KR101708931B1 - 다중 안테나 시스템에서 데이터 전송률 할당장치 및 방법 - Google Patents

다중 안테나 시스템에서 데이터 전송률 할당장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저밀도 패리티 검사 (LDPC: Low Density Parity Check) 부호를 사용하는 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기반의 다중 안테나 시스템에서 데이터 전송률을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 복수의 계층들 중 하나의 기본 계층에 적용된 변조방식 또는 부호화 율 또는 변조방식과 부호화 율의 조합에 상응하는 잡음 임계치를 기준 임계치로 지정하고, 계층적 전송 여부와 상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층인 적어도 하나의 확장 계층별로 적용할 변조방식 또는 부호화 율 또는 변조방식과 부호화 율의 조합을 선택하여 데이터 전송률을 할당하는 데이터 전송률 할당방법을 제안한다.

Description

다중 안테나 시스템에서 데이터 전송률 할당장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING DATA RATE IN A MULTI ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서 계층별로 데이터 전송률을 할당하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
텔레비전 (TV) 방송 비디오를 인코딩하고, IP 네트워크를 통해 서로 다른 단말에게 전송하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다.
예컨대 여러 방식 중에 계층적 전송 방식인 스케일러블 비디오 코딩 (SVC: Scalable Video Coding) 기법은 현재 일반적으로 사용되고 있는 AVC(Advanced Video Coding) 기법에 비해 네트워크 채널 용량 측면에서 효율적인 방식이라 할 수 있다.
하지만 SVC 기법은 AVC 기법에 비해 10 ~ 30% 정도의 오버헤드를 가지기 때문에, 같은 비디오 품질을 보장하기 위해서 현재의 방식보다 높은 비트율(bit-rate)이 요구된다.
한편 무선 이동 통신 환경에서 다중 안테나의 사용은 단일 안테나를 사용하는 경우에 비해 높은 채널 용량과 정보 처리량의 달성을 가능하게 한다. 또한 다중 안테나 사용의 이득을 극대화시키기 위해서 다양한 공간 다중화 (spatial multiplexing) 및 시공간 부호 (space-time coding)에 관련된 기술들이 개발되었고 정보 이론 (information theory) 등을 통해 그 효율성이 검증되었다.
상기 다중 안테나를 지원하는 시스템 (이하 “다중 안테나 시스템”이라 칭함)은 높은 데이터 전송률을 요구하는 방송 서비스 등을 위한 주요한 기술로 지목되고 있다. 특히 상기 방송 서비스로써 관심이 집중되고 있는 휴대 방송의 표준인 DVB-NGH (Digital Video Broadcast-Next Generation Handheld)에서 다중 안테나 시스템을 사용할 경우를 대비하여 DVB-S2의 저밀도 패리티 검사 (LDPC: Low Density Parity Check) 부호들을 다중 안테나 시스템과 연접함으로써, 시스템 성능을 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있다.
뿐만 아니라 DVB-NGH를 위해 LDPC 부호를 사용하는 다중 안테나 시스템에서 앞서 살펴본 SVC 기법의 적용 여부에 따라 최적의 데이터 전송률을 할당하기 위한 방안 마련이 요구되고 있다.
본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 계층별로 데이터 전송률을 차별적으로 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 SVC 기법의 사용 여부를 고려하여 계층별 데이터 전송률을 차별적으로 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 계층별로 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 선택적으로 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 데이터 전송률을 최적화 (optimization)하기 위해 계층별로 독립적인 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 사용하도록 하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 우수한 성능을 보장하면서도 최대 데이터 전송률을 만족하도록 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 기본 계층의 데이터 전송률에 대한 잡음 임계치를 확장 계층에 대한 데이터 전송률을 할당하기 위한 기준 잡음 임계치로 사용하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 기본 계층의 데이터 전송률에 대한 잡음 임계치를 사용하여 SVC 기법의 사용 여부에 따라 확장 계층에 대한 데이터 전송률을 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
또한 본 발명의 실시 예는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 기본 계층에 할당된 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합에 대한 잡음 임계치를 사용하여 SVC 기법의 사용 여부에 따라 확장 계층에 대한 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 달리 할당하는 장치 및 방법을 제안한다.
다중 안테나를 구비하는 송신장치에서의 데이터 전송률 할당 방법은, 복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 데이터 전송률에 의한 데이터 전송 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 설정하는 과정과, 상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 계층적 전송의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률을 할당하는 과정을 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서의 데이터 전송률 할당장치는, 복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 기본 데이터 전송률에 의한 데이터 전송 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 임계치로 선택하고, 상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 계층적 전송의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용할 확장 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 할당부와, 상기 기본 데이터 전송률에 의해 상기 기본 계층에 상응한 기본 계층 데이터를 전송하고, 상기 확장 데이터 전송률에 의해 상기 나머지 계층에 상응한 확장 계층 데이터를 전송하는 송신부를 포함한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서 데이터 전송률을 할당하기 위해 사용할 컴퓨터 판독 가능 매체는, 상기 데이터 전송률을 결정하는 부호화 율과 변조방식의 조합 각각에 대응하여 기본 계층에 대한 잡음 임계치에 관한 정보와, 적어도 하나의 확장 계층에 대한 잡음 임계치에 관한 정보를 저장하며, 상기 기본 계층에 적용된 부호화 율과 변조방식에 의한 데이터 전송 시에 예측되는 잡음 임계치를 기반으로 계층적 전송의 사용 여부를 고려하여 상기 적어도 하나의 확장 계층에 대해 적용할 부호화 율과 변조방식을 출력하는 데이터 구조를 가진다.
삭제
또한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나를 구비하는 송신장치는, 상기 다중 안테나를 구성하는 하나의 안테나를 통해 복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 데이터 전송률에 의해 기본 계층 데이터를 전송하는 기본 계층 송신부와, 상기 기본 계층 데이터를 적용된 데이터 전송률로 전송 시에 예측되는 기준 잡음 임계치를 기반으로 계층적 전송의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층인 확장 계층에 대해 할당된 데이터 전송률에 의해 상기 다중 안테나를 구성하는 나머지 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 통해 확장 계층 데이터를 전송하는 확장 계층 송신부를 포함한다.
삭제
삭제
본 발명의 실시 예가 적용된 다중 안테나 시스템에서는 SVC 기법이 사용되지 않는 경우 확장 계층에서의 데이터를 수신장치가 반드시 수신할 수 있도록 한다. 그리고 SVC 기법을 사용하는 경우에는 좋지 않은 채널 환경에서도 기본 계층과 확장 계층 간의 성능 차이가 최소화될 수 있도록 한다. 이는 다중 안테나 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신장치의 구성을 보이고 있는 도면;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 데이터 전송률을 할당하기 위한 제어 흐름을 보이고 있는 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
일반적으로 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템에서는 SVC 기법을 사용하는 경우 낮은 신호대 잡음비 (SNR: Signal to Noise Ratio)를 가지는 채널 환경, 즉 채널 환경이 나쁜 상황에서 기본 계층 (Based Layer)에 상응하는 데이터 (이하 “기본 계층 데이터”라 칭함)를 수신할 시 적어도 하나의 확장 계층 (Enhanced Layer)에 상응하는 데이터 (이하 “확장 계층 데이터”라 칭함)를 반드시 수신할 필요는 없다.
