KR101273068B1 - 듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들 - Google Patents

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Abstract

듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들이 개시된다.
듀얼 모드 단말기의 셀룰라 모듈은 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다.
신호 처리부는 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하여 출력할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 출력되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송할 수 있다.
셀룰라 통신, 광대역 근거리 통신, 단말기, 크래들

Description

듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들{Dual mode terminal, base station, contents controller, terminal cradle and contents transmitting method}
본 발명은 듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들에 관한 것으로서, 셀룰라 통신과 근거리 통신을 이용하여 컨텐츠 서비스를 제공할 수 있는 듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: , 과제명: 유비쿼터스 인프라 연구].
최근, 이동통신 단말기는 기술의 발달로 인하여 단순한 음성통화뿐만 아니라 멀티미디어 서비스도 제공한다. 멀티미디어 서비스는 다양한 형태의 방송수신 기능을 제공한다. 상기 방송 수신 기능에는 예를 들어, 위성 DMB 및 지상파 DMB가 있는데, 위성 DMB 및 지상파 DMB는 방송사업자로부터 제공되는 방송을 시청자가 일방적으로 수신하기만 하는 문제점이 있다.
즉, 일반적으로 모든 방송 컨텐츠는 사용자의 요청 없이도 사용자가 사용하는 단말(예를 들어, 이동통신 단말 또는 셋탑박스)에게 전달되며, 단말에서 사용자가 선택한 방송 컨텐츠만이 표시된다. 그러나, 이러한 방식은 중요한 망 자원을 비효율적으로 사용하도록 하며, 특히 셀룰라 무선 주파수를 통해 서비스를 제공하는 경우 제한된 무선 자원으로 인해 지원되는 컨텐츠 수가 아주 제한적이게 된다.
또한, 컨텐츠가 유니캐스트 형태로 사용자 요청을 통해서만 서비스되는 경우, 동일한 컨텐츠가 반복적으로 무선 주파수 자원을 점유하게 되므로, 망 자원을 비효율적으로 사용하게 된다. 또한, 기존 기술에 따른 이동통신 단말기를 통해 멀티미디어 컨텐츠를 사용하는 경우, 단말기의 제한된 디스플레이 크기로 인해 사용자가 만족할 수준의 QoS를 제공받지 못하는 단점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 방송 컨텐츠를 셀룰라 무선 망자원에 효율적으로 서비스하고, 광대역 주파수를 사용하여 컨텐츠를 고속으로 전송할 수 있는 듀얼 모드 단말기, 기지국, 컨텐츠 제어기 및 그들의 컨텐츠 전송 방법, 그리고, 단말기 크래들을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 압축 형태의 멀티미디어 컨텐츠를 압축 해제하여 광대역 근거리 무선 모듈을 통해 무선으로 전송할 수 있는 듀얼 모드 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 모드 단말기는, 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신하는 셀룰라 모듈; 상기 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하여 출력하는 신호 처리부; 및 상기 출력되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송하는 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 근거리 통신 모듈은, 복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 RF부; 및 상기 광대역의 채널 대역폭을 적응적으로 가변하여 상기 근거리 단말기와의 통신에 사용할 주파수 대역 및 상기 전력 증폭기의 개수와 상기 저잡음 증폭기의 개수를 정하는 스케일러블 무선 제어부를 포함할 수 있다.
상기 스케일러블 무선 제어부는, 데이터 전송률 및 전력을 고려하여 상기 채널 대역폭을 가변하고, 상기 전력 증폭기의 개수와 상기 저잡음 증폭기의 개수를 정할 수 있다.
복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 확장형 RF 모듈과, 확장형 전력을 구비하는 크래들과의 인터페이싱을 제공하는 크래들 인터페이스부를 더 포함하며, 상기 근거리 통신 모듈은 상기 크래들의 확장형 RF 모듈을 이용하여 빔포밍을 수행하며, 상기 확장형 전력으로부터 고정 전력을 제공받을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기 크래들은, 듀얼 모드 단말기가 장착되는 크래들 인터페이스부; 복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 이용하여 빔포밍하는 확장형 RF 모듈; 및 배터리 또는 고정형 전력을 이용하여 상기 듀얼 모드 단말기에게 공급할 확장형 전력을 구비하는 확장형 전력 공급부를 포함할 수 있다.
유무선 네트워크를 통해 수신한 컨텐츠를 상기 듀얼 모드 단말기에게 제공하는 통신 모듈을 더 포함하며, 상기 듀얼 모드 단말기는 상기 수신되는 컨텐츠를 저장할 수 있다.
상기 듀얼 모드 단말기에 저장된 컨텐츠를 상기 듀얼 모드 단말기와 근거리 통신이 가능한 근거리 단말기에게 전송하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국은, 외부 제어기로부터 제공받은 컨텐츠를 셀룰라 통신을 통해 셀 내의 단말기들에게 서비스하는 셀룰라 모듈; 및 상기 제공받은 컨텐츠가 높은 인기도 및 높은 중요도 중 적어도 하나가 부여된 방송용 컨텐츠이면, 상기 제공받은 컨텐츠를 상기 셀 내의 모든 단말기들에게 전송하기 위한 신뢰성 있는 전송방식을 선택하며, 상기 제공받은 컨텐츠가 상기 방송용 컨텐츠가 아니면 상기 단말기들의 채널 상태에 따라 적응적으로 전송방식을 선택하는 에이전트를 포함할 수 있다.
상기 에이전트는, 상기 제공받은 컨텐츠를 전송하는 복수의 전송방식에 우선순위를 부여하고, 인기도 및 중요도가 높은 상기 방송용 컨텐츠는 높은 우선순위의 전송방식을 이용하여 전송할 수 있다.
변조 및 코딩방식 별로 필요한 자원량 및 신호대 잡음비를 포함하는 테이블을 저장하는 테이블 저장부를 더 포함하며, 상기 에이전트는, 상기 제공받은 컨텐츠가 상기 방송용 컨텐츠이면, 저차 변조 및 저 코딩률을 가지는 변조 및 코딩방식을 선택하여 상기 제공받은 컨텐츠를 전송할 수 있다.
상기 에이전트는, 상기 제공받은 컨텐츠의 인기도 순서에 따라, 방송방식으로 전송할 컨텐츠 개수, 스위치 방송방식으로 전송할 컨텐츠 개수 및 스위치 멀티캐스트 방식으로 전송할 컨텐츠 개수를 할당하며, 상기 개수들의 총 합은 상기 에이전트가 전송가능한 총 컨텐츠 개수일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨텐츠 제어기는, 컨텐츠 서버로부터 수신되는 컨텐츠들을 셀 내의 모든 단말기에게 전송하기 위한 방송용 컨텐츠와 그 외의 컨텐츠로 구분하는 컨텐츠 관리부; 및 상기 구분된 방송용 컨텐츠를 모든 기지국에게 전송하며, 상기 그 외의 컨텐츠는 상기 기지국들 중 컨텐츠 전송을 요청한 기지국에게 전송하는 컨텐츠 인지 통신부를 포함할 수 있다.
상기 컨텐츠 관리부는, 인기도 및 중요도를 기준으로 상기 방송용 컨텐츠를 선별할 수 있다.
