WO2011096762A2 - Broadcast signal transmitting apparatus, broadcast signal receiving apparatus, and method for transceiving a broadcast signal in a broadcast signal transceiving apparatus - Google Patents

Broadcast signal transmitting apparatus, broadcast signal receiving apparatus, and method for transceiving a broadcast signal in a broadcast signal transceiving apparatus Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a broadcast signal transmitting apparatus for transmitting a broadcast signal, a broadcast signal receiving apparatus for receiving a broadcast signal, and a method for transmitting and receiving broadcast signals, and more particularly, an apparatus for transmitting and receiving a mobile broadcast signal; It is about a method.
  • the digital broadcast signal may include a larger amount of video / audio data than the analog broadcast signal, and may include various additional data in addition to the video / audio data.
  • the digital broadcasting system for digital broadcasting may provide HD (High Definition) level images, multi-channel sound, and various additional services.
  • HD High Definition
  • data transmission efficiency for high-capacity data transmission, robustness of the transmission / reception network, and flexibility of the network considering mobile reception equipment still need to be improved.
  • an object of the present invention is to transmit and receive a broadcast signal transmitter, a broadcast signal receiver, and an additional broadcast signal that can transmit and receive additional broadcast signals without securing additional frequencies using RF signals of the existing broadcast system. To provide a method.
  • Another object of the present invention is to transmit and receive a broadcast signal transmitter, a broadcast signal receiver, and a mobile broadcast signal that can transmit and receive a mobile broadcast signal without additional frequency by using an RF signal of a conventional broadcast system. To provide a method.
  • a method of transmitting a broadcast signal by performing FEC encoding on an input signal, wherein the FEC-encoded signal is inputted according to a modulation type. Dividing into a signal, performing MIMO encoding on the first input signal and the second input signal, and outputting a first transmission signal and a second transmission signal, and performing an FFT on a first signal frame including the first transmission signal.
  • the pilot signal of the pilot pattern determined based on the FFT size information is inserted into the signal frame, and the pilot signal is inserted into the start position of the second signal frame into which the pilot signal is inserted. 1, comprises a first step of inserting a second preamble signal.
  • the first signal frame includes one or more OFDM symbols
  • the second signal frame includes one or more OFDM symbols
  • the sign of the pilot signal inserted into the carrier is the same, and the sign of the pilot signal inserted into at least one other subcarrier is opposite.
  • the first preamble signal includes FFT size information of the corresponding signal frame
  • the second preamble signal includes pilot pattern information of the corresponding signal frame.
  • Each of the first and second signal frames further includes L1 signaling information, the L1 signaling information includes guide interval size information of the corresponding signal frame, and the guide interval size information determines a pilot pattern of the corresponding signal frame. Can be used.
  • the present invention by inserting and transmitting the ninth pilot pattern PP9 and using the same for channel estimation at the receiver, it is possible to strongly cope with a fast channel change. In particular, it is more effective to apply the ninth pilot pattern PP9 according to the present invention in a mobile environment.
  • the ninth pilot pattern PP9 has an advantage of improving mobility while using the network infrastructure of the existing terrestrial broadcasting system as it is.
  • the present invention is more robust to burst fading that may occur in a mobile fading environment, and has an advantage of improving signal detection performance.
  • the present invention can increase the data transmission efficiency and increase the robustness (Robustness) of transmitting and receiving broadcast signals by using the MIMO system.
  • the present invention it is possible to provide a method and apparatus for transmitting and receiving a broadcast signal capable of receiving a digital broadcast signal without error even in a mobile reception device or an indoor environment.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of a super frame structure including an additional broadcast signal frame according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a signal frame according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an input processor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a mode adaptation module of an input processor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a stream adaptation module of an input processor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a BICM module according to the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the BICM module according to the present invention.
  • Figure 9 is a block diagram showing an embodiment of a frame builder according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of an OFDM generation according to the present invention
  • FIG. 11 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention.
  • Figure 13 is a block diagram showing an embodiment of a frame demapper according to the present invention
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating an embodiment of a BICM decoder according to the present invention.
  • 15 is a block diagram illustrating an embodiment of an output processor according to the present invention.
  • 16 is a block diagram illustrating another embodiment of an output processor according to the present invention.
  • 17 is a block diagram illustrating a MIMO transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a block diagram illustrating a MIMO receiving system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a data transmission / reception method according to MIMO transmission of an SM scheme in a channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates an input signal and a transmission / reception signal performing the MIMO encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 21 shows the constellations in the case of using the subset of GC as the MIMO encoding matrix according to the present invention and in the case of the first embodiment, respectively;
  • FIG. 22 is a diagram showing the relationship between Euclidean distance and Hamming distance in the constellations when a subset of GC is used as the MIMO encoding matrix according to the present invention and in the case of the first embodiment;
  • FIG. 23 illustrates an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 illustrates a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 illustrates an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
  • 26 is a block diagram showing another embodiment of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating another embodiment of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • FIG. 28 is a block diagram showing another embodiment of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
  • 29 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • FIG. 30 is a view showing a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 31 illustrates a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram showing a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to another embodiment of the present invention
  • 33 to 35 are diagrams showing embodiments of a signal frame for data transmission between a base station and an enhancement layer according to the present invention.
  • 36 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
  • FIG. 37 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • 38 (b) is a block diagram illustrating an embodiment of a P1 symbol generator according to the present invention.
  • 39 illustrates an embodiment of a super frame structure including an additional preamble symbol in an additional broadcast signal frame according to the present invention.
  • FIG. 40 is a block diagram illustrating another embodiment of an OFDM generator according to the present invention.
  • 41 is a table showing an example of parameters of nine distributed pilot patterns according to the present invention.
  • FIG 43 is a view showing an embodiment of a ninth pilot pattern according to the present invention.
  • 44 is a view showing an embodiment of a structure of a P1 symbol and a structure of an AP1 symbol according to the present invention.
  • 45 is a block diagram illustrating still another embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention.
  • 46 is a block diagram illustrating an embodiment of a P1 symbol detector according to the present invention.
  • 47 is a block diagram illustrating an embodiment of an AP1 symbol detector according to the present invention.
  • FIG. 48 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for transmitting a broadcast signal according to the present invention.
  • the present invention provides an apparatus and method for transmitting and receiving an additional broadcast signal while sharing an RF frequency band with a conventional terrestrial broadcasting system (or T2 system) such as DVB-T2.
  • the additional broadcast signal may be an extended (or enhanced) broadcast signal and / or a mobile broadcast signal.
  • an additional broadcast signal is processed and transmitted in a non-MIMO (Multi Input Multi Output) method or a MIMO method.
  • the non-MIMO method corresponds to a multi-input single output (MISO), single-input single output (SISO) method, and the like.
  • the SISO method uses one transmit antenna and one receive antenna for transmitting and receiving broadcast signals.
  • the MISO method refers to a method in which a broadcast signal can be received by a plurality of transmit antennas and one receive antenna without performance loss.
  • the MISO method uses an Alamouti method.
  • the same data can be received by a plurality of receive antennas in order to improve performance in the reception system, the description will be included in the scope of the MISO in this case.
  • the SIMO method uses a single transmit antenna and a plurality of receive antennas to transmit and receive broadcast signals.
  • the MIMO scheme refers to a scheme for providing transmission / reception diversity and high transmission efficiency of a broadcast signal using a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas.
  • the MIMO scheme processes signals differently in time and space, and transmits a plurality of data streams through parallel paths operating simultaneously in the same frequency band to achieve diversity effects and high transmission efficiency.
  • multiple antennas of MISO or MIMO may be described with two antennas as an example for convenience of description, but the description of the present invention may be applied to a system using two or more antennas.
  • the super frame may be composed of a plurality of frames, and frames belonging to one super frame may be transmitted by the same transmission scheme.
  • the super frame according to an embodiment of the present invention may be composed of a plurality of T2 frames (also referred to as terrestrial broadcast frames or signal frames) and a plurality of non-T2 frames for additional broadcast signals.
  • the non-T2 frame may include a Future Extension Frame (FEF) provided in a conventional T2 system.
  • FEFs are not contiguous and may be inserted between T2 frames.
  • the additional broadcast signal may be included in the T2 frame or the FEF and transmitted.
  • the present invention will be referred to as a FEF part that transmits a mobile broadcast signal as a Next Generation Handheld (NGH) frame (or signal frame).
  • NGH Next Generation Handheld
  • the signal frame (or transmission frame) indicates one of a frame for a T2 frame, an FEF, an NGH frame, and an extended (or enhanced) broadcast signal.
  • the NGH frame according to the present invention is composed of a P1 symbol, one or more P2 symbols, and a plurality of data symbols as shown in FIG. 1.
  • the P1 symbol transmits P1 signaling information
  • the P2 symbol transmits L1 signaling information.
  • the P1 signaling information carried by the P1 symbol includes a transmission type and basic transmission parameters.
  • the P1 signaling information includes an S1 field and an S2 field.
  • the S1 field signals the preamble format. For example, if the S1 field value is 000, the preamble is a T2 preamble and indicates that data is transmitted in an SISO format (T2_SISO). If the S1 field value is 001, this indicates that the preamble is a T2 preamble and data is transmitted in MISO format (T2_MISO). If the S1 field value is 010, this indicates that the preamble is a non-T2 preamble.
  • each physical layer pipe (PLP) constituting a T2 frame or FEF part may correspond to one or more broadcast services, and corresponds to each component constituting the broadcast service, for example, video, extended video, audio, and data stream. You may. Attribute information about the FEF part, for example, information such as type, length, and interval may be signaled using the S2 field of the P1 signaling information.
  • the PLP is a unit for data transmission. That is, one service may be transmitted to one PLP, or service components constituting one service may be divided and transmitted to different PLPs. If the service components constituting one service are separated and transmitted to different PLPs, the receiving end is combined into one service again.
  • each service can be transmitted and received through multiple RF channels, where the PLP is the path through which this service is transmitted or the stream transmitted through that path.
  • the PLP may be located in slots that are distributed at time intervals on a plurality of RF channels, or may be distributed at time intervals on one RF channel.
  • Such a signal frame may transmit PLPs distributed over at least one RF channel in time. In other words, one PLP may be transmitted distributed in time in one RF channel or multiple RF channels.
  • the signal frame includes a P1 signaling part, an L1 signaling part, and a PLP part. That is, the P1 signaling part is allocated to the front in the corresponding signal frame, followed by the L1 signaling part and the PLP part.
  • L1 signaling information only information included in the L1 signaling part may be referred to as L1 signaling information, and both signaling information included in the P1 signaling part and signaling information included in the L1 signaling part may be referred to as L1 signaling information.
  • the P1 signaling information transmitted to the P1 signaling part is used to detect a signal frame and provide tuning information.
  • the next L1 signaling part is decoded based on the P1 signaling information to obtain information on the structure and signal frame configuration of the PLP. That is, the L1 signaling information includes P1 signaling information of the Pl signaling part, L1-pre signaling information and L2-post signaling information of the L1 signaling part.
  • the L1-pre signaling information includes information necessary for the receiver to receive and decode the L1-post signaling information.
  • the L1-post signaling information includes parameters required for the receiver to access the PLP.
  • the L1-post signaling information again includes configurable L1-post signaling information, dynamic L1-post signaling information, extension L1-post signaling information, CRC information, and includes L1 padding data. It may further include.
  • the PLP part includes at least one common PLP and at least one data PLP.
  • the common PLP may include network information such as a network information table (NIT) or PLP information, and service information such as a service description table (SDT) or an event information table (EIT).
  • the data PLP may include audio, video and data TS streams and PSI / SI information such as a program association table (PAT) and a program map table (PMT).
  • the data PLP may include a Type1 data PLP transmitted by one sub slice per signal frame and a Type2 data PLP transmitted by a plurality of sub slices.
  • one data PLP may correspond to one service, and one of the service components constituting the service such as video (or video of a base layer), extended video (or video of an enhancement layer), It may also correspond to an audio and data component (or stream).
  • the data PLP may indicate that the PLP corresponds to the service component by using the PLP_TYPE field in the L1-post signaling information, in particular, the configurable L1-post signaling information.
  • the common PLP may be decoded together with the data PLP, and the data PLP may be selectively decoded. That is, although the common PLP + data PLP can always be decoded, the data PLP1 + data PLP2 may not be decoded in some cases.
  • Information entering the common PLP may include PSI / SI information.
  • auxiliary data may be added to the signal frame. That is, when the signal frame is viewed at the symbol level, the P1 symbol transmits P1 signaling information, and one or more P2 symbols transmit L1-pre signaling information, L1-post signaling information, and common PLP. And the data symbols carry the data PLP.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal transmission apparatus (or broadcast transmitter) according to the present invention.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals may include an input pre-processor 128000, an input processor 128100, a BICM module 128200, a frame builder 128300, and an OFDM generator 128400.
  • the input stream may include at least one of an MPEG-TS stream or an Internet Protocol (IP) stream or a General Sream Encapsulation (GSE) stream (or GS stream).
  • IP Internet Protocol
  • GSE General Sream Encapsulation
  • the input pre-processor 128000 receives at least one of an MPEG-TS stream, an IP stream, or a GSE stream, and generates one or more PLPs in a service unit (or service component unit) to provide robustness.
  • the input processor 128100 generates a BB frame that includes one or more PLPs generated by the input pre-processor 128000.
  • the input processor 128100 may generate a BB frame after separating the input PLPs into PLPs corresponding to a service component.
