있는 경우에는 수신기가 전파를 수신하지 못하게 된다. 이와 같이 전파를 수신할 수 없는 지역을 수신 불가능 지역 또는 갭(Gap ; 30)이라 한다. 위와 같은 전파 수신 불 가능 지역(30)에 전파를 전달하기 위해서는 일반적으로 중계기(Repeater)가 사용되는데, 상기 중계기는 전파 수신의 갭을 채운다는 의미로 갭필러(Gap Filler)라고 불린다.
위성 지상국이 방송국으로부터 수신한 ETI(Ensemble Transport Interface) 신호들을 TDM 신호로 다중화하여 생성한 프레임을 전송하는 방식을 ETI 전송방식이고 명명한다. ETI 전송방식을 사용하게 되면, 갭필러에 GPS 수신부와 더불어 복잡한 신호처리부가 구현되어야 하므로 갭필러의 구성이 복잡해진다. 갭필러는 갭 영역(30) 등의 전파 수신 불가능 지역 곳곳에 사용되므로, 갭필러의 구현 복잡도가 높아지면 지상파 DMB 망 구축 비용 및 유지 보수 비용이 커진다. 따라서, 갭필러의 구현 복잡도를 낮추고 지상파 DMB 망 구축 비용 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 새로운 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 위성 링크를 사용하는 중계기를 지상파 DMB의 갭필러로 사용할 시 갭필러의 구현 복잡도를 낮출 수 있는 지상파 DMB 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 위성 기반 지상파 DMB 서비스를 제공할 수 있도록 하는 TDM 프레임 구성 방법을 제공하며, GPS 신호를 사용하지 않고 갭필러들이 지상 송출국들과 방송시간을 일치시킬 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
(구성)
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 지상파 DMB 시스템은 지상 송출국에서 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 복수 개의 수신기들에게 송신하는 지상 데이터 경로; 그리고 위성 지상국에서 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 위성을 통해 복수 개의 갭필러들에게 송신하고, 상기 갭필러들 각각에 수신된 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 위성 데이터 경로를 포함한다. 여기서, 상기 위성 지상국은 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변조되기 직전의 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 발생할 때에 기준시간 정보와 타임스탬프 정보를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지상 송출국은 상기 타임스탬프 정보를 포함하는 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 방송국으로부터 수신하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준시간 정보와 상기 타임스탬프 정보는 상기 지상 데이터 경로의 지상 송출국에서 송신하는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호와, 상기 위성 데이터 경로의 갭필러에서 송신하는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 동시에 송신하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준시간 정보는 상기 제 2 타입의 지상파 DMB 신호의 송출시간과 위성 경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이고, 상기 타임스탬프 정보는 방송국으로부터 수신한 제 4 타입의 지상파 DMB 신호의 타임스탬프 정보로부터 추출한 값이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호는 직교 주파수 분할 다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; OFDM)의 신호이고, 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호는, 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호보다 높은 주파수 대역을 갖는 시 분할 다중방식(Time Division Multiplexer ; TDM)의 신호이다. 그리고 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호는 심볼 발생기의 출력 신호로 OFDM 변조되기 이전의 신호이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호는 이티아이(Ensemble Transport Interface ; ETI) 신호이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 위성 지상국은 상기 방송국으로부터 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 신호 수신부; 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 제 3 타입의 신호들을 발생하는 심볼 발생부; 상기 제 4타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 타임스탬프 정보를 발생하는 타입스탬프 추출부; 상기 제 3 타입의 신호들에 응답해서 상기 기준시간 정보 및 상기 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 프레임 생성부; 그리고 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 위성으로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 심볼 발생부는, 상기 수신기들이 어느 갭필러를 통해 지상파 디엠비 서비스를 제공받았는지를 식별하기 위한 전송기 식별 정보(TII), 널 심볼(NULL), 위상 레퍼런스 심볼(Phase Reference Symbol ; PRS), FIC 심볼(Fast Information Channel), 및 MSC 심볼(Main Service Channel)을 발생한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프레임 생성부는 상기 전송기 식별 정보(TII) 또는 널 심볼(NULL)을 제 1 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 1 비트 맵퍼; 상기 위상 레퍼런스 심볼(PRS)을 상기 제 1 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 2 비트 맵퍼; 상기 FIC(Fast Information Channel) 및 MSC(Main Service Channel)를 제 2 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 3 비트 맵퍼;
상기 제 1 내지 상기 제 3 비트 맵퍼의 상기 맵핑 결과를 다중화하는 바이트 멀티플렉서; 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 복수 개의 부가 정보들을 발생하는 부가정보 발생기; 상기 기준시간 정보를 발생하는 기준시간 발생기; 상기 다중화 결과와 상기 부가정보들과 상기 기준시간 정보 및 상기 타임스탬프 정보를 조합하여 소정 비트 수를 갖는 복수 개의 단위 데이터들을 발생하는 단위 데이터 발생기; 그리고 상기 각각의 단위 데이터들의 사이에 동기 정보를 삽입하는 동기정보 삽입기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 갭필러는 상기 위성으로부터 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 신호 수신부; 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 분석하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 지상파 디엠비 프레임 생성부; 그리고 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하고, 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 제 1 타입의 신호를 시간 지연시켜 다른 갭필러들 및 상기 지상 송 출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프레임 생성부는 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호로부터 상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 검출하는 정보 검출부; 상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 근거로 하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호의 프레임 경계를 추출하는 프레임 경계신호 발생기; 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호에 부가되어 있는 상기 부가 정보를 제거하는 부가정보 제거기; 상기 제거된 부가 정보로부터 상기 기준시간 정보를 추출하는 기준시간 추출부; 상기 제거된 부가 정보로부터 상기 타임스탬프 정보를 추출하는 타임스탬프 추출부; 그리고 상기 부가 정보 제거기의 출력을 상기 제 1 내지 제 3 비트 맵퍼의 상기 맵핑 방식과 반대로 맵핑하여, 복수 개의 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호들을 발생하는 비트 디맵퍼를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전송부는 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호들을 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호들로 변조하는 신호 변조부; 상기 추출된 기준시간 정보로부터 기준시간 신호(1PPS_S)를 생성하는 기준시간 신호 생성부; 상기 신호 변조부의 출력을 단위 데이터 별로 역다중화를 수행하는 디먹스; 상기 다른 갭필러들 및 상기 지상 송출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들로 송신하기 위한 상기 기준시간 신호와 상기 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 디먹스의 출력 중 대응하는 출력을 시간 지연 시키는 복수 개의 신호 지연부들; 그리고 상기 신호 지연부들의 출력을 디지털 신호처리를 하여 합하는 신호 합 성부를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법은 (a) 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 지상 송출국을 통해 복수 개의 수신기들에게 송신하며, 동시에 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변조되기 직전의 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 위성을 통해 복수 개의 갭필러들에게 송신하는 단계; 그리고 (b) 상기 각각의 갭필러에 수신된 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 상기 지상 송출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기준시간 정보는 상기 제 2 타입의 지상파 DMB 신호의 송출시간과 위성 경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이고, 상기 타임스탬프 정보는 제 4 타입의 지상파 DMB 신호의 타임스탬프 정보로부터 추출한 값이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호는 직교 주파수 분할 다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; OFDM)의 신호이고, 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호 보다 높은 주파수 대역을 갖는 시 분할 다중방식(Time Division Multiplexer ; TDM)의 신호이며, 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호는 심볼 발생기의 출력 신호로 OFDM 변조되기 이전의 신호이다. 상기 제 4 타입의 신호는 앙 상블 전송 인터페이스 방식(Ensemble Transport Interface ; ETI) 신호이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 (a-1) 방송국으로부터 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 단계; (a-2) 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 제 3 타입의 신호를 발생하는 단계; (a-3) 상기 제 3 타입의 신호에 응답해서 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 단계; 그리고 (a-4) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 위성으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 위성으로부터 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 단계; (b-2) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 분석하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 단계; (b-3) 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하는 단계; 그리고 (b-4) 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호들을 시간 지연시켜 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, (a) 각각의 지상파 디엠비 프레임의 시작점과 일치되도록 복수 개의 단위 데이터들을 하나의 시 분할 다중방식(TDM) 프레임에 할당하는 단계; (b) 상기 시 분할 다중방식 프레임을 구성하는 단위 데이터들의 개수를 결정하는 단계; (c) 상기 각각의 단위 데이터 영역에 상기 각각의 지상파 디엠비 신호를 삽입하는 단계; (d) 상기 각각의 단위 데이터 내에서 상기 각각의 지상파 디엠비 신호들이 시작되는 위치에 동기 워드(SYNC_WORD)와 앙상블 데이터((ENS(C,N))를 각각 삽입하는 단계; (e) 상기 앙상블 데이터((ENS(C,N))의 뒤에 기준시간 필드(1PPS) 및 타임스탬프 필드(tsx)를 각각 삽입하는 단계; 그리고 (f) 상기 각각의 단위 데이터 사이에 동기 정보를 삽입하는 단계를 포함한다.
