KR20210121748A

KR20210121748A - Ofdm 기반 방송 시스템의 송신 장치, 수신 장치 및 전송 방법

Info

Publication number: KR20210121748A
Application number: KR1020200038980A
Authority: KR
Inventors: 서재현; 박성익; 안석기; 이재영
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-08
Also published as: US20210306119A1; US11876737B2; KR102658462B1

Abstract

기재된 실시예는 OFDM 기반 방송 시스템에서 기존 수신기와 역호환성을 보장하면서도 전송용량을 증대하는 기술에 관한 것으로, 복수개의 송신 데이터들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 복수개의 전송 프레임 생성부들; 상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성하는 확장 프레임 결합부; 상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성하는 확장 OFDM 변조부; 및 상기 변조된 신호를 주파수 상향 변환하여 송신 신호를 생성하는 주파수 상향 변환부를 포함하고, 상기 전송 프레임 생성부는 상기 송신 데이터를 입력 받는 데이터 입력부; 입력 받은 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하는 채널 부호화부; 및 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성하는 프레이밍 및 인터리빙부를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치에 관한 것이다.

Description

OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치, 수신 장치 및 전송 방법{APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL OF OFDM BASED BRODCASTING SYSTEM, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 OFDM 기반 방송 시스템에서 전송용량을 증대하기 위한 송신 장치, 수신 장치 및 전송 방법에 관한 것이다.

종래의 OFDM 기반 방송 시스템은 주어진 전송 채널 또는 주파수 대역폭 내에서 다양한 전송 파라미터를 지원하고 있다. 예를 들어, ATSC 3.0 방송 시스템의 경우 시간분할다중화, 주파수분할다중화, 계층분할다중화 등의 전송 다중화 기술을 지원하므로 목적에 맞게 전송용량을 분할하여 전송할 수 있다.

그러나, 전송 채널과 주파수 대역폭은 정해져 있어 상기 다중화 기술을 적용해 분할된 전송 용량을 한번에 전송하는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면 주어진 전송 채널 또는 주파수 대역폭 내에서 전송용량을 증대할 수 있는 방법은 다중 안테나를 이용하여 다중입력다중출력(MIMO, multiple input multiple output) 방식뿐인데, MIMO 방식의 경우 송신 안테나 및 수신 안테나의 교체가 필요하기 때문이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 전송 채널 또는 주파수 대역폭을 추가로 1개 확장하는 채널결합(channel bonding) 방식도 ATSC 3.0 방송 시스템에서는 지원하고 있다. 그러나 상기 채널결합 방식의 경우에는 최대 2개의 전송 채널 또는 주파수 대역폭을 사용할 수 있어 기존 표준 내에서 2배의 전송용량만을 증대시킬 수 있다.

따라서 위 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하고, 기존 방송 표준과 역호환이 가능하며 제한없이 전송용량을 증대시킬 수 있는 기술의 필요성이 대두된다.

한국공개특허 제 10-2017-0129137호(2017. 11. 24.)

본 발명의 목적은 OFDM 기반 방송 시스템에서, 기존 수신기와 역호환성을 보장하면서도 전송용량을 제한없이 증대하는 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 차세대 방송 시스템인 ATSC 3.0을 기반으로 전송용량을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하면서 기존 수신기는 기존의 전송용량을 제공 받고 새로운 수신기는 기존의 전송용량 외에 추가된 전송용량까지 제공받을 수 있는 OFDM 기반 방송 시스템을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.

실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치는 복수개의 송신 데이터들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 복수개의 전송 프레임 생성부들; 상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성하는 확장 프레임 결합부; 상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성하는 확장 OFDM 변조부; 및 상기 변조된 신호를 주파수 상향 변환하여 송신 신호를 생성하는 주파수 상향 변환부를 포함하고, 상기 전송 프레임 생성부는 상기 송신 데이터를 입력 받는 데이터 입력부; 입력 받은 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하는 채널 부호화부; 및 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성하는 프레이밍 및 인터리빙부를 포함한다.

이 때, 상기 복수개의 전송 프레임 생성부들은 기존 채널 전송 프레임을 생성하는 기존 채널 전송 프레임 생성부; 높은 채널 전송 프레임을 생성하는 높은 채널 전송 프레임 생성부; 및 상기 높은 채널 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 전송 프레임을 생성하는 낮은 채널 전송 프레임 생성부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임 결합부는 상기 높은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 위치하여 생성하고, 상기 낮은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 위치하여 생성할 수 있다.

이 때, 상기 확장 OFDM 변조부는 상기 변조된 신호의 부반송파(sub-carrier)들을 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역(Guard Band)에도 추가할 수 있다.

이 때, 상기 확장 OFDM 변조부는 상기 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수를 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가시킬 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임 결합부는 상기 높은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우고, 상기 낮은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채울 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임 결합부는 상기 높은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우고, 상기 낮은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채울 수 있다.

이 때, 상기 복수개의 전송 프레임 생성부들은 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임 생성부; 및 상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임 생성부를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임 결합부는 상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 높은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하고, 상기 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 낮은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 차례대로 위치하여 생성할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치는 수신 안테나로부터 수신한 신호를 주파수 하향 변환하는 주파수 하향 변환부; 주파수 하향 변환된 신호를 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성하는 확장 OFDM 복조부; 상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리하는 확장 프레임 분리부; 상기 복수개의 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터로 복원하는 복수개의 수신 데이터 복원부를 포함하고, 상기 수신 데이터 복원부는 상기 전송 프레임을 디프레이밍 및 디인터리빙하여 디프레이밍 데이터를 생성하는 디프레이밍 및 디인터리빙부; 상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성하는 채널 복호화부; 상기 복호화된 데이터를 수신 데이터로 출력하는 데이터 출력부를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법은 복수개의 송신 데이터들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 단계; 상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성하는 단계; 상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성하는 단계; 및 상기 변조된 신호를 주파수 상향하여 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 전송 프레임을 생성하는 단계는 상기 송신 데이터를 입력 받는 단계; 상기 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 단계들은 기존 채널 전송 프레임을 생성하는 단계; 높은 채널 전송 프레임을 생성하는 단계; 및 상기 높은 채널 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 전송 프레임을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임을 생성하는 단계는 상기 높은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 위치하여 생성하는 단계; 상기 낮은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 위치하여 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 변조된 신호를 생성하는 단계는 상기 변조된 신호의 부반송파(sub-carrier)들을 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역(Guard Band)에도 추가할 수 있다.

