KR102206538B1 - 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

송신 장치가 개시된다. 송신 장치는 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할하는 인풋 프로세서부, 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding)하고 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하여 출력하는 BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부, BICM부로부터 출력되는 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 스트럭쳐부 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여, 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 파일럿 패턴에 따라 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 송신부를 포함한다. 이에 따라, 서로 다른 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 따라 다르게 파일럿을 삽입함으로써, 데이터 전송률을 증가시키고, 정확한 채널 추정을 수행할 수 있게 된다.

Description

송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법{TRANSMITTING APPARATUS AND RECEIVING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 OFDM 방식을 사용하는 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

최근 방송 통신 서비스는 다기능, 광대역 고품질화되고 있다. 특히 전자 기술의 발전에 따라 고화질 디지털 TV, 고사양의 스마트 폰 등과 같은 휴대 방송 기기의 보급이 늘어나고 있으며, 이에 따라 방송 서비스에 대해 다양한 수신 방식, 다양한 서비스 지원에 대한 요구가 증대되고 있다.

이러한 요구에 따라, 하나의 예로서, DVB-T2(Digital Video Broadcasting the Second Generation Terrestrial)와 같은 방송 통신 규격이 개발되었다. DVB-T2(Digital Video Broadcasting the Second Generation Terrestrial)는 현재 유럽을 포함한 전세계의 35여개 이상의 국가에서 표준으로 채택하여 서비스가 시작중인 DVB-T의 성능을 개선시킨 2세대 유럽 지상파 디지털 방송 표준으로서, DVB-T2는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호와 256QAM 변조 방식 등과 같은 최신 기술들을 적용하여 전송 용량의 증대 및 높은 대역폭 효율을 실현하였으며, 이에 따라 HDTV와 같은 고품질의 다양한 서비스를 한정된 대역에서 제공할 수 있는 장점을 갖고 있다.

한편, DVB-T2는 인접 신호 간의 간섭을 방지하기 위하여 가드 인터벌 구간을 사용하고 있다. 이러한 가드 인터벌 구간은 FFT 사이즈에 따라 다르게 정의될 수 있으며, 이에 따라, 삽입되는 파일럿 패턴도 변경될 수 있다.

이에 따라, FFT 사이즈에 따라 다르게 설정되는 가드 인터벌 구간 및 이러한 가드 인터벌 구간에 따라 결정되는 파일럿 패턴을 새롭게 정의할 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 결정되는 파일럿 패턴에 따라 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하여 전송하고 수신하는 송신 장치, 수신 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치는 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할하는 인풋 프로세서부, 상기 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding)하고 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하여 출력하는 BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부, 상기 BICM부로부터 출력되는 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 스트럭쳐부 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여, 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 상기 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 송신부를 포함한다.

여기서, 상기 송신부는, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 스펙트럼 형성부(Spectrum Shaping)를 포함한다.

또한, 상기 스펙트럼 형성부는, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 상기 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성한다.

또한, 상기 가드 인터벌 구간은 상기 FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 아래의 표 1과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, SISO(Single Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 3과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 4와 같이 정의된다.

본 발명의 일 실시 예에 다른 수신 장치는 OFDM 심볼 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 상기 OFDM 심볼에 삽입된 파일럿을 포함하는 스트림을 수신하는 수신부, 상기 복수의 파일럿 패턴에 대한 정보가 저장된 저장부 및 상기 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 상기 복수의 파일럿 패턴 중에서 상기 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 상기 파일럿을 검출하며, 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출하는 신호 처리부를 포함한다.

여기서, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호는, 기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링이 된 것이다.

또한, 상기 가드 인터벌 구간은 상기 FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 아래의 표 1과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, SISO(Single Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 3과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 4와 같이 정의된다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 다른 송신 장치의 제어 방법은 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할하는 단계, 상기 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding)하고 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 단계, 상기 인터리빙이 수행된 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여, 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 상기 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 전송하는 단계는, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 스펙트럼 형성(Spectrum Shaping) 단계를 포함한다.

또한, 상기 스펙트럼 형성 단계는, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 상기 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성한다.

그리고, 상기 가드 인터벌 구간은 상기 FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 아래의 표 1과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, SISO(Single Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 3과 같이 정의된다.

또한, 상기 복수의 파일럿 패턴은, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 아래의 표 4와 같이 정의된다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법은 OFDM 심볼 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 상기 OFDM 심볼에 삽입된 파일럿을 포함하는 스트림을 수신하는 단계, 상기 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 기 저장된 복수의 파일럿 패턴 중에서 상기 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 상기 파일럿을 검출하는 단계 및 상기 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호는, 기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링이 된 것이다.

이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 서로 다른 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 따라 다르게 파일럿을 삽입함으로써, 데이터 전송률을 증가시키고, 정확한 채널 추정을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 기반이 되는 DVB-T2의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링 정보를 생성하는 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전송 프레임의 단위 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신부의 상세한 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스펙트럼 형성 및 신호 왜곡의 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스펙트럼 형성된 신호를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 다른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리부를 구체적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링 처리부의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 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. 그리고 후술되는 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.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 1에 따르면, 송신 장치(100)는 인풋 프로세서부(110), BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부(120), 스트럭쳐부(130) 및 송신부(140)를 포함한다.

인풋 프로세서부(110)는 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할한다. 구체적으로, 인풋 프로세서부(110)는 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할되는 적어도 하나의 PLP(Physical Layer Pipes)를 출력한다. 일 실시 예로서, DVB-T2 시스템은 하나의 방송 채널에 각각 서로 다른 변조 방식, 채널 부호화율, 시간 및 셀 인터리빙 길이 등을 가지는 다양한 방송 서비스 제공이 가능하도록 하는 PLP 개념을 적용한다.

여기서, PLP는 독립적으로 여기서, PLP는 독립적으로 처리되는 신호 경로를 뜻한다. 즉, 각각의 서비스(예를 들면, 비디오, 확장 비디오, 오디오, 데이터 스트림 등)는 다수의 RF 채널을 통해 송수신될 수 있는데, PLP는 이러한 서비스가 전송되는 경로 또는 그 경로를 통해서 전송되는 스트림이다. 또한, PLP는 다수의 RF 채널들 상에서 시간적인 간격을 가지고 분포하는 슬롯들에 위치할 수도 있고, 하나의 RF 채널 상에 시간적인 간격을 가지고 분포할 수도 있다. 즉, 하나의 PLP는 하나의 RF 채널 또는 다수의 RF 채널들 상에 시간적인 간격을 가지고 분포되어 전송될 수 있다.

