KR101537964B1 - 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상대 단말로 전송할 데이터에서 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하는지 여부를 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 존재하는 데이터의 채널에는 기 설정된 대역폭을 할당하는 과정과, 상기 검사 결과 존재하지 않는 데이터의 채널에는 기 설정된 대역폭 중 일부 대역폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널에 할당하는 과정을 포함하여, 화상통화 시에 음성 데이터 및 제어 데이터의 유무에 따라 한정된 대역폭을 동적으로 할당함으로써, 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.

화상통화, 대역폭 할당, 통신 용량

Description

이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATION BANDWIDTH FOR VIDEO CALL IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 이동통신 단말에서 한정된 대역폭을 동적으로 할당하여 영상 품질을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

3세대 이동통신 시스템으로서 적용되는 IMT(International Mobile Telecommunications)-2000 시스템은 전세계 무선통화망을 구축하여 불특정한 다수인으로 하여금 휴대폰을 통해 전세계적으로 무선통화를 수행할 수 있도록 하는 시스템이다. 상기 IMT-2000, UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 등과 같은 이동통신망 기반의 비동기 무선통신 시스템(WCDMA:Wideband CDMA Mobile System)은 고속의 데이터 전송에 적합하여 사용자에게 음성 통화뿐만 아니라 인터넷 서비스(Internet Service) 및 화상통화 서비스 등과 같은 파일(File)과 영상 서 비스까지 제공하고 있다.

상기 IMT-2000 시스템을 통해 화상통화 서비스를 이용하는 단말들은 패킷교환(packet switched) 또는 회선교환(circuit switched)과 같은 네트워크를 통해 동영상 스트림을 상호 교환하게 되며, 이러한 데이터의 제어를 위하여 H.245 프로토콜을 공통적으로 이용한다. 상기 H.245 프로토콜은 단말간 성능 및 채널을 중재하는 역할을 담당하기 위해 제어 메시지를 송수신하고, 상기 제어 메시지 송수신을 통해 단말기 능력 교환(Capability Exchange), 논리 채널(Logical Channel)의 개방 및 폐쇄, 선호 모드 요청(Mode Request), 흐름 제어(Flow Control) 및 일반 명령(command)과 지시 등의 절차를 수행한다.

종래의 화상통화 서비스에서는 상기와 같은 절차들을 수행한 후에 미리 정해진 데이터 형식에 적합한 영상과 음성 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 상기 송수신 단말이 전송할 수 있는 데이터의 용량은 최대 64kbps로, 상기 64kbps 내에서 영상, 음성 및 제어 데이터가 송수신되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말에서 한정된 데이터 용량을 사용하는 예를 도시하고 있다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 단말에서는 영상(100), 음성(110), 및 제어 데이터(120)를 위해 각각 48kbps, 12kbps, 4kbps의 고정된 대역폭을 사용하고 있으며, 상기 고정된 대역폭이 완벽하게 채워지지 않을 경우 이를 스터핑(stuffing) 데이터로 채우고 있다. 예를 들어, 상기 영상 데이터는 존재하나 음성 및 제어 데이터가 없을 경우, 음성 및 제어 데이터의 비전송으로 남는 대역폭 은 상기 스터핑 데이터로 채우게 된다.

