KR20010082712A - 실시간 비디오 서비스를 갖는 이동 무선 원격 통신 시스템 - Google Patents

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KR20010082712A
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Abstract

GPRS 또는 EDGE 또는 UMTS 시스템 내에서, 실시간 비디오 서비스는 비디오에 대해 응용 가능한 선정된 채널 코딩 비율 중, 예를 들면 4와 같은, 작은 수를 선택함으로서, 어플리케이션 계층내의 비디오 데이터에 상기 비율을 인가함으로서, 및 각각의 버스트(burst)에 대해 선택된 코딩 비율을 나타내는 헤더 및 일시적인 플로우 표시기를 함께 무선 인터페이스를 통해 이동 시스템으로 데이터를 전송함에 의해 제공된다. 짧은 헤더는 증가된 비디오 페이로드(payload) 용량을 허용한다. 선정된 채널 코딩 비율 중 하나는 1/1 또는 투명 비율(transparent rate)이다 .

Description

실시간 비디오 서비스를 갖는 이동 무선 원격 통신 시스템{Mobile radio telecommunication system with real-time video service}
본 발명은 GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution) 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)과 같은 디지털 이동 원격 통신 시스템에 관련된다.
이러한 시스템에서, 예를 들면, GPRS/EDGS와 같이, 7-계층 프로토콜 스택의 링크 계층(link layer)내에서, 어플리케이션 패킷은 또한 헤더를 갖는 고정된 크기의 RLC(Radio Link Control) 블록으로 구분된다. RLC 블록은 GPRS/EDGE 시스템 내에서 하나의 타임 슬롯을 점유하는 버스트로 배분된다.
ETSI Tdoc SMG2 WPA 127/99, WAP 003/99에서, "EGPRS에 대한 링크 성능 제어 프로토콜을 기초로한 두 개의 버스트(Two burst based link quality contral protosal for EGPRS)", 1999년 1월에, 주요 원격 통신 회사는 범용 데이터에 대한 스킴(scheme)에 동의했다. 이 스킴에서 변조 및 코딩 스킴의 몇몇 조합을 가진다. 헤더 포맷, 채널 코딩 및 인터리빙 기술은 각각의 스킴이 다르다.
비디오 데이터 스트림은 다른 데이터 스트림에 대해 다른 특성을 가지고 잇다. 비디오에서, 비트 비율은 다양하다. 비율 제어기가 특정 시간 기간내에 일정한 비트 비율을 안정화하도록 이용되었어도, 각 프레임내에서 또는 화면 블록에서 발생된 비트의 수는 현격하게 변화한다. 더욱. 파라미터의 오류 민감도 및 이러한 파라미터내의 특정한 비트는 비트 스트림의 환경에 크게 영향을 받는다.
또한, 비디오 비트 스트림내의 파라미터는 다양한 길이의 코드를 갖는다. 이것은 동기화를 상실하게 할 수 있다. 이것은 단일 비트 오류가 버스트 에러와 동등해질 수 있음을 의미한다. 기존 인터리빙 스킴을 이용하면 에러가 비디오 비트 스트림 내로 확대되어, 더 많은 손상의 원인이 된다.
본 발명의 목적은 이동 원격 통신 시스템에 의한 효과적인 전송을 허용하도록 비디오 데이터 스트림을 코딩하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 이동 원격 통신 시스템을 계략적으로 도시한 도면.
도 2는 7 계층 프로토콜 스택을 도시한 도면.
도 3a은 다운 링크 헤더를 도시한 도면.
도 3b는 업링크 헤더를 도시한 도면.
도 4a 및 4b는 코딩의 투명 다운 링크 및 업 링크 모드에 대한 RLC/MAC 포맷을 도시한 도면.
도 4c 및 4e는 다운 링크에 대한 코딩의 세가지 다른 모드의 RLC/MAC 포맷을 도시한 도면.
