KR101373678B1 - 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 디지털 방송 시스템에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification) 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터(additional data)를 송수신하는 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 사용들에게 제공하고자 하는 다양한 형태의 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 처리하고, 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 병렬 형태로 변환하고, 상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터 비트를 이용하여 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 생성하고, 상기 처리된 방송 데이터에 상기 생성된 카사미 시퀀스를 결합하며, 상기 카사미 시퀀스가 결합된 방송 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 변조 방식으로 변조하여 전송 프레임을 통해 송신한다.

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법{Apparatus and method for transmitting/receiving data in a communication system}
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 디지털 방송 시스템에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification, 이하 'TxID'라 칭하기로 함) 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터(additional data)를 송수신하는 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 산업원천기술개발사업(정보통신)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-S-015-01, 과제명: 지상파 DTV 전송효율 고도화 기술개발].
현재 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 통신 시스템의 일 예로 디지털 방송 시스템은, 다양한 형태의 영상 및 음성 데이터 등을 한정된 자원을 통해 빠르게 전송하기 위한 방안들이 제안되고 있다. 다시 말해, 디지털 방송 시스템은, 다양한 형태의 영상 및 음성 데이터 등을 포함하는 방송 데이터의 전송 효율을 향상시키기 위해 많은 방안들이 제안되고 있으며, 특히 양측파대(DSB: Double SideBand, 이하 'DSB'라 칭하기로 함) 변조 방식에서 단위 주파수 당 전송 효율을 향상시키기 위해 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand, 이하 'VSB'라 칭하기로 함) 변조 방식을 이용하여 방송 데이터를 송수신하는 방안들이 제안되고 있다.
한편, 상기 디지털 방송 시스템은, 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 사용자들에게 제공하기 위해 다중 송신기(Multiple Transmitters)로 구성된 망(network)을 이용하여 고화질의 디지털 TV 신호 전송을 위한 기술들이 활발하게 연구되고 있다. 이러한 다중 송신기를 이용하여 망을 구성하는 방안으로, 다중 주파수 망(MFN: Multiple Frequency Network, 이하 'MFN'이라 칭하기로 함)과 단일 주파수 망(SFN: Single Frequency Network, 이하 'SFN'이라 칭하기로 함)이 있으며, 상기 SFN은 하나의 주파수로 다중 송신기 간 망을 구성함으로, MFN보다 주파수 사용 측면에서 매우 효율적이다.
이러한 디지털 방송 시스템은, 주파수 사용 효율성을 높이고 디지털 방송을 이동 및 실내 다중 경로 환경에서도 수신이 가능하도록 SFN을 구성하나, 인접 송신기들의 송신 신호에 의해 간섭을 받는 단점을 갖고 있으며, 이를 해결하기 위한 방안으로 TxID 신호를 송신하는 방안이 제안되었다. 여기서, 상기 디지털 방송 시스템은, 수신기에서 SFN 내의 송신기들의 식별을 통해 전술한 바와 같은 인접 송신기들 간의 송신 신호 간섭을 최소화하도록 상기 TxID 신호를 송신한다. 이때, 상기 디지털 방송 시스템은, 상기 TxID를 송신하기 위해, 방송 데이터의 분산 전송을 고려하여 각 송신기 별 확산 시퀀스를 생성한 후, 상기 각 송신기 별 확산 시퀀스를 각 송신기에 대한 방송 데이터의 데이터 심볼에 워터마킹(Watermarking) 방식으로 삽입하며, 이렇게 삽입된 방송 데이터를 송수신함으로써 SFN 내의 송신기 식별이 가능하도록 방송 데이터를 송수신, 즉 상기 TxID 신호와 함께 방송 데이터가 송수신된다.
하지만, 현재 디지털 방송 시스템에서는, 전술한 바와 같이 인접 송신기들의 송신 신호에 의한 간섭을 최소화하기 위해 각 송신기들을 식별하도록 TxID 신호의 송수신에 대해서 개략적으로만 언급되어 있을 뿐, 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 제공받고자 하는 사용자들의 요구에 상응하여 방송 데이터와, 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신하는 방안, 특히 상기 TxID 신호를 이용하여 상기 부가 데이터를 송수신하는 구체적인 방안이 아직까지 제안되지 않고 있다.
