KR20230066843A - 다중안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호 송/수신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

다중안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호 송/수신 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

다중안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호 송/수신 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 장치는 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 MIMO BICM부; 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 결합부; 및 상기 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 제2 향상 계층 신호에 상응하고 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성부들을 포함한다.

Description

다중안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호 송/수신 방법 및 이를 위한 장치{METHOD OF TRANSCEIVING BROADCASTING SIGNAL USING MULTIPLE ANTENNA AND LAYERED DIVISION MULTIPLEXING AND APPRATUS FOR THE SAME}
본 발명은 디지털 방송 기술에 관한 것으로, 특히 차세대 지상파 방송 시스템에서 다중안테나 및 계층다중화 기술을 이용하여 방송 신호를 송신 및 수신하는 기술에 관한 것이다.
차세대 지상파 방송 시스템은 ATSC 3.0 표준을 기반으로 향상된 전송 성능을 제공할 수 있다. 차세대 지상파 방송 시스템은 단일 안테나 시스템보다 향상된 데이터 전송률을 제공하기 위하여 다중안테나 전송 방식을 도입하였다. 다중안테나 전송 방식은 송신단과 수신단에 각각 2개의 안테나를 이용하는 방식이다. 송신단에서는 2개의 송신안테나에 대하여 교차 편파(Cross-Polarization) 안테나를 이용하여 하나의 전송 스트림은 수평 편파 (Horizontal Polarization)을 이용하여 전송하고 다른 하나의 전송 스트림은 수직 편파 (Vertical Polarization)을 이용하여 전송한다.
차세대 지상파 방송 시스템은 4K-UHD(Ultra-High Definition) 해상도의 방송서비스와 HD(High Definition) 해상도의 방송 서비스를 동시에 제공하기 위한 멀티플렉싱 방식을 도입하였다. 멀티플렉싱 방식 중 하나로 동일한 시간 자원과 주파수 자원에서 서로 다른 송신 전력을 이용하여 전송하는 계층 다중화 (Layered-Division Multiplexing) 방식을 도입하였다.
현재까지 차세대 지상파 방송 시스템에서 다중안테나 전송 기술 및 계층 다중화 전송 기술 각각은 지원하지만 두 기술을 결합한 기술에 대해서는 지원하지 않는다.
한국 등록 특허 제10-1223605호, 2013년 1월 21일 공고(명칭: MIMO 통신 시스템 및 방법, 송신장치 및 방법, 수신장치 및 방법)
본 발명의 목적은 다중안테나를 이용한 방송 시스템의 성능을 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 계층 다중화가 적용된 다중안테나 시스템에서의 방송 신호 송신 및 수신 기술을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치는 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 MIMO BICM부; 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 결합부; 및 상기 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 제2 향상 계층 신호에 상응하고 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성부들을 포함한다.
이 때, 제1 향상 계층 신호가 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응하고, 상기 제1 향상 계층 신호가 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응할 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력은 상기 제1 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력보다 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작을 수 있다.
이 때, 제1 송신 신호는 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터의 송신 전력은 동일할 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함된 경우, 상기 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블의 송신 전력은 상기 제1 송신 신호의 송신 전력보다 상기 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작을 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함되지 않는 경우, 상기 제2 송신 신호는 상기 제2 송신 신호에 포함된 제2 데이터와 동일한 송신 전력의 시퀀스를 포함하여 전송될 수 있다.
이 때, 시퀀스는 상기 제1 부트 스트랩과 제1 프리앰블이 전송되는 시점에 전송되고, 바이너리 시퀀스에 상응할 수 있다.
이 때, 기본 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하는 BICM부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 향상 계층 신호들은 상기 향상 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙, MIMO 디멀티플렉싱 및 성상 매핑을 수행하여 생성될 수 있다.
이 때, 향상 계층 신호들의 송신 전력을 조절하는 인젝션 레벨 컨트롤러들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치는 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 기반하여 수신 신호들을 생성하는 신호 수신부들; 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 상응하는 기본 계층 신호를 복원하는 제1 디코더; 및 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 상기 기본 계층 신호가 제거된 제1 향상 계층 신호 및 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제2 향상 계층 신호를 기반으로 향상 계층 신호를 복원하는 제2 디코더를 포함한다.
이 때, 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나는 서로 다른 편파의 신호를 수신하되, 상기 제1 수신 안테나는 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나에 상응할 수 있다.
이 때, 기본 계층 신호는 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 대해 채널 디코딩, 비트 디인터리빙 및 성상 디매핑을 수행하여 복원될 수 있다.
이 때, 복원된 기본 계층 신호에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하여 캔슬레이션 신호를 생성하고, 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 상기 캔슬레이션 신호를 제거하여 상기 제1 향상 계층 신호를 추출할 수 있다.
이 때, 향상 계층 신호는 상기 제1 향상 계층 신호와 상기 제2 향상 계층 신호에 대해 채널 디코딩, 비트 디인터리빙, MIMO 멀티플렉싱 및 성상 디매핑을 수행하여 복원될 수 있다.
이 때, 수신 신호들은 상기 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 대해 OFDM 신호 복조 과정을 수행하여 생성될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치는 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 MIMO BICM부; 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 제1 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 제1 결합부; 상기 기본 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 결합하여 제2 송신 안테나에 상응하는 제2 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 제2 결합부; 및 상기 제1 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성부들을 포함한다.