(실시예)
이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 신규한 지상파 DMB 시스템은, 같은 주파수 대역의 송수신 신호를 사용하는 기존의 RF 중계기 또는 광 링크 방식의 중계기 대신에, 서로 다른 주파수 대역의 송수신 신호를 사용하는 위성 링크 방식의 위성 기반 중계기를 지상파 DMB의 갭필러로 사용한다. 따라서, 갭필러에서 생기는 신호의 발진이 원천적으로 방지되어, 갭필러의 송수신 안테나 설치에 대한 자유도를 높일 수 있고, 갭필러 시설의 규모 및 경비를 줄일 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템에서는 전송기 식별 정보(TII)와 같은 부가 정보를 갭필러를 통해 송수신하므로, 수신기가 어느 경로를 통해 지상파 DMB 서비스를 제공받았는지에 대한 정보를 정확히 제공할 수 있다. 따라서, 지상파 DMB 서비스에 대한 과금 문제를 해결할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템에서는 심볼 발생부의 출력인 심볼신호를 기준시간 정보와 타임스탬프(TIST) 정보를 포함하는 TDM 프레임으로 재구성하여 송신한다. 따라서, 갭필러에 별도의 GPS 신호 수신기를 설치하거나 및 심볼 발생부를 포함할 필요가 없어, 갭필러의 구현복잡도를 낮추고 유지 보수 비용을 줄일 수 있 다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 기반 지상파 DMB 시스템(200)의 전체 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템(200)에서 제공되는 DMB 신호의 경로는 크게 지상 경로(50)와 위성 경로(150)로 구분된다. 지상 경로(50)는, 도 1에 도시된 지상파 DMB 경로와 동일한 경로로서, 지상 송출국들(10, 10')이 방송국들(1내지 N)로부터 수신한 DMB 신호(예를 들면, 앙상블 전송 인터페이스 방식(Ensemble Transport Interface; ETI)신호를 200MHz 대역의 OFDM 신호로 변환하여 송신하는 경로로, 전파를 수신할 수 있는 지역 즉, 수신 가능 지역(20)에 위치한 수신기들은 지상파 DMB 수신할 수 있다.
일반적으로 방송국(1내지 N)은 ETI 신호(ETI(NI, ETI(NA) 등)를 생성하여 각 지상 송출국들(10, 10')로 전송한다. ETI 프레임에는 ETI 규격에 정의된 타임스탬프 가 포함되어 있다. 지상 송출국들(10, 10')은 ETI 신호를 수신하여 지상파 DMB 심볼들을 생성하고 OFDM 신호로 변조하여 200MHZ 대역의 지상파 DMB 신호로 송출한다. 도 2에 도시한 바와 같이 2개 이상의 지상 송출국이 존재하는 경우, 방송국과 지상 송출국들 사이의 전송 지연 시간이 동일하지 않으므로, 각 지상 송출국(10, 10') 에서 수신기들로 지상파 DMB 신호를 방송하는 시간이 일치하지 않을 수 있다. 따라서, 각각의 지상 송출국에서는 ETI 신호에 포함된 타임스탬프 정보를 이용하여 전송지연시간 차를 보상하여 200MHZ 대역의 지상파 DMB 신호의 방송시간을 일치시킨다. 타임스탬프의 정의는 다음의 [수학식 1]과 같다.
타임스탬프=(ETI 프레임 시간 + 최대 전송지연 시간)mod 기준시간
여기서 "A mod B" 는 A를 B로 나눈 나머지를 의미한다. 즉, 타임스탬프는 ETI 프레임 시간과 최대 전송 지연 시간의 합을 기준 시간으로 나눈 나머지 시간으로, 기준시간으로부터의 옵셋 시간이며, 0 이상 기준 시간 미만의 시간이 된다. 지상파 DMB 시스템에서는 GPS 신호로부터 추출한 1PPS(pulse per second)를 기준시간으로 한다.
위성 경로(150)는, 방송국들(1 내지 N)로부터 수신한 DMB 신호를 변조하여 위성으로 송출하는 위성 지상국(110)과 위성으로부터 신호를 수신하는 갭필러(130)를 이용하여 수신 불가능 지역 또는 갭 영역(30)으로 지상파 DMB 신호를 제공하는 경로이다. 여기서, 수신 불가능 지역 또는 갭 영역(30)은 지상 송출국(10)로부터 송신된 OFDM 신호를 직접 받아들일 수 없는 지역이다. 본 발명에 따른 갭필러들(130, 130')은 기존의 RF 방식의 중계기와 광 링크 방식의 중계기와는 전혀 다른 방식의 위성 기반 중계 시스템이다. 그리고 상기 위성 기반 중계 시스템은, 위성 경로를 이용하여 지상파 DMB 신호를 심볼 전송방식으로 전송하고, 전송시 삽입된 기준시간 정보(1PPS) 및 타임스탬프(TIST) 정보 등을 통해 지상 경로의 지상 송출국(10)과 동일한 시간에 지상파 DMB 신호를 수신기로 송신할 수 있다.
위성 지상국(110)은 각 방송국(1 내지 N)으로부터 수신한 ETI 신호들을 다중화하여 TDM 프레임을 생성하는 ETI 전송방식을 사용하여 TDM 프레임을 전송할 수도 있다. 그러나 ETI 전송방식을 사용하는 경우, 갭필러(130, 130')는 ETI 신호를 다중화한 TDM 신호를 위성을 통해 수신하고, 수신한 TDM 신호를 역다중화여 추출한 ETI 신호의 타임스탬프 값에 따라 지상 송출국(10)들과 동일한 시간에 지상파 DMB 신호를 발생하여야 한다. 갭필러(130, 130')에서 이를 구현하기 위해서는 ETI 신호를 지상파 DMB 심볼로 변환하는 DMB 심볼 발생부가 방송국(1 내지 N)의 수 만큼 필요하다. 이와 같이, ETI 전송방식을 사용하게 되면, 갭필러(130, 130')의 구현 복잡도가 높아지는 단점이 있다. 즉, 위성 지상국(110)과 달리 갭필러(130, 130')는 여러 지역에 다수가 설치되어야 하므로, 갭필러의 구현 복잡도가 높아지면 지상파 DMB 시스템 구축 비용 및 유지 보수 비용도 커진다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 갭필러(130, 130')의 구현 복잡도를 줄일 수 있는 새로운 지상파 DMB 시스템 및 새로운 전송방식인 심볼 전송방식을 제시한다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 지상국의 구성을 보여주는 블록도이다. 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템에서 위성 지상국(110)은 도 3에 도시된 DMB 심볼 발생부(113)의 출력 신호(심볼 신호)들을 다중화하여 TDM 프레임을 생성한다. 즉, 위성 지상국(110)은 방송국들(1 내지 N)로부터 수신되는 DMB 신호가 아닌 심볼 신호들을 TDM 프레임으로 구성하여 전송한다. 이 방식을 "심볼 전송방식"으로 부르기로 한다. 방송국들(1 내지 N)로부터 위성 지상국(110)에 수신되는 DMB 신호는 MPEG 등과 같이 압축된 데이터 형식을 갖는다. 이 때 사용되는 지상파 DMB 신호로 ETI(Ensemble Transport Interface) 신호 이외에 다른 형태의 신호가 사용될 수도 있다.