이 때, 상기 변조된 신호를 생성하는 단계는 상기 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수를 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가시킬 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임을 생성하는 단계는 상기 높은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우는 단계; 및 상기 낮은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임을 생성하는 단계는 상기 높은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우는 단계; 및 상기 낮은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 복수개의 전송 프레임을 생성하는 단계들은 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 확장 프레임을 생성하는 단계는 상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 높은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하는 단계; 및 상기 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 낮은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법은 안테나로부터 수신한 신호를 주파수 하향 변환하는 단계; 주파수 하향 변환된 신호를 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성하는 단계; 상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리하는 단계; 상기 복수개의 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터로 복원하는 단계들을 더 포함하고, 상기 수신 데이터를 복원하는 단계는 상기 전송 프레임을 디프레이밍 및 디인터리빙하여 디프레이밍 데이터를 생성하는 단계; 상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 복호화된 데이터를 수신 데이터로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, OFDM 기반 방송 시스템에서, 기존 수신기와 역호환성을 보장하면서도 전송용량을 증대하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 차세대 방송 시스템인 ATSC 3.0을 기반으로 전송용량을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하면서 기존 수신기는 기존의 전송용량을 제공 받고 새로운 수신기는 기존의 전송용량 외에 추가된 전송용량까지 제공받을 수 있는 OFDM 기반 방송 시스템을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치(100)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전송 프레임 생성부(120)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치(300)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 수신 데이터 복원부(340)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 종래의 ATSC 3.0 방송 시스템의 전송 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 프레임의 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 프레임의 구조의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 종래의 ATSC 3.0 방송 시스템의 부반송파를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 부반송파를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법의 다른 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 12는 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 "제1" 또는 "제2" 등이 다양한 구성요소를 서술하기 위해서 사용되나, 이러한 구성요소는 상기와 같은 용어에 의해 제한되지 않는다. 상기와 같은 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 또는 단계가 하나 이상의 다른 구성요소 또는 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 의미를 내포한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서는, 도 1 내지 도 12를 참조하여 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치, 수신 장치 및 이를 위한 전송 방법이 상세히 설명된다.

도 1은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치(100)의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치(100)는 복수개의 전송 프레임 생성부(120)들, 확장 프레임 결합부(130), 확장 OFDM 변조부(140), 주파수 상향 변환부(150)를 포함한다.

복수개의 전송 프레임 생성부(120)들은 복수개의 송신 테이터(110)들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성한다. 확장 프레임 결합부(130)는 상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성한다. 확장 OFDM 변조부(140)는 상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성한다. 주파수 상향 변환부(150)는 상기 변조된 신호를 주파수 상향 변환하여 송신 신호를 생성한다. 이렇게 생성된 신호는 송신 안테나(160)로 보내져 송신된다.

우선 복수개의 전송 프레임 생성부(120)들에 복수개의 송신 데이터(110)들이 각각 입력된다. 상기 전송 프레임 생성부(120)는 데이터 입력부, 채널 부호화부, 프레이밍 및 인터리빙부를 포함하는데, 각 전송 프레임 생성부는 모두 동일하게 구성될 수도 있고, 생성되는 전송 프레임의 특징에 따라 독립적으로 구성될 수도 있다. 또한 상기 데이터 입력부는 송신하고자 하는 송신 데이터를 입력받는다. 상기 채널 부호화부는 입력된 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성한다. 상기 프레이밍 및 인터리빙부는 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성한다.

상기 복수개의 전송 프레임 생성부들은 기존 채널 전송 프레임을 생성하는 기존 채널 전송 프레임 생성부, 높은 채널 전송 프레임을 생성하는 높은 채널 전송 프레임 생성부 및 상기 높은 채널 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 전송 프레임을 생성하는 낮은 채널 전송 프레임 생성부를 포함할 수 있다.

기존 채널 전송 프레임은 기존 방송 표준에 따라 전송되는 전송 프레임이고, 확장된 전송 프레임은 본 발명에서 제안하는 전송 방법에 따라 전송용량이 확장되어 추가된 전송 프레임으로, 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임으로 짝을 이뤄 구성된다. 이 때 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임은 전송 프레임 1개의 크기가 기존 채널 전송 프레임의 1개의 크기와 시간 단위로 동일한 크기의 프레임으로, 1개의 전송 프레임을 구성하는 서브프레임의 수가 기존 채널 전송 프레임의 서브프레임의 수와 동일하기만 하면 된다. 따라서 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역은 서로 같을 필요가 없고, 기존 채널 전송 프레임과 별개로 정해질 수 있다.

복수개의 전송 프레임 생성부에서 생성된 복수개의 전송 프레임은 확장 프레임 결합부(130)로 들어가 확장 프레임으로 생성된다. 상기 확장 프레임 결합부는 상기 높은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 위치하여 생성하고, 상기 낮은 채널 전송 프레임을 주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 위치하여 생성할 수 있다.

또한, 상기 확장 프레임 결합부(130)는 상기 높은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우고, 상기 낮은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채울 수 있다. 이러한 경우, 기존 채널 전송 프레임의 프리앰블이 기존 채널 전송 프레임, 높은 채널 전송 프레임, 낮은 채널 전송 프레임을 모두 제어할 수 있다.

