KR100746707B1 - 디지털 방송 시스템용 데이터 스트림을 처리하기 위한 장치및 그 방법 - Google Patents

Abstract

디지털 방송 시스템용 데이터 스트림을 처리하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치는, 인터리버로부터 데이터 스트림을 수신하여, 상기 데이터 스트림에서 특정 데이터를 추출하는 데이터 추출기; 상기 추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리기; 및 상기 처리된 데이터를 상기 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 데이터 스터퍼;를 포함한다. 이에 따라, 디지털 송신 시스템에서 전체 데이터 스트림 중 일부 데이터에 대해서만 처리를 수행함으로써 송신 장치의 동작과 시간의 효율성을 증대시킨다.

데이터 추출기, 아우터 인코더, 아우터 인터리버, 데이터 스퍼터

Description

디지털 방송 시스템용 데이터 스트림을 처리하기 위한 장치 및 그 방법{Device for processing data stream for digital broadcast system and method thereof}

도 1은 종래의 디지털 방송(ATSC VSB) 송신 시스템의 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 종래의 ATSC VSB 데이터의 프레임 구조를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치를 구비한 디지털 방송 송신 시스템의 구성을 나타내는 블록도,

도 4는 도 3의 데이터 처리 장치의 세부 구성의 일 예를 도시한 도면,

도 5는 도 4의 아우터 인코더의 인코딩 방식을 설명하기 위한 도면,

도 6은 도 4의 아우터 인터리버의 인터리빙 과정을 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 8은 듀얼 전송 스트림에 적용한 본 발명의 데이터 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

341 : 데이터 추출기 342 : 데이터 처리기

343 : 데이터 스터퍼 410 : 아우터 인코더

420 : 아우터 인터리버

본 발명은 디지털 방송 시스템용 데이터 스트림을 처리하는 데이터 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 미국향 지상파 디지털 TV 송신 시스템의 데이터 처리 효율을 향상시키기 위해 데이터 스트림 중 일부를 추출하여 처리한 후 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치와 그 방법에 관한 것이다.

미국향 지상파 디지털 방송 시스템인 ATSC VSB 방식은 싱글 캐리어 방식이며 312세그먼트 단위로 필드 동기신호(field sync)가 사용되고 있다. 이로 인해 열악한 채널, 특히 도플러 페이딩 채널에서 수신성능이 좋지 않다.

도 1은 일반적인 미국향 지상파 디지털 방송 시스템으로서 ATSC DTV 규격에 따른 송신기를 나타낸 블록도이다.

도 1의 디지털 방송 송신기는 MPEG-2 전송 스트림을 랜덤화시키는 랜덤화부(110), 전송 과정에서 채널 특성에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 전송 스트림에 패리티 바이트를 추가하는 컨캣네이티드 부호화기(Concatenated coder) 형태인 리드솔로몬 인코더(Reed-Solomon encoder: 120), RS 인코딩된 데이터를 소정 패턴에 따라 인터리빙을 수행하는 인터리버(130) 및 인터리빙된 데이터에 대해 2/3 비율로 트렐리스 인코딩을 수행하여 8 레벨 심볼로 맵핑을 수행하는 트렐리스 인코더(2/3 rate trellis encoder: 140)를 포함하여, MPEG-2 전송 스트림에 대해 에러 정정 부호화를 수행한다.

또한, 디지털 방송 송신기는 에러 정정 부호화가 수행된 데이터에 대해 도 2의 데이터 포맷과 같이 필드 싱크(Field Sync)와 세그먼트 싱크(Segment Sync)를 삽입하는 다중화부(MUX: 150) 및 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호가 삽입된 데이터 심볼에 소정의 DC 값을 부가하여 파일럿 톤을 삽입하고 펄스 성형하여 VSB 변조를 수행하는 VSB 변조부(160) 및 VSB 변조된 신호를 RF 채널 대역의 신호로 변환(up-converting)하여 전송하는 RF 변환부(170)를 포함한다.

따라서, 디지털 방송 송신기는 MPEG-2 전송 스트림을 랜덤화부(110)를 통해 데이터 랜덤화하고, 랜덤화된 데이터는 외부호화기(Outer coder)인 RS 인코더(120)를 통해 외부호화 하고, 인터리버(130)를 통해 부호화된 데이터를 분산시킨다. 또한, 인터리빙된 데이터를 12심볼 단위로 트렐리스 인코더(140)를 통해 내부호화하여 내부호화 된 데이터에 대해 8 레벨 심볼로 맵핑을 한 후, 필드 동기신호와 세그먼트 동기신호를 삽입하고, 그 후 파일럿 톤을 삽입하여 VSB 변조를 하고 RF 신호로 변환하여 전송하게 된다.

