KR102114847B1 - 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 환경에서 사용자의 설정이 필요 없이 동적으로 최적의 매개 변수를 선택함으로써 안정적인 영상 스트리밍이 가능하도록 한다. 본 발명은 PCI에 따라서, 일반 패킷을 어떠한 경로로 분배할 지를 결정(스케줄링)하고, 비용 함수를 최소화하는 심볼 크기 및 소스 심볼의 개수를 결정한다.

Description

이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송수신 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING MULTIMEDIA DATA IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
다양한 컨텐츠(Contents)의 증가와 High Definition(HD) 컨텐츠, Ultra High Definition(UHD) 컨텐츠들과 같은 고용량 컨텐츠들의 증가로 네트워크(Network) 상에서 데이터 혼잡(Data Congestion)은 점점 더 심화되고 있다. 이러한 상황으로 인하여 전송기가 보낸 컨텐츠들이 수신기에게 정상적으로 전달되지 않고, 컨텐츠의 일부가 경로(Route)상에서 손실되는 상황이 발생한다. 일반적으로 데이터(Data)는 패킷(Packet) 단위로 전송되기 때문에 데이터 손실은 패킷 단위로 발생하게 된다. 따라서, 수신기는 네트워크 상에서 데이터 손실로 인해 패킷을 수신할 수 없게 됨으로써, 상기 손실된 패킷 내의 데이터를 알 수 없다. 따라서, 오디오(Audio)의 품질 저하, 비디오(Video)의 화질 열화나 화면 깨짐, 자막 누락, 파일의 손실 등과 같은 다양한 형태로 사용자의 불편을 초래하게 된다. 이와 같이 이유로 네트워크 상에서 발생된 데이터 손실을 복구하기 위한 방법이 필요하다.
이러한 방법 중 하나로써, 랩터 코드(Raptor codes)는 채널 코딩 방법 중 하나이고, 기존 정보량과 부호화한 데이터양의 비율을 나타내는 코드율을 자유롭게 조절할 수 있는 이점을 갖는다. 랩터 코드는 블록 단위로 동작하며 소스 심볼들을 임의로 선택해 무한히 많은 양의 부호화 심볼을 생성할 수 있다는 장점을 갖는다. 랩터 코드는 받은 순서나 손실에 관계 없이 일정 양의 부호화 심볼만을 전송받으면 에러 없이 완벽한 복호화가 가능하다는 특징이 있다. 이러한 랩터 코드를 사용하여 무선 네트워크 상태를 고려하여 부호율을 결정하는 방법, 결정된 부호율로 부호화된 데이터를 네트워크로 전송하는 기법 등을 제안하였다.
그러나 종래 기술들은 랩터 코드의 효율적인 매개 변수 선택을 고려하지 않았다. 랩터 코드는 매개 변수에 따라 복잡도가 크게 변하며, 이는 이를 수행하는 기기의 성능에 따라서도 크게 달라진다. 또한 매개 변수는 네트워크 상황에 따라서도 동적으로 변경될 필요가 있다. 이러한 매개 변수가 부적절하게 선택된다면 효율적인 네트워크 전송이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 무선 다중 경로 환경을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 랩터 코드를 사용한 안정적인 멀티미디어 데이터를 송수신하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 무선 다중 경로 환경을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 사용자의 설정이 필요 없이 동적으로 최적의 매개 변수를 선택하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 송신 방법은, 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법에 있어서, 패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(path cost indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하는 과정; 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하는 과정; 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하는 과정; 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정하는 과정; 및 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 기반으로 하여 부호화된 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 송신 장치는, 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치에 있어서, 패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(path cost indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정하는 제어부; 및 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 기반으로 하여 부호화된 멀티미디어 데이터를 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 수신 방법은, 송신기로부터 전송된 멀티미디어 데이터를 복조하는 과정; 복조된 멀티미디어 데이터로부터 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정하는 과정; 및 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 근거로 하여 상기 멀티미디어 데이터를 복호화하는 과정을 포함하고, 상기 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정은, 패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(Path Cost Indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정함에 의해 결정된다.
본 발명의 실시 예에 따른 수신 장치는, 송신기로부터 전송된 멀티미디어 데이터를 복조하는 복조부; 복조된 멀티미디어 데이터로부터 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정하는 제어부; 및 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 근거로 하여 상기 멀티미디어 데이터를 복호화하는 복호화부를 포함하고, 상기 제어부는, 패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(Path Cost Indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정함에 의해 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정한다.
본 발명은 무선 다중 경로 환경을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 랩터 코드를 사용한 안정적인 멀티미디어 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명은 무선 다중 경로 환경을 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 사용자의 설정이 필요 없이 동적으로 최적의 매개 변수를 선택하여 안정적인 멀티미디어 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명은 랩터 코드를 사용하여 무선 채널의 간섭으로 인한 패킷 손실을 복구할 수 있다.
도 1은 체계적인 랩터 코드 구조도;
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 전체 시스템 구조도;
도 3은 일반 데이터(또는 로(raw) 데이터)를 전송하기 위한 패킷 구조도;
도 4는 여분 데이터를 전송하기 위한 패킷 구조도;
도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 랩터 부호화기 구조도;
도 6은 본 발명의 실시 에에 따른 이동 통신 시스템의 패킷 분배기에서 패킷 분배 방법을 도시한 구조도;
도 7의 (a)는 일반 패킷 스케줄링 방법을 설명하는 도면;
도 7의 (b)는 여분 패킷 스케줄링 방법을 설명하는 도면;
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 최적의 랩터 부호화 매개 변수를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도;
도 9는 랩터 코드 이외의 일반적인 비-체계적인 파운틴 코드를 사용할 경우, 전체 시스템 구조도; 및
도 10은 ＜수학식 25＞ 및 ＜수학식 26＞의 시뮬레이션 결과 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시 예에서는 무선 다중 경로 환경에서 랩터 코드를 사용한 안정적인 멀티미디어 데이터 제공 방법을 제안한다. 이 때, 효율적인 랩터 코드 사용을 위하여 부호화를 수행하는 기기의 성능을 고려한 랩터 코드의 복잡도, 그리고 다중 네트워크 상태를 고려하여 원활한 멀티미디어 데이터 제공이 가능한 최적의 랩터 코드 매개 변수를 결정한다. 이를 통해 본 발명은 다양한 기기와 급변하는 네트워크 환경에서 사용자의 설정이 필요 없이 동적으로 최적의 매개 변수를 선택함으로써 안정적인 멀티미디어 데이터 제공이 가능하도록 한다.
