KR20120017392A - 디지털 방송 시스템에서의 방송 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 방송 시스템에서의 방송 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 이와 관련해 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송 데이터 송신 방법은, 디지털 방송 시스템에서 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신하는 방법으로, 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 상기 메인 데이터를 입력받는 단계, 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계, 판단 결과 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 종래의 지상파 디지털 방송 시스템인 ATSC 방식과 역호환성을 유지하면서 추가적인 전송용량을 확보할 수 있다.

Description

디지털 방송 시스템에서의 방송 데이터 송수신 방법 및 장치 {APPARATUS AND METHOD OF TRANSMITTING AND RECEIVING BROADCAST DATA IN DIGITAL BROADCASTING SYSTEM}

본 발명은 방송 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디지털 방송 시스템에서의 방송 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

미국, 캐나다, 멕시코, 한국 등에서 채택한 지상파 디지털 방송시스템인 ATSC표준의 디지털 TV 전송방식은 송수신기 구현의 용이성, 경제성 측면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 전송방식은 단일반송파 진폭변조 잔류 측파대 방식(VSB, Vestigial Side-Band)으로써, 단일 6MHz 대역폭으로 고품질의 비디오, 오디오 및 보조 데이터를 전송한다. 이 방식의 가장 큰 특징은 변조방식에 있는데, 기존의 아날로그 VSB 방식과 마찬가지로 디지털 신호를 심볼화하여 VSB 변조를 하며 지상파 방송의 경우 8-VSB 변조 방식을 사용한다.

도 1 및 도 2는 기존 ATSC 방식의 송수신 시스템의 블록도를 나타낸다.

도 1은 기존 송신 시스템의 블록도이다. 송신 시스템에서는 데이터를 전송하기 위하여, 먼저 랜덤화기(110)를 통해 데이터를 랜덤화(randomize)하고, 리드-솔로몬 부호화기(120)에서 랜덤화 된 데이터의 각 패킷에 20개의 RS 부가 바이트를 덧붙이는 리드-솔로몬 부호화(Reed-Solomon Encoding)를 한다. 리드-솔로몬 부호화된 데이터는 인터리버(Interleaver)(130)에서 인터리빙 되며, 인터리빙 된 데이터는 트렐리스 부호화기(Encoder)(140)에서 트렐리스 부호화 된다. 도 1의 블록도는 송신 장치들을 간략하게 설명하고자 한 것이므로, 트렐리스 부호화기(140)에서 출력되는 신호는 비트 심볼 매핑 되어, {-7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7}의 레벨 값을 갖는 8-레벨 심볼이라고 가정한다. 먹스(MUX)(150)에서는 데이터 프레임에 데이터 세그먼트 동기와 데이터 필드 동기를 삽입한다. 다중화된 데이터는 VSB 변조기로 입력되는데, VSB 변조기(Modulator)(160)의 심볼율은 10.76Msymbol/s 이며, 파일럿과 동기가 포함된 8 레벨 격자 데이터를 입력받아 8-VSB 변조한다. 이렇게 변조된 신호는 송신 안테나(170)를 통해 출력된다.

도 2는 기존 수신 시스템의 블록도이다. 블록도에서 보여지는 바와 같이 수신 시스템에서 수신된 신호를 복조 및 복호화하는 장치는 송신 시스템의 각 장치에 대응된다. 먼저, 수신 안테나(270)를 통해 신호가 수신되면, VSB 복조기(Demodulator)(260)가 변조된 신호를 VSB 방식으로 복조한다. 다음으로, 등화기(Equalizer)(250)는 방송신호가 통과한 다중 경로 채널의 영향을 제거하여 심볼간 간섭을 감소시킨다. 등화기를 거친 신호는 트렐리스 복호화기(240), 디인터리버(230), 리드-솔로몬 복호화기(220), 역랜덤화기(210)를 통과하여 최초의 데이터 형태로 복원된다.

이러한 ATSC 방식은 높은 노이즈 마진 특성을 가지고 있어 안정적인 서비스가 가능하고, RS부호화와 인터리버 과정을 거치기 때문에 임펄스 잡음에 대해 매우 높은 강인성을 갖는다. 다만, 유럽(DVB-T) 또는 일본(ISDB-T)에서 채택하고 있는 지상파 디지털 방송시스템은 필요에 따라 다양한 전송 용량을 선택적으로 적용할 수 있는데 반해, ATSC 방식은 전송 용량이 고정되어 있다. 따라서, ATSC 방식의 장점을 이용할 수 있도록 기존 방식과의 역호환성을 유지하면서도 전송효율을 증가시키는 기술 개발에 대한 요구가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 지상파 디지털 방송 시스템인 ATSC 방식과 역호환성을 유지하면서 추가적인 전송용량을 확보하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 추가되는 부가 데이터의 전송 방식을 ATSC 표준과는 독립적으로 설정할 수 있게 함으로써, 부가 데이터를 활용한 새로운 방송 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신하는 방법에 있어서, 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터를 입력받는 단계, 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계, 판단 결과 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

