KR20130071354A - 멀티미디어 서비스 제공 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

다계층 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 송신기와 수신기 및 그에 따른 방법이 개시된다. 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기는, 적어도 하나의 소스에 대해 다중 표현 부호화(MDC : Multiple Description Coding)를 수행하여 적어도 하나의 소스의 각각에 대한 표현 시퀀스(Description Sequence)를 출력하는 다중 표현 코딩부와, 표현을 단위로 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력하는 표현 멀티플렉싱부와, 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 분할하고 변조하여 전송 블록을 생성하는 송신 코드블록 처리부를 포함한다. 따라서, 점진적인 성능 저하와 스케일러빌러티를 보장하며 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.

Description

멀티미디어 서비스 제공 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR PROVIDING MULTIMEDIA SERVICES AND METHOD THEREOF}
본 발명은 멀티미디어 서비스의 제공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다계층 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 송신기와 수신기 및 그에 따른 방법에 관한 것이다.
무선망과 인터넷의 초고속화와 함께 비디오 스트리밍, 모바일 방송, IPTV 등 방통융합 환경에서 비디오를 중심으로 한 멀티미디어 콘텐츠 서비스가 보편화되고 있다. 특히, 스마트폰과 같은 이동 단말기의 출현에 따라 이동 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 급격히 증대되고 있다.
멀티미디어 서비스는 정보 특성을 달리하는 여러 종류의 멀티미디어 정보의 제공을 요구한다. 또한, 멀티미디어 서비스를 활용할 수 있는 단말기의 종류가 매우 다양하며 단말기마다 구현 가능한 서비스 품질도 매우 다양하다.
이러한 다양성에 효율적으로 대처하기 위해서는 서비스 스케일러빌러티(scalability)가 요구된다. 또한, 이동방송에서는 채널 상태가 계속 변하기 때문에 갑작스러운 서비스 품질저하 현상을 막기 위해서 점진적인 성능 저하(graceful degradation)의 보장이 요구된다.
방송 시스템에서 송신기는 단말기에 대한 정보(단말기 종류, 요구 서비스 품질, 채널 상태 등)가 없으므로 사용자 요구에 맞게 효율적으로 멀티미디어 서비스를 제공하는 것이 어렵다.
즉, 기존의 대부분의 방송시스템은 최악의 단말기를 고려하여 설계되어 있다. 예를 들면, 3GPP의 eMBMS에서는 단말기의 수신 안테나가 하나이고 채널 상태가 매우 나쁜 경우를 고려하여 전송효율이 가장 낮은 QPSK 변조와 SISO (Single Input Single Output) 전송 방식을 채택하고 있다.
그러나 이러한 접근 방식은 좋은 채널 환경에서 여러 개의 수신 안테나를 가진 단말기 입장에서는 높은 전송 효율로 정보를 수신할 수 있음에도 불구하고 송신 정보량이 제한되어 있어 고품질의 멀티미디어 서비스를 받을 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 효율적인 멀티미디어 서비스를 위해서는 송신기는 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하고 단말기는 단말기 성능과 채널 상태에 따라 서비스의 품질을 결정할 수 있어야 한다.
Scalable video coding(SVC)은 스케일러빌러티를 보장하는 대표적인 기술로서 많은 표준단체에서 이를 규격으로 채택하고 있다. SVC는 입력 신호를 정보 중요도(priority)가 다른 여러 계층(layer)의 정보로 표현한다.
이러한 정보 중요도가 다른 계층 정보를 효율적으로 전송하기 위해서는 정보 중요도에 따라 error protection 정도를 달리하는 unequal error protection (UEP) 전송이 요구된다. UEP 전송은 정보의 표현 부문과 전송 부문을 상호 종합적으로 고려하여 구성하여야 하므로 설계가 복잡하고 구조와 운용이 복잡하여진다.
그리고, 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기는 정보를 고속으로 전송하는 것이 요구되며, 이를 위하여 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 활용하는 것이 적합하다. MIMO 기술에 의해 정보의 전송이 이루어지기 위해서는 수신 안테나의 수가 송신 안테나의 수와 동일하거나 많을 것이 요구된다. 하지만, 기존의 이동방송에 있어서는 단말의 수신 안테나의 수가 기지국의 송신 안테나의 수보다 적은 경우가 많으므로 MIMO 기술을 활용하기 어려운 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 점진적인 성능 저하와 스케일러빌러티를 보장하며 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기 및 수신기를 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 점진적인 성능 저하와 스케일러빌러티를 보장하며 멀티미디어 서비스를 제공하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기는, 적어도 하나의 소스에 대해 다중 표현 부호화(MDC : Multiple Description Coding)를 수행하여 적어도 하나의 소스의 각각에 대한 표현 시퀀스(Description Sequence)를 출력하는 다중 표현 코딩부와, 표현을 단위로 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력하는 표현 멀티플렉싱부와, 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 분할하고 변조하여 전송 블록을 생성하는 송신 코드블록 처리부를 포함한다.
여기에서, 상기 송신기는, 전송 블록에 대한 반복을 수행하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 생성하고 전송 블록의 각각을 적어도 하나의 송신 안테나에 매핑(mapping)하는 안테나 매핑부를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 다중 표현 코딩부는, 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구분되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 부호화할 수 있다.
여기에서, 상기 송신기는, 다중 표현 코딩부에서 출력된 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 코딩(Systematic Raptor Coding)을 수행하는 체계적 랩터 코딩부를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 송신 코드블록 처리부는, 표현 멀티플렉싱부가 출력하는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스의 각각을 코드블록으로 분할하는 코드블록 분할부와, 코드블록의 각각에 대하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 부착하는 CRC 부착부와, CRC 부호가 부착된 코드블록 별로 채널 코딩을 수행하여 출력하는 채널 코딩부와, 채널 코딩부가 출력하는 코드블록의 각각을 변조하여 전송 블록을 생성하는 변조부를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 송신기는, 적어도 하나의 송신 안테나 별로 파일럿(Pilot) 신호를 삽입할 수 있는 파일럿 삽입부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기는, 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력하는 MIMO 디코딩부와, 미리 설정된 개수의 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력하는 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부와, 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 출력하는 수신 코드블록 처리부를 포함한다.
