KR20030036539A

KR20030036539A - 파일롯 심볼 재사용 방식을 이용한 위성방송 중계기

Info

Publication number: KR20030036539A
Application number: KR1020030024181A
Authority: KR
Inventors: 김진수
Original assignee: (주)스핀텔레콤
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2003-05-09
Also published as: KR100564517B1

Abstract

본 발명은 방송위성 중계기에서 중계기능의 효율을 높이기 위한 방법으로 위성에서 송신하는 송신 데이터 중 CDM의 파일롯 채널에 송신되는 파일롯 심볼(정해진 패턴)을 위성에서 수신한 파일롯 심볼을 이용하지 않고 방송위성 중계기에서 발생한 파일롯 심볼을 이용하는 방법이다. 이러한 방법은 위성을 통해 수신되는 파일롯 심볼중 에러가 발생 했을 때 지상 단말기에 송신하는 파일롯 심볼의 에러를 포함한 파일롯 심볼이 그대로 전달되어 단말기의 수신 신호에 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 위성 방송 중계기에서 정확한 파일롯 심볼의 송신을 보장하여 시스템의 성능 향상에 기여 한다. 또한 이러한 이유로 지상국에서 위성으로 송신하는 TDM 채널에서 파일롯 채널 중 파일롯 심볼에 해당하는 데이터를 별도의 기능으로 사용할 수 있는 이점도 제공하여 시스템에 융통성을 부가할 수 있다.

Description

파일롯 심볼 재사용 방식을 이용한 위성방송 중계기{Gap Filler system using pilot symbol reuse method for satellite broadcasting system}

본 발명은 위성 DAB에서 서비스의 질을 향상시키기 위해 도입된 위성 방송 중계기(Gap Filler)에서 위성과 위성 방송 중계기에서 발생할 수 있는 데이터의 에러를 줄이기 위해 주요 채널의 에러 발생을 인위적으로 억제하여 전체적인 시스템의 성능을 향상시기 위해 고안된 기술이다. 이러한 기술은 위성에서 송신한 TDM 데이타의 복조기능에 의해 복조된 데이타의 CDM 변조기능을 수행하는 중계기의 개념이 기본적이나 본 기술에서는 수신되는 TDM 데이터 중 CDM의 파일롯 채널에 있는 파일롯 심볼에 대한 정보는 이미 알고 있는 패턴이라는 점을 이용해 이 파일롯 심볼은 위성에서 수신한 파일롯 심볼 대신 위성 방송 중계기에서 자체적으로 발생한 파일롯 심볼을 전송하는 방법이다. 이는 위성에서 수신한 경우 파일롯 심볼에 에러가 발생하였을 경우 그 에러가 그대로 위성방송 단말기에 전달되어 단말기에서 발생할 수 있는 에러의 확률을 높이게 된다. 물론 위성채널에서 발생하는 에러가 다른 방송채널에서는 알 수 없는 정보이므로 수정이 불가피하나 이미 알고 있는 정보라면 굳이 위성에서 수신한 데이터를 사용할 필요가 없다. 이러한 채널은 파일롯 채널 중 파일롯 심볼과 유니크 워드(unique word), 프레임 카운터(frame counter)등에 해당한다. 이러한 정보는 수신한 정보대신 위성 방송 중계기에서 발생시킨 에러가 없는 정보를 대신 사용한다는 개념이다. 물론 위성 방송 중계기의 기본적인 기능을 위해 유니크 워드나 프레임 카운터는 위성에서 송신해야 하나 이것도 좀더 고려하면 보다 효율적인 방안이 제시 될 수 있다.

한편 이러한 기술을 이용할 경우 위성 방송 중계기에서 CDM 채널을 구분하기 위해 꼭 필요한 최소한의 정보를 제외하고는 위성 방송 시스템을 구성하는 지상국, 위성국, 위성방송 중계기간에 새로운 데이터 채널을 형성하여 지상국에서 위성방송 중계기에 일률적인 제어 데이터를 제공할 수 있는 이점을 제공한다.

본 발명이 구현되기 위해서는 위성에서 수신되는 CDM 신호의 TDM 데이터 구조에 대한 정확한 인지와 그에 따른 CDM 데이타의 채널 구분이며 각 채널로 구분된 데이터의 대역 확산과정 및 QPSK 변조이다. 이러한 과정에서 파일롯 채널에 대한 정보의 추출과 추출된 파일롯 채널에서 파일롯 심볼에 대한 구분 및 위성방송 중계기에서 발생한 파일롯 심볼을 대신 전송하는 기술이다.

