KR20120032403A - 디지털 멀티미디어 방송의 송신 방법 및 장치 - Google Patents

디지털 멀티미디어 방송의 송신 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120032403A
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Abstract

기지국에 의한 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcast:DMB) 송신 방법이 제공된다. DMB 송신 방법은 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 신호가 존재하는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성하는 단계, 상기 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 유무신호를 각각 확산 코드로써 확산하여 상기 긴급정보 신호에 대한 제1 확산 신호 및 상기 긴급정보 유무신호에 대한 제2 확산 신호를 생성하는 단계 및 상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 전송 프레임을 통해 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
수신 환경이 열악한 상황에서 수신기 되살리는 신호를 보내거나 추가적인 데이터를 전송할 수 있으며, 적은 프로세싱을 수행하여 수신기의 전력 소모를 줄일 수 있다.

Description

디지털 멀티미디어 방송의 송신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING DIGITAL MULTIMEDIA BROADCAST}
본 발명은 디지털 멀티미디어 방송에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 디지털 멀티미디어 방송을 송신하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지털 멀티미디어 방송 시스템을 통한 재난방송 기술에 있어서, 전원플러그가 꽂혀 있으면 전원 스위치가 꺼져 있는 OFF 상태에서도 재난방송이 시작되면 자동으로 재난방송을 수신할 수 있게 하는 별도의 부가장치가 부착될 수 있다. 이와 같이 전원 스위치가 꺼져 있는 OFF 상태에서 재난 방송을 수신하는 것을 수신기를 되살린다고도 한다.
그런데 휴대용 소형 방송단말을 통한 재난 방송의 경우 전력소모 문제는 결코 간과할 수 없는 중요한 문제이다. 그런데 전송프레임의 널 위치에서 재난방송 유무 신호를 전송하는 경우 재난을 인지 하기 위하여 적어도 2프레임의 이상의 프로세싱이 필요하다. 따라서 적은 프로세싱을 수행하여 전력 소모를 줄이는 방법이 요구된다.
또한, 기존 송수신 시스템에 영향을 거의 주지 않고 수신환경이 더 열악한 상황에서도 재난과 관련된 긴급정보를 제공하는 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 방송 시스템에서 데이터를 송신하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 수신환경이 열악한 때에 더 적은 프로세싱으로 재난방송을 인지하고 재난상황 정보를 얻는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 기지국에 의한 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcast:DMB) 송신 방법은 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 신호가 존재하는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성하는 단계, 상기 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 유무신호를 각각 확산 코드로써 확산하여 상기 긴급정보 신호에 대한 제1 확산 신호 및 상기 긴급정보 유무신호에 대한 제2 확산 신호를 생성하는 단계 및 상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 전송 프레임을 통해 단말로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 확산 신호 또는 상기 제2 확산 신호는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 또는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조를 이용하여 생성될 수 있다.
상기 제1 확산 신호 또는 상기 제2 확산 신호는 4개의 확산 코드 패밀리를 이용하여 생성될 수 있다.
상기 제2 확산 신호는 상기 전송 프레임의 동기 채널을 통해 전송되고, 상기 제1 확산 신호는 상기 전송 프레임의 정보 채널을 통해 전송될 수 있다.
상기 제1 확산 코드 또는 상기 제2 확산 코드는 PN(Pseudo Noise)코드일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 디지털 멀티미디어 방송 송신 장치는 긴급정보가 있는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성하는 긴급정보 유무신호 발생부, 긴급정보 신호를 생성하는 긴급정보 신호 발생부, 상기 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 유무신호를 각각 확산 코드로써 확산하여 상기 긴급정보 신호에 대한 제1 확산 신호 및 상기 긴급정보 유무신호에 대한 제2 확산 신호를 생성하는 확산 신호 생성부 및 상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 전송 프레임을 통해 DMB 수신장치로 전송하는 송신부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 수신 환경이 열악한 상황에서 수신기 되살리는 신호를 보내거나 추가적인 데이터를 전송할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적은 프로세싱을 수행하여 수신기의 전력 소모를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면 수신기의 최소수신전계강도 보다 적은 전계강도에서도 긴급정보 신호의 유무를 판독할 수 있고, 긴급정보 신호를 수신할 수 있다.
본 발명에 따르면 기존의 전송은 그대로 유지하고 추가적으로 긴급 신호를 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 T-DMB(Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting) 전송프레임의 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 T-DMB의 전송 계층의 일 예를 나타낸 것이다.
도 3은 DMB 송수신 시스템의 일 예를 나타낸 것이다.