한편, 디지털 방송 수신기(미도시)는 디지털 방송 송신기의 역 과정으로 RF 신호를 기저 대역으로 변환(Down-converting)하고, 변환된 신호를 복조 및 등화한 후 채널 디코딩을 수행하여 원 신호를 복원한다.

도 2는 미국향 디지털 방송(8-VSB) 시스템의 세그먼트 동기신호 및 필드 동기신호가 삽입된 VSB 데이터 프레임을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 1개의 프레임은 2개의 필드로 구성되며 1개의 필드는 첫번째 세그먼트인 1개의 필드 동기신호 세그먼트(field sync segment)와 312 개의 데이터 세그먼트로 구성된다. 또한, VSB 데이터 프레임에서 1개의 세그먼트는 MPEG-2 패킷 하나에 대응되며, 1개의 세그먼트는 4 심볼의 세그먼트 동기신호(segment sync)와 828 개의 데이터 심볼로 구성된다.

도 2에서 동기신호인 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호는 디지털 방송 수신기 측에서 동기 및 등화를 위해 사용된다. 즉, 필드 동기신호 및 세그먼트 동기신호는 디지털 방송 송신기 및 수신기 사이에 이미 알려진 데이터로서 수신기 측에서 등화를 수행할 때 기준 신호(Reference Signal)로서 사용된다.

한편, 도 1의 기존 ATSC VSB 시스템의 단점을 개선하기 위하여 기존 미국향 디지털 방송 시스템의 노멀 데이터 스트림(Normal data stream)에 터보 데이터 스트림(Turbo data stream)를 추가한 듀얼 스트림(Dual stream)을 형성하여 전송할 수 있는 방식이 제안되었다.

이에 따라서, 디지털 방송 송신기에서 디지털 방송용 데이터 스트림을 효과적으로 처리 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요에 부응하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 미국향 지상파 DTV 시스템인 ATSC VSB 방식의 신호 처리 효율을 향상 시키기 위해 데이터 스트림 중 일부 데이터만을 추출하여 처리한 후, 처리된 데이터를 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 데이터 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치는, 인터리버로부터 데이터 스트림을 수신하여, 상기 데이터 스트림에서 특정 데이터를 추출하는 데이터 추출기; 상기 추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리기; 및 상기 처리된 데이터를 상기 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 데이터 스터퍼;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 데이터 스트림은 노멀 데이터 스트림과 터보 데이터 스트림을 포함한 듀얼 전송 스트림이다.

더 바람직하게는, 상기 데이터 추출기는 상기 듀얼 전송 스트림 중 터보 스트림을 추출한다.

또한, 더 바람직하게는, 상기 데이터 처리기는, 상기 터보 스트림에 대해 인코딩을 수행하여 인코딩 값을 상기 터보 스트림에 제공되어 있는 패리티 삽입 영역에 삽입하는 아우터 인코더; 및 상기 아우터 인코더에서 인코딩된 터보 스트림을 인터리빙하는 아우터 인터리버를 포함한다.

또한, 상기 데이터 스터퍼는, 상기 인터리빙된 터보 스트림을 상기 듀얼 전송 스트림의 추출 부분에 삽입하여, 재구성된 듀얼 전송 스트림을 생성하는 것이 더 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법은, 인터리빙된 데이터 스트림을 수신하여, 상기 데이터 스트림에서 특정 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행하는 단계; 및 상기 처리된 데이터를 상기 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 단계; 를 포함한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치를 구비한 디지털 방송 송신 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 따르면, 디지털 방송 송신 시스템은 랜덤화부(310), RS 인코더(320), 바이트 인터리버(330), 데이터 처리 장치(340), 트렐리스 인코딩부(350), 다중화부(360), VSB 변조부(370) 및 RF 변환부(380)를 포함한다.

먼저, 랜덤화부(310)는 할당된 채널 공간의 활용도를 높이기 위해 입력된 데이터 스트림을 랜덤화한다.

RS 인코더(320)는 채널에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위하여 데이터 스트림에 대해 RS 인코딩을 수행하여 소정 바이트의 패리티를 부가한다.

인터리버(330)는 인코딩된 데이터 스트림을 소정의 패턴으로 인터리빙을 수행한다.