여기에서, 상기 MIMO 디코딩부는, 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 채널 추정치를 생성하고 MIMO 검출의 수행 순서를 결정하는 채널 추정부와, 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록을 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부 및 수신 코드블록 처리부로부터 각각 궤환받고, 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록를 이용하여 재생 전송 블록을 생성하는 전송 블록 재생부, 채널 추정치 및 재생 전송 블록을 참조하여 전송 블록을 단위로 MIMO 검출을 수행하여 복조 LLR 블록를 출력하는 MIMO 검출부를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 수신 코드블록 처리부는, 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 디코드블록을 생성하는 채널 디코딩부와, 디코드블록을 수신하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 확인하여 코드블록 별로 수신의 성공여부를 확인하는 CRC확인부와, 디코드블록에서 CRC 부호를 제거하여 코드블록을 출력하는 코드블록 버퍼부를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 수신기는, 코드블록을 수신하여 표현 시퀀스를 재구성하는 수신 표현 복원부와, 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행하여 출력하는 체계적 랩터 디코딩부와, 체계적 랩터 디코딩부가 출력한 표현 시퀀스에 대한 다중 표현 복호화(Multiple Description Decoding)을 수행하여 적어도 하나의 소스를 복원하는 다중 표현 디코딩부를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 다중 표현 디코딩부는, 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구성되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 디코딩할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법은, 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력하는 단계와, 미리 설정된 개수의 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력하는 단계와, 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 출력하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기를 이용할 경우에는 수신기의 안테나 수에 상관없이 다수의 송신 안테나를 사용하여 고품질의 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기는, 수신 안테나 수가 불충분하고 채널 상태가 좋은 않은 상황에서 수신 단말기 성능, 전력소모 및 사용자 요구를 반영하여 멀티미디어 서비스의 품질을 결정할 수 있다.
또한, 정보의 표현 부문은 정보 중요도에 따라 다른 계층으로 표현하나, 정보의 전송 부분은 정보 중요도와 상관없이 전송함으로 두 부문의 독립적인 설계가 가능하고 구조와 운용이 간단하여진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 코드블록 처리부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 안테나 매핑부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기와 수신기의 동작 환경을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 MIMO 디코딩부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 5에 도시된 수신 코드블록 처리부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용하는 '송신기'는 기지국, 베이스 스테이션(base station), 노드-B(Node-B), e노드-B(eNode-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point), 릴레이(relay) 및 펨토셀(femto-cell) 등에 적용될 수 있다. 또한, 본 출원에서 사용하는 '수신기'은 이동단말기(Mobile Terminal), 이동국(MS), 사용자 장비(UE; User Equipment), 사용자 터미널(UT; User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 터미널, 가입자 유닛(Subscriber Unit) 등에 적용될 수 있다.
Multiple description coding(MDC)은 점진적인 성능 저하(graceful degradation)를 보장할 수 있는 특성이 있다. 즉, MDC는 전송 도중의 정보 유실을 고려하여 하나의 정보를 여러 개의 표현(description)으로 나타내므로 여러 개의 표현 중에 일부만 수신되어도 품질이 저하된 정보의 복원(restoration)은 가능하다.
이러한 경우, 정보의 왜곡 (distortion)은 유실된 표현의 개수에 비례하여 증가한다.
즉, Scalable video coding(SVC)는 점진적인 성능 저하의 특성을 보장하지 못하고, MDC는 스케일러빌러티(scalability) 특성을 가지고 있지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 스케일러빌러티와 점진적인 성능 저하를 동시에 보장하는 scalable MDC(혹은 layered MDC)를 제안할 수 있다.
Scalable MDC는 하나의 입력 신호를 여러 개의 계층으로 표현하며, 각 계층은 표현의 개수를 다르게 하여 정보 중요도를 표현할 수 있다.
예를 들어, SVC 또는 Scalable MDC에 있어서, 하위 계층이 상위 계층보다 정보 중요도가 높고, 하위 계층을 성공적으로 수신하지 못하면 상위 계층을 복원할 수 없다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 따른 송신기는 다중 표현 코딩부(100), 체계적 랩터 코딩부(110), 표현 멀티플렉싱부(120), 송신 코드블록 처리부(130), 안테나 매핑부(140) 및 파일럿 삽입부(150)를 포함한다.
이하 본 발명에서의 설명에서 다중 표현 코딩부(100), 체계적 랩터 코딩부(110), 표현 멀티플렉싱부(120), 송신 코드블록 처리부(130), 안테나 매핑부(140) 및 파일럿 삽입부(150)가 서로 독립된 부분으로서 개시되지만, 이들은 하나의 단일한 형태, 하나의 물리적인 장치 또는 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 이뿐만 아니라, 다중 표현 코딩부(100), 체계적 랩터 코딩부(110), 표현 멀티플렉싱부(120), 송신 코드블록 처리부(130), 안테나 매핑부(140) 및 파일럿 삽입부(150)가 각각 하나의 물리적인 장치 또는 집단이 아닌 복수의 물리적 장치 또는 집단으로 구현될 수 있다.
다중 표현 코딩부(100)는 입력되는 적어도 하나의 소스(Source)의 각각을 다중 표현 부호화(MDC : Multiple Description Coding )하여 복수 개의 표현 시퀀스(Description Sequence)를 출력한다. 멀티미디어 서비스는 특성을 달리하는 여러 종류의 정보의 제공이 요구되고 있다. 예컨대, 이러한 정보들은 실감 서비스를 위한 오디오, (3D) 비디오뿐만 아니라 후각과 촉각에 대한 정보일 수 있다. 따라서, 다중 표현 코딩부(100)는 여러 종류의 정보로 구분되는 소스들을 각각 부호화할 수 있는 적어도 하나의 MDC 코딩 블록을 포함할 수 있다.
예를 들어, 소스의 중요도(priority)에 따라 하나의 프레임의 정보를 표현하는 표현 시퀀스를 구성하는 표현(description)의 개수를 다르게 조정할 수 있다. 즉, 중요도가 큰 정보일수록 많은 개수의 표현이 필요할 수 있다.
각각의 MDC 코딩 블록은 특성을 달리하는 정보에 대한 소스를 코딩할 수 있다. 특히, Scalable MDC 코딩 블록은 정보의 특성상 스케일러빌러티(Scalability)가 요구되는 소스에 대한 코딩을 수행할 수 있다. 예컨대, 스케일러빌러티가 요구되는 정보는 비디오 정보일 수 있는데, 이는 기초 계층만 수신하는 경우에는 해상도(Resolution)가 낮은 화면을 복원하고, 향상 계층까지 수신하게 되면 해상도가 높은 화면의 복원이 가능하기 때문이다.