따라서, 통신 시스템, 예컨대 디지털 방송 시스템에서 주파수 사용 효율을 향상시키고, 인접 송신기들 간의 송신 신호 간섭을 최소화하도록 방송 데이터, 및 TxID 신호를 이용하여 부가 데이터를 송수신하는 방안이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 방송 데이터 및 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신하는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 단일 주파수 망 내의 송신기들 식별을 위한 송신기 식별 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신하는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 통신 시스템에서 디지털 방송 시스템이 주파수 사용 효율을 향상시키고, 인접 송신기들의 송신 신호 간섭을 최소화하도록 방송 데이터, 및 송신기 식별 신호를 이용하여 부가 데이터를 송수신하는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 장치에 있어서, 사용들에게 제공하고자 하는 다양한 형태의 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 처리하는 처리기; 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 병렬 형태로 변환하는 직렬/병렬(S/P: Serial/Parallel) 변환기; 상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트를 이용하여 위상 선택(phase selection)값을 생성하는 위상 선택기; 상기 첫번째 부가 데이터 비트와 상기 위상 선택값을 이용하여 시퀀스를 생성하는 시퀀스 생성기; 및 상기 생성된 시퀀스와 상기 처리된 방송 데이터를 결합하는 합산기;를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치에 있어서, 전송 프레임을 통해 수신한 데이터와 기준 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 상관(correlation)하는 상관기; 상기 상관기의 상관 결과를 바탕으로 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 방송 데이터를 처리하는 처리기; 상기 상관기의 상관 결과를 바탕으로 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 카사미 시퀀스의 극성(polarity)과 코드 위상(code phase)을 결정하는 결정기; 상기 결정된 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 이용하여 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 복원하는 복원기;를 포함한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 사용들에게 제공하고자 하는 다양한 형태의 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 처리하고, 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 병렬 형태로 변환하는 단계; 상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터 비트를 이용하여 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 생성하는 단계; 상기 처리된 방송 데이터에 상기 생성된 카사미 시퀀스를 결합하는 단계; 및 상기 카사미 시퀀스가 결합된 방송 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 변조 방식으로 변조하여 전송 프레임을 통해 송신하는 단계;를 포함함다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서, 전송 프레임을 통해 수신한 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 복조 방식으로 복조하는 단계; 상기 복조된 데이터와 기준 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 상관(correlation)하는 단계; 상기 상관에 상응하여 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 방송 데이터를 처리하는 단계; 상기 상관에 상응하여 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 카사미 시퀀스의 극성(polarity)과 코드 위상(code phase)을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 이용하여 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 복원하는 단계;를 포함한다.
본 발명은, 통신 시스템에서 망 내에 존재하는 복수의 송신기들의 식별을 위한 송신기 식별 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신함으로써, 주파수 사용 효율을 향상시키고, 인접 송신기들의 송신 신호 간섭을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은, 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 제공받고자 하는 사용자들의 요구에 상응하여 대용량의 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 원활하게 송수신할 수 있으며, 그에 따라 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 사용자들에게 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 시퀀스 생성기 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 방송 데이터와 TxID 신호가 송신되는 프레임의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 수신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은, 통신 시스템, 예컨대 디지털 방송 시스템에서 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 디지털 방송 시스템이 사용자들에게 