상기 기지국들은 상기 수신되는 방송용 컨텐츠는 최대 신뢰성을 가지는 전송방식으로 전송하며, 상기 그 외의 컨텐츠는 단말기들의 상태를 고려하여 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 모드 단말기의 컨텐츠 전송 방법은, 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신하는 단계; 상기 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하는 단계; 및 상기 압축 해제되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송하는 단계는, 데이터 전송률 및 전력을 고려하여, RF 모듈에서 사용되는 전력 증폭기의 개수와 저잡음 증폭기의 개수를 정하며, 상기 광대역의 채널 대역폭을 가변할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 컨텐츠 전송 방법은, 외부 제어기로부터 컨텐츠를 수신하는 단계; 상기 수신된 컨텐츠가 높은 인기도 및 높은 중요도가 부여된 방송용 컨텐츠이면, 상기 수신된 컨텐츠를 셀 내의 모든 단말기들에게 신뢰성 있는 전송방식을 통해 전송하는 단계; 상기 수신된 컨텐츠가 상기 단말기들 중 어느 하나의 요청에 의해 상기 외부 제어기로부터 수신되고, 상기 방송용 컨텐츠가 아니면, 상기 단말기들의 채널 상태에 따라 적응적으로 상기 셀룰라 통신을 통해 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방송용 컨텐츠는 복수의 전송방식 중 저차 변조 및 저 코딩률을 가지는 변조 및 코딩방식을 이용하여 상기 모든 단말기들에게 전송되며, 상기 수신된 컨텐츠가 상기 방송용 컨텐츠가 아니면, 상기 수신된 컨텐츠는 상기 단말기들의 채널 상태에 따라 선택적으로 전송될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨텐츠 제어기의 컨텐츠 전송 방법은, 컨텐츠 서버로부터 수신되는 컨텐츠들을 셀 내의 모든 단말기들에게 전송하기 위한 방송용 컨텐츠와 그 외의 컨텐츠로 구분하는 단계; 및 상기 구분된 방송용 컨텐츠를 모든 기지국들에게 전송하며, 상기 그 외의 컨텐츠는 상기 기지국들 중 컨텐츠 전송을 요청한 기지국에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구분하는 단계는, 인기도 및 중요도를 기준으로 상기 컨텐츠들을 상기 방송용 컨텐츠와 상기 그 외의 컨텐츠로 구분할 수 있다.
제안되는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 셀룰라 통신과 광대역 근거리 무선 통신을 연계하여 멀티미디어 서비스를 제공하는 것이 가능하다. 셀룰라 통신을 이용하여 압축 멀티미디어 서비스를 효율적으로 제공함으로써 셀룰라 무선 망 자원을 효율적으로 사용할 수 있으며, 광대역 근거리 무선 통신을 이용하여 근거리 단말에게 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 근거리 단말에게 멀티미디어 서비스를 제공하는 경우, 광대역 주파수를 사용함으로써 멀티미디어 스트림의 압축을 해제하여 전송할 수 있으며, 이로써, 근거리 단말은 고화질의 영상을 제공받을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 초광대역 주파수를 사용함으로써 근거리 단말로의 멀티미디어 서비스를 고속으로 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 초광대역 근거리 무선 시스템에서, 전력 효율을 위해 응용 서비스의 요구 전송률 및 트래픽 특성에 따라 주파수 대역폭과, 다중 안테나 송/수신을 위한 전력 증폭기 및 저잡음 증폭기의 수를 적응적으로 변경할 수 있으며, 이로써 소비전력을 최소화할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 셀룰라 통신과 초고속 근거리 통신을 결합한 무선 스위칭 디지털 멀티미디어 시스템을 도시한 도면이다.
셀룰라 무선 네트워크는 최대 수 km 반경을 갖는 영역에 속한 이동 단말기(500~503)가 무선을 통해 코어 망(200)에 접속할 수 있도록 하며, 기지국(400, 401, 402)은 이동 단말기(500~503)와 코어 망(200)을 연결해 주는 기능을 제공할 수 있다.
셀룰라 무선 네트워크는 복수의 기지국(400, 401, 402)을 영역별로 위치시켜 보다 넓은 영역에 걸쳐 산재하는 이동 단말기(500~503)에게 서비스를 제공한다. 셀룰라 무선 네트워크에 적용되는 방식은, 이동 단말기(500~503)와 기지 국(400~402)을 무선으로 연결하는 주파수와 통신 방식에 따라 다양하게 존재한다. 셀룰라 무선 네트워크는 예를 들어, WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), LTE(Long Term Evolution), 3G/4G 이동통신 등을 포함하며, 지상파 TV 서비스의 디지털 전환으로 인해 사용하지 않는 주파수, 즉, White Space를 활용하는 시스템 또는 초고속 무선 LAN 시스템도 포함할 수 있다. 이로 인해, 셀룰라 이동통신 시스템에서 IPTV(Internet Protocol Television) 서비스를 제공하는 기술이 등장하고 있다.
최근 들어, 지상파 방송이 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환됨에 따라, 아날로그 지상파 방송에 사용되던 주파수가 더 이상 사용되지 않게 되었고, 이러한 주파수를 White Space라 하는데, 본 발명의 실시예에서는 White Space를 통해 셀룰라 무선 서비스를 제공할 수도 있다.
또한, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에서는 셀룰라 무선 네트워크를 통해 멀티미디어 서비스를 이동 통신 단말에게 제공할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기(500, 501)는 셀룰라 통신뿐만 아니라 초고속 근거리 통신을 위한 모듈을 탑재하여 근거리에 위치한 장치(이하, '근거리 단말기'라 함)(600~605)와 무선으로 통신 가능하다.
초고속 근거리 통신 모듈은 예를 들어, 60GHz 주파수 대역을 사용하는 송/수신 장치이거나 UWB(Ultra Wide Band) 무선 송/수신 장치일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 60GHz 송/수신 장치를 예로 들어 설명하나 이에 제한되지 않는다.
이하에서는, 셀룰라 통신 모듈과 초고속 근거리 통신 모듈을 탑재한 이동 통신 단말기를 듀얼 모드 단말기(500, 501)라 하며, 셀룰라 통신 모듈을 탑재한 이동 통신 단말기(502, 503)를 싱글 모드 단말기라 한다. 듀얼 모드 단말기(500, 501)는 셀룰라 통신 서비스를 근거리 단말기(600~605)에게 중계할 수 있다. 또한, 이하에서는, 셀룰라 통신 서비스 중에서 멀티미디어 통신, 예를 들어, IPTV 서비스를 제공하는 단말을 무선 스위칭 디지털 비디오(WSDV: Wireless Switched Digital Video) 클라이언트 단말기라 한다. 본 발명의 실시예에 따른 WSDV 클라이언트 단말기는 싱글 모드 단말기(502, 503) 또는 듀얼 모드 단말기(500, 501)일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 셀룰라 통신 서비스 중에서 멀티미디어 통신, 특히 IPTV 서비스를 싱글 모드 단말기(502, 503), 듀얼 모드 단말기(500, 501), 그리고 듀얼 모드 단말기(500, 501)를 통해 근거리 단말기(600~605)에게 효율적으로 제공하는 방법을 제안할 수 있다.
컨텐츠 제어기(300)는 컨텐츠 서버(100)로부터 제공되는 모든 멀티미디어 컨텐츠를 선택적으로 기지국들(400~402)에게 분배할 수 있다. 컨텐츠 제어기(300)는 무선 스위칭 디지털 비디오(WSDV: Wireless Switched Digital Video) 제어기라고도 칭할 수 있다. 컨텐츠 제어기(300)는 컨텐츠 분배 시, 컨텐츠의 인기도 및 사업자가 부여하는 중요도를 고려하여 모든 기지국들(400~402)로 제공하는 컨텐츠와, 각 기지국(400~402)으로부터의 요청이 있는 경우 각 기지국(400~402)에게 선택적으로 제공하는 컨텐츠로 분배할 수 있다. 이하에서는 기지국(400)을 예로 들어 설명한다.