상기와 같이, 이동통신 단말에서 한정된 대역폭을 분할하여 각 데이터에 고정적으로 할당하고, 데이터 용량이 완벽하게 채워지지 않을 경우 스터핑 데이터를 추가하는 방식은, 전송할 데이터가 다양하게 변화하는 상황에 효율적으로 대처하지 못하는 문제점이 있다. 예를 들어, 상기 전송할 데이터가 다양하게 변화하는 상황에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 전체 데이터 용량(201)에 비해 스터핑 데이터(203)가 차지하는 비중(205)이 매우 커지게 된다. 즉, 종래 기술에 따른 화상통화 시스템의 고정된 대역폭 할당 방식은 상기 영상, 음성 및 제어 데이터의 양이 다양하게 변화할 수 있는 상황에 효율적으로 대처하지 못하고 자원을 낭비하게 되는 단점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 화상통화 시스템에서는 영상을 항상 48kbps 대역폭에 맞춰 인코딩하므로 영상의 크기가 작아져 상대 단말에 디스플레이되는 영상의 품질이 좋지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말에서 화상통화 시에 한정된 대역폭을 동적으로 할당하여 영상 품질을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법은, 상대 단말로 전송할 데이터에서 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하는지 여부를 검사하는 과정과, 상기 검사 결과 존재하는 데이터의 채널에는 기 설정된 대역폭을 할당하는 과정과, 상기 검사 결과 존재하지 않는 데이터의 채널에는 기 설정된 대역폭 중 일부 대역폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널에 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 장치는, 상대 단말로 전송할 데이터에서 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하는지 여부를 검사하여 상기 검사 결과 존재하는 데이터의 채널에는 표준에서 정의된 크기의 대역폭을 할당하고, 상기 검사 결과 존재하지 않는 데이터의 채널에는 상기 표준에서 정의된 크기의 대역폭 중 일부 대역 폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널에 할당하는 데이터 할당부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이동통신 단말에서 화상통화 시에 음성 데이터 및 제어 데이터의 유무에 따라 한정된 대역폭을 동적으로 할당함으로써, 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명에서는 이동통신 단말에서 화상통화 시에 음성 데이터 및 제어 데이터의 유무에 따라 한정된 대역폭을 동적으로 할당하는 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 이동통신 단말은 음성 보코더(Voice VOCODER)(300), 영상 인코더(Video ENCODER)(310), H.245 제어 데이터 인코더(Control Data ENCODER)(320), 데이터 다중화기(330), 송신모뎀(340)을 포함하여 구성된다.

상기 음성 보코더(300)는 음성 코덱이라고 칭하기도 하며, 상기 음성 보코더(300)에 접속된 마이크(미도시) 및 스피커(미도시)를 통해 음성신호의 입출력처리를 행하며, 음성통화 혹은 영상통화 시에 상기 마이크(미도시)를 통해 입력되는 음성신호를 인코딩하여 상기 데이터 다중화기(330)로 제공한다. 특히, 상기 음성 보코더(300)는 본 발명에 따라 트리거 제어부(302)를 포함하여, 상기 영상통화 시에 상기 마이크(미도시)를 통해 입력되는 음성신호가 존재하는지 여부에 따라 음성 채널에 할당된 대역폭을 영상 채널로 트리거할지 여부를 결정한다. 상기 음성 보코더(300)는 상기 음성신호가 존재할 경우 종래와 같이 상기 음성 채널에 할당된 대역폭(12kbps)을 모두 사용함을 결정하고, 상기 음성신호가 존재하지 않을 경우 상기 음성 채널에 사용할 최소한의 대역폭(1kbps)을 제외한 나머지 대역폭(11kbps)을 영상 채널로 트리거할 것을 결정하여 상기 영상 인코더(310)내에 트리거 제어부(312)로 트리거 신호를 전송한다. 여기서, 상기 최소한의 대역폭은 기 설정된 값으로, 변경 가능하다.

상기 음성 보코더(300)의 트리거 제어부(302)가 음성 데이터의 존재 여부를 감지하는 것을 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다. 상기 음성 보코더(300)의 트리거 제어부(302)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 음성 보코더(300)에서 입력되는 신호를 인코딩한 결과 프레임의 송신 타입(Tx Types)이 음성(speech)을 나타내는 "S" 이면 현재 전송할 음성 데이터가 존재함을 감지하고, 상기 프레임의 송신 타입이 침묵(silence)의 첫 번째 프레임임을 나타내는 "F"이면(410), 상기 전송할 음성 데이터가 존재하지 않음을 감지한다.