심볼 전송방식의 경우, 갭필러(130, 130')가 타임스탬프 정보를 포함하는 ETI 신호가 아닌 심볼 신호를 수신하므로, 지상 송출국들(10, 10')과 동일한 시간에 지상파 DMB 신호를 방송할 수 있도록 TDM 프레임을 생성해야 한다. 이를 위해 위성 지상국(110)에서는 TDM 프레임에 기준시간 정보(1PPS)와 각 앙상블들의 타임스탬프 정보(TIST)를 실어 갭필러로 전송한다. 갭필러(130, 130')에서는 기준시간 정보(1PPS)로부터 복원된 시간 필드 신호(1PPS_S)와 타임스탬프 정보(TIST)로부터 각 지상파 DMB 앙상블들이 전송되어야 할 시점을 찾는다. 따라서, 모든 갭필러(130, 130')가 지상 송출국들(10, 10')과 동일 시간에 동일한 지상파 DMB 신호를 송출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 위성 지상국(110)은 각 방송국(1 내지 N)으로부터 ETI 신호를 수신하는 수신부들을 포함하는 DMB 신호 수신부(111), 신호 처리부들(112_1 내지 112_N), TDM 프레임 생성부(115), TDM 전송부(117), RF 부(119)를 포함한다. 각각의 신호 처리부들(112_1 내지 112_N)은 DMB 심볼 발생부(113) 및 타임스탬프 추출부(114)를 포함하며, ETI 신호로부터 지상파 DMB 심볼을 생성(DMB 심볼 발생부)하고 ETI 신호로부터 타임스탬프 값(TIST)을 추출(타임스탬프 추출부)하여 TDM 프레임 생성부(115)에 입력한다.
TDM 프레임 생성부(115)는 기준시간 발생기(1150)를 포함한다. 기준시간 발생기(1150)는 외부로부터의 GPS 신호를 입력받아 기준시간 정보(1PPS)를 생성한다. TDM 프레임 생성부(115)는 지상파 DMB 심볼과 타임스탬프 값(TIST) 및 기준시간 정보(1PPS)을 사용하여 소정의 방식으로 TDM 프레임을 생성한다. (TDM 프레임 생성 방법에 대하여는 이하 상세히 설명한다.) TDM 전송부(117)는 ETS 300 421의 규격에 의해 채널 코딩(Channel Coding)과 QPSK 변조 기능을 수행한다. RF 부(119)는 Base-Band 신호를 Ku-Band(또는 Ka-Band) 신호로 상향 변환하여 위성(120)으로 송출한다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갭필러의 구성을 보여주는 블록도이다. 본 발명에 따른 심볼 전송방식을 사용하는 경우, 갭필러들(130, 130') 각각은 TDM 수신부(131)와 지상파 DMB 프레임 생성부(135), 전송부(139), 그리고 RF 부(141)를 포함한다. 전송부(139)는 기준시간 신호 생성부(1396), OFDM 변조부(1391), 디먹스(1392), 및 신호 지연부들(1393_1 내지 1393_N)을 포함한다.
TDM 수신부(131)는 QPSK 복조와 채널 디코딩(Channel Decoding) 기능을 수행한다. 지상파 DMB 프레임 생성부(135)는 기준시간 필드값(1PPS)을 추출하여 필드신호 생성부(1396)에 제공하고, 각 앙상블의 타임스탬프 값(TIST)을 추출하여 대응하는 신호 지연부(1393_1 내지 1393_N)에 제공한다. 그리고 지상파 DMB 프레임 생성부(135)는 TDM 신호에 소정의 신호처리를 수행하여 지상파 DMB 심볼을 생성한다. 필드신호 생성부(1396)는 기준시간 필드값(1PPS)을 이용하여 기준시간 신호(IPPS_S)를 생성한다. OFDM 변조부(1391)은 지상파 DMB 심볼로부터 OFDM 신호를 생성하는 블록으로 여러 앙상블들이 OFDM 변조부를 공유하여 사용한다. 디먹스(1392)는 다중화되어 있는 신호로부터 각 앙상블 신호를 분리하는 블록이다.
신호 지연부(1393_1 내지 1393_N)는 복원된 기준시간 신호(IPPS_S)와 타임스탬프 정보(TIST)를 이용하여, 갭필러(130, 130')가 지상 송출국과 동일한 시간에 방송을 할 수 있도록 OFDM 신호를 지연시키는 블록이다. 신호 합성부(1394)는 신호 지연부들(1393_1 내지 1393_N)의 출력을 지상파 DMB 신호를 디지털 신호처리를 통해 합성하여 RF 블록의 수를 줄이는 역할을 한다. RF 부(141)는 Base-Band 신호를 200MHz 대역의 RF 신호로 주파수 상향 변환하여 방송한다.
상술한 바와 같이 심볼 전송방식은 ETI 전송방식에 비해, 위성 지상국(110)의 구현 복잡도는 높지만, 갭필러(130, 130')의 구현 복잡도는 낮으므로, 지상파 DMB 망 구축 비용 및 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명에 따라 심볼전송 방식을 사용하는 위성 기반 지상파 DMB 시스템(200)을 구현하기 위하여 갭필러들(130, 130')로 송신될 지상파 DMB 신호를 상향 Ku-Band(또는 Ka-Band)의 TDM 신호로 변환하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 도 3에 도시된 심볼 발생부(113) 및 TDM 프레임 생성부(115)의 상세 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 심볼 발생부(113)는 TII 심볼 발생기(1131), NULL 심볼 발생기(1133), 위상 레퍼런스 심볼(Phase Reference ; PR_S) 발생기(1135), FIC(Fast Information Channel)및 MSC(Main Service Channel) 심볼 발생기(1137), 및 널 멀티플렉서(NULL Mux ; 1139)로 구성된다. 심볼 발생부(113)에서 발생되는 심볼들은 OFDM 프레임을 구성하는데 필요한 심볼들로서, OFDM 신호에 관한 규격인 ETS 300 401 표준에 정의되어 있다. ETS 300 401 표준에 정의되어 있는 OFDM 프레임의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
도 6는 ETS 300 401 표준에서 정의하고 있는 OFDM 전송 프레임(OFDM_TF)의 구조를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, OFDM 전송 프레임(OFDM_TF)은 동기 채널(Synchronization Channel ; SC)과 패스트 정보 채널(Fast Information Channel ; FIC) 및 메인 서비스 채널(Main Service Channel ; MSC)로 구성된다(단, TF는 전송 프레임의 폭을 나타내는 파라미터이다).
다시 도 5를 참조하면, 심볼 발생부(113)의 TII 심볼 발생기(1131) 및 NULL 심볼 발생기(1133)로부터 발생된 전송기 식별 정보(TII)와 널 심볼(N_S)은 널 멀티플렉서(1139)로 입력된다. 널 멀티플렉서(1139)는, OFDM 프레임의 동기 채널(SC)에 저장될 정보로서 전송기 식별 정보(TII)와 널 심볼(N_S) 중 어느 하나를 선택하여 출력한다.
심볼 발생부(113)에서 발생된 심볼 또는 채널(channel)은, 지상파 DMB 신호를 TDM 프레임으로 구성할 때 사용되는 심볼들이다. TDM 프레임 생성시 사용하는 지상파 DMB 신호와, 그 신호의 값과, 그 값을 표현하기 위한 비트(bit) 수, 그리고 한 프레임(96ms)에 대한 데이터량을 표시하면, 아래의 [표 1]과 같다. 여기서, k는 OFDM 심볼의 서브-캐리어 인덱스(Sub-Carrier Index)로, -768, -767, …, -1, 1, …, 767, 768의 값을 가진다. 그리고,
Figure 112005038766919-pat00002
은 한 프레임 동안의 심볼 인덱스로, 0, 1, 2, …, 75의 값을 가진다.
Figure 112005038766919-pat00003
[표 1]을 참조하면, 널 심볼(NULL), 전송기 식별 정보(TII), 그리고 위상 레퍼런스 심볼(Phase Reference Symbol) 신호는 I, Q 신호 각각이 -1, 0, 1 중 하나로 표현된다. 따라서, 2 비트의 데이터(예를 들면, 00, 01, 11)를 사용하여 하나의 값을 표현한다. 이와 달리, 패스트 정보 채널(FIC)과 메인 서비스 채널(Main Service Channel ; MSC)은 I, Q 신호 각각이
Figure 112005038766919-pat00004
중 하나로 표현된다. 따라서, 1 비트의 데이터(예를 들면, 0, 1)를 사용하여 하나의 값을 표현한다. 이때, 각 신호에 대한 매핑 결과는 [표 2]와 같다.
