KR20120091812A - 통신 및 방송 시스템에서 부호화 및 복호화 장치 및 방법 - Google Patents

통신 및 방송 시스템에서 부호화 및 복호화 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120091812A
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명세호
신동민
이명규
양경철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 통신 및 방송 시스템에서 부호화에 대한 것으로, 송신단의 동작은, 다수의 스트림들에 속한 다수의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 생성하는 과정과, 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 부호화 입력 비트열을 부호화함으로써 부호어를 생성하는 과정과, 상기 부호어를 송신하는 과정을 포함한다.

Description

통신 및 방송 시스템에서 부호화 및 복호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING AND DECODING IN COMMUNICATION AND BROADCASTING SYSTEM}
본 발명은 통신 및 방송 시스템에 관한 것으로, 특히, 통신 및 방송 시스템에서 데이터 부호화 및 복호화를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
통신 및 방송 시스템에서, 링크(link) 성능은 채널의 여러 가지 잡음(noise)과 페이딩(fading) 현상 및 심벌 간 간섭(ISI : inter-symbol interference)에 의해 현저히 저하될 수 있다. 따라서 차세대 이동 통신, 디지털 방송 및 휴대 인터넷과 같이 높은 데이터 처리량과 신뢰도를 요구하는 고속 디지털 통신/방송 시스템들을 구현하기 위해서, 잡음과 페이딩 및 심벌 간 간섭을 극복하기 위한 기술을 개발하는 것이 요구된다. 잡음 등을 극복하기 위한 연구의 일환으로서, 최근에는 정보의 왜곡을 효율적으로 복원하여 통신의 신뢰도를 높이기 위한 방법으로서 오류정정부호(error-correcting code)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
1960년대에 Gallager에 의해서 처음 소개된 LDPC(Low Density Parity Check) 부호는 당시 기술 수준에서 구현하기 어려운 복잡도로 인해 오랫동안 잊혀져 왔다. 하지만, 1993년 Berrou와 Glavieux, Thitimajshima에 의해 제안된 터보(turbo) 부호가 셰논(Shannon)의 채널 용량에 근접하는 성능을 보임에 따라, 상기 터보 부호의 성능과 특성에 대한 많은 해석이 이루어지면서 반복 복호(iterative decoding)와 그래프를 기반으로 하는 채널 부호화에 대한 많은 연구가 진행되었다. 이를 계기로 1990년대 후반에 상기 LDPC 부호에 대해 재연구되면서 상기 LDPC 부호에 대응되는 터너(Tanner) 그래프상에서 합-곱(sum-product) 알고리즘에 기반한 반복 복호(iterative decoding)를 적용하여 복호화를 수행하면 셰논의 채널 용량에 근접하는 성능을 가지게 됨이 밝혀졌다.
LDPC 부호는 일반적으로 패리티 검사행렬(parity-check matrix)로 정의되며 터너 그래프로 통칭되는 이분(bipartite) 그래프를 이용하여 표현될 수 있다. LDPC 부호는
Figure pat00001
개 비트 혹은 심벌들로 구성되어 있는 정보어를 입력 받아 LDPC 부호화를 하여
Figure pat00002
개 비트 혹은 심벌들로 구성되어 있는 부호어(codeword)를 생성한다. 이하 설명의 편의를 위해,
Figure pat00003
개 비트들을 포함하는 정보어를 입력 받아
Figure pat00004
개 비트들로 구성되는 부호어를 가정한다. 즉,
Figure pat00005
개의 입력 비트들인 정보어
Figure pat00006
를 LDPC 부호화하면, 부호어
Figure pat00007
가 생성된다. 즉, 상기 부호어는 다수의 비트들로 구성되어 있는 비트열이며, 부호어 비트는 각각의 비트들을 의미한다. 또한 상기 정보어는 다수의 비트들로 구성되어 있는 비트열이며, 정보어 비트는 정보어를 구성하는 각각의 비트를 의미한다. 이때, 시스테메틱(systematic) 부호인 경우, 부호어
Figure pat00008
로 구성된다. 여기서,
Figure pat00009
는 패리티 비트들이고, 패리티 비트들의 개수
Figure pat00010
이다.
상기 LDPC 부호화는 하기 <수학식 1>과 같은 조건을 만족하는 부호어를 결정하는 과정을 포함한다.
Figure pat00011
상기 <수학식 1>에서, 상기
Figure pat00012
는 패리티 검사 행렬, 상기
Figure pat00013
는 부호어, 상기
Figure pat00014
는 부호어의 i번째 비트, 상기
Figure pat00015
는 부호어 길이를 의미한다.
