KR100902335B1 - 양방향 통신 시스템에서 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양방향 통신 시스템에서 전송 용량의 손실을 최소화하면서 망클록 참조(NCR: Network Clock Reference) 값을 전송하기 위한 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 양방향 통신 시스템에서 망동기를 위한 망클록 참조(NCR) 패킷의 삽입 방법에 있어서, (a) 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기와 같은 경우, 현재 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 단계; 및 (b) 상기 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다 작은 상태에서 선택된 프레임이 있는 경우, 상기 선택된 프레임에 상기 망클록 참조 값을 삽입하는 단계 포함한다.

디지털, 방송, DVB, 위성, NCR, 동기, 획득, 양방향

Description

양방향 통신 시스템에서 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및 그 장치{NCR Packet Insertion in Satellite Communication Systems}

본 발명은 양방향 위성 통신 시스템의 망동기 장치에서 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DVB(Digital Video Broadcasting)-S2 방식 중 변조 방식과 채널코딩 방식이 변하는 적응 코딩 및 변조(ACM: Adaptive Coding and Modulation) 모드와 가변 코딩 및 변조(VCM: Variable Coding and Modulation) 모드를 순방향 링크로 사용하고, 역방향 링크의 다중접속방식으로 시간분할다중접속(TDMA: Time Division Multiple Access) 기반의 DVB-RCS(Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite) 방식을 사용하는 고속의 데이터 통신 및 방송 시스템에서 전송 용량의 손실을 최소화하면서 망클록 참조(NCR: Network Clock Reference) 값을 전송하기 위한 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-020-02, 과제명: 고속 이동체 인터넷 위성 무선 연동 기술개발].

종래의 기술 중 위성을 통한 고속의 양방향 위성통신시스템은 순방향 링크로 TDM 방식의 DVB-S2 방식을 사용하고, 역방향 링크로 TDMA 기반의 DVB-RCS 방식을 사용하였다. 이러한 위성방송 및 통신시스템에서는 수신측의 클록 복원을 위하여 중심국의 기준 클록인 27MHz 클록에 의하여 생성된 프로그램 클록 참조(PCR: Program Clock Reference)라 명명되는 42비트의 타임스탬프(Timestamp)값을 특정 프로그램 식별자(PID: Program ID)를 가지는 MPEG2-TS 패킷에 포함하여 주기적으로 전달한다. 수신측은 이렇게 전송되는 PCR 값 자체와 수신되는 PCR의 주기를 이용하여 중심국의 기준 클록인 27MHz 클록을 복원하여 수신측의 기준 클록으로 사용한다. 그리고, 위성을 통해 역방향 링크를 구성하는 DVB-RCS 규격을 따르는 양방향 위성통신시스템에서는 이러한 PCR 값의 형태와 특성을 이용하여 역방향 링크의 클록 및 타이밍 동기를 유지하는데 필요한 중심국의 기준 시점을 나타내는 타임스탬프 정보를 MPEG 규격의 PCR 값을 전달하는 필드에 삽입하여 주기적으로 전달한다.

이와 같이, 위성을 통한 역방향 링크의 클록 및 타이밍 동기를 유지하기 위하여 MPEG 규격의 PCR 필드에 삽입되는 값을 망클록 참조(NCR: Network Clock Reference)라고 명명한다. 단말국은 이와 같이 주기적으로 수신되는 NCR 값들의 간격을 이용하여 중심국의 기준 클록인 27MHz 클록을 복원하며, 또한 NCR 값이 수신된 그 순간의 NCR 값 자체를 이용하여 중심국과의 절대시간 동기를 유지한다.

그러나, 순방향 링크로 기존의 방송 방식인 DVB-S 대신에 DVB-S2 방식을 사 용하는 경우에는 전송되는 데이터의 기본 단위가 MPEG2-TS 패킷이 아니고, DVB-S2 방식을 만족시키는 DVB-S2 방식의 프레임이다. DVB-S2 방식의 프레임은 기본적으로 MPEG2-TS 패킷보다 매우 큰 길이를 가지며, 또한 항상 동일한 데이터 길이를 전송하는 것이 아니라, 전송하는 변조 방식과 채널 코딩 방식에 따라 전송 데이터 길이가 가변된다.

