KR20030010446A - 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법에 관한 것으로서, 방송서버에서 방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하여 이동통신시스템으로 전달하는 단계; 상기 이동통신시스템에서, 방송서버로부터 전달받은 방송 데이터를 다이버시티 기법을 통하여 외부로 무선송출하는 단계; 및 방송정보 시청을 위한 클라이언트 프로그램이 탑재된 이동통신단말기에 상기 방송 데이터가 다이버시티 수신되어 재생되는 단계;를 포함하는 방송서비스 방법이 개시된다.

본 발명에 의하면 이동통신단말기로의 방송 컨텐츠 전송에 있어서, 페이딩 방지를 위한 다이버시티 기법이 채용되어 높은 커버리지와 안정된 방송서비스를 제공하게 된다.

Description

이동통신망을 이용한 방송서비스 방법 및 시스템{Method and system for broadcasting service using mobile telecommunication network}

본 발명은 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 다이버시티(Diversity)기법을 채용함으로써 이동통신단말기로의 방송 컨텐츠 전송시 페이딩 현상을 방지하게 되는 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신망은 이동중에 데이터를 송수신할 수 있는 기능을 제공하므로 음성통화는 물론 실시간 방송정보의 제공수단으로서 매우 유용하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

이동통신망을 방송서비스에 적용하는 기술로는 예컨대, 대한민국 특허출원 제1999-0028811호에 개시된 발명을 들 수가 있다.

그러나, 현재의 방송서비스는 고정된 수신환경에 적합하도록 운용이 되므로 방송 수신기의 이동시에는 페이딩(Fading) 현상으로 인한 수신품질의 열화를 피할수 없는 취약점이 있다.

즉, 이동통신의 특성상 방송 수신기가 이동하면, 전파(傳播)환경에 수신 시간차, 장애물, 대기 굴절률 변화 등 다양한 변수가 작용하여 시간에 따라 수신 전계강도가 변화되는 페이딩이 발생하게 된다.

한편, 보통 방송 컨텐츠에는 동영상 신호가 포함되므로 높은 데이터 전송속도가 요구되는데, 일반적으로 데이터의 전송속도가 높아지면 이동통신시스템에서의 처리이득(Processing gain)이 낮아지고 허용할 수 있는 최대 경로손실(Maximum path loss)이 감소하여 무선 기지국(Base station)의 서비스 가능 영역인 커버리지(Coverage)가 작아지는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 이동통신망을 통해 안정된 방송서비스를 제공하기 위해서는 페이딩을 방지하여 서비스 커버리지를 높이고, 요구되는 SNR(Signal to Noise Ratio; 신호대 잡음비)을 최소화시키는 방안이 우선적으로 강구되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은점에 착안하여 창출된 것으로서, 방송 컨텐츠를 다이버시티 기법을 적용하여 이동통신단말기로 전송함으로써 안정된 방송서비스가 이루어지도록 하는 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방송서비스 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따라 다이버시티 기법을 통해 기지국에서 이동통신단말기로 방송 데이터가 전송되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 터보 부호화가 사용된 CDMA1x 통신망의 153.6kbps 데이터 채널에서 다이버시티 기법을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 BER에 대한 SNR 특성을 보여주는 그래프이다.

도 4a는 도 3의 직교전송 다이버시티의 송신방식에 대한 일 실시예를 도시하는 도면이다.

도 4b는 도 3의 직교전송 다이버시티의 수신방식에 대한 일 실시예를 도시하는 도면이다.

도 5a는 도 3의 공간-시간 다이버시티의 송신방식에 대한 일 실시예를 도시하는 도면이다.