도 5는 투명 모드에 대한 인터리빙 및 맵핑을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
12; 이동국 16; 무선 네트워크
17; 강화된 게이트 웨이 GPRS 지지 노드
18; 강화된 서빙 GPRS 지지 노드
19; 중간 게이트 웨이
원격 통신 시스템내에서 본 발명에 따라, 실시간 비디오 데이터 서비스를 공급하는 방법은, 비디오 데이터에 적용 가능한, 1/1 코딩 비율을 포함하는 복수의 채널 코딩 비율을 정의하는 단계, 상기 비율중 하나를 선택하여 그것을 비디오 데이터에 인가하는 단계 및, 상기 코딩된 비디오 데이터를 링크를 통해 비디오 수신기로 전송하는 단계를 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따라, 중심 망, 적어도 하나의 지지 노드(17, 18), 적어도 하나의 무선 망 제어기(16), 및 적어도 하나의 이동국(12)을 포함하는 이동 무선 원격 통신 시스템(10)으로서, 상기 이동 사용자에게 실시간 비디오 서비스를 제공하기 위해 배열된 상기 시스템은, 1/1 비율을 포함하는 복수의 채널 코딩 비율 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 비율을 비디오 신호에 인가하고, 상기 이동국으로코딩된 신호를 공급하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
도 1의 GPRS 시스템(10)에서, 노트북 컴퓨터, 모뎀, 비디오 카메라 등, 단말 장치(TE)로 유선 접속(R)을 갖는 이동국(mobile station)(12)은 무선 인터페이스(Um)를 통해 무선 네트워크 제어기(RNC)(16)로 연결된다. RNC(16)는 무선 인터페이스(Iu-ps)를 통하여 강화된 게이트웨이 GPRS 지지 노드(E-GGSN)(17)로 연결되고 E-GGSN을 통해 강화된 서빙 GRPS 지지 노드(E-SGSN)(18)로 연결된다. E-GGSN은 인터페이스(Gi)를 통하여 중간 게이트웨이(19)로 연결되어, 그리고 PSTN(public Switched Telephone Network)(20)으로 연결되고 또한 멀티미디어 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크(21)로 간다.
RNC(16)은 이동국(20)이 위치하는 셀 내로 신호를 전송한다. RNC(16) 및 MS(20)사이의 통신은 도 2의 7 계층 프로토콜 스택에 의해 제어된다. 가장 낮은 계층(22)은 GSM 무선 주파수계층을 포함하고 또한 물리적 계층으로 알려져 있다. 2번 째로 낮은 계층(24)은 무선 링크 제어/미디움 엑세스 제어 RLC/MAC 증으로서 논리적 링크 계층(LLC)(26)에 놓여있다. 더 높은 계층(28)은 본 발명에 관련되지 않는다.
도 1의 시스템 및 도 2의 프로토콜 스택은 표준적인 배열이지만, 본 발명의 실행을 허용하기 위해 변경된 영역들이 음영으로 도시된다.
도 3a는 본 발명에 따른 비디오 데이터 스트림을 사용하는 RAC/MAC 헤더를 도시한다. 헤더는 업링크 상태 플래그(USF)(30), 일시적 플로우 식별자(TFI)(32) 및 코딩 스킴(CS)(34)의 3개의 필드를 가지고 있다.
USF는 3 비트의 길이이고 TFI는 7비트의 길이이다. 둘다 ETSI,EN301 349, GSM 4.60 Version 6.3.0, 1999-04에 정의되어 있다.
본 발명에 따른 헤더와 종래 기술의 표준 헤더와 비교하면 길이에 있어 실질적으로 짧다는 것을 보여준다. 최종 블록 표시 또는 시퀀스 카운터는 제거된다. 이 기능은 비디오 비트 스트림내의 EOS(End of Sequence)를 이용하여 얻어진다.
MS(12)로부터 BTS(18)로의 업링크에서, USF(30)은 필요하지 않고 업링크 헤더는 도 3b에 도시되어 있으며, 이것은 TFI 필드(32') 및 CS 필드(34')를 비교한다.
CS 필드(34)는 비디오 페이로드에 대한 채널 코딩 비율을 열거한다. 네 개의 옵션이 제공되는데, 즉,
CS 코딩 비율
00 1/1
01 2/3
10 1/2
11 1/3
CS가 00일 때, 어떤 채널 코딩도 행해지지 않고, 이것은 투명 모드로서 칭해진다. 이 모드에서, 비디오 데이터는 채널코딩 스트림에 의해 전혀 보호되지 않는다. 이 모드는 전파 상태(propagation condition)가 좋을 때 사용된다.
4개의 코딩 비율에 대응하는 4개의 모드는 더 자세히 설명된다.
투명 모드에서 RLC/MAC포멧은 도 4a에 도시되었고, 페이로드가 비디오 데이터를 포함하는 것을 나타내기 위해 이용되는 8개의 스틸링 비트(stealing bit)(38)가 있다. USF(30) 내에서, (36, 3)블록 코드는 인가되고, 대응하는 블록(40)내에 36개의 비트가 있다. TFI(32) 및 CS(34)는 헤더 블록(H) 내에서 결합되고, 3 개의 테일링 비트가 있는 9개의 헤더 비트가 부가되고, (1/3, 4)컨벌루선 코딩이 인가되고, 헤더 블록(42)은 36개의 비트를 갖는다. 비디오 페이로드(VP)는 블록(44)내에 1312 개의 비트를 갖는다. 총 블록 길이는 1392 비트이다.