따라서, 클록 및 망동기를 위해 삽입되는 NCR 값을 포함하는 MPEG2-TS 패킷은 전송을 위한 하나의 DVB-S2 프레임을 구성하기 위하여 버퍼에 임시 저장되었다가, 하나의 DVB-S2 프레임이 완성되면 전달되는 구조를 가지게 된다. 이와 같은 경우 DVB-S2 프레임을 구성하는 데이터의 길이가 항상 가변될 수 있으므로, 버퍼에 저장되는 시간 역시 일정하지 않고 전송 변조 방식과 채널 코딩 방식에 따라 변경되게 된다. 따라서, 수신 단말국 측에서 수신된 NCR 값에 대한 지연 요소에 대한 보상이 불가능하여 역방향 전송을 위한 정확한 시점을 알아내는데 문제가 있다.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 10-740872호에는 순방향 링크로 DVB-S2 방식을 사용하고, 역방향 링크로 TDMA 기반의 DVB-RCS 방식을 사용하기 위하여 NCR 값의 삽입을 통해 보다 안정적인 망동기를 유지하기 위한 단말국의 망동기 획득 장치 및 그 방법이 제시되어 있다.

하지만, 상기 선행 특허에는 망동기를 위한 NCR 값을 삽입하는 방법과 전송방법은 나타나 있지만 이를 전송하는 주기에 대해서는 기술하지 않고 있다.

DVB-S2 규격에서는 한 개의 PL(Physical Layer) 프레임에 들어가는 데이터의 양은 BB(Base Band) 프레임에서 사용되는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호율 과 PL 프레임의 종류에 따라 달라진다. 또한 데이터의 양을 MPEG2-TS 패킷으로 환산하고, NCR 값이 포함된 PL 프레임의 전송용량 낭비율을 살펴보면 도 1과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 PL 프레임 한 개에 들어가는 데이터의 양을 MPEG2-TS 패킷으로 계산하면, 2.042개부터 38.69개까지 다양한 종류를 보이고 있다. 여기서 용량이 적은 프레임은 1개의 MPEG2-TS 패킷을 NCR로 소모했을 경우 전송용량의 낭비율은 48.95%까지 나온다. 만약 짧은(Short) 프레임을 1/4의 LDPC 부호율로 전송할 때, 매 프레임에 NCR 패킷을 삽입하면 전체 전송용량의 48.95%를 동기유지에 사용하게 되는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 양방향 통신 시스템에서 순방향 링크의 전송 용량의 손실을 최소화하면서 안정적으로 망클록 참조(NCR) 값을 전송할 수 있는 망클록 참조 패킷의 삽입 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 양방향 통신 시스템에서 망동기를 위한 망클록 참조(NCR) 패킷의 삽입 방법에 있어서, (a) 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기와 같은 경우, 현재 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 단계; 및 (b) 상기 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다 작은 상태에서 선택된 프레임이 있는 경우, 상기 선택된 프레임에 상기 망클록 참조 값을 삽입하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 본 발명은 상기 (a) 단계 이전에 가장 에러율이 낮은 변조 방식과 부호율로 설정된 프레임에 상기 망클록 참조 값을 삽입하여 전송하는 단계를 더 포함한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는, 양방향 통신 시스템에서 망동기를 위한 망클록 참조(NCR) 패킷의 삽입 장치에 있어서, 어느 하나의 변조 방식과 부호율(MODCOD)을 선택하고, 선택된 변조 방식과 부호율 정보를 제공하는 MODCOD 선택수단; 망클록 참조 패킷의 도착 주기를 알리기 위한 타이머 값을 생성하는 타이머; 및 상기 타이머의 값과 기 설정된 상기 망클록 참조 패킷 도착 주기를 비교하여, 상기 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기가 되면, 현재 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하고, 상기 타이머 값이 망클록 참조 패킷의 도착 주기가 되지 않은 상태에서 선택된 프레임이 있는 경우, 상기 선택된 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 망클록 참조 값 삽입 결정수단을 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 위성을 통하여 순방향 링크로 DVB-S2 방식을 사용하고, 역방향 링크의 다중접속방식으로 TDMA 기반의 DVB-RCS 방식을 사용하는 양방향 위성 통신 시스템에 있어서 단말국의 망동기 획득 및 유지에 필요한 망클록 참조(NCR) 패킷을 효율적으로 전송하여 전송 용량의 사용 효율을 극대화할 수 있어, 보다 효율적인 양방향 위성통신환경을 제공할 수 있다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

일반적으로 망클록 참조(NCR) 값은 DVB-S2 변조기에 의해 생성되고, 생성된 NCR 값은 프레임에 삽입되어 전송된다. DVB-S2의 적응적 코딩 및 변조(ACM) 모드 또는 가변 코딩 및 변조(VCM) 모드에서는 프레임 단위로 여러 종류의 MODCOD가 존재한다. MODCOD는 변조 방법과 부호율을 결정하는 플래그(Flag)로, PL 프레임의 헤더에 포함된다.