이 때, 제1 향상 계층 신호가 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응하고, 상기 제1 향상 계층 신호가 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응할 수 있다.
이 때, 제1 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력과 상기 제2 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력은 동일할 수 있다.
이 때, 제1 송신 신호는 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터의 송신 전력은 동일할 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호는 제2 부트스트랩, 제2 프리앰블 및 제2 데이터를 포함하고, 상기 제2 부트스트랩, 제2 프리앰블 및 제2 데이터의 송신 전력은 동일할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치는 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 기반하여 수신 신호들을 생성하는 신호 수신부들; 상기 수신 안테나들 및 송신 안테나들 사이의 채널들을 추정하는 채널 추정부들; 상기 수신 신호들에 상응하는 기본 계층 신호를 복원하는 제1 디코더; 및 상기 수신 안테나들 각각에 대해 수신된 신호마다 복원된 기본 계층 신호 제거를 기반으로 향상 계층 신호를 복원하는 제2 디코더를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 송신 방법은 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 단계; 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 단계; 및 상기 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 제2 향상 계층 신호에 상응하고 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 수신 방법은 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 기반하여 수신 신호들을 생성하는 단계; 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 상응하는 기본 계층 신호를 복원하는 단계; 및 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 상기 기본 계층 신호가 제거된 제1 향상 계층 신호 및 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제2 향상 계층 신호를 기반으로 향상 계층 신호를 복원하는 단계를 포함한다
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 송신 방법은 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 단계; 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 제1 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 단계; 상기 기본 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 결합하여 제2 송신 안테나에 상응하는 제2 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 수신 방법은 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 기반하여 수신 신호들을 생성하는 단계; 상기 수신 안테나들 및 송신 안테나들 사이의 채널들을 추정하는 단계; 상기 수신 신호들에 상응하는 기본 계층 신호를 복원하는 단계; 및 상기 수신 안테나들 각각에 대해 수신된 신호마다 복원된 기본 계층 신호 제거를 기반으로 향상 계층 신호를 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 다중안테나를 이용한 방송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 계층 다중화가 적용된 다중안테나 시스템에서의 방송 신호 송신 및 수신 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계층 다중화 방식의 개념을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방송 신호 송/수신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방송 시스템에서 신호 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 송신 신호 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 단일 안테나가 구비된 방송 신호 수신 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명에 따른 송신 신호 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 16은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
ATSC 3.0 표준을 기반으로 하는 차세대 지상파 방송 시스템은 계층 다중화 방식을 포함하고 있다. 계층 다중화 방식은 동일한 시간 및 주파수 자원에 서로 다른 송신 전력을 이용하여 서로 다른 서비스를 전송할 수 있다. 이를 이용하여 계층 다중화 방식은 서로 다른 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계층 다중화 방식의 개념을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 계층 다중화 방식에 있어서 상대적으로 높은 송신 전력으로 전송되는 계층을 기본 계층(Core Layer), 상대적으로 낮은 송신 전력으로 전송되는 계층을 향상 계층(Enhanced Layer)이라고 한다.
이 때, 향상 계층은 기본 계층 신호에서 송신 전력 오프셋 (Injection Level)만큼 신호 크기를 감쇠하여 전송된다. 예를 들어, 기본 계층 신호의 송신 전력이 X dB이고 송신 전력 오프셋이 Y dB 라고 가정한다면, 향상 계층 신호는 (X-Y) dB의 송신 전력으로 전송될 수 있다.
계층 다중화에서 기본 계층은 휴대용 단말과 같은 소형 이동 단말을 위한 서비스 제공을 그 목적으로 한다. 따라서, 기본 계층은 상대적으로 채널 환경 등에 강건한 전송 방식을 이용하는 것이 일반적이다.
반면, 향상 계층은 주택에 설치되는 고정된 수신 단말에 대한 서비스 제공을 그 목적으로 한다. 따라서, 향상 계층은 데이터 전송률이 높은 전송 방식을 이용하는 것이 일반적이다.
도 2는 본 발명에 따른 방송 신호 송/수신 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
차세대 지상파 방송 시스템은 송신단 및 수신단에 각각 2개의 안테나를 이용하는 다중 안테나 기술을 지원한다. 이 때, 2개의 안테나는 서로 다른 편파를 이용하여 신호를 송수신할 수 있다. 일반적으로 교차 편파 방식의 안테나를 가정할 수 있으며, 이는 수평 편파와 수직 편파로 구성된다.
한편, 다중 안테나 기술이 적용되지 않은 차세대 지상파 방송 시스템의 신호는 수평 편파를 이용하여 전송된다. 따라서, 다중 안테나 기술을 이용한 지상파 방송 시스템이 도입되는 경우, 단일 안테나 기반의 시스템은 수평 편파의 신호만을 수신하는 것으로 가정할 수 있으며, 다중 안테나 기반의 시스템은 수평 및 수직 편파의 신호를 모두 수신하는 것으로 가정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 송신기(200)는 다중안테나를 이용하여 신호를 송신할 수 있다.
이 때, 다중안테나를 이용하여 송신되는 신호는 수평 편파 신호와 수직 편파 신호로 구성될 수 있다.