도 4는 재난방송 시스템의 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 송신기가 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따라 수신기가 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 수신하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7 및 도 8은 긴급정보 유무 신호, 긴급정보 신호를 송수신하기 위한 확산 신호를 생성하여 전송하는 일 예를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 긴급정보 유무 신호, 긴급정보 신호를 송수신하기 위한 확산 신호를 생성하여 전송하는 다른 예를 나타낸 것이다.
도 11은 OFDM 시스템에 본 발명에 따른 DMB 송수신 방법을 적용한 시스템을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명에 따른 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 DMB 수신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 OFDM 시스템에서 본 발명에 따라서 확산 신호를 생성하고 전송하는 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 T-DMB 전송 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 17은 본 발명에 따라서 DMB를 전송하는 일 예를 나타낸 것이다.
도 18은 본 발명에 따라서 DMB를 전송하는 다른 예를 나타낸 것이다.
도 19는 기존 T-DMB시스템에 긴급정보 신호를 추가하였을 때, 추가된 신호의 전송율에 따른 T-DMB의 성능 열화 정도를 나타낸 것이다.
도 20은 추가되는 긴급정보 신호의 전송율에 따라 요구되는 T-DMB의 전송 전력 대비 신호 전력을 나타낸 것이다.
도 21 및 도 22는 T-DMB에 DSSS(Direct-Sequence Spread Spectrum)를 추가하였을 때의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 T-DMB(Terrestrial-Digital Multimedia Broadcasting) 전송프레임의 구조의 일 예를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 전송 프레임은 동기 채널과 데이터 채널로 구성된다. 전송프레임의 길이는 일 예로 96ms일 수 있다. 데이터 채널은 FIC(Fast Information Channel)와 MSC(Main Service Channel)로 구분할 수 있다.
전송 시스템은 보통 하나의 전송방식을 사용한다. 긴급정보 신호를 전송하여 수신기와 연결 하기 위하여 전송프레임의 특정 데이터 구간에서 긴급정보 신호를 전송해야 하는데, 데이터를 전송하는 방식과 긴급정보 신호를 전송하는 방식이 동일한 경우 긴급정보 신호가 기존에 전송중인 데이터율을 차지한다. 따라서, 데이터의 전송이 긴급정보 신호의 전송에 따라 영향을 받는다. 여기서, 긴급정보 신호는 부가정보 신호를 함께 포함할 수 있다. 이하에서 긴급정보는 긴급/부가정보를 의미할 수 있다.
단, 데이터 구간이 아닌 동기 채널의 TII(Transmitter Identification Information)를 통해 2프레임당 한번씩 널 심볼 구간에서 긴급 정보를 전송한다면 긴급정보 신호는 기존에 전송중인 데이터율을 차지 하지 않는다.
도 2는 본 발명이 적용되는 T-DMB의 전송 계층(Layer)의 일 예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면 T-DMB 시스템은 DAB(Digital Audio Broadcasting) 시스템에 기본을 두고 있다. 오디오 서비스(Audio Service)는 기본적으로 2 채널 또는 다중 채널의 오디오 전송이 가능하다. PAD(Program Associated Data)는 오디오 연동 부가 데이터 서비스가 가능한데, DLS(Dynamic Layer Service)는 노래 제목, 가수 정보, 교통 정보 등을 제공할 수 있으며, TDC(Transparent Data Channel)는 형식에 제한이 없는(방송 사업자가 정의하는 고유 포맷으로) 데이터를 전송할 수 있는 기능을 제공하는 프로토콜이다. BWS(Broadcasting Web Site)는 실시간 뉴스 서비스를 제공할 수 있고, 슬라이드 쇼(JPEG Slide Show)는 웹 카메라(Web Camera) 연동형 서비스를 제공할 수 있다. 쌍방향 서비스(Interactive Service)도 가능하다.
NPAD(Non-PAD)는 독립 채널 서비스로서 별도의 방법으로 전송되는 방법의 서비스이다. 데이터 전송 프로토콜 중 MOT(Multimedia Object Transfer) 프로토콜은 파일을 수신기로 다운로드해주는 프로토콜로서 주기적으로 데이터를 다운로드 하는 용도로 사용할 수 있다. IP 터널링(Internet Protocol Tunneling)은 IP 패킷을 위한 통로를 제공할 수 있는 기능을 제공하며, TPEG(Transport Protocol Expert Group)은 실시간 교통 정보 및 부가 정보 서비스할 수 있다.
특히, 고속정보 데이터 채널(FIDC: Fast Information Data Channel)의 EWS(Emergency Warning System)는 긴급정보를 전송하기 위해 할당될 수 있는 데이터 영역이다.
