KR101343407B1 - 부가 데이터 전송이 가능한 디지털 송신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

디지털 송신 시스템이 개시된다. 본 시스템은, 전송할 데이터를 반송파에 실어 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부 및 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 반송파에 추가적으로 로딩하는 부가데이터 처리부를 포함한다. 본 시스템은 DVB-T 같은 OFDM 시스템이나, VSB 같은 싱글 캐리어 시스템 모두로 구현가능하다. 이에 따라, 주 데이터 전송 품질을 저하시키지 않으면서 효율적으로 부가 데이터를 전송할 수 있게 된다.
부가 데이터, 저전력 신호, DVB-T, VSB

Description

부가 데이터 전송이 가능한 디지털 송신 시스템 및 그 방법{Digital transmission system for transmitting additional data and method thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 송신 시스템의 구성을 나타내는 블럭도,
도 2는 도 1의 디지털 송신 시스템 구성의 일 예를 나타내는 블럭도,
도 3은 부가 데이터 전송을 위한 신호가 로딩되는 구간을 설명하기 위한 모식도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디지털 송신 시스템의 구성을 나타내는 블럭도,
도 7은 도 2의 디지털 송신 시스템의 신호 생성 과정을 개념적으로 설명하기 위한 모식도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디지털 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110, 210, 310, 410 : 전송 신호 생성부
120, 220, 320, 420 : 부가데이터 처리부
111, 211, 311 : 데이터 스플리터
112, 212, 312 : IFFT 처리부
113, 213, 313 : 병/직렬 변환부
114, 214, 314 : D/A 컨버터
본 발명은 디지털 송신 시스템 및 그 송신 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 전송 신호에 삽입하여 송신할 수 있는 디지털 송신 시스템 및 그 송신 방법에 대한 것이다.
전자 및 통신 기술의 발달에 힘입어, 방송 시스템 분야에서도 디지털 기술이 도입되어 디지털 방송에 대한 다양한 규격이 발표되고 있다. 구체적으로는, 미국향 규격인 ATSC VSB 규격과, 유럽향 규격인 DVB-T 규격이 있다. 두 규격은 음성 압축 방식이나, 채널 대역 등의 여러 가지 측면에서 차이가 있으나, 가장 크게는 ATSC VSB 규격은 단일 반송파 방식이고, DVB-T 규격은 다중 반송파 방식이라는 점이다. 특히, DVT-T 규격은 다중 반송파를 사용하는 대신, 채널 간 간섭을 줄이기 위하여 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 표준으로 채택하고 있다.
OFDM 방식이란, 멀티 캐리어를 이용하여 데이터를 전송하는 방식으로, 직렬 로 입력되는 심벌 열을 병렬 변환하여, 이들 각각을 상호 직교성을 가지는 다수의 서브 캐리어들로 변조하여 전송하는 기술을 의미한다.
하나의 캐리어에 정보를 실어 보내는 단일 반송파 전송 방식은 심벌간 간섭이 심해지기 때문에 왜곡이 증가하게 된다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 수신단의 등화기(equalizer)의 복잡도도 함께 증가하여야만 하였다. 이러한 단일 반송파 전송 방식이 가지는 문제점들을 해결하기 위하여 OFDM 방식이 도입되었다.
이와 같이, 디지털 기술을 이용하여 방송 신호를 효과적으로 송수신하기 위한 노력이 전세계적으로 이루어지고 있다. 구체적으로는, 무선랜이나 CDMA, TDMA 방식, 케이블을 이용하는 데이터 전송 방식 등과 같은 다양한 데이터 통신 방법이 사용되고 있다.
한편, TV 등을 통해서는 방송 신호 및 기타 신호 등과 같은 데이터에, 부수적으로 전송하고자 하는 부가 데이터가 존재할 수 있다. 예를 들어, 긴급 구난 문자 방송과 같은 경우, 방송 신호가 전송되지 않는 상태, 또는, 지역에서도 긴급하게 사용자들에게 전송하여야 할 필요성이 있다. 하지만, 종래의 디지털 송신 시스템에서는 이러한 부가 데이터 자체를 인코딩하여 전송 스트림으로 생성하지 않는 이상, 효과적으로 추가할 수 있는 방법이 없었다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 전송하고자 하는 전송 신호가 생성되면, 부가 데이터를 표현하는 저전력 신호를 전송 신호에 로딩함으로써 주 데이터 전송 품질을 저하시키지 않으면서 효율적으로 부가 데이터를 전송할 수 있도록 하는 디지털 송신 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 디지털 송신 시스템은, 전송할 데이터를 반송파에 실어 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부 및 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 상기 반송파에 추가적으로 로딩하는 부가데이터 처리부를 포함한다.
