KR101281922B1 - 무선 통신 시스템에서 멀티캐스트 방송 서비스를 위한 계층적 인코딩용 기술 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 멀티캐스트 방송 서비스를 위한 계층적 인코딩용 기술 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 무선 네트워크들에서 MBS(Multicast Broadcast Service)를 위한 계층적 인코딩을 위해 구성된 송수신기를 포함하고, 계층적 인코딩은 데이터 스트림들에 대해 상이한 보호 레벨을 제공하기 위한 중첩 코딩(superposition coding)에 의해 제공되는 장치를 제공한다.

Description

무선 통신 시스템에서 멀티캐스트 방송 서비스를 위한 계층적 인코딩용 기술{TECHNIQUES FOR HIERARCHICAL ENCODING FOR MULTICAST BROADCAST SERVICES IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
계층적 인코딩은 현재의 방송 표준에서 폭넓게 지원된다. 방송 시스템에서, 용량은 전형적으로 커버리지 영역 내의 최악의 사용자에 의해 제한된다. 계층적 인코딩을 사용함으로써, 제한된 신호 대 잡음비(signal to noise ratio; SNR)를 갖는 사용자는 단지 저품질의 비디오만을 수신할 수 있다. 높은 SNR을 갖는 사용자는 계층적 인코딩을 이용하여 고 품질을 수신한다. 따라서, 전체적인 MBS 능력이 향상된다.
계층 변조(layered modulation)에 의해 계층적 인코딩을 지원하는 현재의 기술은 단일 입력 단일 출력(SISO) 전송에 제한된다. 예를 들면, DVB-T에서 사용되는 16 QAM 성상(constellation)은 3개의 포맷, 즉, 비계층(non-layered) 성상, 및 도 1의 100 및 도 2의 200에 도시된 바와 같이 계층적 인코딩을 위한 두 개의 계층 성상을 갖는다. 도 1은 DVB-T에서의 제1 계층 16QAM 변조 포맷(110)을 도시하며 도 2는 DBV-T에서의 제2 계층 16QAM 변조 포맷(210)을 도시하고, 유사한 계층 성상이 또한 MediaFLO 표준에도 정의되어 있는데, 여기서는 성상의 스케일이 약간 변경되어 있다. 계층 성상은 방송 서비스의 기본적인 향상을 제공한다. 제한은 (1) DVB-T 및 MediaFLO 모두에서 정의된 바와 같이 단지 두 개의 적응 레벨이 이용가능하고, (2) 단지 단일의 전송 안테나 케이스가 사용될 수 있다는 것이다.
따라서, 무선 통신 시스템에서 멀티캐스트 방송 서비스를 위한 계층적 인코딩용의 개선된 기술에 대한 강한 필요성이 존재한다.
본 발명으로서 간주되는 청구 대상은 특히 명세서의 결론부에서 지적되고 개별적으로 청구된다. 그러나, 본 발명의 목적, 특징 및 이점과 함께, 동작의 구성 및 방법 모두에 대해, 첨부 도면과 읽을 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 최선으로 이해될 수 있다.
도 1은 DVB-T에서의 계층 16QAM 변조 포맷을 도시한다.
도 2는 DVB-T에서의 계층 16QAM 변조 포맷을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 계층적 인코딩을 갖는 전송 다이어그램을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 양호한 SNR 사용자에 대한 간섭 성상을 갖는 수신 다이어그램을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 열악한 SNR 사용자에 대한 수신 다이어그램을 도시한다.
도시의 간소화 및 명료성을 위해, 도면에 도시된 구성요소는 반드시 축적에 맞추어 도시될 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 구성요소들 중 몇몇의 치수는 명료성을 위해 다른 구성요소들에 비해 과장되어 있다. 더욱이, 적절하게 고려될 때, 참조 부호는 도면에서 대응하거나 유사한 구성요소를 지시하도록 반복되었다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세가 설명된다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 이들 특정 상세 없이도 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 예에서, 공지된 방법, 절차, 컴포넌트 및 회로는 본 발명을 모호하게 하지 않도록 설명되지 않았다.
본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", "구성", "분석", "검사" 등과 같은 용어를 사용하는 논의는, 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 내에 물리적(예를 들면, 전자적) 양으로서 표현되는 데이터를 컴퓨터의 레지스터 및/또는 메모리 또는 연산 및/또는 프로세스를 수행하기 위한 명령어를 저장할 수 있는 다른 정보 저장 매체 내에 물리적 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는, 컴퓨터, 컴퓨터 플랫폼, 컴퓨팅 시스템 또는 다른 전자 컴퓨팅 디바이스의 연산(들) 및/또는 프로세스(들)를 지칭할 수 있다.
본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니지만, 여기서 사용되는 용어 "복수" 및 "복수의"는, 예를 들면, "다수의" 또는 "두 개 이상의"를 포함할 수 있다. 용어 "복수" 또는 "복수의"는 명세서 전반에 걸쳐 두 개 이상의 컴포넌트, 구성요소, 유닛, 파라미터 등을 설명하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, "복수의 스테이션"은 두 개 이상의 스테이션을 포함할 수 있다.