본 발명의 실시 예에서는 도 1과 같은 구조의 체계적인 랩터 코드(systematic Raptor codes)를 사용하고 있다. 체계적인 랩터 코드의 경우에는 부호화된 심볼에 소스 심볼(0∼6번 심볼)(110)이 그대로 포함되며, 여분 심볼(redundant symbol, 7번 이후 심볼을 의미함, 패리티 비트라 칭할 수도 있음.)이 부호율에 따라 생성된다. 랩터 부호화는 중간 코드를 생성하고 이러한 중간 코드를 다시 Luby Transform(LT) 부호화(120)를 거치면 완료된다. 본 발명의 실시 예에 따른 랩터 부호화에서는 각 심볼의 크기와 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수가 중요한 매개 변수가 된다.
본 발명의 실시 예가 적용되는 전체 시스템 구조는 도 2와 같다.
참조번호 200은 MPMTP(Multipath Multimedia Transport Protocol) shim layer로 한정하지 않고, 다중경로 환경의 통신 시스템의 layer에 모두 적용 가능하다. 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 중요한 제어 메시지를 전달하기 위해서는 TCP(Transfer Control Protocol)를 사용하며, 실제 데이터 전송에는 UDP(User Daragram Protocol)를 사용한다. 사용하는 다중 경로의 수만큼 UDP 포트를 생성하여 데이터를 전송하게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전송 레이어(Transport Layer)(250)에 다중 경로 수 만큼 UDP subflow(도 2의 UDP subflow 1, … , n)를 구비한다. 또한 도 2의 시스템은 WiFi 이외에 3G(Generation), LTE(Long Term Evolution) 등의 다양한 네트워크 인터페이스(도 2의 Network Interface 1, … , n)를 지원한다. 응용 계층에서 영상 데이터를 전송하게 되면 해당 데이터는 바로 패킷 분배기(도 2에서 패킷 스케줄러에 해당함. 이하에서 패킷 분배기와 패킷 스케줄러는 혼용하여 기재함.)(210)에 의하여 각 패킷은 다중 경로 중 하나의 경로로 전송된다. 동시에 랩터 부호화 모듈(도 2에서 Raptor encoder에 해당)(220)에서는 전송되는 데이터들을 버퍼에 저장해 두었다가 블록 단위로 랩터 부호화를 수행한다. 부호화 후 생성된 여분 심볼은 마찬가지로 패킷 분배기(210)에 의하여 다중 경로를 통해 전송된다. 이 때, 매개 변수 제어 모듈(도 2에서 파라미터 제어기에 해당)(230)에서는 피드백(240)을 통해 다중 경로의 네트워크 상태(대역폭, 지연, 패킷 손실율 등)와 수신단의 버퍼 상태를 피드백 받아 최적의 매개 변수를 결정하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 매개 변수는 각 심볼의 크기(
Figure 112013503006394-pat00001
)와 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수(
Figure 112013503006394-pat00002
) 등이다. 이하에서는 각 심볼의 크기는
Figure 112013503006394-pat00003
와 s를 혼용하여 사용하고, 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수는
Figure 112013503006394-pat00004
와 k를 혼용하여 사용하기로 한다.
MPMTP에서 TFRC(TCP-friendly rate control)는 UDP subflow의 전송율을 제어하기 위해 이용된다. 상기 TFRC는 실시간 네트워크 어플리케이션을 위한 전송율을 제공하는 알고리즘이다.
상기 TFRC에 의해 결정된 전송율
Figure 112013503006394-pat00005
는 하기 ＜수학식 1＞과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013503006394-pat00006
여기서, r은 RTT(round trip time)를 나타내고, P size 를 나타내고, p는 0과 1 간 패킷 손실율을 나타낸다. 그러나, TFRC는 무선 네트워크 환경에 적용될 수 없다.
상기 ＜수학식 1＞에서 패킷 손실율 p는 네트워크 혼잡 때문에 소신될 패킷들만 계산된다. 그러나, 무선 채널 에러들에 의해 발생된 패킷 손실은 무선 네트워크들을 통한 전송률을 부당하게 제한할 수 있다. 그러므로, MPMTP는 혼잡과 무선 손실을 구분하는 Spike라 칭하는 손실 차이 알고리즘을 사용한다. 상기 Spike는 수신기에서 ROTT(Relative one-way trip time)을 이용하여 손실 형태를 구분한다. ROTT는 송신기에서 수신기로 전송되는 패킷 전송 시간을 의미한다. Spike 기술에서는 측정된 ROTT가
Figure 112013503006394-pat00007
보다 큰 경우, 손실은 혼잡 때문인 것으로 추정한다. 반면에, 측정된 ROTT가
Figure 112013503006394-pat00008
보다 작은 경우, 손실은 무선 채널 에러 때문인 것으로 추정한다. Spike 기술에서는
Figure 112013503006394-pat00009
및
Figure 112013503006394-pat00010
를 하기 ＜수학식 2＞과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112013503006394-pat00011
상기 ＜수학식 2＞에서 α 와 β 는 0과 1간 일정한 값이고, rott min 및 rott max 는 지금까지 관찰된 최소 및 최대 ROTT를 나타낸다. MPMTP에서 수신기는 Spike 기술을 이용하여 송신기로 PLR back의 두 가지 형태를 feed한다. PLR은 네트워크 혼잡( plr c ) 및 네트워크 채널 에러( plr w )에 의해 발생된다. 송신기는 plr c 를 근거로 TFRC를 제어하고, plr w 를 이용하여 랩터 코드의 코드율을 결정한다.
도 3은 일반 데이터(또는 로(raw) 데이터)를 전송하기 위한 패킷 구조도이고, 도 4는 여분 데이터를 전송하기 위한 패킷 구조도이다. 도 3 및 도 4의 도 2의 MPMTP shim layer 패킷 구조도이다.