이 경우, 상기 전송 신호 생성부는, 상기 데이터를 다중 반송파에 실어 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplex) 방식으로 전송 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 부가데이터 처리부는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 PN 시퀀스, gold 시퀀스, Kasami 시퀀스 중 적어도 하나의 시퀀스에 따라 상기 다중 반송파에 로딩할 수 있다.
또는, 상기 부가데이터 처리부는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 부호화하여 상기 다중 반송파에 로딩할 수 있다.
또한, 상기 부가데이터 처리부는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를, 데이터 전송에 사용되는 인밴드 영역 및 채널 간 가드(guard)로 사용되는 아웃밴드 영역 중 적어도 하나의 영역에 로딩할 수 있다.
또한, 상기 부가데이터 처리부는, 상기 다중 반송파를 복수 개의 그룹으로 구분하여, 각 그룹 별로 하나의 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩 함으로써, 복수 개의 부가 데이터가 송신되도록 할 수 있다.
한편, 상기 전송 신호 생성부는, 상기 데이터를 상기 다중 반송파에 싣는 변조 작업을 수행하는 데이터 스플리터, 상기 데이터 스플리터에서 생성된 다중 반송파 신호를 역방향 고속 퓨리에 변환하는 IFFT 처리부(Inverse Fast Fourier Transform processing unit), 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호를 하나의 직렬 신호로 변환하는 병/직렬 변환부 및 상기 변환된 직렬 신호를 D/A 컨버팅하는 D/A 컨버터를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 부가데이터 처리부는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 주파수 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부 및, 상기 저전력 신호를 상기 데이터 스플리터에서 생성되는 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 신호 삽입부를 포함할 수 있다.
또는, 상기 부가데이터 처리부는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부 및 상기 저전력 신호를 상기 IFFT 처리부에서 출력되는 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 신호 삽입부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 신호 삽입부는, 다중 반송파의 표현 비트수를 증가시켜, 증가된 비트에 상기 저전력 신호에 대응되는 비트를 가산할 수 있다.
또는, 상기 부가데이터 처리부는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부 및 상기 저전력 신호를 상기 D/A 컨버터에서 출력되는 신호에 로딩하는 신호 삽입부를 포함할 수도 있다.
이상과 같은 실시 예들에서, 상기 저전력 신호는 PAPR을 감쇄시키기 위한 보상 데이터를 표현하기 위한 신호가 될 수 있다.
한편, 상기 전송 신호 생성부는, 상기 데이터를 단일 반송파에 실어 VSB 규격에 따른 전송 신호를 생성할 수도 있다.
이 경우, 상기 부가데이터 처리부는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하여, 상기 전송 신호에 로딩할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 송신 방법은, 전송할 데이터를 반송파에 실어 전송 신호를 생성하는 단계 및 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 상기 반송파에 추가적으로 로딩하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 전송 신호를 생성하는 단계는, 상기 데이터를 다중 반송파에 실어 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplex) 방식으로 상기 전송 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 PN 시퀀스, gold 시퀀스, Kasami 시퀀스 중 적어도 하나의 시퀀스에 따라 상기 다중 반송파에 로딩할 수 있다.
또는, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 부호화하여 상기 다중 반송파에 로딩할 수 있다.
또한, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를, 데이터 전송에 사용되는 인밴드 영역 및 채널 간 가드(guard)로 사용되는 아웃밴드 영역 중 적어도 하나의 영역에 로딩할 수 있다.
바람직하게는, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 상기 다중 반송파를 복수 개의 그룹으로 구분하여, 각 그룹 별로 하나의 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩(loading)함으로써, 복수 개의 부가 데이터가 송신되도록 할 수도 있다.
한편, 상기 전송 신호를 생성하는 단계는, 상기 데이터를 상기 다중 반송파(multi carrier)에 싣는 변조 작업을 수행하여 다중 반송파 신호를 생성하는 단계, 상기 다중 반송파 신호를 역방향 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)하는 단계, 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호를 하나의 직렬 신호로 변환하는 단계 및 상기 변환된 직렬 신호를 D/A 컨버팅하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 주파수 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계 및 상기 저전력 신호를 상기 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계 및 상기 저전력 신호를 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계를 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 저전력 신호를 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계는, 상기 다중 반송파 신호의 표현 비트수를 증가시켜, 증가된 비트에 상기 저전력 신호에 대응되는 비트를 가산할 수 있다.
또는, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계 및 상기 저전력 신호를 상기 D/A 컨버팅된 신호에 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 이상과 같은 실시 예들에서, 상기 저전력 신호는 PAPR을 감쇄시키기 위한 보상 데이터를 표현하기 위한 것이 될 수 있다.