  • the BICM module 128200 adds redundancy and interleaves the output of the input processor 128100 to correct an error on a transmission channel.
  • the frame builder 128300 completes a transmission frame structure by mapping a plurality of PLPs to a transmission frame on a cell basis.
  • the OFDM generator 128400 generates a baseband signal that can be transmitted to the antenna by OFDM modulation of the input data.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an embodiment of an input processor 128100 of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention.
  • the input processor 128100 may include an input interface module 129100, a CRC-8 encoder 129200, a BB header inserter 129300, a padding inserter 129300, and a BB scrambler 129400.
  • the input interface module 129100, the CRC-8 encoder 129200, and the BB header inserter 129300 are referred to as mode adaptation modules, and the padding inserter 129300 and the BB scrambler 129400. This is called a stream adaptation module.
  • the interface module 129100 slices an input stream in units of the number of bits necessary to generate a base band (BB) frame to generate a BB frame.
  • the CRC-8 encoder 129200 performs CRC encoding on the BB frame, and the BB header inserter 129300 inserts a header having a fixed size in front of the BB frame on which the CRC encoding is performed.
  • the padding inserter 129300 may insert a padding bit into the BB frame to form a BB frame when the data amount of the input bit stream is smaller than the amount of the BB frame for FEC.
  • the BB scrambler 129400 performs XOR (Exclusive OR) operation on a bit stream of a BB frame using a pseudo random binary sequence (PRBS) to perform rendering.
  • PRBS pseudo random binary sequence
  • FIG. 5 illustrates one embodiment of a mode adaptation module of the input processor 128100 for multiple PLP inputs in accordance with the present invention.
  • the input processor 128100 may include p + 1 input interface modules 111200-0 to p, p + 1 input stream sync modules 111210-0 to p, and p +1 delay compensator (111220-0 ⁇ p), p + 1 null packet deleter (111230-0 ⁇ p), p + 1 cyclic redundancy check (CRC) encoder (111240 -0 to p) and p + 1 BB header inserters 111250-0 to p.
  • 5 illustrates an example in which the input stream type is MPEG-TS. If the input stream type is IP, the delay compensator and the null packet canceller may be omitted. In addition, if the input stream type is GSE, the delay compensator, the null packet canceller, and the CRC encoder may be omitted.
  • the input MPEG-TS or IP or GSE streams may be converted into p + 1 streams to be independently processed through the input preprocessor 128000 or the input processor 128100.
  • the stream to be independently processed may be a complete TS stream including several service components, or may be a TS stream of a minimum unit including only one service component (for example, video or audio).
  • it may be a complete GSE stream including several service components or a GSE stream including only one service component.
  • it may be a complete IP stream including several service components or an IP stream including only one service component.
  • transmission efficiency may be improved by including and transmitting information that can be commonly transmitted to a plurality of PLPs, such as a transport layer signal of MPEG-TS, in one PLP.
  • PLP-0 shown in FIG. 5 plays such a role, and this PLP is referred to as a common PLP in the present invention.
  • P PLPs other than PLP-0 of FIG. 5 may be used for data transmission, and such PLPs are referred to as data PLPs in the present invention.
  • 5 is an embodiment, and there may be a plurality of common PLPs such as PLP-0.
  • the input stream sink modules 111210-0 to p generate sink timing information in consideration of all delays that may occur in a channel and a transmission process so that the service may be restored to its original timing when the receiver recovers the service.
  • the sync timing information may be input stream clock reference (ISCR) information.
  • the delay compensators 111220-0 to p compensate for the delay difference between the PLPs when a plurality of PLPs are present so that the frame can be efficiently formed. That is, the delay compensators 111220-0 to p synchronize and delay the respective PLPs based on the sync timing information generated by the input stream sink modules 111210-0 to p.
  • the null packet removers 111230-0 to p may respectively remove null packets inserted in the case of a variable bit rate (VBR) service to increase transmission efficiency. At this time, the number of removed null packets DNP is inserted and output according to the removed position.
  • VBR variable bit rate
  • the CRC encoders 111240-0 to p add CRC data by performing CRC encoding on the BB frame in order to increase transmission reliability of the BB frame.
  • the BB header inserters 111250-0 to p insert a header having a fixed size in front of the corresponding BB frame so as to identify the format of the data field.
  • the header includes Mode Adaptation Type information indicating whether the TS, IP, or GS, User Packet Length information, Data Field Length information, and User Packet Sync Byte. Information), and the like.
  • FIG. 6 illustrates one embodiment of a stream adaptation module of an input processor 128100 for multiple PLP inputs in accordance with the present invention.
  • the stream adaptation module includes a scheduler (110300), p + 1 frame delays (130100-0 ⁇ p), p + 1 in-band signaling / padding inserters (130200-0 ⁇ p), and p + 1 It may include a BB scrambler (130300-0 ⁇ p).
  • the scheduler 110300 may perform scheduling to allocate a plurality of PLPs to each slot of a transmission frame.
  • the scheduler 110300 may include a scheduler for dual polarity MIMO. That is, parameters that may be used in the second demux, cell interleaver, and time interleaver of the BICM module 128200 may be generated, for example, parameters related to a polarity path such as an H-path and a V-path. have.
  • the frame delayers 130100-0 to p delay input data by one transmission frame so that scheduling information for the next frame can be transmitted through the current frame for in-band signaling.
  • the in-band signaling / padding inserters 130200-0 to p insert information included in the dynamic block, that is, dynamic L1-post signaling information, among non-delayed L1 signaling information into data delayed by one transmission frame.
  • dynamic L1-post signaling information among non-delayed L1 signaling information into data delayed by one transmission frame.
  • padding bits may be inserted or in-band signaling information may be inserted in the free space.
  • the BB scramblers 130300-0 to p render the input bit streams in order to minimize the correlation between the transmission bit streams.
  • the scheduler 110300 may transmit the dynamic L1-post signaling information of the current frame to the cell mapper of the frame builder separately from in-band signaling.
  • the cell mapper uses the input information to map input cells to the transmission frame.
  • the scheduler 110300 may transmit the L1 signal information to the BICM module 110200.
  • the stream adaptation module for the multi-PLP input of FIG. 6 differs from the stream adaptation module for the single PLP input of FIG. 4 in that the scheduler 110300, p + 1 frame delays 130100-0 to p, and p +1 in-band signaling / padding inserters 130200-0 -p and the like have been added.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment of the BICM module 128200 of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention.
  • the BICM module 110200 for encoding data included in a plurality of PLPs includes p + 1 FEC encoders 131100-0 to p and p + 1 bit interleavers 13120-0. p), p + 1 first demuxes (131300-0 to p), p + 1 constellation mappers (131400-0 to p), p + 1 cell interleavers (131600-0 to p) ) And p + 1 time interleavers 131700-0 -p.
  • the constellation mapper is also called a symbol mapper.
  • the first demux may also be referred to as a bit-cell demux.
  • the BICM module 110200 performs p + 1 second demuxes (131500-0 to p) and p + 1 constellation rotator / to perform a function of a full rate full diversity (FRFD) code that is a MIMO component.
  • the remappers 131800-0 -p may further be included.
  • the second demux may be referred to as a cell to polarity demux or a spatial multiplexer (SM). If the FRFD code is used, in case of a GC (Golden code) known as an optical code of 2x2 MIMO, the receiver has to perform decoding that requires quite high complexity, such as maximum likelihood (ML) decoding.
  • ML maximum likelihood
  • the decoding complexity at the receiver can be reduced by including constellation rotator / remapping machines 131800-0 to p.
  • the present invention describes the transmission of a broadcast signal using the MIMO scheme as an embodiment.
  • the present invention provides an FEC encoder (131100-0), a bit interleaver (131200-0), a first demux (131300-0), a constellation mapper (131400-0), a second demux (131500-0), and a cell interleaver. (131600-0), time interleaver (131700-0) and constellation rotator / remapping machines (131800-0) will be described in detail. The remaining blocks will be described in detail.
  • the FEC encoder (131100-0) adds redundancy to the bit stream of the input PLP0 to correct errors occurring on the transport channel, and bit streams at code rates such as 1/4, 1/3, and 2/5. Encode.
  • the FEC encoder 131100-0 adds redundancy for error correction and performs encoding using an outer code such as Bose-Chaudhuri-Hocquengham (BCH) / Low Density Parity Check (LDPC) code. do.
  • BCH Bose-Chaudhuri-Hocquengham
  • LDPC Low Density Parity Check
  • the bit interleaver 131200-0 performs interleaving on an encoded bit stream in units of bits, and the first demux 131300-0 adjusts the order of bits constituting the cell to improve the robustness of the bits. Control, and output a cell containing bits. That is, the first demux 131300-0 adjusts the bit output order in order to distribute and distribute the distribution of data reliability generated in LDPC encoding when symbol mapping is performed in the constellation mapper 131400-0. do.
  • the constellation mapper 131400-0 maps the input cells to constellations.
  • the second demux 131500-0 separates the cells mapped to the constellation into H polar paths (hereinafter referred to as H-paths) and V polar paths (hereinafter referred to as V-paths).
  • the cell interleaver 131600-0 interleaves cells included in one LDPC block, and the time interleaver 131700-0 interleaves cells included in several LDPC blocks on a time basis. According to an embodiment of the present invention, the cell interleaver 131600-0 and the time interleaver 131700-0 perform interleaving only within each polarity path.
  • the constellation rotator / remapping machine may rotate the constellations with respect to the input H-path and V-path, and use the rotated constellations I / Q to be included in each path. Symbol strings can be remapped to output constellations. This mixes the I / Q components of the H-path and the V-path so that diversity gain can be obtained because the same information is transmitted over each of the H- and V-paths. That is, each output constellation may include all the information included in each polar path through the second demux.
  • the present invention can achieve full rate and full diversity performance through the constellation rotation and constellation remapping.
  • the present invention may include a rotation Q-delay module between the constellation mapper and the cell interleaver.
  • the ROT Q-delay module achieves additional diversity by rotating the constellation relative to the output of the constellation mapper and delaying the complex part.
  • FIG. 8 is an embodiment of a BICM module for encoding signaling information according to the present invention.
  • the BICM module of FIG. 8 includes an L1 signaling generator 132100, two FEC encoders 132200-0-1, a bit interleaver 132200, a first demux 132300, and two constellation mappers. It may include the (132400-0 ⁇ 1). The present invention may further include a time interleaver at the rear ends of the two constellation mappers 132400-0 to 1, respectively.
  • the L1 signaling generator 132100 may be included in the input processor 128100 instead of the BICM module.
  • two second demuxes 132500-0-1 and two constellation rotator / remappers 132600-0-1 may be further included to perform a function of the FRFD code, which is a MIMO component. Can be.
  • the first demux may be referred to as a bit-cell demux
  • the second demux may be referred to as a cell to polarity demux or a spatial multiplexer (SM).
  • SM spatial multiplexer
  • the L1 signaling generator 132100 encodes the input dynamic L1-post signaling information and the configurable L1-post signaling information to output L1-pre signaling information and L1-post signaling information.
  • the dynamic L1-post signaling information is received from the scheduler 110300.
  • the two FEC encoders 132200-0-1 perform FEC encoding including shortening and puncturing on the input L1-pre signaling information and the L1-post signaling information, respectively.
  • the FEC encoding may include BCH encoding and LDPC encoding.
  • the remappers 132600-0 to 1 perform the same functions as described above with reference to FIG. 7, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is an embodiment of a frame builder 128300 of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
  • the frame builder is also called a frame mapper.
  • the frame builder 128300 may include a delay compensator 133100, a cell mapper 133200, and a frequency interleaver 133300.
  • the cell mapper 133200 of FIG. 9 may include a common PLP assembler 133200-1, a sub slice processor 133200-2, a data PLP assembler 133200-3, and a signaling information assembler 133200-4.
  • the delay compensator 133100 synchronizes time input with the input PLPs by compensating for the delay generated in the signaling information for cell mapping.
  • the cell mapper 133200 arranges input common PLP cells, data PLP cells including general data, and cells including signaling information in an OFDM symbol based array allocated to a transmission frame.
  • the cell mapper 133200 may perform a batch related function using scheduling information included in signaling information.
  • the cell mapper 133200 may apply the same cell mapping scheme to different polarity paths or different cell mapping schemes according to the MIMO scheme of the present invention. This may vary depending on the scheduling information.
  • the common PLP assembler 133200-1 arranges common PLP cells in a corresponding transmission frame according to the scheduling information
  • the sub-slice processor 133200-2 generates a sub-slice and stores the generated sub-slices in the scheduling information.
  • the signal frame According to the signal frame.
  • the data PLP assembler 133200-3 arranges data PLP cells including data according to scheduling information in the signal frame
  • the signaling information assembler 133200-4 signals cells including signaling information according to scheduling information. Place it in the frame.
  • the frequency interleaver 133300 interleaves cells arranged in a signal frame based on an OFDM symbol in a frequency domain.
  • FIG. 10 is an embodiment of an OFDM generator 128400 of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 is an OFDM generator showing an embodiment in which a broadcast signal is transmitted in one of multiple antennas, for example, MISO or MIMO.
  • the OFDM generator 128400 may perform an OFDM modulation on a signal input through a first path (for example, an H-path) and transmit a first transmission unit and a second path (for example, through a first transmission antenna Tx1). For example, a second transmitter for OFDM modulation on a signal input through the V-path is transmitted through the second transmit antenna Tx2.