도 4b는 투명 모드 업링트에 대한 RLC/MAC 포맷을 도시한다. 거기에는 8개의 스틸링 비트(50)가 있다. 헤더(H)(46)는 TFI 및 CS에 3 개의 테일링 비트를 더한 9 개의 비트를 갖는다. (1/3, 4) 컨벌루션 코딩이 인가되고, 블록(52)은 36 비트를 갖는다. 비디오 페이로드(VP)(48)는 1312 개의 비트를 갖고, 블록(54)으로 전송된다. 시변화(TD) 블록이라 불리는 부가 블록(56)은 36 비트를 가지므로, 총 블록 길이는 1392 비트가 된다. 블록(56)내의 36비트는 시변화의 적용 및 점선(TD)으로 표시된 헤더(46)의 반복을 허용한다. 반복은 에러 정정이 이루어 질 수 없을 때 두 블록(52,56)이 손상되지 않으면 에러를 감소시킬 수 있다.
도 4c, 4d 및 4e는 다른 3개의 CS 코드에 대해 오직 RLC/MAC 다운링크 포맷을 도시한다. 동일한 코딩 스킴은 대응하는 업링크에서 이용된다. 도 4c에서, CS 필드는 01 및 코딩 비율 2/3에 동일하고, 다시 블록(60)내에서 8개의 스틸링 비트가 있다. (36,3)블록 코드는 3비트 USF에 인가되고, 블록(62)내에는 36비트가 있다. 9 비트의 헤더(H)는 다시 부가적으로 3개의 테일링 비트를 갖고, (1/3,4) 컨벌루션 코딩은 인가되고 블록(64)는 36 비트를 갖는다. 비디오 페이로드(VP)는 432비트에 6 테일링 비트를 더한다. (1/3,7) 컨벌루션 코딩은 블록(66)에 1312 비트를 주는 펑쳐링(puncturing) 2 비트로 인가된다. 도 4d에서 CS 필드는 10 및 코딩 비율 1/2와 동일하고, 블록(70, 72 및 74)은 도 4c의 블록(60, 62, 및 64)과 유사하다. 비디오 페이로드(VP)는 650 비트에 6 개의 테일링 비트를 더한다. (1/3, 7) 컨벌루선 코딩은 1312 비트 블록(76)을 주는 펑쳐링 656 비트에 인가된다.
도 4e에서 CS 필드는 11 및 코딩 비율 1/3과 동일하고, 블록(80, 82, 84)는 블록(60, 62, 64)과 유사하다. 비디오 페이로드(VP)는 868 비트이고 ,6개의 테일링 비트가 있다. (1/3, 7) 컨벌루션 코딩은 펑쳐링 1310 비트와 인가되고, 1312 블록(86)을 준다.
비디오 데이터에 대한 비트 비율을 다음과 같다.
코딩 비율 비디오 비트 비율(kbps)
1/1 65.6
2/3 43.4
1/2 32.5
1/3 21.6
투명 모드는 종래의 기술보다 빠른 원격 통신 시스템을 통하여 전송하도록 더 높은 비디오 비트 비율을 허용한다.
4개의 CS중 선택된 하나는 도 1의 TE(14)내의 비디오 인코더에 의해서 비디오 데이터 스트림에 인가된다. 비디오 인코더는 자신의 에러 방지 스킴을 실행하고, 그것은 당연히 비디오에 적합하다. 효과적으로, 도 2내의 RLC/MAC계층(24)은투명하고, 채널 코딩은 물리적 계층(22)내에서 수행된다. 채널 코딩 오버헤드는 망의 모든 부분 내에서 계속 존재한다. 그러나, 중간 대역폭 한계가 무선 인터페이스에 주 대역폭 한계가 있기 때문에, MS(12) 및 RNC(16)사이에서 효율을 최적화하는 것이 양호하다. 코딩 비율의 선택은 그러므로 비디오 서비스 품질 또는 채널 상태에 따라 비디오 인코더에 의해 만들어진다. 예를 들면, 만약 채널이 아주 나쁘다면, 더 강한 채널 코딩 스킴이 선택된다.
도 4c에서 4e 까지, 채널 코딩의 영향을 받는 RLC 블록의 모든 비트는 또한 종래의 EDGE 시스템에서 인가되듯이 4개의 버스트(burst)로 인터리빙 되고 맵핑된다. 그러나, 도4a에서4b의 투명 모드내의 페이로드는 전혀 인터리브 되지 않는다.
투명 모드에 의해 비디오 데이터를 전송할 때 하나의 옵션은 표준 EDGE 인터리버를 불가능하게 한다. EDGE 인터리버는 도 1의 MS(12)내의 물리적 계층에 위치한다. 그러나, 이것은 존재하는 이동에 대하여 현실적이지 않거나 불가능하다.