도 1은 M개의 소스로 구성되는 멀티미디어 서비스의 제공을 위한 송신기의 실시예를 나타낸다.
다중 표현 코딩부(100)에 입력되는 M개의 소스 중에서 첫번째 소스가 정보의 특성상 스케일러빌러티가 요구될 수 있다. 이 경우, Source 1이 Scalable MDC 코딩 블록에 입력되도록 할 수 있다.
여기서, 서브 계층은 기초 계층(Base Layer)과 적어도 하나의 향상 계층(Enhanced Layer)의 각각을 의미할 수 있다. 따라서, 다중 표현 코딩부(100)는 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구분되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 부호화할 수 있다.
다중 표현 코딩부(100)는 입력된 적어도 하나의 소스를 표현(Description)이라고 불리는 여러 개의 비트열로 나누어 부호화할 수 있다. 여기서, 소스 M의 표현 시퀀스의 수를 Km이라고 정의할 수 있고, Km은 1을 포함할 수 있다. 즉, Scalable MDC 코딩 블록의 경우에는 서브 계층을 단위로 표현이라 불리는 여러 개의 비트열로 나누어 부호화할 수 있다.
다중 표현 코딩부(100)는 멀티미디어를 구성하는 동일한 특성의 정보에 대한 소스를 서로 연관성(Correlation)이 존재하는 복수 개의 부호화된 표현 시퀀스(표현 데이터)로 출력할 수 있다. 이를 통하여, 복수 개의 부호화된 표현 시퀀스 중에서 일부가 소실한 경우에도, 왜곡(Distortion)은 있지만 소스에 대한 복원이 가능하도록 하여 점진적인 성능 저하(Graceful Degradation)가 일어나도록 할 수 있다. 여기서, 표현 시퀀스는 적어도 하나의 표현으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 다중 표현 코딩부(100)는 멀티미디어 서비스의 제공에 있어 스케일러빌러티와 점진적인 성능 저하의 특성을 모두 구현할 수 있도록 한다.
더욱 상세하게는, SVC는 수신기의 성능에 따른 스케일러빌러티를, MDC는 전송 정보의 소실에 따른 점진적인 성능 저하의 특성을 구현할 수 있도록 한다. 또한, SVC는 기초 계층과 향상 계층간에 중요도가 다르기 때문에 비균등 에러 보호(Unequal Error Protection: UEP)의 전송이 요구되는데 반하여, MDC는 복수 개의 표현간에는 중요도의 차이가 없어 UEP의 전송이 요구되지 않는다.
따라서, scalable MDC는 SVC가 UEP의 전송으로 인하여 커버리지(Coverage)가 줄고 MIMO 전송이 어려우며, 계층(Layer)의 개수가 증가되기 어려운 문제점을 보완할 수 있다.
체계적 랩터 코딩부(110)는 다중 표현 코딩부(100)에 의해 출력된 복수 개의 부호화된 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 코딩(Systematic Raptor Coding)을 수행한다. 또한, Scalable MDC 코딩 블록으로부터 서브 계층 별로 출력된 부호화된 표현 시퀀스의 각각에 대해서도 체계적 랩터 코딩을 수행할 수 있다.
즉, 체계적 랩터 코딩부(110)는 전송 도중 소실된 표현 시퀀스를 복원할 수 있도록 표현 시퀀스를 코딩할 수 있다. 또한, 체계적 랩터 코딩부(110)는 각각의 부호화된 표현 시퀀스를 코딩하기 위한 적어도 하나의 랩터 코딩 블록을 포함할 수 있다.
예컨대, 체계적 랩터 코딩부(110)는 Source M 에 대한 Km개의 부호화된 표현 시퀀스로부터 Nm개의 데이터를 출력할 수 있다. 여기서, Cm > Km/Nm 이며 Cm>1이 되도록 할 수 있다. 체계적 랩터 코딩부(110)는 Km개의 부호화된 표현 시퀀스를 변경없이 그대로 출력하고, (Nm-Km)개의 표현 시퀀스에 대해서는 랩터 코딩(Raptor Coding)을 수행하여 출력한다.
다시 말해, 본 발명에 따른 체계적 랩터 코딩부(110)에 의해 수행되는 체계적 랩터 코딩은 Source M에 대한 Km개의 표현 시퀀스에 대하여 Nm개의 데이터를 출력하는 것으로, (Nm-Km)개의 랩터 코딩된 표현 시퀀스를 출력하고 Km개의 표현 시퀀스는 그대로 출력할 수 있다.
즉, 체계적 랩터 코딩부(110)는 복수 개의 표현 시퀀스를 그대로 출력하고 미리 설정된 개수의 랩터 코딩(Raptor Coding)된 표현 시퀀스를 부가하여 출력할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따르면 송신기는 수신기에서의 랩터 디코딩(Raptor Decoding)에 따른 지연과 전력 소모를 줄이기 위하여 체계적 랩터 코딩을 수행할 수 있다. 또한, 소스의 중요도에 따라 Nm을 조절할 수 있다. 다만, Nm 의 상한에 대해서는 특별한 제한이 없으나 Nm이 증가함에 따라 송신해야 하는 데이터의 양이 증가하기 때문에 상한의 제한이 필요할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 체계적 랩터 코딩은 선택적으로 적용될 수 있는 것으로 필수적 구성이 아닐 수 있다.
표현 멀티플렉싱부(120)는 표현을 단위로 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력할 수 있다. 여기서, 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스는 표현 단위의 멀티플렉싱에 의하여 생성된 1개의 표현 시퀀스를 의미할 수 있다.
즉, 표현 멀티플렉싱부(120)는 다수의 표현 시퀀스를 표현을 단위로 멀티플렉싱하여 하나의 표현 시퀀스를 생성할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 코드블록 처리부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 송신 코드블록 처리부(130)는 코드블록 분할부(131), CRC 부착부(132), 채널 코딩부(133) 및 변조부(134)를 포함한다. 송신 코드블록 처리부(130)는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 분할하고 변조하여 전송 블록(transmit block)을 생성할 수 있다.
송신 코드블록 처리부(130)는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 코드블록(Code Block)으로 분할할 수 있고, 수신기에서 각각 코드블록 별로 전송 성공 여부의 확인 및 전송 오류의 정정을 할 수 있도록 코드블록을 처리할 수 있다.