또한 본 발명은 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 수신하는 방법에 있어서, 확장 레벨을 포함하는 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 방송 데이터를 입력받는 단계, 확장 레벨을 포함하는 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계, 판단 결과 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우, 방송 데이터 심볼을 메인 데이터의 복호화기로 출력하고, 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한 본 발명은 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신하는 장치에 있어서, 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는지 여부를 판단하는 디텍터, 판단 결과 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 매핑부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

또한 본 발명은 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 수신하는 장치에 있어서, 확장 레벨을 포함하는 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화 된 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는지 여부를 판단하는 디텍터, 판단 결과 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우, 방송 데이터 심볼을 메인 데이터의 복호화기로 출력하고, 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 디매핑부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 부가 데이터의 심볼을 이용하여 메인 데이터의 심볼 레벨을 확장된 레벨에 매핑 함으로써 종래의 지상파 디지털 방송 시스템인 ATSC 방식과 역호환성을 유지하면서 추가적인 전송용량을 확보할 수 있다.

또한 본 발명에서 추가되는 부가 데이터의 전송 방식은 ATSC 표준과는 독립적이므로, 부가 데이터를 활용하여 새로운 방송 서비스를 부가적으로 제공할 수 있다.

도 1은 기존 송신 시스템의 블록도.
도 2는 기존 수신 시스템의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송 데이터 송신 장치를 포함하는 송신 시스템의 블록도.
도 4는 방송 데이터 송신 장치의 일 구성 요소인 확장 매퍼의 일 실시 예에 따른 상세 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송 데이터 수신 장치를 포함하는 수신 시스템의 블록도.
도 6은 방송 데이터 수신 장치의 일 구성요소인 확장 디매퍼의 일 실시 예에 따른 상세 구성도.
도 7은 본 발명의 방송 데이터 송신 방법 중 메인 데이터 심볼과 부가 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 과정의 일 실시 예를 자세히 설명하기 위한 순서도.
도 8은 본 발명의 방송 데이터 수신 방법 중 확장 레벨에 매핑된 방송 데이터 심볼을 메인 데이터 심볼과, 부가 데이터 심볼로 디매핑 하는 과정의 일 실시 예를 자세히 설명하기 위한 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심볼 레벨 및 판정 레벨의 관계를 자세히 설명하기 위한 도면.
도 10는 본 발명의 방송 데이터 송신 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 11는 본 발명의 방송 데이터 수신 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 12은 본 발명의 방송 데이터 송신 방법 중 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 과정을 자세히 설명하기 위한 순서도.
도 13은 본 발명의 방송 데이터 수신 방법 중 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 과정을 자세히 설명하기 위한 순서도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터의 송신 장치를 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송 데이터 송신 장치를 포함하는 송신 시스템의 블록도이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 송신 시스템은 랜덤화기(320), 리드-솔로몬 부호화기(330), 인터리버(340), 트렐리스 부호화기(350), 먹스(370), VSB 변조기(380) 및 송신 안테나(390)를 포함하며, 부가 데이터의 전송을 위해 오류 정정 부호화기(300), BPSK 변조기(310) 및 확장 매퍼(360)를 더 포함한다.

메인 데이터는 종래와 동일한 방식으로 랜덤화기(320), 리드-솔로몬 부호화기(330), 인터리버(340), 트렐리스 부호화기(350)를 거쳐 부호화된다. 여기서, 트렐리스 부호화기(250)를 통과한 메인 데이터는 {-7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7}중 하나의 값에 매핑된 8 레벨 심볼 형태를 가질 수 있다.

또한, 추가적으로 전송하고자 하는 부가 데이터는 별도로 오류 정정 부호화기(300)를 거쳐 오류 정정 부호화 되며, 이 때 오류 정정 부호화기로는 터보 코드(Turbo Code), LDPC(Low-Density Parity-check Code)와 같이 에러 정정능력이 우수한 부호화기들이 사용될 수 있다. 오류 정정 부호화는 전송과정에서 오류를 줄이기 위한 것으로, 채널을 통한 정보의 전송 중에 수신 측이 오류를 검출, 정정할 수 있도록 신호를 변환하는 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 오류 정정 부호화된 신호는 BPSK 변조기(310)를 통해 BPSK 변조될 수 있다. BPSK 변조는 이진 위상천이변조(Binary Phase Shift Keying)라고도 하며, 1비트를 한 심볼에 전송하므로, BPSK 변조기의 출력은 +1 또는 -1의 변조 값을 갖는 심볼일 수 있다.

8개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼과, BPSK 변조된 부가 데이터 심볼은 확장 매퍼(360)로 입력되며, 확장 매퍼(360)는 확장된 레벨에 심볼을 다시 매핑시킴으로써, 기존 시스템과 역호환성을 유지하면서 부가데이터와 메인데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신할 수 있도록 한다.