도 3 및 도 4의 패킷에는 심볼 크기(s 또는
Figure 112013503006394-pat00012
)(350, 450)와 한 블록에 포함되는 심볼의 개수(the number of source symbols)(k 또는
Figure 112013503006394-pat00013
)(310, 410)가 매 블록마다 변경되므로 심볼의 개수에 대한 정보가 포함된다.
또한 도 3 및 도 4의 패킷에는 다중 경로로 전송되는 패킷을 재순서화(reodering)하기 위한 순서 번호(sequence)(320)와 각 경로로 전송되는 패킷의 손실율을 판단하기 위한(subflow sequence)(330, 430)가 포함된다. 또한 도 3 및 도 4의 패킷에는 일반 데이터와 여분 데이터가 같은 블록임을 확인 할 수 있는 블록 순서 번호(block sequence)(340, 440)가 포함된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 적용되는 랩터 부호화기 구조도이다.
랩터 코드는 생성된 부호화 심볼들을 수신 측에 전달 시, 네트워크를 통한 전송 과정에서 부호화 심볼 중 일부가 손실되었다 하더라도, 일정 수준 이상의 부호화 심볼을 받았을 때, 원래의 소스 심볼을 복구할 수 있다. 소스 블록 내 k개의 소스 심볼들을 성공적으로 복구하기 위해 요구되는 부호화 심볼들의 수(k')는 하기 ＜수학식 3＞에 의해 정의된다.
[수학식 3]
Figure 112013503006394-pat00014
상기 ＜수학식 3＞에서 δ 은 심볼 오버헤드를 의미하며, 일반적으로 작은 실수 값이다. 위 수식은 수신 측에서 소스 심볼들의 수 보다 약간 더 많은 수의 부호화 심볼들을 통해 모든 소스 심볼들을 원활히 복구할 수 있음을 의미한다. 그리고 부호율(c)는 하기 ＜수학식 4＞에 의해 정의된다.
[수학식 4]
Figure 112013503006394-pat00015
상기 ＜수학식 4＞에서 k는 소스 심볼의 수를 나타내고, n은 부호화 심볼의 수를 나타낸다.
도 5 와 같이 랩터 부호화는 Code Constraints Processor(CCP)(510)에 의하여 중간 코드를 생성하고, 이러한 중간 코드를 다시 Luby Transform(LT) 부호화(520)를 거치면 완료된다. 랩터 부호화 시간은 도 1 과 관련하여 부호화를 하기 위한 행렬을 생성하는 시간과 생성된 행렬에 기반하여 심볼을 XOR 하는 시간으로 나누어진다. 본 발명에서는 특정 소스 심볼의 개수에 대하여 CCP/LT 행렬을 일 예로 미리 생성하여 사용하므로 랩터 부호화 시간을 계산할 때, 부호화를 하기 위한 행렬을 생성하는 시간은 제외된다. 따라서 랩터 부호화 시간은 심볼을 XOR 하는 양에 따라서 선형적으로 모델링 할 수 있다. 여기서, CCP/LT 행렬은 메모리를 이용하여 추출할 수도 있고, 송신 장치 내에서 주어질 수도 있고, 송신 장치에서 생성될 수도 있다.
소스 심볼의 개수가 k 이고, 부호율이 c 일 때, 부호화를 위한 CCP 행렬(
Figure 112013503006394-pat00016
)과 부호화를 위한 LT 행렬(
Figure 112013503006394-pat00017
)의 XOR 횟수는 하기 ＜수학식 5＞와 ＜수학식 6＞과 같다.
[수학식 5]
Figure 112013503006394-pat00018
[수학식 6]
Figure 112013503006394-pat00019
상기 ＜수학식 5＞ 및 ＜수학식 6＞를 기반으로 심볼 크기가 s 일 때, 랩터 부호화 시간을 하기 ＜수학식 7＞ 및 ＜수학식 8＞과 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112013503006394-pat00020
[수학식 8]
Figure 112013503006394-pat00021
상기 ＜수학식 8＞에서
Figure 112013503006394-pat00022
는 랩터 부호화를 위한 XOR 된 바이트의 양을 나타내고, 상기 ＜수학식 7＞에서
Figure 112013503006394-pat00023
는 부호화를 위한 XOR 연산 계수(coefficient)로써 랩터 부호화를 수행하는 기기의 하드웨어 성능에 따라 다르다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 XOR 연산 계수를 통신이 시작하기 이전에 미리 계산 할 수 있다.
소스 심볼의 개수가 s 이고, 부호율이 c 일 때, 복호화를 위한 CCP 행렬(
Figure 112013503006394-pat00024
)과 복호화를 위한 LT 행렬(
Figure 112013503006394-pat00025
)의 XOR 횟수는 다음과 같다.
[수학식 9]
Figure 112013503006394-pat00026
[수학식 10]
Figure 112013503006394-pat00027
Figure 112013503006394-pat00028
는 i 번째 로우 및 j 번째 칼럼에서
Figure 112013503006394-pat00029
의 엘리먼트를 나타내고,
Figure 112013503006394-pat00030
는 i 번째 로우 및 j 번째 칼럼에서
Figure 112013503006394-pat00031
의 엘리먼트를 나타낸다. 그러나, CCP 복호화 메트릭스
Figure 112013503006394-pat00032
는 송신기에서 처리될 수 없다. 따라서, 실험적으로 얻어질 수 있는 CCP 복호화 메트릭스
Figure 112013503006394-pat00033
를 위해 XOR 동작의 근사화된 수가 이용될 수 있다.
상기 ＜수학식 9＞ 및 ＜수학식 10＞을 기반으로 심볼 크기가 s 일 때, 랩터 복호화 시간을 하기 ＜수학식 11＞ 및 ＜수학식 12＞과 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112013503006394-pat00034
[수학식 12]
Figure 112013503006394-pat00035
상기 ＜수학식 11＞에서
Figure 112013503006394-pat00036
는 복호화를 위한 XOR 연산 계수(coefficient)로써 랩터 복호화를 수행하는 기기의 하드웨어 성능에 따라 다르다.
Figure 112013503006394-pat00037
는 수신측에서 미리 계산될 수 있고, 이후, MPMTP 핸드쉐이크 동안 송신측으로 전송될 수 있다.