계층 변조는 일반적으로 중첩 코딩(superposition coding)의 특별한 경우이다. 중첩 코딩은 TDM 및 FDM에 비해 방송 능력을 달성한다는 것이 증명되고, 방송 서비스 및 유니캐스트 서비스를 멀티플렉싱하기 위한 기법이다. 그러나, MBS/Unicast 중첩 코딩에는, (1) 유니캐스트 서비스만을 갖는 디바이스에 대한 높은 비용, (2) 큰 버퍼 및 MBS 전송 주기가 전형적으로 더 긴 것에 기인한 유니캐스트 서비스에 대한 긴 지연, 및 (3) MBS 및 유니캐스트 서비스가 상이한 파일럿 등을 요구하는 것에 기인한 전체적으로 큰 파일럿 오버헤드 같은 몇 가지 제한이 존재한다.
본 발명의 실시예는 MPEG 스트림 같은 데이터 스트림에 상이한 보호 레벨을 제공하기 위해 중첩 코딩을 사용하는 것을 제공한다. 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예는, IEEE(Institute for Electronics and Electrical Engineers) 802.16m MBS 네트워크에 부합하여 동작하는 네트워크 같은 무선 네트워크에서 계층적 인코딩을 지원하기 위해 중첩 코딩에 기초하는 기법을 제공한다. 본 발명은 네트워크 내의 신호 대 간섭 잡음 비(singal to interference noise ratio; SINR) 분포의 큰 분산(variance)을 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예는 기지국(BS)으로부터의 보다 큰 전력을 갖는 높은 우선순위의 비트 및 보다 낮은 전력을 갖는 낮은 우선순위의 비트를 전송할 수 있다. 제한된 SINR을 갖는, 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 사용자에 대해서는 높은 우선순위의 스트림만을 디코딩할 것이다. 낮은 우선순위 비트는 잡음으로서 간주되는데, 낮은 우선순위 비트는 잡음 플로어(floor)보다 더 낮고 따라서 성능을 저하시키지 않는다. 높은 SINR을 갖는 양호한 사용자에 대해서는, 우선 높은 우선순위의 스트림을 디코딩할 수 있는데, 이 경우, 주요 잡음 소스는 낮은 우선순위의 스트림이다. 다음에, 높은 우선순위의 스트림은 전송에서 제거되고, 높은 SINR 레벨에 기인한 높은 신뢰성으로 낮은 우선순위의 스트림이 디코딩된다.
이제, 도 3을 참조하면, 참조부호 300은 전송측에 대한 일반적인 블록도이다. 높은 SINR을 갖는 양호한 사용자에 대한 수신(Rx) 다이어그램이 도 4에 400으로 도시되어 있다. 간섭 성상에 따라, 양호한 사용자는 중요한 스트림 및 그보다 덜 중요한 스트림 모두를 수신하여 높은 비디오 품질을 달성할 수 있다. 낮은 SINR을 갖는 불량한 사용자에 대한 전형적인 수신 다이어그램이 도 5에 500으로 도시되어 있다. 단지 높은 우선순위의 스트림만이 수신되고, 따라서, 더 낮은 품질의 비디오가 얻어진다.
본 발명의 실시예는 계층 변조 방법에 걸쳐 몇 가지 주요 이점을 갖는다: (1) 단지 두 개의 계층적 보호 레벨에 제한되는 것이 아니다. 높은 우선순위의 스트림 및 낮은 우선순위의 스트림의 전력 레벨을 조정함으로써, 다수의 계층적 보호 레벨이 달성된다. (2) IEEE 802.16m 배치에서 중요한 요구사항인 MIMO 전송과 함께 사용될 수 있다. (3) 높은 우선순위의 스트림 및 낮은 우선순위의 스트림 길이가, 각각의 우선순위 스트림에 대한 코딩/변조가 개별적으로 특정됨에 따라, 애플리케이션 및 소스 코덱에 기초하여 매우 유연할 수 있다.
본 발명의 임의의 특징이 여기서 도시되고 설명되었지만, 당업자에게는 많은 수정, 치환, 변경 및 균등물이 발생할 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 들어오는 그러한 수정 및 변경 모두를 포괄하고자 한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (12)

  1. 무선 네트워크에서 MBS(Multicast Broadcast Service)를 위한 중첩 인코딩(superposition encoding)을 수행하도록 구성된 송수신기를 포함하고,
    상기 중첩 인코딩은, 높은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 선택된 전력 레벨을 갖는 높은 우선순위의 비트를 전송하고 낮은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 상기 높은 우선순위의 비트보다 낮은 전력 레벨을 갖는 낮은 우선순위의 비트를 전송함으로써 제공되어, 데이터 스트림에 대해 상이한 보호 레벨을 제공하고,
    상기 낮은 우선순위의 스트림은 신호 대 간섭 잡음 비(a signal to interference noise ratio: SINR)가 선택된 레벨보다 낮을 때 폐기(discard)되고, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 상기 SINR이 상기 선택된 레벨보다 높을 때 상기 높은 우선순위의 스트림과 함께 사용되는
    중첩 인코딩용 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신기는 이동국(MS)과 통신하도록 동작가능한 기지국으로서 동작하고, 선택된 레벨보다 낮은 SINR을 갖는 상기 기지국으로부터 선택된 거리에 있는 이동국은 단지 상기 높은 우선순위의 스트림만을 디코딩할 것이고, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 잡음으로 간주되는
    중첩 인코딩용 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선택된 레벨보다 큰 하이 SINR을 갖는 이동국에 대해, 상기 기지국은 상기 높은 우선순위의 스트림을 먼저 디코딩하고, 이 경우, 주요 잡음 소스는 상기 낮은 우선순위의 스트림이고, 다음에, 상기 높은 우선순위의 스트림이 전송에서 제거되며, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 상기 선택된 레벨보다 큰 상기 하이 SINR 레벨에 기인한 높은 신뢰성으로 디코딩되는
    중첩 인코딩용 장치.