확장 매퍼(360)에서 출력된 방송 데이터, 즉 메인 데이터와 부가 데이터를 포함하는 10개의 레벨을 가지는 심볼로 이루어진 데이터는 데이터 세그먼트 동기와 데이터 필드 동기를 삽입하는 먹스(370)를 통과하여, VSB 변조기(380)로 입력된다. VSB 방식으로 변조된 방송 데이터는 아날로그 신호 처리를 거쳐 송신 안테나(390)를 통해 송신된다.

도 4는 방송 데이터 송신 장치의 일 구성 요소인 확장 매퍼의 일 실시 예에 따른 상세 구성도이다.

도 4를 참조하면, 확장 매퍼(360)는 디텍터(362)와 매핑부(366)로 구성되며, 바이패스부(364)를 더 포함할 수 있다.

디텍터(362)는 트렐리스 부호화기(350)로부터 입력 받은 8개의 레벨을 가지는 메인 데이터 심볼 중에서 {-7, +7}의 레벨 값을 갖는 심볼을 검출한다. 즉, 레벨이 {-7, +7} 그룹에 속하는지 여부를 판단하는데, 판단은 판정 레벨을 이용하여 이루어진다. 레벨 값이 {-7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7}인 경우, 판정 레벨은 {-6, -4, -2, 0, +2, +4, +6}의 7개의 값을 가지게 되며, 심볼 레벨이 {-7, +7} 그룹에 속하는지 판단하기 위해 디텍터(362)는 -6과 +6 판정 레벨을 이용한다. 즉, 심볼 레벨 값을 S라고 할 때, |S| > 6 이면 디텍터(362)는 메인 데이터 심볼 S가 {-7, +7} 그룹에 속하는 것으로 판정하여, 메인 데이터 심볼을 매핑부(366)로 입력시킨다. 만약 |S| < 6 이면, 디텍터(362)는 S가 {-5, -3, -1, +1, +3, +5} 그룹에 속한다고 판정하므로, 메인 데이터 심볼을 바이패스부(364)로 입력시킨다.

바이패스부(364)는 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지시키므로, 바이패스부(364)를 통과한 심볼은 레벨 값을 그대로 갖는다.

매핑부(366)는 디텍터(362)로부터 -7 또는 +7 레벨 값을 갖는 메인 데이터 심볼을 입력받고, BPSK 변조기(310)로부터 +1 또는 -1 레벨 값을 갖는 부가 데이터 심볼을 입력받는다. 매핑부(366)는 부가 데이터 심볼 값 즉, BPSK 변조 값을 이용하여 -7 또는 +7 레벨 값을 갖는 메인 데이터 심볼을 확장된 레벨인 -D 또는 +D에 다시 매핑 시킨다. 예를 들어, BPSK 변조 값이 +1인 경우에는 +/-7을 그대로 +/-7에 매핑 시키고, BPSK 변조 값이 -1인 경우에는 +/-7을 +/-D에 매핑 시키는 것이다. 다시 말하면, 변조 값을 두 개의 그룹으로 나누어, 변조 값이 어떤 그룹에 속하는지에 따라 매핑부(366)로 입력된 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑할지를 결정하므로, 메인 데이터 심볼의 일부는 확장 레벨에 다시 매핑 되고, 나머지는 원래의 레벨 그대로 유지된다.

결과적으로, 매핑부(366)에서 출력되는 데이터 심볼 값은 {-D, -7, +7, +D}의 레벨 값을 갖게 되며, 따라서 바이패스부(364) 또는 매핑부(366)를 포함하는 확장 매퍼(360)의 출력은 {-D, -7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7, +D}가 되므로, 전송되는 방송 데이터의 심볼은 10개의 레벨을 갖게 된다. 이와 같이 전송되는 방송 데이터의 심볼이 10개의 레벨을 가짐으로써, 기존의 심볼 매핑에 비해 특정 심볼당 1비트의 추가 전송이 가능해진다. 만약, 8 레벨의 기존 심볼에서 +/-7 레벨의 심볼이 발생할 확률을 25%라고 하면, 디지털 방송 시스템은 확장 레벨로의 추가적인 매핑을 통해 약 2.6Mbps의 추가 전송 용량을 확보할 수 있다.

이하에서는, 도 5 및 도 6를 참조하여 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터의 수신 장치를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방송 데이터 수신 장치를 포함하는 수신 시스템의 블록도이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 수신 시스템은 역랜덤화기(520), 리드-솔로몬 복호화기(530), 디인터리버(540), 트렐리스 복호화기(550), 등화기(570), VSB 복조기(580) 및 수신 안테나(590)를 포함하며, 부가 데이터 복원을 위한 오류 정정 복호화기(500), BPSK 복조기(510) 및 확장 디매퍼(560)를 더 포함한다.