  • a first path for example, an H-path
  • a second path for example, through a first transmission antenna Tx1
  • a second transmitter for OFDM modulation on a signal input through the V-path is transmitted through the second transmit antenna Tx2.
  • the OFDM generator 128400 may further include MISO processors 134100-0-1, and the MISO processors 134100-0-1 transmit transmit diversity for input symbols transmitted in respective paths. Perform MISO encoding to have
  • the present invention provides a pilot inserter (134200-0), an IFFT module (134300-0), a PAPR reduction module (134400-0), a GI insertion module (134500-0), and a P1 insertion module. (134600-0) and DAC (134700-0) will be described in detail below. Since the operation of each block of the second transmitter is the same as that of the corresponding block of the first transmitter, detailed description of the second transmitter will be omitted.
  • the pilot inserter 134200-0 inserts a pilot of a predetermined pilot pattern into a corresponding position in a transmission frame output from the frequency interleaver so that the receiver can perform transmission channel estimation and time / frequency synchronization.
  • data may not be transmitted on a specific carrier in order to reduce PAPR in the time domain of an OFDM symbol in a transmission frame.
  • the IFFT module 134300-0 performs an inverse fast Fourier transform (IFFT) for converting a pilot-inserted frequency domain signal into a time domain signal.
  • IFFT inverse fast Fourier transform
  • the Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) reduction module 134400-0 reduces the PAPR of signals in the time domain.
  • the PAPR reduction module 134400-0 reduces PAPR in the modulated OFDM symbol using at least one of an active constellation extension (ACE) technique or a tone reservation technique.
  • ACE active constellation extension
  • the PAPR reduction module 134400-0 may feed back the necessary information to the pilot inserter 134200-0 according to the PAPR reduction algorithm.
  • the GI insertion module 134500-0 inserts a guard interval in the form of a cylic prefix by copying the last part of the effective OFDM symbol to the front part of the corresponding OFDM symbol.
  • the P1 insertion module 134600-0 inserts a P1 symbol including the minimum parameters necessary for the decoding process of the receiver at the beginning of the transmission frame.
  • the DAC 134700-0 converts a digital transmission frame into which an P1 symbol is inserted into an analog signal. Thereafter, the analog signal converted by the DAC 134700-0 is transmitted through a first transmit antenna Tx1, and the analog signal converted by the DAC 134700-1 is transmitted through a second transmit antenna Tx2. do.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an embodiment of a broadcast signal receiving apparatus (or broadcast receiver) according to the present invention.
  • the broadcast signal receiving apparatus may include an OFDM demodulator 138100, a frame demapper 138200, a BICM decoder 138300, and an output processor 138300.
  • the frame demapper 128200 may also be referred to as a frame parser.
  • at least one tuner is included in the front end of the OFDM demodulator 138100.
  • the tuner may select only signals of a desired frequency band among the received signals.
  • the tuner has a frequency hopping (FH) function to be applied to a TFS system according to an embodiment.
  • FH frequency hopping
  • the OFDM demodulator 138100 converts signals in a time domain, which are received by a plurality of receiving antennas and are digitally converted, into signals in a frequency domain.
  • the frame demapper 138200 outputs PLPs for a required service among signals converted into a frequency domain.
  • the BICM decoder 138300 corrects an error caused by a transport channel, and the output processor 138300 performs processes necessary to generate an output TS or an IP or GS stream.
  • FIG. 12 is an embodiment of an OFDM demodulator 138100 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • two reception antennas Rx1 and Rx2 are used to receive a broadcast signal transmitted through MIMO or MISO.
  • the OFDM demodulator 138100 of FIG. 12 receives a signal of the V-path received through the first receiver and the second receive antenna Rx2 that OFDM demodulates the signal of the H-path received through the first receive antenna Rx1. And a second receiver for OFDM demodulation.
  • the first receiver includes an ADC (139100-0), a P1 symbol detector (139200-0), a time / frequency synchronizer (139300-0), a GI canceller (139400-0), an FFT module (139500-0), a channel estimator (139600-0) and equalization / MISO decoder 139700-0.
  • the second receiver includes an ADC (139100-1), a P1 symbol detector (139200-1), a time / frequency synchronizer (139300-1), a GI canceller (139400-1), an FFT module (139500-1), a channel estimator (139600-1) and equalization / MISO decoder 139700-1.
  • the present invention will be described in detail with respect to the blocks of the first receiver. Since the operation of each block of the second receiver is the same as the operation of the corresponding block of the first receiver, detailed description of the second receiver will be omitted.
  • the ADC 139100-0 converts the analog broadcast signal input through the H-path into a digital broadcast signal.
  • the P1 symbol detector (139200-0) detects a P1 symbol from a digital broadcast signal and finds out what frame configuration the currently received signal has using the P1 signaling information transmitted as the P1 symbol.
  • the time / frequency synchronization unit 139300-0 performs GI extraction, time synchronization, and carrier frequency synchronization using the P1 signaling information.
  • the GI remover 139400-0 removes the GI from the synchronized signal, and the FFT module 139500-0 converts the GI-removed signal into a signal in the frequency domain.
  • the channel estimator 139600-0 estimates a transmission channel from a transmission antenna to a reception antenna using a pilot signal inserted in a signal in a frequency domain.
  • the equalization / MISO decoder 139700-0 may use the estimated channel to compensate for distortion of the transmission channel and perform MISO decoding.
  • FIG. 13 is an embodiment of a frame demapper 138200 of the apparatus for receiving broadcast signals according to the present invention.
  • the frame demapper 138200 performs an inverse transformation process of the frame builder 128300 of the broadcast transmission device according to the present invention.
  • the frame demapper 138200 may include a frequency deinterleaver 140100 and a cell demapper 140200.
  • the frequency deinterleaver 140100 performs deinterleaving of the frequency domain on the input signals of the H-path and the V-path. That is, the frequency deinterleaver 140100 performs deinterleaving in a reverse process of the frequency interleaver on the transmitting side. In this case, a plurality of frequency deinterleaver may be provided to perform frequency deinterleaving in parallel for each MIMO input signal.
  • the cell demapper 140200 extracts common PLP cells, data PLP cells, and L1 signaling cells from a frequency interleaved signal and, if necessary, may form a single PLP by merging data transmitted by being distributed into multiple sub slices. have.
  • FIG. 14 is an embodiment of a BICM decoder 138300 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • the BICM decoder 138300 performs an inverse transformation process of the BICM module of the broadcast transmitter.
  • the BICM decoder 138300 decodes the plurality of PLPs using the data decoder 141100, and decodes the signaling information using the signaling information decoder 141200.
  • the data decoder 141100 includes a constellation demapper, a time deinterleaver, a cell deinterleaver, a first mux, a second mux, a bit deinterleaver, and an FEC decoder.
  • the constellation demapper calculates 2D Logical Likelihood Ratio (2D-LLR) for the input symbols and separates them into original H-path and V-path signals.
  • the time deinterleaver performs deinterleaving on the symbols input in the time domain to restore the original position.
  • the cell deinterleaver performs deinterleaving on cells included in one LDPC block to restore the original position.
  • the first mux merges the input cells separated into the H-path and the V-path into one cell stream, and the second mux restores the bits allocated to the cell to the form of a bit stream before being allocated.
  • the bit deinterleaver deinterleaves the input bit stream to restore the original bit stream
  • the FEC decoder receives the bit deinterleaved bit stream and corrects an error in transmission.
  • an LDPC decoding and / or BCH decoding method is used as a decoding method.
  • the signaling information decoder 141200 includes a constellation demapper, a first mux, a second mux, a bit deinterleaver, and an FEC decoder for decoding the L1-post signaling information, and decodes the L1-pre signaling information.
  • a constellation demapper, a first mux, and an FEC decoder are included.
  • An output terminal of each FEC decoder is provided with an L1 signaling decoder.
  • the L1 signaling decoder receives L1 post signaling information and L1-pre signaling information from each FEC decoder, and decodes and outputs dynamic L1-post signaling information and configurable L1-post signaling information.
  • each FEC decoder in the signaling information decoder 141200 performs FEC decoding after performing de-shortening and de-puncturing.
  • the L1 signaling decoder restores the L1 signaling information including the L1-pre signaling information and the L1-post signaling information to its original form and outputs the dynamic L1-post signaling information and the configurable L1-post signaling information.
  • the first mux is a polarity-to-cell mux, and is a block required to support a dual polarity MIMO scheme.
  • the second mux may also be called a cell to bit mux.
  • 15 is an embodiment of an output processor 138300 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment of an output processor 138300 when there is only one output stream (or one PLP input). In an embodiment, the reverse process of the input processor 128100 of the broadcast transmitter is performed. do.
  • the output processor 138300 may include a BB descrambler 142100, a padding remover 142200, a CRC-8 decoder 142300, and a BB frame processor 142400.
  • the BB descrambler 142100 descrambles the input bit stream, and the padding remover 142200 removes the inserted padding bit as necessary.
  • the CRC-8 decoder 142300 performs CRC decoding on the input bit stream, and the BB frame processor 142400 decodes information included in a BB frame header and then uses TS / IP using the decoded information. / GS Restore and output the stream.
  • 16 is another embodiment of an output processor 138300 of the apparatus for receiving broadcast signals according to the present invention.
  • FIG. 16 illustrates an embodiment of the output processor 138300 when there are a plurality of output streams, that is, a plurality of PLPs, and is similar to the reverse process of the input processor 110100 of the broadcast transmitter.
  • the output processor 138300 When there are a plurality of output streams (p + 1), the output processor 138300 includes p + 1 BB descramblers 143100-0 to p, p + 1 padding removers 143200-0 to p, and p +1 CRC-8 decoders (143300-0 ⁇ p), p + 1 BB frame processors (143400-0 ⁇ p), p + 1 de-jitter buffers (143500-0) p), p + 1 null packet inserters 143600-0p, p-m + 1 inband signaling decoders 143700-mp, TS clock regenerator 143800, and TS recombination And 143900.
  • the BB descramblers 143100-0 -p, the padding removers 143200-0-p, the CRC-8 decoders 143300-0-p, and the BB frame processors 143400-0-p Each operation of) is the same as the operation of the corresponding block of FIG. 15 and the description of FIG. 15 will be referred to and will be omitted here. In FIG. 16, a part different from FIG. 15 will be described.
  • the de-jitter buffers 143500-0 to p compensate for delays randomly inserted in a transmission terminal according to a time to output parameter (TTO) for sinking a plurality of PLPs.
  • TTO time to output parameter
  • the null packet inserters 143600-0 to p insert null packets removed from the transmitter by referring to a deleted null packet (DNP).
  • the TS clock regenerator 143800 may restore the detailed time synchronization of the output packet based on an input stream time reference (ISCR).
  • the TS recombiner 143900 restores and outputs the recovered common PLPs and data PLPs to the original TS or IP or GS stream.
  • the TTO, DNP, and ISCR information are all included in the BB frame header and transmitted.
  • the in-band signaling decoders 143700-m to p restore and output the in-band signaling information transmitted through the data PLP.
  • the modulation scheme may be expressed by Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) or N-QAM. That is, when M (or N) is 2, Binary Phase Shift Keying (BPSK) is represented by 2-QAM. When M (or N) is 4, quadrature phase shift keying (QPSK) is represented by 4-QAM. In addition, if M (or N) is 16, 16-QAM, M (or N) is 64, 64-QAM, and if M (or N) is 256, 256-QAM. M and N represent the number of symbols used for modulation.
  • M-QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • N-QAM Binary Phase Shift Keying
  • QPSK quadrature phase shift keying
  • M + M QAM MIMO indicates that the QAM symbols used for MIMO encoding and MIMO decoding use the same M-QAM.
  • M + N QAM MIMO indicates that QAM symbols used for MIMO encoding and MIMO decoding use different M-QAMs and N-QAMs.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus supporting a MIMO scheme according to an embodiment of the present invention. After that, a broadcast signal transmission apparatus supporting the MIMO scheme will be used in combination with a MIMO transmission system or a transmitter.
  • the MIMO transmission system includes an input signal generator 201010, a MIMO encoder 201020, first transmission antennas Tx1 and 201030, and second transmission antennas Tx2 and 201040.
  • the MIMO encoder 201020 may be referred to as a MIMO processor, respectively.
  • the input signal generator 201010 generates a plurality of input signals for transmission to a plurality of antennas. That is, the signal to be transmitted may be divided into a plurality of input signals to output the first input signal S1 and the second input signal S2 for MIMO transmission.
  • the MIMO encoder 201020 performs MIMO encoding on the plurality of input signals S1 and S2 to output the first transmission signal St1 and the second transmission signal St2 for MIMO transmission, and each of the output transmission signals is a required signal.
  • the first transmission antenna 201030 and the second transmission antenna 201040 may be transmitted.
  • the MIMO encoder 201020 may perform encoding on a symbol basis.
  • a MIMO encoding method may use an SM scheme and a GC scheme.
  • the present invention proposes a new MIMO encoding method.
  • the MIMO encoder may MIMO encode a plurality of input signals using the MIMO encoding method described below.
  • the MIMO encoder 201020 processes a plurality of input signals according to the MIMO matrix and the parameter values of the MIMO matrix proposed below, and outputs a plurality of transmission signals.
  • the input signal generator 201010 is an element that outputs a plurality of input signals for MIMO encoding, and may be an element such as a demultiplexer or a frame builder according to a transmission system. Also included in the MIMO encoder 201020, the MIMO encoder 201020 may generate a plurality of input signals and perform encoding.