하지만 SVC 기법을 사용하지 않는 경우에는 낮은 SNR, 즉 채널 환경이 나쁜 상황임에도 불구하고 기본 계층 데이터와 확장 계층 데이터를 모두 수신할 수 있어야 한다.
따라서 SVC 기법의 사용 여부에 따라 데이터 전송률을 할당하는 방법을 달리하여야 한다. 즉 SVC 기법을 사용하는 경우 적어도 하나의 확장 계층에 대해서는 기본 계층을 위해 할당된 데이터 전송률에 비해 상대적으로 낮은 데이터 전송률을 할당한다. 하지만 SVC 기법을 사용하지 않는 경우에는 적어도 하나의 확장 계층에 대해 기본 계층을 위해 할당된 데이터 전송률에 비해 상대적으로 높은 데이터 전송률을 할당한다. 이때 데이터 전송률의 할당은 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합의 할당에 상응할 수 있다. 예컨대 변조방식을 고정할 경우에 부호화 율의 조정에 의해 데이터 전송률을 할당하거나 부호화 율을 고정할 경우에 변조방식의 조정에 의해 데이터 전송률을 할당한다. 한편 부호화 율과 변조방식을 모두 조정함으로써, 데이터 전송률을 할당하는 것도 가능하다.
후술될 본 발명의 실시 예에서는 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 SVC 기법의 사용 여부에 따라 계층별로 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 차별적으로 선택하여 데이터 전송률을 할당하는 방안을 마련할 것이다.
이를 위해 바람직하게는 SVC 기법을 사용하여 데이터를 전송하는 경우에는 낮은 SNR을 가지는 채널 환경에서도 기본 계층 데이터의 수신이 가능하도록 데이터 전송률을 할당한다. 그리고 상기 경우에는 확장 계층 데이터의 수신이 반드시 필요하지 않음에 따라 상기 기본 계층에 대해 할당된 데이터 전송률보다는 상대적으로 낮은 데이터 전송률을 할당할 수 있다.
하지만 SVC 기법을 사용하지 않는 경우에는 확장 계층 데이터가 반드시 수신되어야 하므로, 낮은 SNR을 가지는 채널 환경에서도 기본 계층 데이터뿐만 아니라 확장 계층 데이터의 수신이 가능하도록 데이터 전송률을 할당한다. 여기서 데이터의 수신 여부는 수신장치에서 해당 데이터에 대한 복호 가능 여부를 의미한다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 기본 계층의 데이터 전송률에 대한 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 하여 적어도 하나의 확장 계층에 대한 잡음 임계치를 결정하고, 상기 잡음 임계치를 얻기 위해 요구되는 데이터 전송률을 할당한다. 이때 상기 적어도 하나의 확장 계층에 대한 잡음 임계치를 결정함에 있어, 계층적 전송, 예컨대 SVC 기법의 적용 여부를 고려한다. 즉 상기 SVC 기법을 적용하는 경우 확장 계층 각각에 대한 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치 중 하나로 결정한다. 하지만 상기 SVC 기법을 적용하지 않는 경우에는 확장 계층 각각에 대한 목표 잡음 임계치를 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치 중 하나로 결정한다.
따라서 SVC 기법을 사용하는 경우에는 확장 계층을 위해 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치를 적용함으로써, 기본 계층에 비해 상대적으로 낮은 데이터 레이트가 사용될 수 있도록 한다. 하지만 SVC 기법을 사용하지 않는 경우에는 확장 계층을 위해 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치를 적용함으로써, 기본 계층에 비해 상대적으로 높은 데이터 레이트가 사용될 수 있도록 한다.
바람직하기로는 SVC 기법을 사용하지 않는 경우 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치들 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택할 수 있다. 예컨대 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치들 중 가장 높은 잡음 임계치를 확장 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하는 방법을 사용할 수 있다. 하지만 SVC 기법을 사용하는 경우 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택할 수 있다. 예컨대 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치들 중 가장 낮은 잡음 임계치를 확장 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하는 방법을 사용할 수 있다.
한편 후술 될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 데이터 전송률은 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합에 의해 할당될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에서의 데이터 전송률의 할당은 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합을 할당하는 것을 모두 포함하는 의미로 해석되어야 할 것이다. 이때 부호화 율에 의해 데이터 전송률을 할당하는 것은 변조방식이 기본 계층과 확장 계층에 대해 고정된 경우를 가정하는 것이며, 변조방식에 의해 데이터 전송률을 할당하는 것은 부호화 율이 기본 계층과 확장 계층에 대해 고정된 경우를 가정하는 것이다.
삭제
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 안테나 시스템에서 송신장치의 구성을 보이고 있다. 도 1에서 보이고 있는 송신장치는 2개의 안테나와, 이로 인해 두 개의 계층 (Layer), 즉 하나의 기본 계층 (Layer 1)과 하나의 확장 계층 (Layer 2)를 가정하고 있다. 하지만 안테나와 계층이 송신장치에서 늘어나는 경우라 하더라도 본 발명이 동일하게 적용할 수 있음은 자명할 것이다. 단지 안테나의 수가 증가할 경우, 증가하는 안테나의 수에 비례하여 송신장치가 사용할 수 있는 전체 데이터 전송률이 증가한다는 차이점만을 가진다.
또한 도 1에서의 송신장치는 각 안테나 별로 별도의 부호화부를 구비하는 수평 전송 (horizontal transmission)을 전제로 하고 있다. 하지만 복수의 안테나가 하나의 부호화 부를 공유하는 수직 전송 (perpendicular transmission)을 지원하는 송신장치에 대해서도 본 발명의 실시 예를 적용할 수 있음은 자명하다. 뿐만 아니라 변조부를 계층별로 별도로 구비하거나 공유하는 것 또한 가능하다.
도 1을 참조하면, 송신장치는 소스 데이터 생성부(110), 부호화부(120), 데이터 전송률 할당부(140), 기록 매체(150) 및 다중 안테나 처리부(160)를 포함한다.
상기 소스 데이터 생성부(110)는 지원하는 통신 기술에 상응하는 데이터를 생성하고, 이를 출력한다. 상기 통신 기술의 일 예로는 DVB-NGH가 될 수 있다. 도 1에서는 하나의 기본 계층과 하나의 확장 계층을 전제로 하고 있으므로, 상기 소스 데이터 생성부(110)는 기본 계층을 위한 기본 계층 데이터와 확장 계층을 위한 확장 계층 데이터를 생성한다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)는 상기 기본 계층 데이터를 전송할 데이터 전송률 (기본 계층 데이터 전송률)과 상기 확장 계층 데이터를 전송할 데이터 전송률 (확장 계층 데이터 전송률)을 할당한다. 특히 상기 데이터 전송률 할당부(140)는 상기 기본 계층 데이터 전송률에 의해 획득 또는 에측되는 잡음 임계치 (이하 “기준 잡음 임계치”라 칭함)와 SVC 기법의 사용 여부를 고려하여 상기 확장 계층 데이터 전송률을 할당한다.
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보다 구체적으로 상기 데이터 전송률 할당부(140)는 각 계층에서 데이터 전송률 별 잡음 임계치를 산출한다. 그리고 상기 산출한 각 계층에서의 데이터 전송률 별 잡음 임계치를 기록 매체(150)로 제공하여 저장한다. 상기 데이터 전송률 할당부(140)는 상기 기본 계층 데이터 전송률에 의해 기본계층 데이터를 전송할 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 선택한다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)는 SVC 기법의 사용 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 상기 기준 잡음 임계치를 고려하여 상기 확장 계층 데이터 전송률을 할당한다. 이때 상기 데이터 전송률 할당부(140)는 SVC 기법의 사용 여부에 따라 서로 다른 조건에 의해 확장 계층 데이터 전송률을 할당한다.