한편, 상기 전송 신호를 생성하는 단계는, 상기 데이터를 단일 반송파에 실어 VSB 규격에 따른 전송 신호를 생성할 수도 있다.
이 경우, 상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는, 외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하여, 상기 전송 신호에 로딩할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 송신 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 따르면, 본 디지털 송신 시스템은 전송 신호 생성부(110) 및 부가데이터 처리부(120)를 포함한다.
전송 신호 생성부(110)는 전송하고자 하는 데이터가 수신되면 DVB-T(Digital Video Broadcasting - Terrestrial) 규격 또는 VSB 규격에 따라 데이터를 단일 반 송파 또는 다중 반송파에 로딩하여 전송 신호를 생성한다.
부가데이터 처리부(120)는 부가 데이터를 표현하는 저전력 신호를, 전송 신호에 로딩하여 수신측으로 저전력 신호가 전송될 수 있도록 한다. 수신 측에서는 반송파에 로딩된 저전력 신호를 검출하여 합성함으로써, 부가 데이터를 검출할 수 있게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 전송 신호 생성부(110)의 구성은 DVB-T, Wireless LAN 등과 같은 OFDM 시스템이나, VSB 등과 같은 싱글 캐리어 시스템 등과 같이 송신 시스템에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 DVB-T 규격에 따른 디지털 송신 시스템 구성의 일 예를 나타내는 블럭도이다. 도 2에 따르면, 전송 신호 생성부(110)는 데이터 스플리터(Data Splitter : 111), IFFT 처리부(Inverse Fast Fourier Transform processing unit : 112), 병/직렬 변환부(Parallel : 113), D/A 컨버터(Digital/Analog Converter : 114)를 포함한다.
데이터 스플리터(111)는 전송하고자 하는 데이터를 다중 반송파에 로딩하여 다중 반송파 신호를 출력한다. 구체적으로는, 데이터 스플리터(111)는 전송할 데이터를 기 설정된 코딩 방식에 따라 코딩한 후, 심벌 매핑하여 변조 심벌을 생성하고, 생성된 변조 심벌을 복수 개로 병렬 변환하여 다중 반송파 신호를 생성할 수 있다. 변조 방식으로는 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 등이 사용될 수 있다.
이를 위해, 데이터 스플리터(111)는 부호화기(미도시), 심벌 매핑기(미도시), 직/병렬 변환기(미도시), 파일럿 심벌 삽입기(미도시) 등을 포함하는 형태로 구 현될 수 있다.
IFFT 처리부(112)는 다중 반송파 신호를 역방향 고속 퓨리에 변환한다. 이에 따라, 주파수 도메인의 신호를 시간 도메인의 전송 신호로 변환한다.
병/직렬 변환부(113)는 IFFT 처리부(112)에서 처리된 다중 반송파 신호를 하나의 직렬 신호로 변환한다.
D/A 컨버터(114)는 병/직렬 변환부(113)에서 출력된 디지털 형태의 직렬 신호를 아날로그 형태로 변환한다.
DVB-T 규격에 따른 전송 신호 생성부(110)의 구성은 규격 등을 통하여 공지된 바 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
부가데이터 처리부(120)는 수신부(121) 및 신호삽입부(122)를 포함한다.
수신부(121)는 외부 소스(미도시)로부터 부가 데이터를 수신하여, 이를 표현하기 위한 주파수 영역의 저전력 신호를 생성한다.
신호 삽입부(122)는 생성된 저전력 신호를 데이터 스플리터(111)에서 생성되는 다중 반송파 신호에 각각 로딩한다. 즉, 주파수 영역에서 부가 데이터를 삽입한다.
이 경우, 부가 데이터를 표현하는 각 신호의 전력을 다중 반송파 신호에 비하여 매우 작게 조정한다면, 다중 반송파 신호의 전송 품질에 거의 영향을 주지 않고, 부가 데이터 전송이 가능해진다.
또한, 부가 데이터의 전송 파워는 주 데이터 전송 파워에 비해 결과적으로 더 커지게 되어, 안정적으로 부가 데이터를 전송할 수 있게 된다. 예를 들어 8*1024 개의 다중 반송파를 이용하여 다중 반송파 신호를 생성하는 경우, 주 데이터 전송 파워보다 30dB 작은 1 비트의 부가 데이터를 전체 다중 반송파 신호 각각에 로딩하여 전송하게 되면, 수신측에서는 다중 반송파 신호 전체로부터 부가 데이터 신호를 복원한다. 이 경우, 부가 데이터의 파워는 8*1024=2^13 배가 되므로, 3*13dB=39dB의 파워를 가지게 된다. 이에 따라, 주 데이터 전송 파워보다 39-30dB=9dB 만큼 더 큰 파워로 전송이 이루어지게 된다. 결과적으로, 주 데이터 전송 품질이 떨어지는 지역에 대해서도, 긴급 구난 방송과 같은 부가 데이터는 안정적으로 전송하여 사용자들이 확인하도록 할 수 있다.