도 3은 DMB 송수신 시스템의 일 예를 나타낸 것이다. 송신부 및 수신부를 포함하는 시스템(점선으로 표시된 부분)은 무선 시스템 및 유선 시스템일 수 있다.
도 3을 참조하면, 긴급정보의 발생여부에 따라 긴급정보 유무신호 발생부 및 긴급정보 신호 발생부에서 각각 긴급정보 유무신호 및 긴급정보 신호를 발생시키도록 제어부가 제어한다. 발생한 긴급정보 유무신호 및 긴급정보 신호를 송신부에서 송신한다. 채널을 통해서 전송된 긴급정보 유무신호 및 긴급정보 신호는 각각 긴급정보 유무신호 검출부 및 긴급정보 신호 검출부에서 별도로 수신한다.
도 4는 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 재난방송 시스템과 같은 멀티미디어 방송 시스템에서 DMB 송신 장치는, 긴급정보 유무신호 발생부(401), 긴급정보 신호 발생부(402), 대용량 긴급정보 신호 발생부(403), 전송프레임 생성부(410), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호 발생기(420), 및 고전력증폭기(430)를 포함한다. 재난방송을 위한 DMB 송신 장치는 방송망을 통하여 재난발생과 같은 긴급정보 신호의 유무만을 알리는 매우 짧은 긴급정보 유무신호를 DMB 전송프레임의 동기채널을 통하여 전송하고, 자세한 긴급정보는 별도의 데이터 채널을 통하여 전송할 수 있다.
긴급정보 유무신호 발생부(401)는 지상파 DMB의 전송프레임의 동기채널의 널 채널을 통하여 긴급정보 신호의 발생 여부를 알릴 수 있도록, 긴급정보 유무신호를 주기적으로 반복하여 발생시킬 수 있다. 긴급정보 신호 발생부(402)는 긴급정보 유무신호의 발생주기 및 코드 정보, 재난방송과 같은 긴급정보의 종류, 긴급정보의 레벨, 재난발생지역 위치, 재난방송 메시지, 주 재난방송 채널 번호 등을 DMB 방송 규격에 맞게 생성한다. 이 긴급정보 신호는 FIC의 FIDC(특히, EWS) 채널을 통하여 전송할 수 있다.
대용량 긴급정보 신호 발생부(403)는 필요에 따라 대용량 긴급정보 신호를 생성한다. 이 정보는 MSC 채널을 통하여 전송할 수 있다. 한편, 전송프레임 생성부(410)는 상기 신호들이 별개의 채널을 통하여 전송될 수 있도록 DMB 전송프레임을 생성한다. 즉, 긴급정보 유무신호는 동기채널의 널 채널(411), 긴급정보 신호는 FIC의 FIDC(412), 그리고 대용량 긴급정보 신호는 MSC(413)를 통하여 전송될 수 있도록 DMB 전송프레임을 생성한다. 이후, OFDM 신호 발생부(420)가 DMB 전송프레임을 변조하여 OFDM 신호를 생성하면, 고전력 증폭부(High Power Amplifier;HPA)(430)는 OFDM 신호를 일정한 전력으로 증폭하여 전송한다.
송신기는 긴급정보 유무만을 알리는 긴급정보 유무신호는 DMB 방송의 동기채널을 통하여 전송하고 자세한 긴급정보 신호는 별도의 채널인 FIDC를 통하여 전송할 수 있다. 수신기는 수신기의 전원스위치가 꺼져있는 상태에서도 긴급정보 유무신호만을 검사하고, 긴급정보가 있음을 확인하면 긴급정보를 수신하는 채널로 이동함으로써, 언제든지 긴급정보의 수신이 가능하면서도 전력소모를 최소화할 수 있다.
즉, 전송프레임의 널 심볼 구간을 이용하여 긴급정보 유무신호를 전송하고(TII를 전송하는 경우 TII가 포함되지 않은 널 심볼 구간을 이용한다), FIDC를 이용하여 간단한 재난사항을 알리며, 자세한 사항은 MSC를 이용하여 전달할 수 있다. FIDC를 통해 긴급정보를 전달할 때 기존의 FIDC를 이용하고 있는 서비스를 중지하여야 한다.
FIDC를 통해 긴급정보가 전달 되고 있으므로, 수신기의 모든 동작(예를 들면, 동기화 및 복조)이 정상 작동 된 이후에 FIDC의 데이터를 읽을 수 있다. 수신기의 모든 동작이 정상적으로 작동하기 위해서는 수신기의 수신전계강도가 기존 서비스를 수신할 수 있는 최소수신전계강도 이상이 되어야 한다.
