KR100718010B1 - 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 위한 갭필러 - Google Patents

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Abstract

디지털 멀티미디어 방송(DMB) 시스템에서 갭필러와 위성의 서비스 경계 지역의 DMB 단말이 위성 신호만을 수신하도록 하기 위한 갭필러를 제시한다.
DMB 시스템을 위한 갭필러는 위성의 편파 방식과 독립적인 편파 방식으로 신호를 변환하여 송출하며 여기에서, 위성의 편파 방식은 우회전 원형 편파(Right Hand Circular Polarization; RHCP) 방식이고, 이와 독립적인 편파 방식은 좌회전 원형 편파(Left Hand Circular Polarization; LHCP) 방식이다.
이에 의하면, 갭필러와 위성의 경계 지역에서 DMB 단말이 위성 신호만 수신할 수 있어 양호한 품질의 서비스를 제공할 수 있다.
DMB, 갭필러, 편파, LHCP

Description

디지털 멀티미디어 방송 시스템을 위한 갭필러{Gap Filler for Digital Multimedia Broadcasting System}
도 1은 일반적인 위성 DMB 시스템의 구성도,
도 2는 DMB 시스템의 갭필러 에지 지역에서의 품질 열화 개념을 설명하기 위한 도면,
도 3은 위성 및 갭필러의 경계 지역에서 갭필러 안테나 변경 개념을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 의한 갭필러의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 프로그램 제공자 서버 20 : S-DMB 방송 센터
30 : 위성 40 : 갭필러
50 : DMB 단말 410 : 수신 안테나
420 : 저잡음 증폭부 430 : 튜너
440 : TDM 복조부 450 : CDM 변조부
460 : RF 변조부 470 : 대전력 증폭부
480 : 편파부 490 : 송신 안테나
본 발명은 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting; DMB) 서비스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 갭필러와 위성의 서비스 경계 지역에서 DMB 단말이 위성 신호만을 수신하도록 하기 위한 갭필러에 관한 것이다.
DMB는 아날로그 방송을 대체하는 이동 멀티미디어 방송으로, 고효율의 압축 알고리즘을 이용하여 압축된 복수의 프로그램들의 디지털 방송 데이터가 다중화되어 디지털 방송파로서 위성 또는 지상 중계기를 통하여 방송된다. 즉, 디지털 방송 데이터는 비디오와 오디오 등의 데이터로 분리되어 압축되고 지정된 단위의 전송 패킷들로 분할된 후, 전송 스트림으로 다중화되어 전송된다. 각 전송 스트림에는 복수의 프로그램에 대한 디지털 방송 데이터들이 다중화되고, 사용자는 그 중 임의의 프로그램을 선택하여 시청하게 된다.
이러한 DMB 서비스는 위성 DMB 서비스와 지상파 DMB 서비스로 분류할 수 있다. 위성 DMB 서비스는 위성을 통해 방송 콘텐츠를 송출하여 가입자들이 옥외에서 또는 이동 중에도 개인 휴대용 단말 또는 차량용 단말을 통해 비디오, 오디오 및 데이터 등 다양한 멀티미디어 방송을 다채널로 시청하거나 청취할 수 있는 방송 서비스를 말한다. 특히, 기존의 고정 수신 위성 라디오 방송과는 차별화된 이동 서비스를 제공하며, 이를 위해서는 별도의 L-밴드 또는 S-밴드 등을 다운링크하여 이용하는 위성이 필요하다. 그리고, 이동 중에도 수신이 가능해야 하므로 위성의 송 신 출력을 크게 해야 한다. 방송 수신시에 지상 대부분의 지역은 위성에서 직접 수신이 가능하나, 인-빌딩, 지하공간, 고층 건물 등과 같은 음영지역에서는 지상 중계기(Gap Filler)를 이용하여 수신한다.
도 1은 일반적인 위성 DMB 시스템의 구성도이다.