단일 안테나 수신기(210)는 송신기(200)로부터 전송되는 수평 편파 신호를 수신할 수 있다. 다중 안테나 수신기(220)는 송신기(200)로부터 전송되는 수평 편파 신호와 수직 편파 신호를 모두 수신할 수 있다.
방송 시스템에서는 이러한 다중 안테나 전송 기술과 계층 다중화 기술을 결합하여 방송 신호를 송신하고 수신할 수 있다.
예를 들어, 기본 계층에서는 단일 안테나 전송 기술을 이용할 수 있다. 이를 통해 기본 계층으로 단일 안테나 기반 방송 수신기의 하위 호환성을 보장할 수 있다. 향상 계층에서는 다중 안테나 전송 기술을 이용할 수 있다. 이를 통해 다중 안테나 기반 방송 수신기에 제공되는 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 다중 안테나 전송 기술과 계층 다중화 기술을 결합한 방송 시스템의 서비스 제공에 있어서, 스케일러블 코덱 기술을 결합하여 서비스를 제공할 수 있다.
이 때, 스케일러블 코덱 기술은 미디어의 인코딩 및 디코딩 과정에서 기본 미디어 및 향상 미디어로 구분할 수 있다.
예를 들어, 기본 미디어만을 수신한 수신기는 기본 미디어만을 제공할 수 있다. 기본 미디어와 향상 미디어를 수신한 수신기는 기본 미디어와 향상 미디어를 이용하여 향상된 미디어 제공이 가능하다.
이 때, 다중 안테나 전송 기술과 계층 다중화 기술을 결합한 시스템의 서비스 제공에 있어서 스케일러블 코덱의 기본 미디어를 시스템의 기본 계층에서 단일 안테나 전송 방식으로 제공할 수 있다.
또한, 스케일러블 코덱의 향상 미디어를 시스템의 향상 계층에서 다중 안테나 전송 방식으로 제공할 수 있다.
따라서, 기본 계층에서 단일 안테나를 이용하여 기본 미디어를 수신한 단말은 기본 미디어를 제공할 수 있고, 기본 계층에서 단일 안테나 신호 및 향상 계층에서 다중 안테나 신호를 수신한 단말은 향상된 미디어를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 방송 시스템에서 신호 구성의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 방송 신호는 부트스트랩(Bootstrap), 프리앰블(Preamble) 및 데이터(Payload)로 구성될 수 있다.
부트스트랩은 방송 신호의 시작 지점에 구성될 수 있다. 이 때, 도 3에 도시된 것처럼, 주파수 영역에서 부트스트랩 길이는 프리앰블이나 데이터보다 작게 구성될 수 있다.
프리앰블은 부트스트랩 영역 이후에 구성될 수 있고, 프리앰블 이후 데이터가 구성될 수 있다.
이 때, 부트스트랩과 프리앰블은 단일 안테나 전송을 위한 신호로 구성되지만, 다중 안테나 전송을 위한 신호 구성에는 포함되지 않을 수도 있다.
다시 말하면, 단일 안테나 전송 방식에서는 신호 구성 시 부트스트랩과 프리앰블이 포함되지만, 다중 안테나 전송 방식에서는 신호 구성 시 부트스트랩과 프리앰블이 포함되지 않을 수도 있다.
만약, 부트스트랩과 프리앰블이 다중 안테나로 전송되는 경우, 동일한 신호가 다중 안테나를 통해 전송될 수 있다.
또한, 부트스트랩과 프리앰블은 단일 계층 전송을 위한 신호로 구성되지만, 계층 다중화 전송을 위한 신호 구성에는 포함되지 않을 수도 있다.
다시 말하면, 단일 계층 전송 방식에서는 신호 구성 시 부트스트랩과 프리앰블이 포함되지만, 계층 다중화 전송 방식에서는 신호 구성 시 부트스트랩과 프리앰블이 포함되지 않을 수도 있다.
이 때, 본 발명에 따라 방송 시스템에서 계층 다중화와 다중 안테나 전송이 적용된 경우, 수평 편파와 수직 편파 각각의 신호가 다르게 구성될 수 있다.
예를 들어, 계층 다중화 적용에 따라서 기본 계층 신호만 전송되거나, 향상 계층 신호만 전송되거나, 기본 계층 신호와 향상 계층 신호가 전송될 수도 있다. 또한, 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터에 대하여 서로 다른 송신 전력을 사용하여 신호가 전송될 수도 있다. 이에 대한 구체적 신호 구성 방식은 도 6 내지 도 9 및 도 14를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 4와 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법은 멀티플렉싱 신호를 생성한다(S410).
도 5를 참조하면, BICM(Bit Interleaved Coded Modulation)부(511)는 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)를 입력 받아 기본 계층 신호를 생성할 수 있다.
이 때, BICM부(511)는 기본 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하여 기본 계층 신호를 생성할 수 있다.
MIMO BICM부(512)는 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 입력 받아 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들을 생성할 수 있다.
이 때, MIMO BICM부(512)는 향상 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙, MIMO 디멀티플렉싱 및 성상 매핑을 수행하여 향상 계층 신호들을 생성할 수 있다. 즉, MIMO BICM부(512)를 거치면서 두 개의 출력 신호가 나오게 되는데, 하나는 수평 편파 안테나 송신을 위한 신호에 해당하고, 다른 하나는 수직 편파 안테나 송신을 위한 신호에 해당할 수 있다.