이렇게 생성된 확장 프레임은 기존 채널 전송 프레임을 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임이 추가된 형태를 가지게 된다. 기존 채널 전송 프레임은 부트스트랩, 프리앰블과 K개의 서브프레임(1~K)으로 구성된다. 높은 채널 전송 프레임은 K개의 서브프레임U(1~K_U)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간과 프리앰블 시간 구간에는 dummy modulation value로 채워져 있게 된다. 또한 낮은 채널 전송 프레임은 역시 K개의 서브프레임L(1~K_L)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간과 프리앰블 시간 구간에는 dummy modulation value로 채워져 있게 된다. 여기서, K, K_U, K_L는 1 이상의 동일한 값이다.

이상과 같이 대역폭의 확장으로 추가된 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널전송 프레임의 주파수 대역은 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역과 동일하거나 다를 수 있다. 이 때, 서브프레임U(1~K_U)와 서브프레임L(1~K_L) 부분의 제어는 기존 채널 전송 프레임의 프리앰블에서 제어하게 되며, 기존 ATSC 3.0 수신기와 역호환성을 보장하면서 상기 프리앰블을 확장할 수 있다. 예를 들면, 확장 대역폭의 크기를 기존 채널 6MHz, 높은 채널 3MHz, 낮은 채널 3MHz로 정하면 총 6MHz의 전송 대역폭의 확장이 가능하고, 만약 동일한 전송 파라미터(변조율, 채널 부호율, 보호구간 크기 등)를 가질 경우 총 전송용랑은 2배가 된다. 만약 상기 예의 기존 채널에 대해 높은 채널 6MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 12MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하고, 높은 채널 12MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 18MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하다. 이와 같이 본 발명에서 제안하는 방법에 따르면, 전송 대역폭을 기존 채널의 대역폭 크기와 상관없이 독립적으로 자유롭게 확장할 수 있다.

상기 확장 프레임 결합부(130)는 상기 높은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우고, 상기 낮은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채울 수 있다. 이러한 경우, 각 전송 프레임의 프리앰블이 해당 전송 프레임의 서브프레임들을 제어하게 된다.

이렇게 생성된 확장 프레임 역시 기존 채널 전송 프레임을 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임이 추가된 형태를 가지게 된다. 먼저 높은 채널 전송 프레임의 경우 프리앰블U와 K개의 서브프레임U(1~K_U)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간에는 dummy modulation value로 채워져 있게 된다. 또한 낮은 채널 전송 프레임의 경우 프리앰블L과 서브프레임L(1~K_L)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간에는 dummy modulation value로 채워져 있게 된다. 여기서 K, K_U, K_L는 1 이상의 동일한 값이다. 이 때, 추가된 프리앰블U와 프리앰블L은 기존 채널 전송 프레임의 부트스트랩의 확장을 통해서 제어가 가능하며, 확장된 부트스트랩은 기존 ATSC 3.0 수신기와 역호환성을 보장할 수 있다. 그리고 프리앰블U는 서브프레임U(1~K_U) 부분을 제어하고, 프리앰블L는 서브프레임L(1~K_L) 부분을 제어하게 된다. 이상과 같은 방법으로 전송 대역폭을 기존 채널의 대역폭 크기와 상관없이 독립적으로 자유롭게 확장할 수 있다.

확장 OFDM 변조부(140)는 상기 확장 프레임 결합부(130)에서 생성된 확장 프레임을 OFDM 신호에 맞게 변조하는데, 이렇게 변조된 신호는 주파수 기준으로 다수의 부반송파(sub-carrier)들로 구성된다.

ATSC 3.0 또는 OFDM 기반 방송 시스템은 주파수 측면에서 다수의 부반송파(sub-carrier)로 구성되어 있다. OFDM 시스템의 특징으로 직교주파수분할다중화 방식을 적용하며, 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 협대역의 부반송파(부채널, 서브채널)로 나누어 전송한다. 8K 전송 모드일 경우 전송 대역폭 내에서 8196개의 FFT(Fast Fourier Transform) 크기의 부반송파를 생성한다. 상세하게는 8196개의 부반송파 중 데이터를 전송하는 유효 부반송파와 실제 데이터를 전송하지 않는 Null 부반송파로 나누어진다. ATSC 3.0 시스템의 8K 전송 모드에서 총 8196개의 부반송파 중 유효 부반송파의 개수는 6913, 6817, 6721, 6625, 6529개로 총 5가지를 제공한다. 이에 따라 6MHz 전체 전송 대역폭 중 실제 데이터가 전송되는 유효 부반송파의 주파수 대역폭도 5.832, 5.751, 5.670, 5.589, 5.508MHz가 된다. 전체 부반송파에서 유효 부반송파를 제외한 나머지 Null 부반송파는 보호 대역(guard band)에 해당한다. 예를 들어, 유효 데이터의 주파수 대역폭이 5.832MHz일 경우 보호 대역은 0.164MHz(=0.084MHz x 2)에 해당한다. 만약 기존 전송 채널 3개를 사용한다고 하면, 전송 채널의 총 대역폭은 6 x 3 = 18MHz이며, 유효 데이터의 총 대역폭은 5.832 x 3 = 17.496MHz, 보호 대역의 총 대역폭은 0.084 x 6 = 0.504MHz가 된다.

그러나 본 발명에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 경우, 상기 확장 OFDM 변조부(140)는 상기 변조된 신호의 부반송파들을 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역에도 추가할 수 있다. 따라서 주파수 보호 대역은 기존 전송 대역폭에서는 필요가 없고, 높은 채널 전송 대역폭과 낮은 채널 전송 대역폭에 각각 1개씩만 필요하다. 예를 들어, 기존 전송 채널의 유효 데이터의 주파수 대역폭이 5.832MHz, 대역 양쪽의 보호 대역은 각 0.084MHz일 경우, 보호 대역의 총 대역폭은 0.084 x 2 = 0.168MHz이다. 따라서 실제 데이터가 전송되는 유효 부반송파의 주파수 대역폭은 17.832MHz으로 기존 전송 채널 3개를 사용한 경우보다 0.336MHz만큼 증가된다.