상기 영상 인코더(310)는 영상 코덱(CODEC : Coder-Decoder)이라고 칭하기도 하며, 영상신호를 설정된 방식으로 인코딩하거나, 인코딩된 프레임 영상데이터를 원래의 프레임 영상데이터로 디코딩하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 영상 인코더(310)에 연결된 카메라(미도시)에서 출력되는 영상신호를 프레임 단위로 처리하여 화면의 특성 및 크기에 맞춰 출력거나 인코딩하여 상기 데이터 다중화기(330)로 제공한다. 특히, 상기 영상 인코더(310)는 본 발명에 따라 트리거 제어부(312)를 포함하여, 상기 영상통화 시에 상기 음성 보코더(300) 혹은 상기 H.245 제어 데이터 인코더(320)의 트리거 제어부(302, 322)들로부터 대역폭을 트리거할 것을 나타내는 신호의 수신을 감지하여 할당 및 트리거된 대역폭에 따라 상대 단말로 전송할 영상의 품질을 결정하는 비트율을 제어한다. 즉, 상기 트리거 제어부(312)는 상기 음성 보코더(300) 혹은 상기 H.245 제어 데이터 인코더(320)의 트리거 제어부(302, 322)들로부터 입력되는 트리거 신호에 따라 상기 영상 인코더(310)에서 적게는 48kbps의 대역폭을 사용하고 많게는 62kbps의 대역폭을 사용하도록 제어할 수 있다.

상기 H.245 제어 데이터 인코더(320)는 단말간 성능 및 채널 중재 역할을 담당하는 제어 메시지의 인코딩 및 디코딩을 수행하는 역할을 한다. 특히, 상기 H.245 제어 데이터 인코더(320)는 본 발명에 따라 트리거 제어부(322)를 포함하여, 상기 영상통화 시에 전송할 제어 데이터가 존재하는지 여부에 따라 제어 채널에 할당된 대역폭을 영상 채널로 트리거할지 여부를 결정한다. 상기 H.245 제어 데이터 인코더(320)는 상기 제어 데이터가 존재할 경우 종래와 같이 상기 제어 채널에 할당된 대역폭(4kbps)을 모두 사용함을 결정하고, 상기 제어 데이터가 존재하지 않을 경우 상기 제어 채널에 사용할 최소한의 대역폭(1kbps)을 제외한 나머지 대역폭(3kbps)을 영상 채널로 트리거할 것을 결정하여 상기 영상 인코더(310)내에 트리거 제어부(312)로 트리거 신호를 전송한다.

상기 데이터 다중화기(330)는 상기 음성 보코더(300), 영상 인코더(310), H.245 제어 데이터 인코더(320)로부터 입력되는 데이터에 대한 다중화 및 역다중화를 수행한다.

상기 송신모뎀(340)은 상기 데이터 다중화기(330)에서 다중화된 신호를 고주파 처리하여 무선 네트워크(350)로 전송한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말의 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 단말은 501단계에서 영상통화가 시작되면, 503단계로 진행하여 마이크 및 카메라로부터 음성 및 영상 데이터를 입력받는다.

이후, 상기 단말은 505단계에서 상대 단말로 전송할 현재 프레임에 음성 데이터와 제어 데이터가 모두 존재하는지 검사한다. 상기 음성 데이터와 제어 데이터가 모두 존재할 경우, 상기 단말은 515단계로 진행하여 종래와 동일하게 각 데이터 채널에 대역폭을 할당한 후 517단계로 진행한다. 즉, 상기 단말은 도 6에 도시된 바와 같이 음성, 영상, 제어 데이터 채널에 각각 12kbps, 48kbps, 4kbps의 대역폭을 할당한다.

반면, 상기 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하지 않을 경우, 상기 단말은 507단계로 진행하여 상기 상대 단말로 전송할 현재 프레임에 상기 음성 데이터와 제어 데이터가 모두 존재하지 않는지 검사한다.