상기 패리티 검사 행렬
Figure pat00016
는
Figure pat00017
개의 열(column)들로 구성되어 있으며 i번째 열은 i번째 부호어 비트
Figure pat00018
와 연관 관계가 있음을 의미한다. 그러므로, 상기 패리티 검사 행렬의 형태, 무게-1(weight-1)의 위치 및 개수에 따라 부호어의 성능이 달라질 수 있다. 따라서, 전송 스트림의 개수, 전송 스트림들 간 요구 조건, 시스템 환경 등을 고려하여 최적의 패리티 검사 행렬을 제공하기 위한 대안이 제시되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 통신 및 방송 시스템에서 최적의 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화 및 복호화를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 및 방송 시스템에서 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조의 패리티 검사 행렬을 설계하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 통신 및 방송 시스템에서 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조의 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화 및 복호화를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 동작 방법은, 다수의 스트림들에 속한 다수의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 생성하는 과정과, 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 부호화 입력 비트열을 부호화함으로써 부호어를 생성하는 과정과, 상기 부호어를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 동작 방법은, 적어도 하나의 부호어를 수신하는 과정과, 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 적어도 하나의 부호어를 포함하는 복호화 입력 비트열을 복호화하는 과정과, 복호화 출력 비트열을 스트림 별 정보어들로 분할하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 통신 및 방송 시스템에서 송신단 장치는, 다수의 스트림들에 속한 다수의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 생성하는 다중화기와, 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 부호화 입력 비트열을 부호화함으로써 부호어를 생성하는 부호화기와, 상기 부호어를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4견지에 따르면, 통신 및 방송 시스템에서 수신단 장치는, 적어도 하나의 부호어를 수신하는 수신부와, 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 적어도 하나의 부호어를 포함하는 복호화 입력 비트열을 복호화하는 복호화기와, 복호화 출력 비트열을 스트림 별 정보어들로 분할하는 역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
통신 및 방송 시스템에서 다수의 스트림들을 위한 패리티 검사 행렬들을 결합한 하나의 통합 패리티 검사 행렬을 이용함으로써, 다수의 복호화 연산들을 하나의 복호화 연산을 통해 수행하고, 전송 스트림의 개수, 전송 스트림들 간 요구 조건, 시스템 환경 등을 고려하여 최적의 패리티 검사 행렬을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 LDPC 부호의 그래프 표현을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 부호화 구조를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 구조 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 차수 분포 예를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 설계 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 통신 및 방송 시스템에서 전송 스트림의 개수, 전송 스트림들 간 요구 조건, 등을 고려하여 최적의 패리티 검사 행렬을 설계하고, 상기 최적의 패리티 행렬을 이용하여 부호화 및 복호화를 수행하기 위한 기술에 대해 설명한다.
본 발명의 설명에 앞서, LDPC 부호의 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 예를 도시하고 있다. 상기 도 1은 4개의 행(row)들 및 8 개의 열(column)들로 이루어진 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬
Figure pat00019
의 예이다. 상기 도 1을 참고하면, 패리티 검사 행렬
Figure pat00020
은 8개의 열들을 포함하므로 길이가 8인 부호어(codeword)를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 상기
Figure pat00021
을 통해 생성된 부호어는 LDPC 부호어를 의미하고, 상기
Figure pat00022
의 각 열은 부호어의 8 비트들 각각과 대응된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 LDPC 부호의 그래프 표현을 도시하고 있다. 상기 도 2는 상기 도 1의 패리티 검사 행렬
Figure pat00023
에 대응하는 터너(Tanner) 그래프를 도시하고 있다. 상기 도 2를 참고하면, 상기 LDPC 부호의 상기 터너 그래프는 8개의 변수 노드들 X1(202), X2(204), X3(206), X4(208), X5(210), X6(212), X7(214), X8(216) 및 4개의 검사 노드(check node)(218, 220, 222, 224)들을 포함한다. 여기서, 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬
Figure pat00024
의 i번째 열과 j번째 행은 각각 변수 노드 Xi와 j번째 검사 노드에 대응된다. 또한, 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬
Figure pat00025
에서 j번째 열 및 j번째 행의 원소들 중, 1의 값, 다시 말해, 0이 아닌 값의 의미는 상기 도 2와 같이 상기 터너 그래프 상에서 상기 변수 노드 Xi 및 j번째 검사 노드를 연결하는 선분(edge)이 존재함을 의미한다.
상기 LDPC 부호의 터너 그래프에서 변수 노드 및 검사 노드의 차수(degree)는 각 노드들에 연결되어 있는 선분의 개수를 의미한다. 상기 선분의 개수, 즉, 차수는 상기 LDPC 부호의 패리티 검사 행렬에서 해당 노드에 대응되는 열 또는 행에서 0이 아닌 원소(entry)들의 개수와 동일하다. 예를 들어, 상기 도 2에서 변수 노드들 X1(202), X2(204), X3(206), X4(208), X5(210), X6(212), X7(214), X8(216)의 차수들은 각각 순서대로 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2이며, 검사 노드들(218, 220, 222, 224)의 차수들은 각각 순서대로 6, 5, 5, 5이다. 또한, 상기 도 2의 변수 노드들에 대응되는 상기 도 1의 패리티 검사 행렬
Figure pat00026
의 각각의 열에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상기한 차수들 4, 3, 3, 3, 2, 2, 2, 2와 순서대로 일치한다. 그리고, 상기 도 2의 검사 노드들에 대응되는 상기 도 1의 패리티 검사 행렬
Figure pat00027
의 각각의 행에서 0이 아닌 원소들의 개수는 상기한 차수들 6, 5, 5, 5와 순서대로 일치한다.
상기 LDPC 부호의 노드에 대한 차수 분포는 다음과 같이 표현될 수 있다. 차수가 i인 변수 노드의 개수 및 변수 노드 총 개수와의 비율을
Figure pat00028
라 하고, 차수가 j인 검사 노드의 개수 및 검사 노드 총 개수와의 비율을
Figure pat00029
라 할 때, 상기 도 1 및 상기 도 2의 경우
Figure pat00030
및
Figure pat00031
는 다음과 같다. 상기 도 1 및 상기 도 2의 경우,
Figure pat00032
는 4/8,
Figure pat00033
은 3/8,
Figure pat00034
는 1/8,
Figure pat00035
는 3/4, 은 1/4이고, 나머지 i 값 및 j값에 대한
Figure pat00037
및
Figure pat00038
는 0이다. 이에 따라, 패리티 검사 행렬 전체에서 0이 아닌 원소의 밀도는 하기 <수학식 2>와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00039
상기 <수학식 2>에서, 상기
Figure pat00040
는 차수가 i인 변수 노드의 개수 및 변수 노드 총 개수와의 비율, 상기
Figure pat00041
은 LDPC 부호의 길이, 즉, 패리티 검사 행렬의 열의 개수, 상기
Figure pat00042
는 패리티 검사 행렬의 행의 개수를 의미한다.