또한, 송신 코드블록 처리부(130)는 코드블록 별로 변조를 수행하여 전송 블록을 출력할 수 있다. 즉, 송신 코드블록 처리부(130)는 표현 멀티플렉싱부(120)에서 출력하는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 분할하고 변조하여 전송 블록을 출력할 수 있다.
코드블록 분할부(131)는 표현 멀티플렉싱부(120)가 출력하는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 코드율(code rate)와 변조 순서(modulation)을 고려하여 코드블록으로 분할(Segmentation)한다. 즉, 코드블록 분할부(131)는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 이보다 작은 단위인 복수 개의 코드블록으로 분할할 수 있다.
CRC 부착부(132)는 코드블록에 대하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 부착(Attachment)한다. 여기서, CRC는 데이터 전송 과정에서 발생하는 오류를 검출하기 위하여 순환 2진 부호를 사용하는 방식을 의미할 수 있다.
즉, 송신측에서 데이터를 블록 단위로 나누고 각 블록 뒤에 2진 다항식의 특수 계산에 의해 얻어진 순환 부호를 여분으로 붙여서 전송하면 수신측에서도 동일한 계산에 의해 같은 순환 부호가 얻어지는지의 여부로 전송의 성공 여부를 확인할 수 있도록 한다.
따라서, CRC 부착부(132)는 수신기에서 각각의 코드블록에 대한 전송의 성공 여부를 판별할 수 있도록 한다.
채널 코딩부(133)는 CRC 부호가 부착된 코드블록 별로 채널 코딩(Channel Coding)을 수행하여 출력한다. 특히, 채널 코딩부(133)는 데이터의 전송과정에서 발생할 수 있는 오류의 검출뿐만 아니라 수정이 가능하도록 코드블록을 부호화할 수 있다. 예컨대, 채널 코딩부(133)는 순방향 오류 정정(Forward Error Correction) 방식을 이용할 수 있다.
변조부(134)는 채널 코딩부(133)가 출력하는 코드블록을 변조(Modulation)하여 하나의 심볼(Symbol)을 생성함으로써 전송 블록을 출력할 수 있다. 변조부(134)는 코드블록 별로 코드블록의 연속된 Q개의 코드된 비트(Coded Bit)를 변조하여 하나의 심볼(Symbol)을 생성하여 전송 블록을 출력할 수 있다. 여기서, Q는 변조 차수(Modulation Order)을 의미한다. 예컨대, QPSK에서는 Q값은 2이고, 16QAM에서는 Q값이 4가 될 수 있다. 즉, 변조부(134)는 Q개의 비트(bit) 대신에 하나의 심볼을 전송함으로써 주파수 사용효율(Spectral Efficiency, bits/Hz)을 향상시킬 수 있는데, Q값이 클수록 주파수 사용효율이 높아진다.
도 3은 도 1에 도시된 안테나 매핑부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 안테나 매핑부(140)는 반복부(141) 및 매핑부(142)를 포함한다. 안테나 매핑부(140)는 전송 블록에 대한 반복을 수행하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 생성하고 전송 블록의 각각을 적어도 하나의 송신 안테나에 매핑(mapping)할 수 있다.
예를 들어, 안테나 매핑부(140)는 Nt개의 송신 안테나에 전송 블록을 매핑하여 Nt개의 스트림(stream)을 출력할 수 있다.
반복부(141)는 전송 블록에 대한 반복을 수행하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 생성할 수 있고, 매핑부(142)는 전송 블록의 각각을 적어도 하나의 송신 안테나에 매핑(mapping)할 수 있다.
예를 들어, 반복부(141)는 송신 코드블록 처리부(130)에서 출력된 전송 블록 별로 일정한 횟수(Rm)의 반복(Repetition)을 수행하여 일정한 횟수의 반복에 상응하는 개수의 동일한 전송 블록을 출력할 수 있다.
Rm인 일정한 횟수로 반복을 수행하여 Rm개의 전송 블록이 출력되게 된다. 따라서, 반복부(141)는 수신기가 Rm개의 동일한 전송 블록 중에서 하나의 전송 블록이라도 성공적으로 수신하면 해당 표현 시퀀스를 복원할 수 있도록 한다. 또한, 안정적인 수신 성능을 보장하기 위하여 Rm개의 동일한 전송 블록은 되도록 독립적인 경로 또는 자원(시간, 주파수, 안테나 등)을 이용하여 전송하는 것이 바람직하다.
매핑부(142)는 일대일 안테나 매핑(One-to-one antenna mapping)을 수행할 수 있다. 또한, 매핑부(142)는 표현 시퀀스 단위로 소실 채널(Erasure Channel)의 특성을 갖도록 하기 위하여 하나의 표현 시퀀스에 대한 전송 블록들은 동일한 송신 안테나를 통하여 동일한 특성을 가진 무선 자원(시간 또는 주파수)을 이용하여 송신할 수 있도록 한다. 여기서, 송신된 패킷(코드블록 또는 표현 시퀀스)이 잡음, 간섭, Congestion, 시스템 장애 등으로 인하여 전송 도중에 소실된 경우 소실 채널로 간주될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시에에 따른 송신기는 파일럿 삽입부(150)를 더 포함할 수 있다. 파일럿 삽입부(150)는 수신기에서 MIMO 채널 추정이 가능하도록 각각의 송신 안테나마다 파일럿(Pilot) 신호를 삽입(Insertion)할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기와 수신기의 동작 환경을 설명하는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 제 1 기지국(410)과 제 2 기지국(411)은 3개의 송신 안테나로 신호를 전송한다. 여기서, 제 1 기지국(410)과 제 2 기지국(411)은 본 발명의 실시예에 따른 송신기일 수 있다. 제 1 기지국(410)에 의해 제 1 셀이 형성되고, 제 2 기지국(411)에 의해 제 2 셀이 형성된다.
두 기지국이 서로 독립적인 신호를 송신할 수도 있고, 두 기지국이 협력하여 같은 신호를 송신할 수도 있다. 협력방송을 하는 경우 각 기지국이 동일한 송신 신호를 형성하기 위해 동일한 송신 기능을 수행할 수 있다.
제 1 단말기(420)는 제 1 셀에 속하여 제 1 기지국(410)의 신호를 수신하고 제 2 기지국(411)의 신호는 잡음으로 간주할 수 있다. 제 2 단말기(421)는 제 1 셀과 제 2 셀의 중간에 있으나, 제 2 기지국(411)에 조금 더 가까이 있으므로 두 기지국이 서로 독립적인 신호를 송신할 경우, 제 2 기지국(411)의 신호를 수신하고 제 1 기지국(410)의 신호는 잡음으로 간주된다.
