KR102055615B1 - 방송 송신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방송 송신 장치에 관한 것이다.
이러한 본 명세서는 ATSC 전송 표준에 따른 ATSC 신호를 전송하는 ATSC 신호 생성부, 상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 가지며, NTSC 제거 필터의 널(null)의 주파수 영역에 위치하는 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 전송하는 저속 데이터 신호 생성부, 상기 ATSC 신호 및 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 결합하는 결합부 및 상기 결합부에 의해 결합된 신호를 RF 신호로 송신하는 RF 송신부를 포함하는 방송 송신 장치를 개시한다.

Description

방송 송신 장치 및 방법{Apparatus and Method for Transmitting Broadcast}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방송 송신 장치 및 방법에 관한 것이다.

방송 서비스는 성격상 상업성과 공익성을 갖는다. 공익 서비스의 일부로서 ATSC를 포함한 모든 방송 표준이 재난방송 서비스를 위한 기능을 명시하고 있으며, 최근 ATSC의 모바일 방송 표준인 ATSC-M/H를 통한 재난방송 서비스가 구현된 바 있다. 하지만, 이러한 종래의 재난방송 서비스는 수신기를 통한 방송 서비스 수신 중에만 이용 가능하다. 재난방송의 중요성과 긴급성을 고려하면 대기 모드(stand-by) 모드에 있는 수신기의 경우에도 재난 방송을 수신하는 경우 대기 모드에서 깨어나 재난방송 서비스를 시청자에게 제공해 줄 필요가 있다. 하지만, 종래의 ATSC 표준으로는 수신기가 간헐적으로 대기 모드에서 깨어나 6MHz 대역폭으로 수신되는 전체 방송 신호에 대해 동기화, 채널등화, 복조, 채널복호 등의 신호 처리 과정을 수행한 후 재난방송 정보의 수신 여부를 판정해야 한다. 따라서, 재난방송 서비스를 지원하는 수신기들은 대기 모드에서 전력 소모가 크다. 특히, 배터리의 성능이 중요시되는 모바일 수신기의 경우에는 전력 소모의 문제가 더욱 심각하다.

따라서, 당 기술분야에서는 기존의 ATSC 방송 데이터에 재난방송 등의 간단한 제어 신호를 효과적으로 전송할 수 있는 방송 서비스의 제공이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 방송 송신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 기존의 ATSC 방송 데이터에 간단한 제어 신호 등의 저속 데이터를 추가적으로 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면 방송 송신 장치가 제공된다. 상기 방송 송신 장치는 ATSC 전송 표준에 따른 ATSC 신호를 전송하는 ATSC 신호 생성부, 상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 가지며, NTSC 제거 필터의 널(null)의 주파수 영역에 위치하는 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 전송하는 저속 데이터 신호 생성부, 상기 ATSC 신호 및 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 결합하는 결합부 및 상기 결합부에 의해 결합된 신호를 RF 신호로 송신하는 RF 송신부를 포함하도록 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 지상파 또는 모바일 ATSC 수신기의 성능에 영향을 주지 않으면서 저속의 데이터를 추가로 송신할 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

또한, 종래의 ATSC 방송 신호와 결합하여 재난방송용 수신기를 위한 웨이크-업(wake-up) 제어를 효과적으로 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 방송 송신 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 방송 송신 장치의 NTSC 간섭 제거 필터를 통해 간섭이 제거되는 효과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 방송 수신기의 NTSC 간섭 제거 필터의 구조의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방송 송신 장치의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 ATSC 신호 생성부의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 ATSC 신호 생성부를 통해 생성된 ATSC 신호의 스펙트럼을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 저속 데이터 신호 생성부를 통해 생성된 신호의 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방송 송신 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 방송 송신 장치의 구조도이다.

미국의 디지털 TV 방송 표준화 기구인 ATSC(Advanced Television System Committee)에서 제정한 전송 표준인 A/53 Part 2에 따르면, 8-VSB 변조방식을 사용하는 경우, RS(Reed-Solomon) 부호화와 콘볼루션널 인터리빙(convolutional interleaving)을 거친 비트열에 대해 도 1과 같이 간섭 필터 사전부호화(interference filter pre-coding)와 트렐리스(Trellis) 부호화를 적용한 후 8-레벨 심볼로 매핑하는 구성을 포함한다. 상기 간섭 필터 사전부호화는 ATSC 신호와 동일한 채널로 기존 NTSC 아날로그 신호가 수신되는 경우에 기존 NTSC 아날로그 신호의 간섭으로 인하여 ATSC 신호 수신 성능이 크게 저하되는 것을 막기 위한 것이다. 즉, NTSC 아날로그 신호에 의한 동일채널간섭이 예상되는 지역에서는 도 2와 같이 송신기에 할당된 채널의 중심 주파수에서 28.615kHz만큼 더 높게 ATSC 신호를 송신할 수 있다. 수신기에서는 송신기에 사용된 간섭 필터 사전부호화와 동일한 형태를 갖는 NTSC 간섭 제거 필터(NTSC interference rejection filter)를 구성할 수 있다.