기지국(400)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 수신되는 컨텐츠를 무선 망 자원 을 고려하여 서비스할 수 있다. 기지국(400)은 인기도와 사업자가 부여한 중요도가 높은 컨텐츠는 셀 내의 모든 단말기(500~503)가 수신할 수 있도록 가장 신뢰성 있는 전송 방식으로 전송하며, 그 외의 컨텐츠는 각 단말기(500~503)의 채널 상태 또는 컨텐츠의 인기도에 따라 가장 최적화된 방식을 사용하여 전송할 수 있다. 이에 대해서는 [표 1]을 참조하여 후술한다. 가장 신뢰성 있는 전송 방식은 저차 변조 방식과 높은 부호화율로 인해 다른 전송 방식에 비해 높은 무선 자원이 요구될 수 있다. 저차 변조는 고차 변조에 비해 무선 에러에 보다 강인하며, 높은 무선 자원은 많은 시간 슬롯이 요구됨을 의미할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 스위칭 디지털 멀티미디어 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 하나의 기지국(400)으로부터 WSDV 서비스를 제공받는 4개의 단말기(500, 502, 503, 504)가 도시되어있다. 세 개의 싱글 모드 단말기(502~504)는 각각 컨텐츠 1, 컨텐츠 3 및 컨텐츠 5를 서비스 받고 있으며, 듀얼 모드 단말기(500)는 컨텐츠 5를 서비스 받고 있다. 컨텐츠 1, 컨텐츠 3 및 컨텐츠 5는 컨텐츠 서버(100)가 제공하는 총 N개의 컨텐츠에 속한다.
단말기(500, 502~504)는 기지국(400)에게 셀룰라 통신을 이용하여 각각의 컨텐츠를 요청하고, 기지국(400)은 컨텐츠 제어기(300)에게 컨텐츠를 요청한다. 컨텐츠 제어기(300)는 기지국(400)으로부터의 요청에 기반하여, 컨텐츠 서버(100)로부터 수신한 컨텐츠를 선별하고, 선별된 컨텐츠를 기지국(400)에게 전송할 수 있다.
도 2의 경우, 컨텐츠 제어기(300)는 컨텐츠 1, 컨텐츠 3, 컨텐츠 5를 기지국(400)에 전송한다. 기지국(400)은 수신된 컨텐츠 1, 컨텐츠 3 및 컨텐츠 5를 셀룰라 무선 자원을 통해 각 단말기(502, 503, 504, 500)에게 서비스할 수 있다. 이 때, 기지국(400)은 무선 망 자원을 효율적으로 이용하여 컨텐츠를 서비스할 수 있다. 즉, 기지국(400)은 각 단말기(500, 502~504)의 채널 상태에 최적인 전송방식들을 사용하여 컨텐츠를 전송함으로써, 컨텐츠 전송에 가장 효율적인 전송방식을 사용한다.
한편, 싱글 모드 단말기(504)와 듀얼 모드 단말기(500)가 요청한 컨텐츠 5는, 요청 즉시 서비스되기 위해 유니캐스트 형태로 각각 무선 자원을 점유하여 전송될 수도 있으나, 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 형태로 하나의 무선 자원 점유를 통해 서비스될 수도 있다. 특히, 인기도가 높은 컨텐츠의 경우 복수의 단말기들(500, 502~504)이 수신할 확률이 높으므로, 기지국(400)은 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)이 수신할 수 있도록 가장 신뢰성 있는 전송 방식을 통해 전송할 수 있다. 가장 신뢰성 있는 전송 방식의 예로, 하나의 무선 자원을 점유하는 브로드캐스트 형태 또는 멀티캐스트 형태를 들 수 있다. 가장 신뢰성 있는 전송 방식의 예로, [표 1]에서 인덱스의 숫자가 작은 MCS를 들 수 있다.
셀룰라 통신을 통해 제공되는 컨텐츠는 일반적으로 압축된 형태로 제공되며, 또한 서비스 가입자에게만 제공되고, 컨텐츠 배포를 제한하기 위해 암호 방식을 통해 제공될 수 있다. 따라서, 컨텐츠는 단말기(500, 502~504)에서 압축 해제 및 암호 해제될 수 있다. 압축 및 암호 절차에 따라 압축 해제 및 암호 해제하는 순서는 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 듀얼 모드 단말기(500)는, 수신된 컨텐츠를 암호 해제 및 압축 해제한 후 근거리 통신 방식을 통해 무선으로 근거리 단말기(600)에게 전달할 수 있다. 근거리 단말기(600)의 예로는 초광대역 근거리 통신 모듈을 장착한 디스플레이 장치를 들 수 있다.
이 때, 컨텐츠의 보호가 먼저 수행된다. 초광대역 근거리 통신은 60GHz 통신 모듈을 이용한 무선 통신을 예로 들 수 있다. 일반적으로 60GHz 통신 모듈은 최대 수 Gigabps 레벨의 전송속도를 제공할 수 있으므로, 컨텐츠를 비압축 형태로 근거리 단말기(600)에게 전송할 수 있고, 이는 고화질의 영상을 제공할 수 있도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 컨텐츠 제어기, 기지국, 듀얼 모드 단말기 및 근거리 단말기를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 컨텐츠 제어기(300)는 컨텐츠 관리부(310) 및 컨텐츠 인지 통신부(320)를 포함할 수 있다. 컨텐츠 관리부(310)는 컨텐츠 서버(100)로부터 수신되는 컨텐츠를 모든 기지국들(400~402)에게 전송하기 위한 방송용 컨텐츠와 그 외의 컨텐츠로 구분할 수 있다. 컨텐츠 관리부(310)는, 다양한 기준들에 따라 방송용 컨텐츠를 선별할 수 있으며, 본 실시예에서는 컨텐츠를 인기도 및 중요도 순으로 정렬하여, 상위 인기도와 중요도를 갖는 컨텐츠를 방송용 컨텐츠로 선별할 수 있다. 상위 인기도의 컨텐츠 개수는 망 운용자가 선택할 수 있다. 망 운용자는 컨텐츠 제어기(300) 및 기지국(400~402)이 포함되어 있는 무선 망의 운용자로서, 무선 망은 WiMAX, 3G 등과 같이 다양할 수 있다. 또한, 컨텐츠 관리부(310)는 컨텐츠의 순위를 보여주는 리스트를 작성할 수 있다.
컨텐츠 인지 통신부(320)는 컨텐츠 서버(100)로부터 컨텐츠를 수신하고, 작성된 리스트와 방송용 컨텐츠를 모든 기지국들(400~402)에게 전송할 수 있다. 또한, 컨텐츠 인지 통신부(320)는 방송용으로 구분되지 않은 컨텐츠를 저장하며, 기지국(예를 들어, 401)으로부터의 요청이 있으면, 요청한 기지국(401)으로 요청된 컨텐츠를 전송할 수 있다. 즉, 컨텐츠 관리부(310)는 컨텐츠 서버(100)로부터 수신한 컨텐츠 중 기지국(400)으로부터 수신된 컨텐츠의 정보에 대응하는 컨텐츠를 선택하고, 컨텐츠 인지 통신부(320)는 선택된 컨텐츠를 기지국(400)에게 전송할 수 있다.
기지국(400)은 수신되는 방송용 컨텐츠를 최대 신뢰성을 가지는 전송방식으로 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송할 수 있다. 또한, 기지국(400)은 방송용 컨텐츠 외의 컨텐츠는 컨텐츠 전송을 요청한 단말기에게만 전송하거나 또는 모든 단말기들(500, 502~504)에게 최적의 전송 방식으로 전송할 수 있다. 이를 위하여, 기지국(400)은 제1셀룰라 모듈(410), 테이블 저장부(420) 및 에이전트(430)를 포함할 수 있다.
제1셀룰라 모듈(410)은 외부 제어기로 적용된 컨텐츠 제어기(300) 및 셀 내의 단말기들(500, 502~504)과 셀룰라 통신 방식에 의해 통신할 수 있다. 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 제공받은 컨텐츠를 셀룰라 통신을 통해 셀 내의 단말기들에게 서비스할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 컨텐츠 제어기(300)는 방송용 컨텐츠를 모든 기지국들(400~402)에게 전송하므로, 제1셀룰라 모듈(410)은 수신된 방송용 컨텐츠를 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송할 수 있다.