  • the MIMO encoder 201020 represents a device that outputs a plurality of signals by MIMO encoding or MIMO processing so as to obtain diversity gain and multiplexing gain of the MIMO transmission system.
  • a plurality of devices are provided to process signals in parallel, or sequentially or simultaneously in one device having a memory. You can process the signal.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus supporting a MIMO scheme according to an embodiment of the present invention. Thereafter, the broadcast signal receiving apparatus supporting the MIMO scheme will be used in combination with the MIMO receiving system or the receiver.
  • the MIMO receiving system of FIG. 18 may include a first receiving antenna 201050, a second receiving antenna 201060, a MIMO decoder 201070, and an output signal generator 201080.
  • the MIMO decoder 201070 may be referred to as an ML detector.
  • the MIMO reception system of FIG. 18 receives the first reception signal Sr1 and the second reception signal Sr2 using the first reception antennas Rx1 and 201050 and the second reception antennas Rx2 and 201060.
  • the MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal to output a first output signal and a second output signal.
  • the MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal according to the MIMO encoding method used by the MIMO encoder 201020.
  • the MIMO decoder 201070 outputs a first output signal and a second output signal using information on a MIMO matrix, a received signal, and a channel environment used by the MIMO encoder in a transmission system.
  • the first output signal and the second output signal may include probability information for bits that are not bit values, and the first output signal and the second output signal may be FEC decoding. It may be converted into a bit value through.
  • the MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal according to a QAM type of the first input signal and the second input signal processed by the MIMO transmission system. Since the first and second received signals received by the MIMO receiving system are signals in which the first input signal and the second input signal of the same QAM type or different QAM types are transmitted by MIMO encoding, the MIMO receiving system may not be able to identify the received signal. It is possible to determine whether the combination of the QAM type, MIMO decoding the received signal. Therefore, the MIMO transmission system may transmit information identifying the QAM type of the transmission signal to the transmission signal, wherein the information identifying the QAM type of the transmission signal may be included in the preamble portion of the transmission signal.
  • information identifying a QAM type of a transmission signal is indicated using a PLP_MOD field in the configurable L1-post signaling information.
  • the MIMO receiving system may refer to information for identifying a QAM type of a transmission signal when MIMO decoding the received signal.
  • a MIMO encoder and a MIMO encoding method having low system complexity, high data transmission efficiency, and high signal recovery performance in various channel environments according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the SM technique is a method of simultaneously transmitting data to be transmitted to a plurality of antennas without separate encoding for the MIMO scheme.
  • the receiver may acquire information from data simultaneously received by the plurality of receive antennas.
  • the ML (Maximum Likelihood) decoder used for signal recovery in a receiver has a relatively low complexity because it only needs to examine a plurality of received signal combinations.
  • transmission diversity cannot be expected at the transmitting side.
  • the MIMO encoder bypasses a plurality of input signals, and this bypass processing may be expressed by MIMO encoding.
  • the GC scheme is a method of encoding data to be transmitted with a predetermined rule (for example, an encoding method using a golden code) and transmitting the same to a plurality of antennas. If there are two antennas, the GC scheme encodes using a 2x2 matrix, so that transmit diversity at the transmit side is obtained.
  • a predetermined rule for example, an encoding method using a golden code
  • the GC scheme encodes using a 2x2 matrix, so that transmit diversity at the transmit side is obtained.
  • the ML decoder of the receiver has a disadvantage in that complexity is increased because four signal combinations must be examined.
  • the GC scheme has the advantage that robust communication is possible in that transmit diversity is obtained compared to the SM scheme.
  • This compares the case where only the GC technique and the SM technique are used for data processing during data transmission, and when data is transmitted by using separate data coding (or outer coding) together.
  • the transmit diversity of the GC scheme may not provide additional gain. This phenomenon is particularly evident when such outer coding has a large minimum Hamming distance. For example, when the minimum Hamming Distance transmits encoded data using a wide Low Density Parity Check (LDPC) code, etc., and adds redundancy for error correction, the transmit diversity of the GC scheme has an additional gain over the SM scheme. In this case, it may be advantageous in a broadcasting system to use a low complexity SM technique.
  • the hamming distance represents the number of bits whose corresponding bit values do not coincide between binary codes having the same number of bits.
  • the present invention intends to design a more efficient MIMO broadcasting system by using a low complexity SM scheme and a strong outer code.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a data transmission / reception method according to MIMO transmission of an SM scheme in a channel environment according to an embodiment of the present invention.
  • the MIMO transmission system may transmit the first input signal 1 (S1) and the second input signal 2 (S2) to the transmission antenna 1 (Tx1) and the transmission antenna 2 (Tx2) by the SM scheme, respectively.
  • 19 corresponds to an embodiment of transmitting a symbol modulated with 4-QAM at a transmitter.
  • Receive antenna 1 receives a signal in two paths, and in the channel environment of FIG. 19, the received signal of receive antenna 1 (Rx1) is equal to S1 * h 11 + S2 * h 21 , and the receive antenna 2 (Rx2) The received signal is equal to S1 * h 12 + S2 * h 22 .
  • the receiver can recover data by acquiring S1 and S2 through channel estimation.
  • the receiving antenna 1 and the receiving antenna 2 receives the same received signal (S1 + S2).
  • the receiving antenna 1 and the receiving antenna 2 both receive the same signal as the signal plus the transmission signals.
  • the received signal received by the receiver that is, the data added by the channel, does not represent both symbols S1 and S2.
  • the receiver does not receive a 16-QAM symbol to which a signal S1 represented by a 4-QAM symbol and a signal S2 represented by a 4-QAM symbol are added. Since the signal S1 + S2 represented by the symbol is received, the signal S1 and S2 cannot be separated and recovered.
  • the received signal passing through the correlation channel may be expressed as a signal plus the transmission signals transmitted by the MIMO transmission system. That is, when two antennas transmit the first transmission signal and the second transmission signal in the MIMO transmission system, the MIMO encoding is performed by assuming that the received signal that has passed through the correlation channel is a signal obtained by adding the first transmission signal and the second transmission signal. Explain how to do it.
  • the receiver cannot recover the signal transmitted by MIMO using the SM technique.
  • processing such as changing a transmission method by notifying the transmitter of such a channel state through a feedback channel between the transceivers is possible.
  • bidirectional communication through a feedback channel may be difficult, and the number of receivers per transmitter is large and the range is very wide, thus making it difficult to cope with various channel environment changes. Therefore, if the SM scheme is used in such a correlation channel environment, the receiver cannot use the service and the cost is increased because it is difficult to cope with such an environment unless the coverage of the broadcasting network is reduced.
  • the present invention intends to design a MIMO system such that a signal received through the channel satisfies the following conditions so as to overcome the case where the MIMO channel is an correlation channel.
  • the received signal should be able to represent both original signals S1 and S2.
  • the coordinates of the constellation received at the receiver should be able to uniquely represent the sequence of S1 and S2.
  • the Euclidean distance means the distance between coordinates on the constellation.
  • the present invention first proposes a MIMO encoding method using a MIMO encoding matrix including an encoding parameter (or encoding coefficient) a as in Equation 1 below.
  • the received signals 1 (Rx1) and 2 (Rx2) received by the receive antenna 1 and the receive antenna 2 are It is calculated as shown in Equation 2, and especially when the MIMO channel is correlated with the last line of Equation 2.
  • S1 and S2 are designed to have different powers, respectively, to secure the toughness.
  • the MIMO encoder can encode input signals such that the input signals S1 and S2 have different powers according to the encoding parameter (or encoding coefficient) a, and that S1 and S2 are received in different distributions even in the correlation channel.
  • the input signals can be separated and recovered even if the receiver experiences a correlation channel. .
  • Equation 3 The MIMO encoding matrix of Equation 1 is expressed as Equation 3 in consideration of the normalization factor.
  • MIMO encoding of a MIMO encoder using a MIMO encoding matrix, such as Equation 3, rotates the input signals by an arbitrary angle (theta) that can be represented by encoding parameter a, such that the cosine and sine components (or real numbers) of the rotated signal
  • the component and the imaginary component may be separated and transmitted to different antennas by assigning +/ ⁇ signs to the separated components, respectively.
  • the MIMO encoder transmits the cosine component of the input signal S1 and the sine component of the input signal S2 to one transmitting antenna, and the sine component of the input signal S1 and the cosine component of the input signal S2 to the other transmitting antenna. Can be encoded.
  • the rotation angle changes according to the change of the encoding parameter a value, and the power (power) distribution between the input signals S1 and S2 varies according to the value and angle of this parameter. Since the changed power distribution can be expressed as the distance between the symbol coordinates in the constellation (that is, Euclidean distance), these encoded input signals are expressed in different constellations even though they undergo the correlating channel at the receiving end. It can be recovered separately.
  • the transmission signals received at the receiving side are represented by identifiable constellations having different Euclidean distances, respectively, so that they can be recovered from the correlation channel.
  • the MIMO encoder can encode the input signal S1 and the input signal S2 into signals having different Euclidean distances according to the a value, and the encoded transmission signals can be received and restored with constellations identifiable at the receiving end. have.
  • Equation 4 MIMO encoding of the input signal using the above-described MIMO encoding matrix
  • Equation 4 S1 and S2 represent normalized QAM symbols of constellations mapped in the constellation mapper of the MIMO path of the input signal S1 and the input signal S2, respectively.
  • X1 and X2 represent MIMO encoded symbols, respectively.
  • the MIMO encoder includes a symbol corresponding to X1 by applying a matrix such as Equation 4 to a first input signal including symbols corresponding to S1 and a second input signal including symbols corresponding to S2. Symbols of the transmission signal X2 including symbols corresponding to the first transmission signal and X2 may be output.
  • the MIMO encoder may perform encoding by further adjusting the encoding parameter a value while performing MIMO encoding on the input signals using the MIMO encoding matrix as described above. That is, consideration and adjustment of additional data recovery performance of the MIMO transmission / reception system may be optimized by adjusting the encoding parameter a, which will be described in detail below.
  • a value which is an encoding parameter, can be calculated in consideration of Euclidean distance.
  • the first embodiment of the present invention allows a signal added at the receiving side via an correlating MIMO channel to have a Euclidean distance such as a QAM signal.
  • a signal that is combined at the receiving side through an correlation channel MIMO channel St1 + St2 becomes the (M * N) -QAM signal.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention.
  • the input signal S1 has a constellation 203010 of the 4-QAM symbol
  • the input signal S2 has a constellation 203020 of the 4-QAM symbol.
  • the encoded first transmission signal St1 and the second transmission signal St2 transmitted by the transmit antenna 1 (Tx1) and the transmit antenna 2 (Tx2) are 16-QAM. It becomes a symbol and is the same as the constellation 203030 and the constellation 203040 in FIG.
  • the constellation diagram 203050 of the received signal is a constellation diagram in which Euclidean distance is adjusted by using a value as shown in Equation 5 below.
  • the MIMO encoder encodes the input signals using the above-described MIMO matrix
  • the received symbol is represented in the constellation of the received signal (that is, the signal added with the first transmission signal St1 and the second transmission signal St2) that has undergone the correlation channel.
  • the value of a may be expressed by Equation 5 according to a combination of modulation schemes.
  • the constellation diagram 203050 of the received symbol corresponds to a case where the input signals are 4-QAM and 4-QAM, that is, QPSK + QPSK, respectively, and a value of 3 is MIMO encoded.
  • the distribution and constellation of the transmission / reception symbol depend on the modulation scheme of the received signal and their combination, and the a value for optimizing the Euclidean distance is also changed because the Euclidean distance varies according to the distribution and constellation of the symbol. Can vary.
  • Equation 5 when the transmit / receive signal is a combination of 4-QAM and 16-QAM (QPSK + 16QAM) and a combination of 16-QAM and 16-QAM (16QAM + 16QAM), a value for optimizing Euclidean distance is calculated. Each calculation was shown.
  • the value of a is set so that the constellation of is equal to that of the 16-QAM signal.
  • the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention exhibits superior SNR performance over the GC scheme or the SM scheme in the correlated MIMO channel.
  • the SNR gain according to the first embodiment of the present invention is higher as the code rate of the outer code is higher.
  • SM cannot decode at all correlation channels at a code rate of 2/5 or higher, and reception of a service is impossible regardless of SNR.
  • the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention shows the same performance as the SM in the uncorrelated channel, and shows the best performance compared to other schemes.
  • the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention can obtain better performance while using a system having a lower complexity than the GC scheme, and obtain superior performance in the correlation channel compared to the SM scheme of similar complexity. can do.
  • a subset of the GC may be used as the MIMO encoding matrix in the MIMO encoding, in which case the MIMO encoding matrix is represented by Equation (6).
  • the performance is shown to be better than the first embodiment of the present invention when using an encoding matrix such as Equation (6).
  • Fig. 21 shows the constellations in the case of using a subset of GC as the MIMO encoding matrix and in the case of the first embodiment, respectively.
  • FIG. 21 illustrates a MIMO encoding of an input signal S1 of 16-QAM type and an input signal S2 of 16-QAM type using a MIMO encoding matrix at a transmitter, and is transmitted through two transmission antennas and transmitted from two transmission antennas at a receiver.
  • the constellation received by the signal through the correlator MIMO channel.
  • the left side shows the reception constellation when the subset of GC is used, and the right side corresponds to the reception constellation when the first embodiment SM OPT1 is used.
  • Fig. 22 is a diagram showing the relationship between Euclidean distance and Hamming distance in the case of using a subset of GC as the MIMO encoding matrix and in the case of the first embodiment.