이렇게 본 발명에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치에서 전송용량을 확장하여 송신한다고 하더라도, 기존 수신기는 기존 수신기 필터로 기존 전송 채널의 신호만을 필터링하여 수신할 수 있어, 역호환성을 유지할 수 있다.

그리고 이상과 같이 상기 보호 대역에도 유효 부반송파를 위치할 수 있기 때문에, 상기 확장 OFDM 변조부(140)는 상기 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수를 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가시킬 수 있다.

예를 들어, 전송 대역폭이 6MHz, 유효 주파수 대역폭이 5.832MHz인 기존 전송 채널에 각각 6MHz의 대역폭을 가지는 높은 채널과 낮은 채널을 추가하여 확장하는 경우라면, 전체 전송 대역폭은 18MHz, 유효 대역폭은 17.832MHz, 보호 대역은 0.168MHz이 된다. 즉, 기존 3개 전송 채널을 사용할 때보다 총 보호 대역의 크기를 0.168 x 2 = 0.336MHz 만큼 줄일 수 있어, 0.336MHz 만큼 유효 부반송파를 추가할 수 있다. 만약 기존 전송 채널의 유효 부반송파의 개수가 6913개였다면, 높은 채널과 낮은 채널에 대하여 각각 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율인 0.168/5.832만큼 더 증가시킬 수 있다. 따라서, ATSC 3.0 시스템의 8K 전송 모드의 경우, 유효 부반송파가 최대 398개(=6913 x 0.168/5.832 x 2)까지 추가될 수 있다.

그리고, 상기 확장 프레임 결합부는 상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 높은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하고, 상기 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임을 주파수 기준으로 낮은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 차례대로 위치하여 생성할 수 있다. 즉, 전송용량을 2배보다 더 확장하려고 한다면, 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임을 더 추가하고, 높은 채널 확장 전송 프레임은 높은 채널 부분보다 높은 주파수 쪽으로 인접하여 위치시키고, 낮은 채널 확장 전송 프레임은 낮은 채널 부분보다 낮은 주파수 쪽으로 인접하여 위치시킬 수 있다. 그리고 상기 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임의 개수는 적어도 하나 이상일 수 있다. 이렇듯 추가되는 전송 프레임의 개수가 늘어날 때마다 차례로 주파수를 높은 쪽과 낮은 쪽으로 짝을 이루어 확장하여 위치시키는 것을 반복함으로써 시스템과 사용자가 원하는 크기만큼 자유롭게 전송 용량을 증가시킬 수 있게 된다.

그리고 이상과 같이 상기 확장 OFDM 변조부(140)에서 변조된 신호는 주파수 상향 변환부(150)에서 주파수 상향 변환되어 송신 안테나(160)을 통해 송신된다.

도 2는 도 1에 도시된 전송 프레임 생성부(120)의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 전송 프레임 생성부(120)는 데이터 입력부(210), 채널 부호화부(220), 프레이밍 및 인터리빙부(230)를 포함한다.

상기 데이터 입력부(210)는 송신하고자 하는 송신 데이터를 입력받는다. 채널 부호화부(220)는 입력된 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성한다. 프레이밍 및 인터리빙부(230)는 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성한다.

각 전송 프레임 생성부는 모두 동일하게 구성될 수도 있고, 생성되는 전송 프레임의 특징에 따라 독립적으로 구성될 수도 있다. 이에 따라 각 전송 프레임 생성부에 속해 있는 각 채널 부호화부(220)와 프레이밍 및 인터리빙부(230)도 각 전송 프레임 생성부마다 동일하게 구성될 수도 있고, 독립적으로 구성될 수도 있다.

도 3은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치(300)의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치(300)는 주파수 하향 변환부(310), 확장 OFDM 복조부(320), 확장 프레임 분리부(330) 및 복수개의 수신 데이터 복원부(340)들을 포함한다.

주파수 하향 변환부(310)는 수신 안테나로부터 수신한 신호를 주파수 하향 변환한다. 확장 OFDM 복조부(320)는 주파수 하향 변환된 신호를 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성한다. 확장 프레임 분리부(330)는 상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리한다. 복수개의 수신 데이터 복원부(340)들은 상기 복수개의 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터(350)들로 복원한다.

상기 수신 데이터 복원부(340)는 디프레이밍 및 디인터리빙부, 채널 복호화부, 데이터 출력부를 포함한다. 디프레이밍 및 디인터리빙부는 상기 확장 프레임 분리부(330)에서 분리된 전송 프레임을 입력으로 받아 디프레이밍과 디인터리빙을 하여 디프레이밍 데이터를 생성한다. 채널 복호화부는 상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성한다. 데이터 출력부는 상기 복호화된 데이터를 수신 데이터(350)로 출력한다.

여기서 상기 주파수 하향 변환부(310)에서 생성된 주파수 하향 변환된 신호는 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 확장 OFDM 변조부에서 변조된 신호와 상응한다. 즉, 상기 주파수 하향 변환된 신호는 주파수 기준으로 다수의 부반송파들로 구성되고, 상기 부반송파 중 유효 부반송파들이 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역에도 추가되어 있을 수 있고, 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수가 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가되어 있을 수 있다.

그리고 상기 확장 OFDM 복조부(320)에서 복조된 확장 프레임은 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 확장 프레임 결합부에서 생성한 확장 프레임에 상응한다. 즉, 상기 복조된 확장 프레임은 기존 채널 전송 프레임을 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임이 추가된 형태를 가질 수 있다. 또는 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임이 더 추가된 형태를 가질 수 있다.

따라서 상기 확장 프레임 분리부(330)는 상기 복조된 확장 프레임으로부터 주파수 대역에 기반하여 기존 채널 전송 프레임, 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임 및 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임을 분리해 낸다. 이렇게 분리된 전송 프레임들은 각각 수신 데이터 복원부(330)으로 들어가 수신 데이터로 복원된다.