도시한 것과 같이 DMB 시스템은 프로그램 제공자 서버(10)에서 제작한 방송 정보를 압축/다중화한 신호를 위성(30)으로 송출하는 S-DMB 방송 센터(20), S-DMB 방송 센터(20)로부터 수신한 신호를 주파수 변환하여 송출하는 위성(30), 음영 지역을 보완하기 위한 갭필러(Gap filler, 40) 및 위성(30)에서 송출된 신호를 복조하여 가입자에게 방송 정보를 제공하는 DMB 단말(50)을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, S-DMB 방송 센터(20)는 보도, 뮤직비디오, 스포츠, 영화, 드라마, 증권, 교통, 날씨 등 다양하게 편성된 방송 콘텐츠 정보를 압축 및 다중화하여, Ku 밴드 주파수로 송출하되, TDM 대역인 13.824~13.849GHz와 CDM 대역인 13.858~13.883GHz로 분리하여 위성(30)으로 전송한다. 위성(30)은 S-DMB 방송 센터(20)에서 송출한 TDM/CDM 신호를 주파수 변환하여 갭필러(40)와 DMB 단말(50)로 송출하는데, 갭필러(40)로 송출하는 신호는 TDM 신호(12.214~12.239GHz)이고, DMB 단말(50)로 송출하는 신호는 CDM 신호(2.630~2.655GHz)가 된다. 갭필러(40)는 위성(30)으로부터 TDM 신호를 수신하여 CDM 신호로 변환한 후, DMB 단말(50)로 송출하는 기능을 수행하며, 수신 품질을 보장하기 위하여 음영 지역에 설치된다. DMB 단말(50)은 위성(30) 또는 갭필러(40)로부터 송출된 CDM 신호를 복조하여 가입자에게 방송 정보를 출력한다. DMB 단말(50)은 이동통신 겸용 단말(52), DMB 방송 전용 단말(54) 및 차량용 단말(56)로 구분할 수 있다.
도 2는 DMB 시스템의 갭필러 에지 지역에서의 품질 열화 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 설명한 것과 같이, DMB 단말(50)은 위성(30) 또는 갭필러(40)로부터 방송 신호를 수신하는데, 갭필러(40)에 의해 서비스를 제공받는 지역에서는 위성(30)의 신호 레벨이 미약하여 갭필러 신호와 위성 신호 간의 구분이 가능하고, 위성(30)에 의해 서비스를 제공받는 지역에서는 갭필러(40)의 신호 레벨이 미약하여 위성 신호와 갭필러 신호 간의 구분이 가능한 것이 일반적이다.
그런데, 갭필러(40)의 서비스 커버리지의 에지(Edge) 지역에서는 위성 신호와 갭필러 신호 레벨이 유사하여 두 신호 간의 구분이 불가능하며, 이러한 지역에서 DMB 방송 서비스 이용시 방송이 중단되는 등의 장애가 발생하게 된다.
도 2는 거리에 따른 갭필러(40)의 신호 전력 곡선을 나타낸다. 서비스 지역 A는 갭필러(40)의 설치 위치와 근접한 지역으로 갭필러의 신호 전력이 높으며, 따라 DMB 단말(50)은 위성 신호와 갭필러 신호를 구분하여 갭필러로부터 송출되는 방송 신호를 수신하게 된다. 서비스 지역 C는 갭필러(40)의 설치 위치로부터 매우 멀리 떨어져 갭필러의 신호 전력이 매우 낮으며, 이 지역의 DMB 단말(50)은 위성(30)으로부터 송출되는 신호를 수신하게 된다.
그런데, 서비스 지역 B는 갭필러(40)로부터도 멀리 떨어져 있고, 위성(30) 신호를 수신하기 어려운 음영 지역이기 때문에 갭필러(40) 및 위성(30) 신호가 모두 열악하게 수신되며, 두 신호의 전력 차이(Dpower)가 적어 두 신호를 구분하기 어려우므로 DMB 단말(50)이 주된 신호를 수신하지 못하게 된다.