상기 <수학식 1>에서
Figure pat00043
이 증가하면 패리티 검사 행렬 내에서 1의 밀도는 감소한다. 일반적으로, LDPC 부호는 부호 길이
Figure pat00044
에 대하여 0이 아닌 원소의 밀도가 반비례하므로, 상기
Figure pat00045
이 크면 0이 아닌 원소의 빌도는 매우 낮아진다.
차수들의 분포에 의하여 상기 패리티 검사 행렬을 기반으로 하는 LDPC 부호의 부호화/복호화 성능이 차이가 발생한다. 상기 차수들의 분포는 차수가 x개의 열들의 개수의 분포로서, 널리 알려진 밀도 에볼루션(Density Evolution) 기법에 의하여 주어진 (N,K) 크기의 부호에 대하여 최적의 차수 분포가 결정될 수 있다. 상기 밀도 에볼루션(Density Evolution) 기법은 널리 알려진 방법으로서, 본 발명은 상기 밀도 에볼루션 기법에 대한 구체적 설명을 생략한다.
또한, 상기 도 2와 같은 이분 그래프 상의 변수 노드들 사이의 사이클(cycle) 특성에 의하여서도 부호화/복호화 성능의 차이가 발생한다. 상기 사이클 특성은 주어진 변수 노드에서 검사 노드로 다시 상기 변수 노드로 회귀하는 횟수를 의미한다. 일반적으로, 짧은 사이클이 많은 구조를 갖는 이분 그래프에 상응하는 패리티 검사 행렬을 기반으로 하는 부호화/복호화 성능은 우수하지 못하다. 그러므로, LDPC 부호화/복호화 성능을 우수하게 하기 위하여서, 상기 최적의 차수 분포 및 사이클 특성이 고려되어야 한다.
이하 본 발명은 2개의 스트림들을 전송하기 위한 LDPC 부호화/복호화에 대하여 설명한다.
2개의 스트림들을 전송하기 위하여, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같은 구조의 부호화를 제안한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 부호화 구조를 도시하고 있다. 상기 도 3을 참고하면, 입력 스트림(stream) I1은 제1부호화기(310)로 입력된다. 이에 따라, 상기 제1부호화기(310)는 상기 입력 스트림 I1 및 상기 I1을 기반으로 생성된 패리티 비트열(bit stream) P1을 출력한다. 상기 제1부호화기(310)의 출력 비트열 [I1 P1]은 제2부호화기(320)로 입력된다. 제2부호화기(320)는 상기 [I1 P1] 및 제2정보어 비트열 I2를 입력 받고, 부호화를 수행함으로써 상기 제1부호화기(310)의 출력 비트열 [I1 P1] 및 제2정보어 비트열 I2 및 제2패리티 비트열 P2을 출력한다. 천공기(330)는 상기 제2부호화기(320)의 출력 비트열에 포함되는 I1, P1, I2, P2 중, I1, P1을 천공하고, I2, P2 만을 출력한다. 상기 천공기(330)에 의해 상기 I1, P1가 반복 전송되지 않음으로써 전송 효율이 증가된다. 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 천공기(330)를 생략하고 I1, P1 ,I2, P2가 전송될 수 있다.
제2정보어 비트열 I2 및 제2패리티 비트열 P2을 출력한다. 상기 도 3과 같은 구조와 같이, 상기 제1부호화기(310)의 출력 비트열은 제2부호화기(320)에 의해 다시 부호화되므로, 최초의 입력 비트열 I1의 부호화 이득이 증가한다. 그러므로, 2개의 입력 비트열들에 서로 다른 부호화 성능을 제공하고자 하는 경우, 상기 도 3과 같은 구조가 유용하게 적용될 수 있다.
이하 본 발명은 상기 도 3과 같은 부호화 구조에 기반한 패리티 검사 행렬의 설계에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 구조 예를 도시하고 있다.
도 4의 (a)는 제1부호화기(310)를 위한 패리티 검사 행렬의 구조로서, 상기 패리티 검사 행렬은 정보어에 대응되는 부분 행렬 H1(412) 및 패리티에 대응되는 부분 행렬 Hp1(414)을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 '제1부호화기(310)를 위한 패리티 검사 행렬'을 '제1차 패리티 검사 행렬'이라 칭한다. 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 설계 과정에서, 행렬 설계자는 밀도 에볼루션(Density evolution) 기법을 통해 차수 분포를 결정하고, 결정된 차수 분포에 따라 최대의 사이클 특성을 가지도록 1 값 원소들의 위치를 결정한다. 상기 차수 분포는 차수가 x인 열(column)의 개수(=f(x))를 의미한다. 예를 들어, f(x)=0.5x2+0.3x3+0.2x12이고, 부호어의 길이 N=100인 경우, 차수가 2인 열(column)의 개수는 100×0.5=50이고, 차수가 3인 열의 개수는 100×0.3=30이고, 차수가 12인 열의 개수는 100×0.2=20이다.