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 제공하기 위해 다중 송신기(Multiple Transmitters)로 구성된 망(network)에서, 예컨대 단일 주파수 망(SFN: Single Frequency Network, 이하 'SFN'이라 칭하기로 함)에서 복수의 송신기들을 식별하기 위한 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification, 이하 'TxID'라 칭하기로 함) 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 다중 송신기의 망 구성, 예컨대 SFN으로 복수의 송신기들이 망을 구성함에 따른 인접 송신기들 간 송신 신호 간섭의 최소화를 위해 송신되는 TxID 신호를 이용하여 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신함으로, 상기 디지털 방송 시스템에서 사용 가능한 주파수의 사용 효율을 향상시키고, 송신 신호 간섭의 최소화에 따라 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 제공받고자 하는 사용자들의 요구에 상응하여 대용량의 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 원활하게 송수신함으로, 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 사용자들에게 제공한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 단위 주파수 당 전송 효율을 향상시키기 위해 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand, 이하 'VSB'라 칭하기로 함) 변조 방식을 이용하여 방송 데이터 및 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 송수신한다. 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 다중 송신기가 SFN으로 구성된 디지털 방송 시스템에서 VSB 변조 방식으로 방송 데이터 및 부가 데이터의 송수신, 특히 TxID 신호를 이용하여 부가 데이터의 송수신을 중심으로 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 장치 및 방법은 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있으며, 또한 다중 송신기가 SFN뿐만 아니라 다중 주파수 망(MFN: Multiple Frequency Network, 이하 'MFN'이라 칭하기로 함)으로 구성된 디지털 방송 시스템, 및 VSB 변조 방식이 아닌 다른 변조 방식으로 방송 데이터 및 부가 데이터의 송수신하는 경우에도 적용될 수 있다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 송신 장치는, 사용자들에게 다양한 형태의 고화질 디지털 방송을 위한 방송 데이터인 VSB 데이터(VSB data)를 처리하는 처리기(110), 상기 방송 데이터의 부가 데이터(additional data)를 직렬 형태에서 병렬 형태로 변환하는 직렬/병렬(S/P: Serial/Parallel) 변환기(140), 상기 직렬/병렬 변환기(140)로부터 변환된 병렬 형태의 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트를 이용하여 위상 선택(phase selection)값을 생성하여 출력하는 위상 선택기(150), 상기 직렬/병렬 변환기(140)로부터 변환된 병렬 형태의 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트와 상기 위상 선택기(150)에서 출력되는 위상 선택값을 이용하여 시퀀스를 생성하는 시퀀스 생성기(160), 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성된 시퀀스와 기 설정된 이득값을 곱하는 곱셈기(170), 상기 처리기(110)에서 처리된 방송 데이터의 데이터 심볼과 상기 곱셈기(170)에서 이득값과 곱해진 시퀀스를 합산하는 합산기(120), 및 상기 합산기(120)에서 합산된 데이터를 VSB 변조 방식으로 변조하는 변조기(130)를 포함한다. 여기서, 상기 변조기(130)에서 변조된 데이터는, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency)/무선 주파수(RF: Radio Frequency) 변환기를 통해 IF 대역에서 RF 대역의 신호로 변환된 후, 안테나를 통해 송신된다.
상기 처리기(110)는, 다중 송신기의 망 구성에 상응하여 망 내에 존재하는 복수의 송신기들이 사용자들에게 제공하고자 하는 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 입력받아 처리하며, 상기 처리기(110)에서 처리된 방송 데이터는 VSB 변조 방식으로 변조됨에 따라 VSB 데이터로 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 처리기(110)는, 디지털 방송 시스템이 디지털 방송을 제공하기 위해 구현되는 전송 프레임에 상응하여 방송 데이터를 복수의 데이터 심벌들로 처리하며, 상기 방송 데이터의 데이터 심벌들은 합산기(120)로 출력된다.
상기 직렬/병렬 변환기(140)는, 직렬 형태로 입력되는 상기 방송 데이터에 대한 부가 데이터를 병렬 형태의 부가 데이터로 변환하며, 상기 직렬 형태의 부가 데이터는,
Figure 112010039681552-pat00001
개의 병렬 형태의 부가 데이터로 변환된다. 즉, 상기 직렬/병렬 변환기(140)는,
Figure 112010039681552-pat00002
비트의 부가 데이터를 출력하며, 이때 상기 직렬/병렬 변환기(140)로부터 출력되는 부가 데이터의 출력 속도는, 상기 직렬/병렬 변환기(140)로 입력되는 부가 비트의 입력 속도에
Figure 112010039681552-pat00003
이 된다.
여기서, 상기 직렬/병렬 변환기(140)에서 출력되는
Figure 112010039681552-pat00004
비트의 부가 데이터에서, 전술한 바와 같이 첫번째 부가 데이터 비트는, 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스의 극성(polarity) 선택을 위해 이용되고, 나머지 데이터 비트, 예컨대
Figure 112010039681552-pat00005
비트의 부가 데이터는, 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스의 위상 선택을 위해 이용된다.