상기 ＜수학식 11＞에서
Figure 112013503006394-pat00038
는 랩터 복호화를 위한 XOR 된 근사화된 양을 나타낸다. 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 XOR 연산 계수를 통신이 시작하기 이전에 미리 계산 할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 실시 에에 따른 이동 통신 시스템의 패킷 분배기에서 패킷 분배 방법을 도시한 구조도이다.
도 6 과 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 일반(raw) 패킷이 전송됨(610)과 동시에 일반 패킷이 랩터 부호화기에 충분히 버퍼링 되었을 때, 랩터 부호화를 수행하여 여분(redundant) 패킷을 생성 및 전송한다(620). 즉, 데이터 전송과 랩터 부호화는 동시에(parallel) 수행된다(630). 이 때, 일반 패킷이 다중 경로로 전송되기 때문에 일반 패킷 전송 경로에 대한 정보가 있어야만 효율적인 부호율을 결정 할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 일반 패킷이 먼저 전송된 후, 전송된 패킷의 경로 정보를 바탕으로 부호율을 결정하여 랩터 부호화를 수행하여 여분 패킷을 전송한다. 이 때, 일반 패킷은 순서대로(in-order) 도착하는 것이 중요하지만, 여분 패킷은 순서에 상관없이 도착하는 패킷의 수가 중요하다. 이러한 시스템 구조를 고려한 패킷 분배기는 다음과 같이 두 단계의 구조를 지니고, 도 7 의 (a) 및 (b)를 이용하여 설명하기로 한다.
도 7 의 (a)는 일반 패킷 스케줄링 방법을 설명하는 도면이고, 도 7 의 (b)는 여분 패킷 스케줄링 방법을 설명하는 도면이다.
(1) 일반 패킷 분배기법: 일반 패킷 스케줄러(710)는 일반 패킷이 경로 비용지표(Path Cost Indicator, PCI)가 가장 적은 경로를 통해 전송하도록 스케줄링한다. j번째 블록 전송 시 i번째 경로의 PCI 는 하기 ＜수학식 13＞과 같이 정의한다.
[수학식 13]
Figure 112013503006394-pat00039
일반 데이터를 위한 패킷 스케줄링 벡터는 상기 PCI에 의해 결정된다.
상기 ＜수학식 13＞에서 P size 는 패킷의 크기,
Figure 112013503006394-pat00040
는 i번째 경로의 대역폭, d i 는 i번째 경로의 지연, 그리고
Figure 112013503006394-pat00041
는 i번째 경로의 패킷 손실율을 나타낸다.
Figure 112013503006394-pat00042
는 i번째 경로 버퍼에 들어 있는 패킷 중 j번째 블록에 해당하는 패킷의 수이고,
Figure 112013503006394-pat00043
는 기존에 i번째 경로 버퍼에 들어있는 패킷의 수를 나타낸다. 일반 패킷 분배기의 구조는 도 7 의 (a)와 같다. 이와 같이 j번째 블록에 대하여
Figure 112013503006394-pat00044
를 통해 일반 패킷에 대하여 다음과 같은 패킷 분배 벡터(packet scheduling vector)를 결정 할 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112013503006394-pat00045
상기 ＜수학식 14＞에서 ps i 는 i 번째 패킷이 전송될 경로 인덱스를 의미하고, p num (s,k) 는 소스 블록
Figure 112013503006394-pat00046
에서 패킷의 수를 나타낸다.
(2) 여분 패킷 분배기법: 여분 패킷 스케줄러(720)는 여분 패킷이 상기 일반 패킷의 패킷 분배 벡터에 기반하여 가중 라운드 로빈(weighted round robin) 방식을 사용하여 전송되도록 스케줄링한다. j 번째 블록에 대한 i 번째 경로의 가중치는 다음과 같이 결정된다.
[수학식 15]
Figure 112013503006394-pat00047
[수학식 16]
Figure 112013503006394-pat00048
패킷 스케줄러는 상기 ＜수학식 15＞에 의해서 경로의 가중치가 결정되면, 도 7 의 (b)와 같이 가중 라운드 로빈에 의해서 여분 패킷이 전송된다. 이 과정은 각 부호화 블록 마다 반복된다.
4. 랩터 부호율 결정
랩터 부호율은 일반 패킷의 패킷 분배 벡터와 각 경로의 패킷 손실율(Packet Loss Rate : PLR)을 고려하여 결정된다. 각 경로의 패킷 손실율은 가우시안 분포에 근거로 한다. 본 발명의 실시 예에서는 부호율을 결정하기 이전에 패킷 분배 벡터에 기반한 패킷 손실율 측정 기법을 제안한다. 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서 각 경로는 독립적으로 분리되어 있다고 가정한다. 이 때 i번째 경로의 패킷 손실율을 하기 ＜수학식 17＞과 같이 정규 분포로 모델링 할 수 있다.
[수학식 17]
Figure 112013503006394-pat00049
상기 ＜수학식 17＞에서 PLR i 는 i 번째 경로에 대한 PLR 랜덤 변수를 의미하고,
Figure 112013503006394-pat00050
와
Figure 112013503006394-pat00051
는 각각 i 번째 경로 패킷 손실율의 평균과 분산값을 의미한다. 이러한 각 경로 패킷 손실율의 확률 변수와 일반 패킷의 패킷 분배 벡터
Figure 112013503006394-pat00052
에 기반하여 전체 패킷 손실율의 확률 변수를 하기 ＜수학식 18＞와 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 18]
Figure 112013503006394-pat00053
상기 ＜수학식 18＞에서 N path 는 이용 가능한 경로의 수를 나타낸다.
상기 ＜수학식 18＞에 Q 함수를 적용하여 오차율 ρ err 이내에서 전체 경로를 고려한 패킷 손실율(
Figure 112013503006394-pat00054
)을 하기 ＜수학식 19＞과 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 19]
Figure 112013503006394-pat00055
상기 ＜수학식 19＞에서 계산된 전체 패킷 손실율을 기반으로 랩터 코드의 복호화 실패율을 계산 할 수 있다. 심볼 크기가 s, 소스 심볼의 개수가 k, 그리고 부호율이 c 일 때 랩터 복호화 실패율(
Figure 112013503006394-pat00056
)은 하기 ＜수학식 20＞와 같이 이항 분포를 사용하여 추정 할 수 있다.