이렇게 생성된 향상 계층 신호들은 인젝션 레벨 컨트롤러(513, 514)로 입력되어 송신 전력이 조절될 수 있다.
이 때, 인젝션 레벨 컨트롤러(513, 514)에서는 입력된 향상 계층 신호의 송신 전력을 기설정된 송신 전력 오프셋(Injection Level)만큼 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 인젝션 레벨 컨트롤러(513)는 수평 편파에 상응하는 제1 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시키고, 인젝션 레벨 컨트롤러(514)는 수직 편파에 상응하는 제2 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 인젝션 레벨 컨트롤러(513)는 수직 편파에 상응하는 제1 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시키고, 인젝션 레벨 컨트롤러(514)는 수평 편파에 상응하는 제2 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시킬 수 있다.
이 후, 결합부(515)는 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 멀티플렉싱된 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 인젝션 레벨 컨트롤러(513)를 통해 송신 전력이 조절된 제1 향상 계층 신호와 기본 계층 신호는 송신 전력이 다르기 때문에, POWER NORMALIZATIOB부(520)를 통해 멀티플렉싱된 신호의 송신 전력을 평준화한다(S420).
FRAMING&INTERLEVING부(531, 532)는 송신 전력이 평준화된 멀티플렉싱 신호와 인젝션 레벨 컨트롤러(514)를 통해 송신 전력이 조절된 제2 향상 계층 신호 각각에 대해 시간 인터리빙, 프레임 생성(프리앰블 포함) 및 주파수 인터리빙을 수행할 수 있다(S430).
이 후, WAVEFORM GENERATION부(541, 542)는 멀티플렉싱된 신호에 상응하는 제1 송신 신호와 제2 향상 계층 신호에 상응하는 제2 송신 신호를 생성할 수 있다(S440).
이 때, WAVEFORM GENERATION부(541, 542)는 파일럿 삽입, MISO 신호처리, IFFT, PAPR 신호처리, 보호구간 삽입 및 부트스트랩 생성 등을 수행하여 제1 송신 신호와 제2 송신 신호를 생성할 수 있다.
이렇게 생성된 제1 송신 신호는 제1 송신 안테나를 통해 송신되고, 제2 송신 신호는 제2 송신 안테나를 통해 송신될 수 있다.
이 때, 제1 향상 계층 신호가 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 신호일 경우에 제1 송신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응하고, 제1 향상 계층 신호가 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 신호일 경우에 제1 송신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 수평 편파 안테나로만 멀티플렉싱된 신호를 송신하도록 고정되지 않고, 수직 편파 안테나로도 기본 계층과 향상 계층이 멀티플렉싱된 신호를 송신할 수 있다.
예를 들어, 수평 편파 안테나를 이용하여 멀티플렉싱된 신호를 송신하는 경우, 수평 편파 신호에 상응하는 제1 향상 계층 신호를 기본 계층 신호와 결합하여 수평 편파 안테나에 상응하는 제1 송신 안테나를 통해 송신할 수 있습니다. 또한, 수직 편파 안테나를 이용하여 멀티플렉싱된 신호를 송신하는 경우, 수직 편파 신호에 상응하는 제1 향상 계층 신호를 기본 계층 신호와 결합하여 수직 편파 안테나에 상응하는 제1 송신 안테나를 통해 송신할 수 있다.
도 5에 도시된 방송 신호 송신 장치를 통해 생성된 제1 송신 신호와 제2 송신 신호는 도 6 내지 도 9에 도시된 것처럼 구성될 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 계층 다중화 방식에 따라 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력이 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력보다 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작은 것을 확인할 수 있다.
이 때, 제1 송신 신호를 송신하는 안테나와 제2 송신 신호를 송신하는 안테나의 편파는 서로 상이할 수 있다. 즉, 제1 송신 신호가 수평 편파 안테나를 통해 송신되면 제2 송신 신호는 수직 편파 안테나를 통해 송신될 수 있고, 제1 송신 신호가 수직 편파 안테나를 통해 송신되면 제2 송신 신호는 수평 편파 안테나를 통해 송신될 수 있다.
이 때, 제1 송신 신호는 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터를 포함하고, 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터의 송신 전력은 동일할 수 있다.
이 때, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함된 경우, 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블의 송신 전력은 제1 송신 신호의 송신 전력보다 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작을 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 제1 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제1 송신 신호를 전송할 수 있다. 제1 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 제1 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
도 6의 제2 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제2 송신 신호를 전송할 수 있다. 제2 송신 신호의 데이터는 향상 계층 데이터만을 포함할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 것처럼, 제2 송신 안테나에서 부트스트랩 및 프리앰블의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
그러나, 제2 송신 안테나에서 부트스트랩 및 프리앰블과 데이터의 송신 전력은 서로 다르게 전송될 수 있다. 이 경우, 제2 송신 안테나에서 데이터의 송신 전력은 부트스트랩 및 프리앰블의 송신 전력보다 작게 전송될 수 있다. 예를 들어, 데이터의 송신 전력은 부트스트랩 및 프리앰블의 송신 전력보다 송신 전력 오프셋만큼 작게 전송될 수 있다.