신호삽입부(122)는 저전력 신호를 전체 다중 반송파 신호에 로딩할 수도 있지만, 일부 반송파 신호에 대해서만 로딩할 수도 있다. 즉, 부가 데이터를 전송할 채널의 개수를 설계 목적 등에 따라 임의로 결정할 수 있다. 또한, 부가 데이터를 표현하는 신호의 전력 크기 역시 임의로 조정할 수 있다.
또한, 신호삽입부(122)는 다중 반송파를 복수 개의 그룹으로 구분하여, 각 그룹 별로 하나의 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩할 수 있다.
구체적으로는, 신호삽입부(122)는 PN(Pseudo random) 시퀀스, gold 시퀀스, Kasami 시퀀스 등을 이용하여 상술한 저전력 신호를 다중 반송파 신호에 로딩할 수 있다. 이 경우, 상술한 예에서와 같이 하나의 PN 시퀀스를 이용하여 1 비트의 부가 데이터를 전송할 수 도 있으나, 여러 개의 시퀀스를 사용하여 다양한 부가 데이터를 전송할 수도 있다. 예를 들어, 전체 반송파 신호 개수 8*1024 개인 경우 4*1024 길이의 PN 시퀀스를 2개 사용하여 4*1024 개의 반송파를 각각 이용하여 서로 다른 부가 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우, 시퀀스의 길이는 사용하고자 하는 반송파의 개수에 대응되도록 조정할 수 있다. 즉, 긴 시퀀스의 경우 잘라서 사용할 수 있고, 짧은 시퀀스의 경우 반복하여 사용할 수 있다.
한편, 신호삽입부(122)는 저전력 신호를 Repetition 코드, Convolutional 코드 등을 이용하여 부호화하여 각 다중 반송파 신호에 로딩할 수도 있다. 이 경우, 코딩 레이트를 줄이거나, 신호를 반복 로딩하여 신호 파워를 증대시켜, 수신 성능을 더욱 개선시킬 수도 있다.
도 3은 부가 데이터 전송을 위한 신호가 로딩되는 구간을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3에 따르면, 송신측 및 수신측 간에는 복수 개의 주파수 채널이 형성되어, 각 방송국 별로 할당된 주파수 채널을 이용하여 데이터를 전송한다.
각 주파수 채널(...n, n+1...)은 데이터가 삽입되는 인밴드 영역(Inband area), 채널 간 가드(guard)를 이루는 아웃밴드 영역(Outband area)으로 구분된다. 신호삽입부(122)는 인밴드 영역이나 아웃밴드 영역, 혹은 두 영역 모두에 저전력 신호를 로딩할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디지털 송신 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 4에 따른 디지털 송신 시스템은, 전송 신호 생성부(210) 및 부가 데이터 처리부(220)를 포함한다. 전송 신호 생성부(210)의 구성은 도 2와 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 데이터 스플리터(211), IFFT 처리부(212), 병/직렬 변환부(213), D/A 컨버터(214)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 각 구성 요소의 기능 및 동작은 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
한편, 부가 데이터 처리부(220)는 수신부(221) 및 신호삽입부(222)를 포함한다. 이에 따라, 부가 데이터 표현을 위한 저전력 신호를 시간 영역의 신호로 변환하여, 각 다중 반송파 신호에 삽입할 수 있다.
즉, 수신부(221)는 외부 소스로부터 시간 영역의 저전력 신호를 수신하거나, 부가 데이터를 직접 수신하여 복수 개의 시간 영역 저전력 신호를 생성하여 신호 삽입부(222)로 전달한다. 이에 따라, 신호 삽입부(222)는 전송 신호 생성부(210) 내의 IFFT 처리부(212)로부터 출력되는 반송파 신호에 저전력 신호를 각각 삽입한다.
시간 영역의 반송파 신호는 프리엠블(Preamble)로부터 시작하여, 가드 인터벌(Guard Interval) 및 데이터 영역이 반복적으로 배치되는 형태로 구성된다. 프리엠블 부분은 채널 등화나 동기를 위한 정보를 수신측에 제공하는 부분이다. 가드 인터벌이란 심볼 간 간섭을 줄이기 위하여 데이터 사이에 배치하는 영역이다.