수신 안테나(590)를 통해 수신된 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터는 튜너 등을 통해 디지털 신호로 변환되고, VSB복조기(580)에서 VSB 방식으로 복조 된다. 복조된 신호는 다중 경로 채널의 영향을 제거하는 등화기(570)를 통과하며, 확장 디매퍼(560)로 입력된 10 레벨의 심볼은 8 레벨로 구성된 메인 데이터 심볼과, 2 레벨로 구성된 부가 데이터 심볼로 디매핑된다.

이 때, 8 레벨로 구성된 메인 데이터 심볼은 종래와 동일한 방식으로 트렐리스 복호화기(550), 디인터리버(540), 리드-솔로몬 복호화기(530), 역랜덤화기(520)를 통과하여 최초의 메인 데이터 형태로 복원된다.

또한 2 레벨로 구성된 부가 데이터 심볼은 BPSK 복조기(510)로 입력되어, 2진 데이터로 복조 되고, 오류 정정 복호화기(500)에서 오류 정정 복호화 되어, 송신하고자 했던 최초의 부가 데이터 형태로 복원된다. 송신 시스템에서와 마찬가지로, 오류 정정 복호화에는 Turbo Code, LDPC(Low-density parity-check code)와 같이 에러 정정 능력이 우수한 복호화기들이 사용될 수 있다.

도 6은 방송 데이터 수신 장치의 일 구성요소인 확장 디매퍼의 일 실시 예에 따른 상세 구성도이다.

도 6을 참조하면, 확장 디매퍼(560)는 디텍터(562)와 디매핑부(566)를 포함하며, 바이패스부(564)와 컨버터(568)를 더 포함할 수 있다.

디텍터(562)는 등화기(570)의 출력 심볼 즉, 메인 데이터와 부가 데이터를 포함하는 10개 레벨을 갖는 방송 데이터 심볼 중에서 {-D, -7, +7, +D}의 레벨 값을 갖는 심볼을 검출한다. 즉, 레벨이 {-D, -7, +7, +D}인 그룹에 속하는지 여부를 판단하는데, 여기서의 판단 역시 판정 레벨을 이용하여 이루어진다. 레벨 값이 {-D, -7, -5, -3, -1, +1, +3, +5, +7, +D}인 경우, 판정 레벨은 {-c, -6, -4, -2, 0, +2, +4, +6, +c}의 9개이며, 심볼 레벨이 {-D, -7, +7, +D}그룹에 속하는지 판단하기 위해서 디텍터(562)는 -6과 +6 판정 레벨을 이용한다. 즉, 심볼 레벨 값을 S라고 할 때, |S| > 6 인 경우에 디텍터(562)는 방송 데이터 심볼이 {-D, -7, +7, +D} 그룹에 속하는 것으로 판정하여 방송 데이터 심볼을 디매핑부(566)로 입력시킨다. 만약 |S| < 6 이면, 디텍터(362)는 방송 데이터 심볼이 {-5, -3, -1, +1, +3, +5} 그룹에 속한다고 판정하므로, 방송 데이터 심볼을 바이패스부(564)로 입력시킨다.

바이패스부(564)는 방송 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지시키므로, 바이패스부(564)를 통과한 심볼은 6 개의 레벨 값을 그대로 갖는다.

디매핑부(566)는 기존 시스템과의 역호환성이 유지될 수 있도록 방송 데이터 심볼을 처리한다. 디매핑부(566)로 입력된 방송 데이터 심볼은 {-D, -7, +7, +D} 이다. 확장 레벨(-D, +D)에 매핑된 심볼을 이용하여 BPSK 복조기(510)로 BPSK 변조 값을 출력하는 디매핑부(566)의 처리는 다음과 같다.

디매핑부(566)는 방송 데이터 심볼의 레벨이 어느 그룹에 속하는지를 판정 레벨을 이용하여 판단한다. 디매핑부(566)에서 이용되는 판정 레벨은 -c 또는 +c이다. 여기서 +/-c는 추가된 판정 레벨로서, +/-7과 +/-D를 구분하는 역할을 하므로, 7 < |c| < D 의 범위를 갖게 될 것이다. 심볼 레벨 값을 S라고 할 때, |S| < c 인 경우, 방송 데이터 심볼은 {-7, +7} 그룹에 속하므로, 디매핑부(566)는 BSPK 변조 값으로 +1을 출력하며, |S| > c 인 경우, 방송데이터 심볼은 {-D, +D} 그룹에 속하므로, 디매핑부(566)는 BPSK 변조 값으로 -1을 출력한다. 이는 일 실시 예로써, 출력되는 BPSK 변조 값은 송신 시스템에서 설정된 값과 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 디매핑부(566)에서 출력되는 BPSK 변조 값은 2 레벨의 부가 데이터 심볼이며, 이는 위에서 설명한 바와 같이 BPSK 복조기(510)와 오류 정정 복호화기(500)를 거쳐 부가 데이터로 복원된다.