다른 예를 들어, 도 7을 참조하면, 제1 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제1 송신 신호를 전송할 수 있다. 제1 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 제1 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
도 7의 제2 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제2 송신 신호를 전송할 수 있다. 제2 송신 신호의 데이터는 향상 계층 데이터만을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 제2 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
그러나, 제2 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력과 다르게 전송될 수 있다. 이 경우, 제2 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 송신 전력보다 작게 전송될 수 있다. 예를 들어, 제2 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력보다 송신 전력 오프셋만큼 작게 전송될 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함되지 않을 수도 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제1 송신 신호를 전송할 수 있다. 제1 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 도 8에 도시된 것처럼, 제1 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
도 8의 제2 송신 안테나에서는 데이터만으로 구성된 제2 송신 신호를 전송할 수 있다. 즉, 제2 송신 안테나에서는 부트스트랩이나 프리앰블이 전송되지 않을 수 있다. 이 때, 제2 송신 신호의 데이터는 향상 계층 데이터만을 포함할 수 있다.
또한, 제2 송신 안테나의 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 데이터의 송신 전력과 다르게 전송될 수 있다. 이 경우, 제2 송신 안테나의 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 데이터의 송신 전력보다 작게 전송될 수 있다. 예를 들어, 제2 송신 안테나의 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 데이터의 송신 전력보다 송신 전력 오프셋만큼 작게 전송될 수 있다.
이 때, 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함되지 않는 경우, 제2 송신 신호는 도 9에 도시된 것처럼 제2 송신 신호에 포함된 제2 데이터와 동일한 송신 전력의 시퀀스를 포함하여 전송될 수도 있다.
예를 들어, 도 9를 참조하면, 제1 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제1 송신 신호를 전송할 수 있다. 제1 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 도 9에 도시된 것처럼, 제1 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
도 9의 제2 송신 안테나에서는 시퀀스 및 데이터로 구성된 제2 송신 신호를 전송할 수 있다. 제2 송신 신호의 데이터는 향상 계층 데이터만을 포함할 수 있다. 제2 송신 신호의 시퀀스는 0과 1로 이루어진 바이너리 시퀀스 일 수 있다. 예를 들어, 시퀀스는 특정 절차에 따라 생성된 슈도 랜덤 바이너리 시퀀스(pseudorandom binary sequence) 일 수 있다.
이 때, 제2 송신 안테나에서 전송되는 시퀀스는 제1 송신 안테나의 부트스트랩 및 프리앰블이 전송되는 시점에 전송될 수 있다. 제2 송신 안테나에서 시퀀스 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
또한, 제2 송신 안테나의 시퀀스 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력과 다르게 전송될 수 있다. 이 경우, 제2 송신 안테나의 시퀀스 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나 보다 작게 전송될 수 있다. 예를 들어, 제2 송신 안테나의 시퀀스 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력보다 송신 전력 오프셋만큼 작게 전송될 수 있다.
이와 같은 방식으로 차세대 지상파 방송 시스템에서 다중안테나 및 계층다중화 기술을 이용하여 방송 신호를 송신함으로써 다중안테나를 이용한 방송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 계층 다중화가 적용된 다중안테나 시스템에서의 방송 신호 송신 기술을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 수신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 단일 안테나가 구비된 방송 신호 수신 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.
이하에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 수신 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 11을 참조하여 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나 중 어느 하나의 안테나만 구비되어 기본 계층 데이터만을 수신하는 구조의 방송 신호 수신 장치에서의 신호 처리 흐름을 설명하도록 한다.
도 11을 참조하면, 방송 신호 수신 장치 또는 수신 단말은, 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나를 통해 신호를 수신한다.
이 후, OFDM DE-MODULATION부(1110)는 수신 신호에 대해 OFDM 신호 복조를 수행할 수 있다. 이 때, OFDM 신호 복조는 부트스트랩 제거, 보호구간 제거, PAPR 역연산, FFT 연산, MISO 역연산 및 채널추정을 포함할 수 있다.
이 후, DE-FRAMING&DE-INTERLEAVING(1120)부는 수신 신호에 대해 주파수 인터리버 역연산, 프리앰블 제거 및 시간 인터리버 역연산을 수행할 수 있다.
이 후, POWER DE-NORMALIZATION부(1130)는 수신 신호에 대해 송신 전력 평준화의 역연산을 수행할 수 있다.
이 후, BICM-1부(1140)는 채널디코딩, 비트 디인터리빙 및 성상 디매핑을 수행하여 기본 계층 데이터를 추정할 수 있다.
이 때, 도 11에 도시된 방송 신호 수신 장치의 구조는 도 5에 도시된 것처럼 제2 송신 안테나에서 기본 계층 신호가 전송되지 않고 향상 계층 신호가 전송되는 경우에 활용할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여 다중 안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호를 수신하는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 수신 방법은 수신 신호들을 생성한다(S1010).
도 12를 참조하면, OFDM D-modulation부(1211, 1212)는 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나를 통해 수신된 신호들에 대해 OFDM 신호 복조 과정을 수행하여 수신 신호들을 생성할 수 있다.
이 때, 제1 수신 안테나가 수평 편파 안테나일 경우에 제2 수신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응하고, 제1 수신 안테나가 수직 편파 안테나일 경우에 제2 수신 안테나는 수편 편파 안테나에 상응할 수 있다.