도 3은 발명의 실시 예가 적용될 수 있는 방송 수신기의 NTSC 간섭 제거 필터의 구조의 구조도이다.

상기 NTSC 간섭 제거 필터를 사용하면 NTSC 아날로그 신호의 영상 반송파(video carrier), 컬러 부반송파(chroma subcarrier), 음성 반송파(audio carrier) 신호가 NTSC 제거 필터(NTSC rejection filter)의 널(null)에 가깝게 위치하므로 간단히 NTSC 아날로그 간섭 신호를 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

간섭 필터 사전부호화기는 수신기의 NTSC 제거 필터가 ATSC 방송 데이터의 복원 성능을 저해하지 않도록 하기 위하여 구성된 것과 마찬가지로, 송신기에 수신기의 NTSC 제거 필터와 동일한 형태로 적용한 것이다.

상기와 같이, ATSC 표준은 NTSC 아날로그 신호로부터의 동일채널 간섭을 고려한 간섭 필터 사전부호화를 기본적으로 포함하고 있다. 따라서, 모든 ATSC 수신기들은 NTSC 제거 필터를 포함하고 있으며, 이는 A/53 표준을 따르는 지상파 TV 뿐만 아니라 A/95와 호환성을 갖도록 설계된 ATSC-M/H 표준(문서번호: A/153)에서도 마찬가지다.

하지만, 최근 전세계적으로 아날로그 지상파 TV 방송을 중단하고 디지털 TV 방송을 전환하고 있는 추세에서는 ATSC 표준에 포함된 간섭 필터 사전부호화기의 NTSC 간섭을 제거하여야 할 필요가 없다. 특히, ATSC 미국은 2009년 6월 전국적인 지상파 TV 방송의 디지털 전환을 성공적으로 실시함으로써 NTSC 방식 아날로그 TV 방송에 의한 동일채널 간섭 문제가 없는 상황이다. 우리나라 역시 2012년 TV 방송 디지털 전환 이후에는 미국과 동일한 상황이다. 하지만, 간섭 필터 사전부호화의 유무에 따른 전송 성능에 미치는 영향은 거의 없다. 특히, 이미 보급된 종래 ATSC 수신기들에는 NTSC 제거 필터가 적용되어 있기 때문에, 디지털 전환 이후에도 ATSC 표준을 변경하여야 할 필요가 없고, 수신기를 교체하여야 할 필요가 없다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 방송 송신 장치의 구조도이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 방송 송신 장치는 ATSC 신호 생성부(41), 저속 데이터 신호 생성부(43), 결합부(45), RF 송신부(47)를 포함하여 구성된다.

ATSC 신호 생성부(41)는 ATSC 전송 표준 A/53 Part 2에 따른 신호를 생성한다. ATSC 신호 생성부(41)의 구체적인 구조는 도 5와 같고, ATSC 신호 생성부(41)의 신호 처리 과정을 거친 ATSC 신호의 스펙트럼은 도 6에 도시된 바와 같다.

ATSC 신호의 송신 주파수는 도 2에 도시된 스펙트럼과 같이, 필요에 따라 해당 송신기에 할당된 채널의 중심 주파수에서 특정 주파수 간격만큼 이동된 중심 주파수를 가질 수도 있다. 도 2에 도시된 스펙트럼에서는 28.615kHz를 갖는 것으로 표현되었지만, 다른 중심 주파수 오프셋(offset)을 갖는 것도 가능하다.