또한, 셀 내에 위치하는 단말기(예를 들어, 500)가 셀룰라 통신을 이용하여 컨텐츠를 요청하면, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)에게 컨텐츠의 전송을 요청하여 해당 컨텐츠를 수신할 수 있다. 제1셀룰라 모듈(410)은 에이전트(430)에 의해 선택되는 전송방식을 이용하여 해당 컨텐츠를 단말기(예를 들어, 500)에게 전송할 수 있다. 이 때, 해당 컨텐츠는 인기도와 중요도가 높은 경우 다른 단말기들(502~5-4)에게도 전송될 수 있다.
테이블 저장부(420)는 변조 및 코딩방식 별로 필요한 자원량 및 신호대 잡음비, 그리고, 신호 전송 거리를 포함하는 테이블을 저장할 수 있다. 에이전트(430)는 저장된 테이블을 이용하여 컨텐츠 전송방식을 선택할 수 있다. 테이블은 다음 [표 1]과 같다.
Index MCS #bits per PUSC slot SNR Required (dB) Distance (m)
0 QPSK (CTC) 1/2 Rep6 48 SNR0=-2.56 d0=1815
1 QPSK (CTC) 1/2 Rep4 48 SNR1=-0.83 d1
Figure 112009073633083-pat00001
Figure 112009073633083-pat00002
=1632
2 QPSK (CTC) 1/2 Rep2 48 SNR2=1.55 d2=1411
3 QPSK (CTC) 1/2 Rep1 48 SNR3=5.01 d3=1142
4 16QAM (CTC) 1/2 96 SNR4=10.13 d4=834
5 64QAM (CTC) 1/2 144 SNR5=15.15 d5=614
6 64QAM (CTC) 2/3 192 SNR6=19.16 d6=480
7 64QAM (CTC) 3/4 216 SNR7=21.57 d7=414
8 64QAM (CTC) 5/6 240 SNR8=25.73 d8=321
[표 1]을 참조하면, 테이블은 WiMAX 망에서 변조 및 코딩방법(MCS: Modulation and Coding Scheme, 이하, MCS라 한다) 별로 요구되는 자원량, 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ration) 및 신호 전송 거리(distance)를 포함할 수 있다. MCS 별 요구되는 자원량은 WiMAX 프로토콜의 PUSC(Partial Usage of Subchannel) 모드에서 정의되는 고정 슬롯 단위당 전송할 수 있는 비트 수(#bits per PUSC slot)로 표시될 수 있다. [표 1]과 같은 정보는 WiMAX를 포함하는 모든 셀룰라 망에서 유사하거나 동일하게 정의될 수 있다.
또한, [표 1]에서 'QPSK (CTC) 1/2 Rep6'은 QPSK 변조 방식과 CTC 부호화 방식을 나타내며, 1/2는 부호화율, Rep6은 반복코드의 반복횟수를 의미한다.
에이전트(430)는 듀얼 모드 단말기(500)로부터 컨텐츠 전송 요청을 수신하고, 컨텐츠 제어기(300)에게 필요한 컨텐츠를 요청하며, 컨텐츠 제어기(300)로부터 수신한 컨텐츠를 무선 자원을 통해 사용자에게 전달한다. 이 때, 에이전트(430)는 컨텐츠 제어기(300)로부터 수신한 컨텐츠를 전송하기 위한 전송방식을 선택하고, 제1셀룰라 모듈(410)을 제어하여 선택된 전송방식으로 컨텐츠를 전송하도록 할 수 있다.
구체적으로, 에이전트(430)는 컨텐츠 제어기(300)로부터 제공받은 컨텐츠가 방송용 컨텐츠(BS)이면, 제공받은 컨텐츠를 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송하기 위하여 신뢰성 있는 전송방식(즉, BS 방식 또는 표 1의 인덱스 0 이용하여)을 선택하며, 제공받은 컨텐츠가 방송용 컨텐츠가 아니면 단말기들(500, 502~504)의 채널 상태에 따라 적응적으로 전송 방식을 선택할 수 있다.
또한, 에이전트(430)는 컨텐츠를 전송하는 복수의 전송형태에 우선순위를 고려할 수 있다. 전송형태는 방송 방식(BS: Broadcast Scheme), Switched 방송 방식(SBS: Switched Broadcast Scheme), Switched 멀티캐스트 방식(SMS: Switched Multicast Scheme), 그리고, 유니캐스트 방식(US: Unicast Scheme)을 포함한다.
BS는 단말기의 요청이 없는 경우에도, 셀 내의 모든 단말기들이 컨텐츠를 수신할 수 있도록, 가장 강건한(robust) MCS를 사용하여 전송하는 형태이다.
SBS는 단말기가 컨텐츠의 전송을 요청한 경우, 해당 컨텐츠를 셀 내의 모든 단말기들이 수신할 수 있도록 전송하는 형태이다.
SMS는 단말기가 컨텐츠의 전송을 요청한 경우, 해당 컨텐츠를 요청한 단말기에게 최적 MCS를 사용하여 전송하는 방식으로, 동일 MCS를 사용하는 다른 단말기에게도 해당 컨텐츠를 전송하는 형태이다.
US는 단말기가 컨텐츠의 전송을 요청한 경우, 해당 컨텐츠를 요청한 단말기에게 최적 MCS를 사용하여 전송하는 형태이다.
에이전트(430)는 컨텐츠를 전송하는 복수의 전송방식에 우선순위를 부여하고, 인기도 및 중요도가 높은 방송용 컨텐츠에 대해서는 높은 우선순위의 전송방식, 즉, 가장 신뢰성 있는 전송방식을 선택할 수 있다. 따라서, 에이전트(430)는, 방송용 컨텐츠에 대해서는 저차 변조 및 저 코딩률을 가지는 변조 및 코딩방식을 선택하여 단말기들(500, 502~504)에게 전송하도록 할 수 있다.
[표 1]을 참조하면, MCS의 인덱스가 클수록 고차 변조 및 높은 코딩율로 인해 보다 많은 비트 정보를 전송할 수 있지만, 이를 위해 높은 신호대잡음비가 요구되며 따라서 신호 전송 거리가 짧아지게 된다. 방송용 컨텐츠는 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전달되어야 하므로, 에이전트(430)는 가장 강건한(robust), 즉, 인덱스가 낮은 MCS를 사용하여 방송용 컨텐츠를 전송하도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 에이전트(430)는 주어진 무선 자원을 활용하여 최대의 컨텐츠 수(N)를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 에이전트(430)는 다음 [수학식 1]을 만족하는 알고리즘을 제공할 수 있다.
Figure 112009073633083-pat00003
[수학식 1] 및 이하에서 사용될 수식들의 변수를 설명하면 다음과 같다.
변수 설명
Ncb 방송 방식(BS) 형태로 전송하는 컨텐츠 수
Nsb Switched 방송 방식(SMS) 형태로 전송하는 컨텐츠 수
N 제공 가능한 총 컨텐츠 수
C 전체 무선 자원량의 일부 값으로 방송 및 멀티캐스트 용으로 미리 설정된 값
VSR(Video Service Rate) 비디오 서비스율로서 하나의 컨텐츠를 서비스하는데 요구되는 데이터 전송율
L 비디오 패킷 길이로 고정길이를 갖는 것으로 가정함
L_pdu 비디오 패킷의 길이(L)에 WiMAX 프로토콜 오버헤드가 추가된 길이
L_map_ie WiMAX 프로토콜에 따른 MAP_DATA_IE 크기
BPS(MCS) 주어진 MCS에 의해 서비스되는 슬롯당 비트 수, Bit per Slot
R(VSR, MCS_pdu VSR을 갖는 컨텐츠를 MCS_pdu로 서비스할 때 요구되는 자원량으로 초당 요구 슬롯 수로 표시함
Figure 112009073633083-pat00004
 i 번째 인기도를 갖는 컨텐츠를 가장 robust한 MCS를 사용하여 방송으로 서비스할 때 요구되는 서비스 자원량, 즉, BS 전송방식으로 컨텐츠를 전송할 때 요구되는 서비스 자원량
Figure 112009073633083-pat00005
 i 번째 인기도를 갖는 컨텐츠를 가장 robust한 MCS를 사용하여 switched 방송으로 서비스할 때 요구되는 자원량, 즉, SBS 전송방식으로 컨텐츠를 전송할 때 요구되는 서비스 자원량
Figure 112009073633083-pat00006
 i 번째 인기도를 갖는 컨텐츠를 사용자에 최적인 MCS를 사용하여 switched multicast로 서비스할 때 요구되는 자원량, 즉, SMS 전송방식으로 컨텐츠를 전송할 때 요구되는 서비스 자원량
Figure 112009073633083-pat00007
 i 번째 인기도를 갖는 컨텐츠를 사용자에 최적인 MCS를 사용하여 unicast로 서비스할 때 요구되는 자원량, 즉, CUS 전송방식으로 컨텐츠를 전송할 때 요구되는 서비스 자원량
U 컨텐츠를 요청하는 사용자의 총 수
u_j 컨텐츠를 요청하는 사용자 중 j번째 MCS를 사용하는 사용자 수
Figure 112009073633083-pat00008
 인기도 i 번째 컨텐츠를 요청하는 사용자가 없을 확률
Figure 112009073633083-pat00009
 총 N개의 컨텐츠 중에서 인기도 i번째 컨텐츠를 사용자가 요청할 확률('Zipfian 확률'이라고 함)
상술한 바와 같이, [수학식 1]의 C는 전체 무선 자원량의 일부이므로, 본 발명의 실시예에서는 주어진 C를 초과하지 않는 범위 내에서 최대한 많은 컨텐츠를 제공하는 방법이 모색된다.