대안적인 발명의 방법이 제안되었다. 페이로드는 EDGE 인터리버 내에서 다음의 인터리브 공정을 취소하기 위해 디-인터리빙된다. 배치는 도 5에 도시되어 있다. 블록(38)의 스틸링 비트 및 헤더 블록(42)은 선으로 보여진 것처럼 4개의 버스트(90, 92 ,94 ,96)의 각각에 인터리브된다. 그러나, 비디오 페이로드(44)는 4개의 부분(A, B, C, D)으로 분리되고, 점선으로 도시된 것처럼 하나의 부분이 각각의 버스트에 제공된다. 그러므로 부분(A)은 버스트(90)에 제공되고, 부분(B)은 버스트(92)에 제공되고, 즉 부분(A, B, C, D)은 차례대로 버스트(90, 92, 94, 96)에 맵핑된다.
본 발명의 이점은 RLC 블록의 헤더가 종래의 배열의 헤더 비하여 휠씬 작아지고 그러므로 비디오 페이로드 용량은 증가된다는 것이다. 더욱 중요하게, 투명 모드가 사용되고, 채널 방지가 어플리케이션 계층에서 수행될 때, 방지의 동일한 레벨은 1/2보다 작은 비율에서 이루어질 수 있는 비선택 1/3 컨벌루션 코딩에 의해 제공된다. 만들어 질 수 있는 여분의 용량은 오류 회복 또는 비디오 성능 또는 둘다를 향상시키도록 이용될 수 있다는 점이다.
본 발명은 이동 원격 통신 시스템에 관련하여 설명되었지만, 실시간 비디오 서비스가 제공될 때, 고정된 패킷 스위치 원격 통신 망 내에서 응용을 찾을 수 있다.

Claims (9)

  1. 원격 통신 시스템 내에서, 실시간 비디오 데이터 서비스를 공급하는 방법에 있어서,
    비디오 데이터에 적용 가능한, 1/1 코딩 비율을 포함하는 복수의 채널 코딩 비율을 정의하는 단계;
    상기 비율중 하나를 선택하여 그것을 비디오 데이터에 인가하는 단계 및;
    상기 코딩된 비디오 데이터를 링크를 통해 비디오 수신기로 전송하는 단계를 특징으로 하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 통신 시스템은 이동 무선 원격 통신 시스템이고, 상기 코딩된 비디오 데이터는 무선 링크를 통해서 이동 시스템내의 비디오 수신기로 전송되는, 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    각 전송되는 무선 버스트와 함께 선택된 채널 코딩 비율을 헤더 내 코딩 스킴 필드(CS: coding scheme field)로서 전송하는 단계를 포함하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널 코딩 비율은 비율 1/1, 2/3. 1/2 및 1/3을 포함하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 채널 코딩 비율은 1/1이고,
    상기 업링크 모드에서, 비디오 페이로드(VP)에 코딩 스킴(CS) 및 일시적 플로우 표시기(TFI) 필드를 포함하는 헤더(H)를 더한 제 1 조합 및 비디오 페이로드(VP)에 다른 비트 블록을 더한 제 2 조합에 시변화를 인가하는 단계를 더 포함하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실시간 비디오 서비스는 인터리빙을 갖는 원격 통신 시스템에서 제공되고,
    비디오 페이로드의 각각의 블록을 복수의 부분으로 분할하는 단계, 및
    각각의 부분을 다시 무선 전송을 위한 연속적인 버스트들에 공급하는 단계 및,
    각각의 버스트를 상기 페이로드에 대한 상기 헤더 필드와 함께 제공하는 단계를 더 포함하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    페이로드가 실시간 비디오 데이터를 포함하는 것을 나타내도록 배열된 각 헤더에 복수의 스틸링 비트를 제공하는 단계를 더 포함하는 실시간 비디오 데이터 서비스 공급 방법.
  8. 중심 망, 적어도 하나의 지지 노드(17, 18), 적어도 하나의 무선 망 제어기(16), 및 적어도 하나의 이동국(12)을 포함하는 이동 무선 원격 통신 시스템(10)으로서, 상기 이동국 사용자에게 실시간 비디오 서비스를 제공하기 위해 배열된 상기 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 1/1 비율을 포함하는 복수의 채널 코딩 비율 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 비율을 비디오 신호에 인가하고, 상기 이동국으로 코딩된 신호를 공급하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 이동 무선 원격 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    실시간 비디오 신호에 대한 채널 코딩은 종래의 7 계층 원격통신 프로토콜의 어플리케이션 계층에 적용되는 이동 무선 원격 통신 시스템.
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