상기 위상 선택기(150)는, 전술한 바와 같이 상기 직렬/병렬 변환기(140)에서 출력되는
Figure 112010039681552-pat00006
비트의 부가 데이터에서, 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트, 즉
Figure 112010039681552-pat00007
비트의 부가 데이터를 입력받으며, 상기
Figure 112010039681552-pat00008
비트의 부가 데이터를 이용하여 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스, 예컨대 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)의 코드 위상(code phase)을 선택하도록 위상 선택값을 생성하여 출력한다.
여기서, 상기 위상 선택기(150)는,
Figure 112010039681552-pat00009
비트의 부가 데이터가 입력되면, 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 카사미 시퀀스의 M개의 코드 위상 중 하나를 선택할 수 있는 위상 선택값으로 변경하여 출력한다. 그리고, 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상의 개수 M은 디지털 방송 시스템의 최대 채널 지연 프로파일(maximum channel delay profile)의 길이를 고려하여 결정되며, 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상의 개수 M이 증가할 수록 방송 데이터와 부가 데이터를 수신하는 수신기의 복잡도가 증가, 예컨대 수신기에서 상기 카사미 시퀀스에 상응한 수신 신호의 상관(correlation)에 의해 복잡도가 증가하지만 상기 부가 데이터의 전송 효율이 향상된다.
상기 시퀀스 생성기(160)는, 상기 직렬/병렬 변환기(140)에서 출력되는
Figure 112010039681552-pat00010
비트의 부가 데이터에서의 첫번째 부가 데이터 비트와, 상기 위상 선택기(150)에서 출력되는 위상 선택값을 바탕으로, 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성한다. 여기서, 상기 시퀀스 생성기(160)는, 첫번째 부가 데이터 비트를 통해 상기 카사미 시퀀스의 극성을 선택하고, 상기 위상 선택값을 통해 상기 카사미 시퀀스의 M개의 코드 위상에서 하나의 코드 위상을 선택하며, 그에 따라 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성한다. 즉, 상기 시퀀스 생성기(160)는, 전술한 바와 같이 부가 데이터의 데이터 비트를 이용하여 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 결정하고, 이러한 극성과 코드 위상의 결정에 따라 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성한다. 그에 따라, 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 카사미 시퀀스는, 상기 부가 데이터에 대한 시퀀스로서, 상기 부가 데이터는 카사미 시퀀스로 변환된다. 그리고, 상기 시퀀스 생성기(160)에서의 카사미 시퀀스 생성에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 곱셈기(170)는, 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스와 이득값을 곱한 후, 상기 이득값이 곱해진 시퀀스를 합산기(120)로 출력한다. 여기서, 상기 이득값은, 상기 합산기(120)에서의 방송 데이터의 데이터 심벌들에 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스의 삽입, 예컨대 상기 방송 데이터의 데이터 심벌들에 예컨대 워터마킹(Watermarking) 방식으로 카사미 시퀀스를 삽입할 경우, 상기 카사미 시퀀스의 삽입 레벨을 조정(control)하기 위한 이득값으로 삽입 레벨 스케일링(injection level scaling)값이 된다.
상기 합산기(120)는, 상기 처리기(110)에서 처리된 방송 데이터의 데이터 심벌들과, 상기 곱셈기(170)에 이득값이 곱해진 시퀀스를 합산하며, 이러한 합산에 의해 상기 방송 데이터의 데이터 심벌들에 상기 시퀀스 생성기(160)에서 생성되는 시퀀스가 삽입되며, 그에 따라 방송 데이터와 부가 데이터가 결합된다. 여기서, 상기 방송 데이터와 부가 데이터의 결합은 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 변조기(130)는, 상기 합산기(120)에서 결합된 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 VSB 변조 방식으로 변조하며, 상기 변조된 방송 데이터와 부가 데이터는, 전술한 바와 같이 IF 대역에서 RF 대역의 신호로 변환된 후 안테나를 통해 전송 프레임으로 송신된다.