도 5b는 도 3의 공간-시간 다이버시티의 수신방식에 대한 일 실시예를 도시하는 도면이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10: 이동통신단말기 20: 이동통신시스템 30: 방송서버

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법은 방송서버에서 방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하여 이동통신시스템으로 전달하는 단계; 상기 이동통신시스템에서, 방송서버로부터 전달받은 방송 데이터를 다이버시티 기법을 통하여 외부로 무선송출하는 단계; 및 방송정보 시청을 위한 클라이언트 프로그램이 탑재된 이동통신단말기에 상기 방송 데이터가 다이버시티 수신되어 재생되는 단계;를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 다이버시티 기법으로는 공간-시간 다이버시티 또는 직교전송 다이버시티 중 어느 하나가 채용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 방송 컨텐츠를 재생하기 위한 클라이언트 프로그램과 다이버시티 수신기능이 탑재되는 이동통신단말기에 방송서비스를 제공하기 위한 시스템으로서, 방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하기 위한 방송서버; 및 상기 방송서버로부터 방송 데이터를 전달받아 다이버시티 기법을 통하여 외부로 무선송출하는 이동통신시스템;을 포함하는 방송서비스 시스템이 제공된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 다이버시티 기법을 통해 페이딩이 방지되어 방송 컨텐츠의 무선전송 품질을 높이게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 방송서비스 방법을 구현하기 위한 방송서비스 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 방송 컨텐츠를 제공하기 위한 방송서버(30)와; 상기 방송서버(30)로부터 방송 데이터를 전달받아 이동통신단말기(10)로 무선송출하는 이동통신시스템(20)을 포함한다.

방송서버(30)는 그 내부의 데이터베이스(Database; DB)(35)에 방송 컨텐츠DB(35a)를 포함하여 외부로부터 제공되는 방송 컨텐츠를 기록, 보관 및 관리하게 되며, 연동모듈(31)을 포함하여 통상의 방송국과 연동하며 방송 컨텐츠를 공급하는 것도 가능하다.

상기 방송서버(30)는 부호화(Encoding) 모듈(32), 다중화(Multiplexing) 모듈(33) 및 암호화(Scrambling) 모듈(34)을 포함한다.

부호화 모듈(32)은 음성이나 동영상 정보로 구성되는 방송 컨텐츠 파일을 예컨대, MPEG-x, H.26x, JPEG 등과 같은 부호화 표준기술을 통해 2진부호로 변환한다. 여기서, 상기 부호화 표준의 포맷에 다양한 변형이 있을 수 있음은 물론이다.

다중화 모듈(33)은 상기 부호화 모듈(32)을 거친 복수의 부호화 방송 데이터를 소정의 할당채널에 싣는 기능을 수행한다. 이때, 다중화 기법으로는 예컨대, FDM(Frequency Division Multiplexing; 주파수 분할 다중방식), TDM(Time Division Multiplexing; 시분할 다중방식) 혹은 CDM(Code Division Multiplexing; 코드분할 다중방식)과 같은 기술이 채용될 수 있을 것이다.

암호화 모듈(34)은 상기 다중화 모듈(33)을 통해 다중화된 채널을 소정의 코드로 암호화하여 본 발명에 따라 제공되는 방송서비스를 특정 가입자만이 시청할 수 있도록 한다.

상기와 같은 방송서버(30)에서 부호화, 다중화 및 암호화된 방송 데이터는 이동통신시스템(20)으로 전달이 된다.

이동통신시스템(20)은 예컨대, IS95B, CDMA20001x, IMT2000 등과 같은 통신표준을 가지고 이동통신단말기(10)와 데이터를 교환하기 위한 시스템으로서, 교환기(21) 및 기지국(Base station)(22)을 포함하여 구성이 된다.

교환기(21)는 일반통신망과 이동통신망을 접속하는 기능을 통해 상기 방송서버(30)로부터 전달되는 방송 데이터가 이동통신 채널에 탑재되도록 하고, 핸드오프(Hand-off) 기능을 비롯하여 각 기지국에서의 발신 또는 착신 호(call)를 처리하는 기능을 수행하고, 모든 기지국이 효율적으로 운용될 수 있도록 하는 중앙통제기능을 수행한다.