도 4는 컨텐츠의 인기도 순위, 즉, 프로그램 채널 순위에 따른 프로그램 컨텐츠의 요구 자원량(required OFDMA PUSC slot rate)을 보여주는 성능 그래프이다. 도 4를 참조하면, 성능 그래프는 BS, SBS, SMS 및 CUS 형태에 따라 인기도 별로 요 구되는 자원량을 비교한 결과를 보여준다. 예를 들어, 순위가 1위인 프로그램을 US로 전송하는 경우 필요한 자원량이 가장 크며, SBS 또는 BS 형태로 전송하는 경우 필요한 자원량이 가장 작음을 알 수 있다.
따라서, [수학식 1]의 조건을 만족하기 위하여, 인기도 순으로 순차적으로 BS, SBS 및 SMS 형태로 컨텐츠를 제공하는 것이 최대 N을 제공할 수 있도록 한다. 예를 들어, 상위 랭킹 A%에 해당하는 컨텐츠(즉, 프로그램 채널 수)는 BS 형태로 전송하고, 중간 랭킹 B%에 해당하는 컨텐츠는 SBS 형태로 전송하며, 하위 랭킹 C%에 해당하는 컨텐츠는 SMS 형태로 전송하도록 조정함으로써, 주어진 무선 자원량(C)에서 최대 N을 전송할 수 있다. 여기서, A%+B%+C%=100일 수 있다.
[수학식 1]에서 사용되는 전송방식 별 자원량 및 유니캐스트에 대한 자원량은 [수학식 2]와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112009073633083-pat00010
Figure 112009073633083-pat00011
Figure 112009073633083-pat00012
Figure 112009073633083-pat00013
[수학식 2]에서 M0는 [표 1]에서 인덱스 0에 해당하는 MCS, Mi와 Mj는 각각 인덱스 i, 인덱스 j에 해당하는 MCS를 의미한다.
[수학식 2]에서
Figure 112009073633083-pat00014
,
Figure 112009073633083-pat00015
및
Figure 112009073633083-pat00016
는 [수학식 3]에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112009073633083-pat00017
Figure 112009073633083-pat00018
Figure 112009073633083-pat00019
여기서, 임의 단말기가 i번째 MCS를 사용할 확률은 다음 [수학식 4]와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112009073633083-pat00020
,
또한,
Figure 112009073633083-pat00021
는
Figure 112009073633083-pat00022
로 산출될 수 있다.
에이전트(430)는 [수학식 1] 내지 [수학식 4]를 이용하여, 주어진 무선 자원량(C)을 초과하지 않는 범위 내에서 최대의 N과 ncb, nsb를 산출할 수 있다. N, ncb, 및 nsb은 셀 내의 단말기 개수에 따라 서로 다른 최적값을 가지며, 망 셀계자는 셀 내의 단말기 수, 즉, 사용자 수를 고려하여 최적값을 사용할 수 있다.
에이전트(430)는, 컨텐츠 제어기(300)로부터 제공받은 컨텐츠를 인기도와 중요도 순위에 따라, 방송방식(BS)으로 전송할 컨텐츠 개수(ncb), 스위치 방송방식(SBS)으로 전송할 컨텐츠 개수(nsb) 및 스위치 멀티캐스트 방식(SMS)으로 전송할 컨텐츠 개수를 할당하며, 개수들의 총 합은 에이전트(430)가 전송가능한 총 컨텐츠 개수(N)가 되도록 할 수 있다.
자세히 설명하면, 에이전트(430)는 N과 ncb, nsb가 정해지면, 컨텐츠의 인기도 및 중요도를 고려하여 산출된 순위를 고려하여, ncb 개수만큼의 컨텐츠는 BS 전송방식으로, nsb 개수만큼의 컨텐츠는 SMS 방식으로, 그 외의 컨텐츠는 SMS 전송방식용으로 할당할 수 있다. 또한, 에이전트(430)는 무선 자원량(C)을 초과할 경우, 총 무선 자원량이 허용하는 경우, 특정 채널의 컨텐츠를 US 전송방식으로 전송하도록 한다. 즉, 주어진 무선 자원량(C)에서 제공될 수 있는 컨텐츠 수(N)을 초과하는 특정 컨텐츠는 무선 자원이 허용하는 경우, US 전송방식으로 전송될 수 있으며, 무선 자원이 허용하지 않는 경우, 단말기의 요청은 거절될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 싱글 모드 단말기(502~504)와 듀얼 모드 단말기(500)는 기지국(400)의 에이전트(430)에게 셀룰라 통신을 이용하여 컨텐츠를 요청하고, 기지국(400)으로부터 요청한 컨텐츠를 수신할 수 있다. 또한, 듀얼 모드 단말기(500)는 수신된 컨텐츠를 광대역 근거리 통신을 이용하여 근거리 단말기(600)에게 전송할 수 있다. 이를 위하여, 듀얼 모드 단말기(500)는 제2셀룰라 모듈(510), 컨텐츠 클라이언트(520), 신호 처리부(530), 근거리 통신 모듈(540) 및 크래들 인터페이스부(IF: Interface)(550)를 포함할 수 있다.
제2셀룰라 모듈(510)은 셀룰라 통신을 통해 기지국(400)에게 컨텐츠의 전송을 요청하고, 기지국(400)으로부터 요청한 컨텐츠 뿐만 아니라, 인기도가 높은 방송용 컨텐츠를 수신할 수 있다. 수신되는 컨텐츠(AV)는 압축(compressed) 및 암호가 설정되어 있을 수 있다.
컨텐츠 클라이언트(520)는 사용자가 프로그램 컨텐츠 검색을 통해 시청할 프로그램 컨텐츠를 선택할 수 있도록 한다. 컨텐츠 클라이언트(520)는 사용자에 의해 선택된 프로그램이 현재 서비스 중인지를 판단하고, 서비스 중이지 않으면, 에이전트(430)에게 선택된 프로그램의 컨텐츠를 요청하도록 제2셀룰라 모듈(510)을 제어할 수 있다. 또한, 컨텐츠 클라이언트(520)는 기지국(400)으로부터 제공되는 컨텐츠를 표시할 수 있다. 이를 위하여, 컨텐츠 클라이언트(520)는 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 표시패널, 터치패널 등을 포함할 수 있다.
신호 처리부(530)는 제2셀룰라 모듈(510)이 수신한 컨텐츠의 압축을 해제하고, 압축 해제된(uncompressed) 컨텐츠의 암호를 해제할 수 있다. 또한, 신호 처리부(530)는 암호 해제된 컨텐츠(AV')를 근거리 단말기(600)에게 전송가능한 형태로 신호처리할 수 있다.