저속 데이터 신호 생성부(43)는 도 7과 같은 스펙트럼을 갖는 저속 데이터 신호를 출력한다. 도 7에 따르면, 저속 데이터 신호 생성부(43)는 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 갖는 하나의 방송채널 대역폭 내에 5개의 협대역(narrow-band) 신호를 동시에 전송할 수 있다. 또한, 필요에 따라 5개의 협대역 신호의 양 끝에 협대역 스펙트럼을 추가로 더 이용하여 최대 7개의 협대역 스펙트럼을 동시에 전송할 수도 있고, 5개의 협대역 신호 중 일부의 스펙트럼으로만 구성된 협대역 신호를 전송할 수도 있다. 저속 데이터 신호 생성부(43)에서 생성하는 저속 데이터 신호 스펙트럼을 구성하는 협대역 신호는 채널부호, 변조 등의 기술 방식이 특정 방식에 국한되지 않고 여러 가지 기술 방식을 사용하여 생성될 수 있다.

또한, 상기 도 6 및 도 7에 도시된 두 스펙트럼은 동일한 주파수 범위를 가지며, ATSC 신호에 특정 주파수 오프셋(offset)이 적용될 경우에는 저속 데이터 신호에도 동일한 주파수 오프셋이 적용된다.

상기 도 7에서, 5개의 협대역 신호들 사이에 표시된 점선은 수신기의 NTSC 제거 필터의 이득을 로그(log) 스케일로 표현한 것이다. 도시된 바와 같이, 저속 데이터 신호 생성부(43)에서 전송하는 신호는 ATSC 수신기의 NTSC 제거 필터에 의해 그 영향이 충분히 억제될 수 있는 수준의 협대역 신호를 NTSC 제거 필터의 널(null) 영역 또는 널(null) 영역에 충분히 근접한 주파수에 위치시켜 전송한다.

따라서, 기존의 ATSC 수신기들의 NTSC 제거 기능을 활용함으로써 기존 ATSC 수신기의 동작에 영향을 주지 않고, ATSC 방송 데이터 이외의 간단한 제어 신호 등의 저속 데이터를 전송할 수 있다.

다시 도 4를 참조하면, 상기 ATSC 신호 생성기(41)의 VSB 변조기를 통해 발생되는 신호의 출력은 복소수(complex) 값을 갖는 기저대역 신호일 수 있으며, 실수값을 갖는 IF 신호일 수도 있다. 상기 VSB 변조기의 출력이 기저대역 신호인 경우에는 저속 데이터 신호 생성부(43)에서도 기저대역 신호를 출력하고, 상기 ATSC 신호 생성기(41)의 출력이 IF 신호인 경우에는 저속 데이터 신호 생성부(43)에서도 IF 신호를 출력한다.

결합부(45)는 ATSC 신호 생성부(41)에서 생성된 신호와 저속 데이터 신호 생성부(43)에서 생성된 신호를 결합한다.

RF 송신부(47)는 결합부(45)에서 출력되는 기저대역 신호 또는 IF 신호를 해당 송신기에 할당된 방송 채널에 해당하는 주파수를 갖는 RF 신호로 변환하여 송신한다. RF 송신부(47)는 송신 안테나를 통하여 신호를 송신하며, 필요에 따라 특정 주파수 오프셋을 적용하여 신호를 송신할 수 있다.

상기와 같은 구성의 방송 송신 장치는 기존의 ATSC 수신기들의 NTSC 제거 기능을 활용함으로써 기존 ATSC 수신기의 동작에 영향을 주지 않고, ATSC 방송 데이터 이외의 간단한 제어 신호 등의 저속 데이터를 전송할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방송 송신 방법의 흐름도이다.

본 발명에 따른 방송 송신 방법은 우선, ATSC 신호를 생성한다(S81). ATSC 신호는 ATSC 전송 표준 A/53 Part 2에 따른 신호를 생성하며, ATSC 신호의 스펙트럼은 도 6에 도시된 바와 같다. ATSC 신호의 송신 주파수는 도 2에 도시된 스펙트럼과 같이, 필요에 따라 해당 송신기에 할당된 채널의 중심 주파수에서 특정 주파수 간격만큼 이동된 중심 주파수를 가질 수도 있다. 도 2에 도시된 스펙트럼에서는 28.615kHz를 갖는 것으로 표현되었지만, 다른 중심 주파수 오프셋(offset)을 갖는 것도 가능하다.