긴급정보 유무 신호가 널 심볼 구간을 통해서 전송되는 경우, 특히, TII를 이용한 전송에 있어서 TII가 포함되지 않은 널 심볼 구간을 통해서 긴급정보 유무신호가 전송되는 경우, 임의의 시점에서 긴급정보가 있는지 여부를 확인하기 위해서는 적어도 2프레임의 프로세싱이 필요하다.
이제, 본 발명에 따른 긴급정보를 포함하는 멀티미디어 방송을 송수신하는 방법 및 DMB 송수신 장치를 설명한다
도 5는 본 발명에 따라 송신기가 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 전송하는 방법을 나타낸 순서도이다.
송신기는 수신기로 전송할 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 각각 생성한다(S510). 확산코드를 이용하여 긴급정보 신호의 확산신호 및 긴급정보 유무신호의 확산 신호를 생성한다(S520). 이때, 확산 코드는 PN(Pseudo Noise) 코드가 사용될 수 있다. 긴급정보 신호의 확산 신호와 긴급정보 유무신호의 확산 신호를 OFDM 신호와 함께 수신기로 전송한다(S530). 송신기는 기지국일 수 있다. 수신기는 단말일 수 있다.
확산 코드를 이용하여 긴급정보 유무신호를 전송할 경우, 널 심볼 구간을 통해서 긴급정보 유무신호가 전송하지 않으므로 2프레임의 프로세싱이 요구되지 않는다.
기존의 널 심볼 위치에 TII와 같은 긴급정보 유무신호를 넣어서 수신기를 되살리는 신호로 사용하는 방법은 FIDC의 데이터 전송을 이용하므로, 기존 데이터 서비스를 중단하고 긴급정보 신호 전송을 위한 데이터로 대치하여야 한다. 하지만 본 발명에 따르면 기존의 전송과는 별도로 긴급정보 신호를 생성하여 전송하므로 기존 전송은 그대로 유지하고 추가적으로 긴급정보 신호를 전송할 수 있다.
하나의 송수신 시스템에서 상호 간섭을 일으키지 않는 추가적인 확산 신호를 별도의 전송 대역 추가 없이 전송할 수 있다.
추가적으로 전송되는 확산 신호는 기존의 OFDM 신호에 비해 상대적으로 매우 낮은 전력을 가지며, 기존 신호에 영향을 주지 않는 부분에 추가하는 등 기존 시스템에는 거의 영향을 미치지 않는다.
추가되는 신호 중 일부에는 다른 데이터를 전송 할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따라 수신기가 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 수신하는 방법을 나타낸 순서도이다.
수신기는 송신기가 전송한 확산 신호를 OFDM 신호와 함께 수신한다(S610). 수신기는 확산코드를 이용하여 긴급정보 신호의 확산 신호와 긴급정보 유무신호의 확산 신호를 역확산하여 긴급정보 유무신호 및 긴급정보 신호를 얻는다(S620).
도 7 및 도 8은 긴급정보 유무 신호, 긴급정보 신호를 송수신하기 위한 확산 신호를 생성하여 전송하는 일 예를 나타낸 것이다. BPSK(Binary Phase Shift Keying)를 이용한 방법이며, 확산 코드로 PN 코드가 사용될 수 있다. 도 7은 송신기, 도 8은 수신기에서의 동작을 각각 나타낸다.
도 7을 참조하면, 송신기에서 PN(Pseudo Noise) 코드(code) 생성기는 한 개의 PN코드를 생성한다. 바이폴라 컨버터(bipolar converter)를 통해 메시지 데이터와 PN 코드를 각각 변환한 후 곱하여 확산 신호를 생성하고 전송한다. 도 8을 참조하면, 확산 신호를 수신기가 수신한 후, 이 값을 PN 코드를 바이폴라 컨버터로 변환한 값과 곱한 후 적분기로 적분하고, 메시지 데이터 복호기로 복호하여 메시지 데이터를 얻는다.
예를 들어, 메시지 데이터가 ‘1,0’인 경우 바이폴라 컨버터를 통하여 변환한 결과 ‘1,-1’이고, PN 코드가 ‘0,1,0,1’인 경우 바이폴라 컨버터를 통하여 변환한 결과가 ‘-1,1,-1,1’이다. 변환 결과를 각각 곱하면 ‘-1,1,-1,1’ 및 ‘1,-1,1,-1’을 얻는다. 여기에 앞서 생성한 PN 코드 ‘0,1,0,1’을 바이폴라 컨버터로 변환한 ‘-1,1,-1,1’을 곱하면, ‘1,1,1,1’ 및 ‘-1,-1,-1,-1’을 얻을 수 있고, 적분기로 적분하면 ‘4,-4’를 얻을 수 있다. 이를 메시지 데이터 복호기로 복호하면 최초 메시지 데이터인 ‘1,0’을 얻을 수 있다.