  • the figure on the left shows a constellation in the case of using a subset of GS, and the figure on the right shows a constellation in the case of the first embodiment.
  • the reason that the SNR performance is worse than when using a subset of GC is due to the relationship between Euclidean distance and Hamming distance.
  • the distribution of Hamming distances itself is similar, and in both cases they do not have gray mapping. That is, the Euclidean distances within 4 by 4 16-QAM constellations distributed in 16 regions of the entire constellation are similar in both cases, but the Euclidean distances between the 4 by 4 16-QAM constellations are similar.
  • BER performance is better than that of the first embodiment, although the minimum Euclidean distance is narrower than that of the first embodiment when using a subset of GC. Therefore, the following will propose a MIMO encoding method having better SNR performance or BER performance.
  • Second Embodiment MIMO Encoding Method Considering Gray Mapping in addition to Euclidean Distance
  • a MIMO encoding method in which a received signal passing through a correlation channel has gray mapping while a value is set such that Euclidean distance is optimized.
  • the sign of the real and imaginary parts of S2 of the input signals S1 and S2 can be changed according to the value of S1 so as to perform gray mapping at the receiving end.
  • the change of the data value included in S2 may be performed using a method as in Equation 7 below.
  • the MIMO encoder may perform MIMO encoding by changing the sign of the input signal S2 according to the value of S1 while using the MIMO encoding matrix used in the first embodiment.
  • the MIMO encoding matrix is applied to the determined input signal S1 and the input signal S2, and the first transmission signal St1 and The second transmission signal St1 may be output.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a second embodiment of the present invention.
  • the XOR operation is performed on the bit values allocated to the real part and the imaginary part of S1 in the input signals S1 206010 and S2 206020, respectively, and the sign of the real part and the imaginary part of S2 is determined according to the result.
  • the transmission signal 1 (206030) and the transmission signal 2 (206040) to which the MIMO encoding matrix is applied to the input signal S1 and the input signal S2 thus processed are transmitted from the transmission antenna 1 and the transmission antenna 2, respectively, the correlation is received by the receiver.
  • Received symbols of the received signal 206050 across the channel will have gray mapping. Accordingly, as shown in FIG. 23, the hamming distance between adjacent symbols in the constellation diagram does not exceed two.
  • Third embodiment MIMO encoding method for setting MIMO encoding parameter in consideration of Hamming distance in addition to Euclidean distance
  • the value of a is set so that the Euclidean distance is optimized in consideration of the hamming distance of the received signal without the entire constellation of the received signal having the minimum Euclidean distance.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 shows the relationship between the Hamming distance and the encoding parameter a value of the MIMO encoding matrix in the constellation diagram of the received signal received through the correlated MIMO channel.
  • the D_E1 section since the hamming distance of the D_E1 section is smaller than the Hamming distance of the D_E2 section in the constellation of the received signal, the D_E1 section maintains twice the power (power) difference of the D_E2 section to compensate for the difference in the hamming distance. Adjust Euclidean distance. In other words, the Euclidean distance is adjusted to compensate for the difference in recovery performance due to the difference in Hamming distance with the power difference.
  • the section D_E2 has a hamming distance twice that of the section D_E1. That is, for adjacent symbols, the difference in the number of other bits is twice, and the interval having twice the hamming distance is adjusted more widely to the Euclidean distance to have more power, so that the difference in the hamming distance when the received signal is recovered. It can compensate for the deterioration of performance.
  • the relative Euclidean distance is determined in the received signal as shown in FIG. 24 in which two transmission signals St2 and St2 received at the receiving end are combined.
  • the minimum Euclidean distance of the 16-QAM symbol whose power is reduced from Equation 2 is 2 (a-1), and the minimum Euclidean distance of the 16-QAM symbol whose power is increased is 2 (a + 1).
  • D_E1 is equal to the Euclidean distance of the 16-QAM symbols with reduced power.
  • D_E2 subtracts the distance corresponding to 3/2 of the Euclidean distance of the reduced power 16-QAM symbols from 1/2 of the Euclidean distance of the powered 16-QAM symbol and 2 of the calculated distances. It can be seen that it is doubled, which can be expressed as Equation (8).
  • the MIMO encoder uses the MIMO matrix described above to perform MIMO encoding such that the powers of the input signals are distributed differently so that each has a different size of Euclidean distance.
  • the MIMO encoder may perform MIMO encoding by calculating and setting the encoding parameter a value such that the input signals to which power is distributed have a Euclidean distance that compensates for a difference in hamming distance.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
  • the constellations of the transmitted and transmitted transmission signals are respectively transmitted signal 1 208030 and transmission signal 2. (208040).
  • the constellation of the received signal received by the receiver is the same as the received signal 208050, and the Euclidean distance is adjusted according to the Hamming distance in the constellation of the received signal 208050. Able to know.
  • the example described with reference to FIGS. 24 and 25 is an example of calculating a value when the input signal S1 is 16-QAM and the input signal S2 is 16-QAM, using the same principle to calculate a value of another modulation scheme. It can be calculated as shown in Equation 9.
  • a value such as 4.0 may be used in addition to the above values. This is due to the characteristic that the added signal can represent both S1 and S2 in the case of the SM technique in the QPSK + 16QAM MIMO. In this case, in order to compensate for the performance at the high code rate of the outer code, a value of 4.0 or near may be used instead of the value calculated by Equation 9.
  • the second embodiment shows the same performance as SIMO in the correlating MIMO channel, so that there is no performance loss, and the MIMO method in the correlating MIMO channel is obtained. It can improve the disadvantages.
  • input data S1 and S2 are not independent of each other by MIMO encoding, and S2 changes according to S1, so that performance degradation occurs in the uncorrelated channel. Therefore, iterative ML detection may be used to solve a problem in which reception and decoding errors of S1 are reflected in S2 to cause additional errors in decoding errors of S2.
  • Iterative ML detection includes an outer code in an iterative loop, and converts the soft posterior probability value of S1 output from the outer code to the ML detector's prior probability value. By reducing the S1 detection error, the detection error of S1 is applied to the S2 detection.
  • the MIMO encoding method of the second embodiment can be used to represent the performance of the SIMO system in the correlated MIMO channel and the performance of the SM scheme in the uncorrelated MIMO channel.
  • the MIMO encoding method of the third embodiment is designed such that the received signal received through the correlated MIMO channel considers both the Hamming distance and the Euclidean distance. Therefore, it is confirmed that not only has good performance in the correlation correlated MIMO channel, but also the gain of the MIMO transmission / reception can be used because there is no performance loss in the uncorrelated MIMO channel compared to the SM scheme. In this case, the complexity of the receiver has a similar complexity to that of the SM scheme, which is advantageous in the implementation of the receiver.
  • a broadcast signal transmitter for transmitting a broadcast signal by performing the above-described MIMO encoding or MIMO processing and a broadcast signal receiving apparatus for receiving a broadcast signal on which MIMO encoding or MIMO processing is performed will be described.
  • 26 is a block diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal transmission apparatus will be used in combination with a MIMO transmission system or a transmitter.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 is an example of transmitting a broadcast signal using the MIMO scheme using two antennas.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 may be applied when the modulation scheme of the input signal is the same.
  • two input signals S1 and S2 for transmitting using two antennas may be used, such as QPSK + QPSK and 16-QAM + 16-QAM, respectively.
  • QPSK + QPSK and 16-QAM + 16-QAM a modulation scheme of the input signal
  • M-QAM + M-QAM M-QAM
  • the input data may be processed in units of streams or PLPs.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 includes a BICM module 209010, a frame builder 209020, a MIMO encoder 209040, and an OFDM generator 209050, and the BICM module 209010 includes an FEC encoder 209060 and a bit interleaver. 209070, Demux 209080, constellation mapper 209090, and time interleaver 209100.
  • the MIMO encoder 209040 may also be referred to as a MIMO processor.
  • the frame builder 209020 includes a cell mapper and a frequency interleaver.
  • the frequency interleaver is not included in the frame builder but may be provided behind the frame builder.
  • the BICM module 209010 may further include a ROT Q-delay module and a cell interleaver between the constellation mapper 209090 and the time interleaver 209080.
  • the ROT Q-delay module rotates the symbol-mapped constellation to generate a cyclic delay in the imaginary direction, and the cell interleaver reduces data regularity by distributing data cells through inter-cell interleaving.
  • a plurality of PLPs are input to respective BICM paths, and in FIG. 26, a case where one PLP is input to the BICM module 209010 will be illustrated and described as an example.
  • the BICM module may be provided in plural numbers, and PLPs which have been separately processed for BICM may be input to the frame builder 209020.
  • each block of the apparatus for transmitting broadcast signals may refer to the operation of blocks having the same names of FIGS. 7 to 10, and thus detailed description thereof will be omitted. Here, only portions that differ from FIGS. 7 to 10 will be described. In the embodiment not described herein, the operation of the corresponding block of FIGS. 7 to 10 is applied as it is.
  • the demux 209080 demultiplexes the bit stream received from the bit interleaver 209070 based on M-QAM and outputs the demultiplexed signal.
  • the constellation mapper 209090 outputs an M-QAM symbol stream by M-QAM gray mapping the bit stream output from the demux 209080.
  • the time interleaver 209100 interleaves a symbol stream in time units, and in particular, time interleaves symbols from one or a plurality of LDPC blocks. In FIG. 26, signal processing in blocks after the constellation mapper may be performed in symbol units.
  • the frame builder 209020 arranges the symbols of the PLP unit output through each BICM path in the signal frame.
  • the frame builder 209020 further performs a role of an input signal generator that generates or arranges a plurality of input signals for MIMO transmission.
  • the frame builder 209020 may arrange symbols such that different PLPs are not MIMO encoded together.
  • the frame builder 209020 may generate two output signals by placing two different symbols in the same cell position.
  • the frequency interleaver interleaves the two symbol data in the same pattern in the frequency domain. .
  • the MIMO encoder 209040 MIMO encodes two input signals for two antennas, that is, two symbol data output from the frequency interleaver.
  • the MIMO encoding used may use the MIMO encoding method of any one of the first to third embodiments described above. That is, MIMO encoding may perform MIMO encoding using the MIMO encoding matrix including the above-described encoding parameter a. Detailed description will be referred to the above-described MIMO encoding method.
  • the OFDM generator 209050 performs OFDM modulation on MIMO encoded symbol data.
  • the OFDM generator 209050 may include a pilot inserter, an IFFT module, a PAPR reduction module, a GI insertion module, a P1 insertion module, and a DAC.
  • the operation of the OFDM generator 209050 may be described with reference to FIG. 10, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the MIMO encoder 209040 may perform MISO processing or SISO processing in addition to MIMO encoding.
  • the broadcast signal transmission apparatus may use two antennas, and when MISO processing is additionally performed, a total of four antennas may be used.
  • MISO processing is additionally performed, a total of four antennas may be used.
  • all PLPs are transmitted by SISO processing, one to four antennas can be used arbitrarily.
  • the broadcast signal receiving apparatus uses at least two antennas for receiving a MIMO signal.
  • the received signal is an SISO signal or an MISO signal
  • at least one antenna may be used.
  • the frequency interleaver and the OFDM generator 209050 may be provided in parallel by the number of input signals transmitted to the plurality of antennas in the MIMO scheme, thereby performing the above-described operations in parallel.
  • one frequency interleaver and OFDM generator 209050 may include a memory to process a plurality of signals in parallel.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 26 may be applied even when modulation methods of input signals are different. That is, two input signals for transmitting using two antennas may be used in the case of BPSK + QPSK and QPSK + 16-QAM, respectively. This is expressed as M-QAM + N-QAM. However, hereinafter, the case of QPSK + QPSK, QPSK + 16-QAM, and 16-QAM + 16-QAM will be described together with respect to the operation of the demux.
  • the demux 209080 adjusts the bit output order of the bit stream output from the bit interleaver 209070, in order to distribute and arrange the reliability of data generated in LDPC encoding when performing symbol mapping. .
  • the demux 209080 demultiplexes the bit stream on the basis of M-QAM and N-QAM and outputs the demultiplexed signal.
  • the demux 209080 further performs a role of an input signal generator for generating or arranging a plurality of input signals for MIMO transmission.
  • the constellation mapper 209090 performs M-QAM / N-QAM gray mapping on the bit stream output from the demux 209080 to output the M-QAM symbol stream and the N-QAM symbol stream.
  • the constellation mapper 209090 is provided in plural and M-QAM / N-QAM gray mapping of the demultiplexed bit stream on the basis of the M-QAM and the demultiplexed bit stream on the basis of the N-QAM is performed by M-QAM / N-QAM gray mapping.
  • the demux 209080 may operate differently for each QAM size of an input signal used for MIMO. That is, a combination of input signals for MIMO transmission can use QAM demultiplexer and 16-QAM demultiplexer for QPSK + QPSK or 16-QAM + 16-QAM MIMO, and 64-QAM demultiplexer for QPSK + 16-QAM. have. Alternatively, the combination of QPSK + QPSK and 16-QAM + 16-QAM may use a 16-QAM demultiplexer and a 256-QAM demultiplexer, respectively. This uses M + N-QAM MIMO transmission to transmit the same number of bits as M * N QAM SISO at once. As for the parts not described here, the description of the M-QAM + M-QAM processing part is applied as it is.