PLP 구조는 하나의 PLP를 제공하는 Input mode A와 다수의 PLP를 제공하는 Input mode B로 구성되며, 특히 Input mode B를 지원할 경우 강인한 특정 서비스 제공을 할 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 스트림을 분산 전송시킴으로써 시간 인터리빙 길이를 증가시켜 시간 다이버시티(Time Diversity) 이득을 얻을 수 있다. 또한, 특정 스트림만을 수신할 경우 나머지 시간 동안에는 수신기 전원을 off함으로써 저전력으로 사용할 수 있어 휴대 및 이동방송서비스 제공에 적합하다.

여기서, 시간 다이버시티는 이동 통신 전송로에서 전송 품질의 열화를 줄이기 위해 송신 측에서 일정 시간 간격을 두고 동일 신호를 여러 번 송신하면 수신 측에서 이들 수신 신호를 다시 합성하여 양호한 전송 품질을 얻도록 하는 기술이다.

또한, 복수의 PLP에 공통적으로 전송될 수 있는 정보를 하나의 PLP에 포함시켜 전송함으로써 전송 효율을 높일 수 있는데, PLP0가 이러한 역할을 하며, 이러한 PLP를 커먼 PLP(common PLP)라 하고, PLP0를 제외한 나머지 PLP들은 데이터 전송을 위해서 사용될 수 있으며 이러한 PLP를 데이터 PLP라고 한다.

이와 같은 PLP를 사용하게 되면, 가정의 HDTV 프로그램 수신뿐만 아니라 휴대 및 이동 중에도 SDTV 프로그램을 제공할 수 있다. 또한 방송국이나 방송 컨텐츠 제공자를 통해 시청자에게 다양한 방송 서비스 제공뿐만 아니라 시청이 어려운 난시청 지역에서도 방송 수신이 가능한 차별화된 서비스 제공을 할 수 있다.

즉, 인풋 프로세서부(110)는 전송할 데이터를 적어도 하나의 신호 처리 경로에 각각 매핑시켜 프레임을 생성하고, 각 경로 별로 신호 처리가 수행되게 된다. 예를 들어, 신호 처리는 입력 신호 동기화(Input Stream Synchronization), 딜레이 보상(Delay Compensation), 널 패킷 제거(Null packet deletion), CRC 인코딩(CRC Encoding), 헤더 삽입(Header Insertion), 부호화(Coding), 인터리빙(Interleaving), 변조(Modulation) 중 적어도 하나의 과정을 포함할 수 있다. 각 경로 별로 신호 처리된 프레임들은 시그널링 정보와 함께 하나의 전송 프레임으로 생성되고, 생성된 전송 프레임은 수신 장치(미도시)로 전송된다.

BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부(120)는 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding)하고 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하여 출력한다.

구체적으로, 랜덤화된(randomized) 복수의 베이스 밴드 프레임이 BICM부(120)로 입력되면, 복수의 베이스 밴드 프레임들은 BCH 코드로 인코딩된 후 LDPC 코드로 인코딩된다. 그리고, 인코딩된 복수의 베이스 밴드 프레임들은 비트 인터리버에 의해 인터리빙된 후 인터리빙된 비트들을 QPSK, 16-QPSK 또는 더 높은 QAM 성상도 사이즈에 따라 성상도 심볼에 매핑된다. 이렇게 생성된 복수의 프레임들을 FEC 프레임이라고 한다. 이후, FEC 프레임은 타임 인터리빙된다.

스트럭쳐부(130)는 BICM부(120)로부터 출력되는 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성한다.

구체적으로, 스트럭쳐부(130)는 타임 인터리빙된 프레임을 데이터 셀의 스트림으로 스케쥴링한다. 이후, 데이터 셀들은 주파수 축 상에서 인터리빙된다. 이렇게 주파수 축 상에서 인터리빙된 데이터 셀로부터 ATSC 3.0프레임이 생성된다. 이후, L1 시그널링이라 불리는 Physical layer signaling 이 각각의 ATSC 3.0 프레임의 시작 지점에 8K 사이즈의 프리앰블 심볼로 삽입된다. 이러한 L1 시그널링은 각 프레임의 빠른 동기화를 위하여 사용된다.

송신부(140)는 FET 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여, 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 파일럿 패턴에 따라 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송한다.

송신부(140)는 ATSC 3.0 프레임에 데이터 셀들과 함께 연속 파일럿 및 분산 파일럿을 삽입한다. 이에 따라, 수신 장치(미도시)는 파일럿을 사용하여 채널 추정을 수행할 수 있고, 주파수 오프셋을 보정할 수 있다. PAPR 저감을 위한 예약톤은 선택적으로 삽입될 수 있다.

구체적으로, ATSC 3.0에 삽입된 다양한 셀들은 수신 장치도 알고 있는 기준 정보들로 변조된다. 이러한 셀들에 의해 전송되는 정보는 분산, 연속, 에지(edge), 프레임 스타트(frame-start) 또는 프레임 클로징(frame-closing) 파일럿의 형태를 갖는다. 이러한 파일럿들의 위치와 크기는 추후 설명할 SISO(Single Input Single Output)전송 모드와 MIMO(Multiple Input Multiple Output)전송 모드에 따라 서로 다르게 정의될 수 있다. 그리고, 파일럿의 값들은 기준 시퀀스로부터 추출될 수 있다.

파일럿들은 심볼 번호 및 캐리어 인덱스에 관한 정보를 포함하는 기준 시퀀스에 따라 변조되는데, 여기서, 기준 시퀀스는 심볼 레벨 PRBS 및 프레임 레벨 PN 시퀀스로부터 추출될 수 있다. 그리고, 이러한 기준 시퀀스는 ATSC 3.0 프레임의 각 심볼의 모든 파일럿에 적용된다.

즉, 프레임 레벨 PN 시퀀스의 각 값은 ATSC 3.0 프레임의 각각 하나의 OFDM 심볼에 적용될 수 있으며, 이에 따라, 프레임 레벨 PN 시퀀스의 길이는 프리앰블 심볼을 제외한 ATSC 3.0의 OFMD 심볼의 개수와 동일하게 된다.

이러한 PN 시퀀스의 최대 길이는 아래 표 1과 같이 FFT 모드와 가드 인터벌 구간에 따라 달라질 수 있다.