이 때, OFDM DE-MODULATION부(1211, 1212)는 부트스트랩 제거, 보호구간 제거, PAPR 역연산, FFT 연산, MISO 역연산 및 채널추정을 수행하여 수신 신호들을 생성할 수 있다.
이 후, DE-FRAMING&DE-INTERLEAVING부(1221, 1222)는 수신 신호들에 대해 주파수 인터리버 역연산, 프리앰블 제거 및 시간 인터리버 역연산을 수행한다(S1020).
이 후, 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 상응하는 기본 계층 신호를 복원한다(S1030).
이 때, 기본 계층 신호는 도 11에서 설명한 구조와 동일한 신호 흐름을 거쳐 복원될 수 있다.
이 후, 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 기본 계층 신호가 제거된 제1 향상 계층 신호 및 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제2 향상 계층 신호를 기반으로 향상 계층 신호를 복원한다(S1040).
이 때, 복원된 기본 계층 신호에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하여 캔슬레이션 신호를 생성하고, 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 캔슬레이션 신호를 제거하여 제1 향상 계층 신호를 추출할 수 있다.
예를 들어, 도 12에 도시된 BICM-1부(1240)를 통해 추정된 기본 계층 데이터를 송신단에서 사용된 것과 동일한 BICM부(1250)에 입력함으로써 제1 수신 안테나를 통해 수신된 기본 계층 신호에 상응하는 캔슬레이션 신호를 생성할 수 있다. 이 때, POWER DE-NORMALZATION부(1230)를 통해 출력되는 신호는 제1 수신 안테나를 통해 수신된 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호가 결합된 신호이므로, 해당 신호에서 캔슬레이션 신호(기본 계층 신호)를 제거해줌으로써 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제1 향상 계층 신호만을 추출해 낼 수 있다.
(기본 계층 신호 + 제1 향상 계층 신호)-캔슬레이션 신호 = 제1 향상 계층 신호
이 후, 도 12에 도시된 DE-FRAMING&DE-INTERLEAVING부(1222)를 통해 출력되는 제2 향상 계층 신호와 상기에서 도출된 제1 향상 계층 신호에 대해 채널 디코딩, 비트 디인터리빙, MIMO 멀티플렉싱 및 성상 디매핑을 수행하여 하나의 향상 계층 신호를 복원하고, 향상 계층 데이터를 추정할 수 있다.
즉, 도 12에 도시된 것처럼, 제1 수신 안테나를 통해 수신된 제1 향상 계층 신호와 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제2 향상 계층 신호를 MIMO BICM-1부(1260)로 입력함으로써 향상 계층 데이터를 추정할 수 있다.
이 때, 도 12에 도시된 방송 신호 수신 장치의 구조는 도 5에 도시된 것처럼 제2 송신 안테나에서 기본 계층 신호가 전송되지 않고 향상 계층 신호가 전송되는 경우에 활용할 수 있다.
이와 같은 방식으로 차세대 지상파 방송 시스템에서 다중안테나 및 계층다중화 기술을 이용하여 방송 신호를 수신함으로써 다중안테나를 이용한 방송 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 계층 다중화가 적용된 다중안테나 시스템에서의 방송 신호 수신 기술을 제공할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 13을 참조하면, BICM(Bit Interleaved Coded Modulation)부(1311)는 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)를 입력 받아 기본 계층 신호를 생성할 수 있다.
이 때, BICM부(1311)는 기본 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하여 기본 계층 신호를 생성할 수 있다.
MIMO BICM부(1312)는 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 입력 받아 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들을 생성할 수 있다.
이 때, MIMO BICM부(1312)는 향상 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙, MIMO 디멀티플렉싱 및 성상 매핑을 수행하여 향상 계층 신호들을 생성할 수 있다. 즉, MIMO BICM부(512)를 거치면서 두 개의 출력 신호가 나오게 되는데, 하나는 수평 편파 안테나 송신을 위한 신호에 해당하고, 다른 하나는 수직 편파 안테나 송신을 위한 신호에 해당할 수 있다.
이렇게 생성된 향상 계층 신호들은 인젝션 레벨 컨트롤러(1313, 1314)로 입력되어 송신 전력이 조절될 수 있다.
이 때, 인젝션 레벨 컨트롤러(1313, 1314)에서는 입력된 향상 계층 신호의 송신 전력을 기설정된 송신 전력 오프셋(Injection Level)만큼 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 인젝션 레벨 컨트롤러(1313)는 수평 편파에 상응하는 제1 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시키고, 인젝션 레벨 컨트롤러(1314)는 수직 편파에 상응하는 제2 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 인젝션 레벨 컨트롤러(1313)는 수직 편파에 상응하는 제1 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시키고, 인젝션 레벨 컨트롤러(1314)는 수평 편파에 상응하는 제2 향상 계층 신호의 송신 전력을 감소시킬 수 있다.
결합부(1315)는 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 제1 멀티플렉싱된 신호를 생성할 수 있다.