신호삽입부(222)는 상술한 바와 같이 PN 시퀀스 등과 같은 일정한 시퀀스를 이용하여 저전력 신호를 프리엠블, 가드 인터벌, 데이터 영역 중 적어도 하나의 영역에 로딩할 수 있다. 또는, 여러 부호화 방식에 따라 로딩할 수도 있다.
도 4에서는 IFFT 처리부(212) 에서 출력되는 신호 자체에 저전력 신호를 삽입하는 것으로 도시되었으나, 병/직렬 변환부(213)에서 하나의 직렬 신호로 변환된 이후에, 저전력 신호를 삽입할 수도 있다.
한편, IFFT 처리부(312)를 통해 출력되어 병/직렬 변환부(313)에 의해 생성된 하나의 전송 신호는 D/A 컨버터(314)로 입력되어 아날로그 포맷으로 변환되기 전에는, 디지털 포맷으로 이루어진다. 따라서, 도 4의 실시 예는 디지털 포맷의 시간 영역 신호를 로딩하는 경우에 해당한다. 디지털 포맷의 신호 로딩을 위하여, 신호 삽입부(222)는 매핑 등에 사용되는 비트수를 조절한다. 즉, 다중 반송파의 표현 비트수를 증가시켜, 증가된 비트에 저전력 신호에 대응되는 비트를 가산한다.
예를 들어, 기존의 QPSK 매핑 방식을 이용하는 경우, 4개의 심볼이면 2개의 비트만으로 표현이 가능하다. 즉, (0,0), (0,1), (1,0), (1,1)로 표현할 수 있다. 이에 대하여, 크기가 작은 부가 데이터 표현을 위한 비트를 가산하기 위하여, 부호 비트를 추가하고 소수 표현 비트수를 5개 정도 더 늘릴수 있다.
구체적으로는, 0은 -1, 1은 +1을 의미한다고 가정하고 부호 비트를 추가하면 (10,10), (10,01), (01,10), (01,01)이 된다. 여기에 소수 표현 비트를 5개 추가하면 (1000000,1000000), (1000000,0100000), (0100000,1000000), (0100000,0100000)와 같이 증가시킬 수 있다. 이러한 상태에서, 파워가 1/1024(=(1/2^5)^2)인 저전력 신호 (0000001,0000001)을 더하면 (1000001,1000001), (1000001,0100001), (0100001,1000001), (0100001,0100001)가 된다.
이와 같이 변환된 코드를 지정된 위치에 매핑함으로써, 저전력 신호 로딩이 이루어진다. 이러한 방식은 주파수 영역에서도 사용될 수 있다.
이상에서는 디지털 포맷의 저전력 신호를 삽입하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 아날로그 포맷으로 변환된 이후에 저전력 신호를 삽입하는 것도 가능하다.
도 5는 아날로그 포맷의 저전력 신호를 삽입하는 실시 예를 설명하기 위한 구성이다. 도 5에 따르면, 전송신호생성부(310)는 데이터 스플리터(311), IFFT 처리부(312), 병/직렬 변환부(313), D/A 컨버터(314)를 포함한다. 각 구성에 대해서는 도 2에 대한 부분에서 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
D/A 컨버터(314)를 통해 아날로그 포맷으로 변환된 전송 신호에 대하여, 부가 데이터 처리부(320)는 부가 데이터 표현을 위한 저전력 아날로그 포맷 신호를 로딩한다. 즉, 수신부(321)는 아날로그 포맷의 저전력 신호를 외부 소스로부터 직접 수신하거나, 외부 소스로부터 수신된 데이터를 아날로그 포맷의 저전력 신호 형태로 변환하여 신호 삽입부(322)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 신호 삽입부(322)는 아날로그 포맷의 저전력 신호를 D/A 컨버터(314)에서 출력되는 전송 신호에 로딩할 수 있다.
한편, 이상과 같은 실시 예들에 있어서, 부가 데이터란 피크 전력대 평균전력비(Peak to average power ratio :PAPR)를 상쇄시키기 위한 보상 신호 데이터가 될 수도 있다. OFDM 방식에서는 다중 반송파들을 이용하여 데이터를 전송하기 때문에, 최종 OFDM 신호는 진폭의 크기가 각 반송파의 진폭크기의 합이 되어 진폭의 변화폭이 심하며, 특히 각 반송파들의 위상이 일치하는 경우 매우 큰 값을 가지게 된다. 이에 따라, PAPR이 임계값보다 크게 되면, 고출력 선형 증폭기의 선형 동작 범위를 벗어나게 되어, 선형 증폭 과정에서 왜곡이 발생하게 된다. 이를 보상하여 주기 위하여, 임계값을 벗어나는 피크가 존재하는 위치에 대응되는 크기의 피크를 가지는 보상신호를 생성하여, 전송하여 줌으로써 두 신호가 감산 처리되어 PAPR이 보상되도록 처리할 수 있다.