PN 코드가 한 개만 생성 되므로 PN 코드의 각 코드셋 간의 상관관계(cross correlation)는 중요하지 않고 자기 자신과의 자기상관관계(auto correlation) 성능이 중요하다. 자기상관관계 특성이 좋으면 수신기에서 PN 코드를 효과적으로 검출할 수 있어 다중경로 환경에서 우수한 성능을 보일 수 있다.
또 다른 실시 예로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)를 이용하여 송수신할 수 있으며, 앞서 설명한 도 7 및 도 8의 확산 신호 생성 방법을 실수부(real part) 및 허수부(imaginary part)에 각각 적용하여 확산 신호를 생성한다.
도 9 및 도 10은 긴급정보 유무 신호, 긴급정보 신호를 송수신하기 위한 확산 신호를 생성하여 전송하는 다른 예를 나타낸 것이다. 4개의 코드 패밀리를 이용한 방법이며, 도 9는 송신기, 도 10은 수신기에서의 동작을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 송신기에서 PN 코드 생성기는 메시지 데이터로부터 4개의 서로 다른 PN 코드를 생성하여 전송한다. 도 10을 참조하면, 수신기는 PN 코드를 바이폴라 컨버터로 변환한 값과 수신한 결과를 곱한 후 적분기로 적분하고, 메시지 데이터 복호기로 복호하여 메시지 데이터를 얻는다.
예를 들어, 메시지 데이터가 ‘00,01,10,11’중 하나일 때, PN 코드 생성기는 4개의 서로 다른 PN코드 ‘1,1,1,1’, ‘1,-1,1,-1’, ‘1,1,-1,-1’ 및 ‘1,-1,-1,1’중 하나를 생성하고 확산 신호로 전송한다. 즉, 메시지 데이터가 ‘00’이면 PN 코드는‘1,1,1,1’이고, 메시지 데이터가 ‘01’이면 PN 코드는 ‘1,-1,1,-1’이고, 메시지 데이터가 ‘10’이면 PN 코드는 ‘1,1,-1,-1’이고, 메시지 데이터가 ‘11’이면 PN코드는 ‘1,-1,-1,1’이다. 이와 같은 PN 코드들은 일 예일 뿐이며, 다른 코드의 조합으로 PN 코드를 생성할 수 있다.
만약 메시지 데이터가 ‘01’이라면 송신기는 PN 코드 생성기에서 PN 코드‘1,-1,1,-1’를 생성하여 확산신호를 전송하고, 수신기에서는 확산신호 ‘1,-1,1,-1’을 수신한다. 수신기에서 PN 코드 생성기1 내지 PN 코드 생성기4로부터 각각 PN 코드 ‘1,1,1,1’, ‘1,-1,1,-1’, ‘1,1,-1,-1’ 및 ‘1,-1,-1,1’을 생성하고 수신한 확산신호와 각각의 PN 코드의 값을 곱한다. 그 결과, ‘1,-1,1,-1’, ‘1,1,1,1,’ ‘1,-1,1,-1’ 및 ‘1,1,-1,-1’을 얻는다. 적분기로 적분하면, 각각 ‘0’, ‘4’, ‘0’ 및 ‘0’이다. PN 코드 생성기2로부터 생성한 PN 코드로부터만 0이 아닌 값을 얻은바, 메시지 데이터 복호기로 복호하면 메시지 데이터가 ‘01’이라는 결과를 얻을 수 있다.
4개의 코드 패밀리를 이용한 방법은 생성된 코드셋을 이용하여 데이터를 전송하는 것으로, 코드셋 간의 상관특성이 좋을수록 효과적으로 검출할 수 있다(0일 때 가장 좋다). 따라서 수신기에서 디코딩을 위한 블록이 코드셋만큼 필요하다. 코드의 길이가 늘어날 수록 상관특성이 나빠지므로 코드길이를 적절히 선정하는 것이 중요하다.
도 11은 OFDM 시스템에서 본 발명에 따른 DMB 송수신 방법을 적용한 시스템을 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 송신기에서는 메시지 데이터와 확산 코드를 이용하여 확산 신호를 생성한 후 기존의 OFDM 신호와 함께 전송한다. 수신기에서는 OFDM 신호와 확산 신호를 함께 수신하고, 확산 코드를 이용하여 확산 신호를 역확산한 후 적분하여 긴급정보 유무신호 및 긴급정보 신호를 얻는다.