근거리 통신 모듈(540)은 신호 처리부(530)로부터 출력되는 컨텐츠(AV')를 광대역을 사용하여 근거리 단말기(600)에게 전송할 수 있다. 근거리 통신 모듈(540)은 60GHz 주파수 대역을 사용하는 60GHz 모듈 또는 UWB (Ultra Wide Band) 를 사용하는 모듈을 사용하여 초고속으로 컨텐츠를 전송할 수 있다.
한편, 듀얼 모드 단말기(500)는 셀룰라 통신망 내에서 이동 가능하므로, 60GHz 통신 모듈을 장착한 근거리 단말기(600)가 셀룰라 통신망에 있는 경우, 근거리 단말기(600)에게 고화질의 컨텐츠를 제공할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 듀얼 모드 단말기(500)는 고정 전력 대신 배터리 만으로 운용되는 경우가 빈번하므로, 배터리 전력을 효율적으로 사용할 수 있어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 근거리 통신 모듈(540)의 전력 효율을 높일 수 있는 방법으로 주파수 대역폭, RF 모듈(541)의 전력증폭기(PA: Power Amplifier) 및 저잡음증폭기(LAN: Low Noise Amplifier)의 수를 적응적으로 조정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 60GHz 주파수 대역의 채널들과 본 발명의 실시예에서 고려하는 스케일러블 채널화 기법을 설명하기 위한 도면이다. 일반적으로 60GHz 주파수 대역은 단위 채널로 2.16GHz 대역폭을 가지며, 세계적으로 4개의 채널들이 할당된다. 채널 대역폭이 넓으면 전력 소모가 커지므로, 본 발명의 실시예에서는 채널 대역폭을 다음 [수학식 5]와 같이 적응적으로 가변하여 사용할 수 있다.
BW = 2160MHz ×α (0.05≤ α ≤ 1)
[수학식 5]를 참조하면, BW는 채널의 주파수 대역폭, α는 60GHz 통신 모듈 간(즉, 근거리 통신 모듈(540)과 통신 모듈(610))에 협상을 통해 결정할 수 있는 파라미터 값이다. α=1인 경우, 근거리 통신 모듈(540)은 기본 채널 대역폭을 사 용하며, α=0.05인 경우, 최소 채널 대역폭을 사용할 수 있다. 0.05는 일 예로서 이에 한정되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 통신 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 근거리 통신 모듈(540)은 RF 모듈(541), PHY(542), MAC(543), PAL(544), 메모리(545) 및 스케일러블 무선 제어부(546)를 포함할 수 있다. RF 모듈(541), PHY(542), MAC(543) 및 PAL(544)은 예를 들어 60GHz 통신을 위한 블록일 수 있다.
RF 모듈(541)은 60GHz RF를 효율적으로 사용하기 위하여 송신 신호와 수신 신호를 빔포밍할 수 있다. RF 모듈(541)은 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 PA를 가지는 PA부(730) 및 복수의 LNA를 가지는 LNA부(740)를 포함할 수 있다. 도 7과 관련된 자세한 설명은 후술한다.
PHY(542)는 채널 변조 및 복조, 채널 부호화 및 복호화 기능을 수행하며, MAC(543)은 패킷 생성, 패킷 수신 처리 및 스케쥴링 기능을 수행할 수 있다.
PAL(Protocol Adaptation Layer)(544)은 비압축 컨텐츠(예를 들어, WSDV 컨텐츠)를 근거리 단말기(600)의 60GHz 통신 모듈(610)과 연결할 수 있다.
메모리(545)는 생성된 패킷, 수신된 패킷, 스케쥴링된 정보 등을 저장할 수 있다.
스케일러블 무선 제어부(546)는 광대역의 채널 대역폭을 적응적으로 가변하여 근거리 단말기(600)와의 통신에 사용할 주파수 대역을 정하고, 또한, 사용할 PA의 개수와 LNA의 개수를 정할 수 있다. 스케일러블 무선 제어부(546)는, 근거리 통신 모듈(540)을 통해 송수신하는 데이터의 전송률 및 단말기(500)의 전력을 고려하여 광대역의 채널 대역폭을 가변하고, PA의 개수와 LNA의 개수를 정할 수 있다. 예를 들어, 스케일러블 무선 제어부(546)는 데이터 전송률이 낮고 배터리 충전량이 적을수록 a를 작게 하여 대역폭을 축소하고, PA부(73)의 PA 개수와 LNA부(74)의 LNA 개수를 적게 설정할 수 있다.
도 7은 도 6의 RF 모듈을 구체적으로 도시한 블록도이다.
RF 모듈(541)은 스케일러블 무선 제어부(546)에 의해 주파수 대역폭 및 사용할 PA 개수와 LNA 개수를 조정할 수 있다. 일반적으로 60GHz RF 모듈(541)의 Tx 빔포밍부(710)와 Rx 빔포밍부(720)는 복수의 안테나들을 사용하여 빔 형성 및 빔 조정을 수행하여 신호 전파 효율을 향상시킨다. 도 7에는 송신 안테나와 수신 안테나의 개수가 각각 N_TX, N_RX이며, 구현에 따라 N_TX=N_RX일 수 있다. 또는, 송신 안테나와 수신 안테나를 각각 구현하지 않고 시간적으로 분할하여 송/수신을 할 수도 있다. 빔 형성 및 빔 조정을 위해서는 송/수신 안테나에 대응하는 PA와 LNA가 필요하다. 따라서, PA와 LNA의 개수도 각각 N_TX와 N_RX 구비된다.
본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 무선 제어부(546)는 송/수신 데이터 전송률 및 단말기(500)의 배터리 상태를 고려하여 주파수 대역폭 및 PA와 LNA의 수를 조정할 수 있다. PA 제어부(750) 및 LNA 제어부(760)는 결정된 수만큼 PA와 LNA를 온시키고 그 외의 PA와 LNA는 오프시킴으로써, 사용되는 PA와 LNA의 수를 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 광대역의 대역폭과, 사용되는 PA와 LNA의 수를 조정함으로써 듀얼 모드 단말기(500)의 배터리 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 듀얼 모드 단말기(500)의 크래들 IF부(550)는 단말기(500)와 단말기 크래들(800)의 전기적 인터페이스를 제공한다. 단말기 크래들(800)은 단말기(500)가 거치되는 기기로서, 크래들 IF부(550)는 단말기(500)에 선택적으로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단말기 크래들(800)은 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 전력 증폭기와 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 확장형 RF 모듈(810)과, 확장형 전력 공급부(820)를 포함할 수 있다. 듀얼 모드 단말기(500)가 크래들 IF부(550)를 통해 단말기 크래들(800)과 전기적으로 접속되면, 근거리 통신 모듈(540)은 확장형 RF 모듈(810)을 이용하여 신호를 빔포밍하며, 확장형 전력 공급부(820)로부터 고정 전력을 제공받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 모듈과 크래들을 도시한 블록도이다.
도 8은 스케일러블한 무선 통신의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면으로서, 이동 단말기(700)는 전력 사용의 제한으로 인해 단순형 RF 모듈(721)을 구비한다. 이동 단말기(700)는 확장형 RF 모듈(810)과 확장형 전력 공급부(820)를 구비하는 단말기 크래들(800)에 연결될 수 있다. 이로써, 이동 단말기(700)는 전력 사용에 제한없이 확장형 RF 모듈(810)의 기능을 사용하여 무선 통신의 품질을 향상시킬 수 있다.
일반적으로 이동 단말기는 배터리를 사용함으로 인해, 전력 사용에 제한을 받을 수 있다. 특히, 60GHz 대역의 RF 모듈은 양질의 무선 통신을 위해 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 안테나, PA, LNA를 필요로 하며, 따라서 상당한 양의 전력이 소모될 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 이동 단말기(700)는 컨텐츠 저장부(710) 및 근거리 통신 모듈(720)을 포함할 수 있다.