Figure 112005038766919-pat00005
[표 2]에 표시되 바와 같이, 각 비트가 어떤 신호를 표현하느냐에 따라 의미하는 바가 달라진다.
이 외에도, 지상파 DMB의 프레임 신호를 TDM 신호로 변환하기 위해서는 지상파 DMB의 프레임을 구성하는 모든 신호, 즉 NULL(TII), PRS, FIC, MSC 신호 모두를 전송할지, 아니면 일부 신호만 전송할지를 결정해야 한다. FIC와 MSC 신호는 서비스를 위한 데이터를 포함하고 있으므로 반드시 전송해야 하지만, NULL(TII) 신호와 PRS 신호는 갭필러(130)에서 생성할 수 있으므로 TDM 링크로 전송할 수도 있고, 전송하지 않을 수도 있다. [표 3]은 NULL(TII) 신호와 PRS 신호 전송 여부에 따라서 프레임당 전송해야 할 바이트(Byte) 수를 보여준다.
Figure 112005038766919-pat00006
계속해서, 심볼 발생부(113)로부터 발생된 심볼들을 재배열하여 TDM 프레임을 생성하는 TDM 프레임 생성부(115)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, TDM 프레임 생성부(115)는, 제 1 내지 제 3 비트 맵퍼(1151-1153), 바이트 멀티플렉서(1155), 부가 정보 발생기(1157), 단위 데이터 발생기(1158), 동기 정보 삽입기(1159), 및 기준시간 발생기(1150)으로 구성된다. 제 1 비트 맵퍼(1151)는 널 멀티플렉서(1139)로부터 복소 출력(Z0 ,k)(I, Q가 각각 "0" 또는 "0, 1, -1"의 심볼로 구성된 출력; I는 In-phase(실수부), Q는 Quad-phase(허수부)를 의미함)을 받아들여 2 비트의 데이터 형식으로 매핑한다. 제 2 비트 맵퍼(1152)는 위상 레퍼런스 심볼 발생기(1135)로부터 복소 출력(Z1 ,k)(I, Q가 각각 "0, 1, -1"의 심볼로 구성된 출력)을 받아들여 2 비트의 데이터 형식으로 매핑한다. 제 3 비트 맵퍼(1153)는 FIC 및 MSC 심볼 발생기(1137)로부터 복소 출력(yl,k, l≥2)(I, Q가 각각 "
Figure 112005038766919-pat00007
"의 심볼로 구성된 출력)을 받아들여 1 비트의 데이터 형식으로 매핑한다. 제 1 내지 제 3 비트 맵퍼(1151-1153)에서 수행되는 데이터의 매핑은, 앞에서 설명한 [표 2]의 형식을 따라 수행된다.
여기서, 비트 맵퍼들(1151-1153)의 복소 출력은
Figure 112005038766919-pat00008
로 명명한다.
Figure 112005038766919-pat00009
는
Figure 112005038766919-pat00010
의 실수부를 나타내고,
Figure 112005038766919-pat00011
는
Figure 112005038766919-pat00012
의 허수부를 각각 나타낸다. 그리고 바이트 멀티플렉서(1155)의 단위 출력을
Figure 112005038766919-pat00013
로 명명한다.
Figure 112005038766919-pat00014
인 경우 r은 0, 1, …, 767의 값을 가지며,
Figure 112005038766919-pat00015
인 경우 r은 0, 1, …, 383의 값을 가진다. 바이트 멀티플렉서(1155)는, 제 1 내지 제 3 비트 맵퍼(1151-1153)에서 매핑된 데이터를 1 바이트 단위로 다중화한다. 바이트 멀티플렉서(1155)의 단위 출력의 형태는 다음과 같다.
도 7은 도 5에 도시된 바이트 멀티플렉서(1155)의 단위 출력을 바이트 단위인
Figure 112005038766919-pat00016
로 표현한 도면이다. 도 7을 참조하여 바이트 멀티플렉서(1155)에서 바이트 단위로 다중화하는 규칙은 다음과 같다.
첫 번째, 서브-캐리어 인덱스(Sub-Carrier Index) 관점에서 바이트 단위로 다중화하는 순서는,
Figure 112005038766919-pat00017
=1, 2, 3, …, 767, 768, -768, -767, …, -2, -1의 순서를 따른다. 두 번째, 앞에 기재된 다중화의 순서대로
Figure 112005038766919-pat00018
,
Figure 112005038766919-pat00019
데이터를 바이트의 7th Bit(MSB) 부터 채워나간다. 세 번째, l=0,1인 경우에는 2 비트의
Figure 112005038766919-pat00020
,
Figure 112005038766919-pat00021
각 데이터를 MSB 비트, LSB 비트 순서대로 바이트를 채워나간다. 즉, 상기 바이트 멀티플렉서(1155)는, 제 1 비트 맵퍼(1151) 및 제 2 비트 맵퍼(1152)의 맵핑 결과에 대해서는(즉, l=0,1인 경우) 다중화되는 바이트의 MSB 비트부터 순서대로 2비트씩 데이터를 채워나간다. 그리고, 상기 바이트 멀티플렉서(1155)는, 제 3 비트 맵퍼(1153)의 맵핑 결과에 대해서는(즉, l≥2인 경우) 다중화되는 바이트의 MSB 비트부터 순서대로 1비트씩 데이터를 채워나간다.
바이트 멀티플렉서(1155)에서 1 바이트 단위로 다중화된 데이터는, 단위 데이터 발생기(1158)로 입력된다.
한편, TDM 부가 정보 발생기(1157)는, 지상파 DMB 신호를 TDM 신호로 변환할 때 필요로 하는 복수 개의 TDM 부가 정보들을 발생한다. 이때, TDM 부가 정보 발생기(1157)로부터 발생되는 부가 정보로는 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD), 앙상블 신호(ENS), FILL 바이트 정보가 있다.
기준시간 발생기(1150)는 기준시간 정보를 생성한다. 기준시간 정보는 TDM 송출시간과 위성경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이며, 기준시간으로부터의 옵셋시간이다. 여기서, 위성경로지연시간은 약 250ms의 상수이다. TIST 정보는 ETI 신호의 타임스탬프 값으로 지상파 DMB 신호를 구성하는 4개의 ETI 프레임 중 첫 번째 ETI 프레임의 타임스탬프 값이다.
단위 데이터 발생기(1158)는, 바이트 멀티플렉서(1155)에 의해 1 바이트 단위로 다중화된 데이터와 TDM 부가 정보 발생기(1157)로부터 발생된 복수 개의 TDM 부가 정보들(예를 들면, SYNC_WORD, ENS(C, N), FILL 바이트), 및 기준시간 발생기(1150)로부터 발생된 기준시간 정보 및 타임스탬프(TIST) 정보를 조합하여 187 바이트 단위의 TDM 단위 데이터를 8의 배수 개 만큼 발생시킨다. 그리고 동기정보 삽입기(1159)는 단위 데이터 발생기(1158)로부터 발생된 187 바이트의 단위 데이터에 1 바이트의 동기 바이트(SYNC,
Figure 112005038766919-pat00022
)를 삽입하여, 188 바이트의 TDM 데이터를 출력한다. 동기정보 삽입기(1159)로부터 발생된 188 바이트의 TDM 데이터는 TDM 전송부(117)를 통해 위성(120)으로 송출된다.
현재 사용되고 있는 위성 DMB 규격인 ETS 300 421를 살펴보면, 입력 데이터를 187 바이트 단위로 만들고, 여기에 1 바이트의 동기 바이트(SYNC)와, 1 바이트의 반전된 동기 바이트(
Figure 112005038766919-pat00023
)를 삽입하여 188 바이트 단위로 만든다. 그리고 에너지 확산을 위하여 PRBS(Pseudo-Random Binary Sequence)를 이용한 스크램블링(Scarmbling)을 수행하고, 리드 솔로몬(Reed-Solomon) 부호화를 수행하여 204 바이트 단위로 프레임을 구성한다. 그리고 나서, 이에 대해 길쌈 인터리빙(convolutional interleaving ; CI)과 길쌈 부호화(Convolutional Coding ; CC) 과정을 수행하여 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조를 수행하고, α = 0.35 짜리 RRC(Root Raised Cosine) 필터링을 수행하여 송신한다.