[수학식 20]
Figure 112013503006394-pat00057
상기 ＜수학식 20＞에서
Figure 112013503006394-pat00058
는 랩터 코드의 복호화 실패율을 나타내고, p min (s,k) 는 성공적인 랩터 복호화를 위해 요구되는 패킷의 수를 나타내고, p enc (s,k,c)는 부호화 블록에서 패킷의 수를 나타낸다.
랩터 코드의 복호화 실패율에 기반하여 랩터 부호율은 하기 ＜수학식 21＞ 및 ＜수학식 22＞과 같이 결정 될 수 있다.
[수학식 21]
Figure 112013503006394-pat00059
[수학식 22]
Figure 112013503006394-pat00060
상기 ＜수학식 22＞에서 Фmax 는 허용 가능한 랩터 복호화 실패율을 나타낸다.
5. 랩터 부호화 매개 변수 결정
랩터 부호화 매개 변수인 심볼 크기와 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수는 랩터 부호화 성능에 큰 영향을 미친다. 소스 심볼의 개수는 기기의 성능, 네트워크 상태, 그리고 수신단의 버퍼상태를 고려하여 결정된다. 본 발명의 실시 예에 따른 심볼 크기와 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수는 ＜수학식 23＞과 같이 결정된다. 즉, 비용 함수 Ω(s,k) 를 최소화시키는 심볼 크기 s 와 소스 심볼 개수 k를 ＜수학식 23＞과 같이 결정된다.
[수학식 23]
Figure 112013503006394-pat00061
[수학식 24]
Figure 112013503006394-pat00062
상기 ＜수학식 24＞에서
Figure 112013503006394-pat00063
는 랩터 부호화 시간을 나타내고,
Figure 112013503006394-pat00064
는 수신측에서 근사화된 랩터 복호화 시간을 나타내고, x 는 0과 1간 일정(constant)하다.
상기 ＜수학식 24＞에서 S size 는 사용 가능한 심볼 크기의 집합이고,
Figure 112013503006394-pat00065
로 나타낼 수 있고, K num 은 사용 가능한 소스 심볼의 개수의 집합이고,
Figure 112013503006394-pat00066
로 나타낼 수 있다.
Figure 112013503006394-pat00067
는 소스 패킷의 개수,
Figure 112013503006394-pat00068
는 부호화 블록의 크기, buf recv 는 수신단의 버퍼의 데이터 양, 그리고
Figure 112013503006394-pat00069
은 영상의 비트율이다. 본 발명의 실시 예에 따른 심볼 크기와 한 블록에 포함되는 소스 심볼의 개수는 상기 ＜수학식 23＞과 같이, 랩터 부호화 시간과 다중 경로 전송 지연을 고려하여 소스 패킷당 오버헤드를 계산한 값이다. 상기 ＜수학식 24＞는 수신단의 버퍼가 언더플로(underflow)가 발생하지 않도록 하기 위한 제약조건이다.본 발명의 다른 실시 예에 따른 시스템은 라그랑주 승수법(Lagrange multiplier method)을 사용한다. 상기 ＜수학식 23＞ 및 ＜수학식 24＞를 이용하여 벌칙 함수(penalty function)를 하기 ＜수학식 25＞ 및 ＜수학식 26＞와 같이 정의할 수 있다.
[수학식 25]
Figure 112013503006394-pat00070
[수학식 26]
Figure 112013503006394-pat00071
＜수학식 26＞에서
Figure 112013503006394-pat00072
는 라그랑제 승수를 나타낸다. 상기 ＜수학식 23＞의 제약조건을 만족시킴과 동시에 벌칙 함수 PF(s,k) 를 최소화하는 s, k 가 최적의 랩터 부호화 매개 변수이다.
6. 랩터 부호화 매개 변수 결정 알고리즘
이하에서 s 는
Figure 112013503006394-pat00073
를 의미하고, k 는
Figure 112013503006394-pat00074
를 의미하고,
Figure 112013503006394-pat00075
는 코드율, c 를 의미한다.
벌칙 함수 Ω(s,k) 는 볼록(convex) 함수 형태로 나타난다. 따라서 임의의 s , k에서 출발하여 S size , K num 에 포함되는 인접한 s , k 값 중 최소 벌칙 함수 값을 갖는 s , k 값을 선택하며, 이를 반복적으로 수행하면 최적의 값에 도달 할 수 있다. 도 8 은 본 발명의 실시 예에 따른 최적의 랩터 부호화 매개 변수를 결정하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 최적의 s , k 를 결정하는 세부 알고리즘은 다음과 같다.
801 단계에서 제어부는 s , k , λ 의 값을 이전 블록에 결정된 값으로 설정한다. 제어부는 803 단계에서 현재 블록이 첫 번째 블록인가를 판단한다. 만약, 첫 번째 블록이 아닐 경우, 제어부는 801 단계의 동작을 수행한다. 그러나, 만약 첫 번째 블록이라면, 제어부는 805 단계에서 s , k , λ 의 값을
Figure 112013503006394-pat00076
와 같이, 임의의 초기값으로 설정한다. 그리고, 방문된 심볼 파라미터
Figure 112013503006394-pat00077
및 후보 심볼 파라미터
Figure 112013503006394-pat00078
의 집합은 비어 있다. 제어부는 s, k가
Figure 112013503006394-pat00079
에 포함될 경우, 807 단계를 스킵한다. 그러나, 제어부는 s, k가
Figure 112013503006394-pat00080
에 포함되지 않을 경우, PCI(수학식 13)에 의하여 소스 심볼에 대한 패킷 분배 벡터
Figure 112013503006394-pat00081
를 결정한다. 809 단계에서 제어부는 결정된
Figure 112013503006394-pat00082
를 기반으로 랩터 복호화 실패율이 Фmax 이하가 되는 최적의 코드율
Figure 112013503006394-pat00083
를 결정한다.
811 단계에서 제어부는 809 단계에서 결정된 값(
Figure 112013503006394-pat00084
)을 기반으로 벌칙 함수 Ω(s,k) 을 계산한다. s, k 는 집합
Figure 112013503006394-pat00085
및
Figure 112013503006394-pat00086
에 추가된다. 809 단계에서 현재 선택된 s , k 가 si∈S size ,
Figure 112013503006394-pat00087
일 때 인접한
Figure 112013503006394-pat00088
,
Figure 112013503006394-pat00089
,
Figure 112013503006394-pat00090
, and
Figure 112013503006394-pat00091
에 대하여 801 단계 내지 811 단계를 반복한다. 813 단계에서 제어부는
Figure 112013503006394-pat00092
중 최소 벌칙 함수 값을 갖는 s , k를 선택한다. 만약, 선택된 s, k 가 벌칙 함수 수학식을 만족하지 않으면, 하기 ＜수학식 27＞과 같이, 업데이트된다.