이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는, 방송 데이터의 부가 데이터를 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스로 변환하여 상기 방송 데이터에 삽입한 후, VSB 변조 방식으로 변조하여 송신한다. 이때, 상기 부가 데이터는 카사미 시퀀스로 변환되어 방송 데이터에 삽입된 후, VSB 변조되어 송신됨에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는, 카사미 시퀀스에 의한 송신기들 간 식별 기능으로 TxID 신호의 송신 기능을 수행함과 동시에, 인접 송신기들 간 송신 신호 간섭의 최소화를 위해 송신되는 TxID 신호를 이용하여 부가 데이터를 송신한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 카사미 시퀀스 생성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 시퀀스 생성기 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는, 도 1에서 설명한 방송 데이터의 부가 데이터에 대한 카사미 시퀀스를 생성하는 시퀀스 생성기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 시퀀스 생성기는, 전술한 바와 같이 카사미 시퀀스를 생성하며, 상기 카사미 시퀀스는, 2n-1(여기서, n은 짝수(even integer))의 길이(length)를 갖는 이진 시퀀스(binary sequence)들이 된다. 그리고, 상기 카사미 시퀀스는, 우수한 자기-상관(auto-correlation) 및 상호-상관(cross-correlation) 특성을 갖는다. 여기서, 일 예로, n=16일 경우 상기 카사미 시퀀스는 하기 수학식 1과 같이 다항식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112010039681552-pat00011
여기서, 수학식 1에서 g(x)는, 카사미 시퀀스를 의미하고, g1(x)는 제1시퀀스 열을 의미하고, g2(x)는 제2시퀀스 열을 의미하고, g3(x)은 제3시퀀스 열을 의미하며,
Figure 112010039681552-pat00012
는 이진 곱셈 연산을 의미한다. 여기서, 상기 제1 내지 제3시퀀스열은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010039681552-pat00013
이러한 수학식 1 및 수학식 2에 따라, 상기 시퀀스 생성기는, 복수의 지연기(D)들과 복수의 합산기들을 통해 제1시퀀스 열을 생성하는 생성부1(210), 상기 생성부1(210)과 같이 복수의 지연기(D)들과 복수의 합산기들을 통해 제2시퀀스 열을 생성하는 생성부2(220), 상기 생성부1(210) 및 생성부2(220)와 같이 복수의 지연기(D)들과 복수의 합산기들을 통해 제3시퀀스 열을 생성하는 생성부3(230), 및 상기 생성된 제1 내지 제3시퀀스열을 합산하여 최종 카사미 시퀀스를 생성하는 합산기들(240,250)을 포함한다. 여기서, 각 생성부들(210,220,230)은, 수학식 2에 나타낸 바와 같이 해당하는 각 시퀀스 열의 최고차수에 상응하여 지연기들을 포함한다. 이렇게 생성된 카사미 시퀀스는, 전술한 바와 같이 부가 데이터를 기반으로 하여 생성됨에 따라, 부가 데이터가 변환된 시퀀스로서, 이득값이 곱해진 후, 방송 데이터에 삽입되어 송신된다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 방송 데이터와 부가 데이터의 결합에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 방송 데이터와 TxID 신호가 송신되는 프레임의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 3은, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 디지털 방송 시스템이 예컨대 ATSC(Advanced Television Systems Committee) 규격에 기반한 방식으로 디지털 방송을 사용자들에게 제공할 경우의 방송 데이터와 TxID 신호가 송신되는 전송 프레임의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 전송 프레임은, 동기화를 위한 필드 동기 신호(ATSC Field Sync)가 송신되는 영역(310), 상기 VSB 변조 방식으로 변조된 방송 데이터(ATSC DTV Data)가 송신되는 영역(320), 및 각 송신기들을 식별하기 위한 TxID 신호들(TxID1, TxID2, TxID3, TxID4)이 송신되는 영역들(330,340,350,360)을 포함한다.