  • FIG. 27 is a block diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal receiving apparatus will be used in combination with a MIMO receiving system or a receiver.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be applied when the modulation schemes of the signals received by the MIMO scheme through the two antennas are the same. For example, it may be used when two input signals are modulated by QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, etc., and transmitted through two antennas at the transmitting side. This is expressed as M-QAM + M-QAM.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 includes an OFDM demodulator 209110, a MIMO decoder 209120, a frequency deinterleaver 209130, a frame parser 209140, a time deinterleaver 209150, a mux 209160, and a bit deinterleaver ( 209170 and FEC decoder 209180.
  • the frequency deinterleaver 209130 and the frame parser 209140 may be referred to as a frame demapper, and the frame parser may also be referred to as a cell demapper.
  • the time deinterleaver 209150, the mux 209160, the bit deinterleaver 209170, and the FEC decoder perform reverse processing of the transmitting BICM module, which may be referred to as a BICM decoder 209190 hereinafter.
  • the MIMO decoder 209120 may be referred to as a MIMO ML detector.
  • each block of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be referred to the operation of a block having the same name of FIGS. 11 to 16, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • FIGS. 11 to 16 Only portions that differ from FIGS. 11 to 16 will be described.
  • the operation of the corresponding block of FIGS. 11 to 16 is applied as it is. That is, the operation description of the OFDM demodulator 209110 is the same as the operation description of the OFDM demodulator of FIG. 12.
  • the MIMO decoder 209120 processes the channel information acquired by the OFDM demodulator 209110 and a plurality of received symbol data to output a plurality of output signals.
  • the MIMO decoder 209120 may use Equation 10 below.
  • Equation 10 yh, t denotes a signal received at the receiver, and h denotes a received channel, which represents a channel received for each receiving antenna, and thus represents a received signal passing through a channel corresponding to time t.
  • Hh, t represents channel information experienced by the received signal.
  • h may be represented by a 2 ⁇ 2 matrix representing a MIMO channel, and t represents a time unit.
  • W represents the MIMO encoding matrix of any of the above-described embodiments
  • Ss represents the input signal before MIMO encoding, as a transmitted QAM signal. Small s is a unit for two signals used for MIMO transmission.
  • Equation (10) Represents the difference between the received signal vector (which can be referred to as a vector since it has been two signals at the same time) and the transmitted signal vector, so the MIMO decoder 209120 attempts to find a vector Ss that minimizes it. Therefore, since the MIMO decoder 209120 knows yh, t, Hh, t and W, the probability S1 of the corresponding bit is 1 and the probability S0 of the corresponding bit 0 are compared in the log domain using Equation 10. To obtain a Log Likelihood Ratio (LLR).
  • LLR Log Likelihood Ratio
  • the MIMO decoder 209120 uses a method of searching for a signal closest to the transmission signal from the received signal using Equation 10.
  • the plurality of output signals of the MIMO decoder 209120 are data in units of bits represented by a log likelihood ratio (LLR).
  • LLR log likelihood ratio
  • the MIMO decoder 209120 compares the received data using all combinations of data used for MIMO encoding and channel information to obtain an LLR value, and the value closest to the received data in order to reduce complexity. Approximated ML method using only, Sphere decoding method using only a combination of a predetermined vicinity of the received signal can be used.
  • the MIMO decoder 209120 performs MIMO decoding on two received signals received by two antennas, and outputs a plurality of output signals S1 and S2 such as input signals of a transmitter, and outputs an output signal S1.
  • S1 and S2 may be a stream in bits.
  • the output signals are output signals corresponding to the QAM type of the transmission input signal.
  • WS and W in the equations used in the MIMO decoder 209120 are MIMO encoding matrices, and include all of the MIMO encoding matrices of the previously proposed MIMO encoding method.
  • the MIMO transmission system may transmit information indicating the MIMO encoding matrix used for the MIMO encoding, and the MIMO receiving system may use the information to identify and decode the MIMO encoding matrix.
  • the MIMO receiving system may use a preset MIMO encoding matrix.
  • the frequency deinterleaver 209130 performs deinterleaving on a plurality of output signals in the reverse order of interleaving performed by the frequency interleaver of the transmitter.
  • the frequency interleaver of the transmitter performs frequency interleaving on a symbol unit basis, but since the frequency deinterleaver 209130 of the receiver uses LLR bit information, the LLR bit information belonging to one QAM symbol is rearranged and output in a symbol unit.
  • a plurality of frequency deinterleaver 209130 may be provided to perform frequency deinterleaving in parallel on each of the MIMO input signals.
  • the frame parser 209140 obtains and outputs only the desired PLP data from the output data of the frequency deinterleaver, and the time deinterleaver 209150 performs deinterleaving in the reverse order of the time interleaver of the transmitter.
  • the time deinterleaver 209150 also performs deinterleaving on a bit-by-bit basis, unlike in the transmitter, and rearranges and outputs the bit stream in consideration of the LLR bit information.
  • the frame parser 209140 performs frame parsing on a plurality of input signals, rearranges the input signals into one stream, and outputs the input signals. That is, the frame parser 209140 performs the reverse operation of the input signal generator described with reference to FIG. 27, and blocks after the frame parser 209140 perform signal processing on one stream at the receiver.
  • the mux 209160 rearranges LLR bit information output from the time interleaver 209150, and the bit deinterleaver 209170 performs bit deinterleaving on the output of the mux 209160.
  • the FEC decoder 209180 performs LDPC / BCH decoding on the output of the bit deinterleaver 209170 to correct an error and then outputs bit data of the PLP.
  • the frequency interleaver, the frequency deinterleaver, the OFDM generator, and the OFDM demodulator may be provided in plural numbers to perform the above-described operations on the MIMO transmission / reception signals in parallel according to the number of MIMO transmission / reception signals.
  • the system complexity may be reduced by replacing the frequency interleaver, the frequency deinterleaver, the OFDM generator, and the OFDM demodulator including a memory for processing a plurality of data at one time.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be applied even when modulation methods of signals received through two antennas are different. For example, it may be used when two input signals are modulated to QPSK + 16-QAM at the transmitting side and transmitted through two antennas. This is expressed as M-QAM + N-QAM.
  • the frequency deinterleaver 209130 performs deinterleaving on a plurality of output signals in the reverse order of interleaving performed by the frequency interleaver of the transmitter.
  • the frequency interleaver of the transmitter performs frequency interleaving on a symbol unit basis, but since the receiver's frequency deinterleaver 209130 uses LLR bit information, the LLR bit data belonging to the M-QAM symbol and the bit data belonging to the N-QAM symbol are used. Each can be rearranged by symbol unit.
  • the frequency deinterleaver 209130 may perform frequency deinterleaving on each of the MIMO input signals in parallel.
  • the mux 209160 performs the reverse operation of the input signal generator described with reference to FIG. 17, and blocks subsequent to the mux 209140 perform signal processing on one stream in the broadcast signal receiving apparatus. As for the parts not described here, the description of the M-QAM + M-QAM processing part is applied as it is.
  • FIG. 28 is a block diagram of a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 is an example of transmitting a broadcast signal using the MIMO scheme using two antennas.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 may be applied when the modulation scheme of the input signal is the same.
  • two input signals for transmission using two antennas may be used in the case of QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, and the like, respectively.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 includes a BICM module 210010, a frame builder 210020, and an OFDM generator 210040.
  • the BICM module 210010 includes an FEC encoder 210050, a bit interleaver 210060, and a demux. And a constellation mapper 210080, a MIMO encoder 210090, and a time interleaver 210100.
  • the frame builder 210020 includes a cell mapper and a frequency interleaver. In another embodiment, the frequency interleaver is not included in the frame builder but may be provided behind the frame builder. The difference between FIG. 28 and FIG. 26 is the position of the MIMO encoder.
  • the MIMO encoder 210090 of FIG. 28 is located between the constellation mapper 210080 and the time interleaver 210100, and the MIMO encoder 209040 of FIG. 26 is the frequency interleaver and the OFDM generator 209050 of the frame builder 209020. Located in between.
  • the configuration and operation of the broadcast signal transmission apparatus of FIG. 28 are similar to the configuration and operation of the broadcast signal transmission apparatus described with reference to FIG. 26.
  • the same content as the configuration and operation of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 will not be duplicated, and a difference will be described.
  • the frame builder outputs the QAM symbols to be MIMO encoded in parallel.
  • the MIMO encoder 210090 receives the symbols output from the constellation mapper 210080 and arranges them in parallel.
  • Output data to The MIMO encoder 210090 serves as an input signal generator to generate a plurality of input signals, and performs MIMO encoding to output a plurality of transmission signals.
  • MIMO transmission data output in parallel is processed in parallel by one time interleaver 210100, frame builder 210020, and OFDM generator 210040 which are processed in plural or internally in parallel.
  • two time interleaver 210100, frame builder 210020, and OFDM generator 210040 are provided, respectively, in parallel to output data from MIMO encoder 210090. It can also be processed.
  • the MIMO encoding used by the MIMO encoder 210090 may be any one of the first to third embodiments described above. That is, MIMO encoding may perform MIMO encoding using the MIMO encoding matrix including the above-described encoding parameter a. Detailed description will be referred to the above-described MIMO encoding method.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 28 may be applied even when modulation methods of input signals are different.
  • two input signals for transmitting using two antennas may be used when QPSK + 16-QAM.
  • FIG. 29 is a block diagram of a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal receiving apparatus will be used in combination with a MIMO receiving system or a receiver.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 may be applied when the modulation schemes of signals received by the MIMO scheme through two antennas are the same. For example, it may be used when two input signals are modulated by QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, etc., and transmitted through two antennas at the transmitting side.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 includes an OFDM demodulator 210110, a frequency deinterleaver 210120, a frame parser 210130, a time deinterleaver 210140, a MIMO decoder 210150, a mux 210160, and a bit deinterleaver ( 210170 and FEC decoder 210180.
  • the frequency deinterleaver 210120 and the frame parser 210130 may be referred to as a frame demapper, and the frame parser 210130 may be referred to as a cell demapper.
  • the time deinterleaver 210150, the multiplexer 210160, the bit deinterleaver 210170, and the FEC decoder perform reverse processing of the BICM module of the transmitter, and may be referred to as a BICM decoder 210190 hereinafter.
  • the MIMO decoder 210150 may also be referred to as a MIMO ML detector.
  • FIG. 29 The difference between FIG. 29 and FIG. 27 is the location of the MIMO decoder. That is, the MIMO decoder 210150 of FIG. 29 is located between the time deinterleaver 210140 and the mux 210160, and the MIMO decoder 209120 of FIG. 27 is located between the OFDM demodulator 209110 and the frame deinterleaver 209130. do.
  • the configuration and operation of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 are similar to the configuration and operation of the broadcast signal receiving apparatus described with reference to FIG. 27.
  • the same contents as the configuration and operation of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 27 will not be duplicated, and the differences will be described.
  • the OFDM demodulator 210110, the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 symbolize MIMO signals received by a plurality of antennas in a plurality of paths.
  • the MIMO decoder 210150 converts the symbol unit data into LLR bit data and outputs the same.
  • the OFDM demodulator 210110, the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 may be provided in plurality, or may include a memory capable of performing the above-described parallel processing. It may be replaced by one.
  • the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 all process symbol data, the complexity and memory requirements are reduced compared to the case of processing LLR bit information as in the embodiment of FIG. Can be.
  • the frame builder / frame demapper may serve as a divider / merger.
  • the divider / merger role may play a role in another device element.
  • a broadcast signal transmission apparatus performs a role of a divider in a demux
  • a divider is provided after a demux
  • a corresponding broadcast signal receiving apparatus plays a role of a mux in a mux, or a mux in front of a mux.
  • a plurality of elements at the rear of the divider may be provided to process output signals in parallel along the path as many as the number of output signals of the divider.
  • the input signals may be processed in parallel according to the number of paths of the input signals input to the merger.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 may be applied even when modulation schemes of signals received through two antennas are different. For example, it may be used when two input signals are modulated to QPSK + 16-QAM and transmitted through two antennas at the transmitting side.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals may transmit information indicating QAM types of input signals used for MIMO encoding.
  • the information indicating the QAM type is signaled to the configurable L1-post signaling information. That is, information indicating the QAM type of the first input signal and the second input signal output from the frame builder may be signaled and transmitted to the configurable L1-post signaling information.
  • the first input signal and the second input signal have the same QAM type or have different QAM types.
  • the MIMO decoder of the broadcast signal receiving apparatus may perform MIMO decoding using information indicating the QAM type of the input signals included in the received signal, and output the output signals of the QAM type.
  • the output signals of this QAM type include data in bit units, and the data in bit units is a soft decision value representing the above-described probability of bits. These soft decision values may be converted to hard decision values through FEC decoding.
  • video data (or video signal) among components constituting a broadcast service is divided into a plurality of components and transmitted.
  • video data is encoded by using an SVC scheme and divided into data of a base layer and data of an enhancement layer.
  • data of the base layer is mixed with the video component of the base layer
  • data of the enhancement layer is mixed with the video component of the enhancement layer.
  • the data of the base layer is data for the image of the basic quality, it is strong in the communication environment, but the quality of the image is low, and the enhancement layer data can provide a high quality image as additional data for the image of the higher quality. It is a characteristic that is somewhat vulnerable to the environment.
  • the video data for terrestrial broadcasting may be divided into data of the base layer and data of the enhancement layer, and video data for the mobile broadcasting is enhanced with data of the base layer in order to flexibly correspond to the mobile broadcasting communication environment. It may be divided into data of a layer.
  • the receiver may receive and decode only the video data of the base layer to obtain an image having a basic quality, or obtain a higher quality image by decoding both the video data of the base layer and the video data of the enhancement layer.