도 4의 (b)의 패리티 검사 행렬은 상기 도 3의 제2부호화기(320)를 위한 패리티 검사 행렬의 구조 예로서, 정보어에 대응되는 부분 행렬 H2(422), 정보어에 대응되는 부분 행렬 H3(424), 정보어에 대응되는 부분 행렬 H4(426), 패리티에 대응되는 부분 행렬 Hp2(428)을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 '제2부호화기(320)를 위한 패리티 검사 행렬'을 '제2차 패리티 검사 행렬'이라 칭한다. 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 설계 과정에서, 행렬 설계자는 상기 부분 행렬 H4(426) 및 상기 부분 행렬 Hp2(428)을 우선적으로 결정한다. 즉, 상기 행렬 설계자는 상기 밀도 레볼루션(Density evolution) 기법에 따라 차수 분포를 결정하고, 사이클 분포가 최대가 되도록 1 값 원소들의 위치를 결정한다. 만일, 상기 부분 행렬 H1(412) 및 상기 부분 행렬 H4(426) 간 길이가 같고, 상기 부분 행렬 Hp1(414) 및 상기 부분 행렬 Hp2(428) 간 길이가 같은 경우, 상기 부분 행렬 H1(412) 및 상기 부분 행렬 H4(426)가 동일하고, 상기 부분 행렬 Hp1(414) 및 상기 부분 행렬 Hp2(428)가 동일하도록 설계될 수 있다. 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 상기 부분 행렬 H2(422) 및 상기 부분 행렬 H3(424)은 도 4의 (c)에 도시된 구조를 전제로 결정된다.
상기 도 4의 (c)에 도시된 패리티 검사 행렬은 상기 도 4의 (a)의 제1차 패리티 검사 행렬 및 상기 도 4의 (b)의 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 것으로서, 부분 행렬 iH1(432), 부분 행렬 iH2(434), 부분 행렬 iH3(436), 부분 행렬 iH4(438)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 '상기 제1차 패리티 검사 행렬 및 상기 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 상기 도 4의 (c)와 같은 패리티 검사 행렬'을 '통합(integrated) 패리티 검사 행렬'이라 칭한다. 상기 열 퍼뮤테이션은 상기 통합 패리티 검사 행렬을 정보어 부분에 대응되는 부분 행렬들(432, 434) 및 패리티에 대응되는 부분 행렬들(436, 438)로 구획시킴으로써 패리티 검사 행렬의 결정을 용이하도록 하기 위해 적용된다. 일반적으로, 패리티 부분 행렬의 경우에는 정형화된 구조, 예를 들어, 이중 대각(dual diagonal) 형태를 갖는 경우가 많다. 즉, 정보어에 대응되는 부분 행렬이 보다 다양한 변화가 가해질 수 있는 부분이다.
상술한 바와 같이, 상기 도 4의 (c)의 통합 패리티 검사 행렬을 구성하는 부분 행렬들 중 H1(412), Hp1(414), H4(426), Hp2(428)는 우선적으로 결정된다. 따라서, 행렬 설계자는 주어진 H1(412), Hp1(414), H4(426), Hp2(428)을 기반으로 H2(422) 및 H3(424)를 결정한다. 이때, 상기 행렬 설계자는 상기 통합 패리티 검사 행렬 전체에 대한 밀도 에볼루션(Density evolution)을 통해 차수 분포를 결정하고, 결정된 차수 분포에 따라 상기 H2(422) 및 상기 H3(424)를 결정한다. 이때, 상기 H2(422)를 결정하기 위해, 상기 행렬 설계자는 이미 결정된 H1(412)의 차수 분포를 고려한다.
예를 들어, 제1정보어 비트의 개수가 100, 제2정보어 비트의 개수가 100, 제1패리티 비트의 개수가 100, 제2패리티 비트의 개수가 100이고, 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 차수 분포 f1(x)=0.5x2+0.4x3+0.1x12이고, 상기 통합 패리티 검사 행렬의 차수 분포 fi(x)=195/400x2+160/400x3+5/400x4+30/400x12+10/400x15인 경우, 상기 통합 패리티 검사 행렬의 구체적인 차수 분포는 이하 도 5와 같을 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 차수 분포 예를 도시하고 있다. 상기 도 5에서, 통합 패리티 검사 행렬 내부의 숫자는 해당 열의 차수를 나타낸다. 상기 f1(x)에 따르면, 제1차 패리티 검사 행렬에서, 차수 12의 열은 20개, 차수 2의 열은 100개이다. 또한, 상기 fi(x)에 따르면, 통합 패리티 검사 행렬에서, 차수 15의 열은 10개, 차수 4의 열은 5개이다. 새로이 결정되어야 할 H2(422) 및 H3(424)는 제1차 패리티 검사 행렬의 열을 연장하는 형태이다. 따라서, 상기 차수 15의 열은 제1차 패리티 검사 행렬에 속한 차수 12의 열에 1 값 원소를 추가하는 방식으로, 상기 차수 4의 열은 제1차 패리티 검사 행렬에 속한 차수 2의 열에 1 값 원소를 추가하는 방식으로 만들어질 수 있다. 이에 따라, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 행렬 설계자는 상기 H2(422)에서 제1차 패리티 검사 행렬에 속한 차수 12의 열과 동일한 위치에 차수 3의 열 10개를 배치하고, 상기 H3(424)에서 제1차 패리티 검사 행렬에 속한 차수 2의 열과 동일한 위치에 차수 2의 열 5개를 배치한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 패리티 검사 행렬의 설계 절차를 도시하고 있다. 상기 도 6은 2개의 스트림들의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬, 예를 들어, 상기 도 5와 같은 패리티 검사 행렬을 설계하는 절차를 도시한다. 하지만, 이하 설명되는 패리티 검사 행렬 설계 절차는 3개 이상의 스트림들을의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬에도 유사하게 적용될 수 있다.
상기 도 6을 참고하면, 행렬 설계자는 601단계에서 제1스트림을 위한 제1차 패리티 검사 행렬을 결정한다. 예를 들어, 상기 도 4의 (c)의 경우, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬에 속한 H1 및 Hp1을 결정한다. 다시 말해, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 결정하고, 1값 원소의 구체적인 위치를 결정한다. 예를 들어, 상기 차수 분포는 밀도 에볼루션 기법에 따라 결정될 수 있다.