따라서, 본 발명에 따른 단위 데이터 발생기(1158)는, 지상파 DMB 신호가 ETS 300 421 규격에서 정의하고 있는 TDM 프레임 형식으로 전송될 수 있도록, 전송하고자 하는 데이터를 187 바이트 단위로 생성한다. 본 발명에서는 ETS 300 421 규격에 정의되어 있는 FIC와 MSC 뿐만 아니라, NULL(또는 TII) 심볼과 PRS(위상 레퍼런스 심볼) 및 기준시간 필드(1PPS)와 타임스탬프 필드(TIST)도 TDM 신호로 구성하여 함께 전송한다. 이를 위해, 본 발명에서는 OFDM 신호에 관한 표준인 ETS 300 421을 따르는 TDM 프레임의 생성 규격을 제시한다. 이때, TDM으로 전송해야 할 바이트 수를 N_BYTE 라고 정의하면, N_BYTE는 [표 3]과 같이 30336 바이트가 된다.
도 8은 도 5에 도시된 TDM 프레임 생성부(115)에서 수행되는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TDM 프레임의 생성 방법을 보여주는 흐름도이고, 도 9는 도 8에 도시된 TDM 프레임의 생성 과정에 따른 TDM 프레임의 구조를 보여주는 도면이다. 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 TDM 프레임의 생성 방법을 살펴보면 다음과 같다.
지상파 DMB 데이터를 TDM 프레임으로 변환하는 동작은 도 5에 도시된 TDM 프레임 생성부(115)에서 실질적으로 수행된다. TDM 프레임 생성부(115)는 지상파 DMB 데이터를 TDM 프레임으로 변환하기 위해, 먼저 각각의 DMB 프레임의 시작점과 일치되도록 복수 개의 단위 데이터들을 TDM 프레임에 할당한다(2100 단계). 이 때 할당되는 각각의 단위 데이터의 크기는 187 바이트이다. 아래에서 상세히 설명되겠지만, 각각의 단위 데이터들은 TDM 프레임에 포함될 각각의 DMB 프레임과 대응된다. 만일 할당된 단위 데이터에 빈 공간이 존재하면, 해당되는 빈 공간에는 필 바이트(FILL Byte)를 채워준다. 필 바이트란, 모든 데이터 비트의 값이 1인 바이트 데이터를 의미한다.
이어서, 하나의 TDM 프레임을 구성하는 단위 데이터들의 개수를 결정한다(2300 단계). 본 발명에서는 하나의 TDM 프레임을 구성하는 단위 데이터들의 개수가 8의 배수가 되도록 결정한다. 이 때, TDM 프레임에 포함될 단위 데이터들의 개수가 8의 배수가 아닐 경우에는, 단위 데이터들의 개수가 8의 개수가 될 수 있도록 TDM 프레임의 빈 공간에 Fill 바이트를 채워준다.
2100 단계와 2300 단계에서 TDM 프레임을 구성하는 단위 데이터들이 할당되고 나면, 각각의 단위 데이터 영역에는 대응되는 각각의 지상파 DMB 신호들이 삽입된다(2500 단계). 그리고 나서, 각각의 단위 데이터 내에서 각각의 DMB 신호들이 시작되는 위치에 12 바이트의 동기 워드(SYNC_WORD)와 1 바이트의 앙상블 데이터((ENS(C,N))가 각각 삽입된다(2700 단계). 1 바이트의 앙상블 데이터(ENS(C,N)) 다음에 3 바이트의 기준시간 필드와 3 바이트의 타임스탬프(TIST) 필드를 삽입한다 (2900 단계)
2500 내지 2900 단계에서 TDM 프레임을 구성하는 각각의 단위 데이터들이 모두 구성되고 나면, 187 바이트로 구성되어 있는 각각의 단위 데이터 사이에 1 바이트의 동기 바이트(SYNC 또는
Figure 112005038766919-pat00024
)가 삽입된다(3100 단계). 그 결과, 최종적으로 구성된 각각의 단위 데이터의 크기는 동기 바이트를 포함하여 총 188 바이트가 된다. 이 때, 3100 단계에서는 TDM 프레임의 첫 번째 187 바이트의 단위 데이터에 반전된 동기 바이트(
Figure 112005038766919-pat00025
)(즉, B8 Hex)가 삽입된다. 그리고, 매 8번째의 187 바이트의 단위 데이터마다 반전된 동기 바이트(
Figure 112005038766919-pat00026
)가 삽입 된다. 그리고, 반전된 동기 바이트(
Figure 112005038766919-pat00027
)가 삽입되지 않은 나머지 단위 데이터들에는 반전되지 않은 동기 바이트(SYNC)(즉, 47 Hex)가 삽입된다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명에서 지상파 DMB 신호를 TDM 프레임으로 변환하는 원칙을 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째, TDM 프레임을 DMB 프레임 단위로 나누어 생각하는 것이다(지상파 DMB의 경우는 96msec 이다). 이를 위해, TDM 프레임의 187 바이트 단위의 시작점을 DMB 프레임의 시작점과 일치시킨다. 그리고 마지막 187 바이트의 단위 데이터의 빈 공간을 FILL 바이트(All 1 bits: FF in HEX)로 채운다. FILL 바이트는 모든 비트가 1의 값을 갖는 데이터를 의미한다.
두 번째, DMB 데이터의 한 프레임에 들어가는 187 바이트의 단위 데이터의 전체 개수가 8의 배수가 되도록 한다. 만일, DMB 한 프레임에 들어가는 187 바이트의 단위 데이터의 전체 개수가 8의 배수가 아니면, 8의 배수가 될 수 있도록 187 바이트 단위의 FILL 바이트(즉, All 1 bits: FF in HEX)로 채워진다. 이 원칙은 여러 개의 DMB 앙상블을 TDM으로 다중화할 경우, 각 DMB 프레임의 시작이 항상 Inverted SYNC Byte(=B8 Hex)로 시작하게 해 준다.
Fill 바이트들 중 일부는 다른 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어 갭필러의 신호 송출 중지를 알리거나 또는 신호 송출 재개를 알리는 등의 정보를 갭필러로 전송할 수 있다. 즉, 위성 지상국은 본 발명의 실시예에서 언급되지 않은 새로운 정보들을 갭필러로 전송하기 위해 Fill 바이트 영역의 일부를 할당하여 사용할 수 있다.
상기 첫 번째 원칙을 만족시키기 위해서는, 먼저 한 프레임에 들어가는 187 바이트의 단위 데이터가 몇 개 인가에 대한 파라미터가 결정되어야 한다. 이 값을 N_DATA_FRAME 이라 정의하면, 아래의 [수학식 2]과 같이 구할 수 있다.
N_DATA_FRAME = INT (((N_BYTE+13+6)-1)/187) + 1
= INT (((30336*N+13+6)-1)/187) + 1
= 163개
여기서, INT(A)는 A를 넘지 않는 최대 정수이고, N_BYTE는 전송해야 할 지상파 DMB 데이터의 바이트 수(즉, 30336 바이트)를 의미한다. [수학식 2]에서 1 이 더해진 것은, 나머지 바이트들도 하나의 187 바이트 단위로 구성하기 위함이다. TDM 프레임을 구성하기 위해서는, 도 9에 도시된 바와 같이 SYNC_WORD(12 바이트)와 ENS(C,N)(1바이트)에 13바이트 (아래의 세 번째 원칙 및 네 번째 원칙 참조) 및 기준 시간 필드와 TIST 필드 삽입에 필요한 6바이트(아래의 다섯 번째 원칙 참조) 가 필요하다. 따라서, [수학식 2]에서는, 전송해야 할 지상파 DMB 데이터의 바이트 수(즉, 30336 바이트)에 13과 6을 더하여 계산한다.
계속해서, [수학식 2]에서 구한 N_DATA_FRAME 값에 두 번째 원칙을 적용하여 DMB 한 프레임에 들어가는 187바이트의 단위 데이터가 몇 개인가에 대한 파라미터를 결정하게 된다. 이 값을 N_WORD_FRAME 이라고 정의하면, N_WORD_FRAME의 값은 8의 배수가 되며 [수학식 3]와 같이 주어진다.