이러한 MODCOD 플래그에 따라 프레임이 어떤 MODCOD로 전송될지 결정된다. MODCOD에 따른 에러 정정 성능은 DVB-S2 규격에 제시되어 있다.

도 2는 DVB-S2 규격에 제시된 MODCOD에 따른 에러 정정 성능을 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 같이, 프레임의 MODCOD에 따라서 에러 정정 능력은 차이를 보인다. DVB-S2와 DVB-RCS를 사용하는 양방향 위성통신 시스템에서 단말은 자신의 환경에 따라 복조할 수 있는 최대 MODCOD가 정해진다. 이때 단말국은 자신의 MODCOD보다 낮은 에러율을 갖고 있는 MODCOD 프레임에 대해서 복조를 할 수 있다.

예를 들어, 도 2에서 MODCOD QPSK 9/10까지 복조할 수 있는 단말은 MODCOD QPSK 9/10 보다 에러율이 낮은 QPSK 1/3, QPSK 2/5, QPSK 1/2, QPSK 3/5, QPSK 2/3, QPSK 3/4, QPSK 4/5, QPSK 5/6, QPSK 8/9, 8PSK 3/5에 대해서도 복조할 수 있다. 따라서 에러율이 가장 낮은 MODCOD를 사용하는 프레임에 NCR이 삽입된 MPEG2-TS 패킷은 모든 MODCOD를 사용하는 단말이 NCR 패킷을 복조할 수 있다.

하지만, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 에러율이 낮은 MODCOD는 전송 용량도 낮기 때문에 높은 전송 용량 낭비율을 보인다. 따라서 본 발명에서는 이를 해결하기 위한 방법을 제시한다.

NCR 패킷이 일정 주기 이내로 수신되면 단말은 클록 오차를 정정하여 중심국과 동기를 유지할 수 있다. 따라서 NCR 패킷이 도착해야 하는 주기를 t_period라 하고 도 3에 도시된 바와 같은 절차에 따라 NCR 삽입을 결정한다.

본 발명에 따른 NCR 패킷의 삽입 장치는, 크게 MODCOD 선택부와, 타이머와, NCR 삽입 결정부를 포함한다. MODCOD 선택부는 모든 단말의 MODCOD를 파악하여 가장 에러율이 낮은 MODCOD를 선택하거나 변조부의 제어에 따라 어느 하나의 MODCOD를 선택하고, 선택된 MODCOD 정보를 NCR 삽입 결정부로 전달한다. 타이머는 NCR 패킷의 도착 주기를 알리기 위한 타이머 값을 생성하여 NCR 삽입 결정부로 전달한다.

NCR 삽입 결정부는 초기에는 가장 에러율이 낮은 MODCOD 프레임에 NCR 값을 삽입하고, 이후, 상기 타이머의 값과 기 설정된 NCR 패킷의 도착 주기(t_period)를 비교하여, 상기 타이머 값이 NCR 패킷의 도착 주기가 되면, 현재 프레임에 NCR 값을 삽입하고, 타이머 값이 NCR 패킷의 도착 주기가 되지 않은 상태에서 선택된 MODCOD 프레임이 있으면, 선택된 MODCOD 프레임에 NCR 값을 삽입한다.

도 3은 본 발명에 따른 망클록 참조(NCR) 값의 삽입 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 크게 초기 실행과 후기 실행으로 구분될 수 있다. 초기 실행은 전체 단말의 MODCOD 중 가장 에러율이 낮은 MODCOD 프레임에 NCR 값을 삽입하여 전송하는 것을 말한다. 다음 후기 실행은, 초기 실행 후, 타이머 값과 NCR 패킷의 도착 주기(t_period)를 비교하고, 타이머 값이 NCR 패킷의 도착 주기가 되면, 현재 프레임에 NCR 값을 삽입하고, 타이머 값이 NCR 패킷의 도착 주기가 되지 않은 상태에서 선택된 MODCOD 프레임이 있으면, 선택된 MODCOD 프레임에 NCR 값을 삽입한다.