예컨대 SVC 기법을 사용하지 않을 경우에는 확장 계층 데이터가 수신장치에 의해 반드시 복호되도록 하는 데이터 전송률을 선택하고, SVC 기법을 사용하는 경우에는 확장 계층 데이터가 수신장치에 의해 반드시 복호되지 않아도 되는 데이터 전송률을 선택한다.
즉 SVC 기법을 사용하지 않을 경우에는 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치에서 목표 잡음 임계치를 선택하고, SVC 기법을 사용하는 경우에는 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치에서 목표 잡음 임계치를 선택한다. 바람직하기로는 SVC 기법을 사용하지 않을 경우 상기 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치를 목표 잡음 가중치로 선택한다. 하지만 SVC 기법을 사용하는 경우에는 상기 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치를 목표 잡음 가중치로 선택한다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)는 목표 잡음 임계치를 선택하면, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 만족할 수 있도록 데이터 전송률을 결정한다. 이때 결정되는 데이터 전송률은 확장 계층 데이터 전송률이다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)는 목표 잡음 임계치의 선택과, 상기 목표 잡음 임계치를 기반으로 확장 계층 데이터 전송률을 결정하기 위해 앞서 산출한 데이터 전송률 별 잡음 임계치를 활용할 수 있다. 이 경우 상기 데이터 전송률 할당부(140)는 상기 기록 매체(150)에 기록된 확장 계층에서의 데이터 전송률 별 잡음 임계치에 관한 데이터를 독출한다. 예컨대 목표 잡음 임계치가 선택되면, 상기 선택된 목표 잡음 임계치에 대응한 변조방식과 부호화 율을 결정한다. 상기 변조방식과 부호화 율의 결정은 데이터 전송률을 결정하는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)는 결정한 확장 계층 데이터 전송률에 의해 상기 확장 계층 데이터를 전송하기 위한 부호화 율과 변조방식의 조합을 할당한다. 즉 상기 결정한 데이터 전송률을 얻기 위해 변조방식과 부호화 율을 동시에 고려하거나 변조방식을 고정하고 부호화 율만을 고려하거나 부호화 율을 고정하고 변조방식만을 고려할 수 있다.
상기 데이터 전송률 할당부(140)에 의해 할당된 데이터 전송률에 상응한 부호화 율과 변조방식에 관한 정보를 기본 계층 송신부와 확장 계층 송신부로 제공된다. 상기 기본 계층 송신부는 기본 계층 데이터를 전송하기 위한 제1부호화부(122)와 제1변조부(132)로 구성되며, 상기 확장 계층 송신부는 확장 계층 데이터를 전송하기 위한 제2부호화부(124)와 제2변조부(134)로 구성된다.
상기 부호화부(120)는 상기 소스 데이터 생성부(110)로부터 출력되는 기본 계층 데이터를 소정 부호화 율에 의해 부호화하는 제1부호화부(122)와 상기 소스 데이터 생성부(110)로부터 출력되는 확장 계층 데이터를 소정 부호화 율에 의해 부호화하는 제2부호화부(124)를 포함한다. 상기 부호화부(120)에는 다양한 부호화 기법이 적용될 수 있다. 그 대표적인 예가 다양한 부호화 율을 지원하는 LDPC 부호화 기법이 될 수 있다.
상기 제1부호화부(122)는 기본 계층 데이터의 전송을 위해 할당된 부호화 율에 의해 상기 기본 계층 데이터에 대한 부호화를 수행하고, 상기 부호화된 기본 계층 데이터를 출력한다. 상기 제2부호화부(124)는 확장 계층 데이터의 전송을 위해 할당된 부호화 율에 의해 상기 확장 계층 데이터에 대한 부호화를 수행하고, 상기 부호화된 확장 계층 데이터를 출력한다. 앞에서 상세히 설명한 바와 같이 상기 제2부호화부(124)에서 사용할 부호화 율은 상기 데이터 전송률 생성부(140)에 의해 할당된다.
상기 변조부(130)는 상기 부호화부(120)에 의해 부호화된 기본 계층 데이터를 소정 변조방식에 의해 변조하는 제1변조부(132)와, 상기 부호화부(120)에 의해 출력되는 부호화된 확장 계층 데이터를 소정 변조방식에 의해 변조하는 제2변조부(134)를 포함한다. 이때 상기 변조부(130)에서 사용되는 변조방식은 4-QAM, 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM 등이 될 수 있다.
상기 제1변조부(132)는 기본 계층 데이터의 전송을 위해 할당된 변조방식에 의해 상기 부호화된 기본 계층 데이터에 대한 변조를 수행하고, 상기 변조된 기본 계층 데이터를 다중 안테나 처리부(160)로 출력한다. 그리고 상기 제2변조부(134)는 확장 계층 데이터의 전송을 위해 할당된 변조방식에 의해 상기 부호화된 확장 계층 데이터에 대한 변조를 수행하고, 상기 변조된 확장 계층 데이터를 상기 다중 안테나 처리부(160)로 출력한다.
도 1의 송신장치는 수평 전송을 가정하고 있으므로, 상기 변조부(130)로부터 출력되는 변조 신호
Figure 112010027681043-pat00001
는
Figure 112010027681043-pat00002
로 표현될 수 있다.
상기 다중 안테나 처리부(160)는 상기 변조부(130)에 의해 변조된 기본 계층 데이터와 확장 계층 데이터를 할당된 안테나를 통해 송신한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 계층을 사용하는 다중 안테나 시스템의 송신장치에서 데이터 전송률을 할당하기 위한 제어 흐름을 보이고 있다. 즉 도 2에서는 기본 계층에 대한 기준 잡음 임계치를 사용하여 적어도 하나의 확장 계층에 대한 목표 잡음 임계치를 결정하고, 상기 결정된 목표 잡음 임계치를 얻기 위해 요구되는 데이터 전송률을 상기 적어도 하나의 확장 계층을 위해 할당하는 동작을 보이고 있다. 이때 적어도 하나의 확장 계층에 대한 목표 잡음 임계치를 결정할 시에 SVC 기법의 사용 여부를 고려한다.
한편 SVC 기법을 사용하지 않을 경우에는 기본 계층과 확장 계층이 존재 하지 않지만 설명의 편의를 위하여 두 개의 전송 안테나를 통해 각각 전송되는 두 개의 계층에 대하여 기본 계층과 확장 계층이라고 명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 송신장치는 210단계에서 각 계층에서 대해 데이터 전송률 별로의 잡음 임계치를 산출한다. 상기 잡음 임계치를 산출하는 계층은 기본 계층과 적어도 하나의 확장 계층을 포함한다. 예컨대 상기 잡음 임계치의 산출은 데이터를 수신함에 있어 에러가 발생하지 않는 것을 기준으로 한다. 즉 주어진 데이터 전송률에 의해 전송된 데이터가 오류 없이 복호 가능한 SNR의 최소값을 잡음 임계치로 산출할 수 있다.