즉, PN 시퀀스의 최대 길이는 FFT 모드가 32K, 16K 및 8K인 경우와 가드 인터벌 구간이 2/512, 6/512, 12/512, 24/512, 36/512, 48/512, 57/512, 72/512 및 96/512인 경우에 따라 달라지게 된다. 한편, 표 1을 참조하면, 삽입되는 가드 인터벌 구간의 길이가 증가 될수록, PN 시퀀스가 가질 수 있는 최대 길이는 감소하게 됨을 알 수 있다. 가드 인터벌 구간은 인접 신호와의 간섭을 방지하게 위해 삽입되는 것이므로, PN 시퀀스가 삽입될 수 있는 영역이 줄어들기 때문이다.

또한, 가드 인터벌 구간도 상기 표 1과 같이 FFT 모드가 8K, 16K, 32K인 경우에 따라 정의되며, 각 모드 별로 다르게 삽입될 수 있다.

한편, 기준 시퀀스로부터 획득되는 기준 정보는 ATSC 3.0프레임의 프레임 스타트 심볼, 프레임 클로징 심볼 및 프리앰블 심볼을 제외한 모든 심볼에 삽입된 분산 파일럿에 의해 전송된다. 분산 파일럿의 배치 위치는 하기 표 2와 같이 정의된다.

예를 들어, P4,4는 D_X=4, D_Y=4의 패턴을 의미하는 것으로, 분산 파일럿은 16의 크기만큼 동일한 간격으로 배치되어 있고, 4열로 배치되어 있는 것을 뜻한다. 데이터 심볼에 삽입된 분산 파일럿을 예로 들어 설명하면, 데이터 심볼의 1열에서 16의 크기만큼 동일한 간격으로 배치되어 있는 경우, 데이터 심볼의 2열에서는 데이터 심볼의 1열과 동일한 위치에서 16의 크기만큼 동일한 간격으로 배치되는 것이 아니라, 데이터 심볼의 1열에 삽입되는 분산 파일럿과 4칸씩 차이가 나도록 띄어져서 배치된다. 이에 따라, 4칸씩 차이가 나도록 4열에 걸쳐 배치되어 16의 크기만큼 각각의 열에서 16의 크기만큼 동일한 간격으로 배치되어 있을 수 있게 된다.

한편, 송신부(140)는 상술한 바와 같이 FFT 사이즈, 각 FFT 사이즈에서 선택된 가드 인터벌 구간 및 파일럿의 배치 패턴을 조합하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택할 수 있는데, 가드 인터벌 구간이 변경되면, 파일럿의 배치 패턴도 플렉서블하게 변경될 수 있다. 즉, 삽입되는 가드 인터벌 구간이 줄어들게 되면, 분산 간격(D_X)이 늘어날 수 있다.

복수의 파일럿 패턴은 SISO 모드에서 FFT 사이즈, 각 FFT 사이즈에서 선택된 가드 인터벌 구간에 기초하여 하기 표 3과 같이 정의된다.

각 FFT 모드 별로 가드 인터벌 구간의 길이가 길어질수록 분산 간격(D_X)이 줄어들고 있음을 알 수 있다.

또한, 복수의 파일럿 패턴은 MISO 모드에서 FFT 사이즈, 각 FFT 사이즈에서 선택된 가드 인터벌 구간에 기초하여 하기 표 4와 같이 정의된다.

한편, 상술한 표 3 및 표 4에서는 SISO 모드 및 MOSO 모드의 32K FFT 모드에서 P4,4와 P16,4의 파일럿 배치 패턴은 수신 장치의 메모리 용량을 고려하여 제외되었다. 그러나, 수신 장치의 메모리 용량을 증가시키고, SISO 모드 및 MOSO 모드의 32K FFT 모드에서 P4,4와 P16,4의 파일럿 배치 패턴도 사용할 수 있음은 당연하다.

이후, 송신부(140)는 파일럿이 삽입된 ATSC 3.0 프레임을 IFFT(Inverse FFT)연산을 수행하여 시간 축 상의 신호로 변환한다. 이후, 심볼들 간에 간섭을 피하기 위하여 가드 인터벌(Guard Interval)이 각 심볼들에 삽입되며, 최소한의 간섭을 보장하기 위하여 인접하는 채널 간에 스펙트럼 형성(spectrum shaping)을 수행하여 필터링한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

그리고, 송신부(140)는 시간 축 상의 신호에 대해 Digital to Analog 컨버젼을 수행하여 베이스 밴드 아날로그 신호를 생성하며, 이를 전송한다.

도 2는 본 발명의 기반이 되는 DVB-T2의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 2에 따르면, DVB-T2 송신 시스템(1000)은 입력 프로세서(1100), BICM 인코더(1200), 프레임 빌더(1300) 및 모듈레이터(1400)를 포함할 수 있다.

이러한 DVB-T2 송신 시스템(1000)은 유럽 디지털 방송 표준의 하나인 DVB-T2에서 정의된 내용과 동일하다는 점에서 각 구성에 대해서 개략적으로 설명하도록 한다. 구체적인 내용은 "Digital Video Broadcasting (DVB); Frame structure channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2)"를 참조하길 바란다.

BICM 인코더(1200)는 서비스될 데이터가 전송될 영역(Fixed PHY Frame 또는 Mobile PHY Frame)에 따라 FEC 코딩 레이트와 성상도 차수(constellation order)를 결정하여 부호화를 수행한다. 서비스될 데이터에 대한 시그널링 정보는 구현에 따라 별도의 BICM 인코더(미도시)를 통하여 부호화 되거나 상기 BICM 인코더(1200)를 서비스될 데이터와 공유하여 부호화될 수 있다.