컨텐츠 저장부(710)는 셀룰러 통신을 통해 컨텐츠 제어기(300)로부터 제공받은 컨텐츠를 저장하거나, 단말기 크래들(800)의 통신 모듈(830)로부터 근거리 통신을 통해 제공받은 컨텐츠를 저장할 수 있다.
근거리 통신 모듈(720)은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 근거리 통신 모듈(540)과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 다만, 근거리 통신 모듈(720)은 송/수신 안테나의 개수를 최소화하고, 이에 따른 PA와 LNA의 개수도 최소화한 단순형 RF 모듈(721)을 실장하여, 단순형 RF 모듈(721)에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있다.
한편, 단순형 RF 모듈(721)로 인해 통신 거리가 짧아지고 안테나 방향을 사용자가 직접 조절해야 하는 경우가 발생할 수 있으므로, 이를 보완하기 위하여, 본 발명에 따른 단말기 크래들(800)을 이용할 수 있다. 즉, 확장 배터리 또는 고정 전력을 사용할 수 있는 단말기 크래들(800)에 확장형 RF 모듈(810)을 추가하고, 이동 단말기(700)를 단말기 크래들(800)에 연결할 수 있다. 이러한 연결에 의해, 이동 단말기(700)의 단순형 RF 모듈(721)과 단말기 크래들(800)의 확장형 RF 모듈(810)을 결합하거나 또는, 단순형 RF 모듈(721)을 확장형 RF 모듈(810)로 대체하 여 사용할 수 있다.
이를 위하여, 단말기 크래들(800)은 크래들 IF부(805), 확장형 RF 모듈(810), 확장형 전력 공급부(820) 및 통신 모듈(830)을 포함할 수 있다.
크래들 IF부(805)는 듀얼 모드 단말기(500)가 장착되어 전기적 인터페이스를 제공할 수 있다.
확장형 RF 모듈(810)은 도 7과 유사하게 복수의 안테나(미도시), 복수의 PA(미도시) 및 복수의 LNA(미도시)를 이용하여 신호를 빔포밍 및 빔조정(beam steering)할 수 있다. 특히, 확장형 RF 모듈(810)은 복수의 안테나, 복수의 PA 및 복수의 LNA를 이용하여 보다 좁은 폭의 빔을 형성할 수 있으며, PA와 LNA 파라미터 조정을 통해 세밀한 빔 조정, 원거리의 통신 및 최상의 통신 품질을 제공할 수 있다.
확장형 전력 공급부(820)는 확장 배터리를 구비하거나 고정 전력을 제공하므로, 이동 단말기(700)또는 단말기 크래들(800)은 전력 사용에 제한 없이 확장형 RF 모듈(810)을 사용할 수 있다.
통신 모듈(830)은 이동 단말기(700)와 다른 주변 장치를 통신가능하게 연결하며, 이를 위하여 유선통신 모듈(831) 및 무선통신 모듈(833)을 포함할 수 있다. 유선/무선통신 모듈(831, 833)은 인터넷망(80)으로부터 유무선 통신을 통해 컨텐츠를 수신하여 크래들 IF부(805)를 통해 이동 단말기(700)에게 전송하고, 이동 단말기(700)에 저장된 컨텐츠를 주변 장치들에게 전송할 수 있다. 주변 장치의 예로는 이동 단말기(700)와 근거리 통신이 가능한 근거리 단말기(예를 들어, 600)일 수 있 다.
다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 근거리 단말기(600)는 통신 모듈(610) 및 표시부(620)를 포함한다.
통신 모듈(610)은 듀얼 모드 단말기(500)와 광대역 근거리 통신을 수행할 수 있다. 통신 모듈(610)은 도 5 및 도 6과 유사한 형태의 RF 모듈(미도시)를 구비할 수 있으며, 정해진 주파수 대역을 통해 컨텐츠(AV')를 수신할 수 있다.
표시부(620)는 수신된 컨텐츠(AV')를 표시할 수 있다. 컨텐츠(AV')는 광대역 주파수를 통해 초고속 수신되므로 고화질로 표시될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컨텐츠 제어기의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 910단계에서, 컨텐츠 인지 통신부(320)는 컨텐츠 서버(100) 및 코어망(200)을 통해 컨텐츠를 수신할 수 있다.
920단계에서, 컨텐츠 관리부(310)는 수신된 컨텐츠를 방송용 컨텐츠와 그 외의 컨텐츠로 구분할 수 있다. 920단계는, 컨텐츠를 인기도 및 중요도를 기준으로 정렬하여, 상위 인기도와 중요도를 갖는 컨텐츠를 방송용 컨텐츠로 선별할 수 있다.
930단계에서, 컨텐츠 관리부(310)는 방송용 컨텐츠를 모든 기지국들(400~402)에게 전송하도록 컨텐츠 인지 통신부(320)를 제어할 수 있다.
940단계에서, 컨텐츠 관리부(310)는 방송용 외의 컨텐츠는 기지국으로부터의 요청이 있으면, 요청한 기지국에게 전송하도록 컨텐츠 인지 통신부(320)를 제어 할 수 있다. 즉, 특정 기지국이 특정 컨텐츠의 전송을 요청하면, 940단계는, 방송용 외의 컨텐츠 중 특정 컨텐츠를 선별하여 특정 기지국에게 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 1010단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다.
1020단계에서, 에이전트(430)는 수신된 컨텐츠가 높은 인기도 및 높은 중요도가 부여된 방송용 컨텐츠이면, 1030단계에서, 수신된 컨텐츠를 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송하기 위한 전송방식을 선택할 수 있다. 1030단계에서 선택되는 전송방식은 가장 신뢰성 있는 전송방식으로서 [표 1]의 경우 인덱스가 0인 MCS일 수 있다.
1040단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 방송용 컨텐츠를 선택된 전송방식(인덱스가 0인 MCS)를 BS 형태로 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송할 수 있다. 인덱스가 0인 MCS는 저차 변조 및 저 코딩률을 가지는 변조 및 코딩방식으로서 원거리의 단말기에게도 컨텐츠를 전송할 수 있다.
반면, 1020단계에서, 수신된 컨텐츠가 방송용 컨텐츠가 아니고, 셀 내의 단말기들(500, 502~504) 중 어느 하나의 요청에 의해 수신된 컨텐츠이면, 1050단계에서, 에이전트(430)는 단말기들(500, 502~504)의 채널 상태 또는 수신된 컨텐츠의 순위에 따라 적응적 및 선택적으로 컨텐츠를 전송할 수 있다. 1050단계에서, 에이전트(430)는 수신된 컨텐츠의 순위가 예를 들어, SMS 형태로 전송되는 순위에 해당 하면, 각 단말기(500, 502~504)의 채널 상태를 고려하여 [표 1]에 기재된 전송방식 중 하나를 각 단말기(500, 502~504) 별로 선택할 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 기지국의 컨텐츠 전송 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 1100단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 컨텐츠 순위 리스트를 수신할 수 있다.
1110단계에서, 에이전트(430)는 수신된 리스트를 바탕으로, 컨텐츠의 전송 형태를 BS, SBS, SMS 및 US 형태로 구분할 수 있다. 에이전트(430)는 [수학식 1] 내지 [수학식 4]를 이용하여 구한 ncb, 및 nsb와, N을 이용하여 1110단계를 수행할 수 있다.
1120단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 제공받은 방송용 컨텐츠를 가장 강건한 MCS를 이용하여 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 전송할 수 있다. 방송용 컨텐츠는 BS 형태에 속하므로, 제1셀룰라 모듈(410)은 무선 구간을 이용하여 모든 단말기들(500, 502~504)에게 방송용 컨텐츠를 전송할 수 있다.