그리고 상기 각 계층에서의 데이터 전송률은 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합에 의해 결정될 수 있다. 예컨대 데이터 전송률이 부호화 율과 변조방식의 조합에 의해 결정되는 경우, 상기 데이터 전송률은 MCS 레벨에 의해 할당될 수 있다. 단지 상이한 MCS 레벨이 사용되는 경우라 하더라도 동일한 데이터 전송률이 할당될 수도 있다. 다시 말해 MCS 레벨에 의해 선택된 부호화 율과 변조방식이 상이하더라도 송신장치에 의해 전송되는 데이터의 전송률은 동일할 수 있다. 하지만 후술 될 본 발명의 상세한 설명에서는 MCS 레벨이 상이할 시에 상이한 데이터 전송률이 할당되는 것을 전제로 하였음에 유념하여야 한다.
상기 데이터 전송률 별로 잡음 임계치를 산출하는 방법은 다중 안테나 시스템에 적용되는 전송 기술에 의해 달라질 수 있다. 즉 상기 다중 안테나 시스템에서 보편적으로 사용되는 알라무티 (Alamouti) 시공간 부호와 MMSE (Minimum-Mean-Square Error) 또는 MMSE-SIC (Successive Interference Cancellation) 기반의 BLAST (Bell Laboratories Space-Time) 기술의 사용에 따라 잡음 임계치를 산출하는 방법은 달라질 수 있다.
알라무티 시공간 부호를 사용할 때, 잡음 임계치는 하기 <수학식 1>을 사용하여 산출될 수 있다. 즉, 이하 수학식 1로 표현되는 채널 용량의 평균을 나타내는 함수의 역함수를 이용하여 특정 채널 용량을 갖도록 하는
Figure 112015042301550-pat00029
으로부터 잡음 임계치를 결정할 수 있다. 상기 잡음 임계치는 채널의 분산을 의미하는
Figure 112015042301550-pat00030
값이거나 상기
Figure 112015042301550-pat00031
을
Figure 112015042301550-pat00032
으로 변환하여 신호대 잡음 비를 dB 단위로 표현하기도 한다.
Figure 112010027681043-pat00003
상기 <수학식 1>은 Alamouti 시공간 부호를 사용하는 다중 안테나 시스템의 채널 계수인
Figure 112015042301550-pat00004
에 대한 조건부 BICM (bit-interleaved coded modulation) 채널 용량
Figure 112015042301550-pat00005
의 평균을 산출하는 식이다.
여기서
Figure 112010027681043-pat00006
는 하기 <수학식 2>에 의해 정의된다.
Figure 112010027681043-pat00007
상기 <수학식 2>에서 r은 수신 벡터와 채널 행렬의 곱을 의미하고, s는 특정 변조방식에 상응하는 신호 성좌를 의미하며, 확률 밀도 함수인
Figure 112015042301550-pat00009
는 하기 <수학식 3>에 의해 정의된다.
Figure 112010027681043-pat00010
상기 <수학식 3>에서
Figure 112015042301550-pat00011
는 가우시안 분포의 분산을 의미하며, exp(x)는
Figure 112015042301550-pat00012
를 의미한다.
그리고 MMSE-SIC 검출기의 사용으로 인한 잡음 임계치는 하기 <수학식 4>에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112010027681043-pat00013
상기 <수학식 4>는 각 계층의 조건부 채널 용량의 합에 의해 구할 수 있는 공간 다중화를 사용하는 다중 안테나 시스템의 i(0<i<=Nt) 번째 계층에서 조건부 달성 가능 전송률
Figure 112015042301550-pat00033
을 각 계층의 채널 계수인
Figure 112015042301550-pat00034
,
Figure 112015042301550-pat00035
,…,
Figure 112015042301550-pat00036
에 대해 평균을 취하면 평균적으로 달성 가능한 전송률을 구할 수 있다. 상기 수학식 4의 채널 용량의 평균을 나타내는 함수 내지 각각의 안테나 별 전송률을 나타내는 함수
Figure 112015042301550-pat00037
Figure 112015042301550-pat00038
의 역함수를 이용하여
Figure 112015042301550-pat00039
Figure 112015042301550-pat00040
값이 특정 채널 용량을 갖도록 하는
Figure 112015042301550-pat00041
Figure 112015042301550-pat00042
를 구하고, 이를 이용하여 잡음 임계치를 결정할 수 있다. 상기 잡음 인계치는 채널 분산을 의히하는
Figure 112015042301550-pat00043
Figure 112015042301550-pat00044
값이거나 상기
Figure 112015042301550-pat00045
Figure 112015042301550-pat00046
을
Figure 112015042301550-pat00047
Figure 112015042301550-pat00048
으로 변환하여 신호대 잡음 비를 dB 단위로 표현하기도 한다.
여기서 i번째 송신 안테나가 특정 변조방식의 신호 성좌 s의 심볼
Figure 112015042301550-pat00018
를 전송하는 경우에 i번째 계층의
Figure 112015042301550-pat00019
에 대한 조건부 BICM 채널 용량인
Figure 112015042301550-pat00020
는 하기 <수학식 5>에 의해 정의될 수 있다.
Figure 112010027681043-pat00021
상기 <수학식 5>에서 r은 수신 벡터와 채널 행렬의 곱을 의미하고, s는 특정 변조방식에 상응하는 신호 성좌를 의미하며, 확률 밀도 함수인
Figure 112015042301550-pat00023
는 하기 <수학식 6>에 의해 정의된다.
Figure 112010027681043-pat00024
상기 <수학식 6>에서
Figure 112015042301550-pat00025
는 가우시안 분포의 분산을 의미하며, exp(x)는
Figure 112015042301550-pat00026
를 의미한다.
상술한 바에 의해 각 계층의 잡음 임계치를 산출하고, 상기 산출한 잡음 임계치에 의해 성능 (capacity) 그래프를 작성한다. 그리고 상기 성능 그래프를 참조하여 달성하고자 하는 데이터 전송률의 SNR을 구할 수 있다.
하기 <표 1>은 MMSE-SIC 검출기를 사용하고, 두 개의 계층, 즉 2개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 가정할 때, 서로 다른 변조방식에서 부호화 율 별로 산출한 각 계층에서의 잡음 임계치에 대한 일 예를 보이고 있다.