본 발명의 데이터 처리 장치(340)는 인터리빙된 데이터 스트림에 대하여 소정의 데이터 처리를 수행한다. 데이터 처리 장치(340)은 데이터 추출기(341), 데이 터 처리기(342) 및 데이터 스터퍼(343)로 구성된다. 데이터 추출기(341)는 바이트 인터리버(330)에서 인터리빙된 데이터 스트림 중 일부 데이터를 추출한다. 데이터 처리기(342)는 추출된 데이터에 대해 소정의 처리를 수행한다. 데이터 스터퍼(343)는 데이터 처리기(342)에서 처리된 데이터를 데이터 스트림의 추출된 부분에 삽입하여 출력한다. 도 3의 데이터 처리 장치(340)에는 데이터 스트림에서 데이터를 추출하여 처리한 후 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하는 동작이 예시되어 있다. 본 발명의 데이터 처리 장치의 구체적인 구성과 동작에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.

트렐리스 인코딩부(350)는 데이터 처리 장치(340)에서 처리된 데이터 스트림을 트렐리스 인코딩한다. 트렐리스 인코딩부(350)은 복수 개의 트렐리스 인코더(TCM1-TCM12)), 스플리터(splitter) 와 디-스플리터(de-splitter)로 구성된다. 스플리터는 데이터 처리 장치(340)에서 출력되는 데이터 스트림을 순차적으로 복수 개의 트렐리스 인코더(TCM1-TCM12)로 출력한다. 이 경우, 바이트 단위로 출력할 수 있다. 각 트렐리스 인코더는 입력되는 데이터 스트림을 트렐리스 인코딩하여 출력한다. 디-스플리터는 각 트렐리스 인코더에서 출력되는 인코딩 값을 순차적으로 다중화부로 출력한다.

다중화부(MUX: 360)는 트렐리스 인코딩된 데이터 스트림에 세그먼트 동기신호 및 필드 동기신호를 부가하여 멀티플렉싱한다.

VSB 변조부(370)는 세그먼트 동기신호와 필드 동기신호가 삽입된 데이터 심볼에 소정의 DC 값을 부가하여 파일럿 톤을 삽입하고 펄스 성형하여 VSB 변조를 수 행한다.

RF 변환부(380)는 VSB 변조된 전송 스트림을 RF 채널 대역의 신호로 변환(up-converting)하여 전송한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 데이터 처리 장치는 바이트 인터리버와 트렐리스 인코딩부의 스플리터 사이에서 데이터 스트림에 대해 소정의 데이터 처리를 수행할 때 전체 데이터 스트림 중 일부만을 추출하여 처리한 후, 데이터 스트림의 추출된 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성한다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 개념을 적용한 실시예를 설명한다.

도 4는 노멀 스트림과 터보 스트림을 포함한 듀얼 전송 스트림을 형성하여 전송하는 디지털 방송 송신기에 적용되는 본 발명의 데이터 처리 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다. 본 발명에서 터보 스트림은 MPEG-2 등과 같은 소정의 압축 규격에 따라 압축되어 로버스트하게 처리된 데이터 스트림을 가리킨다. 터보 스트림은 듀얼 전송 스트림 내에서 일정한 위치의 패킷에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 듀얼 스트림은 하나의 필드를 구성하는 복수의 패킷들 중 일정 순서의 패킷마다 터보 스트림이 배치되고, 나머지 패킷에는 노멀 스트림이 배치되는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 듀얼 스트림은 노멀 스트림 데이터에 형성된 적응 필드에 터보 스트림이 삽입된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 터보 스트림에는 패리티 삽입 영역이 마련되어 있다.

도 4의 데이터 처리 장치(340)는 데이터 추출기(341), 아우터 인코더(410), 아우터 인터리버(420) 및 데이터 스터퍼(343)를 포함한다.

데이터 추출기(341)는 듀얼 전송 스트림으로부터 터보 스트림만을 추출하는 역할을 한다. 즉, 데이터 추출기(341)는 터보 스트림의 배치 위치에서 터보 스트림만을 추출한다. 구체적으로 데이터 추출기는 디먹스로 구현될 수 있다.

아우터 인코더(410)는 듀얼 전송 스트림 중 터보 스트림에 대해서만 인코딩을 수행한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 아우터 인코더(410)는 데이터 추출기에 의해 추출된 터보 스트림 데이터(L/8 바이트=L비트)을 입력받아 바이트 단위로 인코딩을 수행하여 인코딩된 터보 스트림 데이터를 출력한다. 구체적으로, 아우터 인코더(410)는 터보 스트림에 대한 패리티를 생성하여 터보 스트림에 마련된 패리티 삽입 영역에 부가한다.

아우터 인터리버(420)는 인코딩된 터보 스트림을 인터리빙하는 역할을 한다. 도 6은 아우터 인터리버(420)의 인터리빙 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 따르면, 아우터 인터리버(420)는 소정의 인터리빙 룰에 따라 인터리빙을 수행한다. 예를 들어, 인터리빙 룰이 {2, 1, 3, 0}인 경우에 ABCD가 순차적으로 입력되면, DBAC 형태로 인터리빙되어 출력된다.