또한, 두 기지국이 같은 신호를 송신하는 협력방송을 수행하는 경우, 두 신호를 결합(coherent combining)하여 수신 효율을 높일 수 있다.
여기서, 기지국 송신 안테나 수는 동일하지만 단말기의 수신 안테나 수는 다를 수 있다. 수신 안테나가 4개인 제 1 단말기(420)와 수신 안테나가 2개인 제 2 단말기(421)가 3개의 송신 안테나를 가진 기지국에서 전송된 신호를 수신할 수 있다. 물론 수신 안테나 수가 적으면 수신 효율이 낮을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기의 블록도이다.
도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수신기는 MIMO 디코딩부(200), 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210), 수신 코드블록 처리부(220), 수신 표현 복원부(230), 체계적 랩터 디코딩부(240) 및 다중 표현 디코딩부(250)를 포함한다.
이하 본 발명에서의 설명에서 MIMO 디코딩부(200), 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210), 수신 코드블록 처리부(220), 수신 표현 복원부(230), 체계적 랩터 디코딩부(240) 및 다중 표현 디코딩부(250)가 서로 독립된 부분으로서 개시되지만, 이들은 하나의 단일한 형태, 하나의 물리적인 장치 또는 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 이뿐만 아니라, MIMO 디코딩부(200), 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210), 수신 코드블록 처리부(220), 수신 표현 복원부(230), 체계적 랩터 디코딩부(240) 및 다중 표현 디코딩부(250)가 각각 하나의 물리적인 장치 또는 집단이 아닌 복수의 물리적 장치 또는 집단으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수신기는 전송 블록 단위로 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 신호에 디코딩 (Decoding)등을 수행하여 정보를 복원할 수 있다. 여기서, 수신기는 Ar개의 수신 안테나를 가질 수 있다. 즉, 송신기는 전송 블록 단위로 송신 안테나에 매핑된 신호를 송신할 수 있고, 수신기는 수신 안테나를 통하여 이를 수신할 수 있다.
MIMO 디코딩부(200)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210)는 미리 설정된 개수의 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다. 여기서, 단일 복조 LLR 블록은 미리 설정된 개수의 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱하여 생성된 1개의 복조 LLR 블록을 의미할 수 있다. 또한, 출력한 단일 복조 LLR 블록을 MIMO 디코딩부(200)로 궤환할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 개수는 송신 안테나의 수에 상응하여 결정될 수 있다.
수신 코드블록 처리부(220)는 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 출력할 수 있다. 또한, 출력한 코딩블록을 MIMO 디코딩부(200)로 궤환할 수 있다.
수신 표현 복원부(230)는 코드블록을 조합하여 표현 시퀀스를 재구성할 수 있고, 체계적 랩터 디코딩부(240)는 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행하여 출력할 수 있다.
또한, 다중 표현 디코딩부(250)는 체계적 랩터 디코딩부(240)가 출력한 표현 시퀀스에 대한 다중 표현 복호화(Multiple Description Decoding)을 수행하여 적어도 하나의 소스를 복원할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 MIMO 디코딩부(200)의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, MIMO 디코딩부(200)는 Ar개의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
즉, MIMO 디코딩부(200)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 전송 블록 단위로 수신 신호를 수신하여 전송 블록 별로 로그 우비도(LLR) 블록을 출력할 수 있다. 따라서, MIMO 디코딩부(200)는 전송 블록 단위로 로그 우비도(LLR) 블록을 출력하여 후술하는 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210)에 전달할 수 있다.
MIMO 디코딩부(200)는 채널 추정부(201), 전송 블록 재생부(202), MIMO 검출부(203)를 포함한다.
채널 추정부(201)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 채널 추정치를 생성하고 MIMO 검출의 수행 순서를 결정할 수 있다. 즉, 채널 추정부(201)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 수신 신호의 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 전송 블록 단위로 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널 추정치를 산출할 수 있다.
또한, 채널 추정부(201)는 MIMO 검출의 수행 순서를 결정할 수 있다. 예를 들어, 채널 추정부(201)는 채널 상태, 코드율 및 변조 순서를 고려하여 MIMO 검출을 수행할 순서를 결정할 수 있다.
전송 블록 재생부(202)는 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록을 궤환받고 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록를 이용하여 재생 전송 블록을 생성할 수 있다.
즉, 전송 블록 재생부(202)는 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210)의 출력인 단일 복조 LLR 블록 및 수신 코드블록 처리부(220)의 출력인 코드블록을 이용하여 전송 블록을 재생(Regeneration)할 수 있다.
예를 들어, 전송 블록 재생부(202)는 궤환된 코드블록, 채널 추정치 및 송신단에서 해당 전송 블록의 형성을 위하여 사용되었던 채널 코딩과 변조 등을 이용하여 전송 블록을 재생할 수 있다.
또한, 전송 블록 재생부(202)는 궤환된 단일 복조 LLR 블록에 대한 경판정(hard decision)을 수행하고, 채널 추정치 및 송신단에서 해당 전송 블록의 형성을 위하여 사용되었던 변조 등 이용하여 전송 블록을 재생할 수 있다.
MIMO 검출부(203)는 전송 블록을 단위로 재생 전송 블록을 참조한 MIMO 검출을 통하여 복조 LLR 블록를 출력할 수 있다.
MIMO 검출은 전송 블록을 단위로 수행되며, 전송 블록 재생부(202)에 의한 출력의 종류에 따라 MIMO 검출 방식이 결정될 수 있다.
특정 전송 블록의 구간에서 첫 번째 전송 블록의 MIMO 검출 과정을 설명한다.
협력방송이 아닌 경우, 특정 전송 블록의 구간에 따른 수신 신호는 송신단에서 전송된 Nt개의 전송 블록이 중첩되어 있다. 첫 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출은 해당 전송 블록을 제외한 나머지((Nt - 1)개)의 전송 블록을 간섭으로 간주하고 Minimum mean-square-error(MMSE) 추정을 수행하여 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
출력된 복조 LLR 블록이 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부(210) 및 수신 코드블록 처리부(220)를 거쳐 수신 성공이 확인되면 두 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출을 수행할 수 있다.
또한, 성공적으로 수신되지 못한 경우 나머지 순서의 전송 블록에 대한 MIMO 검출을 중단하고, 해당 전송 블록의 복조 LLR 블록에 대한 비트를 "0"으로 대치할 수 있다.