도 4는 도 3에 도시된 수신 데이터 복원부(340)의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 수신 데이터 복원부(340)는 디프레이밍 및 디인터리빙부(410), 채널 복호화부(420), 데이터 출력부(430)를 포함한다.

디프레이밍 및 디인터리빙부(410)는 확장 프레임 분리부에서 분리된 전송 프레임을 입력으로 받아 디프레이밍과 디인터리빙을 하여 디프레이밍 데이터를 생성한다. 채널 복호화부(420)는 상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성한다. 데이터 출력부(430)는 상기 복호화된 데이터를 수신 데이터(350)로 출력한다.

각 수신 데이터 복원부는 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 전송 프레임생성부와 상응하여, 모두 동일하게 구성될 수도 있고, 수신되는 전송 프레임의 특징에 따라 독립적으로 구성될 수도 있다. 이에 따라 각 수신 데이터 복원부에 속해 있는 각 디프레이밍 및 디인터리빙부(410)와 채널 복호화부(420)도 각 전송 프레임 생성부마다 동일하게 구성될 수도 있고, 독립적으로 구성될 수도 있다.

도 5는 종래의 ATSC 3.0 방송 시스템의 전송 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5에서 가로축은 시간을 나타내며, 세로축은 주파수를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 시간 자원의 경우 1개의 전송 프레임을 구성하고, 주파수 자원은 1개의 전송 채널 또는 주파수 대역폭을 나타낸다. 특히 도 5에서는 ATSC 3.0에서의 전송 프레임의 예를 보여주고 있는데, 상기 전송 프레임은 부트스트랩, 프리앰블, 그리고 K개의 서브프레임으로 구성되어 있다. 여기서 K는 1 이상의 값을 말한다. ATSC 3,0의 경우, 주파수 대역폭은 6, 7, 8 MHz 중에 하나이고, 부트스트랩은 4.5MHz로 일정하다.

도 6은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 프레임의 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 6에서 가로축은 시간을 나타내며 세로축은 주파수를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 시간 자원의 경우 1개의 전송프레임을 구성하고, 주파수 자원은 1개의 기존 전송 채널과 확장된 전송 채널을 포함하여 구성된다. 부트스트랩의 경우 4.5MHz 대역폭으로 동일하며 기존 채널 내의 프리앰블과 서브프레임은 동일한 대역폭을 가진다.

본 발명에 따른 전송용량이 증대된 방송 시스템은 기존 채널을 기준으로 높은 채널 부분과 낮은 채널 부분이 추가된 형태를 가지게 된다. 먼저 높은 채널 부분의 경우 서브프레임U(1~K_U)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간과 프리앰블 시간 구간에는 dummy modulation value로 채울 수 있다. 또한 낮은 채널 부분의 경우 서브프레임L(1~K_L)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간과 프리앰블 시간 구간에는 dummy modulation value로 채울 수 있다. 단, K, K_U, K_L는 1 이상의 값을 가진다. 대역폭의 확장으로 추가된 높은 채널과 낮은 채널은 기존 전송 채널(6MHz)와 동일하거나 다를 수 있다. 이 때, 서브프레임U(1~K_U)와 서브프레임L(1~K_L) 부분의 제어는 프리앰블에서 제어하게 되며, 기존 ATSC 3.0 수신기와 역호환성을 보장하면서 프리앰블을 확장할 수 있다. 예를 들면, 확장 대역폭의 크기가 기존 채널 대비 높은 채널 3MHz, 낮은 채널 3MHz로 정하면 총 6MHz의 전송 대역폭의 확장이 가능하고, 동일한 전송 파라미터를 가질 경우 총 전송용랑은 2배가 된다. 만약 상기 예의 기존 채널에 대해 높은 채널 6MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 12MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하고, 높은 채널 12MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 18MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하다. 이와 같이 본 발명에서 제안하는 방법에 따르면, 전송 대역폭을 기존 채널의 대역폭 크기와 상관없이 독립적으로 자유롭게 확장할 수 있다.

도 7은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 프레임의 구조의 다른 일 예를 나타낸 도면이다.

가로축은 시간을 나타내며 세로축은 주파수를 나타낸다. 시간 자원의 경우 1개의 전송프레임을 구성하고, 주파수 자원은 1개의 기존 전송 채널과 확장된 전송채널을 포함하여 구성된다. 부트스트랩의 경우 4.5MHz 대역폭으로 동일하며 기존 채널(6MHz)내의 프리앰블과 서브프레임(1~K)은 동일한 형태를 가진다. 본 발명에 따른 전송용량이 증대된 방송 시스템은 기존 채널을 기준으로 높은 채널 부분과 낮은 채널 부분이 추가된 형태를 가지게 된다. 먼저 높은 채널 부분의 경우 프리앰블U와 서브프레임U(1~K_U)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간에는 dummy modulation value로 채울 수 있다. 또한 낮은 채널 부분의 경우 프리앰블L과 서브프레임L(1~K_L)로 구성이 되며, 부트스트랩 시간 구간에는 dummy modulation value로 채울 수 있다. 단, K, K_U, K_L는 1 이상의 값을 가진다. 대역폭의 확장으로 추가된 높은 채널과 낮은 채널은 기존 전송 채널(6MHz)와 동일하거나 다를 수 있다. 이 때, 추가된 프리앰블U와 프리앰블L은 부트스트랩의 확장을 통해서 제어가 가능하며, 확장된 부트스트랩은 기존 ATSC 3.0 수신기와 역호환성을 보장한다. 프리앰블U는 서브프레임U(1~K_U) 부분을 제어하고, 프리앰블L는 서브프레임L(1~K_L) 부분을 제어하게 된다. 예를 들면, 확장 대역폭의 크기가 기존 채널 대비 높은 채널 3MHz, 낮은 채널 3MHz로 정하면 총 6MHz의 전송 대역폭의 확장이 가능하다. 동일한 전송 파라미터를 가질 경우 총 전송용랑은 2배가 된다. 또 다른 예로 확장 대역폭의 크기가 기존 채널 대비 높은 채널 6MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 12MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하다. 기존 서브프레임과 확장된 서브프레임이 동일한 전송 파라미터를 가질 경우 전송용량은 3배가 된다. 또 다른 예로, 높은 채널 12MHz, 낮은 채널 6MHz로 정하면 총 18MHz의 전송 대역폭 확장이 가능하다. 이와 같은 방법을 사용하면, 전송 대역폭에 대하여 기존 채널의 대역폭 크기와 상관없이 독립적으로 자유롭게 확장이 가능하다.