따라서 TDM-To-CDM 의 채널 변환에 대한 기술이 요구되고 해당되는 파일롯 심볼 구간에 위성 방송 중계기에서 발생한 파일롯 심볼을 대신 전송할 수 있는 기능을 가져야 한다. 이러한 기술을 이용할 경우 실제로 위성국에서 송신한 TDM 데이타 중 파일롯 심볼은 실제로 필요 없다. 따라서 이 파일롯 심볼대신 별도로 지상국과 위성국 및 위성 방송 중계기 사이에 새로운 데이터 채널이 형성되어 전체 위성 방송 중계기에 지상국에서 특수목적의 제어 데이터나 상태정보를 전송할 수 있다. 따라서 위성 방송 중계기에서는 이 파일롯 심볼 구간에 전송되는 별도의 데이터 채널을 이용할 수 있는 인터페이스 기능을 가져야 한다.

도 1은 PMSB에서 위성방송 시스템의 구성으로 컨텐츠 제공업체로부터 제공된 방송신호는 지상국을 통해 위성으로 전달된다.(1) 위성에서는 방송신호를 2.6GHz대역의 신호로 지상의 단말기로 바로 전송하고 한편으로 12GHz 대역으로 위성방송 중계기에 전달된다.(2) 위성방송 중계기는 이 신호를 다시 2.6GHz대역으로 전송하여 위성으로부터의 직접적인 수신이 어려운 지역에 신호를 전송하여 수신단말기에 안정된 신호의 전송을 보장한다.(3)

도 2는 위성방송 중계기의 구조로 위성에서 수신한 신호는 SVB-S 전용 수신 튜너를 사용해 복조하고 이 복조된 신호는 CDM 신호를 채널별로 분리시킨 후 CDM 변조하여 다시 전송하는 시스템을 나타낸다.

도 3은 위성방송 시스템에서의 TDM/CDM 전송 프레임의 구조로 TDM 프레임과 CDM 프레임을 같이 도시하였다.

도 4는 위성방송시스템의 블록다이아 그램으로 CDM을 위한 신호처리 과정을 나타내다.

도 5는 위성방송시스템 CDM 변조부로 PN 확산 과정과 Walsh로 채널을 구분하는 과정을 나타내었다.

도 6은 위성방송 중계기에서 파일롯 심볼의 재사용 방식을 적용한 구조로 CDM 변조 전송시 파일롯 심볼을 위성에서 수신한 데이터를 사용하지 않고 위성 방송 중계기에서 직접 발생시킨 에러를 전혀 포함하지 않은 파일롯 심볼을 사용하는 구조이다. 또한 기존의 파일롯 심볼 대신 별도의 데이터 채널로의 사용을 위해 파일롯 심볼 구간에 대한 CPU 인터페이스를 가지는 구조를 도시하였다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 위성 방송 컨텐츠를 제공하는 지상국

2. 2.6GHz 및 12GHz대역으로 방송 신호를 전송하는 위성국

3. 위성으로부터 12GHz대역으로 TDM를 수신하여 CDM으로 변조 송신하는 위성 방송 중계기

5. 위성 방송 중계기의 위성신호 복조를 위한 TDM 튜너

6. TDM 신호로부터 CDM 신호를 구분하기 위해 CDM 신호의 슈퍼 프레임 경계를 찾는 부분

7. TDM에서 수신한 32채널을 분리하여 저장하는 CDM 채널 버퍼

8. CDM 변조부

9. TDM 수신 튜너에서 출력되는 2.304MHz(18.432MHz) 클럭을 기준으로 CDM에 사용되는 다수의 클럭을 발생시키는 클럭 발생기

10. CDM 신호 발생에 필요한 기준 클럭을 발생시키는 PLL

11. 파일롯 채널의 frame 구조

12. 위성방송 pay load data

13. 위성방송 파일롯 채널의 제어 데이타

14. 위성방송 파일롯 채널의 파일롯 심볼

15. 위성방송의 CDM 부

16. 위성방송의 CDM 부의 pn spreading 및 walsh channelization

17. 위성방송의 CDM 부의 QPSK Modulation 부

18. 위성방송의 CDM 부의 멀티플렉스(컴바이너부)

19. 파일롯 심볼의 재사용을 적용한 TDM to CDM Buffer의 구조

20. 지상국에서 송신한 파일롯 심볼구간에서의 데이터 채널을 이용하기 위한 cpu 인터페이스.