도 12는 본 발명에 따른 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
도 12를 참조하면, DMB 송신 장치(1200)에서 긴급정보 유무신호 발생부(1210)는 긴급정보가 있는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성한다. 긴급정보 신호 발생부(1220)는 구체적인 긴급정보의 내용을 포함하는 긴급정보 신호를 생성한다. 확산 신호 생성부(1230)는 확산 코드를 이용하여 상기 긴급정보 유무신호의 확산 신호 및 상기 긴급정보 신호의 확산 신호를 생성한다. OFDM 신호 발생부(1240)에서 발생된 OFDM 신호를 상기 긴급정보 유무신호의 확산 신호 및 상기 긴급정보 신호의 확산 신호와 함께 송신부(1250)에서 수신 장치로 전송한다.
도 13은 본 발명에 따른 DMB 수신 장치의 일 예를 나타낸 것이다.
DMB 송신 장치가 전송한 신호를 DMB 수신 장치(1300)의 수신부(1310)가 수신한다. 역확산부(1320)는 수신한 신호로부터 확산코드를 이용하여 확산 신호를 역확산한다. 역확산을 통해 OFDM 신호와 확산 신호를 구분할 수 있다. 제어부(1330)은 확산 신호로부터 긴급정보 신호 및 긴급정보 유무신호를 얻는다.
도 14 및 도 15는 OFDM 시스템에서 본 발명에 따라서 확산 신호를 생성하고 전송하는 DMB 송신 장치의 일 예를 나타낸 것이다. OFDM 송수신 시스템은 T-DMB 또는 DVB-T(Digital Video Broadcast Terrestrial)일 수 있다.
도 14를 참고하면, OFDM 신호를 전송하는 구조에 확산 신호를 함께 전송하기 위한 구조가 결합되어 있다. 일반적인 OFDM 신호의 소스(source)는 소스 코덱(source codec)을 거치고, 채널 코딩(channel coding) 및 인터리버(interleaver)를 거치고, MUX(Multiplexer)를 거쳐서 FIC 싱크(synch)와 함께 OFDM 변조기(Modulator)에서 변조된다. 이 변조된 신호는 확산 신호와 합산되어 업컨버터(upconverter) 및 HPA를 통해 전송된다. 여기서, MUX는 소스 코덱과 채널코딩 및 인터리버의 사이에 위치할 수 있다. 이 경우 OFDM 신호를 전송하는 과정에서 소스 코덱이후에 MUX를 먼저 거친 후 채널코딩 및 인터리버를 거쳐서 변조된다.
일 실시예로, 긴급정보 신호 및 부가정보는 소스 코덱에서 부호화한 이후에, 채널 코딩 및 인터리버에서 채널 부호화 및 인터리빙되고, MUX에서 다중화(multiplexing) 된다. 이후 긴급정보 유무신호와 함께 확산 코드를 통해 확산 신호로 생성된다. 생성된 확산 신호는 OFDM 신호와 함께 전송된다.
다른 실시예로, 확산 신호를 생성하는 과정에서 긴급정보 신호 및 부가정보는 소스 코덱에서 부호화된 다음 MUX에서 먼저 다중화된 후 채널 코딩 및 인터리버에서 채널 부호화 및 인터리빙될 수 있다. 이후 긴급정보 유무신호와 함께 확산 코드를 통해 확산신호로 생성될 수 있다.
도 15를 참조하면 수신기에서는 OFDM 신호를 수신하는 것과 동시에 확산 신호로부터 긴급정보 유무 신호를 얻어 긴급정보 신호인지 여부를 판단할 수 있고, 재난 서비스를 선택할 수 있다.
수신 RF 모듈에서 신호를 수신하는데 OFDM 신호와 확산신호를 구별하여, 확산 신호를 역확산하고, OFDM 신호는 일반적인 방법으로 수신한다. 즉, 수신 동기화하여 OFDM 복조기(Demodulator)로 복조하고, 서비스를 선택하여 채널 복호화(Channel Decoding) 및 디인터리버(Deinterleaver)에서 디인터리빙한 후, 소스 디코덱(Source Decodec)에서 소스 복호화한 후 기존 OFDM 신호를 수신한다.
확산 신호는 확산코드로 동기화하고, 역확산하여, 채널 디코딩(Channel Decoding) 및 디인터리버(Deinterleaver), 소스 디코덱(Source Decodec)을 거쳐서 긴급정보 신호 및 부가정보를 수신할 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 T-DMB 전송 프레임 구조를 나타낸 것이다.