도 8은 종래의 ATSC 3.0 방송 시스템의 부반송파를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하여 ATSC 3.0 방송 시스템에서 기존 전송 채널 1개를 사용한 예시(위)와 기존 전송 채널 3개를 사용한 예시(아래)를 설명한다.

ATSC 3.0 또는 OFDM 기반 방송 시스템은 주파수 측면에서 다수의 부반송파들로 구성되어 있다. OFDM 기반 방송 시스템은 직교주파수분할다중화 방식을 적용하며, 푸리에 변환을 통해 협대역의 부반송파(부채널, 서브채널)로 나누어 전송한다. 8K 전송 모드일 경우 전송 대역폭 내에서 8196개의 FFT 크기로 부반송파를 생성한다. 상세하게는 8196개의 부반송파 중 데이터를 전송하는 유효 부반송파와 실제 데이터를 전송하지 않는 Null 부반송파로 나누어진다. ATSC 3.0 시스템은 8K 전송 모드에서 유효 부반송파는 6913, 6817, 6721, 6625, 6529개로 총 5가지를 제공한다. 이에 따라 6MHz 전체 전송 대역폭 중 실제 데이터가 전송되는 유효 부반송파의 주파수 대역폭도 5.832, 5.751, 5.670, 5.589, 5.508MHz로 총 5가지를 제공한다. 전체 부반송파에서 유효 부반송파를 제외한 나머지 Null 부반송파는 보호 대역(guard band)에 해당한다. 예를 들어, 유효 데이터의 주파수 대역폭이 5.832MHz일 경우 대역 양쪽의 보호 대역은 0.084MHz에 해당한다.

도 8에서 기존 전송 채널 1개를 사용한 경우를 살펴보면, 기존 전송 채널의대역폭은 6MHz이고, 다수의 유효 부반송파(810)들이 유효 주파수 대역인 5.832MHz내에 위치하고 있다. 그리고 우측의 보호 대역(820), 좌측의 보호 대역(830)에는 유효 부반송파가 존재하지 않는다.

도 8에서 기존 전송 채널 3개를 사용한 경우를 살펴보면, 전송 채널 N-1, 전송 채널 N, 전송 채널 N+1이 전송되는데, 전송 채널 총 대역폭은 6 x 3 = 18MHz이며, 유효 데이터의 총 대역폭은 5.832 x 3 = 17.496MHz, 보호 대역의 총 대역폭은 0.084 x 6 = 0.504MHz가 된다.

이렇게 종래의 ATSC 3.0 방송 시스템 또는 OFDM 방송 시스템에서는 각 전송채널마다 주파수 양단에 보호 대역이 존재하여 상기 보호 대역만큼의 주파수 대역을 활용할 수 없게 된다.

도 9는 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 부반송파를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하여 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템에서 기존 전송 채널에 확장 대역폭을 적용한 예시(위)와 기존 전송 채널에 전송 채널 2배를 추가 확장한 예시(아래)를 설명한다.

ATSC 3.0 또는 OFDM 기반 방송 시스템은 주파수 측면에서 다수의 부반송파(sub-carrier)로 구성되어 있으며 도 9에서는 실선으로 표시된 수직의 화살표로 (유효) 부반송파를 나타낸다. 높은 채널(확장 대역폭U)과 낮은 채널(확장 대역폭L)에 추가된 (유효) 부반송파는 점선으로 표시된 수직의 화살표로 나타내었다.

본 발명에서 제안하는 바와 같이, 확장 대역폭을 적용할 경우 보호 대역은 기존 전송 대역폭에서는 필요가 없고, 확장 대역폭L에 위치한 보호 대역(920)과 확장 대역폭U에 위치한 보호 대역(930)만 필요하여, 보호 대역의 총 대역폭은 0.084 x 2 = 0.168MHz에 불과하다. 이렇게 되면 실제 데이터가 전송되는 유효 부반송파의 주파수 대역폭은 17.832MHz로 증가된다.

또한, 본 발명에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치에서 전송용량을 확장하여 송신한다고 하더라도, 기존 수신기는 기존 수신기 필터(910)로 표시된 부분만 수신함으로써 역호환성을 유지할 수 있다.

도 9의 아래 그림은 기존 전송 채널에 전송 채널 2배 확장 예시를 나타낸다. 확장 대역폭을 포함한 전체 전송 대역폭은 18MHz, 유효 대역폭은 17.832MHz, 보호 대역은 0.168MHz 이다. 확장된 대역폭을 포함하여 6 x 3 = 18MHz의 주파수 대역폭을 사용할 경우 기존 3개 전송 채널을 사용할 때 보다 총 보호 대역의 크기를 0.168 x 2 = 0.336MHz 만큼 줄일 수 있다. 또한 유효 데이터의 주파수 대역폭 5.832MHz부터 확장된 대역폭만큼 부반송파(940)를 추가할 수 있다. 만약 확장된 전송 대역폭이 높은 채널 6MHz, 낮은 채널 6MHz인 경우라면, 높은 채널과 낮은 채널에 추가되는 (유효) 부반송파는 최대 6913 x 2 = 13826개보다 더 많을 수 있다. 즉, ATSC 3.0 시스템의 8K 전송 모드의 경우, 유효 부반송파가 최대 398개(=6913 x 0.168/5.832 x 2)까지 더 추가될 수 있다.