프레임 빌더(1300) 및 모듈레이터(1400)은 시그널링 영역을 위한 OFDM 파라미터와 서비스될 데이터가 전송될 영역에 대한 OFDM 파라미터를 결정하여 프레임을 구성하고, 싱크 영역을 추가하여 프레임을 생성한다. 그리고, 생성된 프레임을 RF 신호로 변조하기 위한 변조를 수행하고, RF 신호를 수신기로 전송하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링 정보를 생성하는 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 입력 프로세서(1100) 및 BICM 인코더(1200)가 도시되어 있다. 입력 프로세서(1100)는 스케쥴러(1110)를 포함할 수 있다. BICM 인코더(1200)는 L1 시그널링 제너레이터(1210), FEC 인코더(1220-1, 1220-2), 비트 인터리버(1230-2), 디먹스(1240-2), 성상도 매퍼(1250-1, 1250-2)를 포함할 수 있다. BICM 인코더(1200)는 타임 인터리버(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고, L1 시그널링 제너레이터(1210)는 입력 프로세서(1100)에 포함될 수도 있다.

n개의 서비스 데이터들은 각각 PLP0 내지 PLPn에 매핑된다. 스케쥴러(1110)는 여러 개의 PLP를 T2의 물리 계층에 매핑하기 위해 각 PLP 별로 위치, 변조 및 코드 레이트들을 결정한다. 즉, 스케쥴러(1110)는 L1 시그널링을 생성한다. 경우에 따라, 스케쥴러(1110)는 현재 프레임의 L1 포스트 시그널링 중 다이내믹 정보를 프레임 빌더(1300)로 출력할 수 있다. 또한, 스케쥴러(1110)는 L1 시그널링을 BICM 인코더(1200)로 전송할 수 있다. L1 시그널링은 L1 프리 시그널링(L1-pre signalling)과 L1 포스트 시그널링(L1-post signalling)을 포함한다.

L1 시그널링 제너레이터(1210)는 L1 프리 시그널링과 L1 포스트 시그널링을 구별하여 출력한다. FEC 인코더(1220-1, 1220-2)들은 L1 프리 시그널링과 L1 포스트 시그널링에 대해 각각 쇼트닝과 펑쳐링을 포함하는 FEC 인코딩을 수행한다. 비트 인터리버(1230-2)는 인코딩된 L1 포스트 시그널링에 대해 비트 단위로 인터리빙을 수행한다. 디먹스(1240-2)는 셀을 구성하는 비트들의 순서를 조절하여 비트의 강인성(robustness)을 제어하고, 비트들을 포함하는 셀을 출력한다. 두 개의 성상도 매퍼(1250-1, 1250-2)들은 각각 L1 프리 시그널링과 L1 포스트 시그널링의 셀들을 성상도에 매핑한다. 상술한 과정을 통해 처리된 L1 프리 시그널링과 L1 포스트 시그널링은 프레임 빌더(1230)로 출력된다. 이에 따라 L1 프리 시그널링과 L1 포스트 시그널링은 프레임 내에 삽입될 수 있게 된다.

도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전송 프레임의 단위 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 입력 스트림이 L1 패킷으로 처리되는 입력 프로세싱 모듈은 데이터 파이프 레벨에서 동작할 수 있다.

도 4는 입력 스트림이 L1 패킷으로 처리되는 과정을 도시한 것으로, 복수의 입력 스트림(411 내지 413)은 Input pre-processing 과정을 통해 복수의 L2 패킷에 대한 데이터 파이프(421 내지 423)로 처리되고, 복수의 L2 패킷에 대한 데이터 파이프(421 내지 423)는 Input processing 과정을 통해 복수의 L1 패킷에 대한 데이터 파이프(431 내지 433)로 인캡슐레이션되고 전송 프레임으로 스케쥴링된다(도 3, 1110). 여기서, L2 패킷은 TS(Transport Stream) 스트림과 같은 고정 스트림 및 GSE(General Stream Encapsulation) 스트림과 같은 가변 스트림의 두 가지 타입이 있을 수 있다. 또한, 여기서, L2 패킷은 베이스 밴드 패킷에 대응될 수 있다.

구체적으로, 이러한 베이스 밴드 패킷은 인풋 프로세서부(110)에서 생성되는데, 베이스 밴드 헤더 생성부(미도시) 및 베이스 밴드 프레임 생성부(미도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 베이스 밴드 프레임 생성부(미도시)는 생성된 베이스 밴드 프레임을 베이스 밴드 프레임 스크램블러(미도시)로 전송할 수 있다.

인풋 프로세서부(110)는 베이스 밴드 패킷 및 베이스 밴드 프레임이 생성되는 과정은 다음과 같다. 베이스 밴드 패킷 생성부(미도시)는 입력되는 Layer 2 이상의 상위 계층으로부터 입력되는 패킷(IP 패킷, TS 패킷등)을 인캡슐레이팅(encapsulating)하여 베이스 밴드 패킷을 생성할 수 있다.

베이스 밴드 헤더 생성부(미도시)는 베이스 밴드 프레임에 삽입되는 헤더를 생성할 수 있다. 여기서, 베이스 밴드 프레임에 삽입되는 헤더를 베이스 밴드 헤더라고 하며, 베이스 밴드 헤더는 베이스 밴드 프레임에 관한 정보를 포함한다.

그리고, 베이스 밴드 프레임 생성부(미도시)는 베이스 밴드 헤더 생성부(미도시)로부터 생성된 베이스 밴드 헤더를 베이스 밴드 패킷 생성부(미도시)로부터 출력된 베이스 밴드 패킷에 인캡슐레이팅(encapsulating)하여 베이스 밴드 프레임을 생성할 수 있다.

그리고, 베이스 밴드 프레임 스크램블러(미도시)는 각각의 베이스 밴드 프레임에 순방향 에러 정정 코드가 부가되기 전에 베이스 밴드 프레임에 저장된 데이터들을 랜덤한 순서로 섞어서, 스크램블된 베이스 밴드 프레임을 생성할 수 있다. 이렇게 스크램블된 베이스 밴드 프레임은 PLP를 통해 전송되어 신호 처리가 수행되게 된다.

도 5는 각 PLP에 대한 로컬 프레임 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 L1 패킷(430)은 헤더, 데이터 필드 및 패딩 필드를 포함한다.

L1 패킷(430)은 FEC 인코딩 과정을 통해 패리티(432)가 추가되어 L1 FEC 패킷(440)으로 처리된다.

L1 FEC 패킷(440)은 비트 인터리빙 및 성상 매핑 과정을 통해 FEC 블럭(450)으로 처리되고, 복수의 FEC 블럭은 셀 인터리빙 과정을 통해 타임 인터리빙 블럭(460)으로 처리되고, 복수의 타임 인터리빙 블럭은 인터리빙 프레임(470)을 구성하게 된다.

도 6은 인터리빙 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 인터리빙 프레임(470)은 서로 다른 전송 프레임(461, 462)을 통해 전송될 수 있고, 복수 개의 전송 프레임은 하나의 슈퍼 프레임(480)을 형성할 수 있다.