도 16을 참조하면, 전송 프레임(transmission frame)은 싱크 채널(synchronization channel), FIC 및 MSC로 구성되며, 싱크 채널의 널 심볼을 비롯하여 76개의 심볼로 구성된다. 각각의 심볼은 가드 구간(guard interval) 및 심볼 데이터 구간을 포함한다. 심볼 1에는 PRS(Phase Reference Symbol)이 전송될 수 있다.
도 17은 본 발명에 따라서 DMB를 전송하는 일 예를 나타낸 것이다.
도 17을 참조하면, 전송 프레임을 싱크(Synch)부분과 데이터(Data)부분으로 나누어 긴급정보 유무신호를 싱크 부분에 추가하여 전송하고, 긴급/부가정보 신호는 데이터 부분에 추가하여 전송할 수 있으며, 전송 프레임의 전체 부분에 걸쳐 싱크 및 데이터 부분을 보낼 수 있다. 이때, 추가되는 신호의 전송 프레임을 기존 DMB에 맞출 수도 있고 맞추지 않을 수도 있다.
널 심볼에서는 데이터 부분을 전송할 수 있으며, 싱크 부분을 전송할 수도 있다.
수신 성능에 큰 영향을 미치지 않는 부분에서는 긴급정보 유무 신호 또는 긴급정보 신호를 크게 삽입할 수도 있다.
한편, 확산 코드를 사용하여 긴급정보 유무신호를 추가하는 것은 수신기를 위한 신호뿐만 아니라 확산 코드를 이용하는 데이터에 대한 동기신호로도 사용하는 것이 가능하다.
도 18은 본 발명에 따라서 DMB를 전송하는 다른 예를 나타낸 것이다.
도 18을 참조하면, 전송 프레임을 싱크 부분과 데이터, 헤더 부분으로 나누어 긴급정보 유무신호를 싱크 부분에 추가하여 전송하고 긴급정보 신호는 데이터 부분에 추가하여 전송하되, 중요한 신호를 전송하는 심볼에는 긴급정보 유무신호 또는 긴급정보 신호를 추가하지 않고 특정 부분에만 싱크 부분 및 데이터 부분으로 나누어 긴급정보 유무신호 또는 긴급정보 신호를 추가하여 전송할 수 있다. 수신 성능에 큰 영향을 미치지 않는 부분만 긴급정보 유무신호 또는 긴급정보 신호를 선택적으로 추가하여 전송하며, 이 경우 DMB 수신의 성능 열화를 최소화할 수 있다.
동기 신호의 길이와 위치는 성능에 따라 변경 가능하다. 다만 송신기 및 수신기는 각각 동기 신호의 길이와 출현 간격을 알고 있어야 한다.
상기 도 17 및 도 18에서 웨이크-업(Wake-up)으로 별도의 확산코드를 사용하고, 데이터나 전송 프레임 정보를 위해 다른 확산 코드를 사용하여 중첩할 수 있다. 이때, 확산 코드는 TDD(Time Division Duplex) 방식 또는 CDD(Code Division Duplex) 방식을 이용할 수 있으며 TDD 및 CDD를 혼용하는 것도 가능하다.도 19는 기존 T-DMB시스템에 긴급정보 신호를 추가하였을 때, 추가된 신호의 전송율에 따른 T-DMB의 성능 열화 정도를 나타낸 것이다.
도 19를 참조하면, 기존 T-DMB에 확산 신호를 추가하는 경우 T-DMB 신호의 입장에서는 잡음이 추가되므로 수신 성능이 열화되는데, 이러한 성능 열화 정도에 따른 확산 신호로 전송 가능한 데이터 전송률을 알 수 있다. T-DMB의 성능 열화정도가 커질수록 전송 가능한 데이터 전송률이 높아짐을 알 수 있다.
도 20은 추가되는 긴급정보 신호의 전송율에 따라 요구되는 T-DMB의 전송 전력 대비 신호 전력을 나타낸 것이다.
도 20을 참조하면, 확산되어 삽입되는 신호의 전력을 T-DMB에 비하여 어느 정도로 보내느냐에 따른 확신신호로 전송 가능한 데이터 전송률을 알 수 있다. 삽입되는 신호의 전력을 높일수록 전송 가능한 데이터 전송률은 높아짐을 알 수 있다. 추가되는 신호의 전송율을 높이려면 요구되는 전력비가 커지게 되므로 T-DMB 수신에 성능 열화를 가져오게 된다.
도 21 및 도 22는 T-DMB에 DSSS(Direct-Sequence Spread Spectrum)를 추가하였을 때의 성능을 시뮬레이션한 결과이다. 도 21는 T-DMB만 전송하였을 때 보다 확산 신호를 추가하였을 때 수신 성능이 떨어지나 그 정도는 확산 신호 길이에 따라 조절이 가능하고, 추가되는 확산 신호의 수신 성능은 SNR이 더 낮아도 수신 성능을 확보 할 수 있음을 나타내고, 도 22는 확산 코드의 확산 신호 길이를 늘일수록 더 낮은 SNR에서도 확산 신호를 수신 할 수 있음을 보여준다.