도 10은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 복수개의 전송 프레임 생성부가 복수개의 송신 데이터를 입력받아 복수개의 전송 프레임을 생성한다.

상기 전송 프레임 생성부의 데이터 입력부는 상기 송신 데이터를 입력 받는다(S1010). 상기 전송 프레임 생성부의 채널 부호화부는 입력 받은 송신 데이터를 채널 부호화하여 부호화된 데이터를 생성한다(S1020). 상기 전송 프레임 생성부의 프레이밍 및 인터리빙부는 상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성한다(S1030).

상기 송신장치의 확장 프레임 결합부는 복수개의 전송 프레임 생성부에서 생성한 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준을 인접하여 결합하여 확장 프레임으로 생성한다(S1040).

이 때 확장 프레임은 앞서 도 6 내지 도 7에서 살펴본 바와 같이, 기존 채널 전송 프레임을 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임이 추가된 형태를 가지게 된다. 또한, 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임이 더 추가된 형태를 가질 수 있다.

그리고 상기 송신 장치의 확장 OFDM 변조부는 상기 확장 프레임을 OFDM 변조하여 변조된 신호를 생성한다(S1050).

이 때, 변조된 신호는 도 9에서 살펴본 바와 같이, 주파수 기준으로 다수의 부반송파들로 구성되고, 상기 부반송파 중 유효 부반송파들이 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역에도 추가되어 있을 수 있고, 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수가 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가되어 있을 수 있다.

그리고 상기 송신 장치의 주파수 상향 변환부는 상기 변조된 신호를 주파수 상향 변환하여 송신 신호를 생성한다(S1060). 이렇게 생성된 송신 신호는 송신 안테나로 보내 송신한다.

도 11은 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법의 다른 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치의 주파수 하향 변환부는 수신 안테나로부터 수신된 신호를 주파수 하향 변환한다(S1110).

여기서 주파수 하향 변환부에서 생성된 주파수 하향 변환된 신호는 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 확장 OFDM 변조부에서 변조된 신호와 상응한다. 즉, 상기 주파수 하향 변환된 신호는 주파수 기준으로 다수의 부반송파들로 구성되고, 상기 부반송파 중 유효 부반송파들이 기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역에도 추가되어 있을 수 있고, 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수가 상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가되어 있을 수 있다.

상기 수신 장치의 확장 OFDM 복조부는 주파수 하향변환된 신호를 OFDM 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성한다(S1120).

그리고 상기 확장 OFDM 복조부에서 복조된 확장 프레임은 OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치의 확장 프레임 결합부에서 생성한 확장 프레임에 상응한다. 즉, 상기 복조된 확장 프레임은 기존 채널 전송 프레임을 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임이 추가된 형태를 가질 수 있다. 또는 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임이 더 추가된 형태를 가질 수 있다.

상기 수신 장치의 확장 프레임 분리부는 상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리한다(S1130).

즉, 상기 확장 프레임 분리부(330)는 상기 복조된 확장 프레임으로부터 주파수 대역에 기반하여 기존 채널 전송 프레임, 높은 채널 전송 프레임과 낮은 채널 전송 프레임 및 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 낮은 채널 확장 전송 프레임을 분리해 낸다. 이렇게 분리된 전송 프레임들은 각각 수신 데이터 복원부(330)으로 들어가 수신 데이터로 복원된다.

상기 수신 장치의 수신 데이터 복원부는 복수개의 분리된 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터로 복원하는데, 상기 수신 데이터 복원부의 디프레이밍 및 디인터리빙부는 상기 전송 프레임을 디프레이밍 및 디인터리빙하여 디프레이밍 데이터를 생성한다(S1140). 상기 수신 데이터 복원부의 채널 복호화부는 상기 디프레이밍 데이터를 복호화한다(S1150). 상기 수신 데이터 복원부의 데이터 출력부는 상기 복호화된 데이터를 수신 데이터로 출력한다(S1160).

도 12는 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성을 나타낸 도면이다.

실시예에 따른 실시예에 따른 OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치 및 송신 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1200)에서 구현될 수 있다.

컴퓨터 시스템(1200)은 버스(1220)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1210), 메모리(1230), 사용자 인터페이스 입력 장치(1240), 사용자 인터페이스 출력 장치(1250) 및 스토리지(1260)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1200)은 네트워크(1280)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1270)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1210)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1230)나 스토리지(1260)에 저장된 프로그램 또는 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1230) 및 스토리지(1260)는 휘발성 매체, 비휘발성 매체, 분리형 매체, 비분리형 매체, 통신 매체, 또는 정보 전달 매체 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리(1230)는 ROM(1231)이나 RAM(1232)을 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예에 따르면, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치, 수신장치 및 이를 이용한 방법을 제공함으로써, 기존 수신기와 역호환성을 보장하면서도 전송용량을 증대하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

또한, 차세대 방송 시스템인 ATSC 3.0을 기반으로 전송용량을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하면서 기존 수신기는 기존의 전송용량을 제공 받고 새로운 수신기는 기존의 전송용량 외에 추가된 전송용량까지 제공받을 수 있는 OFDM 기반 방송 시스템을 위한 송수신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치
110: 송신 데이터
120: 전송 프레임 생성부
130: 확장 프레임 결합부
140: 확장 OFDM 변조부
150: 주파수 상향 변환부
160: 송신 안테나