N_WORD_FRAME = (INT (N_DATA_FRAME/ 8) + 1) * 8
= (INT (163/ 8) + 1) * 8
= 168 개
FILL 바이트의 개수를 N_FILL_BYTE 라 정의하면, FILL 바이트 개수는 [수학식 4]과 같이 계산된다.
N_FILL_BYTE = N_WORD_FRAME * 187 - N_BYTE -13 - 6
= 168 * 187 - 30336 -13 - 6
= 1061 Byte
여기서, "13" 은 SYNC_WORD와 ENS(C,N)에 사용되는 바이트 수에 해당되고 "6"은 기준시간 필드와 TIST 필드에 사용되는 바이트 수이다.
앞에서 설명한 첫 번째 원칙과 두 번째 원칙에 따라서, 하나의 지상파 DMB 프레임을 TDM 경로로 전송하는 경우, 전송해야 할 187 바이트의 단위 데이터의 개수 N_WORD_FRAME은 [수학식 3]에 의해 168개가 된다. 이때 TDM 경로의 길쌈 부호(Convolution Code)의 Code Rate(r)를 1/2로 하면, TDM 경로의 QPSK Symbol Rate는 [수학식 5]와 같이 구해질 수 있다.
QPSK Symbol Rate = 204 * N_WORD_FRAME * 8 / 96ms
= 204 * 168 * 8 / 96ms
= 2.856 Msps
N 개의 지상파 DMB 앙상블을 TDM 경로로 전송하는 경우, TDM 경로의 길쌈 부호의 Code Rate(r)을 1/2로 하면, QPSK Symbol Rate는 [수학식 5]에 의해 [수학식 6]과 같이 구해진다.
QPSK Symbol Rate = 2.856 * N Msps
예를 들어, 6개의 지상파 DMB 앙상블을 TDM으로 전송하는 경우에는 [수학식 6]에 의해 TDM 경로의 QPSK Symbol Rate가 17.136 Msps(Mega-Sample per Second)가 된다.
계속해서, 지상파 DMB 신호를 TDM 프레임으로 변환하는 신호 변환의 세 번째 원칙은, 지상파 DMB 프레임의 시작점에 12 바이트의 동기 워드(SYNC_WORD)를 삽입하는 것이다. 동기 워드(SYNC_WORD)는 지상파 DMB 프레임의 시작점을 표시하기 위해 삽입한 상수 값으로, 본 발명에서는 12 바이트의 1F90CAE06F35073AB6F8C549(HEX)를 사용한다. 참고로, 동기 워드(SYNC_WORD)는 12 바이트보다 작거나 크더라도 무방하며, 다른 값으로 정의하여도 된다.
지상파 DMB 신호를 TDM 프레임으로 변환하는 신호 변환의 네 번째 원칙은, 12 바이트의 동기 워드(SYNC_WORD) 다음에 1 바이트로 표현되는 앙상블 신호 ENS(C,N)를 삽입하는 것이다. 앙상블 신호 ENS(C,N)는, 여러 개의 지상파 DMB 앙상블 신호를 TDM 신호로 구성하는 경우, 앙상블 조합법과 현재의 데이터가 몇 번째 지상파 DMB 앙상블로부터 온 것인지를 나타낸다. 즉, ENS(C,N)에서 C는 앙상블을 조합하는 방법을 의미하고, N은 지상파 DMB 앙상블 번호를 의미한다.
본 발명에 따른 앙상블 조합법에서는, C는 1의 값을 가지고, N은 지상파 DMB 사업자를 구분하는 값을 가지는 경우(N=1,2,..., 6)에 대해 고려하고 있으며, 이를 "앙상블 조합법 1"로 부르기로 한다.
지상파 DMB 신호를 TDM 프레임으로 변환하는 신호 변환의 다섯 번째 원칙은, 1 바이트의 앙상블 신호 ENS(C,N) 다음에 3바이트의 기준시간 필드(1pps)와 3바이트의 타임스탬프 필드(tsx)를 삽입한다. 기준시간 필드(1pps)와 타임스탬프 필드(tsx)는 각각 1/16.384MHz (약 61ns)를 최소 단위로 하여 24 비트의 음이 아닌 정수로 표현되며, 24 비트의 코딩방법은 ETS 300 799의 타임스탬프 코딩방법을 따른다. 타임스탬프의 코딩 방법은 [표4]와 같다.
Bit number b0(MSB) ..b6 b7 ..b9 b10 ..b17 b18 ..b20 b21 ..b23(LSB)
Timestamp level 1 2 3 4 5
유효 범위 [0..124], 127 [0..7] [0..255] [0..7] [0..7]
대략적인 시간 해상도 8ms 1ms 3.91us 488ns 61ns
기준시간 필드와 타임스탬프 필드 각각의 3바이트와 타임스탬프 코딩에 의한 24 비트의 맵핑 관계는 다음의 [표5]과 같다.
기준시간 필드 또는 TIST 필드의 Byte 첫번째 바이트 두번째 바이트 세번째 바이트
24 비트 b0(MSB) .. b7(LSB) b8(MSB) .. b15(LSB) b16(MSB) .. b23(LSB)
[표 5]을 참조하면, 기준시간 필드는 TDM 송출시간과 위성경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이다. TDM 송출시간은 TDM 프레임의 동기 워드(SYNC_WORD) 신호가 위성으로 전송되는 시간이고, 위성경로지연시간은 약 250ms의 상수이다. 기준시간 필드는 타임스탬프 레벨 5 (대략적인 시간 해상도 = 61ns)를 적용하여 사용 한다.
타임스탬프 필드(tsx)는 CIF 카운터가 4의 배수인 ETI의 타임스탬프 값으로 지상파 DMB 신호를 구성하는 4개의 ETI 프레임 중 첫 번째 ETI 프레임의 타임스탬프 값이다. ETI(LI)와 ETI(NA, G.704)에 따라 타임스탬프 비트의 맵핑 관계가 다르므로, 위성 지상국에서는 이를 고려하여 TDM 프레임 생성에 사용되는 타임스탬프(TIST) 값을 추출해야 한다.
도 10은 지상파 DMB 앙상블이 6개인 경우, 본 발명에 따른 TDM 프레임의 구성 예를 보여주는 도면이다. 각 지상파 DMB 프레임의 첫 번째 바이트는 반전된 동기 바이트(
Figure 112005038766919-pat00028
)이며, 동기 워드(SYNC_WORD)가 뒤따른다. "PPS"는 기준시간 필드를 "tsx"는 'x'번째 DMB 앙상블의 타임스탬프 필드를 나타내며, FILL 바이트를 구성하는 모든 바이트의 값은 FF(Hex) 이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 기반 지상파 DMB 시스템(200)의 위성 지상국(110)에서는, 앞에서 설명된 첫 번째 내지 다섯 번째 데이터 변환 규칙에 따라 지상파 DMB 신호를 TDM 신호로 변환하여 위성(120)으로 전송한다. 갭필러(130)는 위성(120)으로부터 수신된 TDM 신호를 지상파 DMB 신호로 재변환하여 변환된 지상파 DMB 신호를 OFDM 신호로 변조하여 수신기가 지상 송출국(10)으로부터 OFDM 신호를 수신할 수 없는 지역(30)으로 지상파 DMB 신호를 제공하게 된다. 이를 위해서는, 갭필러(130)에 TDM 신호를 지상파 DMB 신호로 변환하는 구성과, 변환된 지상파 DMB 신호를 OFDM 신호로 변조하여 전송하는 구성이 구비되어야만 한다.
도 11는 도 4에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 갭필러(130)의 구성을 보여주는 블록도로서, TDM 신호를 지상파 DMB 신호로 변환하는 과정이 도시되어 있다. 도 10를 참조하여 갭필러(130)에서 수행되는 TDM 신호에 대한 지상파 DMB 신호로의 변환 과정을 살펴보면 다음과 같다.
지상파 DMB 프레임 생성부(135)는 동기 워드(SW) 검출기(1351), 앙상블 검출기(1352), FBS(Frame Boundary Signal ; 프레임 경계 신호) 발생기(1353), 기준시간 추출부(1354), 타임스탬프(TIST) 추출부(1355), 부가 정보 제거기(1355), 및 비트 디맵퍼(1359)로 구성된다.