도 21을 참조하면 T-DMB의 성능을 1dB 정도 열화하는 것을 기준으로 하면 이 때의 SIR(Signal to Interference Ratio)을 15dB로 정할 수 있다. 도 22를 참고하면 DSSS 신호의 수신 BER(Bit Error Rate)을 10-6을 기준으로 하여 DSSS의 신호비를 15dB로 두었을 때 SF(Spread Factor)에 따른 BER성능을 알 수 있다.
기존 T-DMB의 수신을 위해서 BER(bit error rate)이 10-4을 확보하려면 SNR(signal to noise ratio)이 6dB 이상 요구되나 추가하는 확산코드 신호는 더 낮은 SNR에서도 수신 성능을 확보할 수 있다. SNR은 수신 전계강도와 상관있는 값으로 수신성능 확보를 위해 요구하는 SNR이 높으면 수신전계강도가 높은에서만 수신이 가능하고 요구 SNR이 낮으면 수신전계강도가 늦은 곳에서도 수신이 가능함. 따라서 T-DMB 보다 확산되어 삽입되는 신호의 요구 SNR이 낮으므로 더 낮은 수신전계강도 지역에서 T-DMB는 수신하지 못하지만 확산되어 삽입되는 신호는 수신 할 수 있다.
기존의 널 심볼 위치에 TII와 같은 긴급정보 유무신호를 넣어서 수신기를 되살리는 신호로 사용하는 방법은 기존 송수신 방식을 그대로 이용하므로 수신전계강도가 수신기의 최소수신전계강도 값 이상이 되어야만 긴급정보 신호를 수신할 수 있지만, 본 발명에 따르면 수신기의 최소수신전계강도 보다 적은 전계강도에서도 긴급정보 신호의 유무를 판독할 수 있고, 긴급정보 신호도 수신할 수 있다.
상술한 예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시 예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기지국에 의한 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcast:DMB) 송신 방법에 있어서,
    긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 신호가 존재하는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성하는 단계;
    상기 긴급정보 신호 및 상기 긴급정보 유무신호를 각각 확산 코드로써 확산하여 상기 긴급정보 신호에 대한 제1 확산 신호 및 상기 긴급정보 유무신호에 대한 제2 확산 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 전송 프레임을 통해 단말로 전송하는 단계를 포함하는, DMB 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 확산 신호 또는 상기 제2 확산 신호를 변조하여 DMB 신호에 더하는 것을 특징으로 하는, DMB 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 확산 신호 또는 상기 제2 확산 신호는 다수 개의 확산 코드 패밀리를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는, DMB 송신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 확산 신호는 상기 전송 프레임의 동기 채널을 통해 전송되고, 상기 제1 확산 신호는 상기 전송 프레임의 정보 채널을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는, DMB 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산 코드는 PN(Pseudo Noise) 코드인 것을 특징으로 하는, DMB 송신 방법.
  6. 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcast:DMB) 송신 장치에 있어서,
    긴급 정보 신호를 생성하는 긴급정보 신호 발생부;
    상기 긴급 정보 신호가 존재하는지 여부를 알리는 긴급정보 유무신호를 생성하는 긴급정보 유무신호 발생부;
    상기 긴급 정보 신호 및 상기 긴급정보 유무신호를 각각 확산 코드로써 확산하여 상기 긴급 정보 신호에 대한 제1 확산 신호 및 상기 긴급정보 유무신호에 대한 제2 확산 신호를 생성하는 확산 신호 생성부; 및
    상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 전송 프레임을 통해 DMB 수신장치로 전송하는 송신부를 포함하는, DMB 송신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 제1 확산 신호 또는 상기 제2 확산 신호를 변조하여 DMB 신호에 더하는 것을 특징으로 하는, DMB 송신 장치
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 확산 신호 생성부는 다수 개의 확산 코드 패밀리를 이용하여 상기 제1 확산 신호 및 상기 제2 확산 신호를 생성하는, DMB 송신 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 제2 확산 신호를 상기 전송 프레임의 동기 채널을 통해 전송하고, 상기 제1 확산 신호를 상기 전송 프레임의 정보 채널을 통해 전송하는 것을 특징으로 하는, DMB 송신 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 확산 코드는 PN(Pseudo Noise) 코드인 것을 특징으로 하는, DMB 송신 장치.
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