여기서, 상기 전송 프레임은, 예컨대 상기 필드 동기 신호가 송신되는 영역(310)을 통해 832개의 데이터 심벌들이 송신되고, 상기 방송 데이터가 송신되는 영역(320)을 통해 259584개의 데이터 심벌들이 송신될 수 있으며, 이러한 전송 프레임에서 상기 카사미 시퀀스의 길이는 65535가 될 수 있다. 그러면, 각 TxID 신호를 송신하는 카사미 시퀀스의 길이는 64896이 되므로, 각 TxID 신호가 송신되는 영역들(330,340,350,360)은 각각 64896의 카사미 시퀀스 길이를 갖게 되며, 그에 따라 각 TxID 신호가 송신되는 영역들(330,340,350,360)에 64896의 카사미 시퀀스 길이를 갖는 부가 데이터를 삽입하여 송신한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는, 방송 데이터의 부가 데이터를 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스로 변환하여 각 TxID 신호가 송신되는 영역들(330,340,350,360)을 통해 송신하며, 그에 따라 부가 데이터는 TxID 신호를 이용하여 송신된다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 수신 장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 수신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 수신 장치는, 안테나를 통해 전송 프레임으로 데이터를 수신하여 전술한 송신 장치에서의 VSB 변조 방식에 상응한 VSB 복조 방식으로 복조하는 복조기(410), 상기 복조기(410)에서 복조된 데이터를 기준 시퀀스와 상관하는 상관기(420), 상기 상관기(420)에서의 상관에 의해 출력되는 방송 데이터를 처리하여 원 방송 데이터인 VSB 데이터(VSB data)를 출력하는 처리기(430), 상기 상관기(420)에서의 상관에 의해 출력되는 시퀀스의 극성과 코드 위상을 결정하는 결정기(440), 및 상기 결정기(440)에서 결정된 극성과 코드 위상을 이용하여 상기 시퀀스로부터 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 복원하는 복원기(450)를 포함한다. 여기서, 상기 복조기(410)에 입력되는 방송 데이터는 안테나를 통해 수신된 후, 구체적으로 도시하지는 않았으나, RF/IF 변환기를 통해 RF 대역에서 IF 대역의 신호로 변환되어 상기 복조기(410)로 입력된다.
상기 복조기(410)는, 도 2에서 설명한 바와 같이 디지털 방송 시스템의 송신 장치가 VSB 변조 방식으로 데이터를 변조하여 송신함에 따라, 상기 VSB 변조 방식에 상응하는 VSB 복조 방식으로 수신된 데이터를 복조한다. 그리고, 상기 상관기(420)는, 상기 복조기(410)에서 복조된 데이터를 기준 시퀀스로 기준 카사미 시퀀스와 상관한다. 상기 처리기(430)는, 상기 상관기(420)에서의 상관 결과인 방송 데이터를 처리하여 도 2에서 설명한 바와 같은 디지털 방송 시스템의 송신 장치에서 송신한 원 방송 데이터인 VSB 데이터(VSB data)를 출력한다.
또한, 상기 결정기(440)는, 상기 상관기(420)에서의 상관 결과를 바탕으로 도 2에서 설명한 바와 같은 디지털 방송 시스템의 송신 장치에서 송신한 카사미 시퀀스, 즉 안테나를 통해 수신되는 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 결정하며, 상기 복원기(450)는, 상기 결정기(440)에서 결정한 극성과 코드 위상을 이용하여 송신 장치에서 송신한 카사미 시퀀스로부터 방송 데이터의 부가 데이터, 즉 상기 송신 장치에서 송신한 부가 데이터(additional data)를 복원하여 출력한다.
이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 디지털 방송 시스템에서의 수신 장치는, TxID 신호를 이용하여 전송 프레임을 통해 송신되는 부가 데이터를 복원하여 수신하며, 상기 수신 장치는, 카사미 시퀀스에 의한 송신기들 간 식별 기능으로 TxID 신호의 수신 기능을 수행함과 동시에, 인접 송신기들 간 송신 신호 간섭의 최소화를 위해 송신되는 TxID 신호를 이용하여 부가 데이터를 수신한다. 그러면 여기서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 TxID 신호를 이용한 부가 데이터의 송신 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 510단계에서, 상기 송신 장치는, 사용자들에게 제공하고자 하는 디지털 방송에 해당하는 방송 데이터를 생성하여 처리하고, 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 직렬 형태에서 병렬 형태로 변환한다. 여기서, 상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터는,
Figure 112010039681552-pat00014
비트가 된다.
그리고, 520단계에서, 상기 송신 장치는,
Figure 112010039681552-pat00015
비트의 부가 데이터에서 첫번째 비트의 부가 데이터를 제외한 나머지 비트, 예컨대
Figure 112010039681552-pat00016
비트의 부가 데이터를 이용하여 카사미 시퀀스의 코드 위상을 선택하도록 하나의 위상 선택값으로 변경한 후, 상기 하나의 위상 선택값과 상기
Figure 112010039681552-pat00017
비트의 부가 데이터에서 첫번째 비트의 부가 데이터를 바탕으로 극성과 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성한다. 여기서, 상기 생성된 카사미 시퀀스는, 다중 송신기의 망 구성에 상응하여 망 내에 존재하는 복수의 송신기들을 식별하도록 하는 TxID 신호의 기능을 수행하며, 또한 부가 데이터를 기반으로 생성됨에 따라 변환된 부가 데이터가 된다.