한편, 하나의 전송 프레임(461)은 프레임의 시작 위치를 알려주는 P1 심볼(10)과 L1 신호를 전송하는 P2 심볼(20) 및 데이터를 전송하는 데이터 심볼(30)들로 구성될 수 있다.

P1 심볼(10)은 전송 프레임(461)의 첫 부분에 위치하며, T2 프레임의 시작점을 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, P1 심볼(10)은 7비트의 정보를 전송할 수 있다.

P2 심볼(20)은 T2 프레임의 P1 심볼(10) 다음에 위치한다. 하나의 전송 프레임(461)에는 FFT 크기에 따라 복수 개의 P2 심볼(20)이 포함될 수 있다. FFT 크기에 따라 포함되는 P2 심볼(20)의 갯수는 다음과 같다.

FFT 크기	P2 심볼 갯수
1K	16
2K	8
4K	4
8K	2
16K	1
32K	1

P2 심볼(20)은 L1 프리 시그널링(21)과 L1 포스트 시그널링(23)을 포함한다. L1 프리 시그널링(21)는 L1 포스트 시그널링의 수신 및 디코딩하기 위해 요구되는 파라미터들을 포함하는 기본 전송 파라미터를 제공한다.

L1 포스트 시그널링(23)은 컨피규러블 포스트 시그널링(configurable post signalling)(23-1) 및 다이내믹 포스트 시그널링(dynamic post signalling)(23-2)를 포함한다. 또한, L1 포스트 시그널링(23)은 선택적으로 확장 필드(extension field)(23-3)를 포함할 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, L1 포스트 시그널링(23)은 CRC 필드 및, 필요에 따라 L1 패딩 필드(padding field)를 더 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신부의 상세한 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 7을 참조하면, 송신부(140)는 Tone Reservation and Pilot Generation부(141), Cell Multiplexer부(142), IFFT부(143), PAPR Reduction부(144), GI Insertion부(145), Spectrum Shaping부(146) 및 D/A Conversion부(147)를 포함한다.

Tone Reservation and Pilot Generation부(141) 및 Cell Multiplexer부(142)는 ATSC 3.0 프레임에 데이터 셀과 함께 연속 파일럿 및 분산 파일럿을 멀티플렉싱하여 삽입한다. 이에 따라, 수신 장치는 파일럿을 사용하여 채널 추정을 수행하고, 주파수 오프셋을 보정할 수 있게 된다. 또한, Tone Reservation은 PAPR 저감을 위하여 선택적으로 사용될 수 있다.

IFFT부(143)는 파일럿 및 예약톤이 삽입된 ATSC 3.0 프레임을 시간 축 상의 신호로 변환한다.

PAPR Reduction부(144)는 변환된 시간 축 상의 신호에서 PAPR 파일럿의 크기를 산출하여, PAPR의 크기를 저감시킨다. 구체적으로, PAPR이란, 기저 대역 전송 신호가 송신기에 미치는 영향을 표시하는 기준으로 평균 전력에 대한 피크 전력의 비율을 뜻한다. 즉, 일반적으로 송신기의 전력은 평균 전력을 의미하지만, 실제로 송신되는 전력에는 피크 전력이 존재하며, 이러한 피크 전력은 적절하게 설계되지 않을 경우 상호 변조를 일으켜 방송 품질 저하의 원인이 된다. 이에 따라 방송신호 송신 장치(100)는 PAPR이 작아지도록 방송 신호를 전송해야 한다.

이후, GI Insertion부(145)는 심볼 간의 간섭을 방지하기 위하여 PAPR Reduction부(144)에서 출력된 신호의 각 심볼에 가드 인터벌(Guard Interval)을 삽입한다.

그리고, 송신부(140)는 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 스펙트럼 형성부(Spectrum Shaping)(146)를 포함한다.

스펙트럼 형성부(146)는 GI Insertion부(145)에서 출력된 신호에 대하여 필터링을 수행함으로써, 인접한 전송 채널 간의 간섭을 최소화시킬 수 있다.

구체적으로, OFDM 심볼이 생성된 후 스펙트럼 형성을 향상시키고 인접한 채널 간의 구별을 명확히 하기 위하여 필터링이 제안되는데, 일반적으로, 스펙트럼 형성을 위한 필터링의 임펄스 응답은 효과적인 신호의 길이를 감소시키게 되며 이에 따라 필터 길이를 짧게 하는 것이 요구된다. 그러나, 리플(ripple)이 없는 평평한 필터들은 높은 차수를 갖는 필터가 될 수밖에 없다. 이에 따라, 필터의 길이와 효과적인 가드 인터벌의 손실을 최소화하기 위하여 OFDM 신호의 효과적인 스펙트럼 형성을 수행하면서 필터의 길이를 짧게 하는 것이 요구된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스펙트럼 형성 및 신호 왜곡의 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 페이로드 데이터 및 파일럿이 프레이밍부(Framing)부(810)에 입력되고, 프레임이 생성되면, 생성된 프레임은 Linear Pre-Distortion부(820)에 의해 신호 왜곡이 수행될 수 있다.

작은 임펄스 응답 및 완만한 경사가 아닌 급격한 경사의 신호 크기의 감쇠량을 갖는 필터가 선택되면 리플이 생성되는데, 하나의 대역폭에서 평평한 특성을 획득하기 위해서는 선형적인 사전 신호 왜곡(linear pre-distortion)이 처리되어야한다. 이렇게, Linear Pre-Distortion부(820)는 선택된 필터를 보완하는 역할을 수행한다.

그리고, 이렇게 신호 왜곡 처리된 신호는 IFFT부(830)에서 IFFT 처리되어 시간 축 상의 신호로 변경되고, 필터(840)에서 필터링된다.

즉, 스펙트럼 형성부(146)는 OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성할 수 있다. OFMD 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이가 짧아지게 되면, 기 설정된 형태를 벗어나는 리플 또는 신호가 발생되는데, Linear Pre-Distortion부(820)는 이렇게 기 설정된 형태를 벗어나는 리플 또는 신호를 억제하고, 필터(840)는 신호 크기의 감쇠량을 증가시킴으로써, 필터링된 신호가 완만한 경사가 아닌 급격한 경사를 갖도록 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스펙트럼 형성된 신호를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 스펙트럼 형성이 되지 않은 OFDM 심볼에 대응되는 신호(910)과 필터링 및 신호 왜곡이 처리되어 스펙트럼 형성된 신호(920)의 파형이 도시되어 있음을 알 수 있다.