변조방식 부호화 율 잡음 임계치 (dB)
1st layer 2nd layer
4-QAM 1/4 (1/5) -2.67 (-4.04) -3.45 (-4.67)
1/3 -0.72 -1.81
2/5 0.68 -0.61
1/2 (4/9) 2.63 (1.57) 1.00 (0.13)
3/5 4.59 2.52
2/3 5.96 3.56
3/4 (11/15) 7.83 (7.45) 4.97 (4.68)
4/5 (7/9) 9.17 (8.56) 5.93 (5.50)
5/6 (37/45) 10.18 (9.82) 6.65 (6.40)
8/9 12.30 8.09
9/10 12.81 8.46
16-QAM 1/4 (1/5) 2.71 (1.09) 1.11 (-0.23)
1/3 5.04 3.01
2/5 6.71 4.34
1/2 (4/9) 8.99 (7.73) 6.21 (5.19)
3/5 11.20 7.99
2/3 12.70 9.18
3/4 (11/15) 14.69 (14.28) 10.77 (10.43)
4/5 (7/9) 16.10 (15.45) 11.82 (11.35)
5/6 (37/45) 17.16 (16.79) 12.61 (12.34)
8/9 19.35 14.16
9/10 19.88 14.54
64-QAM 1/4 (1/5) 6.60 (4.67) 4.31 (2.74)
1/3 9.33 6.58
2/5 11.27 8.20
1/2 (4/9) 13.84 (12.43) 10.40 (9.19)
3/5 16.25 12.52
2/3 17.87 13.90
3/4 (11/15) 20.02 (19.58) 15.75 (15.39)
4/5 (7/9) 21.51 (20.84) 16.92 (16.39)
5/6 (37/45) 22.62 (22.22) 17.79 (17.50)
8/9 24.83 19.50
9/10 25.39 19.88
256-QAM 1/4 (1/5) 9.69 (7.45) 6.84 (5.03)
1/3 12.83 9.57
2/5 15.01 11.53
1/2 (4/9) 17.98 (16.36) 14.23 (12.76)
3/5 20.75 16.76
2/3 22.57 18.42
3/4 (11/15) 24.95 (24.44) 20.54 (20.12)
4/5 (7/9) 26.48 (25.77) 21.87 (21.26)
5/6 (37/45) 27.65 (27.25) 22.87 (22.53)
8/9 29.98 24.70
9/10 30.56 25.13
상기 <표 1> 상에서 낮은 SNR을 얻을 수 있는 부호화 율 또는 변조방식 또는 부호화 율과 변조방식의 조합이 높은 데이터 전송률을 제공한다. 예컨대 4-QAM의 변조방식과 4/9의 부호화 율의 조합에 의한 데이터 전송률에 비해 16-QAM의 변조방식과 1/5의 부호화 율의 조합이 더 높은 데이터 전송률을 가진다.
하기 <표 2>는 네 개의 계층, 즉 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 가정할 때, 서로 다른 변조방식에서 부호화 율 별로 산출한 각 계층에서의 잡음 임계치에 대한 일 예를 보이고 있다.
변조방식 부호화 율 잡음 임계치 (dB)
1st layer 2nd layer 3rd layer 4th layer
4-QAM 1/4 (1/5) -2.50 (-3.88) -2.93 (-4.24) -3.28 (-4.6) -3.60 (-4.8)
1/3 -0.48 -1.05 -1.58 -2.00
2/5 0.95 0.24 -0.41 -0.89
1/2 (4/9) 3.02 (1.87) 2.01 (1.09) 1.25 (0.36) 0.56 (-0.23)
3/5 4.96 3.72 2.75 2.03
2/3 6.38 4.90 3.76 2.93
3/4 (11/15) 8.31 (7.89) 6.42 (6.10) 5.17 (4.88) 4.17 (3.91)
4/5 (7/9) 9.60 (9.04) 7.44 (6.96) 6.04 (5.65) 4.97 (4.61)
5/6 (37/45) 10.65 (10.24) 8.20 (7.93) 6.71 (6.49) 5.59 (5.38)
8/9 12.75 9.80 8.01 6.73
9/10 13.26 10.18 8.33 6.98
16-QAM 1/4 (1/5) 3.27 (1.57) 2.35 (0.75) 1.50 (0.09) 0.85 (-0.42)
1/3 5.87 4.52 3.51 2.63
2/5 7.69 6.09 4.88 3.99
1/2 (4/9) 10.26 (8.84) 8.18 (6.99) 6.80 (5.75) 5.75 (4.8)
3/5 12.73 10.17 8.59 7.45
2/3 14.32 11.49 9.77 8.53
3/4 (11/15) 16.53 (16.06) 13.20 (12.84) 11.34 (11.1) 9.99 (9.69)
4/5 (7/9) 17.99 (17.34) 14.32 (13.82) 12.35 (11.9) 10.89 (10.5)
5/6 (37/45) 19.14 (18.75) 15.10 (14.83) 13.03 (12.8) 11.61 (11.4)
8/9 21.39 16.76 14.48 12.93
9/10 21.92 17.14 14.81 13.26
64-QAM 1/4 (1/5) 7.65 (5.48) 6.05 (4.18) 4.92 (3.30) 4.05 (2.44)
1/3 10.79 8.65 7.25 6.22
2/5 12.96 10.46 8.89 7.77
1/2 (4/9) 15.82 (14.25) 12.88 (11.57) 11.14 (9.95) 9.89 (8.77)
3/5 18.49 15.14 13.30 11.96
2/3 20.31 16.63 14.68 13.28
3/4 (11/15) 22.58 (22.11) 18.53 (18.13) 16.45 (16.07) 15.07 (14.70)
4/5 (7/9) 24.01 (23.38) 19.79 (19.22) 17.61 (17.07) 16.15 (15.66)
5/6 (37/45) 25.18 (24.80) 20.68 (20.38) 18.44 (18.15) 16.93 (16.67)
8/9 27.52 22.38 19.95 18.42
9/10 28.05 22.80 20.32 18.73
256-QAM 1/4 (1/5) 11.11 (8.60) 8.98 (6.87) 7.48 (5.58) 6.47 (4.69)
1/3 14.80 11.97 10.33 9.07
2/5 17.26 14.20 12.35 11.07
1/2 (4/9) 20.53 (18.76) 17.01 (15.42) 15.07 (13.61) 13.69 (12.32)
3/5 23.38 19.62 17.59 16.22
2/3 25.32 21.35 19.24 17.85
3/4 (11/15) 27.75 (27.22) 23.51 (23.05) 21.33 (20.92) 19.88 (19.46)
4/5 (7/9) 29.31 (28.58) 24.82 (24.25) 22.62 (22.00) 21.14 (20.57)
5/6 (37/45) 30.54 (30.16) 25.81 (25.47) 23.55 (23.24) 22.05 (21.75)
8/9 32.85 27.69 25.28 23.71
9/10 33.44 28.12 25.67 24.08
상기 <표 1>과 <표 2>에서 부호화 방식으로 DVB-S2 표준에서 고려하고 있는 LDPC 부호를 적용하였다. 그리고 DVB-S2에서 길이 16200의 LDPC 부호를 사용하는 경우에는 실제 부호화 율이 표시된 부호화 율과 다른 경우가 존재한다. 따라서 상기 <표 1>와 <표 2>에서는 실제 부호화 율과 상기 실제 부호화 율을 적용할 시에 산출되는 잡음 임계치를 괄호로 표기하였다.
한편 상기 <표 1>과 <표 2>에서 SVC 기법을 적용하는 경우, 첫 번째 계층 (1st layer)이 기본 계층이 되고, 적어도 하나의 나머지 계층 (2nd layer, 3rd layer, 4th layer)이 확장 계층에 될 수 있다. 하지만 SVC 기법을 적용하지 않는 경우에는 기본 계층과 확장 계층을 구분할 필요가 없다.
상기 송신장치는 기본 계층과 적어도 하나의 확장 계층에 대해 지원할 수 있는 모든 데이터 전송률 별로 측정되는 잡음 임계치를 산출하면, 이를 별도의 테이블로 구성하고, 상기 구성된 테이블을 저장하고 관리할 수 있다. 따라서 상기 210단계에서 이루어지는 잡음 임계치를 산출하는 동작은 본 발명의 실시를 위해 반드시 실시될 필요는 없다. 즉 송신장치가 사전에 구성된 테이블을 통해 이미 각 계층에 대한 데이터 전송률 별로의 잡음 임계치를 알고 있다면, 상기 210단계는 생략될 수도 있다.