  5. 무선 네트워크에서 MBS(Multicast Broadcast Service)를 수행하도록 구성된 송수신기에 의해 중첩 인코딩을 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 중첩 인코딩은, 높은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 선택된 전력 레벨을 갖는 데이터 스트림내의 높은 우선순위의 비트를 전송하고 낮은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 상기 높은 우선순위의 비트보다 낮은 전력 레벨을 갖는 상기 데이터 스트림내의 낮은 우선순위의 비트를 전송함으로써, 상기 데이터 스트림에 대해 상이한 보호 레벨을 제공하고,
    상기 낮은 우선순위의 스트림은 신호 대 간섭 잡음 비(SINR)가 선택된 레벨보다 낮을 때 폐기(discard)되고, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 상기 SINR이 상기 선택된 레벨보다 높을 때 상기 높은 우선순위의 스트림과 함께 사용되는
    중첩 인코딩용 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 송수신기를 이동국(MS)과 통신하는 기지국으로 동작시키는 단계를 더 포함하고,
    선택된 레벨보다 낮은 SINR을 갖는 상기 기지국으로부터 선택된 거리에 있는 이동국은 단지 상기 높은 우선순위의 스트림만을 디코딩할 것이고, 낮은 우선순위의 스트림은 잡음으로 간주되는
    중첩 인코딩용 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 선택된 레벨보다 큰 하이 SINR을 갖는 이동국에 대해, 상기 기지국은 높은 우선순위의 스트림을 먼저 디코딩하고, 이 경우, 주요 잡음 소스는 상기 낮은 우선순위의 스트림이고, 다음에, 상기 높은 우선순위의 스트림이 전송에서 제거되며, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 하이 SINR 레벨에 기인한 높은 신뢰성으로 디코딩되는
    중첩 인코딩용 방법.
  9. 중첩 인코딩을 위한 컴퓨터 실행가능 명령어들로 인코딩되는 영속적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 컴퓨터 실행가능 명령어들은, 액세스될 때, 머신으로 하여금,
    무선 네트워크에서 MBS(Multicast Broadcast Service)를 수행하도록 구성된 송수신기에 의해 중첩 인코딩을 제어하는 단계를 포함하는 동작을 수행하도록 하고,
    상기 중첩 인코딩은, 높은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 선택된 전력 레벨을 갖는 데이터 스트림내의 높은 우선순위의 비트를 전송하고 낮은 우선순위의 스트림을 형성하기 위해 상기 높은 우선순위의 비트보다 낮은 전력 레벨을 갖는 상기 데이터 스트림내의 낮은 우선순위의 비트를 전송함으로써, 상기 데이터 스트림에 대해 상이한 보호 레벨을 제공하고,
    상기 낮은 우선순위의 스트림은 신호 대 간섭 잡음 비(SINR)가 선택된 레벨보다 낮을 때 폐기(discard)되고, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 상기 SINR이 상기 선택된 레벨보다 높을 때 상기 높은 우선순위의 스트림과 함께 사용되는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 송수신기를 상기 무선 네트워크에서 기지국으로서 동작시키는 것과, 선택된 전력 레벨을 갖는 높은 우선순위의 비트 및 상기 높은 우선순위의 비트보다 낮은 전력 레벨을 갖는 낮은 우선순위의 비트를 전송하는 것을 제공하는 추가적인 명령어를 더 포함하는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기지국을 이동국(MS)과 통신하도록 동작시키는 것을 제공하는 추가적인 명령어를 더 포함하고,
    선택된 레벨보다 낮은 SINR을 갖는 상기 기지국으로부터 선택된 거리에 있는 이동국은 단지 높은 우선순위의 스트림만을 디코딩할 것이고, 낮은 우선순위의 스트림은 잡음으로 간주되는
    컴퓨터 판독가능 매체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 선택된 레벨보다 큰 하이 SINR을 갖는 이동국에 대해, 상기 기지국은 높은 우선순위의 스트림을 먼저 디코딩하고, 이 경우, 주요 잡음 소스는 상기 낮은 우선순위의 스트림이고, 다음에, 상기 높은 우선순위의 스트림이 전송에서 제거되며, 상기 낮은 우선순위의 스트림은 하이 SINR 레벨에 기인한 높은 신뢰성으로 디코딩되는
    컴퓨터 판독가능 매체.
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