구체적으로, 스펙트럼 형성이 되지 않은 OFDM 심볼에 대응되는 신호(910)는 주파수가 6MHz인 경계에서 크기가 약 10 dB까지 올라가는 리플 현상이 발생하고, 약 35dB 부근에서 감쇠가 일어남을 알 수 있다.

그러나, 필터링 및 신호 왜곡이 처리되어 스펙트럼 형성된 신호(920)는 주파수가 6MHz인 경계까지 리플 현상 없이 평평한 상태를 유지하면서 약 50dB 부근에서 감쇠가 일어남을 알 수 있다.

즉, 필터링 및 신호 왜곡이 처리되어 스펙트럼 형성된 신호(920)가 스펙트럼 형성이 되지 않은 OFDM 심볼에 대응되는 신호(910)에 비하여 리플 현상도 없고, 감쇠가 급격히 일어나며 이에 따라, 이상적인 신호의 형태를 갖고 있음을 알 수 있다.

그리고, 임펄스 응답 구간의 증가와 감쇠량의 크기 간에는 트레이드 오프가 필요하며, 이러한 트레이드 오프는 필터 함수의 차수에 따라 변경될 수 있다. 또한, 필터 함수의 차수는 선택된 OFDM 파라미터 즉, FFT 사이즈 또는 가드 인터벌 사이즈 등에 따라 결정될 수 있다.

한편, 다시 도 7을 참조하면, D/A converesion부(147)는 스펙트럼 형성된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATSC 3.0 물리 계층 시스템은 새로운 시스템에 적용될 수 있다.

구체적으로, 현재는 DTT(Digital Terrestrial Television) 서비스를 위하여 8-VSB(Vsdtigial Side Band)가 전송된다. 이러한 서비스들은 고정 장치와 모바일 장치를 타깃으로 한다. 현재로서는 ATSC 3.0 서비스를 제공하기 위해서는 방송사는 먼저 새로운 전송 장비를 구입하여야 한다.

이후, 적어도 2개 이상의 방송사가 함께 새로운 ATSC 3.0 서비스를 제공하기 위한 대안이 필요하게 된다. 예를 들어, SDTV 프로그램을 지원하기 위한 장비를 유지하면서 새로운 ATSC 3.0 서비스를 제공하기 위해서는 방송사들은 고정 장치 및 모바일 장치 또는 오로지 모바일 장치를 타켓 장치로 변경할지 여부를 선택할 필요가 있다.

만약, 방송사가 고정 장치 및 모바일 장치 모두로 전송하기로 결정하였다면, 다른 방송사가 사용하는 것보다 더 많은 캐퍼를 필요로 하게 된다. 예를 들어, 방송사 A가 4K 텔레비젼 및 HDTV 모바일 장치를 모두 지원하기로 결정하였다면, 다른 방송사 B를 위한 캐퍼는 작아질 수 밖에 없다.

그러나, 방송사 A 및 B가 고정 장치 및 모바일 장치를 위한 HDTV 서비스를 제공하기로 결정한다면, 이후 두 방송사는 모두 ATSC 3.0 서비스를 제공하기 위한 캐퍼를 갖을 수 있게 된다.

한편, 방송사들의 시분할에 기초하여 RF 채널에서 ATSC 3.0 서비스로 변경할 수 있게 된다. 이는 동일한 방송 영역 내에 존재하는 수신 장치의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 서비스 제공 방식의 핵심은 다른 방송사들과 스펙트럼 캐퍼를 나누는 것을 고려할 필요 없이 고정 장치 및 모바일 장치에 서비스를 제공하기 위한 할당 채널 영역이 충분하게 된다는 점이다.

또한, 8-VSB 서비스 및 ATSC 3.0 서비스가 함께 제공됨에 따라, TV는 8-VSB 모드 및 ATSC 모드 중 적어도 하나로 동작할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 다른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 10을 참조하면, 수신 장치(1000)는 수신부(1010), 저장부(1020) 및 신호처리부(1030)을 포함한다.

수신부(1010)는 OFDM 심볼 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 OFDM 심볼에 삽입된 파일럿을 포함하는 스트림을 수신한다.

저장부(1030)는 복수의 파일럿 패턴에 대한 정보를 저장한다.

신호처리부(1020)는 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중에서 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 파일럿을 검출하며, 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출할 수 있다.

여기서, OFDM 심볼에 대응되는 신호는 기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링이 된 것고, 가드 인터벌 구간은 FFT 사이즈가 8K, 16K, 32K인 모드에 따라 상기 표 1과 같이 정의되고, 복수의 파일럿 패턴은, SISO(Single Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 상기 표 3과 같이 정의되며, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서는 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 상기 표 4와 같이 정의된다.

신호처리부(1020)은 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 선택된 파일럿 패턴에 정보를 판단하고, 저장부(1030)에 저장된 복수의 파일럿 패턴에 대한 정보에 기초하여 선택된 파일럿 패턴에 관한 정보를 획득한다.

그리고, 신호처리부(1020)는 획득된 선택된 파일럿 패턴에 관한 정보에 기초하여 수신된 스트림에 삽입된 파일럿을 검출하고, 이에 따라, 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행할 수 있다.

한편, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수신 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 11을 참조하면, 수신 장치(1000)는 수신부(1010), 저장부(1020), 신호처리부(1030) 및 시그널링 처리부(1040)를 포함한다.

여기서, 수신부(1010), 저장부(1020) 및 신호처리부(1030)는 미리 설명하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

시그널링 처리부(1040)는 수신된 스트림에서 시그널링 정보를 추출할 수 있다. 특히, 시그널링 처리부(1040)는 L1 시그널링을 추출하고, 디코딩하여, 삽입된 파일럿의 패턴에 관한 정보를 획득할 수 있다. 또한, 시그널링 처리부(1040)는 프레임의 프로토콜 버젼에 관한 정보, 프레임의 타입에 관한 정보 및 데이터의 삽입 방식에 관한 정보에 관한 값들을 획득할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호처리부를 구체적으로 설명하기 위한 블럭도이다.

도 12에 따르면, 신호처리부(1030)는 디모듈레이터(1031), 신호 디코더(1032) 및 스트림 제너레이터(1033)을 포함한다.

디모듈레이터(1031)은 수신된 수신된 RF 신호로부터 OFDM 파라미터에 따라 복조를 수행하여, 싱크 디텍션을 수행하고 싱크가 디텍션되면 싱크 영역에 저장된 정보로부터 Mobile 프레임이 수신되고 있는지 Fixed 프레임이 수신되고 있는지를 인식한다.