1130단계에서, 단말기(예를 들어, 502)로부터 특정 컨텐츠의 요청을 수신하면, 1140단계에서, 에이전트(430)는 특정 컨텐츠의 서비스가 가능한지 판단할 수 있다. 에이전트(430)는 수신된 특정 컨텐츠의 식별정보가 1100단계에서 수신된 컨텐츠 리스트에 포함되어 있으면 서비스(예를 들어, WSDV 서비스)가 가능한 것으로 판단할 수 있다.
1150단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)에게 특정 컨텐츠의 전송을 셀룰라 통신을 통해 요청할 수 있다.
1160단계에서, 제1셀룰라 모듈(410)은 컨텐츠 제어기(300)로부터 특정 컨텐츠를 수신할 수 있다.
1170단계에서, 특정 컨텐츠의 순위에 대응하는 전송 형태가 SBS 형태인 것으로 확인되면, 1180단계에서, 에이전트(430)는 특정 컨텐츠를 강건한 MCS를 사용하여 셀 내의 모든 단말기들(500, 502~504)에게 무선 구간으로 전송하도록 할 수 있다.
반면, 1190단계에서, 특정 컨텐츠의 순위에 대응하는 전송 형태가 SMS 형태인 것으로 확인되면, 1195단계에서, 에이전트(430)는 특정 컨텐츠를 최적의 MCS를 사용하여 단말기(502)에게 무선 구간으로 전송하도록 할 수 있다. 최적의 MCS는 단말기(502)의 상태를 고려하여 선택될 수 있다. 이 때, 전송되는 컨텐츠는 단말기(502)뿐만 아니라 다른 단말기들(500, 503, 504)도 수신할 수 있다.
한편, 1140단계에서, 특정 컨텐츠의 서비스가 가능하지 않은 경우, 1210단계에서, 에이전트(430)는 특정 컨텐츠의 US 서비스가 가능한지 판단할 수 있다.
1210단계에서, US 서비스가 가능한 것으로 판단되면, 에이전트(430)는 특정 컨텐츠를 최적의 MCS를 사용하여 단말기(502)에게만 무선 구간으로 전송하도록 할 수 있다. 이는, 주어진 무선 자원량(C)에서 제공될 수 있는 컨텐츠 수(N)을 초과하는 특정 컨텐츠는 총 무선 자원이 허용하는 경우, US 전송방식으로 전송될 수 있 기 때문이다.
1210단계에서, US 서비스가 불가능한 것으로 판단되면, 에이전트(430)는 컨텐츠의 전송 요청을 거절할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 모드 단말기의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 1310단계에서, 컨텐츠 클라이언트(520)에 의해 시청할 프로그램을 검색하여 선택할 수 있다.
1320단계에서, 1310단계에서 선택된 프로그램이 서비스 중이지 않으면, 1330단계에서, 제2셀룰라 모듈(510)은 기지국(400)에게 프로그램의 컨텐츠를 요청할 수 있다. 제2셀룰라 모듈(510)은 무선 구간을 이용하여 셀룰라 통신에 의해 컨텐츠를 요청할 수 있다.
1340단계에서, 제2셀룰라 모듈(510)이 셀룰라 통신에 의해 해당 컨텐츠를 수신할 수 있다.
1350단계에서, 신호 처리부(530)는 수신된 컨텐츠의 암호를 해제하고, 압축을 해제하여 표시가능한 형태로 처리할 수 있다. 신호처리된 컨텐츠는 단말기(500)의 표시패널(미도시)에 표시될 수 있다.
1360단계에서, 신호처리된 컨텐츠를 근거리 단말기(600)에게 전송하는 근거리 통신이 선택되면, 1370단계에서, 근거리 통신 모듈(540)은 압축해제된 컨텐츠(AV')를 광대역 근거로 통신을 통해 근거리 단말기(600)에게 전송할 수 있다. 이 때, 근거리 통신 모듈(540)은 단말기(500)의 데이터 전송률 및 전력을 고려하 여, RF 모듈(541)에서 사용되는 전력 증폭기의 개수와 저잡음 증폭기의 개수를 정하며, 광대역의 채널 대역폭을 가변하여 컨텐츠(AV')를 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 셀룰라 통신과 초고속 근거리 통신을 결합한 무선 스위칭 디지털 멀티미디어 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 스위칭 디지털 멀티미디어 시스템의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 컨텐츠 제어기, 기지국, 듀얼 모드 단말기 및 근거리 단말기를 도시한 블록도,
도 4는 컨텐츠의 인기도 순위, 즉, 프로그램 채널 순위에 따른 프로그램 컨텐츠의 요구 자원량을 보여주는 성능 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 60GHz 주파수 대역의 채널들과 본 발명의 실시예에서 고려하는 스케일러블 채널화 기법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 통신 모듈을 구체적으로 도시한 블록도,
도 7은 도 6의 RF 모듈을 구체적으로 도시한 블록도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 RF 모듈과 크래들을 도시한 블록도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 컨텐츠 제어기의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 11 및 도 12는 도 10에 도시된 기지국의 컨텐츠 전송 방법을 보다 구체적 으로 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 모드 단말기의 컨텐츠 전송 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (20)

  1. 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신하는 셀룰라 모듈;
    상기 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하여 출력하는 신호 처리부; 및
    상기 출력되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송하는 근거리 통신 모듈을 포함하고,
    상기 근거리 통신 모듈은 복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 RF부; 및 상기 광대역의 채널 대역폭을 적응적으로 가변하여 상기 근거리 단말기와의 통신에 사용할 주파수 대역 및 상기 전력 증폭기의 개수와 상기 저잡음 증폭기의 개수를 정하는 스케일러블 무선 제어부
    를 포함하는 듀얼 모드 단말기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스케일러블 무선 제어부는, 데이터 전송률 및 전력을 고려하여 상기 채널 대역폭을 가변하고, 상기 전력 증폭기의 개수와 상기 저잡음 증폭기의 개수를 정하는 듀얼 모드 단말기.
  4. 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신하는 셀룰라 모듈;
    상기 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하여 출력하는 신호 처리부;
    상기 출력되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송하는 근거리 통신 모듈; 및
    복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 확장형 RF 모듈과, 확장형 전력을 구비하는 크래들과의 인터페이싱을 제공하는 크래들 인터페이스부를 포함하고,
    상기 근거리 통신 모듈은 상기 크래들의 확장형 RF 모듈을 이용하여 빔포밍을 수행하며, 상기 확장형 전력으로부터 고정 전력을 제공받는 듀얼 모드 단말기.
  5. 듀얼 모드 단말기가 장착되는 크래들 인터페이스부;
    복수의 전력 증폭기 및 복수의 저잡음 증폭기를 이용하여 빔포밍하는 확장형 RF 모듈; 및
    배터리 또는 고정형 전력을 이용하여 상기 듀얼 모드 단말기에게 공급할 확장형 전력을 구비하는 확장형 전력 공급부
    를 포함하는 단말기 크래들.
  6. 제5항에 있어서,
    유무선 네트워크를 통해 수신한 컨텐츠를 상기 듀얼 모드 단말기에게 제공하는 통신 모듈
    을 더 포함하며,
    상기 듀얼 모드 단말기는 상기 수신되는 컨텐츠를 저장하는 단말기 크래들.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 듀얼 모드 단말기에 저장된 컨텐츠를 상기 듀얼 모드 단말기와 근거리 통신이 가능한 근거리 단말기에게 전송하는 통신 모듈
    을 더 포함하는 단말기 크래들.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 셀룰라 통신을 통해 기지국으로부터 컨텐츠를 수신하는 단계;
    상기 수신되는 컨텐츠의 압축을 해제하는 단계; 및
    상기 압축 해제되는 컨텐츠를 광대역을 사용하여 근거리 단말기에게 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 전송하는 단계는 데이터 전송률 및 전력을 고려하여, RF 모듈에서 사용되는 전력 증폭기의 개수와 저잡음 증폭기의 개수를 정하며, 상기 광대역의 채널 대역폭을 가변하는
    듀얼 모드 단말기의 컨텐츠 전송 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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