BPSK 복조기(510)로 출력되는 값과는 별개로, 디매핑부(566)는 {-D, -7, +7, +D}의 레벨을 갖는 방송 데이터 심볼을 트렐리스 복호화기(550)로 그대로 입력시킨다. 트렐리스 복호화기는 -D 및 -7을 모두 -7 레벨을 갖는 심볼로 인식하며, +D 및 +7 모두 +7 레벨을 갖는 심볼로 인식한다. 따라서, 송신 시스템의 확장매퍼(360)에서 {-7, +7} 메인 데이터 심볼을 확장 심볼에 매핑했던 것과는 역으로, 확장 레벨에 매핑되었던 심볼은 원래 심볼 값으로 인식되어 복호화 과정을 거친다. 그러므로 트렐리스 복호화기(550)는 확장 디매퍼(560)의 출력 값으로 8개 레벨을 갖는 메인 데이터 심볼을 입력받는 것과 같다. 결과적으로, 트렐리스 복호화기(550)를 통과하는 메인 데이터 심볼은 기존 수신 시스템과 동일한 복호화 과정을 거쳐 메인 데이터로 복원된다.

본 발명의 또 다른 실시 예로써, 확장 디매퍼(560)는 컨버터(568)를 포함할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이 트렐리스 복호화기는 |S| > 6 이면, 심볼 레벨을 +/-7로 인식하므로 컨버터(568)는 선택적으로 포함될 수 있다. 컨버터(568)는 디매핑부에서 {-7, +7} 그룹에 속하는 방송 데이터 심볼은 그대로 통과시키며, {-D, +D} 그룹에 속하는 방송 데이터 심볼은 두 그룹 중 더 작은 값의 레벨을 갖는 {-7, +7}로 변환하여 내보낸다. 따라서, 컨버터를 통과한 방송 데이터 심볼 레벨은 -7 또는 +7이며, 이는 8 레벨 메인 데이터 심볼의 최대 값이기도 하다. 결과적으로, 확장 디매퍼(560)의 출력은 트렐리스 복호화기(550)로 입력되는 8 레벨 메인 데이터 심볼과 BPSK 복조기(510)로 입력되는 2 레벨 부가 데이터 심볼이며, 각각의 데이터 심볼이 송신 시의 메인 데이터 및 부가 데이터로 복원되는 과정은 위에서 설명한 바와 같다.

도 7은 본 발명의 방송 데이터 송신 방법 중 메인 데이터 심볼과 부가 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 과정의 일 실시 예를 자세히 설명하기 위한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 8 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼을 입력(S710)받고, 메인 데이터 심볼 레벨의 절대값(|S|)이 6보다 큰 지 여부를 판단(S730)한다. 판단 결과, |S| > 6 이면, 심볼 레벨은 {-7, +7} 그룹에 속하는 것이므로, 입력받은 부가 데이터의 BPSK 변조 값이 +1인지 여부를 다시 판단(S760)하여, BPSK 변조 값이 +1인 경우에는 심볼 레벨을 그대로 유지(S760)하고, BPSK 변조 값이 -1인 경우에는 심볼 레벨을 확장 레벨 즉 -D 또는 +D 값에 매핑(S770)한다. 만약 위 단계(S730)에서의 판단 결과 |S| < 6 이면, 심볼 레벨은 {-5, -3, -1, +1, +3, +5}그룹에 속하는 것이므로, 심볼 레벨을 그대로 유지(S780)한다. 도면에는 기재되지 않았으나, BPSK 변조 값은 부가 데이터를 오류 정정 부호화하고, 오류 정정 부호화 된 신호를 BPSK 변조하여 생성된 부가 데이터 심볼 값이다.

도 8은 본 발명의 방송 데이터 수신 방법 중 확장 레벨에 매핑된 방송 데이터 심볼을 메인 데이터 심볼과, 부가 데이터 심볼로 디매핑 하는 과정의 일 실시 예를 자세히 설명하기 위한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 확장 레벨을 포함하는 10 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 방송 데이터를 입력(S810)받고, 방송 데이터 심볼 레벨의 절대값(|S|)이 6보다 큰 지 여부를 판단(S830)한다. 판단 결과 |S| > 6 이면, {-D, -7, +7, +D} 그룹에 속하므로, 추가된 판정 레벨(c)를 이용하여 심볼 레벨인 {-D, +D} 그룹에 속하는지, {-7, +7} 그룹에 속하는 지를 다시 판단하며, 위 판단(S830)결과 |S| < 6 이면 심볼 레벨을 그대로 유지(S780)한다.