이러한 보상 신호를 표현하기 위한 저전력 신호를 각 반송파 신호에 로딩하여 줌으로써, PAPR을 줄일 수도 있게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 디지털 송신 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 6의 디지털 송신 시스템은 VSB 규격을 따라 구현된 전송신호생성부(410) 및 부가데이터 처리부(420)를 포함한다.
전송신호생성부(410)는 랜덤화기(411), RS 인코더(412), 인터리버(413), 트렐리스 인코더(414), 먹스(415), 파일럿 삽입부(416), VSB 변조부(417), RF 업 컨버터(418)를 포함한다.
랜덤화기(411)는 전송할 데이터 스트림을 랜덤화하여, RS 인코더(412)로 제공한다. RS 인코더(412)는 전송 과정에서 채널 특성에 의해 발생하는 오류를 정정하기 위해 전송 스트림에 패리티 바이트를 추가하는 RS 인코딩을 수행한다. 인터리버(413)는 RS 인코딩된 데이터를 소정 패턴에 따라 인터리빙하며, 트렐리스 인코더(414)는 이를 트렐리스 인코딩한다. 다음으로, 먹스(415)는 트렐리스 인코딩된 전송 스트림에 필드 싱크(field Sync)와 세그먼트 싱크(Segment Sync) 등을 삽입하고, 먹스(415) 출력 신호에 대하여 파일럿 삽입부(416)는 소정의 DC 값을 부가하여 파일럿 톤을 삽입한다.
다음으로, VSB 변조부(417)는 VSB 변조를 수행하고, RF 업 컨버터(418)는 RF 채널 대역의 신호로 변환(up-converting)하여 안테나를 통해 출력한다. 이와 같이, 전송신호 생성부(410)는 시간 영역의 단일 반송파 신호를 생성한다.
부가데이터처리부(420)는 전송 신호 생성부(410)에서 생성된 단일 반송파 신 호에 부가 데이터 표현을 위한 저전력 신호를 로딩한다. 이 경우에도, 디지털 포맷으로 로딩하거나, 아날로그 포맷으로 로딩할 수 있다.
즉, VSB 변조부(417)를 통해 출력되는 신호는 아날로그 포맷이므로, 부가 데이터 처리부(420)는 아날로그 포맷의 저전력 신호를 단일 반송파 신호에 로딩할 수 있다.
반면, 도 6에서는 도시되어 있지 않으나, 부가데이터 처리부(420)는 먹스(415)에서 출력되는 디지털 포맷의 전송 스트림에 대하여 디지털 포맷의 저전력 신호를 로딩할 수 있다.
또는, 세그먼트 싱크, 필드 싱크 등이 삽입되기 이전에, 트렐리스 인코더(414)에서 출력되는 디지털 포맷의 전송 스트림에 대해서 디지털 포맷의 저전력 신호를 로딩할 수도 있다.
부가 데이터 처리부(420)의 구성은 도 2, 4, 5의 실시 예들과 같이 수신부(미도시), 신호 삽입부(미도시) 등을 포함하는 형태가 될 수 있다.
VSB 표준에 따르면, 미국향 디지털 방송(8-VSB) 시스템에서 사용되는 프레임 하나는 2개의 필드로 구성된다. 각 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.
부가 데이터 처리부(420)는 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 각 세그먼트에 분할하여 로딩한다. 이에 따라, 수신측에서 각 세그먼트에 분산된 저전력 신호들을 취합하여 부가 데이터를 검출할 수 있도록 한다.
도 2, 4, 5 의 실시 예에서 설명한 바와 같이, 부가 데이터 처리부(420)는 하나의 필드에 포함되는 세그먼트 전체를 이용하여 부가 데이터 1 비트를 전송할 수도 있으며, 세그먼트들을 복수 개의 그룹으로 분할하여 각 그룹마다 하나의 부가 데이터가 전송될 수 있도록 처리할 수도 있다.
도 7은 도 2의 디지털 송신 시스템에서 부가 데이터를 로딩하는 과정을 개념적으로 설명하기 위한 모식도이다. 도 7에 따르면 ABCDEFGH 와 같은 데이터 스트림(710)이 복수 개의 반송 파 신호 AE, BF, CG, DH로 처리됨을 알 수 있다. 이러한 처리는 전송신호생성부(210)에 의해 이루어진다.