[수학식 27]
Figure 112013503006394-pat00093
s , k 값을 선택한 이후, 제어부는 815 단계에서 s , k 값이 이전 값과 동일한가를 판단한다. 만약, 이전 값과 동일할 경우, 제어부는 알고리즘을 종료한다. 이전 값과 동일하지 않을 경우, 제어부는 선택된 s , k (또는 인접한 s, k)에 대해서 801 단계부터 다시 반복한다.
랩터 코드 이외의 일반적인 비-체계적인 파운틴 코드를 사용할 경우, 복잡도를 계산하는 방법은 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9 를 참조하면, 랩터 코드 이외의 일반적인 비-체계적인 파운틴 코드를 사용할 경우, 부호화는 LT 코드를 기반으로 동작하고, Code Constraints Processor(CCP)는 필요없다. 그 이외의 파운틴 코드도 이와 동일한 프로세스를 갖는다. LT 부호화 시간은 심볼을 XOR 하는 양에 따라서 선형적으로 모델링 할 수 있다. 여기서, LT 행렬은 메모리를 이용하여 추출할 수도 있고, 송신 장치 내에서 주어질 수도 있고, 송신 장치에서 생성될 수도 있다.
소스 심볼의 개수가
Figure 112013503006394-pat00094
이고, 부호율이 c i 일 때, 부호화를 위한 LT 행렬(
Figure 112013503006394-pat00095
)의 XOR 횟수는 다음과 같다.
[수학식 28]
Figure 112013503006394-pat00096
상기 ＜수학식 28＞을 기반으로 심볼 크기가
Figure 112013503006394-pat00097
일 때, LT 부호화 시간을 하기 ＜수학식 29＞과 ＜수학식 30＞과 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 29]
Figure 112013503006394-pat00098
[수학식 30]
Figure 112013503006394-pat00099
상기 ＜수학식 29＞에서
Figure 112013503006394-pat00100
는 부호화를 위한 XOR 연산 계수(coefficient)로써 LT 부호화를 수행하는 기기의 하드웨어 성능에 따라 다르다. 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 XOR 연산 계수를 통신이 시작하기 이전에 미리 계산 할 수 있다.
소스 심볼의 개수가
Figure 112013503006394-pat00101
이고, 부호율이 c i 일 때, 복호화를 위한 LT 행렬(
Figure 112013503006394-pat00102
)의 XOR 횟수는 ＜수학식 31＞와 같다.
[수학식 31]
Figure 112013503006394-pat00103
상기 ＜수학식 31＞를 기반으로 심볼 크기가
Figure 112013503006394-pat00104
일 때, LT 복호화 시간을 하기 ＜수학식 32＞ 및 ＜수학식 33＞과 같이 계산 할 수 있다.
[수학식 32]
Figure 112013503006394-pat00105
[수학식 33]
Figure 112013503006394-pat00106
상기 ＜수학식 32＞에서
Figure 112013503006394-pat00107
는 복호화를 위한 XOR 연산 계수(coefficient)로써 LT 복호화를 수행하는 기기의 하드웨어 성능에 따라 다르다. 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서는 XOR 연산 계수를 통신이 시작하기 이전에 미리 계산 할 수 있다.
LT 복호화를 위한 전송기는 패킷 손실 때문에,
Figure 112013503006394-pat00108
를 계산할 수 없다. 따라서,
Figure 112013503006394-pat00109
는 하기 ＜수학식 34＞와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 34]
Figure 112013503006394-pat00110
도 10 은 상기 ＜수학식 25＞ 및 ＜수학식 26＞의 시뮬레이션 결과이다. 시뮬레이션 결과로, 최적의
Figure 112013503006394-pat00111
,
Figure 112013503006394-pat00112
를 선택함으로써, 최소의 비용을 선택할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 WiFi 이외에 3G, LTE 등 다양한 네트워크 인터페이스를 갖고 있다. 이러한 환경에서 많은 사용자들로 인해 단일 네트워크로는 원활한 영상 스트리밍이 불가능 할 경우에 다중 경로를 활용하여 안정적인 영상 스트리밍 제공이 가능하다. 본 발명은 랩터 코드를 사용하여 무선 채널의 간섭으로 인한 패킷 손실을 복구하여 사용자의 요구를 충족시킬 수 있으며, 사용자의 단말이나 네트워크 환경에 따라서 최적의 랩터 부호화 매개 변수를 설정함으로써 종래의 기술보다 원활한 영상 스트리밍을 제공 할 수 있다.