추가된 판정 레벨(c)를 이용하여 심볼 레벨의 값을 판단(S850)하는 단계에서 |S| > c로 판단되면, 심볼 레벨 값은 그대로 유지하면서 BPSK 변조 값으로는 +1을 출력(S860)하고, |S| < c 로 판단되면, 심볼 레벨 값은 그대로 유지하면서 BPSK 변조 값으로는 -1을 출력(S870)한다. 위 단계(S860, S870)에서 출력되는 BPSK 변조 신호는 부가 데이터 심볼로서, 이 후 BPSK 복조 및 오류 정정 복호화 되어 부가 데이터로 복원될 것이다. 또한 판정레벨 6보다 절대값이 크다고 판정된 그룹 {-7. +7}과 {-D, +D}는 두 그룹 중 작은 절대값을 갖는 그룹의 레벨, 즉 +/-7로 변환되어 출력될 수도 있다(S890). 다시 말해서, +/-7은 그대로 심볼 레벨이 유지되나, +/-D는 +/-7로 변환된다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심볼 레벨 및 판정 레벨의 관계를 상세히 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 기존의 디지털 방송의 데이터 심볼의 경우 {-6, -4, -2, 0, +2, +4, +6}의 7개의 판정 레벨(Decision Level)을 갖는다. 여기서, 부가 데이터 전송을 위해 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하기 위하여 6보다 절대값이 큰 -c 및 +c 2개의 판정 레벨을 추가한다. 기존 판정 레벨 사이의 간격을 a라고 두고, 기존 판정 레벨의 최대값 +6과 추가된 판정 레벨 +c와의 간격을 b라고 했을 때 a 값과 b 값의 비 α는 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, α 값이 1보다 작아지도록 b 값을 설정하면, 기존 시스템 즉, 메인 데이터 송수신에 미치는 영향은 감소하며, 추가되는 부가 데이터의 송수신 성능은 저하된다. 반대로, α 값이 1보다 커지도록 b 값을 설정하면 기존 시스템에 미치는 영향은 증가하나 추가되는 부가 데이터의 송수신 성능은 향상된다. 즉, 기존 시스템과의 호환성을 유지하면서 부가 데이터를 전송 시, 부가 데이터의 송수신 성능과 기존 시스템에서의 메인 데이터 송수신의 성능은 서로 트레이드 오프(trade off) 관계에 있다.

도 10은 본 발명의 방송 데이터 송신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 10을 참조하면, 메인 데이터 심볼을 입력 받아(S1000) 메인 데이터 심볼이 제1그룹에 속하는지를 판단(S1002)한다. 판단 결과 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 것으로 판단되면, 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑한다(S1004). 만일, 판단 결과 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하지 않으면, 제2그룹에 속하는 것으로 보며, 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지한다(S1006).

제1그룹에 속하는지 판단하는 단계(S1002)는 판정 레벨을 이용하여 이루어진다. 판정 레벨이란 레벨 값을 판정하기 위한 기준이 되는 레벨이며, 판정 레벨을 기준으로 제1그룹과 제2그룹으로 분류된다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면 제1그룹은 판정 레벨의 최대값보다 큰 심볼 레벨과 판정 레벨의 최소값보다 작은 심볼 레벨로 구성된 그룹이다. 예를 들어, 판정 레벨이 {-6, -4, -2, -0, +2, +4, +6}인 경우에, 제1그룹은 판정 레벨의 최대값인 6보다 큰 7과, 판정 레벨의 최소값인 -6보다 작은 -7로 이루어진 {-7, +7}이 될 것이다. 제1그룹에 속하지 않는 심볼 레벨은 제2그룹에 해당하므로, 제2그룹은 위 예시에 의하면 {-5, -3, -1, +1, +3, +5}의 레벨 값을 갖는다.

메인 데이터 심볼이 제1그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 메인데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는데(S1004),그 결과 증가된 심볼 레벨의 개수 만큼 더 많은 양의 정보를 송신할 수 있게 된다. 메인 데이터 심볼이 제2그룹에 속하는 경우에는 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지한다(S1006). 따라서 일 실시 예에 의하면, 메인 데이터 심볼의 최대 레벨과 최소 레벨만이 부가 데이터 변조 값에 따라 확장 레벨에 매핑되는 대상이 된다.

도면에는 도시되지 않았으나, 확장 레벨 매핑에 이용되는 부가 데이터의 변조 값은, 부가 데이터를 오류 정정 부호화하고, BPSK 변조하여 생성된 2 레벨 부가 데이터 심볼일 수 있다.

도 11은 본 발명의 방송 데이터 수신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 11을 참조하면, 먼저 방송 데이터 심볼을 입력받아(S1100), 방송 데이터 심볼이 제5그룹에 속하는지를 판단한다(S1102). 판단 결과 방송 데이터 심볼이 제5그룹에 속하는 경우, 방송 데이터 심볼을 메인 데이터의 복호화기로 출력하고, 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 부가 데이터의 변조 값을 출력한다(S1104). 판단 결과 방송 데이터 심볼이 제5그룹에 속하지 않으면 제6그룹에 속하는 것으로 보며, 방송 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지한다(S1106).

이 때, 입력되는 방송 데이터 심볼은 확장 레벨을 포함하는 레벨을 갖는 심볼로서, 메인 데이터와 부가 데이터를 모두 포함한다. 그러므로 기존의 시스템과의 역호환성을 보장하기 위해서는, 복호화 과정 전에 확장 레벨에 매핑된 방송 데이터 심볼을 메인 데이터 심볼과 부가 데이터 심볼로 디매핑하는 과정이 필요하다.