이어, 상기 행렬 설계자는 603단계에서 제2스트림을 위한 제2차 패리티 검사 행렬에 속한 부분 행렬들 중 상기 제1차 패리티 검사 행렬과 독립적인 부분 행렬들 결정한다. 예를 들어, 상기 도 4의 (c)의 경우, 상기 행렬 설계자는 상기 제2차 패리티 검사 행렬에 속한 H4 및 Hp2를 결정한다. 다시 말해, 상기 행렬 설계자는 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 결정하고, 1값 원소의 구체적인 위치를 결정한다. 예를 들어, 상기 차수 분포는 밀도 에볼루션 기법에 따라 결정될 수 있다. 이때, 상기 H4는 상기 H1과 동일하게, 상기 Hp2는 상기 Hp1과 동일하게 결정될 수 있다.
이후, 상기 행렬 설계자는 605단계에서 통합 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 결정한다. 상기 통합 패리티 검사 행렬의 정보어 길이는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 정보어 길이 및 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 정보어 길이의 합이고, 상기 통합 패리티 검사 행렬의 패리티 길이는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 패리티 길이 및 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 패리티 길이의 합이다. 따라서, 상기 행렬 설계자는 상기 정보어 길이의 합 및 상기 패리티 길이의 합을 고려하여 상기 통합 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 결정한다. 예를 들어, 상기 차수 분포는 밀도 에볼루션 기법에 따라 결정될 수 있다.
이어, 상기 행렬 설계자는 607단계로 진행하여 상기 제2차 패리티 검사 행렬에 속한 부분 행렬들 중 상기 제1차 패리티 검사 행렬과 연결되는 부분 행렬들을 결정한다. 이때, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 고려한다. 즉, 상기 제1차 패리티 검사 행렬과 관련된 부분 행렬들은 상기 제1차 패패리티 검사 행렬의 열과 연결됨으로써 상기 통합 패리티 검사 행렬의 열을 구성한다. 다시 말해, 상기 통합 패리티 검사 행렬의 열들 중 일부는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 열들 및 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 열들을 포함한다. 따라서, 결정된 차수 분포에 따라 1값 원소를 배치함에 있어서, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 차수 분포를 고려한다. 구체적으로 설명하면, 상기 행렬 설계자는 상기 통합 패리티 검사 행렬의 열들 중 중 상기 603단계에서 결정된 상기 제2차 패리티 검사 행렬의 열들만으로 차수를 만족하는 열들을 제외하고, 상기 나머지 열들의 차수들과 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 열들의 차수들을 비교한다. 비교 결과, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 열들만으로 차수를 만족하는 열들을 제외하고, 나머지 열들을 선별한다. 상기 나머지 열들에 대해, 상기 행렬 설계자는 상기 제1차 패리티 검사 행렬의 열들 중 선별된 나머지 열들의 차수보다 작으며 가장 높은 차수를 가지는 열과 연결되는 제2차 패리티 검사 행렬의 열에 1값 원소를 추가함으로써 상기 통합 패리티 검사 행렬의 차수를 만족시킨다.
이하 본 발명은 상기 도 4c의 통합 패리티 검사 행렬을 사용하는 송신단 및 수신단의 동작 및 구성에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 7은 2개의 스트림들의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬, 예를 들어, 상기 도 5와 같은 패리티 검사 행렬을 이용하는 송신단의 동작 절차를 도시한다. 하지만, 이하 설명되는 동작 절차는 3개 이상의 스트림들을의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬을 사용하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
상기 도 7을 참고하면, 상기 송신단은 701단계에서 2개의 정보어 비트열들을 생성한다. 상기 2개의 정보어 비트열들은 요구되는 부호화 성능이 상이하다. 다시 말해, 상기 2개의 정보어 비트들은 서로 다른 부호화율에 따라 부호화된다. 상기 송신단이 SVC(Scalable Video Coding) 전송을 지원하는 경우, 상기 2개의 정보어 비트열 중 하나는 기본 레이어(Based Layer)가 될 수 있고, 나머지 하나의 비트열은 강화 레이어(Enhanced Layer)가 될 수 있다.
상기 2개의 정보어 비트열들을 생성한 후, 상기 송신단은 703단계로 진행하여 상기 2개의 정보어 비트열들을 1개의 비트열로 다중화한다. 즉, 상기 송신단은 상기 2개의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 송신단은 상기 2개의 정보어들을 순차적으로 연접(concatenate)함으로써 상기 부호화 입력 비트열을 구성한다.
이어, 상기 송신단은 705단계로 진행하여 미리 정의된 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화를 수행한다. 즉, 상기 송신단은 부호어(=부호화 출력 비트열) 및 상기 통합 패리티 검사 행렬의 곱이 0이 되는 패리티를 생성한다. 예를 들어, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 상기 도 6과 같은 절차를 통해 설계된다. 즉, 상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 도 3과 같이, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 정보어는 단일 부호화되는 구조의 부호화를 1개의 패리티 검사 행렬로 구현하도록 설계된다. 다시 말해, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들을 포함한다. 상기 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들은 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여진다. 예를 들어, 상기 SVC 전송의 경우, 상기 송신단은 기본 레이어와 강화 레이어를 다중화하여 하나의 입력 스트림을 구성하고 상기 하나의 입력 스트림을 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화하며, 이에 따라, 상기 기본 레이어는 이중 부호화되고, 상기 강화 레이어는 단일 부호화된다.