이 경우, 시그널링 영역과 데이터 영역에 대한 OFDM 파라미터가 미리 정해져 있지 않은 경우, 싱크 영역에 저장되어 있는 시그널링 영역과 데이터 영역에 대한 OFDM 파라미터를 획득하여 싱크 영역 바로 다음에 오는 시그널링 영역과 데이터 영역에 대한 OFDM 파라미터 정보를 획득하여 복조를 수행할 수 있다.

신호 디코더(1032)는 입력받은 데이터에 대한 복호화를 수행한다. 이 경우, 신호 디코더(1032)는 시그널링 정보를 이용하여 각 데이터 영역에 저장된 데이터에 대한 FEC 방식, 변조 방식 등의 파라미터를 획득하여 복호화를 수행할 수 있다. 또한, 신호 디코더(1032)는 컨피규러블 포스트 시그널링 및 다이내믹 포스트 시그널링에 포함된 데이터 정보에 기초하여 데이터의 시작 위치를 산출할 수 있다. 즉, 해당 PLP가 프레임의 어느 위치에서 전송되는지 산출할 수 있다.

스트림 제너레이터(1033)는 신호 디코더(1032)로부터 입력받은 BB 프레임(BB FRAME)을 처리하여 서비스될 데이터를 생성할 수 있다.

스트림 제너레이터(1033)는 시그널링 처리부(1040)에서 제공된 프레임의 프로토콜 버젼에 관한 정보, 프레임의 타입에 관한 정보 및 데이터의 삽입 방식에 관한 정보에 관한 값에 기초하여 에러 정정된 L1 패킷으로부터 L2 패킷을 생성할 수 있다.

구체적으로, 스트림 제너레이터(1033)는 디-지터 버퍼들을 포함할 수 있는데, 디-지터 버퍼들은 시그널링 처리부(1032)에서 제공된 프레임의 프로토콜 버젼에 관한 정보, 프레임의 타입에 관한 정보 및 데이터의 삽입 방식에 관한 정보에 관한 값 등에 기초하여 출력 스트림을 복원하기 위한 정확한 타이밍을 재생성할 수 있다. 이에 따라 복수 개의 PLP 들 간의 싱크를 위한 딜레이가 보상될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시그널링 처리부의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 13에 따르면, 시그널링 처리부(1040)는 디모듈레이터(1041), 먹스(1042), 디인터리버(1043) 및 디코더(1044)를 포함한다.

디모듈레이터(1041)는 송신 장치(100)에서 전송한 신호를 수신하여 복조한다. 구체적으로, 디모듈레이터(1041)는 수신된 신호를 복조하여 LDPC 부호어에 대응되는 값을 생성하고 이를 먹스(1042)로 출력한다.

이 경우, LDPC 부호어에 대응되는 값은 수신된 신호에 대한 채널 값으로 표현될 수 있다. 여기에서, 채널 값을 결정하는 방법은 다양하게 존재할 수 있으며, 일 예로, LLR(Log Likelihood Ratio) 값을 결정하는 방법이 될 수 있다.

여기에서, LLR 값은 송신 장치(100)에서 전송한 비트가 0일 확률과 1일 확률의 비율에 Log를 취한 값으로 나타낼 수 있다. 또는, LLR 값은 경판정(hard decision)에 따라 결정된 비트 값 자체가 될 수 있으며, 또한, LLR 값은 송신 장치(100)에서 전송한 비트가 0 또는 1일 확률이 속하는 구간에 따라 결정된 대표 값이 될 수도 있다.

먹스(1042)는 디모듈레이터(221)의 출력 값을 멀티플렉싱하고, 이를 디인터리버(1043)로 출력한다. 여기에서, 디모듈레이터(1041)의 출력 값은 LDPC 부호어에 대응되는 값으로 일 예로, LLR 값이 될 수 있다.

구체적으로, 먹스(1042)는 송신 장치(100)에 구비된 디먹스(도 3, 1240-2)에 대응되는 구성요소로, 디먹스(1240-2)에서 수행된 디멀티플렉싱 동작을 역으로 수행할 수 있다. 즉, 먹스(222)는 디모듈레이터(221)에서 출력된 LDPC 부호어에 대응되는 값을 패러렐-투-시리얼(parallel-to-serial) 변환하여 LDPC 부호어에 대응되는 값을 멀티플렉싱한다.

디인터리버(1043)는 먹스(1042)의 출력 값을 디인터리빙하여 디코더(1044)로 출력한다.

구체적으로, 디인터리버(1043)는 송신 장치(100)에 구비된 인터리버(도 3, 1230-2)에 대응되는 구성요소로서, 인터리버(도 3, 1230-2)에서 수행된 동작을 역으로 수행할 수 있다. 즉, 디인터리버(1043)는 인터리버(도 3, 1230-2)에서 수행된 인터리빙 동작에 대응되도록 LDPC 부호어에 대응되는 값에 대해 디인터리빙을 수행할 수 있다. 여기에서, LDPC 부호어에 대응되는 값은 일 예로 LLR 값이 될 수 있다.

디코더(1044)는 송신 장치(100)에 구비된 FEC 인코더(1220-2)에 대응되는 구성요소로, FEC 인코더(1220-2)에서 수행된 동작을 역으로 수행할 수 있다. 구체적으로, 디코더(1044)는 디인터리빙된 LLR 값에 기초하여 디코딩을 수행하여 L1 시그널링을 출력할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 14에 도시된 방법에 따르면, 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할한다(S1410).

그리고, 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding)하고, 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행한다(S1420).

이후, 인터리빙이 수행된 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성한다(S1430).

또한, FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여, 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 파일럿 패턴에 따라 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송한다(S1440).

여기서, 전송하는 단계는,OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 스펙트럼 형성(Spectrum Shaping)를 포함한다.

그리고, 스펙트럼 형성 단계는, OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성할 수 있다.

한편, 가드 인터벌 구간은 FFT 사이즈가 8K, 16, 32K인 모드에 따라 상기 표 1과 같이 정의된다.

또한, 복수의 파일럿 패턴은, SISO(Single Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 상기 표 3과 같이 정의된다.

또한, 복수의 파일럿 패턴은, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 상기 표 4와 같이 정의된다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 15에 도시된 방법에 따르면, OFDM 심볼 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 OFDM 심볼에 삽입된 파일럿을 포함하는 스트림을 수신한다(S1510).