방송 데이터 심볼이 제5그룹에 속하는지에 대한 판단(S1102)은 송신 시와 동일하게 판정 레벨을 이용하여 이루어지며, 방송 데이터 심볼 레벨 중 제5그룹에 속하지 않는 나머지 레벨은 제6그룹에 속하는 것으로 본다. 제5그룹은 방송 데이터 심볼 중 확장 레벨 매핑에 이용된 레벨과 확장 레벨을 포함한다. 예를 들어, 송신 시에 메인 데이터 심볼 -7 및 +7이 확장 레벨 매핑에 이용되어, 각각 -D 및 +D에 매핑된 경우에, 제5그룹은 {-D, -7, +7, +D}가 될 것이며 제6그룹은 {-5, -3, -1, +1, +3, +5}가 될 것이다.

방송 데이터 심볼이 제5그룹에 속하는 것으로 판단되면, 메인 데이터의 복호화기로 방송 데이터 심볼을 출력한다(S1104). 또한 이와는 별도로, 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 부가 데이터의 변조 값을 출력한다(S1104). 메인 데이터의 복호화기로 입력되는 방송 데이터 심볼은 확장 레벨을 포함하고 있으나, 메인 데이터의 복호화기는 판정 레벨의 최대값 이상의 값은 모두 메인 데이터 심볼의 최대 레벨로 인식하므로, 정상적인 복호화를 수행한다.

비록 도면에는 도시되지 않았으나 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 방송 데이터 심볼을 메인 데이터의 복호화기로 출력하기 전, 방송 데이터 심볼의 레벨을 제7그룹 또는 제8그룹 중 어느 하나의 레벨로 변환하는 단계가 추가될 수 있다. 제7그룹과 제8그룹은 제5그룹의 심볼 레벨 중 확장 레벨과 확장 레벨을 제외한 심볼 레벨로 구분된다. 예를 들어, 제7그룹을 확장 레벨 그룹인 {-D, +D}라고 하면, 제8그룹은 {-7, +7}이 될 것이다. 본 단계는 선택적인 것으로, 확장 레벨을 확장 레벨 매핑에 이용된 레벨로 변환한다. 즉, 위 예시에서의 +/-D를 +/-7로 변환하여 메인 데이터 본래의 레벨이 입력되도록 한다.

또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 출력되는 부가 데이터 변조 값은 BPSK 신호일 수 있으며, BPSK 신호는 BPSK 복조 및 오류 정정 복호화되어 부가 데이터로 복원될 수 있다.

도 12는 본 발명의 방송 데이터 송신 방법 중 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 과정을 자세히 설명하기 위한 순서도이다.

도 12를 참조하면, 먼저 부가 데이터의 변조 값이 제3그룹에 속하는지 여부를 판단한다(S1200). 부가 데이터의 변조 값이 제3그룹에 속하지 않으면, 제4그룹에 속하는 것으로 본다. 부가 데이터의 변조 값이 제3그룹에 속하는 경우, 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하며(S1202), 부가 데이터의 변조 값이 제4그룹에 속하는 경우, 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지한다(S1204). 예를 들어 부가 데이터의 변조 값이 2 레벨의 심볼이고, {-1, 1}이라고 했을 때, 제3그룹을 -1로, 제4그룹을 1로 설정할 수 있다. 이 경우, 부가 데이터 변조 값이 -1인 경우에는 제1그룹에 속하는 메인 데이터 심볼 중 -7은 확장 레벨인 -D에 매핑되고, +7은 +D에 매핑된다. 만일 부가 데이터 변조 값이 +1인 경우에는 -7과 +7 원래의 값을 그대로 유지할 것이다. 따라서, 데이터와 부가데이터를 포함하는 방송 데이터 전체의 심볼 레벨 개수는 메인 데이터의 심볼 레벨 개수에서 확장 레벨의 개수만큼 증가한다.

도 13은 본 발명의 방송 데이터 수신 방법 중 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 과정을 자세히 설명하기 위한 순서도이다.

도 13을 참조하면, 먼저 방송 데이터 심볼의 레벨이 제7그룹에 속하는지 판단한다(S1300). 방송 데이터 심볼의 레벨이 제7그룹에 속하지 않으면, 제8그룹에 속하는 것으로 본다. 방송 데이터 심볼의 레벨이 제7그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 제1변조값을 출력하며(S1302) 방송 데이터 심볼의 레벨이 제8그룹에 속하는 경우, 부가 데이터의 제2변조값을 출력한다(S1304).

제7그룹과 제8그룹의 구분은 위 도 9에서 설명한 바와 같이 확장 레벨과 확장 레벨을 제외한 심볼 레벨로 구분된다. 따라서, 제1변조값은 송신 단계에서의 부가 데이터 변조 값의 제3그룹에 대응되며, 제2변조값은 부가 데이터 변조 값의 제4그룹에 대응된다. 예를 들면, 송신 단계에서 부가 데이터의 변조 값이 -1인 경우, 메인 데이터 심볼 +/-7을 확장 레벨인 +/-D에 매핑했으므로, 수신 단계에서는 메인 데이터 심볼이 확장 레벨인 +/-D에 매핑되어 있다면 부가 데이터의 변조 값으로 -1을 출력하는 식이다.