상기 부호화를 수행한 후, 상기 송신단은 707단계로 진행하여 상기 부호화를 통해 생성된 부호화 출력 비트열을 2개의 부호어들로 역다중화한다. 상기 부호화 출력 비트열의 구조는 상기 703단계의 다중화 패턴에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 부호화 출력 비트열이 [제1정보어 제1패리티 제2정보어 제2패리티]의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 송신단은 [제1정보어 제1패리티]를 제1부호어로, [제2정보어 제2패리티]를 제2부호어로 분리한다.
이어, 상기 송신단은 709단계로 진행하여 2개의 부호어들 각각을 포함하는 2개의 스트림들을 송신한다. 상기 송신단은 상기 스트림들을 변조함으로써 복소 심벌(complex symbol)들로 변환하고, RF(Radio Frequency) 대역의 신호로 변환한 후, 적어도 하나의 안테나를 통해 송신한다. 상기 RF 대역의 신호로 변환하기에 앞서, 시스템의 물리 계층 규격에 따른 신호 처리가 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 송신단은 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 및 CP(Cyclic Prefix) 삽입을 통해 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 심벌을 생성할 수 있다.
상기 도 7을 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 송신단은 통합 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 부호어를 2개의 스트림들로 분할한다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 송신단은 상기 통합 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 부호어를 1개의 스트림으로서 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 707단계 및 상기 709단계는 생략될 수 있고, 상기 송신단은 상기 1개의 스트림을 변조 및 RF 대역 신호로 변환하여 하나의 안테나를 통해 송신하거나, 복수의 안테나를 통해 반복 송신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 8은 2개의 스트림들의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬, 예를 들어, 상기 도 5와 같은 패리티 검사 행렬을 이용하는 송신단의 동작 절차를 도시한다. 하지만, 이하 설명되는 동작 절차는 3개 이상의 스트림들을의 부호화를 위한 패리티 검사 행렬을 사용하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
상기 도 8을 참고하면, 상기 수신단은 801단계에서 송신단에 의해 송신된 2개의 스트림들을 수신한다. 즉, 상기 수신단은 적어도 하나의 안테나를 통해 수신된 RF 대역 신호 기저대역 신호로 하향변환한 후, 복조한다. 상기 복조에 앞서, 시스템의 물리 계층 규격에 따른 신호 처리가 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 수신단은 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행할 수 있다.
이어, 상기 수신단은 803단계로 진행하여 상기 2개의 스트림들을 1개의 비트열로 다중화한다. 즉, 상기 수신단은 상기 2개의 스트림들을 포함하는 1개의 복호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 수신단은 상기 2개의 스트림들을 순차적으로 연접(concatenate)함으로써 상기 복호화 입력 비트열을 구성한다. 또는, 또는, 상기 수신단은 송신단에서 수행된 역다중화 순서의 역순으로 다중화할 수 있다. 이 경우, 상기 송신단의 역다중화 순서는 상기 송신단 및 상기 수신단 간 미리 정의되어있을 수 있거나, 시그널링을 통해 상기 송신단으로부터 상기 수신단으로 제공될 수 있다.
이어, 상기 수신단은 805단계로 진행하여 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화를 수행한다. 즉, 상기 수신단은 부호어(=복호화 입력 비트열) 및 상기 통합 패리티 검사 행렬의 곱이 0이 되는 정보어를 결정한다. 예를 들어, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 상기 도 6과 같은 절차를 통해 설계된다. 즉, 상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 도 3과 같이, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 정보어는 단일 부호화되는 구조의 부호화를 1개의 패리티 검사 행렬로 구현하도록 설계된다. 다시 말해, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들을 포함한다. 상기 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들은 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여진다.
이후, 상기 수신단은 807단계로 진행하여 복호화 출력 비트열을 2개의 정보어 비트열들로 역다중화한다. 예를 들어, 상기 복호화 출력 비트열이 [제1정보어 제2정보어]의 형태를 가질 수 있다.
상기 도 8을 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 수신단은 2개의 스트림들을 수신하고, 상기 2개의 스트림들을 다중화한다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 수신단은 송신단에서 역다중화되지 않은 1개의 스트림을 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 801단계 및 상기 803단계는 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 송신단은 송신스트림생성부(910), 다중화기(MUX : Multiplxer)(920), 부호화기(930), 역다중화기(DEMUX : Demultiplxer)(940), 송신부(950)를 포함하여 구성된다.
상기 송신스트림생성부(910)는 수신단으로 송신될 정보 비트열을 생성한다. 이때, 상기 송신스트림생성부(910)는 다수의 스트림들에 대응되는 정보 비트열을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 스트림들은 SVC 기법에 따른 기본 레이어 및 강화 레이어를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 송신스트림생성부(910)는 스트림별 정보 비트열을 정보어 단위로 분할하여 상기 다중화기(920)로 제공한다. 예를 들어, 상기 송신스트림생성부(910)는 상기 다중화기(920)로 제1정보어 I1 및 제2정보어 I2를 제공할 수 있다.
상기 다중화기(920)는 상기 제1정보어 I1 및 상기 제2정보어 I2를 제공받고, 상기 2개의 정보어들을 1개의 비트열로 다중화한다. 즉, 상기 다중화기(920)는 상기 2개의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 다중화기(920)는 상기 2개의 정보어들을 순차적으로 연접(concatenate)함으로써 상기 부호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 부호화 입력 비트열은 [I1 I2]일 수 있다.
상기 부호화기(930)는 상기 다중화기(920)로부터 제공되는 상기 부호화 입력 비트열에 대한 부호화를 수행한다. 특히, 상기 부호화기(930)는 미리 정의된 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 부호화를 수행한다. 즉, 상기 부호화기(930)는 부호어(=부호화 출력 비트열) 및 상기 통합 패리티 검사 행렬의 곱이 0이 되는 패리티를 생성한다. 예를 들어, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 상기 도 6과 같은 절차를 통해 설계된다. 즉, 상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 도 3과 같이, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 정보어는 단일 부호화되는 구조의 부호화를 1개의 패리티 검사 행렬로 구현하도록 설계된다. 다시 말해, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들을 포함한다. 상기 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들은 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여진다. 예를 들어, 상기 부호화기(930)의 출력 비트열은 [I1 P1 I2 P2]일 수 있다.