다음으로, 530단계에서, 상기 송신 장치는, 방송 데이터에 카사미 시퀀스를 삽입하여 상기 방송 데이터와 카사미 시퀀스를 결합, 즉 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 결합한다. 그런 다음, 540단계에서, 상기 송신 장치는 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 VSB 변조 방식으로 변조한 후, 전송 프레임을 통해 송신한다. 여기서, 상기 부가 데이터는, 도 3에서 설명한 바와 같이 전송 프레임의 TxID 신호의 송신 영역을 통해 송신되며, 그에 따라 상기 송신 장치는 TxID 신호를 이용하여 부가 데이터를 송신하게 된다. 그러면 여기서, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 TxID 신호를 이용한 부가 데이터의 수신 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 수신 장치의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 610단계에서, 상기 수신 장치는, 도 3에서 설명한 바와 같이 전송 프레임을 통해 송신되는 데이터를 수신하며, 송신 장치에서의 VSB 변조 방식에 상응하여 상기 수신된 데이터를 VSB 복조 방식으로 복조한다. 그런 다음 620단계에서, 상기 수신 장치는, 기준 카사미 시퀀스와 상기 복조된 데이터를 상관하며, 630단계에서, 상기 상관의 결과값을 바탕으로 카사미 시퀀스의 극성 및 코드 위상을 결정한다.
그리고, 640단계에서, 상기 수신 장치는, 상기 상관에 상응한 방송 데이터를 처리하여 송신 장치에서 송신한 원 방송 데이터를 복원하며, 상기 결정한 카사미 시퀀스의 극성 및 코드 위상을 이용하여 카사미 시퀀스로부터 상기 복원한 원 방송 데이터의 부가 데이터를 복원한다. 여기서, 상기 수신 장치는, 송신 장치로부터 수신된 수신 신호와 기준 카사미 시퀀스와의 상관을 통해 TxID 신호로 송신되는 부가 데이터를 수신하며, 또한 상기 부가 데이터가 수신되는 TxID 신호를 통해 다중 송신기의 망 구성에 상응하여 망 내에 존재하는 복수의 송신기들을 식별한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 장치에 있어서,
    사용들에게 제공하고자 하는 다양한 형태의 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 처리하는 처리기;
    상기 방송 데이터의 부가 데이터를 병렬 형태로 변환하는 직렬/병렬(S/P: Serial/Parallel) 변환기;
    상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트를 이용하여 위상 선택(phase selection)값을 생성하는 위상 선택기;
    상기 첫번째 부가 데이터 비트와 상기 위상 선택값을 이용하여 시퀀스를 생성하는 시퀀스 생성기; 및
    상기 생성된 시퀀스와 상기 처리된 방송 데이터를 결합하는 합산기;를 포함하며;
    상기 시퀀스의 극성(polarity)은, 상기 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트를 바탕으로 선택되고;
    상기 시퀀스의 위상(phase)은, 상기 부가 데이터에서 나머지 부가 데이터 비트를 바탕으로 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스는, 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)인 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시퀀스 생성기는, 상기 첫번째 부가 데이터 비트를 이용하여 상기 카사미 시퀀스의 극성(polarity)을 선택하고, 상기 위상 선택값을 이용하여 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상(code phase)에서 하나의 코드 위상을 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시퀀스 생성기는, 상기 카사미 시퀀스의 극성 및 코드 위상 선택에 상응하여 극성 및 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성하는 것을 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스의 코드 위상은, 상기 나머지 부가 데이터 비트의 비트 수만큼의 소정 개수를 가지며, 상기 소정 개수의 코드 위상에서 상기 위상 선택값에 의해 하나의 코드 위상이 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.