전술한 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 (18)

1. 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
   복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 상기 메인 데이터를 입력받는 단계;
   상기 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계;
   상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 상기 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 단계를
   포함하는 방송 데이터의 송신 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제2그룹에 속하는 경우,
   상기 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는 단계를
   더 포함하는 방송 데이터의 송신 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 단계는
   상기 부가 데이터의 변조 값이 제3그룹에 속하는 경우, 상기 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 단계;
   상기 부가 데이터의 변조 값이 제4그룹에 속하는 경우, 상기 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는 단계를
   포함하는 방송 데이터의 송신방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 부가 데이터를 오류 정정 부호화하는 단계;
   상기 오류 정정 부호화된 신호를 BPSK 변조하는 단계를 더 포함하는
   방송 데이터의 송신 방법.
   
5. 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
   확장 레벨을 포함하는 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화 된 상기 방송 데이터를 입력받는 단계;
   상기 확장 레벨을 포함하는 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계;
   상기 판단 결과 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우,
   상기 방송 데이터 심볼을 상기 메인 데이터의 복호화기로 출력하고, 상기 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 상기 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 단계;
   포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제6그룹에 속하는 경우,
   상기 방송 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는 단계를
   더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 단계는
   상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제7그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 제1변조 값을 출력하는 단계;
   상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제8그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 제2변조 값을 출력하는 단계;
   포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 판단 결과 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우,
   상기 방송 데이터 심볼을 상기 메인 데이터의 복호화기로 출력하기 전에 상기 방송 데이터 심볼의 레벨을 상기 제7그룹 또는 제8그룹 중 어느 하나의 레벨로 변환하는 단계;
   를 더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 부가 데이터의 변조 값은 BPSK신호이며,
   상기 BPSK신호를 BPSK복조 하는 단계;
   상기 복조된 신호를 오류 정정 복호화하여 부가 데이터를 수신하는 단계;
   를 더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
   
10. 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 송신하는 장치에 있어서,
    복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화된 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는지 여부를 판단하는 디텍터;
    상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제1그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 변조 값을 이용하여 상기 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하는 매핑부를
    포함하는 방송 데이터의 송신 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제2그룹에 속하는 경우,
    상기 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는 바이패스부를
    더 포함하는 방송 데이터의 송신 장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 매핑부는
    상기 부가 데이터의 변조 값이 제3그룹에 속하는 경우, 상기 메인 데이터 심볼을 확장 레벨에 매핑하고 상기 부가 데이터의 변조 값이 제4그룹에 속하는 경우, 상기 메인 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는
    방송 데이터의 송신 장치.
    
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 부가 데이터를 오류 정정 부호화하는 오류 정정 부호화기;
    상기 오류 정정 부호화된 신호를 BPSK 변조하는 BPSK 변조기를 더 포함하는
    방송 데이터의 송신 장치.
    
14. 디지털 방송 시스템에서 메인 데이터 및 부가 데이터를 포함하는 방송 데이터를 수신하는 장치에 있어서,
    확장 레벨을 포함하는 복수 개의 레벨을 갖는 심볼로 부호화 된 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는지 여부를 판단하는 디텍터;
    상기 판단 결과 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우,
    상기 방송 데이터 심볼을 상기 메인 데이터의 복호화기로 출력하고, 상기 방송 데이터 심볼의 확장 레벨을 이용하여 상기 부가 데이터의 변조 값을 출력하는 디매핑부;
    포함하는 방송 데이터의 수신 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 메인 데이터 심볼의 레벨이 제6그룹에 속하는 경우,
    상기 방송 데이터 심볼의 레벨을 그대로 유지하는 바이패스부를
    더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 디매핑부는
    상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제7그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 제1변조값을 출력하고 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제8그룹에 속하는 경우, 상기 부가 데이터의 제2변조값을 출력하는
    방송 데이터의 수신 장치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 방송 데이터 심볼의 레벨이 제5그룹에 속하는 경우,
    상기 방송 데이터 심볼을 상기 메인 데이터의 복호화기로 출력하기 전에 상기 방송 데이터 심볼의 레벨을 상기 제7그룹 또는 제8그룹 중 더 작은 절대값을 갖는 그룹의 레벨로 변환하는 컨버터;
    를 더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법
    
18. 제14항에 있어서,
    상기 부가 데이터의 변조 값은 BPSK신호이며,
    상기 BPSK신호를 BPSK복조 하는 BPSK복조기;
    상기 복조된 신호를 오류 정정 복호화하는 오류 정정 복호화기;
    를 더 포함하는 방송 데이터의 수신 방법.
    

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