만일, 상기 음성 데이터만 존재하지 않을 시, 상기 단말은 509단계로 진행하여 음성 채널에 최소한의 대역폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널로 트리거시킨 후, 하기 517단계로 진행한다. 즉, 상기 단말은 기존 영상통화 시스템에서 음성 채널에 할당한 12kbps 대역폭 모두를 음성 채널에 할당하는 것이 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 음성 채널에 최소한의 대역폭인 1kbps만을 할당하고, 나머지 대역폭 11kbps는 영상 채널로 할당함을 결정한다. 이에 따라, 상기 단말은 상기 영상 채널에 영상 채널 본래의 48kbps 대역폭과 상기 음성 채널로부터 트리거된 11kbps 대역폭을 할당하여 총 59kbps 대역폭을 할당하게 된다. 여기서, 상기 단말은 음성 보코더(300)의 신호 인코딩 결과에서 프레임의 송신 타입(Tx Types)을 통해 상기 음성 데이터의 존재 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프레임의 송신 타입이 음성(speech)을 나타내는 "S"이면 현재 프레임에 전송할 음성 데이터가 존재함을 확인할 수 있고, 상기 프레임의 송신 타입이 침묵(silence)의 첫 번째 프레임임을 나타내는 "F"이면(410) 상기 현재 프레임에 전송할 음성 데이터가 존재하지 않음을 확인할 수 있다.

한편, 상기 음성 데이터와 제어 데이터 모두 존재하지 않을 시, 상기 단말은 511단계로 진행하여 음성 채널과 제어 채널 각각에 최소한의 대역폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널로 트리거시킨 후, 하기 517단계로 진행한다. 즉, 상기 단말은 기존 영상통화 시스템에서 음성 채널과 제어 채널에 각각 할당한 12kbps, 4kbps 대역폭을 각 채널에 모두 할당하는 것이 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 음성 채널과 제어 채널에 최소한의 대역폭인 1kbps를 각각 할당하고, 나머지 대역폭 11kbps와 3kbps는 영상 채널로 할당함을 결정한다. 이에 따라, 상기 단말은 상기 영상 채널에 영상 채널 본래의 48kbps 대역폭과 상기 음성 채널과 제어 채널로부터 트리거된 11kbps 대역폭과 3kbps 대역폭을 할당하여 총 62kbps 대역폭을 할당하게 된다.

한편, 상기 제어 데이터만 존재하지 않을 시, 상기 단말은 513단계로 진행하여 제어 채널 각각에 최소한의 대역폭만을 할당하고, 나머지 대역폭을 영상 채널로 트리거시킨 후, 하기 517단계로 진행한다. 즉, 상기 단말은 기존 영상통화 시스템에서 제어 채널에 할당한 4kbps 대역폭을 각 채널에 모두 할당하는 것이 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제어 채널에 최소한의 대역폭인 1kbps를 할당하고, 나머지 대역폭 3kbps는 영상 채널로 할당함을 결정한다. 이에 따라, 상기 단말은 상기 영상 채널에 영상 채널 본래의 48kbps 대역폭과 상기 제어 채널로부터 트리거된 3kbps 대역폭을 할당하여 총 51kbps 대역폭을 할당하게 된다.

이후, 상기 단말은 517단계에서 각 데이터 채널에 할당 및 트리거된 대역폭을 이용하여 비트율을 조절한 후 각 데이터를 인코딩하고, 519단계에서 상기 각 데 이터를 다중화한 후 521단계에서 다중화된 데이터를 상대 단말로 전송한다.

이후, 상기 단말은 523단계에서 상기 영상통화가 종료되는지 검사하여 상기 영상통화가 종료되지 않을 시, 상기 503단계로 되돌아가 이하 단계를 재수행하고, 상기 영상통화가 종료될 시, 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말에서 각 데이터의 채널 사용률을 도시하고 있다.