  • the base layer may mean video data corresponding to the base layer
  • the enhancement layer may mean video data corresponding to the enhancement layer.
  • the target of the SVC may not be the only video data
  • the base layer is data that can provide a basic service including basic video / audio / data corresponding to the base layer
  • the enhancement layer is an enhancement layer. It may be used as a meaning including data capable of providing a higher service including a higher picture / audio / data corresponding to the corresponding picture.
  • data of a base layer is transmitted in an SISO or MISO scheme
  • data of an enhancement layer is transmitted in a MIMO scheme to provide improved throughput.
  • both the data of the base layer and the data of the enhancement layer may be transmitted using the MIMO scheme.
  • a receiver having a single antenna receives data of a base layer by using a SISO or MISO method, and acquires an image of a basic quality
  • a receiver having a plurality of antennas acquires data of a base layer and an enhancement layer by a MIMO method. Receive a higher quality image by receiving.
  • FIG. 30 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to the first embodiment of the present invention.
  • the MIMO transmission system uses an SVC encoder 244100 for encoding broadcast data into an SVC, and a MIMO encoder 244200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas. It may include.
  • the MIMO encoder may be referred to as a MIMO processor.
  • FIG. 30 illustrates a broadcast signal transmission apparatus using a hierarchical modulation scheme.
  • the SVC encoder 244100 SVC encodes broadcast data and outputs the data as data of a base layer and an enhancement layer.
  • the data of the base layer is transmitted in the same manner in the first transmission antenna (Tx1) 244300 and the second transmission antenna (Tx2) 244400, and the data of the enhancement layer is MIMO-encoded in the MIMO encoder (244200) so that the same data or different data is transmitted.
  • the constellation mapper of the transmission system performs symbol mapping with the corresponding symbols according to the modulation type as shown in the left side of the figure.
  • the constellation mapper performs hierarchical modulation to map bits corresponding to a base layer to a Most Significant Bit (MSB) portion of a corresponding symbol and bits corresponding to an enhancement layer to a Least Significant Bit (LSB) portion. can do.
  • MSB Most Significant Bit
  • LSB Least Significant Bit
  • the base layer data and the enhancement layer data may be separated and obtained from the demodulated bit information using the constellation demapper.
  • the data of the enhancement layer may be obtained using bit information of the final SVC after undergoing MIMO decoding. If bit information corresponding to MIMO cannot be separated, the receiver may acquire data of the base layer and provide a service using only bit information corresponding to SISO or MISO.
  • FIG. 31 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to a second embodiment of the present invention.
  • the MIMO transmission system includes an SVC encoder 245100 for encoding broadcast data into an SVC and a MIMO encoder 245200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas.
  • 31 illustrates an embodiment of a transmission system using a hybrid modulation or frequency division multiplexing (FDM) method.
  • FDM frequency division multiplexing
  • the SVC encoder 245100 encodes broadcast data and outputs the data of the base layer and the data of the enhancement layer.
  • the data of the base layer is transmitted identically at the first transmit antenna (Tx1) 245300 and the second transmit antenna (Tx2) 245400, and the data of the enhancement layer is MIMO encoded at the MIMO encoder (245200) so that the same data is different or different.
  • Data is transmitted through the first transmit antenna 245300 and the second transmit antenna 245400, respectively.
  • the MIMO transmission system of FIG. 31 may process data using an FDM scheme to increase data transmission efficiency, and in particular, may transmit data through a plurality of subcarriers using the OFDM scheme.
  • subcarriers may be allocated to subcarriers used for transmitting SISO / MISO signals and subcarriers for transmitting MIMO signals, thereby transmitting respective signals.
  • Data of the base layer output from the SVC encoder 245100 may be identically transmitted through a plurality of antennas through an SISO / MISO carrier, and data of an enhancement layer may be transmitted through a plurality of antennas through a MIMO carrier through MIMO encoding. .
  • the receiving system may receive the OFDM symbol to obtain data of the base layer by SISO / MISO decoding data corresponding to the SISO / MISO carrier, and obtain data of the enhancement layer by MIMO decoding the data corresponding to the MIMO carrier. . Subsequently, if MIMO decoding is not possible according to the channel condition and the receiving system, only the base layer data may be used, and if MIMO decoding is possible, the service may be provided after decoding by including data of the enhancement layer. In the second embodiment, since the MIMO processing is performed after the bit information of the service is mapped to the symbol, the MIMO encoder 245200 can be located after the constellation mapper, so that the structure of the receiving system is simpler than that of the embodiment shown in FIG. It may be done.
  • 32 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to a third embodiment of the present invention.
  • the MIMO transmission system includes an SVC encoder 246100 for encoding broadcast data into an SVC, and a MIMO encoder 246200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas.
  • 32 shows an embodiment of a transmission system using a layer PLP or TDM method.
  • the transmission system may transmit data of the SVC encoded base layer and data of the enhancement layer through the SISO / MISO slot and the MIMO slot, respectively.
  • This slot may be a slot of a time or frequency unit of a transmission signal, and is illustrated as a time slot in the embodiment of FIG. 32.
  • This slot may also be a PLP.
  • the receiving system determines what type of slot is being received, and receives data of the base layer from the SISO / MISO slot and data of the enhancement layer from the MIMO slot.
  • the base layer data may be used, and when MIMO decoding is possible, the service may be provided after decoding by including data of the enhancement layer.
  • the MIMO encoders 244200, 245200, and 246200 of FIGS. 30 to 32 perform MIMO encoding using at least one of the MIMO encoding schemes of the first to third embodiments described with reference to FIGS. 17 to 29. .
  • This is an embodiment and may perform MIMO encoding using an SM or GC scheme.
  • data of the base layer and the enhancement layer may be transmitted to one PLP, and data of the base layer and the data of the enhancement layer may be transmitted to each PLP.
  • data of the base layer may be transmitted through a T2 frame (ie, a terrestrial broadcast frame), and data of an enhancement layer may be transmitted through an FEF part.
  • a T2 frame ie, a terrestrial broadcast frame
  • data of an enhancement layer may be transmitted through an FEF part.
  • data of the base layer and data of the enhancement layer may be transmitted only through the FEF part.
  • the FEF part transmitting data of the enhancement layer will be referred to as a MIMO broadcast frame.
  • the MIMO broadcast frame is used interchangeably with a signal frame or a transport frame.
  • MIMO broadcast data including data of the base layer and data of the enhancement layer for convenience of description.
  • MIMO broadcast data may be generated and transmitted by one of the following first to third methods, and may also be generated and transmitted by a combination of one or more of them.
  • a method of transmitting MIMO broadcast data separately from a PLP including terrestrial broadcast (for example, T2 broadcast) data while including MIMO broadcast data in a specific PLP is possible.
  • the specific PLP is used to transmit MIMO broadcast data.
  • additional information on the specific PLP may be signaled to prevent malfunction in an existing receiving system.
  • a specific PLP including MIMO broadcast data may be referred to as a MIMO broadcast PLP
  • a PLP including terrestrial broadcast data may be referred to as a terrestrial broadcast PLP.
  • the conventional terrestrial broadcast signal receiving apparatus may not process MIMO broadcast data, it is necessary to signal additional information for identifying the terrestrial broadcast PLP and the MIMO broadcast PLP.
  • signaling of the information for identifying the PLP type may use a reserved field in the L1 signaling information.
  • the PLP_TYPE field of the L1-post signaling information may be used.
  • the MIMO broadcast PLP may be displayed by using one of the values of PLP_TYPE field values 011 to 111.
  • the code rate of the new modulation scheme and error correction code can be used to obtain more robust robustness in the transmission of the PLP.
  • L1-post signaling information may be used to identify the code rate of the modulation scheme and the error correction code.
  • the code rate of the MIMO broadcast PLP is indicated by using the PLP_COD field of the L1-post signaling information.
  • the PLP_COD field value 110 or 111 may be used to identify the code rate of the MIMO broadcast PLP.
  • the modulation scheme of the MIMO broadcast PLP is indicated by using the PLP_MOD field of the L1-post signaling information.
  • any one of PLP_MOD field values 100 to 111 may be used to identify a modulation scheme of the MIMO broadcast PLP.
  • the data of the base layer and the enhancement layer constituting the MIMO broadcast data may be transmitted in one PLP or may be transmitted in each PLP.
  • the PLP_PROFILE field is used to determine whether the current PLP is the PLP of the base layer or the enhancement layer. It may indicate whether it is a PLP.
  • a method of transmitting MIMO broadcast data separately from a frame including conventional terrestrial broadcast data is possible.
  • the specific frame is used to transmit MIMO broadcast data, and at this time, additional information about the specific frame can be signaled to prevent malfunction in the existing receiving system.
  • a specific frame including MIMO broadcast data may be referred to as a MIMO broadcast frame
  • a frame including conventional terrestrial broadcast data may be referred to as a terrestrial broadcast frame.
  • the FEF may be referred to as a MIMO broadcast frame.
  • the present invention can distinguish and transmit terrestrial broadcast data and MIMO broadcast data on a frame basis.
  • the conventional terrestrial broadcast signal receiving apparatus can identify a frame through L1 signaling information and ignore the MIMO broadcast frame to prevent malfunction. .
  • the present invention may transmit a PLP including MIMO broadcast data through a terrestrial broadcast frame and a MIMO broadcast frame.
  • data of the base layer may be transmitted through a terrestrial broadcast frame
  • data of the enhancement layer may be transmitted through a MIMO broadcast frame.
  • the MIMO broadcast PLP since the MIMO broadcast PLP also exists in the terrestrial broadcast frame, it is necessary to signal the relationship between the terrestrial broadcast frame and the connected PLP present in the MIMO broadcast frame.
  • the MIMO broadcast frame also includes L1 signaling information, and information about the MIMO broadcast PLP present in the frame may be transmitted together with the L1 signaling information of the terrestrial broadcast frame.
  • the concatenation of MIMO broadcast PLPs present in different frames may use fields for a PLP included in the L1-post signaling information of each frame.
  • the receiving system checks the connection relationship of the MIMO broadcast PLPs included in different frames using at least one of the PLP_ID field, the PLP_TYPE field, the PLP_PAYLOAD_TYPE field, and the PLP_GROUP_ID field included in the L1-post signaling information, and the desired MIMO.
  • a service may be obtained by continuously decoding broadcast PLPs.
  • the terrestrial broadcast PLP present in an existing terrestrial broadcast frame may be transmitted in a transmission mode defined and supported by the terrestrial broadcast system, and as described above, a new mode of supporting a MIMO system may be used. May be sent.
  • the MIMO broadcast PLP included in the terrestrial broadcast frame is transmitted as a base layer in a transmission mode of terrestrial broadcast in an MISO or SISO scheme
  • the MIMO broadcast PLP included in the MIMO broadcast frame is an enhancement layer. It may be transmitted in a MIMO scheme.
  • FIG 33 illustrates a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, in which a PLP of a base layer is transmitted through a terrestrial broadcast frame, and a PLP of an enhancement layer is transmitted through a MIMO broadcast frame (ie, a FEF part).
  • a PLP of a base layer is transmitted through a terrestrial broadcast frame
  • a PLP of an enhancement layer is transmitted through a MIMO broadcast frame (ie, a FEF part).
  • MIMO broadcast frame ie, a FEF part
  • FIG. 34 is a diagram illustrating a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, and shows an example of transmitting both a PLP of a base layer and a PLP of an enhancement layer through a MIMO broadcast frame (ie, an FEF part). .
  • the base layer PLP including the data of the base layer may be transmitted in the SISO or MISO scheme
  • the enhancement layer PLP including the data of the enhancement layer may be transmitted in the SISO, MISO, or MIMO scheme.
  • the ratio of the base layer PLP and the enhancement layer PLP in the MIMO broadcast frame may vary from 0 to 100%.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, and shows an example of transmitting both data of a base layer and data of an enhancement layer through a MIMO broadcast frame (that is, an FEF part).
  • the base layer and the enhancement layer are not classified as PLPs but transmitted as carriers. That is, data corresponding to the base layer and data corresponding to the enhancement layer may be allocated to separate subcarriers and then OFDM modulated and transmitted.
  • 36 is a diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36 corresponds to an embodiment in which data of a base layer is classified into a baseizer PLP and data of an enhancement layer is classified into an enhancement layer PLP.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals includes an SVC encoder that SVC encodes data and outputs the data of the base layer and the data of the enhancement layer.
  • the data of the base layer is included in the PLP1 and the data of the enhancement layer is described in the embodiment.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 36 includes a first BICM module 258100 for BICM processing of the PLP (PLP1) of the base layer, a second BICM module 258200 for BICM processing of the PLP (PLP2) of the enhancement layer, MIMO that performs MIMO, MISO, or SISO processing on the output data of the frame builder 258300 and the frame builder 258300 that receive the PLPs processed by the first and second BICM module 258200 and build a frame.
  • OFDM generator 2586500 for OFDM modulating a first transmission signal output from the MIMO encoder 258400.
  • the detailed operation of operation 258600 overlaps with the detailed operation of the corresponding block of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26, and thus detailed description thereof will be omitted.
  • the MIMO encoder 258400 may be located between the constellation mapper and the time interleaver in the second BICM module 258200.
  • the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36 follows the operation description of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 corresponds to an embodiment of the broadcast signal receiving apparatus that receives and processes the base layer and the enhancement layer when they are transmitted by being divided into PLPs as shown in FIG. 36.
  • the apparatus for receiving broadcast signals includes an SVC decoder for recovering data by SVC decoding data of the base layer and enhancement.