상기 송신장치는 212단계에서 기준 잡음 임계치를 선택한다. 이를 위해 상기 송신장치는 현재의 채널 환경을 고려하여 복수의 계층들 중 하나인 기본 계층에서 사용할 데이터 전송률을 할당한다. 그리고 상기 할당된 데이터 전송률에 의해 기본 계층 데이터를 전송할 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 선택한다. 상기 송신장치는 할당된 데이터 전송률에 의해 기준 계층 데이터를 전송할 시에 상응하는 잡음 임계치는 앞서 이루어진 잡음 임계치 산출 동작 또는 사전에 구성된 테이블을 통해 이미 알고 있는 정보이다.
상기 송신장치는 214단계에서 SVC 기법의 사용 여부를 판단한다. 상기 SVC 기법의 사용 여부는 사용자에 의해 선택되거나 서비스 받고자 하는 콘텐츠 또는 채널 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
만약 SVC 기법을 사용하지 않을 경우, 상기 송신장치는 216단계에서 제1조건에 의해 적어도 하나의 확장 계층별 잡음 임계치를 선택한다. 예컨대 상기 제1조건은 기준 임계치를 고려할 때 확장 계층 데이터에 대한 복호에 반드시 성공할 수 있는 조건이다. 일 예로 상기 제1조건은 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치를 선택하는 조건이 될 수 있다. 이때 바람직하기로는 상기 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치에서 가장 높은 잡음 임계치를 목표 잡음 임계치로 선택한다.
그 후 상기 송신장치는 218단계에서 상기 선택한 목표 잡음 임계치에 상응하는 데이터 전송률을 결정한다. 상기 데이터 전송률을 결정하는 방안으로는 변조방식과 부호화 율을 동시에 고려하는 방안, 변조방식을 고정하고 부호화 율만을 고려하는 방안 및 부호화 율을 고정하고 변조방식만을 고려하는 방안이 있을 수 있다.
일 예로 상기 <표 1>을 참조하면, 제1계층에서 16-QAM의 변조방식과 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에 기준 잡음 임계치는 8.99dB인 것을 확인할 수 있다. 따라서 제2계층에 대해서는 상기 기준 잡음 임계치인 8.99dB보다 낮은 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치인 8.46dB를 목표 잡음 임계치로 선택한다. 그리고 제2계층에 대한 변조방식과 부호화 율을 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 8.46dB에 상응하는 4-QAM과 9/10으로 결정한다.
하지만 모든 계층에 대한 변조방식이 16-QAM으로 고정되었다면, 제2계층에 대해서는 변조방식으로 16-QAM을 사용할 경우에 있어서 상기 기준 잡음 임계치인 8.99dB보다 낮은 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치인 7.99dB를 목표 잡음 임계치로 선택한다. 그리고 제2계층에 대한 부호화 율을 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 7.99dB에 상응하는 3/5로 결정한다.
다른 예로써 상기 <표 2>를 참조하면, 제1계층에서 16-QAM의 변조방식과 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에 기준 잡음 임계치는 10.26dB인 것을 확인할 수 있다. 따라서 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대해서는 상기 기준 잡음 임계치인 10.26dB보다 낮은 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치인 10.17dB, 9.77dB, 9.99dB를 목표 잡음 임계치로 선택한다. 그리고 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대한 변조방식과 부호화 율을 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 10.17dB, 9.77dB, 9.99dB 각각에 상응하는 16-QAM과 3/5, 16-QAM과 2/3, 16-QAM과 3/4으로 결정한다.
이때 모든 계층에 대한 변조방식이 16-QAM으로 고정되었다고 하더라도, 제1계층에서 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에는 나머지 계층에 대해 할당되는 부호화 율은 상기한 예와 동일한 결과를 얻을 것이다.
하지만 214단계에서 SVC 기법을 사용하면, 상기 송신장치는 220단계에서 제2조건에 의해 적어도 하나의 확장 계층별 잡음 임계치를 선택한다. 예컨대 상기 제2조건은 기준 잡음 임계치를 고려할 때, 확장 계층 데이터에 대한 복호에 반드시 성공하지 않아도 되는 조건에 해당한다. 일 예로 상기 제2조건은 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치를 선택하는 조건이 될 수 있다. 예로써, 상기 확장 계층이 얻을 수 있는 잡음 임계치들 중 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치 에서 가장 낮은 잡음 임계치를 목표 잡음 임계치로 선택한다.
그 후 상기 송신장치는 222단계에서 상기 선택한 목표 잡음 임계치에 상응하는 데이터 전송률을 결정한다. 상기 데이터 전송률을 결정하는 방안으로는 변조방식과 부호화 율을 동시에 고려하는 방안, 변조방식을 고정하고 부호화 율만을 고려하는 방안 및 부호화 율을 고정하고 변조방식만을 고려하는 방안이 있을 수 있다.
일 예로 상기 <표 1>을 참조하면, 기본 계층에서 16-QAM의 변조방식과 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에 기준 잡음 임계치는 8.99dB인 것을 확인할 수 있다. 따라서 확장 계층에 대해서는 상기 기준 잡음 임계치인 8.99dB보다 높은 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치인 9.18dB를 목표 잡음 임계치로 선택한다. 그리고 확장 계층에 대한 변조방식과 부호화 율을 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 9.18dB에 상응하는 16-QAM과 2/3로 결정한다.
이때 모든 계층에 대한 변조방식이 16-QAM으로 고정되었다고 하더라도, 기본 계층에서 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에는 확장 계층에 대해 할당되는 부호화 율은 상기한 예와 동일한 2/3로 결정될 것이다.
다른 예로써 상기 <표 2>를 참조하면, 기본 계층에서 16-QAM의 변조방식과 1/2의 부호화 율을 사용하는 경우에 기준 잡음 임계치는 10.26dB인 것을 확인할 수 있다. 따라서 3개의 확장 계층인 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대해서는 상기 기준 잡음 임계치인 10.26dB보다 높은 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치인 10.46dB, 10.33dB, 10.89dB를 목표 잡음 임계치로 선택한다. 그리고 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대한 변조방식과 부호화 율을 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 10.46dB, 10.33dB, 10.89dB 각각에 상응하는 64-QAM과 2/5, 256-QAM과 1/3, 16-QAM과 4/5로 결정한다.
하지만 모든 계층에 대한 변조방식이 16-QAM으로 고정되었다면, 3개의 확장 계층인 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대한 목표 잡음 임계치는 11.49dB, 11.34dB, 10.89dB로 선택된다. 그리고 제2계층, 제3계층 및 제4계층 각각에 대한 부호화 율은 상기 선택한 목표 잡음 임계치인 11.49dB, 11.34dB, 10.89dB 각각에 상응하는 2/3, 3/4, 4/5로 결정된다.
상술한 동작에 의해 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층 (또는 2nd layer)을 위한 데이터 전송률이 결정되면, 상기 송신장치는 224단계에서 결정된 데이터 전송률에 의해 데이터를 전송한다. 즉 상기 송신장치는 상기 기본 계층 (또는 1st layer)을 위해 결정된 기본 계층 데이터 전송률에 의해 기본 계층 데이터 (또는 제1계층 데이터)를 전송하고, 상기 적어도 하나의 확장 계층 (또는 2nd layer)을 위해 결정된 확장 계층 데이터 전송률에 의해 해당 확장 계층 데이터 (또는 제2계층 데이터)를 전송한다.