동기 워드(SW) 검출기(1351)는 입력된 TDM 전송 프레임으로부터 동기 워드(SW)를 검출한다. 앙상블 검출기(1352)는 입력된 TDM 전송 프레임으로부터 앙상블 신호(ENS)를 검출한다. 도 5 내지 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 구성된 TDM 신호는 각각의 전송 프레임의 폭(TF)마다 일정한 위치에서 동기 워드(SW)가 반복된다. TDM 전송 프레임과, 그것에 포함되어 있는 OFDM 전송 프레임 사이의 전체적인 동기 상태는 동기 워드(SW) 이후의 앙상블 값이 변화하는 과정(ENS(1,1)->ENS(1,2)->...ENS(1,N)->ENS(1,1))을 계속 관찰함으로써, 유지할 수 있다. FBS 발생기(1353)는 앙상블 단위로 검출된 동기 워드(SW)와 앙상블 신호(ENS)에 응답해서 프레임 경계 신호(FBS)를 생성한다. 부가 정보 제거기(1356)는, 수신된 TDM 신호에 포함되어 있는 동기 워드(SW)와 앙상블 신호(ENS), 그리고 FILL 바이트를 제거하고 기준시간 필드 (1PPS)와 타임스탬프(TIST) 필드를 추출한다. 부가 정보 제거기(1356)에서 제거되는 정보들은, 지상파 DMB 신호를 TDM 신호로 변환할 때 삽입된 부가 정보들로서, 수신된 TDM 신호를 지상파 DMB 신호로 재구성할 때 제거된다. 기준시간 추출부(1354)는 부가 정보 제거기(1356)로부터 기준시간 정보를 입력 받아 기준시간 신호 생성부(1396)에 전달한다. 타임스탬프 추출부(1355)는 부가 정보 제거기(1356)로부터 타임스탬프 정보를 입력받아 신호 지연부들(1393-1 내지 1393-N) 각각에 전달한다.
비트 디맵퍼(1359)는, 부가정보 제거기(1356)로부터 부가 정보(예를 들면, 동기 워드(SW)와 앙상블 신호(ENS), 그리고 FILL 바이트 등)가 제거된 TDM 신호를 받아들이고, FBS 발생기(1353)로부터 프레임 경계 신호(FBS)를 받아들인다. 비트 디맵퍼(1359)는 도 5에 도시된 비트맵퍼들(1151-1153)에서 수행된 매핑 동작과 반대로 수신된 데이터를 매핑한다.
이때, 지상파 DMB 프레임 생성부(135)에 의해 복원된 지상파 DMB 신호는, 엄밀히 말하면 OFDM 신호로 변조되기 바로 직전의 신호에 해당된다. 따라서, 복원된 지상파 DMB 신호는 OFDM 변조부(1391)를 통해 OFDM 신호로 변조된다. 디멀티플렉서(1392)는, 프레임 경계 신호(FBS)를 이용하여 앙상블 별 송출시간을 조절하기 위하여 앙상블 단위의 역다중화(Demultiplexing)를 수행한다. 예를 들면, 프레임 경계 신호(FBS)로부터 현재 디멀티플렉서(1392)의 입력이 NULL(또는 TII) 구간인지, PRS 구간인지, FIC & MSC 구간인지를 알아내고 프레임 정보와 함께, 입력된 신호를 대응하는 신호지연부들(1393_1 내지 1393_N)로 전달한다. 신호지연부들(1393_1 내지 1393_N) 각각은 기준시간 신호(1PPS_S) 와 타임스탬프(TIST) 정보에 따라 입력된 신호를 시간 지연하여 신호 합성부(1394)로 보낸다. 신호 합성부(1394)는 다른 갭필러 또는 지상 송출국(10, 10')과 동일한 시간에 OFDM 신호를 송출한다.
이하, 도 2 및 도 12를 참조하여, 갭필러(130, 130')와 지상 송출국(10, 10')과의 전송시간 지연차를 보상하는 방법을 설명한다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 n 번째 지상파 DMB 프레임의 갭필러와 지상 송출국에서의 시간 동기를 설명하는 타이밍도이다. 도 12 에서 지상 송출국(10, 10')은 방송국(1)으로부터 수신한 지상파 DMB 신호 (예를들면, ETI 신호)에 포함된 타임스탬프를 기준으로 지상파 DMB 신호를 방송한다. 위성 지상국 (110)은 상술한 바와 같이, ETI 신호를 수신하여 DMB 심볼 발생부(113)에서 지상파 DMB 심볼을 생성한 후, TDM 프레임 생성부(115)에서 TDM 프레임으로 변환하여 위성(120)으로 송출한다. TDM 프레임 생성시 기준시간 필드(1PPS)와 타임스탬프 필드(tsx, x=n)를 삽입한다. n번째 프레임의 기준시간 필드는 TDM 송출시간(150ms)과 위성경로지연 시간(250ms)의 합으로 400ms가 되며, 타임스탬프 필드는 지상파 DMB 프레임을 구성하는 첫 번째 지상파 DMB 프레임의 타임스탬프 값인 500ms가 된다.
위성(120)으로부터 TDM 신호를 수신한 갭필러들(130, 130')은 기준시간 필드값을 이용하여 기준시간 신호(1PPS_S)을 복원한다. 즉, TDM 프레임으로부터 얻은 n번째 기준시간 필드 값이 기준시간(1PPS)으로부터 400ms 지난 시간이므로 600ms 후에 기준시간 신호(1PPS_S)를 생성한다. 또한, 타임스탬프 필드값을 이용하여 지상파 DMB 신호의 방송 시간을 알아낸다. 그리고 갭필러들(130, 130')은 TDM 신호로부터 지상파 DMB 신호를 생성하고, 복원된 기준시간 값과 타임스탬프 값을 이용하여 전송 지연차를 보상하여 지상 송출국(10, 10')과 동일한 시간에 방송을 한다. 도 12에서는 한 개의 방송국의 경우에 대해 설명하였지만, 다수개의 방송국이 존재하는 경우에도 동일한 방식으로 갭필러와 지상 송출국의 방송시간을 일치시킬 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템은, 서로 다른 주파수 대역의 송수신 신호를 사용하는 위성 링크를 사용하는 위성 기반 중계기를 지상파 DMB의 갭필러로 사용한다. 또한, 본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템은 갭필러에서 기준시간 정보와 타임스탬프 정보를 포함한 TDM 프레임으로 구성된 심볼 신호를 수신한다. 따라서 다른 갭필러들 및 지상 송출국들과 동일한 시간에 지상파 DMB 신호(OFDM 신호)를 송출하기 위하여 갭필러에 GPS 수신부등을 설치할 필요가 없어 지상파 DMB 시스템의 구축비용 및 유지 보수 비용을 감소 시킬 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 지상파 DMB 방송 시스템을 상기한 도면을 통해 기술하였지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 응용 및 변경이 가능하다. 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 지상파 DMB 시스템에서는 심볼 전송방식을 사용하여 기준시간 정보와 타임스탬프 정보를 포함한 TDM 프레임으로 구성된 신호를 복수 개의 갭필러들로 송신한다. 따라서, 각각의 갭필러는 GPS 수신부 등의 부가 장치 없이도 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 지상 송출국들과 동일한 시간에 OFDM 신호를 송출(DMB 방송)할 수 있다. 또한, 심볼 전송방식을 사용하므로 갭필러를 간단히 구현할 수 있어 지상파 DMB 시스템의 구축비용 및 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 심볼 전송방식을 사용하여 인터리빙(Interleaving)된 신호를 위성을 통해 전송하므로 위성연결이 끊어지는 경우에 왜곡된 신호 구간이 갭필러에서 확장되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (21)

  1. 지상 송출국에서 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 복수 개의 수신기들에게 송신하는 지상 데이터 경로; 그리고
    위성 지상국에서 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 위성을 통해 복수 개의 갭필러들에게 송신하고, 상기 갭필러들 각각에 수신된 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 위성 데이터 경로를 포함하되,
    상기 위성 지상국은 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변조되기 직전의 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 발생할 때에 기준시간 정보와 타임스탬프 정보를 부가하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지상 송출국은 상기 타임스탬프 정보를 포함하는 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 방송국으로부터 수신하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기준시간 정보와 상기 타임스탬프 정보는, 상기 지상 데이터 경로의 지 상 송출국에서 송신하는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호와, 상기 위성 데이터 경로의 갭필러에서 송신하는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 동일한 타이밍에 송신하기 위해 부가하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준시간 정보는 상기 제 2 타입의 지상파 DMB 신호의 송출시간과 위성 경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이고,
    상기 타임스탬프 정보는 상기 방송국으로부터 수신한 제 4 타입의 지상파 DMB 신호의 타임스탬프 정보로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호는 직교 주파수 분할 다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; OFDM)의 신호이고,
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호는, 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호보다 높은 주파수 대역을 갖는 시 분할 다중방식(Time Division Multiplexing ; TDM)의 신호이며,
    상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호는 심볼 발생기의 출력 신호인 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호는 앙상블 전송 인터페이스 방식(Ensemble Transport Interface ; ETI)의 신호인 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 위성 지상국은
    상기 방송국으로부터 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 신호 수신부;
    상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 제 3 타입의 신호들을 발생하는 심볼 발생부;
    상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 타임스탬프 정보를 발생하는 타임스탬프 추출부;
    상기 제 3 타입의 신호들에 응답해서 상기 기준시간 정보 및 상기 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 프레임 생성부; 그리고