한편, 부가 데이터 처리부(220)는 부가 데이터 I(730)를 수신하여, 복수 개의 저전력 신호(730-1 내지 730-4)를 생성한다. 이에 따라, 각 반송 파 신호 AE, BF, CG, DH에 저전력 신호를 삽입함으로서, 도 7과 같은 형태의 다중 반송파 신호(720-1 ~ 720-4)를 생성한다. 수신측에서는 각 다중 반송파 신호(720-1 ~ 720-4)로부터 저전력신호들을 취합하여 부가 데이터 I(720)를 검출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 송신 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 8에 따르면, DVB-T 규격이나, VSB 규격에 따라 전송 신호를 생성할 수 있다(S810). 생성된 전송 신호에 대해서는 별도로 수신된 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩한다(S820). DVB-T 규격에 따라 생성된 전송 신호의 경우, 주파수 영역에서 저전력 신호를 로딩할 수도 있고, 시간 영역에서 로딩할 수도 있다. 또한, 디지털 포맷 또는 아날로그 포맷으로도 로딩할 수 있다.
반면, VSB 규격에 따라 생성되는 전송 신호의 경우, 시간 영역에서의 로딩이 가능하다. 이 경우에도, 디지털 포맷 또는 아날로그 포맷으로 로딩 가능하다.
도 9는 DVB-T 규격을 따르는 경우, 전송 신호 생성 과정을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9에 따르면, 전송하고자 하는 데이터를 변조하여 복수 개의 반송파, 즉, 다중 반송파 신호를 생성한다(S910). 주파수 영역에서 저전력 신호를 삽입하는 실시 예인 경우, 생성된 다중 반송파 신호에 대하여 바로 저전력 신호들을 로딩할 수 있다.
한편, 생성된 다중 반송파 신호에 대해서는 역방향 고속 퓨리에 변환을 수행하여, 시간 영역의 반송파 신호로 변환한다(S920). 이에 따라, 변환된 반송파 신호를 직렬 신호로 변환한다(S930). 상술한 바와 같이, 시간 영역에서 저전력 신호를 삽입하는 실시 예인 경우, 역방향 고속 퓨리에 고속 퓨리에 변환된 반송파 신호 또는 직렬 신호로 변환된 반송파 신호에 대하여 저전력 신호를 로딩할 수 있다.
그리고 나서, 변환된 직렬 신호를 D/A 컨버팅한다(S940). 상술한 바와 같이 아날로그 포맷의 저전력 신호를 로딩하는 실시 예인 경우, D/A 컨버팅 이후에 저전력 신호 로딩을 수행한다.
도 9에서는 DVB-T 규격에 따른 전송 신호 생성 과정만을 설명하고 있으나, 상술한 바와 같이 본 디지털 송신 방법은 VSB 규격에 대해서도 적용될 수 있다. 이 경우, 랜덤화, RS 인코딩, 인터리빙, 트렐리스 인코딩, 싱크 먹싱, 파일럿 삽입, VSB 변조, RF 업 컨버팅 등의 작업을 순차적으로 수행하여 전송 신호를 생성한다. 이에 따라, 디지털 포맷의 저전력 신호를 트렐리스 인코딩된 전송 스트림 또는 싱크 먹싱된 전송 스트림에 로딩하거나, 또는 아날로그 포맷의 저전력 신호를 VSB 변조된 전송 신호에 로딩할 수 있다. 이에 대해서는, 도 6 부분에서 구체적으로 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전송하고자 하는 전송 신호가 생성되면 부가 데이터를 표현하는 저전력 신호를 전송 신호에 로딩함으로써 주 데이터 전송 품질을 저하시키지 않으면서 효율적으로 부가 데이터를 전송할 수 있게 된다. 특히, 긴급 구난 방송과 같은 부가 데이터를 안정적으로 공급할수 있게 되므로, 비상 시에 인명 보호 등의 효과를 얻을 수도 있다. 그 밖에, 다양한 형태의 부가 데이터를 이용함으로써, 활용도를 높일 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 디지털 송신 시스템 및 송신 방법은 DVB-T 규격이나, VSB 규격 모두에 의해 구현될 수 있다.
또한, 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 이해되어 져 서는 안될 것이다.