데이터 스터퍼(343)는 인터리빙된 터보 스트림을 듀얼 전송 스트림의 추출 부분에 삽입하여 듀얼 전송 스트림을 재구성한다.

본 실시예의 데이터 처리 장치는 인터리빙된 듀얼 전송 스트림으로부터 터보스트림만을 추출한 후, 추출된 터보 스트림을 인코딩 및 인터리빙하여 로버스트하게 처리한다. 그리고 나서, 로버스트하게 처리된 터보 스트림을 듀얼 전송 스트림에 삽입하여 듀얼 전송 스트림을 재구성한다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 데이터 처리 장치에 의해 듀얼 전송 스트림 전체에 대한 처리 없이 터보 스트림만을 로버스트하게 처리할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 스트림의 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 7에 따르면, 본 발명의 데이터 처리 방법은, 바이트 인터리버에서 출력된 데이터 스트림 중 일부 데이터를 추출한다(S110).

추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행한다(S120).

처리된 데이터를 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성한다(S130).

도 8은 본 발명의 데이터 처리 방법을 듀얼 전송 스트림을 전송하는 디지털 방송 송신기에 적용한 데이터 스트림 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8에 따르면, 본 발명의 데이터 처리 방법은, 노멀 스트림과 터보 스트림을 포함한 듀얼 스트림으로부터 터보 스트림을 추출한다(S210).

추출된 터보 스트림에 대해 인코딩을 수행하여 패리티를 생성하고 생성된 패리티를 터보 스트림에 마련된 패리티 삽입 영역에 삽입한다(S220).

인코딩된 터보 스트림을 소정의 룰에 따라 인터리빙한다(S230).

인터리빙된 터보 스트림을 듀얼 전송 스트림에 삽입하여 듀얼 전송 스트림을 재구성한다(S240).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미국향 지상파 디지털 TV 송 신 시스템인 ATSC VSB 방식에서 전체 데이터 스트림 중 일부 데이터에 대해서만 처리를 수행함으로써 송신 장치의 동작과 시간의 효율성을 증대시킨다. 또한, 노멀 스트림과 터보 스트림을 포함하는 듀얼 전송 스트림을 전송하는 디지털 방송 송신 시스템에 적용하면 전체 스트림 중 터보 스트림만을 로버스트하게 처리할 수 있어서 전송 시스템의 처리 효율을 증대시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (10)

1. 인터리버로부터 데이터 스트림을 수신하여, 상기 데이터 스트림에서 특정 데이터를 추출하는 데이터 추출기;

   상기 추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행하는 데이터 처리기; 및

   상기 처리된 데이터를 상기 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 데이터 스터퍼;를 포함하는 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 데이터 스트림은 노멀 데이터 스트림과 터보 데이터 스트림을 포함한 듀얼 전송 스트림인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 데이터 추출기는 상기 듀얼 전송 스트림 중 터보 스트림을 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 데이터 처리기는,

   상기 터보 스트림에 대해 인코딩을 수행하여 인코딩 값을 상기 터보 스트림에 제공되어 있는 패리티 삽입 영역에 삽입하는 아우터 인코더; 및

   상기 아우터 인코더에서 인코딩된 터보 스트림을 인터리빙하는 아우터 인터리버를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신기를 위한 데이터 처리 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 데이터 스터퍼는, 상기 인터리빙된 터보 스트림을 상기 듀얼 전송 스트림의 추출 부분에 삽입하여, 재구성된 듀얼 전송 스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 장치.
6. 인터리빙된 데이터 스트림을 수신하여, 상기 데이터 스트림에서 특정 데이터를 추출하는 단계;

   상기 추출된 데이터에 대해 소정의 데이터 처리를 수행하는 단계; 및 상기 처리된 데이터를 상기 데이터 스트림의 추출 부분에 삽입하여 데이터 스트림을 재구성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 데이터 스트림은 노멀 데이터 스트림과 터보 데이터 스트림을 포함한 듀얼 전송 스트림인 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 데이터 추출 단계는 상기 듀얼 전송 스트림 중 터보 스트림을 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 데이터 처리 단계는,

   상기 추출된 터보 스트림에 대한 인코딩 값을 생성하여 상기 터보 스트림에 제공되어 있는 패리티 삽입 영역에 삽입하는 인코딩 단계; 및

   상기 인코딩된 터보 스트림에 대해 인터리빙을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 데이터 스트림 재구성 단계는, 상기 인터리빙된 터보 스트림을 상기 듀얼 전송 스트림의 추출 부분에 삽입하여, 재구성된 듀얼 전송 스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 송신을 위한 데이터 처리 방법.

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