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 위성으로 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 심볼 발생부는, 상기 수신기들이 어느 갭필러를 통해 지상파 디엠비 서 비스를 제공받았는지를 식별하기 위한 전송기 식별 정보(TII), 널 심볼(NULL), 위상 레퍼런스 심볼(Phase Reference Symbol ; PRS), FIC 심볼(Fast Information Channel), 및 MSC 심볼(Main Service Channel)을 발생하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프레임 생성부는
    상기 전송기 식별 정보(TII) 또는 널 심볼(NULL)을 제 1 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 1 비트 맵퍼;
    상기 위상 레퍼런스 심볼(PRS)을 상기 제 1 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 2 비트 맵퍼;
    상기 FIC(Fast Information Channel) 및 MSC(Main Service Channel)를 제 2 맵핑 방식으로 맵핑하는 제 3 비트 맵퍼;
    상기 제 1 내지 상기 제 3 비트 맵퍼의 상기 맵핑 결과를 다중화하는 바이트 멀티플렉서;
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 복수 개의 부가 정보들을 발생하는 부가정보 발생기;
    지피에스(Global Positioning System; GPS) 신호에 응답하여 상기 기준시간 정보를 발생하는 기준시간 발생기;
    상기 다중화 결과와 상기 부가정보들과 상기 기준시간 정보 및 상기 타임스탬프 정보를 조합하여 소정 비트 수를 갖는 복수 개의 단위 데이터들을 발생하는 단위 데이터 발생기; 그리고
    상기 각각의 단위 데이터들의 사이에 동기 정보를 삽입하는 동기정보 삽입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부가정보 발생기는, 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD), 앙상블 신호(ENS), 및 FILL 바이트 정보를 발생하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 갭필러는
    상기 위성으로부터 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 신호 수신부;
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 분석하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 지상파 디엠비 프레임 생성부; 그리고
    상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하고, 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 제 1 타입의 신호를 시간 지연시켜 다른 갭필러들 및 상기 지상 송출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 프레임 생성부는
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호로부터 상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 검출하는 정보 검출부;
    상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 근거로 하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호의 프레임 경계를 추출하는 프레임 경계신호 발생기;
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호에 부가되어 있는 상기 부가 정보를 제거하는 부가정보 제거기;
    상기 제거된 부가 정보로부터 상기 기준시간 정보를 추출하는 기준시간 추출부;
    상기 제거된 부가 정보로부터 상기 타임스탬프 정보를 추출하는 타임스탬프 추출부; 그리고
    상기 부가 정보 제거기의 출력을 상기 제 1 내지 제 3 비트 맵퍼의 상기 맵핑 방식과 반대로 맵핑하여, 복수 개의 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호들을 발생하는 비트 디맵퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서 상기 전송부는,
    상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호들을 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호들로 변조하는 신호 변조부;
    상기 추출된 기준시간 정보로부터 기준시간 신호(1PPS_S)를 생성하는 기준시 간 신호 생성부;
    상기 신호 변조부의 출력을 단위 데이터 별로 역다중화를 수행하는 디먹스;
    상기 다른 갭필러들 및 상기 지상 송출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들로 송신하기 위한 상기 기준시간 신호와 상기 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 디먹스의 출력 중 대응하는 출력을 시간 지연 시키는 복수 개의 신호 지연부들; 그리고
    상기 신호 지연부들의 출력을 디지털 신호처리를 하여 합하는 신호 합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템.
  14. (a) 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 지상 송출국을 통해 복수 개의 수신기들에게 송신하며, 동시에 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변조되기 직전의 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 위성을 통해 복수 개의 갭필러들에게 송신하는 단계; 그리고
    (b) 상기 각각의 갭필러에 수신된 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하여 상기 지상 송출국과 동일한 시간에 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기준시간 정보는 상기 제 2 타입의 지상파 DMB 신호의 송출시간과 위성 경로지연시간의 합을 기준시간으로 나눈 나머지 값이고,
    상기 타임스탬프 정보는 제 4 타입의 지상파 DMB 신호의 타임스탬프 정보로부터 추출하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호는 직교 주파수 분할 다중방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing ; OFDM)의 신호이고,
    상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호는 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호 보다 높은 주파수 대역을 갖는 시 분할 다중방식(Time Division Multiplexing ; TDM)의 신호이며,
    상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호는 심볼 신호인 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 4 타입의 신호는 앙상블 전송 인터페이스 방식(Ensemble Transport Interface ; ETI)의 신호인 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a-1) 방송국으로부터 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 단계;
    (a-2) 상기 제 4 타입의 지상파 디엠비 신호를 이용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호를 구성하는데 필요한 제 3 타입의 신호를 발생하는 단계;
    (a-3) 상기 제 3 타입의 신호에 응답해서 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 포함하는 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 단계; 그리고
    (a-4) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 위성으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    (b-1) 상기 위성으로부터 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 받아들이는 단계;
    (b-2) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호를 분석하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 생성하는 단계;
    (b-3) 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호를 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호로 변환하는 단계; 그리고
    (b-4) 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 사용하여 상기 제 1 타입의 지상파 디엠비 신호들을 시간 지연시켜 상기 복수 개의 수신기들에게 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 (b-2) 단계는
    (b-2-1) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호로부터 상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 검출하는 단계;
    (b-2-2) 상기 동기 워드(Sync Word ; SYNC_WORD) 및 상기 앙상블 신호(ENS)를 근거로 하여 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호의 프레임 경계를 추출하는 단계;
    (b-2-3) 상기 제 2 타입의 지상파 디엠비 신호에 부가되어 있는 상기 부가 정보들을 제거하는 단계;
    (b-2-4) 상기 제거된 부가 정보들 중 상기 기준시간 정보 및 타임스탬프 정보를 추출하는 단계; 그리고
    (b-2-5) 상기 추출된 프레임 경계에 응답해서 상기 부가 정보 제거기의 출력을 상기 제 3 타입의 지상파 디엠비 신호들로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템의 구성 방법.
  21. (a) 각각의 지상파 디엠비 프레임의 시작점과 일치되도록 복수 개의 단위 데이터들을 하나의 시 분할 다중방식(TDM) 프레임에 할당하는 단계;
    (b) 상기 시 분할 다중방식 프레임을 구성하는 단위 데이터들의 개수를 결정하는 단계;
    (c) 상기 각각의 단위 데이터 영역에 상기 각각의 지상파 디엠비 신호를 삽 입하는 단계;
    (d) 상기 각각의 단위 데이터 내에서 상기 각각의 지상파 디엠비 신호들이 시작되는 위치에 동기 워드(SYNC_WORD)와 앙상블 데이터((ENS(C,N))를 각각 삽입하는 단계;
    (e) 상기 앙상블 데이터((ENS(C,N))의 뒤에 기준시간 필드(1PPS) 및 타임스탬프 필드(tsx)를 각각 삽입하는 단계; 그리고
    (f) 상기 각각의 단위 데이터 사이에 동기 정보를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 디엠비 시스템을 위한 프레임 구성 방법.
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