상술한 일 예를 가정하면, SVC 기법을 사용하지 않는 경우 상기 송신장치는 제1계층 데이터를 16-QAM의 변조방식과 2/3의 부호화 율에 의해 전송하고, 제2계층 데이터를 64-QAM의 변조방식과 3/5의 부호화 율에 의해 전송한다. 하지만 SVC 기법을 사용하는 경우 상기 송신장치는 기본 계층 데이터를 16-QAM의 변조방식과 2/3의 부호화 율에 의해 전송하고, 확장 계층 데이터를 128-QAM의 변조방식과 4/9의 부호화 율에 의해 전송한다.
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 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉 앞에서 살펴본 본 발명의 실시 예에서는 기준 잡음 임계치에 의해 나머지 계층에 대한 목표 잡음 임계치를 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치에 의해 변조방식 및/또는 부호화 율을 할당하는 것을 개시하였다.
하지만 다른 예로써 기본 계층 (또는 제1계층)에서 사용한 변조방식 및 부호화 율에 의해 적어도 하나의 확장 계층 (또는 제2계층)에서 사용할 변조방식 및/또는 부호화 율을 직접 할당하는 것도 가능하다.
이를 위해서는 SVC 기법을 적용하는 경우와 SVC 기법을 적용하지 않는 경우 각각에 대응하여 계층별 매핑 테이블을 사전에 구성하여야 한다. 상기 계층별 매핑 테이블은 상기 <표 1>과 <표 2>에서 예시된 산출 결과를 기반으로 기본 계층 (또는 제1계층: 1st Layer)에서 사용될 수 있는 변조방식과 부호화 율의 조합 별로 확장 계층 (또는 제2계층: 2nd Layer)에서 사용될 변조방식과 부호화 율의 조합을 매칭시키는 것이다. 이때 바람직하기로는 SVC 기법을 사용하는 경우와 SVC 기법을 사용하지 않는 경우 각각에 대응하여 별도의 계층별 매핑 테이블을 정의할 필요가 있다.
하기 <표 3>은 실제 부호화 율과 SVC 기법을 적용할 경우에 있어, 상기 <표 1>을 기반으로 기본 계층 (1st Layer)에 대해 할당 가능한 변조방식과 부호화 율의 조합 각각에 대응하여 확장 계층 (2nd Layer)에 할당할 변조방식과 부호화 율의 조합을 정리한 것이다.
기본 계층 확장 계층
변조방식 부호화 율 변조방식 부호화 율
4-QAM 1/5 4-QAM 1/3
1/3 2/5
2/5 3/5
4/9 3/5
3/5 11/15
2/3 37/45
11/15 16-QAM 3/5
7/9 2/3
37/45 11/15
8/9 37/45
16-QAM 1/5 4-QAM 3/5
1/3 37/45
2/5 16-QAM 3/5
4/9 3/5
3/5 7/9
2/3 64-QAM 2/3
11/15 11/15
7/9 11/15
37/45 7/9
8/9 8/9
64-QAM 1/5 256-QAM 1/5
1/3 1/3
2/5 16-QAM 7/9
4/9 64-QAM 2/3
3/5 7/9
2/3 8/9
11/15 256-QAM 11/15
7/9 7/9
37/45 37/45
8/9 8/9
256-QAM 1/5 16-QAM 3/5
1/3 64-QAM 2/3
2/5 11/15
4/9 7/9
3/5 256-QAM 7/9
2/3 8/9
11/15 8/9
7/9 8/9
37/45 8/9
8/9 8/9
그리고 하기 <표 4>는 실제 부호화 율과 SVC 기법을 적용하지 않을 경우에 있어, 상기 <표 1>을 기반으로 제1계층(1st layer)에 대해 할당 가능한 변조방식과 부호화 율의 조합 각각에 대응하여 제2계층(2nd Layer)에 할당할 변조방식과 부호화 율의 조합을 정리한 것이다.
1st Layer 2nd Layer
변조방식 부호화 율 변조방식 부호화 율
4-QAM 1/5 4-QAM 1/5
1/3 1/3
2/5 4/9
4/9 4/9
3/5 16-QAM 2/5
2/3 4/9
11/15 64-QAM 1/3
7/9 2/5
37/45 128-QAM 1/3
8/9 2/5
16-QAM 1/5 4-QAM 4/9
1/3 16-QAM 1/5
2/5 64-QAM 1/3
4/9 1/3
3/5 16-QAM 11/15
2/3 64-QAM 3/5
11/15 2/3
7/9 11/15
37/45 128-QAM 3/5
8/9 2/3
64-QAM 1/5 16-QAM 2/5
1/3 64-QAM 4/9
2/5 16-QAM 11/15
4/9 37/45
3/5 64-QAM 11/15
2/3 37/45
11/15 8/9
7/9 128-QAM 11/15
37/45 7/9
8/9 8/9
256-QAM 1/5 64-QAM 1/3
1/3 3/5
2/5 2/3
4/9 11/15
3/5 128-QAM 11/15
2/3 37/45
11/15 37/45
7/9 8/9
37/45 8/9
8/9 8/9
일 예로 SVC 기법을 사용하는 경우, 기본 계층의 변조방식이 16-QAM이고 부호화 율이 3/5이라면, 상기 <표 3>을 기반으로 확장 계층에 대한 변조방식으로 16QAM, 부호화 율로 7/9을 할당한다. 하지만 SVC 기법을 사용하지 않는 경우, 제1계층의 변조방식이 16-QAM이고 부호화 율이 3/5이라면, 상기 <표 4>를 기반으로 확장 계층에 대한 변조방식으로 16-QAM, 부호화 율로 11/15을 할당한다.
한편 계층별 매핑 테이블을 이용하는 방안에 대해 송신 안테나와 수신 안테나 각각이 2개인 경우에 대해서만 설명하였다. 하지만 <표 2>에서 보이고 있는 테이블을 기반으로 송신 안테나와 수신 안테나 각각이 4개인 경우에 있어서의 계층별 매핑 테이블을 정의하고, 상기 정의된 계층별 매핑 테이블을 이용하여 3개의 확장 계층 또는 3개의 제2계층에 대해 변조방식 및/또는 부호화 율을 할당하는 것도 가능하다.
또한 모든 계층에서의 변조방식을 고정시키거나 부호화 율을 고정시키는 경우에 대해서도 계층별 매핑 테이블을 구성할 수 있으며, 상기 구성된 계층별 매핑 테이블에 의해 적어도 하나의 확장 계층 (또는 제2계층)에 대한 부호화 율 또는 변조방식을 할당할 수 있다.

Claims (21)

  1. 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서의 데이터 전송률 할당방법에 있어서,
    복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 데이터 전송률에 의해 데이터 전송 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 설정하는 과정과,
    상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding; SVC)의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률을 할당하는 과정을 포함하는 데이터 전송률 할당방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 전송률을 할당하는 과정은,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 기법을 사용하는 경우, 상기 나머지 계층에 대해 예측 가능한 잡음 임계치들에서 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위해 요구되는 데이터 전송률을 상기 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률로 할당하는 과정과,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 나머지 계층에 대해 예측 가능한 잡음 임계치들에서 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위해 요구되는 데이터 전송률을 상기 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률로 할당하는 과정 중 하나의 과정임을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 기법을 사용하는 경우 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치이며,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 기법을 사용하지 않는 경우 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치임을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기준 잡음 임계치와 상기 목표 잡음 임계치는 해당 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률로 데이터를 전송할 경우에 오류 없이 복호가 가능한 신호대 잡음비의 최소 값임을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 전송률은 부호화 율과 변조방식 중 적어도 하나를 결정하는 것에 의해 할당되며, 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률 또는 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 부호화 율과 변조방식은 메모리 테이블에 의해 관리됨을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당방법.