상기 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (24)

  1. 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법에 있어서,
    패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(path cost indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하는 과정;
    상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하는 과정;
    상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하는 과정;
    랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정하는 과정; 및
    상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 기반으로 하여 부호화된 멀티미디어 데이터를 전송하는 과정을 포함하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PCI는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112020501339007-pat00113
    ,
    여기서,
    Figure 112020501339007-pat00271
    는 i번째 경로의 PCI, Psize 는 상기 패킷의 크기,
    Figure 112020501339007-pat00272
    는 i번째 경로의 대역폭, di 는 i번째 경로의 지연,
    Figure 112020501339007-pat00273
    는 i번째 경로의 패킷 손실율,
    Figure 112020501339007-pat00274
    는 i번째 경로 버퍼에 들어 있는 패킷 중 j번째 블록에 해당하는 패킷의 수,
    Figure 112020501339007-pat00275
    는 TFRC(TCP-friendly rate control) 알고리즘을 이용하여 결정된 i번째 경로의 전송율,
    Figure 112020501339007-pat00276
    은 i번째 경로의 RTT(round trip time),
    Figure 112020501339007-pat00277
    은 i번째 경로의 RTT값의 평균 제곱, 그리고
    Figure 112020501339007-pat00278
    는 상기 i번째 경로 버퍼에 들어있는 상기 패킷의 수를 나타냄.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00118

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00173
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00174
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00175
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00176
    는 상기 수신단에서 근사화된 랩터 복호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00177
    는 0과 1간 일정(constant)함,
    Figure 112018095467059-pat00178
    는 i번째 경로의 대역폭,
    Figure 112018095467059-pat00179
    는 i번째 경로 버퍼에 들어있는 패킷의 수,
    Figure 112018095467059-pat00180
    는 스케줄러에 의해 사용된 가중치,
    Figure 112018095467059-pat00181
    는 부호화된 블록 내 패킷의 수, Ssize 는 사용 가능한 심볼 크기의 집합, Knum 은 사용 가능한 소스 심볼의 개수의 집합, pnum(s,k) 는 소스 패킷의 개수,
    Figure 112018095467059-pat00119
    는 부호화 블록의 크기, bufrecv 는 상기 수신단의 상기 버퍼의 데이터 양, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00120
    은 영상의 비트 율을 나타냄.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 랩터 부호화 시간은 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00121

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00182
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00122
    는 부호화를 위한 XOR 연산 계수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00123
    는 미리 생성된 행렬에 기반으로 한 심볼을 XOR하는 시간을 나타냄.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미리 생성된 행렬은 CCP/LT(code constraints processor/luby transform) 행렬이고, 상기 CCP/LT 행렬에 기반하여 심볼을 XOR하는 시간은 하기의 수학식과 같이 정의됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00183
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00184
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00185
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00186
    는 코드 율,
    Figure 112018095467059-pat00187
    는 부호화를 위해 XOR가 실행되는 바이트의 양,
    Figure 112018095467059-pat00188
    는 부호화를 위한 CCP 행렬의 XOR의 수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00189
    는 부호화를 위한 LT 행렬의 XOR의 수임.
  7. 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치에 있어서,
    패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(path cost indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정하는 제어부; 및
    상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 기반으로 하여 부호화된 멀티미디어 데이터를 전송하는 전송부를 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 PCI는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112020501339007-pat00125
    ,
    여기서,
    Figure 112020501339007-pat00279
    는 i번째 경로의 PCI, Psize 는 상기 패킷의 크기,
    Figure 112020501339007-pat00280
    는 i번째 경로의 대역폭, di 는 i번째 경로의 지연,
    Figure 112020501339007-pat00281
    는 i번째 경로의 패킷 손실율,
    Figure 112020501339007-pat00282
    는 i번째 경로 버퍼에 들어 있는 패킷 중 j번째 블록에 해당하는 패킷의 수,
    Figure 112020501339007-pat00283
    는 TFRC(TCP-friendly rate control) 알고리즘을 이용하여 결정된 i번째 경로의 전송율,
    Figure 112020501339007-pat00284
    은 i번째 경로의 RTT(round trip time),
    Figure 112020501339007-pat00285
    은 i번째 경로의 RTT값의 평균 제곱, 그리고
    Figure 112020501339007-pat00286
    는 상기 i번째 경로 버퍼에 들어있는 상기 패킷의 수를 나타냄.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00130
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00196
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00197
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00198
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00199
    는 상기 수신단에서 근사화된 랩터 복호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00200
    는 0과 1간 일정(constant)함,
    Figure 112018095467059-pat00201
    는 i번째 경로의 대역폭,
    Figure 112018095467059-pat00202
    는 i번째 경로 버퍼에 들어있는 패킷의 수,
    Figure 112018095467059-pat00203
    는 스케줄러에 의해 사용된 가중치,
    Figure 112018095467059-pat00204
    는 부호화된 블록 내 패킷의 수, Ssize 는 사용 가능한 심볼 크기의 집합, Knum 은 사용 가능한 소스 심볼의 개수의 집합, pnum(s,k) 는 소스 패킷의 개수,
    Figure 112018095467059-pat00205
    는 부호화 블록의 크기, bufrecv 는 상기 수신단의 상기 버퍼의 데이터 양, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00206
    은 영상의 비트 율을 나타냄.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 랩터 부호화 시간은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00133

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00207
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00208
    는 부호화를 위한 XOR 연산 계수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00209
    는 미리 생성된 행렬에 기반으로 한 심볼을 XOR하는 시간을 나타냄.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미리 생성된 행렬은 CCP/LT(code constraints processor/luby transform) 행렬이고, 상기 CCP/LT 행렬에 기반하여 심볼을 XOR하는 시간은 하기의 수학식과 같이 정의됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 송신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00210
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00211
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00212
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00213
    는 코드 율,
    Figure 112018095467059-pat00214
    는 부호화를 위해 XOR가 실행되는 바이트의 양,
    Figure 112018095467059-pat00215
    는 부호화를 위한 CCP 행렬의 XOR의 수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00216
    는 부호화를 위한 LT 행렬의 XOR의 수임.