21. 파일롯 심볼의 재사용을 위한 TDM to CDM 버퍼에서의 MUX

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 PMSB에서의 위성방송 시스템의 구성을 보여준다. 지상국에서(1) 송신하는 위성방송은 위성국(2)으로 전달되어 위성국에서 2.6GHz대역의 CDM 신호와 12GHz대의 TDM 신호로 송신하게 된다. 2.6GHz대역의 신호를 지상의 단말기가 직접 수신하게 되고 TDM 신호는 위성 방송 중계기에서 수신한다. 위성 방송 중계기에서는 수신한 TDM 신호에서 CDM 신호로 변환한 뒤 다시 2.6GHz 대역으로 다시 전송한다.(3) 위성 방송 중계기에서 송신한 신호는 위성 방송 중계기 서비스 지역내의 모든 영역(건물내부, 기타 위성신호 음역지역)에 위성 방송 서비스를 제공한다.(4)

위성 방송 중계기의 기능을 구현하기 위한 기본적인 구조를 제 2도에 나타내었다. 위성 방송 중계기에서는 TDM 신호의 복조와 CDM 신호의 데이터 변조를 포함하고 그 중간 과정으로 TDM-TO-CDM 변환 과정을 가지고 있다. TDM 신호의 복조는 기존 셋톱박스에서 이미 그 기능이 검증된 DVB-S 용 위성수신 튜너를 사용하여 구성한다.(5) TDM-TO-CDM 변환 과정은 TDM 신호에서 CDM의 기준이 되는 파일롯 채널을 찾아(6) 각 채널별로 별도로 준비된 버퍼에 저장하고(7) TDM 프레임의 1 프레임(25.5msec)이 얻어지면 32개의 채널을 동시에 CDM 변조하여(8) 파형 정형 필터와 D/A를 거쳐 무선 주파수로 상향 변조되어 2.6GHz대역으로 전송된다. 이러한 과정에서 CDM신호의 발생을 위한 기본적인 클럭은 위성 수신기 튜너에서 출력되는 기준 클럭을 이용하며, PLL을 이용하여 CDM 과정에서 필요한 클럭을 만들어야 한다.(9,10) 한편 파일롯 채널의 구조는 기본 프레임 단위가 12.5msec이고 모두 51개의 파일롯 심볼 단위로 구성된다. 하나의 파일롯 심볼 단위는 파일롯 심볼(PS) 과 위성방송 제어 데이타(D1∼D51)로 구성된다. 파일롯 심볼은 데이타가 모두 "1"이다. 위성방송 제어 데이터 중 D1과 D2는 각각 유니크 워드, 프레임 카운터를 나타내고 나머지 D3에서 D50은 방송채널에 대한 제어 데이터이며, D51은 reserve 되어 있다.(11) 제 3도는 TDM/CDM 프레임을 시간 축에 대해 나타내었고 여기에 다시 파일롯 채널에 대한 프레임 구조를 정밀하게 표시하였다. TDM 프레임의 기본은 25.5msec이며 이 25.5msec 프레임에는 CDM 의 기본프레임(12.75msec) 2개로 구성된다. 이러한 25.5msec 프레임은 모두 32개로 위성에서 전송될 때 TDM 멀티플렉싱 되어 전송된다. 위성방송 중계기에서는 TDM으로 수신한 데이타중에서 슈퍼 프레임 경계부분을 찾아 25.5 msec에 해당하는 파일롯 채널과 각 방송채널을 분리하여 CDM 변조과정을 거쳐 송신하는 구조를 갖는다. 제 4도는 위성방송시스템의 블록다이아그램을 나타내었다. 본 기술에서 제안하는 방식의 적용은 CDM 변조과정의 위성방송 제어 데이타중(13) 파일롯 채널은 이미 알고 있는 파일롯 심볼과 위성방송 제어 데이타로 구성되어 있으므로 위성으로부터 수신한 데이터를 이용할 필요는 없다. 이는 위성에서 수신한 데이터 중 기본적으로 발생하는 에러에 의해 파일롯 심볼에 에러가 발생할 수 있고 이러한 에러는 CDM 변조과정을 통해 단말기로 고스란히 전달된다. 이는 단말기로 하여금 에러를 유발시키고 궁극적으로 시스템의 성능에 열화를 가지고 온다. 따라서 위성 방송 중계기에서 파일롯 심볼에 대해 위성에서 수신한 데이터 대신 이미 알고 있는 패턴이므로 위성 방송 중계기에서 자체발생한 신호를 대신 전송하는 것이 파일롯 심볼의 에러를 줄일 수 있는 하나의 대안이다.