상기 도 7을 참조하면, 본 발명에서는 영상 통화시에 전송 데이터의 변화에 따라 음성 채널과 제어 채널에 할당된 대역폭을 영상 채널로 트리거시킴으로써, 전체 데이터 용량(701)에 비해 스터핑 데이터(703)가 차지하는 비중(705)이 종래 기술에 따른 화상통화 시스템의 고정된 대역폭 할당 방식에 비해 크게 감소한 것을 알 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말에서 고정된 대역폭 사용을 도시하는 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 이동통신 단말에서 각 데이터의 채널 사용률을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 단말의 블록 구성을 도시하는 도면,

도 4는 3GPP 스펙에서 규정한 보코더의 동작을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말의 동작 절차를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말에서 대역폭을 동적으로 할당하는 예를 도시하는 도면, 및

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말에서 각 데이터의 채널 사용률을 도시하는 도면.

Claims (9)

1. 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 방법에 있어서,

   화상통화 시, 전송할 데이터에서 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하는지 여부를 검사하는 과정과,

   상기 전송할 데이터에서 상기 음성 데이터가 존재하지 않으면, 상기 전송할 데이터의 채널에서 음성 대역폭을 줄여 대응되는 대역폭에 영상 데이터를 할당하는 과정과,

   상기 전송할 데이터에서 상기 제어 데이터가 존재하지 않으면, 상기 전송할 데이터의 채널에서 제어 대역폭을 줄여 대응되는 대역폭에 영상 데이터를 할당하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 음성 데이터가 존재하는지 여부는, 음성 보코더에서 프레임의 송신 타입(Tx Types)을 이용하여 검사하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 송신 타입이 음성(speech)을 나타내는 플래그이면 음성 데이터가 존재함을 감지하고, 상기 송신 타입이 침묵(silence)의 첫 번째 프레임임을 나타내는 플래그이면 상기 전송할 음성 데이터가 존재하지 않음을 감지하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전송할 데이터의 채널에서 영상 대역폭과 상기 음성 데이터 및 상기 제어 데이터의 존재 여부에 따라 상기 음성 대역폭 및 상기 제어 대역폭을 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 할당된 영상 데이터에 따라 영상의 인코딩 비트율을 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 이동통신 시스템에서 화상통화를 위한 대역폭 할당 장치에 있어서,

   화상통화 시, 전송할 데이터에서 음성 데이터와 제어 데이터가 존재하는지 여부를 검사하여, 상기 전송할 데이터에서 상기 음성 데이터가 존재하지 않으면, 상기 전송할 데이터의 채널에서 음성 대역폭을 줄여 대응되는 대역폭에 영상 데이터를 할당하고, 상기 전송할 데이터에서 상기 제어 데이터가 존재하지 않으면, 상기 전송할 데이터의 채널에서 제어 대역폭을 줄여 대응되는 대역폭에 영상 데이터를 할당하는 데이터 할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 데이터 할당부는,

   음성 데이터를 처리하며, 상기 음성 데이터의 존재 여부에 따라 음성 채널에 할당된 대역폭을 영상 인코더로 트리거시키는 음성 보코더와,

   제어 데이터를 처리하며, 상기 제어 데이터의 존재 여부에 따라 제어 채널에 할당된 대역폭을 영상 인코더로 트리거시키는 제어 데이터 인코더와,

   영상 데이터를 처리하며, 상기 음성 보코더와 제어 데이터 인코더에서 트리거된 대역폭을 이용하여 영상의 인코딩 비트율을 제어하는 영상 인코더 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 음성 보코더는, 프레임의 송신 타입(Tx Types)을 이용하여 상기 음성 데이터가 존재하는지 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 송신 타입이 음성(speech)을 나타내는 플래그이면 음성 데이터가 존재 함을 감지하고, 상기 송신 타입이 침묵(silence)의 첫 번째 프레임임을 나타내는 플래그이면 상기 전송할 음성 데이터가 존재하지 않음을 감지하는 것을 특징으로 하는 장치.

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