Claims

복수개의 송신 데이터들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 복수개의 전송 프레임 생성부들;
상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성하는 확장 프레임 결합부;
상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성하는 확장 OFDM 변조부; 및
상기 변조된 신호를 주파수 상향 변환하여 송신 신호를 생성하는 주파수 상향 변환부를 포함하고,
상기 전송 프레임 생성부는
상기 송신 데이터를 입력 받는 데이터 입력부;
입력 받은 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하는 채널 부호화부; 및
상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성하는 프레이밍 및 인터리빙부를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 전송 프레임 생성부들은
기존 채널 전송 프레임을 생성하는 기존 채널 전송 프레임 생성부;
높은 채널 전송 프레임을 생성하는 높은 채널 전송 프레임 생성부; 및
상기 높은 채널 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 전송 프레임을 생성하는 낮은 채널 전송 프레임 생성부를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제2 항에 있어서,
상기 확장 프레임 결합부는
상기 높은 채널 전송 프레임을
주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 위치하여 생성하고,
상기 낮은 채널 전송 프레임을
주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 위치하여 생성하는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제3 항에 있어서,
상기 확장 OFDM 변조부는
상기 변조된 신호의 부반송파(sub-carrier)들을
기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역(Guard Band)에도 추가하는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제4 항에 있어서,
상기 확장 OFDM 변조부는
상기 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수를
상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가시키는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제5 항에 있어서,
상기 확장 프레임 결합부는
상기 높은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우고,
상기 낮은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제5 항에 있어서,
상기 확장 프레임 결합부는
상기 높은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우고,
상기 낮은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제3 항에 있어서,
상기 복수개의 전송 프레임 생성부들은
적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임 생성부; 및
상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임 생성부를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
제8 항에 있어서,
상기 확장 프레임 결합부는
상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을
주파수 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 높은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하고,
상기 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임을
주파수 기준으로 낮은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 송신 장치.
수신 안테나로부터 수신한 신호를 주파수 하향 변환하는 주파수 하향 변환부;
주파수 하향 변환된 신호를 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성하는 확장 OFDM 복조부;
상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리하는 확장 프레임 분리부;
상기 복수개의 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터로 복원하는 복수개의 수신 데이터 복원부를 포함하고,
상기 수신 데이터 복원부는
상기 전송 프레임을 디프레이밍 및 디인터리빙하여 디프레이밍 데이터를 생성하는 디프레이밍 및 디인터리빙부;
상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성하는 채널 복호화부;
상기 복호화된 데이터를 수신 데이터로 출력하는 데이터 출력부를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 수신 장치.
복수개의 송신 데이터들로부터 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 단계;
상기 복수개의 전송 프레임들을 주파수 기준으로 인접하여 결합하여 확장 프레임을 생성하는 단계;
상기 확장 프레임을 변조하여 변조된 신호를 생성하는 단계; 및
상기 변조된 신호를 주파수 상향하여 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 전송 프레임을 생성하는 단계는
상기 송신 데이터를 입력 받는 단계;
상기 송신 데이터를 부호화하여 부호화된 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 부호화된 데이터를 프레이밍 및 인터리빙하여 전송 프레임을 생성하는 단계를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제11 항에 있어서,
상기 복수개의 전송 프레임들을 생성하는 단계들은
기존 채널 전송 프레임을 생성하는 단계;
높은 채널 전송 프레임을 생성하는 단계; 및
상기 높은 채널 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 전송 프레임을 생성하는 단계를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제12 항에 있어서,
상기 확장 프레임을 생성하는 단계는
상기 높은 채널 전송 프레임을
주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 위치하여 생성하는 단계;
상기 낮은 채널 전송 프레임을
주파수 기준으로 기존 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 기존 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 위치하여 생성하는 단계를 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제13 항에 있어서,
상기 변조된 신호를 생성하는 단계는
상기 변조된 신호의 부반송파(sub-carrier)들을
기존 채널 전송 프레임의 주파수 보호 대역(Guard Band)에도 추가하는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제14 항에 있어서,
상기 변조된 신호를 생성하는 단계는
상기 높은 채널 전송 프레임 및 낮은 채널 전송 프레임으로부터 변조된 신호의 부반송파들의 개수를
상기 기존 채널 전송 프레임의 유효 주파수 대역과 주파수 보호 대역의 비율만큼 증가시키는 것인, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제15 항에 있어서,
상기 확장 프레임을 생성하는 단계는
상기 높은 채널 전송 프레임의 프리앰블 및 부트스트랩을 모두 dummy modulation value로 채우는 단계; 및
상기 낮은 채널 전송 프레임의 프리앰블 시간 구간 및 부트스트랩 시간 구간을 모두 dummy modulation value로 채우는 단계를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제15 항에 있어서,
상기 확장 프레임을 생성하는 단계는
상기 높은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우는 단계; 및
상기 낮은 채널 전송 프레임의 부트스트랩 시간 구간을 dummy modulation value로 채우는 단계를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제13 항에 있어서,
상기 복수개의 전송 프레임을 생성하는 단계들은
적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임과 짝을 이루는 낮은 채널 확장 전송 프레임을 생성하는 단계를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제18 항에 있어서,
상기 확장 프레임을 생성하는 단계는
상기 적어도 하나 이상의 높은 채널 확장 전송 프레임을
주파수 기준으로 높은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 높은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 높은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나 이상의 낮은 채널 확장 전송 프레임을
주파수 기준으로 낮은 채널 전송 프레임과 인접하여 상기 낮은 채널 전송 프레임의 주파수 대역보다 주파수가 낮은 쪽에 차례대로 위치하여 생성하는 단계를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.
제 11항에 있어서,
안테나로부터 수신한 신호를 주파수 하향 변환하는 단계;
주파수 하향 변환된 신호를 복조하여 복조된 확장 프레임을 생성하는 단계;
상기 복조된 확장 프레임을 주파수 대역에 기반하여 복수개의 전송 프레임으로 분리하는 단계;
상기 복수개의 전송 프레임을 복수개의 수신 데이터로 복원하는 단계들을 더 포함하고,
상기 수신 데이터를 복원하는 단계는
상기 전송 프레임을 디프레이밍 및 디인터리빙하여 디프레이밍 데이터를 생성하는 단계;
상기 디프레이밍 데이터를 복호화하여 복호화된 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 복호화된 데이터를 수신 데이터로 출력하는 단계를 더 포함하는, OFDM 기반 방송 시스템의 전송 방법.