전송 블록 재생부(202)는 성공적으로 수신된 첫번째 코드블록을 이용하여 첫 번째 전송 블록을 재생(Regeneration)할 수 있다. 두 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출은 재생된 첫 번째 전송 블록을 제거하고 MMSE 추정 후에 MIMO 검출을 수행하여 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
또한, 첫 번째 전송 블록을 제거한 수신 신호를 저장할 수 있다. 두 번째 전송 블록에 대한 수신 성공 여부가 확인되면 세 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출을 수행할 수 있다.
따라서, n 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출은, 이전에 (n-2) 개의 전송 블록이 제거한 수신 신호가 미리 저장되어 있고, 방금 수신에 성공한 (n-1)번째 코드블록을 이용하여 (n-1)번째 전송 블록이 재생될 수 있다.
즉, n 번째 전송 블록에 대한 MIMO 검출은 미리 저장된 (n-2)개의 전송 블록이 제거한 수신 신호에서 현재 재생된 (n-1)번째 전송 블록을 제거하고 MMSE 추정을 수행한 후 MIMO 검출을 수행할 수 있다. 이러한 과정을 순차적으로 수행하며 Nt개의 전송 블록에 대한 MIMO 검출이 수행될 수 있다.
다음으로, 단일 복조 LLR 블록을 이용하는 MIMO 검출을 설명한다.
단일 복조 LLR 블록을 이용하는 MIMO 검출은 코드블록을 이용하는 MIMO 검출과 유사하나 차이점은 다음과 같다.
단일 복조 LLR 블록을 이용하는 MIMO 검출은 채널 코딩 전에 재생(regeneration)이 수행되므로 전송 블록의 성공적인 수신 여부를 확인할 수 없다.
따라서, 이전의 전송 블록 구간에서 현재의 전송 블록이 성공적으로 수신되었는지 점검하는 절차를 수행하지 않는다. 또한, 현재 MIMO 검출을 수행한 전송 블록의 수신 성공 여부를 확인할 수 없으므로 도중에 MIMO 검출을 중단할 수 없으며, 특정 전송 블록 구간의 Nt개의 모든 전송 블록들에 대한 중단없이 MIMO 검출을 수행할 수 있다.
또한, 여러 기지국이 협력방송을 하는 경우의 MIMO 검출은 단일 기지국 방송의 MIMO 검출과 유사하며 차이점은 다음과 같다.
여러 기지국이 협력방송을 하는 경우, 특정 전송 블록 구간의 수신 신호는 여러 기지국에서의 전송 블록이 중첩되어 있으므로, 수신 신호에서 각 기지국에 대한 전송 블록에 대한 재생(regeneration)의 출력을 이용하여 모든 기지국 송신 신호의 간섭을 제거할 수 있다. 간섭이 제거된 수신 신호에 대해 각 기지국에 대한 채널 추정치의 출력을 이용한 결합(coherent combining)을 수행하여 SNR(Signal to Noise Ratio)이 개선된 신호를 생성할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 수신 코드블록 처리부의 보다 상세한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 수신 코드블록 처리부(220)은 채널 디코딩부(221), CRC확인부(222) 및 코드블록 버퍼부(223)를 포함한다.
수신 코드블록 처리부(220)는 전송 블록 별로 코드블록을 출력할 수 있다. 또한, 수신 코드블록 처리부(220)는 전송 오류의 정정 및 코드블록 별로 전송 성공여부를 확인할 수 있도록 한다.
채널 디코딩부(221)는 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 디코드블록을 생성할 수 있다. 즉, 채널 디코딩부(221)는 단일 복조 LLR 블록을 이용하여 순방향 오류정정(Forward Error Correction)을 수행할 수 있다. 따라서, 채널 디코딩부(221)는 순방향 오류정정을 통하여 결정된 디코드블록(decode block)을 생성할 수 있다.
CRC확인부(222)는 디코드블록을 수신하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 확인(Checking)하여 코드블록(code block) 별로 수신의 성공여부를 확인할 수 있다.
코드블록 버퍼부(223)는 디코드블록에서 CRC 부호를 제거하여 코드블록을 출력하고 저장할 수 있으며, 코드블록을 MIMO 디코딩부(200)로 궤환할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 수신 표현 복원부(230)는 코드블록을 이용하여 표현 시퀀스를 재구성(Reconstruction)한다. 수신 표현 복원부(220)는 하나의 표현 시퀀스를 구성하는 코드블록들에 대한 수신이 완료되면 이를 이용하여 표현 시퀀스를 재구성할 수 있다. 여기서, 수신 표현 복원부(220)는 수신한 코드블록 중에 어느 하나라도 에러가 있다고 판단되면 재구성되는 해당 표현을 소실 표현(Erased Description)으로 출력할 수 있다. 소실 표현은 송신 표현의 복원에 있어서 직접적으로 활용할 수는 없으나, 어떠한 표현이 소실되었는지에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
체계적 랩터 디코딩부(240)는 표현 시퀀스 별로 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행한다. 즉, 체계적 랩터 디코딩부(240)는 랩터 코딩되지 않은 표현 시퀀스가 모두 성공적으로 수신된 경우에는 랩터 디코딩(Raptor Decoding)을 수행하지 않고, 랩터 코딩되지 않는 표현 시퀀스 중에서 소실된 표현 시퀀스가 있는 경우에는 랩터 코딩된 표현 시퀀스를 순차적으로 추가하는 랩터 디코딩을 수행하여 소실된 표현 시퀀스를 복원할 수 있다. 따라서, 체계적 랩터 디코딩부(240)는 송신기에서 송신한 표현 시퀀스의 소실 여부를 확인할 수 있다.