기지국(22)은 이동통신단말기(10)와 직접적으로 신호를 송수신하며 방송 데이터를 무선전송하는 기능을 수행한다.

상기 기지국(22)은 각각의 셀(Cell) 별로 복수개가 구성이 되고 각 기지국에는 본 발명에 따라 다이버시티 기능이 포함된다. 아울러, 본 발명에는 바람직하게 사이트(SITE) 다이버시티(23)가 구성되어 두 개 이상의 기지국을 통하여 이동통신단말기(10)에 높은 전송품질의 방송 데이터를 제공하게 된다.

이동통신단말기(10)는 소정의 통신표준으로 상기 이동통신시스템(20)과 신호를 주고받으며 방송 데이터를 수신하게 되는 단말기로서, 예컨대 통상의 휴대폰이나 PDA(Personal digital assistant)와 같은 단말기가 해당될 수 있으며, 방송 데이터 수신 전용으로 구성되는 각종의 모바일단말기가 해당될 수도 있다.

상기 이동통신단말기(10)에는 이동통신시스템(20)과 데이터를 주고받기 위한 통신모듈(11)과; 상기 통신모듈(11)과 연동하며 이동통신시스템(20)으로부터 다이버시티 기법으로 전송되는 방송 데이터를 수신하기 위한 다이버시티수신부(12)와; 수신되는 방송 데이터를 재생하여 방송을 시청할 수 있도록 하는 클라이언트 프로그램(13)이 포함된다. 아울러, 상기 이동통신단말기(10)에는 방송서비스를 요청하기 위한 메뉴기능이 포함되는 것이 바람직하며, 방송서비스를 제공받던 중에 예컨대, CF(Call Forwarding), CW(call waiting), CD(call delivery), CNIP(calling number identification presentation) 등과 같은 이동전화 부가서비스로의 전환기능을 포함하는 것이 바람직하다.

클라이언트 프로그램(13)은 수신된 방송 데이터를 재생하기 위한 도구로서 예컨대, 본 발명에 따른 방송서비스 가입시에 다운로드(Download)를 통하여 제공이 될 수 있다.

상기 클라이언트 프로그램(13)은 암호화되어 있는 방송 데이터의 암호를 해독(Decryption)하기 위한 암호해독부(13a)와; 다중화 상태의 채널로부터 복수의 부호화 데이터를 분리하기 위한 역다중화부(13b)와; 부호화 데이터를 디코딩(Decoding)하여 방송 컨텐츠를 재생하기 위한 복호화부(13c)를 포함한다.

여기서, 상기 암호해독부(13a)의 구동을 위한 해독키(Decryption Key)는 예컨대, 인증절차를 거쳐서 방송서버(30)로부터 제공받을 수 있을 것이다.

도 2는 상기와 같은 구성을 통해 다이버시티 기법으로 기지국에서 이동통신단말기로 방송 컨텐츠가 전송되는 모습을 보여주는 도면이다. 도면에서, 실선 화살표와 점선 화살표는 다이버시티 기법으로 방송 데이터가 전송되는 것을 나타낸다.

즉, 다이버시티 기법으로서 공간(Space) 다이버시티가 채용될 경우 상기 화살표들은 공간상으로 이격되어 있는 서로 다른 안테나로부터 전송되는 신호를 나타내고, 예컨대 레이크 수신기를 사용하는 시간(Time) 다이버시티가 채용될 경우에는시간지연을 가지는 서로 다른 신호를 나타낸다.

또한, 다이버시티 기법으로서 직교전송(Orthogonal Transmission) 다이버시티가 채용될 경우에는 직교성을 갖도록 부호화된 서로 다른 신호의 전송을 개략적으로 나타낸다.