상기 역다중화기(940)는 상기 부호화기(930)의 출력 비트열을 2개의 부호어들로 역다중화한다. 상기 부호화 출력 비트열의 구조는 상기 703단계의 다중화 패턴에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 부호화 출력 비트열이 [제1정보어 제1패리티 제2정보어 제2패리티]의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 송신단은 [제1정보어 제1패리티]를 제1부호어로, [제2정보어 제2패리티]를 제2부호어로 분리한다.
상기 송신부(950)는 상기 역다중화기(940)로부터 제공되는 다수의 부호어들을 채널을 통해 수신단으로 송신한다. 즉, 상기 송신부(950)는 상기 부호어들을 변조 및 RF(Radio Freuquency) 처리한 후, 안테나를 통해 송신한다. 상기 도 9에서, 상기 송신부(950)에 연결된 안테나 개수는 1개로 도시되었으나, 상기 송신부(950)는 다수의 안테나들과 연결될 수 있다.
상기 도 9에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 실시 예에 따라 설계된 패리티 검사 행렬을 저장하는 저장부, 상기 패리티 검사 행렬을 사용하도록 하는 제어부가 더 포함될 수 있다.
상기 도 9를 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 송신단은 상기 통합 패리티 검사 행렬을 기반으로 부호화를 수행하는 하나의 부호화기(930)를 포함한다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 부호화기(930)는 상기 도 3과 같은 다수의 부호화기들 및 천공기로 대체될 수 있다.
상기 도 9를 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 송신단은 상기 역다중화기(940)를 통해 상기 부호화기(930)에서 통합 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 부호어를 2개의 스트림으로 분할한다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 송신단은 상기 역다중화기(940)를 배제하고 상기 부호화기(930)에서 상기 통합 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 부호어를 1개의 스트림으로서 송신할 수 있다. 다시 말해, 상기 부호화기(930)는 상기 통합 패리티 검사 행렬을 통해 부호화된 부호어를 상기 역다중화기(940)를 거치지 않고 상기 송신부(950)로 직접 제공할 수 있다. 이때, 상기 송신부(950)는 상기 1개의 스트림을 하나의 안테나를 통해 송신하거나, 복수의 안테나를 통해 반복 송신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 수신단은 수신부(1010), 다중화기(1020), 복호화기(1030), 역다중화기(1040)를 포함하여 구성된다.
상기 수신부(1010)는 송신단에서 송신된 부호어를 수신한다. 즉, 상기 수신부(1010)는 수신 신호를 RF 처리하고, 복조를 수행함으로써 상기 부호어들의 수신 값을 결정한다. 상기 도 10에서, 상기 수신부(1010)에 연결된 안테나 개수는 1개로 도시되었으나, 상기 송신부(1010)는 다수의 안테나들과 연결될 수 있다.
상기 다중화기(1020)는 상기 수신부(1010)를 통해 수신된 2개의 부호어들, 즉, 제1부호어 및 제2부호어를 1개의 비트열로 다중화한다. 즉, 상기 다중화기(1020)는 수신된 2개의 스트림들을 부호어 단위로 분할하고, 각 스트림에서 추출된 부호어들을 포함하는 1개의 복호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 수신단은 상기 2개의 스트림들을 순차적으로 연접(concatenate)함으로써 상기 복호화 입력 비트열을 구성한다. 예를 들어, 상기 복호화 입력 비트열은 [I1 P1 I2 P2]일 수 있다.
상기 복호화기(1030)는 상기 다중화기(1020)로부터 제공되는 상기 복호화 입력 비트열에 대한 복호화를 수행한다. 특히, 상기 복호화기(1020)는 통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 복호화를 수행한다. 즉, 상기 복호화기(1020)는 부호어(=복호화 입력 비트열) 및 상기 통합 패리티 검사 행렬의 곱이 0이 되는 정보어를 결정한다. 예를 들어, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 상기 도 6과 같은 절차를 통해 설계된다. 즉, 상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 도 3과 같이, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 정보어는 단일 부호화되는 구조의 부호화를 1개의 패리티 검사 행렬로 구현하도록 설계된다. 다시 말해, 상기 통합 패리티 검사 행렬은 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들을 포함한다. 상기 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬들은 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여진다.
상기 역다중화기(1040)는 상기 복호화기(1030)의 출력 비트열을 2개의 정보어들로 역다중화한다. 예를 들어, 상기 복호화 출력 비트열은 [제1정보어 제2정보어]의 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 역다중화기(1040)는 [제1정보어], [제2정보어]로 역다중화한다.
상기 도 10에 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 실시 예에 따라 설계된 패리티 검사 행렬을 저장하는 저장부, 상기 패리티 검사 행렬을 사용하도록 하는 제어부가 더 포함될 수 있다.