즉, 위성(30)이 예를 들어 대한민국을 커버하는 신호 레벨은 -94dBm 정도이고, 일반적으로 갭필러(40)는 그 이상의 레벨에서 동작한다. 그러나 갭필러(40)에 의해 서비스되는 지역은 도심지가 아닌 도시 외곽 등이며, 갭필러 커버리지 영역과 위성 커버리지 영역의 경계 지역에서 위성과 갭필러의 송출 신호가 엇비슷하게 열악하여 방송 신호가 수신되지 않거나 중단되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 갭필러 커버리지 영역과 위성 커버리지 영역의 경계 지역을 서비스하는 갭필러의 신호 편파 방식이 위성의 신호 편파 방식에 독립되도록 함으로써, DMB 단말이 위성 신호만을 수신할 수 있도록 하는 데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 갭필러는 위성의 편파 방식과 독립적인 편파 방식으로 신호를 변환하여 송출한다. 여기에서, 위성의 편파 방식은 우회전 원형 편파(Right Hand Circular Polarization; RHCP) 방식이고, 이와 독립적인 편파 방식은 좌회전 원형 편파(Left Hand Circular Polarization; LHCP) 방식이다.
DMB 단말은 지정된 편파 방식 즉, 위성의 편파 방식으로 전송되는 신호만을 수신하므로, 갭필러와 위성의 경계 지역에서 위성과 독립적인 편파 방식을 사용하는 갭필러의 신호는 DMB 단말이 수신하지 않게 되므로, 갭필러 신호와 위성 신호가 동시에 수신되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 위성 및 갭필러의 경계 지역에서 갭필러 안테나 변경 개념을 설명하기 위한 도면이다.
DMB 단말은 갭필러 커버리지 영역에 위치한 경우 갭필러로부터 수신된 방송 신호에 따라 가입자에게 서비스를 제공하고, 위성 커버리지 영역에 위치한 경우 위성으로부터 수신된 방송 신호에 따라 서비스를 제공한다. 그런데, 갭필러와 위성 커버리지 영역의 경계 지역에서는 DMB 단말이 갭필러로부터 멀어짐에 따라 갭필러로부터 수신되는 신호 세기와 위성으로부터 수신되는 신호 세기가 비슷하여 DMB 단말이 두 가지 신호를 모두 수신하게 된다.
그러므로, 경계 지역에서 갭필러가 송출하는 신호의 편파 특성을 위성 신호의 편파 특성과 독립적이 되도록 제어한다면 경계 지역에서 DMB 단말이 위성 신호만을 수신할 수 있게 될 것이다.
일반적인 DMB 시스템에서 위성 신호는 RHCP 방식으로 송출되므로, 경계 지역의 갭필러가 LHCP 방식으로 신호를 편파하여 송출하게 되면, RHCP와 LHCP의 독립적인 특성으로 인하여, DMB 단말이 RHCP 방식으로 송출되는 위성 신호만을 수신하게 된다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
임의의 서로 직교하는 두 직선 편파의 합은 RHCP 또는 LHCP로 나타낼 수 있다. 즉, 원형 편파 신호는 크기가 동일하고 서로 직교성을 갖는 두 직선 편파 신 호의 합으로 표현되며, RHCP 신호는 진행 방향에 수직인 어느 공간상의 평면에서 시간에 따라 전기장의 벡터가 원을 따라 회전하게 되는데, 오른쪽 엄지 손가락을 파의 진행방향으로 할 때 나머지 손가락을 감싸면 전기장의 벡터가 시간에 따라 반시계 방향으로 회전하는 것을 의미한다. LHCP 신호는 RHCP 신호와 달리 전기장의 벡터가 시간에 따라 시계 방향으로 회전하는 것을 의미한다.