도 3을 참조하여 이를 보다 구체적으로 살펴본다. 먼저 초기 실행 과정으로, 전체 단말의 MODCOD를 파악하여(101), 가장 에러율이 낮은 MODCOD를 선택한다(102). 그리고 선택된 MODCOD 프레임에 NCR 값을 삽입하여 수신 단말로 전송한 다(103).

다음 후기 실행 과정으로, 타이머를 리셋하여 기동시킨다(104). 타이머 값이 증가되고(105), 타이머 값과 NCR 패킷의 도착 주기인 t_period를 비교한다(106). 타이머 값이 임계치보다 작으면(107) 계속적으로 타이머 값을 증가시킨다. 여기서 임계치는 t_period와 임의의 n(0 ＜ n ＜ 1)을 곱해 결정되는 값으로, NCR 패킷의 삽입을 개시하기 위한 것이다.

타이머 값이 NCR 패킷의 도착 주기인 t_period보다 크거나 같으면(108), 이는 NCR 패킷이 반드시 전송되어야 하는 시점으로, 선택된 MODCOD 프레임의 존재 유무에 관계없이 현재 프레임에 NCR을 삽입한다(109).

한편, 타이머 값이 임계값보다는 크고, NCR 패킷의 도착 주기인 t_period보다는 작으면, 선택된 MODCOD가 존재하는지 확인한다(110). 확인 결과, 선택된 MODCOD가 있으면(110), 선택된 MODCOD 프레임에 NCR 패킷을 삽입한다(111). 하지만, 확인 결과 선택된 MODCOD가 없으면, 타이머 값을 증가시킨다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

도 1은 NCR 값이 포함된 PL 프레임의 전송 요량을 나타낸 도면,

도 2는 일반적인 MODCOD에 따른 에러 정정 성능을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 NCR 패킷의 삽입 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (8)

1. 양방향 통신 시스템에서 망동기를 위한 망클록 참조(NCR) 패킷의 삽입 방법에 있어서,

   (a) 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기와 같은 경우, 현재 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 단계; 및

   (b) 상기 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다 작은 상태에서 선택된 프레임이 있는 경우, 상기 선택된 프레임에 상기 망클록 참조 값을 삽입하는 단계

   를 포함하는 망클록 참조 패킷의 삽입 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a) 단계 이전에 가장 에러율이 낮은 변조 방식과 부호율로 설정된 프레임에 상기 망클록 참조 값을 삽입하여 전송하는 단계

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 (b) 단계는,

   상기 타이머 값이 임계치보다는 크고 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다 작은 경우, 선택된 변조 방식과 부호율(MODCOD)이 설정된 프레임이 있는지 확인하는 단계;

   선택된 프레임이 없으면, 상기 타이머 값을 증가시키는 단계; 및

   선택된 프레임이 있으면, 상기 선택된 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 임계치는 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다는 작은 임의의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 방법.
5. 양방향 통신 시스템에서 망동기를 위한 망클록 참조(NCR) 패킷의 삽입 장치에 있어서,

   어느 하나의 변조 방식과 부호율(MODCOD)을 선택하고, 선택된 변조 방식과 부호율 정보를 제공하는 MODCOD 선택수단;

   망클록 참조 패킷의 도착 주기를 알리기 위한 타이머 값을 생성하는 타이머; 및

   상기 타이머의 값과 기 설정된 상기 망클록 참조 패킷 도착 주기를 비교하여, 상기 타이머 값이 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기가 되면, 현재 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하고, 상기 타이머 값이 망클록 참조 패킷의 도착 주기가 되지 않은 상태에서 선택된 프레임이 있는 경우, 상기 선택된 프레임에 망클록 참조 값을 삽입하는 망클록 참조 값 삽입 결정수단

   을 포함하는 망클록 참조 패킷의 삽입 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 MODCOD 선택수단은,

   초기에 전체 단말의 변조 방식과 부호율 플래그를 파악하여, 가장 에러율이 낮은 변조 방식과 부호율이 설정된 프레임을 선택하고, 상기 선택된 프레임을 상기 망클록 참조 값 삽입 결정수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 망클록 참조 값 삽입 결정수단은,

   상기 타이머 값이 임계치보다는 크고 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다 작은 상태에서 상기 선택된 프레임이 없으면, 상기 타이머 값을 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 임계치는 상기 망클록 참조 패킷의 도착 주기보다는 작은 임의의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 망클록 참조 패킷의 삽입 장치.

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