파일롯 심볼 재사용을 적용한 위성 방송 중계기에 대한 구조가 제 6도에 나타나 있다. 제 6도의 기본 구조는 위성 방송 중계기의 기본 구조와 동일하나 CDM 버퍼(19)에 파일롯 심볼 버퍼가 따로 추가되어 있는 것이 다른 부분이다. 기존의 위성방송 중계기 구조에서는 파일롯 심볼도 위성에서 수신한 데이타를 그대로 변조하여 전송하는 구조이나 6도에서는 위성에서 수신한 파일롯 심볼을 사용하지 않고 위성방송 중계기에서 발생시킨 파일롯 심볼을 사용하여 CDM 변조하여 송신한다. 이 파일롯 심볼은 에러가 전혀 없는 깨끗한 파일롯 심볼이다. 이러한 동작의 자세한 기능은 다음과 같다. 위성에서 수신한 TDM 신호에서 32개의 CDM 신호를 분리하여 해당 버퍼에 저장한다. 채널0을 제외한 채널1에서 채널31까지는 위성에서 수신한 데이타를 전송하고 채널 0은 파일롯 심볼에 해당하는 데이타만 멀티플렉스를 이용해(21) 위성방송 중계기에서 발생한 파일롯 심볼을 대신 전송하는 구조를 가진다.멀티플렉스의 제어신호는 슈퍼 프레임을 기준으로 각 프레임이 0,1,2,3,4,5의(제3도) 51개의 파일롯 심볼에 대해 행해지며 나머지 채널의 데이타는 위성에서 수신한 데이터를 전송한다. 이러한 이유로 위성에서는 파일롯 심볼을 전송할 필요가 없으며 이 파일롯 심볼 대신에 별도의 데이터 채널을 구성하여 다른 용도로 사용할 수 있다. 이를 위해 위성방송 중계기에서는 이 파일롯 심볼 구간에 전송되는 별도의 데이터 채널을 이용하기 위해 파일롯 심볼 구간의 데이터를 이용할 수 있는 구조를 가져야 하는데 멀티플렉스 제어신호를 이용해 CPU 인터페이스가 가능한 구조가 되어야 한다.(20)

이동통신의 급속한 팽창과 더불어 이동 상황에서 실시간 방송에 대한 서비스 수요가 증가하고 현재의 방송에서는 이동중인 단말기에 대한 서비스는 매우 빈약하여 소비자의 욕구를 충족시키지 못했다. 이러한 문제의 해결책으로 위성 DAB 사업은 많은 잠재 시장성을 가지고 있다. 그 중 이동성이나 위성 신호가 미치지 않은 음영지역에서의 서비스는 위성방송 중계기(Gap Filler)에 의존할 수 밖에 없다. 이 위성방송 중계기의 성능은 위성 방송 서비스에 대한 중대한 역할을 한다. 본 발명은 위성 방송 중계기의 기능은 물론 보다 안정된 데이타의 제공을 위해 제안되었다. 특히 CDM으로 전송되는 위성 방송 신호는 파일롯 심볼에 의한 동기과정과(acquisition, traking) coherent demodulation을 위한 채널 추정을 위해 매우 중요한 데이터이다. 위성 방송 중계기의 기능이 단순히 위성에서 수신한 TDM 신호를 CDM 신호로 변환하여 재전송하는 기능이다. 그러나 위성에서 수신한 데이터에서는 필연적으로 수반되는 데이타에 대한 에러가 생기며 중계기의 기능상 이 에러신호도 고스란히 서비스지역의 단말기에도 전달된다. 이러한 현상은 자연히 단말기의 데이타 복조에 영향을 미치게 되고 시스템의 성능 열화를 가져온다. 본 발명은 위성에서 수신되는 에러가 있을 수 있는 파일롯 심볼 대신에 에러가 전혀 없는 파일롯 심볼을 제공하므로 시스템의 성능을 높이는데 있다. 또한 본 발명을 적용할 경우 기존 위성에서 송신하는 파일롯 심볼은 송신한 필요가 없으므로 이 채널을 통해 다른 별도의 데이타를 위성 방송 중계기로 전송 할 수 있다. 이는 지상국에서 모든 위성 방송 중계기에 특정한 제어 신호를 제공할 수 있어 채널의 효율을 향상 시킬 수 있다.

Claims

. 위성 방송 시스템에서 위성 방송 중계기(Gap Filler)가 위성에서 수신한 신호를 CDM 변조 전송할 때 CDM 채널 중 파일롯 심볼 구간의 데이터(정해진 패턴)를 위성에서 수신한 데이터가 아닌 위성방송 중계기에서 발생한 파일롯 심볼로 대신 전송하여 에러가 전혀 없는 파일롯 심볼을 위성 방송 단말기로 송신하여 시스템의 성능을 향상시키는 방법.

. 상기의 기술을 적용시킬 경우 지상국이나 위성국에서 TDM 채널로 파일롯 심볼을 전송할 필요가 없어 결국 지상국과 위성 방송 중계기 사이에 파일롯 심볼에 해당하는 데이터 채널을 이용할 수 있어 위성 방송 중계기의 제어나 기타 타 용도로 파일롯 심볼 구간의 데이타를 이용하는 방법.

상기의 기술에서 기본적인 개념인 통신에서 알고 있는 데이터는 송수신한 데이터를 사용하지 않고 자체 발생한 데이터를 사용한다는 것과 이에 따라 기존에 송수신한 정해진 데이터 패턴대신 별도의 채널로 활용하는 방법