통상의 갭필러는 선형 편파 방식을 이용하고, 위성은 RHCP 방식을 이용하며, DMB 단말은 갭필러 신호 수신용 선형 편파 안테나와 위성 신호 수신용 RHCP 안테나를 구비하고 있다. 갭필러와 위성의 경계 지역에서 두 신호의 수신 세기가 유사하여 서비스 장애가 발생하게 되는데, 이는 RHCP 신호가 직선 편파 성분을 포함하고 있기 때문에 RHCP 안테나가 갭필러 신호 또한 수신하기 때문이다. 따라서, 이러한 지역에서 갭필러의 편파 특성을 LHCP로 변경하면, DMB 단말이 갭필러로부터 송출되는 신호는 수신하지 않고 위성으로부터 송출되는 신호만을 수신하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 갭필러의 구성도이다.
도시한 것과 같이, 본 발명에 의한 갭필러(40)는 위성(30)으로부터 송출되는 신호를 수신 안테나(410)를 통해 수신하여 낮은 대역의 주파수로 변환하고 잡음을 제거하며, 주파수를 증폭하기 위한 저잡음 변환부(420), 저잡음 변환부(420)의 출력 신호를 기저 대역 신호로 변환하기 위한 튜너(430), 튜너(430)로부터 출력된 신호를 복조하고 오류를 정정하며 디코딩, 디인터리밍 및 디스크램블링하기 위한 TDM 복조부(440), TDM 복조부(440)에서 복조된 신호를 CDM 변조하기 위한 CDM 변조부(450), CDM 변조부(450)의 출력 신호를 주파수 상향 변환하기 위한 RF 변조부 (460), RF 변조부(460)의 출력 신호를 증폭하기 위한 대전력 증폭부(HPA, 470), HPA(470)에서 증폭된 신호를 위성 신호의 편파 특성과 독립적인 편파 특성을 갖도록 편파하기 위한 편파부(480) 및 편파된 신호를 송출하기 위한 송신 안테나(490)를 포함한다.
즉, 본 발명에서는 경계지역의 갭필러가 직선 편파 방식으로 신호를 송출하지 않고 위성 신호의 편파 특성과 독립적인 특성을 갖도록 신호를 편파하여 송출하며, 이와 같이 편파된 신호는 DMB 단말에 수신되지 않게 되어 DMB 단말이 위성 신호만을 검색할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면 DMB 방송 시스템의 갭필러와 위성 경계 지역에 위치한 갭필러의 신호 편파 방식을 위성의 신호 편파 방식과 독립적이 되도록 함으로써, DMB 단말이 위성 신호만 수신할 수 있게 되며, 이에 따라 갭필러와 위성의 경계 지역에서도 양호한 품질의 서비스를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 디지털 멀티미디어 방송(DMB) 시스템에서 위성으로부터 수신한 신호를 DMB 단말로 중계하기 위한 갭필러로서,
    상기 위성으로부터 송출되는 신호를 수신하여 낮은 대역의 주파수로 변환하고 잡음을 제거하며, 주파수를 증폭하기 위한 저잡음 변환부;
    상기 저잡음 변환부의 출력 신호를 기저 대역 신호로 변환하기 위한 튜너;
    상기 튜너로부터 출력된 신호를 복조하고 오류를 정정하며 디코딩, 디인터리밍 및 디스크램블링하기 위한 TDM 복조부;
    상기 TDM 복조부에서 복조된 신호를 CDM 변조하기 위한 CDM 변조부;
    상기 CDM 변조부의 출력 신호를 주파수 상향 변환하기 위한 RF 변조부;
    상기 RF 변조부의 출력 신호를 증폭하여 송출하기 위한 대전력 증폭부; 및
    상기 대전력 증폭부의 출력 신호를 편파하되, 상기 위성의 편파 방식과 독립적인 편파 방식으로 편파하는 편파부;
    를 포함하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 위한 갭필러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭필러는 갭필러 커버리지 영역과 위성 커버리지 영역의 경계 지역을 서비스하는 갭필러인 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 위한 갭필러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성은 방송 신호를 우회전 원형 편파하여 송출하고, 상기 갭필러는 좌회전 원형 편파하여 송출하는 것을 특징으로 하는 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 위한 갭필러.
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