다음으로, 저속 데이터 신호를 생성한다(S83). 저속 데이터 신호는 도 7과 같은 스펙트럼을 갖는 저속 데이터 신호를 출력한다. 상기 생성되는 저속 데이터 신호는 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 갖는 하나의 방송채널 대역폭 내에 동시에 전송되는 5개의 협대역(narrow-band) 신호일 수 있다. 또한, 필요에 따라 5개의 협대역 신호의 양 끝에 협대역 스펙트럼을 추가로 더 이용하여 최대 7개의 협대역 스펙트럼이 동시에 전송될 수도 있고, 5개의 협대역 신호 중 일부의 스펙트럼으로만 구성된 협대역 신호가 전송될 수도 있다. 상기 전송되는 저속 데이터 신호는 채널부호, 변조 등의 기술 방식이 특정 방식에 국한되지 않고 여러 가지 기술 방식을 사용하여 생성될 수 있다. 또한, 상기 생성되는 ATSC 신호 및 저속 데이터 신호는 동일한 주파수 범위를 가지며, ATSC 신호에 특정 주파수 오프셋(offset)이 적용될 경우에는 저속 데이터 신호에도 동일한 주파수 오프셋이 적용된다.

다음으로, 생성된 ATSC 신호 및 저속 데이터 신호를 결합한다(S85). 상기 ATSC 신호의 출력은 복소수(complex) 값을 갖는 기저대역 신호일 수 있으며, 실수값을 갖는 IF 신호일 수도 있다. 상기 VSB 변조기의 출력이 기저대역 신호인 경우에는 저속 데이터 신호도 기저대역 신호를 출력하고, 상기 ATSC 신호가 IF 신호인 경우에는 저속 데이터 신호도 IF 신호를 출력한다. 따라서, 결합되는 신호도 기저대역 신호 또는 IF 신호일 수 있다.

마지막으로, 결합된 신호를 RF 송신한다(S87). RF 송신부(47)는 결합된 기저대역 신호 또는 IF 신호를 해당 송신기에 할당된 방송 채널에 해당하는 주파수를 갖는 RF 신호로 변환하여 송신한다. RF 송신부(47)는 송신 안테나를 통하여 신호를 송신하며, 필요에 따라 특정 주파수 오프셋을 적용하여 신호를 송신할 수 있다.

상기와 같은 방송 송신 방법에 따르면, 기존의 ATSC 수신기들의 NTSC 제거 기능을 활용함으로써 기존 ATSC 수신기의 동작에 영향을 주지 않고, ATSC 방송 데이터 이외의 간단한 제어 신호 등의 저속 데이터를 전송할 수 있다.

Claims (9)

1. ATSC(Advanced Television System Committee) 신호를 전송하는 ATSC 신호 생성부;
   상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 가지며, NTSC 제거 필터(NTSC rejection filter)의 널(null)의 주파수 영역에 위치하는 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 전송하는 저속 데이터 신호 생성부;
   상기 ATSC 신호 및 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호(narrow-band)를 결합하는 결합부; 및
   상기 결합부에 의해 결합된 신호를 RF 신호로 송신하는 RF 송신부
   를 포함하는 방송 송신 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 ATSC 신호 생성부는,
   상기 ATSC 신호에 특정 주파수 오프셋을 적용하는 방송 송신 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 ATSC 신호 생성부는,
   기저대역 신호 또는 IF 신호로 상기 ATSC 신호를 출력하는 VSB 변조기
   를 포함하는 방송 송신 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 저속 데이터 신호 생성부는,
   상기 ATSC 신호에 특정 주파수 오프셋(offset)이 적용될 경우, 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호에 상기 특정 주파수 오프셋을 적용하는 방송 송신 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 저속 데이터 신호 생성부는,
   상기 ATSC 신호 생성부가 상기 ATSC 신호를 기저대역 신호로 출력하는 경우, 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 상기 기저대역 신호로 출력하고,
   상기 ATSC 신호 생성부가 상기 ATSC 신호를 IF 신호로 출력하는 경우, 상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 상기 IF 신호로 출력하는 방송 송신 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 ATSC 신호의 중심 주파수는 채널의 중심 주파수에서 특정 주파수 간격 만큼 이동된 중심 주파수인 방송 송신 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호는 상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 갖는 방송채널 대역폭 내의 복수개의 협대역 신호인 방송 송신 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호는 상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 갖는 방송채널 대역폭 내의 복수개의 협대역 신호의 양 끝에 협대역 스펙트럼을 추가한 협대역 신호인 방송 송신 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나 이상의 협대역 신호는 상기 ATSC 신호와 동일한 주파수 범위를 갖는 방송채널 대역폭 내의 복수개의 협대역 신호 중 일부의 스펙트럼으로만 구성된 협대역 신호인 방송 송신 장치.

Images