예컨대, 소스 M의 경우 Km개의 표현 시퀀스에 대한 소실 여부를 확인할 수 있다. Km개의 표현 시퀀스가 모두 성공적으로 수신되었다고 확인되면, Km개의 표현 시퀀스를 변경없이 출력하여 디코딩에 따른 시간 지연과 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, Km개의 송신된 표현 중에서 소실된 표현 시퀀스가 있는 경우에는 랩터 코딩이 수행된 표현 시퀀스를 추가하여 랩터 디코딩을 수행한다. 여기서, Km개의 표현 시퀀스가 성공적으로 디코딩될 때까지 랩터 코딩이 수행된 표현 시퀀스를 추가하여 랩터 디코딩을 수행한다. 또한, 체계적 랩터 디코딩부(240)는 표현 시퀀스 별로 랩터 디코딩을 수행할 수 있는 적어도 하나의 랩터 디코딩 블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수신기는 체계적 랩터 디코딩부(240)가 출력한 표현 시퀀스를 복호화하여 적어도 하나의 소스를 복원하는 다중 표현 디코딩부(250)를 더 포함한다. 즉, 다중 표현 디코딩부(250)는 송신기의 다중 표현 코딩부(100)에 의해 부호화된 표현 시퀀스를 복호화(MDC Decoding)하여 소스를 복원할 수 있다. 또한, 송신기의 Scalable MDC 코딩 블록에 의해 서브 계층 단위로 부호화된 표현 시퀀스의 경우에는 하위 계층의 복원 표현을 이용하여 상위 계층의 복원 표현을 최종적으로 복원할 수 있다. 즉, 다중 표현 디코딩부(250)는 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구성되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 복호화할 수 있다. 따라서, 다중 표현 디코딩부(250)는 여러 종류의 정보로 구분되는 소스들을 각각 복호화할 수 있는 적어도 하나의 MDC 디코딩 블록을 포함할 수 있고, 서브 계층을 단위로 하는 표현을 복호화하는 Scalable MDC 디코딩 블록을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 멀티미디어 서비스의 제공을 위한 송신 방법은 적어도 하나의 소스에 대해 다중 표현 부호화를 수행하고, 다양한 채널 코딩 기법을 활용하여 표현을 중복하여 전송함으로써 점진적인 성능 저하의 특성을 가지면서 브로드캐스팅 MIMO 전송이 가능하도록 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 송신 방법은, 다중 표현 부호화(MDC)를 수행하여 표현 시퀀스를 출력하는 단계(S810), 표현을 단위로 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력하는 단계(S820), 전송 블록을 생성하는 단계(S830) 및 전송 블록의 각각을 송신 안테나에 매핑하는 단계(S840)을 포함한다.
S810 단계는 적어도 하나의 소스에 대해 다중 표현 부호화(MDC : Multiple Description Coding)를 수행하여 상기 적어도 하나의 소스의 각각에 대한 표현 시퀀스(Description Sequence)를 출력할 수 있다.
또한, S810 단계는 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구분되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 부호화할 수 있다.
S820 단계는 표현을 단위로 상기 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력할 수 있다.
S830 단계는 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 코드블록(code block)으로 분할하고, 코드블록의 각각에 대하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 부착하며, CRC 부호가 부착된 코드블록 별로 채널 코딩을 수행하여 출력할 수 있다. 그리고, 채널 코딩이 수행되어 출력된 코드블록의 각각을 변조하여 전송 블록(transmit block)을 생성할 수 있다.
S840 단계는 전송 블록에 대한 반복을 수행하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 생성하고 전송 블록의 각각을 적어도 하나의 송신 안테나에 매핑(mapping)할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 송신 안테나 별로 파일럿(Pilot) 신호를 삽입할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 송신 방법은, 출력된 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 코딩(Systematic Raptor Coding)을 수행 단계를 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 멀티미디어 서비스의 제공을 위한 수신 방법은, 복조 LLR 블록을 출력하는 단계(S910), 단일 복조 LLR 블록을 출력하는 단계(S920), 코드블록을 출력하는 단계(S930), 코드블록을 수신하여 표현 시퀀스를 재구성하는 단계(S940), 체계적 랩터 디코딩을 수행하는 단계(S950) 및 다중 표현 복호화를 수행하는 단계(S960)를 포함한다.
S910 단계는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 상기 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
상세하게는, S910 단계는 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 채널의 추정치를 생성하고 MIMO 검출의 수행 순서를 결정하며, 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록을 궤환받고 단일 복조 LLR 블록 및 코드블록를 이용하여 재생 전송 블록을 생성할 수 있다. 그리하여, 전송 블록을 단위로 채널 추정치 및 재생 전송 블록을 참조한 MIMO 검출을 통하여 복조 LLR 블록를 출력할 수 있다.
S920 단계는 미리 설정된 개수의 상기 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력할 수 있다.
S930 단계는 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 생성할 수 있다.
상세하게는, S930 단계는 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 디코드블록을 생성하고, 디코드블록을 수신하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 확인하여 코드블록 별로 수신의 성공여부를 확인할 수 있다. 그리하여 디코드블록에서 CRC 부호를 제거하여 코드블록을 출력할 수 있다.
S940단계는 코드블록을 수신하여 표현 시퀀스를 재구성할 수 있다. 즉, 코드블록의 결합을 통하여 표현 시퀀스를 복원할 수 있다.
S950 단계는 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행하여 출력할 수 있다.
S960 단계는 체계적 랩터 디코딩이 수행되어 출력된 표현 시퀀스에 대한 다중 표현 복호화(Multiple Description Decoding)을 수행하여 적어도 하나의 소스를 복원할 수 있다. S960 단계에서, 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구분되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 디코딩할 수 있다.
상기의 송신 방법 및 수신 방법은 본 발명의 실시예에 따른 송신기와 수신기에 의해 수행되는 방법으로 상술한 송신기와 수신기에 대한 설명을 참조하여 더욱 명확히 이해될 수 있다.
본 발명은 송신기는 다수의 안테나를 사용하여 서로 다른 표현 시퀀스들을 중첩하여 송신하고, 수신기는 자신의 능력과 채널 상태에 맞게 신호를 수신할 수 있다.
예를 들면, 수신 안테나 수가 많고 채널 상태가 좋은 단말기는 모든 표현 시퀀스를 수신하여 고품질의 신호를 복원하고, 수신 안테나 수가 적고 채널 상태가 좋지 않은 단말기는 송신된 표현 시퀀스 중의 일부를 수신하지 못하므로 품질이 저하된 신호를 복원하게 된다.
또한, 데이터에 대한 표현과 전송 부문을 분리하여 설계할 수 있도록 하여 송신기 및 수신기의 구조를 간단히 할 수 있다.