  13. 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법에 있어서,
    송신기로부터 전송된 멀티미디어 데이터를 복조하는 과정;
    복조된 멀티미디어 데이터로부터 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정하는 과정; 및
    상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 근거로 하여 상기 멀티미디어 데이터를 복호화하는 과정을 포함하고,
    상기 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정은,
    패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(Path Cost Indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정함에 의해 결정됨을 특징으로 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 PCI는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112020501339007-pat00137
    ,
    여기서,
    Figure 112020501339007-pat00287
    는 i번째 경로의 PCI, Psize 는 상기 패킷의 크기,
    Figure 112020501339007-pat00288
    는 i번째 경로의 대역폭, di 는 i번째 경로의 지연,
    Figure 112020501339007-pat00289
    는 i번째 경로의 패킷 손실율,
    Figure 112020501339007-pat00290
    는 i번째 경로 버퍼에 들어 있는 패킷 중 j번째 블록에 해당하는 패킷의 수,
    Figure 112020501339007-pat00291
    는 TFRC(TCP-friendly rate control) 알고리즘을 이용하여 결정된 i번째 경로의 전송율,
    Figure 112020501339007-pat00292
    은 i번째 경로의 RTT(round trip time),
    Figure 112020501339007-pat00293
    은 i번째 경로의 RTT값의 평균 제곱, 그리고
    Figure 112020501339007-pat00294
    는 상기 i번째 경로 버퍼에 들어있는 상기 패킷의 수를 나타냄.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00142

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00223
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00224
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00225
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00226
    는 상기 수신단에서 근사화된 랩터 복호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00227
    는 0과 1간 일정(constant)함,
    Figure 112018095467059-pat00228
    는 i번째 경로의 대역폭,
    Figure 112018095467059-pat00229
    는 i번째 경로 버퍼에 들어있는 패킷의 수,
    Figure 112018095467059-pat00230
    는 스케줄러에 의해 사용된 가중치,
    Figure 112018095467059-pat00231
    는 부호화된 블록 내 패킷의 수, Ssize 는 사용 가능한 심볼 크기의 집합, Knum 은 사용 가능한 소스 심볼의 개수의 집합, pnum(s,k) 는 소스 패킷의 개수,
    Figure 112018095467059-pat00232
    는 부호화 블록의 크기, bufrecv 는 상기 수신단의 상기 버퍼의 데이터 양, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00233
    은 영상의 비트 율을 나타냄.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 랩터 부호화 시간은 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00145
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00234
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00235
    는 부호화를 위한 XOR 연산 계수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00236
    는 미리 생성된 행렬에 기반으로 한 심볼을 XOR하는 시간을 나타냄.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 미리 생성된 행렬은 CCP/LT(code constraints processor/luby transform) 행렬이고, 상기 CCP/LT 행렬에 기반하여 심볼을 XOR하는 시간은 하기의 수학식과 같이 정의됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 방법,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00237
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00238
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00239
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00240
    는 코드 율,
    Figure 112018095467059-pat00241
    는 부호화를 위해 XOR가 실행되는 바이트의 양,
    Figure 112018095467059-pat00242
    는 부호화를 위한 CCP 행렬의 XOR의 수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00243
    는 부호화를 위한 LT 행렬의 XOR의 수임.
  19. 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치에 있어서,
    송신기로부터 전송된 멀티미디어 데이터를 복조하는 복조부;
    복조된 멀티미디어 데이터로부터 소스 심볼의 크기 및 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정하는 제어부; 및
    상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 근거로 하여 상기 멀티미디어 데이터를 복호화하는 복호화부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    패킷의 크기 및 경로의 대역폭을 기반으로 결정된 경로 비용 지시자(Path Cost Indicator : PCI)에 의해 패킷 분배 벡터를 결정하고, 상기 패킷 분배 벡터를 기반으로 코드율을 결정하고, 상기 코드율을 기반으로 하여 벌칙 함수를 계산하고, 랩터 부호화 시간 및 다중 경로 전송 지연에 의해 계산된 패킷 당 오버헤드 값 및 수신단의 버퍼에 언더플로(underflow)를 방지하기 위한 조건을 기반으로, 상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록마다 결정함에 의해 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수를 매 블록 마다 결정함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 PCI는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112020501339007-pat00149
    ,
    여기서,
    Figure 112020501339007-pat00295
    는 i번째 경로의 PCI, Psize 는 상기 패킷의 크기,
    Figure 112020501339007-pat00296
    는 i번째 경로의 대역폭, di 는 i번째 경로의 지연,
    Figure 112020501339007-pat00297
    는 i번째 경로의 패킷 손실율,
    Figure 112020501339007-pat00298
    는 i번째 경로 버퍼에 들어 있는 패킷 중 j번째 블록에 해당하는 패킷의 수,
    Figure 112020501339007-pat00299
    는 TFRC(TCP-friendly rate control) 알고리즘을 이용하여 결정된 i번째 경로의 전송율,
    Figure 112020501339007-pat00300
    은 i번째 경로의 RTT(round trip time),
    Figure 112020501339007-pat00301
    은 i번째 경로의 RTT값의 평균 제곱, 그리고
    Figure 112020501339007-pat00302
    는 상기 i번째 경로 버퍼에 들어있는 상기 패킷의 수를 나타냄.
  21. 삭제
  22. 제19항에 있어서,
    상기 계산된 벌칙 함수에 대한 최소 값을 갖는 상기 소스 심볼의 크기 및 상기 소스 심볼의 수는 하기의 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00154

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00250
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00251
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00252
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00253
    는 상기 수신단에서 근사화된 랩터 복호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00254
    는 0과 1간 일정(constant)함,
    Figure 112018095467059-pat00255
    는 i번째 경로의 대역폭,
    Figure 112018095467059-pat00256
    는 i번째 경로 버퍼에 들어있는 패킷의 수,
    Figure 112018095467059-pat00257
    는 스케줄러에 의해 사용된 가중치,
    Figure 112018095467059-pat00258
    는 부호화된 블록 내 패킷의 수, Ssize 는 사용 가능한 심볼 크기의 집합, Knum 은 사용 가능한 소스 심볼의 개수의 집합, pnum(s,k) 는 소스 패킷의 개수,
    Figure 112018095467059-pat00259
    는 부호화 블록의 크기, bufrecv 는 상기 수신단의 상기 버퍼의 데이터 양, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00260
    은 영상의 비트 율을 나타냄.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 랩터 부호화 시간은 하기 수학식에 의해 결정됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00157

    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00261
    는 상기 랩터 부호화 시간,
    Figure 112018095467059-pat00262
    는 부호화를 위한 XOR 연산 계수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00263
    는 미리 생성된 행렬에 기반으로 한 심볼을 XOR하는 시간을 나타냄.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 미리 생성된 행렬은 CCP/LT(code constraints processor/luby transform) 행렬이고, 상기 CCP/LT 행렬에 기반하여 심볼을 XOR하는 시간은 하기의 수학식과 같이 정의됨을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 멀티미디어 데이터 수신 장치,
    ＜수학식＞
    Figure 112018095467059-pat00264
    ,
    여기서,
    Figure 112018095467059-pat00265
    는 상기 소스 심볼의 크기,
    Figure 112018095467059-pat00266
    는 상기 소스 심볼의 수,
    Figure 112018095467059-pat00267
    는 코드 율,
    Figure 112018095467059-pat00268
    는 부호화를 위해 XOR가 실행되는 바이트의 양,
    Figure 112018095467059-pat00269
    는 부호화를 위한 CCP 행렬의 XOR의 수, 그리고
    Figure 112018095467059-pat00270
    는 부호화를 위한 LT 행렬의 XOR의 수임.
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