상기 도 10을 참고하여 설명한 실시 예에서, 상기 수신단은 상기 다중화기(1020)를 통해 수신된 2개의 스트림들을 다중화한다. 하지만, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 수신단은 송신단에서 역다중화되지 않은 1개의 스트림을 수신할 수 있다. 이 경우, 상기 수신부(1010)는 수신도니 1개의 스트림을 상기 다중화기(1020)를 거치치 않고 상기 복호화기(1030)로 직접 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 서로 다른 부호화 성능을 가지는 2개의 부호화 를 하나의 부호화를 통해 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 본 발명에 따른 부호화 기법은 SVC(Scalable Video Coding)을 지원하는 시스템에 적용될 수 있다. 상기 SVC는 동영상 컨텐츠(contents)의 인코딩에 관한 기술로서, 하나의 콘텐츠를 서비스 형태에 따라 가변적으로 사용할 수 있도록 포맷을 변환하는 기술이다. 다시 말해, 상기 SVC는 통신망 및 단말의 상태에 대응하여 동영상 데이터의 크기를 적절히 조절하는 동영상 압축 기술이다. 예를 들어, 상기 SVC는 공간(spatial) 스케일러빌리티(Scalability), 시간(temporal) 스케일러빌리티, SNR(Signal to Noise Ratio) 스케일러빌리티 등의 방식을 채용할 수 있다.
상기 공간 스케일러빌리티의 경우, 하나의 원본 동영상으로부터 서로 다른 해상도를 가지는 기본 레이어(base layer) 및 강화 레이어(enhancement layer)가 생성된다. 상기 시간 스케일러빌리티의 경우, 하나의 원본 동영상으로부터 서로 다른 단위 시간당 프레임 수를 가지는 기본 레이어 및 강화 레이어가 생성된다. 상기 SVC 기법을 사용하는 시스템에 본 발명을 적용하면, 상기 기본 레이어의 스트림이 상기 도 3의 입력 스트림 I1으로서, 상기 강화 레이어의 스트림이 상기 도 3의 입력 스트림 I2로서 입력된다.
이 경우, 송신단의 동작 방법은 원본 동영상으로부터 기본 레이어 데이터 및 강화 레이어 데이터를 생성하고, 상기 기본 레이어 데이터를 제1정보어 단위로 분할하고, 상기 강화 레이어 데이터를 제2정보어 단위로 분할하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 송신단 장치는 원본 동영상으로부터 기본 레이어 데이터 및 강화 레이어 데이터를 생성하고, 상기 기본 레이어 데이터를 제1정보어 단위로 분할하고, 상기 강화 레이어 데이터를 제2정보어 단위로 분할하는 정보어 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 수신단의 동작 방법은 복호화를 통해 결정된 정보어들을 기본 레이어 데이터 및 강화 레이어 데이터로 분류하고, 상기 기본 레이어 데이터 및 상기 강화 레이어 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 동영상을 재생하는 과정을 더 포함할 수 있다. 즉, 수신단 장치는 복호화를 통해 결정된 정보어들을 기본 레이어 데이터 및 강화 레이어 데이터로 분류하고, 상기 기본 레이어 데이터 및 상기 강화 레이어 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 동영상을 재생하는 데이터 처리부를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (24)

  1. 통신 및 방송 시스템에서 송신단의 동작 방법에 있어서,
    다수의 스트림들에 속한 다수의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 생성하는 과정과,
    통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 부호화 입력 비트열을 부호화함으로써 부호어를 생성하는 과정과,
    상기 부호어를 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 다수의 정보어들 중 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬은, 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 스트림들은, SVC 기법에 따른 기본 레이어 및 강화 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부호어를 송신하는 과정은,
    상기 부호어를 다수의 부호어들로 분할하는 과정과,
    상기 다수의 부호어들을 포함하는 다수의 스트림들을 송신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 통신 및 방송 시스템에서 수신단의 동작 방법에 있어서,
    적어도 하나의 부호어를 수신하는 과정과,
    통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 적어도 하나의 부호어를 포함하는 복호화 입력 비트열을 복호화하는 과정과,
    복호화 출력 비트열을 스트림 별 정보어들로 분할하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬은, 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 스트림들은, SVC 기법에 따른 기본 레이어 및 강화 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    적어도 하나의 부호어를 수신하는 과정은,
    서로 다른 스트림들에 속한 다수의 부호어들을 수신하는 과정을 포함하며,
    상기 다수의 부호어들을 포함하는 1개의 복호화 입력 비트열을 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 통신 및 방송 시스템에서 송신단 장치에 있어서,
    다수의 스트림들에 속한 다수의 정보어들을 포함하는 1개의 부호화 입력 비트열을 생성하는 다중화기와,
    통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 부호화 입력 비트열을 부호화함으로써 부호어를 생성하는 부호화기와,
    상기 부호어를 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 상기 다수의 정보어들 중 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬은, 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 다수의 스트림들은, SVC 기법에 따른 기본 레이어 및 강화 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 부호어를 다수의 부호어들로 분할하는 역다중화기를 더 포함하며,
    상기 송신부는, 상기 다수의 부호어들을 포함하는 다수의 스트림들을 송신하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 통신 및 방송 시스템에서 수신단 장치에 있어서,
    적어도 하나의 부호어를 수신하는 수신부와,
    통합 패리티 검사 행렬을 이용하여 상기 적어도 하나의 부호어를 포함하는 복호화 입력 비트열을 복호화하는 복호화기와,
    복호화 출력 비트열을 스트림 별 정보어들로 분할하는 역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 하나의 정보어는 이중 부호화되고 나머지 적어도 하나의 정보어는 단일 부호화되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 통합 패리티 검사 행렬은, 제1차 패리티 검사 행렬 및 제2차 패리티 검사 행렬을 열 퍼뮤테이션(column permutation)한 후 결합한 형태를 가지며, 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 0값 원소들만으로 구성된 부분 행렬은, 단일 부호화되는 정보어에 대응되는 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 다수의 스트림들은, SVC 기법에 따른 기본 레이어 및 강화 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 수신부는, 서로 다른 스트림들에 속한 다수의 부호어들을 수신하며,
    상기 다수의 부호어들을 포함하는 1개의 복호화 입력 비트열을 생성하는 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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