본 발명에서, 송신기는 다수의 송신 안테나로 송신하고, 수신기의 안테나 수는 제한이 없으므로, 이러한 방식을 다중입력 변동출력 방송 (Multi Input Variable Output (MIVO) broadcasting)으로 명명할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 다중 표현 코딩부 110: 체계적 랩터 코딩부
120: 표현 멀티플렉싱부 130: 송신 코드블록 처리부
131: 코드블록 분할부 132: CRC 부착부
133: 채널 코딩부 134: 변조부
140: 안테나 매핑부 141: 반복부
142: 매핑부 150: 파일럿 삽입부
200: MIMO 디코딩부 201: 채널 추정부
202: 전송 블록 재생부 203: MIMO 검출부
210: 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부 220: 수신 코드블록 처리부
221: 채널 디코딩부 222: CRC 확인부
223: 코드블록 버퍼부 230: 수신 표현 복원부
240: 체계적 랩터 디코딩부 250: 다중 표현 디코딩부

Claims (16)

  1. 멀티미디어 서비스 제공 장치에 있어서,
    적어도 하나의 소스에 대해 다중 표현 부호화(MDC : Multiple Description Coding)를 수행하여 상기 적어도 하나의 소스의 각각에 대한 표현 시퀀스(Description Sequence)를 출력하는 다중 표현 코딩부;
    표현을 단위로 상기 표현 시퀀스를 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 출력하는 표현 멀티플렉싱부; 및
    상기 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스를 분할하고 변조하여 전송 블록을 생성하는 송신 코드블록 처리부를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전송 블록에 대한 반복을 수행하여 복수 개의 동일한 상기 전송 블록을 생성하고 상기 전송 블록의 각각을 적어도 하나의 송신 안테나에 매핑(mapping)하는 안테나 매핑부를 더 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 다중 표현 코딩부는,
    상기 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구분되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 부호화하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 표현 코딩부에서 출력된 상기 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 코딩(Systematic Raptor Coding)을 수행하는 체계적 랩터 코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 송신 코드블록 처리부는,
    표현 멀티플렉싱부가 출력하는 상기 단일 멀티플렉싱 표현 시퀀스의 각각을 코드블록으로 분할하는 코드블록 분할부;
    상기 코드블록의 각각에 대하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 부착하는 CRC 부착부;
    상기 CRC 부호가 부착된 상기 코드블록 별로 채널 코딩을 수행하여 출력하는 채널 코딩부; 및
    상기 채널 코딩부가 출력하는 코드블록의 각각을 변조하여 상기 전송 블록을 생성하는 변조부를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송신 안테나 별로 파일럿(Pilot) 신호를 삽입할 수 있는 파일럿 삽입부를 더 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 송신기.
  7. 멀티미디어 서비스 제공 장치에 있어서,
    적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 상기 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력하는 MIMO 디코딩부;
    미리 설정된 개수의 상기 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력하는 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부; 및
    상기 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 출력하는 수신 코드블록 처리부를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 MIMO 디코딩부는,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 채널 추정치를 생성하고 MIMO 검출의 수행 순서를 결정하는 채널 추정부;
    상기 단일 복조 LLR 블록 및 상기 코드블록을 상기 복조 LLR 블록 멀티플렉싱부 및 상기 수신 코드블록 처리부로부터 각각 궤환받고, 상기 단일 복조 LLR 블록 및 상기 코드블록를 이용하여 재생 전송 블록을 생성하는 전송 블록 재생부; 및
    상기 채널 추정치 및 상기 재생 전송 블록을 참조하여 상기 전송 블록을 단위로 MIMO 검출을 수행하여 상기 복조 LLR 블록를 출력하는 MIMO 검출부를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 수신 코드블록 처리부는,
    상기 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 디코드블록을 생성하는 채널 디코딩부;
    상기 디코드블록을 수신하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 확인하여 상기 코드블록 별로 수신의 성공여부를 확인하는 CRC확인부; 및
    상기 디코드블록에서 상기 CRC 부호를 제거하여 상기 코드블록을 출력하는 코드블록 버퍼부를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 코드블록을 조합하여 표현 시퀀스를 재구성하는 수신 표현 복원부;
    상기 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행하여 출력하는 체계적 랩터 디코딩부; 및
    상기 체계적 랩터 디코딩부가 출력한 상기 표현 시퀀스에 대한 다중 표현 복호화(Multiple Description Decoding)을 수행하여 적어도 하나의 소스를 복원하는 다중 표현 디코딩부를 더 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 다중 표현 디코딩부는,
    상기 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구성되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 디코딩하는 것을 특징으로 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신기.
  12. 멀티미디어 서비스 제공 방법에 있어서,
    적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 복수 개의 동일한 전송 블록을 수신하여 전송 블록을 단위로 상기 전송 블록의 로그 우비도(LLR : Log Likelihood Ratio) 블록인 복조 LLR 블록을 출력하는 단계;
    미리 설정된 개수의 상기 복조 LLR 블록을 멀티플렉싱(mutiplexing)하여 단일 복조 LLR 블록을 출력하는 단계; 및
    상기 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 코드블록을 출력하는 단계를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 복조 LLR 블록을 출력하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 수신 안테나를 통하여 수신한 파일럿(Pilot) 신호를 이용하여 채널 추정치를 생성하고 MIMO 검출의 수행 순서를 결정하는 단계;
    상기 단일 복조 LLR 블록 및 상기 코드블록을 궤환받고 상기 단일 복조 LLR 블록 및 상기 코드블록를 이용하여 재생 전송 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 채널 추정치 및 상기 재생 전송 블록을 참조하여 상기 전송 블록을 단위로 MIMO 검출을 수행하여 상기 복조 LLR 블록를 출력하는 단계를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 코드블록을 출력하는 단계는,
    상기 단일 복조 LLR 블록에 대한 채널 디코딩을 수행하여 디코드블록을 생성하는 단계;
    상기 디코드블록을 수신하여 CRC(Cyclic Redundancy Check) 부호를 확인하여 상기 코드블록 별로 수신의 성공여부를 확인하는 단계; 및
    상기 디코드블록에서 상기 CRC 부호를 제거하여 상기 코드블록을 출력하는 단계를 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 코드블록을 조합하여 표현 시퀀스를 재구성하는 단계;
    상기 표현 시퀀스의 각각에 대하여 체계적 랩터 디코딩(Systematic Raptor Decoding)을 수행하여 출력하는 단계; 및
    체계적 랩터 디코딩이 수행되어 출력된 상기 표현 시퀀스에 대한 다중 표현 복호화(Multiple Description Decoding)을 수행하여 적어도 하나의 소스를 복원하는 단계를 더 포함하는 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 적어도 하나의 소스를 복원하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 소스를 기초 계층과 적어도 하나의 향상 계층으로 구성되는 서브 계층을 단위로 다중 표현 디코딩하는 것을 특징으로 멀티미디어 서비스를 제공하는 수신 방법.
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