이에 따라, 이동통신단말기(10a)는 기지국(22a)으로부터 다이버시티 수신이 이루어지게 되고, 다른 셀에 위치하는 이동통신단말기(10b)에는 해당 기지국(22b)로부터 다이버시티 수신이 이루어지게 된다.

아울러, 두 개의 셀이 중첩되는 부분에 위치하는 이동통신단말기(10c)는 두 개의 기지국(22a, 22b)으로부터 사이트 다이버시티를 통해 방송 데이터를 수신하게 된다.

본 발명에 의하면 상기와 같은 다이버시티 기법을 통해 커버리지를 확장할 수 있으며, 방송 데이터 신호의 요구품질을 낮추어 안정된 서비스가 이루어지도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 터보 부호화가 사용된 CDMA1x 통신망의 153.6kbps 데이터 채널에서 다이버시티 기법을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 BER에 대한 요구 SNR 특성을 보여주는 도면이다. 도면에서, Non-TD는 송신 다이버시티를 적용하지 않은 모드를 나타낸다. 아울러, OTD(Orthogonal Transmission Diversity)는 직교전송 다이버시티에 해당하며, STS(Space-Time Spreading)는 공간-시간 다이버시티 모드를 나타낸다. 또한, SNR(Eb/No)는 신호를 복조하기 위해 요구되는 비트당 에너지 대 잡음비를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, OTD를 사용할 경우 Non-TD모드에 비해 실내/보행자/차량환경에서 각각 3.1dB/3dB/3.2dB의 이득을 얻을 수 있으며, STS를 사용하면 각각 6.2dB/6.2dB/6.3dB의 이득을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 CDMA1x 무선망의 153.6kbps 데이터 채널에 적용된 OTD 송신방식을 도시하는 도면이다.

도면을 참조하면, OTD 다이버시티는 기지국에 2개의 송신 안테나가 존재하고 각각의 안테나를 통해서 신호를 전송한다. 즉, 입력 직렬 신호를 병렬 신호로 분리한 후, 예컨대 짝수번째 심벌 신호들은 첫번째 안테나에, 홀수번째 심벌 신호들은 두번째 안테나에 입력하는 방식을 채용하여 안테나로 전송한다. 이러한 신호에 직교성을 갖는 왈쉬 부호로써 확산을 하고, 확산된 신호는 기지국을 구분하는 PN(Pseudo Noise)부호로 다시 곱해지고 펄스정형을 위한 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 거친 다음 RF신호로 바뀌어서 안테나를 통해 단말국으로 전송된다.

이때, 안테나 1(Antenna 1)에서 전송되는 신호는 수학식 1과 같이 표현되며, 안테나 2(Antenna 2)에서 전송되는 신호는 수학식 2와 같이 표현이 될 수 있다.

여기서,는 전송전력,는 짝수(Even)번째 심벌,는 홀수(Odd)번째 심벌,와는 신호를 확산하기 위해 사용되는 왈쉬부호를 가리킨다. 또한,는 기지국을 구분하기 위한 PN부호를 나타낸다.

한편, 상기 두 개의 안테나에서 송출된 신호는 각각 독립된 페이딩을 거친 후 이동통신단말기(10)에 모두 수신이 된다. 수신된 신호는 전송시에 곱해졌던 확산부호로 역확산되며, 페이딩 영향을 보상하기 위해 채널추정기에서 추정된 페이딩 신호와 곱해지고, 다시 결합부에서 시간적으로 정렬하며 결합된다.

도 4b는 상기와 같은 처리가 수행되도록 하는 OTD 수신방식을 보여주는 도면이다.

여기서, 수신된 짝수번째 신호는 수학식 3과 같이 표현되며, 홀수번째 신호는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

여기서,과는 각각의 안테나에서의 페이딩 신호를 나타낸다.

도 5a는 STS 모드에서 송신방식의 일 실시예를 보여주는 도면이다. 여기서, 공간-시간 블록코드를 기반으로 신호들이 두 개의 안테나로 나누어져 전송되기 위해 예컨대, 표 1과 같이 코드화가 이루어지게 된다.