Claims (29)

  1. 디지털 송신 시스템에 있어서,
    전송할 데이터를 반송파에 실어 전송 신호를 생성하는 전송 신호 생성부; 및,
    부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 상기 반송파에 추가적으로 로딩하는 부가데이터 처리부;를 포함하며,
    상기 부가 데이터는, 상기 반송파에 실리는 데이터의 전력보다 낮은 전력을 갖는 저전력 신호인 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호 생성부는,
    상기 데이터를 다중 반송파에 실어 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplex) 방식으로 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 PN 시퀀스, gold 시퀀스, Kasami 시퀀스 중 적어도 하나의 시퀀스에 따라 상기 다중 반송파에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 부호화하여 상기 다중 반송파에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를, 데이터 전송에 사용되는 인밴드 영역 및 채널 간 가드(guard)로 사용되는 아웃밴드 영역 중 적어도 하나의 영역에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    상기 다중 반송파를 복수 개의 그룹으로 구분하여, 각 그룹 별로 하나의 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩함으로써, 복수 개의 부가 데이터가 송신되도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전송 신호 생성부는,
    상기 데이터를 상기 다중 반송파에 싣는 변조 작업을 수행하는 데이터 스플 리터;
    상기 데이터 스플리터에서 생성된 다중 반송파 신호를 역방향 고속 퓨리에 변환하는 IFFT 처리부(Inverse Fast Fourier Transform processing unit);
    상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호를 하나의 직렬 신호로 변환하는 병/직렬 변환부; 및,
    상기 변환된 직렬 신호를 D/A 컨버팅하는 D/A 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 주파수 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부; 및,
    상기 저전력 신호를 상기 데이터 스플리터에서 생성되는 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 신호 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부; 및
    상기 저전력 신호를 상기 IFFT 처리부에서 출력되는 다중 반송파 신호에 각 각 로딩하는 신호 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 삽입부는,
    다중 반송파의 표현 비트수를 증가시켜, 증가된 비트에 상기 저전력 신호에 대응되는 비트를 가산하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 수신부; 및
    상기 저전력 신호를 상기 D/A 컨버터에서 출력되는 신호에 로딩하는 신호 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 저전력 신호는
    PAPR을 감쇄시키기 위한 보상 데이터를 표현하기 위한 것임을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전송 신호 생성부는,
    상기 데이터를 단일 반송파에 실어 VSB 규격에 따른 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부가데이터 처리부는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하여, 상기 전송 신호에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
  15. 디지털 송신 방법에 있어서,
    전송할 데이터를 반송파에 실어 전송 신호를 생성하는 단계; 및,
    부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 상기 반송파에 추가적으로 로딩하는 단계;를 포함하며,
    상기 부가 데이터는, 상기 반송파에 실리는 데이터의 전력보다 낮은 전력을 갖는 저전력 신호인 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전송 신호를 생성하는 단계는,
    상기 데이터를 다중 반송파에 실어 OFDM(Othogonal Frequency Division Multiplex) 방식으로 상기 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 PN 시퀀스, gold 시퀀스, Kasami 시퀀스 중 적어도 하나의 시퀀스에 따라 상기 다중 반송파에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 부호화하여 상기 다중 반송파에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    상기 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를, 데이터 전송에 사용되는 인밴드 영역 및 채널 간 가드(guard)로 사용되는 아웃밴드 영역 중 적어도 하나의 영역에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    상기 다중 반송파를 복수 개의 그룹으로 구분하여, 각 그룹 별로 하나의 부가 데이터를 표현하기 위한 저전력 신호를 로딩(loading)함으로써, 복수 개의 부가 데이터가 송신되도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 전송 신호를 생성하는 단계는,
    상기 데이터를 상기 다중 반송파(multi carrier)에 싣는 변조 작업을 수행하여 다중 반송파 신호를 생성하는 단계;
    상기 다중 반송파 신호를 역방향 고속 퓨리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform : IFFT)하는 단계;
    상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호를 하나의 직렬 신호로 변환하는 단계; 및,
    상기 변환된 직렬 신호를 D/A 컨버팅하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 주파수 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계; 및,
    상기 저전력 신호를 상기 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계;를 포함하 는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 저전력 신호를 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 상기 역방향 고속 퓨리에 변환된 다중 반송파 신호에 각각 로딩하는 단계는,
    상기 다중 반송파 신호의 표현 비트수를 증가시켜, 증가된 비트에 상기 저전력 신호에 대응되는 비트를 가산하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 저전력 신호를 상기 D/A 컨버팅된 신호에 로딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 저전력 신호는
    PAPR을 감쇄시키기 위한 보상 데이터를 표현하기 위한 것임을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 전송 신호를 생성하는 단계는,
    상기 데이터를 단일 반송파에 실어 VSB 규격에 따른 전송 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 저전력 신호를 로딩하는 단계는,
    외부 소스로부터 상기 부가 데이터를 수신하여, 상기 부가 데이터를 표현하기 위한 시간 영역의 저전력 신호를 생성하여, 상기 전송 신호에 로딩하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 방법.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 부가 데이터는, 사용자에게 기설정된 정보를 제공하기 위한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 송신 시스템.
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