  6. 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서의 데이터 전송률 할당장치에 있어서,
    복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 기본 데이터 전송률에 의한 데이터 전송 시에 예측되는 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 선택하고, 상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding; SVC)의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용할 확장 데이터 전송률을 결정하는 데이터 전송률 할당부와,
    상기 기본 데이터 전송률에 의해 상기 기본 계층에 상응한 기본 계층 데이터를 전송하고, 상기 확장 데이터 전송률에 의해 상기 나머지 계층에 상응한 확장 계층 데이터를 전송하는 송신부를 포함하는 데이터 전송률 할당장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 데이터 전송률 할당부는,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우, 상기 나머지 계층에 대해 예측 가능한 잡음 임계치들에서 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위해 요구되는 데이터 전송률을 상기 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률로 결정하고,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 나머지 계층에 대해 예측 가능한 잡음 임계치들에서 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 하나를 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위해 요구되는 데이터 전송률을 상기 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률로 결정하는 데이터 전송률 할당장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 큰 잡음 임계치 중 가장 작은 잡음 임계치이며, 상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치 중 가장 큰 잡음 임계치임을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기준 잡음 임계치와 상기 목표 잡음 임계치 각각은 해당 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률로 데이터를 전송할 경우에 오류 없이 복호가 가능한 신호대 잡음비의 최소 값임을 특징으로 하는 데이터 전송률 할당장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 전송률은 부호화 율과 변조방식 중 적어도 하나를 결정하는 것에 의해 할당되며, 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률 또는 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 부호화 율과 변조방식을 메모리 테이블의 형식으로 관리하는 기록매체를 더 구비하는 데이터 전송률 할당장치.
  11. 다중 안테나를 구비하는 송신장치에서 컴퓨터에서 실행하는 것이 가능한 프로그램을 기록하고, 데이터 전송률을 할당하기 위해 사용하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서,
    복수의 계층들 중에서 기본 계층에 적용된 데이터 전송률에서의 데이터 전송에 상응한 잡음 임계치를 기준 잡음 임계치로 설정하고, 상기 기준 잡음 임계치를 기반으로, 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding; SVC)의 사용 여부를 고려하여 상기 복수의 계층들 중에서 하나 또는 다수의 나머지 계층들에게 데이터 전송률을 할당함을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우, 상기 나머지 계층에 상응한 잡음 입계치들 중에서 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치들 중 하나를 상기 나머지 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위한 데이터 전송률을 할당하며,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 나머지 계층에 상응한 잡음 입계치들 중에서 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치들 중 하나를 상기 나머지 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위한 데이터 전송률을 할당함을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우, 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치이며,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치임을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기준 잡음 임계치와 상기 목표 잡음 임계치 각각은 해당 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률로 데이터를 전송할 경우에 오류 없이 복호가 가능한 신호대 잡음비의 최소 값임을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  15. 송신장치에 있어서,
    다수의 안테나들로 구성된 다중 안테나와,
    상기 다중 안테나를 구성하는 다수의 안테나들 중 하나의 안테나를 통해 복수의 계층들 중 기본 계층에 적용된 데이터 전송률에 의해 기본 계층 데이터를 전송하는 기본 계층 송신부와,
    상기 기본 계층에 적용된 데이터 전송률로 상기 기본 계층 데이터의 전송에 대응한 기준 잡음 임계치를 기반으로 상기 다중 안테나를 구성하는 나머지 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 통해 상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용된 데이터 전송률에 의해 나머지 계층 데이터를 전송하는 확장 계층 송신부와,
    상기 기준 잡음 임계치를 기반으로 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding)의 사용 여부를 고려하여 상기 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률을 할당하는 데이터 전송률 할당부를 구비하는 송신장치.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우, 상기 데이터 전송률 할당부는 상기 나머지 계층에 상응한 잡음 입계치들 중에서 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 잡음 임계치들 중 하나를 상기 나머지 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위한 데이터 전송률을 할당하며,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 데이터 전송률 할당부는 상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 나머지 계층에 상응한 잡음 입계치들 중에서 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 잡음 임계치들 중 하나를 상기 나머지 계층을 위한 목표 잡음 임계치로 선택하고, 상기 선택한 목표 잡음 임계치를 위한 데이터 전송률을 할당함을 특징으로 하는 송신장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하는 경우, 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 높은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 낮은 잡음 임계치이며,
    상기 스케일러블 비디오 코딩 (scalable video coding) 기법을 사용하지 않는 경우, 상기 목표 잡음 임계치는 상기 기준 잡음 임계치보다 낮은 적어도 하나의 잡음 임계치 중 가장 높은 잡음 임계치임을 특징으로 하는 송신장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기준 잡음 임계치와 상기 목표 잡음 임계치 각각은 해당 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률로 데이터를 전송할 경우에 오류 없이 복호가 가능한 신호대 잡음비의 최소 값임을 특징으로 하는 송신장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 데이터 전송률은 상기 기본 계층 송신부 또는 상기 확장 계층 송신부의 부호화부에 적용될 부호화 율과 상기 기본 계층 송신부 또는 상기 확장 계층 송신부의 변조부에 적용될 변조방식 중 적어도 하나를 결정하는 것에 의해 할당되며,
    여기서 상기 송신장치는 메모리 테이블에서 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 데이터 전송률 또는 상기 잡음 임계치에 대응하여 미리 설정된 부호화 율과 미리 설정된 변조방식을 관리하는 기록매체를 더 구비하는 송신장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 계층들 중 상기 기본 계층을 제외한 나머지 계층에 적용할 데이터 전송률을 할당하는 과정은,
    상기 데이터 전송률을 위한 변조방식 및 부호화 율을 결정하는 과정과,
    상기 기준 잡음 임계치에 근거하여 상기 복수의 계층들 중 적어도 하나의 다른 계층 각각에 따른 목표 잡음 임계치를 결정하고, 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding; SVC)이 사용 중인지 결정하는 과정과,
    상기 결정된 목표 잡음 임계치를 기반으로 상기 복수의 계층들 중 상기 적어도 하나의 다른 계층에 따른 제2 데이터 전송률을 할당하는 과정과,
    상기 제2 데이터 전송률을 위한 제2 변조방식 및 제2 부호화 율을 결정하는 과정과,
    상기 기준 잡음 임계치는 상기 SVC를 사용하는 경우 낮은 신호대 잡음비 (Signal to Noise Ratio; SNR)를 가지는 채널 환경에서 기본 계층 (Based Layer) 데이터를 수신할 수 있도록 설정되고,
    상기 목표 잡음 임계치는 상기 SVC를 사용하지 않는 경우 낮은 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR)를 가지는 채널 환경에서 기본 계층 데이터 및 확장 계층(Enhanced Layer)를 수신할 수 있어야 하는 데이터 전송률 할당방법.
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