  6. 제5항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스의 코드 위상의 소정 개수는, 상기 통신 시스템의 최대 채널 지연 프로파일(maximum channel delay profile)의 길이에 상응하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 시퀀스는, 기 설정된 이득값과 곱해져 상기 처리된 방송 데이터와 결합되며, 전송 프레임에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification) 신호의 전송 영역을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 합산기에서 시퀀스와 결합된 방송 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 변조 방식으로 변조하여 전송 프레임을 통해 상기 방송 데이터와 상기 부가 데이터를 송신하는 변조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 장치.

  9. 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 장치에 있어서,
    전송 프레임을 통해 수신한 데이터와 기준 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 상관(correlation)하는 상관기;
    상기 상관기의 상관 결과를 바탕으로 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 방송 데이터를 처리하는 처리기;
    상기 상관기의 상관 결과를 바탕으로 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 카사미 시퀀스의 극성(polarity)과 코드 위상(code phase)을 결정하는 결정기;
    상기 결정된 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 이용하여 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 복원하는 복원기;를 포함하며,
    상기 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트는, 상기 카사미 시퀀스의 극성을 바탕으로 복원되고;
    상기 부가 데이터에서 상기 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트는, 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상을 바탕으로 복원되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 카사미 시퀀스는, 상기 전송 프레임에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification) 신호의 전송 영역을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.

  11. 제9항에 있어서,
    상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 복조 방식으로 복조하여 상기 방송 데이터와 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 수신하는 복조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
  12. 통신 시스템에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    사용들에게 제공하고자 하는 다양한 형태의 디지털 방송에 대한 방송 데이터를 처리하고, 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 병렬 형태로 변환하는 단계;
    상기 변환된 병렬 형태의 부가 데이터 비트를 이용하여 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 생성하는 단계;
    상기 처리된 방송 데이터에 상기 생성된 카사미 시퀀스를 결합하는 단계; 및
    상기 카사미 시퀀스가 결합된 방송 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 변조 방식으로 변조하여 전송 프레임을 통해 송신하는 단계;를 포함하며;
    상기 카사미 시퀀스의 극성(polarity)은, 상기 부가 데이터 비트에서 첫번째 부가 데이터 비트를 바탕으로 선택되고;
    상기 카사미 시퀀스의 코드 위상(code phase)은, 상기 부가 데이터 비트에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트를 바탕으로 선택되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스의 코드 위상(code phase)은, 상기 부가 데이터 비트에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트에 상응하여 생성되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 부가 데이터 비트에서 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트를 이용하여, 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상(code phase)에서 하나의 코드 위상을 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스의 코드 위상은, 상기 통신 시스템의 최대 채널 지연 프로파일(maximum channel delay profile)의 길이에 상응하여 상기 나머지 부가 데이터 비트의 비트 수만큼의 소정 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스를 생성하는 단계는, 상기 카사미 시퀀스의 극성 및 코드 위상 선택에 상응하여 극성 및 코드 위상이 조절된 카사미 시퀀스를 생성하는 것을 생성하는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 생성된 카사미 시퀀스, 상기 전송 프레임에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification) 신호의 전송 영역을 통해 송신되는 것을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  18. 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    전송 프레임을 통해 수신한 데이터를 잔류측파대(VSB: Vestigial SideBand) 복조 방식으로 복조하는 단계;
    상기 복조된 데이터와 기준 카사미 시퀀스(Kasami Sequence)를 상관(correlation)하는 단계;
    상기 상관에 상응하여 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 방송 데이터를 처리하는 단계;
    상기 상관에 상응하여 상기 전송 프레임을 통해 수신한 데이터에서 카사미 시퀀스의 극성(polarity)과 코드 위상(code phase)을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 카사미 시퀀스의 극성과 코드 위상을 이용하여 상기 방송 데이터의 부가 데이터를 복원하는 단계;를 포함하며;
    상기 부가 데이터에서 첫번째 부가 데이터 비트는, 상기 카사미 시퀀스의 극성을 바탕으로 복원되고,
    상기 부가 데이터에서 상기 첫번째 부가 데이터 비트를 제외한 나머지 부가 데이터 비트는, 상기 카사미 시퀀스의 코드 위상을 바탕으로 복원되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 카사미 시퀀스는, 상기 전송 프레임에서 송신기 식별(TxID: Transmitter Identification) 신호의 전송 영역을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
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