그리고, 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 기 저장된 복수의 파일럿 패턴 중에서 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 파일럿을 검출한다(S1520).

이후, 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출한다(S1530).

여기서, OFDM 심볼에 대응되는 신호는, 기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링이 된 것이다.

한편, 본 발명에 따른 제어 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

일 예로, 복수의 입력 스트림을 복수의 베이스 밴드 프레임으로 분할하는 단계, 복수의 베이스 밴드 프레임 각각을 순방향 에러 코딩하고 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 단계, 인터리빙이 수행된 복수의 베이스 밴드 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 파일럿 패턴에 따라 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

또한, 일 예로, OFDM 심볼 및 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 OFDM 심볼에 삽입된 파일럿을 포함하는 스트림을 수신하는 단계, 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 기 저장된 복수의 파일럿 패턴 중에서 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 파일럿을 검출하는 단계 및 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출하는 단계를 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 송신 장치 및 수신 장치에 대해 도시한 상술한 블록도에서는 버스(bus)를 미도시하였으나, 송신 장치 및 수신 장치에서 각 구성요소 간의 통신은 버스를 통해 이루어질 수도 있다. 또한, 각 디바이스에는 상술한 다양한 단계를 수행하는 CPU, 마이크로 프로세서 등과 같은 프로세서가 더 포함될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 송신 장치 110: 인풋 프로세서부
120: BICM부 130: 스트럭쳐부
140: 송신부

Claims (19)

1. 입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 인풋 처리부;
   상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부;
   상기 BICM부로부터 출력되는 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 심볼 생성부; 및
   FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 송신부;를 포함하며,
   상기 OFDM 심볼 중 중 적어도 하나로 삽입된 기설정된 시퀀스의 최대 길이는 다음 테이블에 나타내어진 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 장치.
   

   
2. 제1항에 있어서,
   상기 송신부는,
   상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 스펙트럼 형성부(Spectrum Shaper);를 포함하는 송신 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 스펙트럼 형성부는,
   상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성하는 송신 장치.
4. 입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 인풋 처리부;
   상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부;
   상기 BICM부로부터 출력되는 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 심볼 생성부; 및
   FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 송신부;를 포함하며,
   상기 복수의 파일럿 패턴은,
   하기 테이블에 정의된 바와 같이 SISO(Single Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 장치.
   

   
5. 입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 인풋 처리부;
   상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 BICM(Bit Interleaved and Coded Modulation)부;
   상기 BICM부로부터 출력되는 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 심볼 생성부; 및
   FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 송신부;를 포함하며,
   상기 복수의 파일럿 패턴은,
   하기 테이블에 정의된 바와 같이 MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 장치.
   

   
6. FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 수신하는 수신부;
   상기 복수의 파일럿 패턴에 대한 정보가 저장된 저장부; 및
   상기 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 상기 복수의 파일럿 패턴 중에서 상기 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 상기 파일럿을 검출하며, 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출하는 신호 처리부;를 포함하며,
   상기 OFDM 심볼 중 중 적어도 하나로 삽입된 기설정된 시퀀스의 최대 길이는 다음 테이블에 나타내어진 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 수신 장치.
   

   
7. 제6항에 있어서,
   상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호는,
   기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링된 신호인 수신 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 파일럿 패턴은,
   SISO(Single Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 하기 표와 같이 정의되는 수신 장치.
   

   
9. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 파일럿 패턴은, MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 하기 표와 같이 정의되는 수신 장치.
   

   
10. 송신 장치의 송신 방법에 있어서,
    입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 단계;
    상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 단계;
    상기 인터리빙된 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 OFDM 심볼 중 중 적어도 하나로 삽입된 기설정된 시퀀스의 최대 길이는 다음 테이블에 나타내어진 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 장치.
    

    
11. 제10항에 있어서,
    상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 단계;를 더 포함하는 송신 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호를 필터링하는 단계는,
    상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호의 필터링 구간 길이를 감소시키면서, 상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호 크기의 감쇠량을 증가시켜 기 설정된 형태의 신호를 생성하는 송신 장치.
13. 송신 장치의 송신 방법에 있어서,
    입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 단계;
    상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 단계;
    상기 인터리빙된 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 파일럿 패턴은,
    하기 테이블에 정의된 바와 같이 SISO(Single Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 방법.
    

    
14. 송신 장치의 송신 방법에 있어서,
    입력 스트림을 처리하여 프레임을 생성하는 단계;
    상기 프레임에 대해 순방향 에러 코딩(Forward Error Coding), 성상도 매핑 및 인터리빙을 수행하는 단계;
    상기 인터리빙된 프레임에 시그널링 데이터를 부가하여 OFDM 심볼을 생성하는 단계; 및
    FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 파일럿 패턴에 따라 상기 OFDM 심볼에 파일럿을 삽입하며, 상기 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 복수의 파일럿 패턴은,
    하기 테이블에 정의된 바와 같이 MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 송신 방법.
    

    
15. FFT(fast Fourier transform) 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 설정된 복수의 파일럿 패턴에 대한 정보가 저장된 수신 장치의 수신 방법에 있어서,
    상기 복수의 파일럿 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 파일럿이 삽입된 OFDM 심볼을 포함하는 스트림을 수신하는 단계;
    상기 스트림의 시그널링 정보에 기초하여 상기 복수의 파일럿 패턴 중에서 상기 OFDM 심볼에 사용된 파일럿 패턴을 결정하고, 결정된 파일럿 패턴에 따라 상기 파일럿을 검출하며, 검출된 파일럿을 이용하여 채널 추정을 수행하고, 상기 OFDM 심볼을 신호처리하여 데이터를 검출하는 단계;를 포함하며,
    상기 OFDM 심볼 중 중 적어도 하나로 삽입된 기설정된 시퀀스의 최대 길이는 다음 테이블에 나타내어진 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간에 기초하여 정의되는, 수신 방법.
    

    
16. 제15항에 있어서,
    상기 OFDM 심볼에 대응되는 신호는,
    기 설정된 형태의 신호로 변환되도록 필터링된 신호인 수신 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 파일럿 패턴은,
    SISO(Single Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 하기 표와 같이 정의되는 수신 방법.
    

    
18. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 파일럿 패턴은,
    MISO(Multiple Input Single Output) 모드에서 상기 FFT 사이즈 및 가드 인터벌 구간(Guard Interval Fraction)에 기초하여 하기 표와 같이 정의되는 수신 방법.
    

    
19. 삭제

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