결합부(1316)는 기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 결합하여 제2 송신 안테나에 상응하는 제2 멀티플렉싱된 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 인젝션 레벨 컨트롤러(1313)를 통해 송신 전력이 조절된 제1 향상 계층 신호 및 인젝션 레벨 컨트롤러(1314)를 통해 송신 전력이 조절된 제2 향상 계층 신호와 기본 계층 신호는 송신 전력이 다르기 때문에, POWER NORMALIZATION부(1321, 1322)를 통해 제1 멀티플렉싱 신호와 제2 멀티플렉싱 신호의 송신 전력을 평준화할 수 있다.
FRAMING&INTERLEVING부(1331, 1332)는 송신 전력이 평준화된 제1 멀티플렉싱 신호와 제1 멀티플렉싱 신호 각각에 대해 시간 인터리빙, 프레임 생성(프리앰블 포함) 및 주파수 인터리빙을 수행할 수 있다.
WAVEFORM GENERATION부(1341, 1342)는 제1 멀티플렉싱 신호에 상응하는 제1 송신 신호와 제2 멀티플렉싱 신호에 상응하는 제2 송신 신호를 생성할 수 있다.
이 때, WAVEFORM GENERATION부(1341, 1342)는 파일럿 삽입, MISO 신호처리, IFFT, PAPR 신호처리, 보호구간 삽입 및 부트스트랩 생성 등을 수행하여 제1 송신 신호와 제2 송신 신호를 생성할 수 있다.
이렇게 생성된 제1 송신 신호는 제1 송신 안테나를 통해 송신되고, 제2 송신 신호는 제2 송신 안테나를 통해 송신될 수 있다.
이 때, 제1 송신 안테나는 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 안테나 또는 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 안테나에 해당할 수 있으며, 제1 송신 안테나와 제2 송신 안테나는 서로 편파가 다른 안테나에 상응할 수 있다.
예를 들어, 제1 송신 안테나가 수평 평파 안테나이고 제2 송신 안테나가 수직 편파 안테나일 경우, 제1 송신 신호는 수평 편파 신호에 상응하게 생성되고 제2 송신 신호는 수직 편파 신호에 상응하게 생성될 수 있다. 또한, 제1 송신 안테나가 수직 평파 안테나이고 제2 송신 안테나가 수평 편파 안테나일 경우, 제1 송신 신호는 수직 편파 신호에 상응하게 생성되고 제2 송신 신호는 수평 편파 신호에 상응하게 생성될 수 있다.
도 13에 도시된 방송 신호 송신 장치를 통해 생성된 제1 송신 신호와 제2 송신 신호는 도 14에 도시된 것처럼 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 14를 참조하면, 제1 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제1 송신 신호를 전송할 수 있다. 제1 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 제1 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 도 14에 도시된 것처럼, 제1 송신 안테나에서 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
도 14의 제2 송신 안테나에서는 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터로 구성된 제2 송신 신호를 전송할 수 있다. 제2 송신 신호의 데이터는 기본 계층 데이터와 제2 향상 계층 데이터가 결합된 것일 수 있다. 제2 송신 안테나에서도 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 동일하게 전송될 수 있다.
또한, 제2 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력은 제1 송신 안테나의 부트스트랩, 프리앰블 및 데이터의 송신 전력과 동일하게 전송될 수 있다.
이하에서는 도 15 내지 도 16을 참조하여, 도 13을 통해 송신된 방송 신호를 수신하는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
먼저 도 15를 참조하면, 방송 신호 수신 장치 혹은 방송 신호 수신 단말은 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 통하여 신호를 수신할 수 있다.
이 때, 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나는 서로 다른 편파에 상응하는 안테나일 수 있다. 즉, 제1 수신 안테나가 수평 편파 안테나인 경우에 제2 수신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응하고, 제1 수신 안테나가 수직 편파 안테나인 경우에 제2 수신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응할 수 있다.
OFDM DE-MODULATION부(1311, 1312)는 수신 신호에 대해 OFDM 신호 복조를 수행할 수 있다. 이 때, OFDM 신호 복조는 부트스트랩 제거, 보호구간 제거, PAPR 역연산, FFT 연산, MISO 역연산 및 채널추정을 포함할 수 있다.
MRC부(1320)는 OFDM 신호 복조된 신호에 대하여 MRC(Maximal Ratio Combining)을 수행할 수 있다.
이 후, MRC 수행된 신호에 대하여, DE-FRAMING&DE-INTERLEAVING(1120)부, POWER DE-NORMALIZATION부(1340), BICM-1부(1350)를 통해 DE-framing & DE-interleaving, Power DE-normalization, BICM 역연산을 수행함으로써 기본 계층 데이터를 추정할 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 방송 신호 수신 장치 혹은 방송 신호 수신 단말은 제1 수신 안테나 및 제2 수신 안테나를 통하여 신호를 수신할 수 있다.
이 때, 제1 수신 안테나와 제2 수신 안테나는 서로 다른 편파에 상응하는 안테나일 수 있다. 즉, 제1 수신 안테나가 수평 편파 안테나인 경우에 제2 수신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응하고, 제1 수신 안테나가 수직 편파 안테나인 경우에 제2 수신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응할 수 있다.
OFDM DE-MODULATION부(1411)는 수신 신호에 대해 OFDM 신호 복조를 수행할 수 있다. 이 때, 도 15에서 설명한 구조와 동일하게 기본 계층 데이터를 추정할 수 있다.
이 후, 추정된 기본 계층 데이터를 BICM부(1480)로 입력하여 캔슬레이션 신호에 상응하는 기본 계층 수신 신호를 생성할 수 있다.