	Antenna 1	Antenna 2
Time t
Time t+T

상기와 같이 코드화된 신호는 아래의 수학식과 같이 표현되는 신호로 전송이 된다. 여기서, 수학식 5는 안테나 1을 통해 전송되는 신호를, 수학식 6은 안테나 2를 통해 전송되는 신호를 나타낸다.

여기서,는 전송전력,는 짝수번째 심벌,는 홀수번째 심벌,와 이의 상보(complement)는 신호의 확산을 위한 왈쉬부호를 나타내며,는 긴 확산부호를 나타낸다.

한편, 각각의 안테나에서 전송된 신호는 독립적으로 페이딩을 거쳐서 이동통신단말기(10)에 수신이 된다. 수신된 신호는 전송시와 동일한 확산부호로 역확산되고, 다시 채널추정기를 통해 페이딩을 보상해주는 과정과 서로의 신호를 제거하는 과정을 통해 각각의 짝수번째 신호와 홀수번째 신호를 분리하게 된다. 도 5b는 이러한 처리가 수행되도록 하는 STS 수신방식의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

이에 따라, 상관기에서의 출력은 수학식 7과 같이 나타나게 된다.

여기서,과는 각각와의 상관기에서 발생한 잡음을 나타내며,과는 각각의 안테나에서 발생한 페이딩을 나타낸다.

한편, CDMA1x에서는 STS를 위한 파일럿 파일이 별도로 존재하며 그 채널로부터 각 안테나의 채널에 대한 페이딩을 추정했을 때 수학식 8과 같은 짝수번째 신호와 수학식 9와 같은 홀수번째 신호를 분리해 낼 수 있다.

본 발명에 의하면 방송서버(30)에서 방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하여 이동통신시스템(20)으로 전달하면 전술한 바와 같은 다이버시티 기법을 통해 이동통신단말기(10)로 방송 데이터가 전송되어 안정된 방송서비스를 구현하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

특히, 본 명세서에서는 다이버시티 기법으로서 직교전송 다이버시티, 공간-시간 다이버시티, 사이트 다이버시티 등을 채용하는 실시예를 중심으로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 페이딩 방지를 위한 다양한 다이버시티 기법이 채용될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면 방송서버로부터 제공되는 방송 컨텐츠가 다이버시티 기법을 통해 이동통신단말기로 전송되므로 페이딩을 방지하여 요구되는 SNR을 감소시킬 수 있는 효과가 있으며, 전송이득이 높아지므로 서비스 커버리지를 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의하면 상기와 같은 효과를 통해 이동통신단말기 상에서 안정된 방송서비스를 제공받을 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 방송서버에서 방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하여 이동통신시스템으로 전달하는 단계;

   상기 이동통신시스템에서, 방송서버로부터 전달받은 방송 데이터를 다이버시티 기법을 통하여 외부로 무선송출하는 단계; 및

   방송정보 시청을 위한 클라이언트 프로그램이 탑재된 이동통신단말기에 상기 방송 데이터가 다이버시티 수신되어 재생되는 단계;를 포함하는 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다이버시티 기법으로는 공간-시간 다이버시티 또는 직교전송 다이버시티 중 어느 하나가 채용되는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 다이버시티 기법에는 사이트 다이버시티가 포함되는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 방송서비스 방법.
4. 방송 컨텐츠를 재생하기 위한 클라이언트 프로그램과 다이버시티 수신기능이탑재되는 이동통신단말기에 방송서비스를 제공하기 위한 시스템으로서,

   방송 컨텐츠를 부호화, 다중화 및 암호화하기 위한 방송서버; 및

   상기 방송서버로부터 방송 데이터를 전달받아 다이버시티 기법을 통하여 외부로 무선송출하는 이동통신시스템;을 포함하는 방송서비스 시스템.