이 후, OFDM DE-MODULATION부(1411, 1412), DE-FRAMING&DE-INTERLEAVING(1461)부, POWER DE-NORMALIZATION부(1462)를 각각 거친 수신 신호에서 캔슬레이션 신호를 빼줌으로써 제1 향상 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 추출할 수 있다.
이후, 제1 향상 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 MIMO BCIM-1부(1490)로 입력하여 향상 계층 데이터를 추정할 수 있다.
이 때, 도 15 및 도 16에 도시된 방송 신호 수신 장치의 구조는 도 13과 같이 수평 편파 안테나와 수직 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나와 수평 편파 안테나에서 기본 계층 신호와 향상 계층 신호가 전송되는 경우에 활용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 다중안테나 및 계층다중화를 이용한 방송 신호 송/수신 방법 및 이를 위한 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
200: 송신기
210: 단일 안테나 수신기
220: 다중 안테나 수신기

Claims (20)

  1. 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 MIMO BICM부;
    기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 결합부; 및
    상기 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 제2 향상 계층 신호에 상응하고 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성부들
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 향상 계층 신호가 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응하고, 상기 제1 향상 계층 신호가 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력은 상기 제1 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력보다 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작은 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 송신 신호는
    제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터의 송신 전력은 동일한 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함된 경우, 상기 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블의 송신 전력은 상기 제1 송신 신호의 송신 전력보다 상기 기설정된 송신 전력 오프셋만큼 작은 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 송신 신호에 제2 부트스트랩과 제2 프리앰블이 포함되지 않는 경우, 상기 제2 송신 신호는 상기 제2 송신 신호에 포함된 제2 데이터와 동일한 송신 전력의 시퀀스를 포함하여 전송되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 시퀀스는
    상기 제1 부트 스트랩과 제1 프리앰블이 전송되는 시점에 전송되고, 바이너리 시퀀스에 상응하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 기본 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하는 BICM부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 향상 계층 신호들은
    상기 향상 계층 데이터에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙, MIMO 디멀티플렉싱 및 성상 매핑을 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 향상 계층 신호들의 송신 전력을 조절하는 인젝션 레벨 컨트롤러들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  11. 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 기반하여 수신 신호들을 생성하는 신호 수신부들;
    제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 상응하는 기본 계층 신호를 복원하는 제1 디코더; 및
    상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 상기 기본 계층 신호가 제거된 제1 향상 계층 신호 및 제2 수신 안테나를 통해 수신된 제2 향상 계층 신호를 기반으로 향상 계층 신호를 복원하는 제2 디코더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 수신 안테나와 상기 제2 수신 안테나는 서로 다른 편파의 신호를 수신하되, 상기 제1 수신 안테나는 수평 편파 안테나 또는 수직 편파 안테나에 상응하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 기본 계층 신호는
    상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에 대해 채널 디코딩, 비트 디인터리빙 및 성상 디매핑을 수행하여 복원되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    복원된 기본 계층 신호에 대해 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 성상 매핑을 수행하여 캔슬레이션 신호를 생성하고, 상기 제1 수신 안테나를 통해 수신된 신호에서 상기 캔슬레이션 신호를 제거하여 상기 제1 향상 계층 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 향상 계층 신호는
    상기 제1 향상 계층 신호와 상기 제2 향상 계층 신호에 대해 채널 디코딩, 비트 디인터리빙, MIMO 멀티플렉싱 및 성상 디매핑을 수행하여 복원되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 수신 신호들은
    상기 복수개의 수신 안테나들을 통해 수신된 신호들에 대해 OFDM 신호 복조 과정을 수행하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 수신 장치.
  17. 향상 계층 데이터(ENHANCED LEVEL DATA)를 서로 다른 편파를 갖는 두 개의 향상 계층 신호들로 나누는 MIMO BICM부;
    기본 계층 데이터(CORE LAYER DATA)에 상응하는 기본 계층 신호와 제1 향상 계층 신호를 결합하여 제1 송신 안테나에 상응하는 제1 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 제1 결합부;
    상기 기본 계층 신호와 제2 향상 계층 신호를 결합하여 제2 송신 안테나에 상응하는 제2 멀티플렉싱된 신호를 생성하는 제2 결합부; 및
    상기 제1 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제1 송신 안테나를 통해 송신되는 제1 송신 신호 및 상기 제2 멀티플렉싱된 신호에 상응하고 상기 제2 송신 안테나를 통해 송신되는 제2 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성부들
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 향상 계층 신호가 수평 편파(HORIZONTAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수평 편파 안테나에 상응하고, 상기 제1 향상 계층 신호가 수직 편파(VERTICAL POLARIZATION) 신호일 경우에 상기 제1 송신 안테나는 수직 편파 안테나에 상응하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력과 상기 제2 송신 신호에 포함된 데이터의 송신 전력은 동일한 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 송신 신호는
    제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 부트스트랩, 제1 프리앰블 및 제1 데이터의 송신 전력은 동일하며,
    상기 제2 송신 신호는
    제2 부트스트랩, 제2 프리앰블 및 제2 데이터를 포함하고, 상기 제2 부트스트랩, 제2 프리앰블 및 제2 데이터의 송신 전력은 동일한 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
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