  • the base layer is included in PLP1 and the enhancement layer is included in PLP2.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 performs MIMO decoding of OFDM demodulated signals 259100 and 259200 and OFDM demodulated signals of each OFDM demodulator 259100 and 259200 according to channel characteristics.
  • BICM decoders 259500 and 259600 that perform the reverse process of the BICM module to correct errors caused by the transport channel.
  • the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 receives data of a base layer from a PLP (PLP1) output from a first BICM decoder 259500 and data of an enhancement layer from a PLP (PLP2) output from a second BICM decoder 259600. After acquiring, they may be SVC decoded to provide a service. If only the data of the base layer is acquired by the broadcast signal receiving apparatus, the base layer may be provided by decoding the data of the base layer. If the data of the enhancement layer is acquired, the higher quality / sound quality service may be provided. Can be.
  • the mux is further included in front of the BICM module of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36.
  • the apparatus for transmitting broadcast signals includes one time interleaver.
  • the base layer and the enhancement layer are combined to interleave the two layers so that diversity is obtained in the time domain.
  • the data corresponding to the base layer in the PLP is SISO or MISO processing
  • the data corresponding to the enhancement layer is MIMO processed and transmitted according to an embodiment.
  • the frame demapper of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 includes the base layer data and the enhancement layer data.
  • PLP PLP1
  • the broadcast signal receiving apparatus includes one time deinterleaver, and time deinterleaving the PLP (PLP1) in the time deinterleaver to separate data of the base layer and data of the enhancement layer, and then rearrange them in the time domain. Output each stream.
  • the BICM decoders 259500 and 259600 process the base layer stream and the enhancement layer stream, respectively.
  • the data of the base layer and the enhancement layer which are error corrected and output by the BICM decoders 259500 and 259600, may be SVC decoded to provide a service. If only the data of the base layer is acquired, the base service may be provided by decoding the data of the base layer, and if the data of the enhancement layer is acquired, the higher quality / sound quality service may be provided.
  • the MIMO decoder 259300 may be located between the frame demapper 259400 and the BICM decoders 259500 and 259600. In this case, the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 follows the operation description of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29.
  • the present invention may transmit separate signaling information in the transmitter so that the receiver can identify and process additional broadcast signal frames such as NGH frames.
  • the present invention transmits separate signaling information through a P1 symbol, and the P1 symbol at this time will be referred to as a new_system_P1 symbol.
  • the new_system_P1 symbol may be different from the P1 symbol and may be plural.
  • the new_system_P1 symbol is positioned at the start of the signal frame, that is, in front of the first P2 symbol in the preamble region.
  • the preamble region includes one or more new_system_P1 symbols and one or more P2 symbols.
  • FIG. 38 (a) shows a P1 symbol structure according to the present invention.
  • the P1 symbol and the P2 symbol portion are referred to as a preamble region, and the body region is referred to as a data region.
  • the data area is composed of a plurality of data symbols (or data OFDM symbols).
  • the P1 symbols copy the front part and the rear part of the effective symbol A, respectively, and shift the frequency by + f SH and then the front (C) and the rear (B) of the effective symbol A.
  • the C portion is called a prefix
  • the B portion is called a postfix. That is, the P1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix portion.
  • such a P1 symbol structure is also referred to as a CAB structure.
  • the P1 symbol is a 1K OFDM symbol according to an embodiment.
  • the A portion T P1A has a length of 112 us
  • the C portion T P1C has a length of 59 us
  • the B portion T P1B has a length of 53 us.
  • 38 (b) is a block diagram illustrating the construction of a P1 symbol generator showing a process of generating a P1 symbol according to the present invention.
  • 38 (b) shows a carrier distribution sequence (CDS) table module 280110, a modulation signaling sequence (MSS) module 280120, a differential binary phase shift keying (DBPSK) mapping module 280130, a scrambling module 280140, IFFT module 280160, and CAB structure module 280170.
  • CDS carrier distribution sequence
  • MSS modulation signaling sequence
  • DBPSK differential binary phase shift keying
  • a new_system_P1 symbol is generated by modifying the P1 symbol structure of FIG. 38A or the P1 symbol generator of FIG. 38B.
  • a new_system_P1 symbol may be generated by modifying both the P1 symbol structure of FIG. 38A and the P1 symbol generator of FIG. 38B.
  • a new_system_P1 symbol may be generated using at least one of the following methods.
  • a new_system_P1 symbol may be generated by modifying a frequency shift (or displacement) value f SH for a prefix and a postfix.
  • a new_system_P1 symbol may be generated by modifying the length of the P1 symbol (eg, the lengths of T P1C and T P1B ).
  • a new_system_P1 symbol may be generated by replacing the length of the P1 symbol with 512, 256, 128, etc. at 1K.
  • the parameters used in the P1 symbol structure eg, f SH , T P1C , T P1B ) should also be appropriately modified.
  • the P1 symbol generator of FIG. 38 (b) is modified to generate a new_system_P1 symbol, it may be generated using at least one of the following methods. For example, a method of changing the distribution of active carriers used for the P1 symbol from the CDS table module 280110, the MSS module 280120, and the CAB structure module 280170 (eg, the CDS table module 280110). You can use this other CSS (Complementary Set of Sequence) to generate a new_system_P1 symbol. As another example, a new_system_P1 symbol may be generated using a method of transforming a pattern for information transmitted as a P1 symbol (for example, the MSS module 280120 uses another CSS).
  • a method of changing the distribution of active carriers used for the P1 symbol from the CDS table module 280110, the MSS module 280120, and the CAB structure module 280170 (eg, the CDS table module 280110). You can use this other CSS (Complementary Set of Sequence) to generate a
  • the present invention may additionally allocate a preamble symbol to the preamble region.
  • the present invention will be referred to as an additional preamble symbol as an AP1 symbol (Additional Preamble symbol).
  • the present invention adds one or more AP1 symbols to the signal frame to improve the detection performance of the mobile broadcast (ie NGH) signal at very low SNR or time-selective fading conditions.
  • the AP1 symbol is located between the P1 symbol and the first P2 symbol in the preamble region of the signal frame. That is, the P1 symbol and the AP1 symbol are transmitted continuously. If the P2 symbol is not transmitted in the signal frame, the AP1 symbol is positioned between the P1 symbol and the first data symbol in the preamble region of the signal frame. In another embodiment, the P1 symbol and the AP1 symbol may be allocated and transmitted at discontinuous positions in one signal frame.
  • the preamble region includes a P1 symbol, one or more AP1 symbols, and one or more P2 symbols.
  • the data area is composed of a plurality of data symbols (or data OFDM symbols).
  • the AP1 symbol is generated by modifying the P1 symbol structure of FIG. 38 (a) or by modifying the P1 symbol generator of FIG. 38 (b). .
  • the AP1 symbol may be generated by modifying both the P1 symbol structure of FIG. 38A and the P1 symbol generator of FIG. 38B.
  • the P1 symbol and the AP1 symbol are inserted in every signal frame by the P1 insertion module in the OFDM generator of the transmitter. That is, the P1 insertion module inserts two or more preamble symbols in every signal frame.
  • an AP1 insertion module may be added after the P1 insertion module, and an AP1 symbol may be inserted in the AP1 insertion module.
  • 39 illustrates a super frame structure for transmitting an additional broadcast signal including an AP1 symbol according to the present invention, for example, a mobile broadcast signal.
  • an NGH frame for transmitting an NGH signal is composed of a P1 symbol, an AP1 symbol, one or more P2 symbols, and a plurality of data symbols as shown in FIG. 39.
  • the P1 symbol transmits P1 signaling information
  • the AP1 symbol transmits AP1 signaling information
  • the P2 symbol transmits L1 signaling information.
  • the P1 signaling information includes an S1 field and an S2 field.
  • the S1 field signals the preamble format
  • the S2 field signals the FFT size and the like.
  • the AP1 signaling information transmitted by the AP1 symbol includes additional transmission parameters.
  • the AP1 signaling information includes pattern information of a pilot inserted into a corresponding signal frame.
  • the L1 pre-signaling information may be spread over a transmission frame (for example, data symbols in the data area) to increase robustness of a fading environment of the L1 pre-signaling information.
  • the present invention indicates the pilot pattern of the current signal frame through the AP1 signaling information, so that even when the L1-pre signaling information is spread to the data symbols of the data region, the receiver may pilot before decoding the L1-pre signaling information of the data region.
  • the pattern can be seen.
  • FIG. 40 shows an embodiment of an OFDM generator of a broadcast signal transmission apparatus for inserting an AP1 symbol according to the present invention.
  • the OFDM generator of FIG. 40 illustrates an embodiment of transmitting a broadcast signal in an MISO or MIMO scheme, and particularly illustrates an example of transmitting a broadcast signal in an MISO or MIMO scheme through two transmission antennas.
  • the OFDM generator includes a MISO / MIMO processor 302110, two pilot inserters 302121, 302122, two IFFT modules 302131, 302132, two PAPR reduction modules 302141, 302142, two GI insertions.
  • a block for modulating a broadcast signal to be transmitted through a first transmit antenna Tx1 is called a first transmitter
  • a block for modulating a broadcast signal to be transmitted through a second transmit antenna Tx2 is referred to as a second transmitter.
  • the first transmitter includes a pilot inserter 302121, an IFFT module 302131, a PAPR reduction module 302141, a GI insertion module 302151, a P1 symbol insertion module 302161, an AP1 symbol insertion module 302171, and a DAC ( 302181).
  • the second transmitter is a pilot inserter 302122, an IFFT module 302132, a PAPR reduction module 302142, a GI insertion module 302152, a P1 symbol insertion module 302162, an AP1 symbol insertion module 302172, and a DAC ( 302182).
  • the MISO / MIMO processing module 301110 performs MISO and / or MIMO encoding to transmit transmit diversity on a signal input to each path to transmit through two transmit antennas, and then performs each pilot inserter ( 302121 and 302122.
  • the MIMO encoding may be performed in the constellation mapper in the BICM module. In this case, the MIMO encoding is not performed in the OFDM generator.
  • the pilot inserters 302121 and 302122 insert pilots of the determined pilot patterns at corresponding positions in the signal frame and output them to the IFFT modules 302131 and 302132.
  • the pilot pattern information may be signaled to the AP1 signaling information or may be signaled to the L1 signaling information. Alternatively, both the AP1 signaling information and the L1 signaling information may be signaled.
  • the IFFT modules 302131 and 302132 convert the pilot-inserted signals into the time domain through a fast inverse Fourier transform and output them to the PAPR reduction modules 302141 and 302142.
  • the PAPR reduction modules 302141 and 302142 reduce the PAPR of signals in the time domain and output them to the GI insertion modules 302151 and 302152. In addition, necessary information may be fed back to the pilot inserters 302121 and 302122 according to the PAPR reduction algorithm.
  • the GI insertion module 302151 or 302152 inserts the guard interval in the form of a cyclic prefix by copying the last part of the effective OFDM symbol to the front of the OFDM symbol, and outputs the guard interval to the P1 symbol insertion module 302161 or 302162.
  • the GI information is signaled to the L1 pre signaling information. In addition, part of the GI information is signaled to the P1 signaling information.
  • the P1 symbol insertion module 302161 or 302162 inserts a P1 symbol at the beginning of each signal frame and outputs the P1 symbol to the AP1 symbol insertion module 302171 or 302172.
  • the AP1 symbol insertion module 302171 or 302172 inserts an AP1 symbol after the P1 symbol and outputs the AP1 symbol to the DACs 302181 and 302182.
  • the insertion of the P1 symbol and the AP1 symbol may be performed by the P1 symbol insertion module 302161 or 302162, in which case the AP1 symbol insertion module 302171 or 302172 is omitted.
  • the DACs 302181 and 302182 convert each signal frame in which the AP1 symbol is inserted into an analog signal and then transmit them through corresponding transmission antennas Tx1 and Tx2.
  • the receiver uses the pilots for frame synchronization, frequency synchronization, time synchronization, channel estimation, and transmission mode recognition.
  • Pilots according to the present invention can be broadly divided into two types. One is a scattered pilot and the other is a continuous pilot. Distributed pilots are used to estimate and compensate for the effects of radio channels at the receiver, and continuous pilots are used to eliminate precise frequency synchronization or phase error at the receiver.
  • one of a plurality of distributed pilot patterns is inserted into OFDM symbols of a signal frame and transmitted according to the FFT size and the guide interval (GI) size.
  • GI guide interval
  • one of nine distributed pilot patterns PP1 to PP9 is inserted into OFDM symbols of the corresponding signal frame and transmitted according to the FFT size and the GI size. It is set as an Example.
  • the FFT size is 1k, 2k, 4k, 8k, 16k
  • the GI size is 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4 In one embodiment it will be.
  • the FFT size refers to the number of subcarriers constituting one OFDM symbol
  • the GI size refers to a ratio occupied by a GI in one OFDM symbol. Therefore, the OFDM symbol length depends on the FFT size and the GI size.
  • the GI size information is signaled in the GUARD_INTERVAL field of the L1 pre signaling information.
  • the pilot pattern information inserted into the current signal frame is signaled to the L1 pre-signaling information and / or the AP1 signaling information.
  • 41 is a table showing an example of parameters of nine distributed pilot patterns according to the present invention.
  • Dx denotes a distance between subcarriers for transmitting a pilot in the frequency domain
  • Dy denotes the number of OFDM subcarriers between pilot subcarriers at the same position in the time domain. That is, Dx denotes a subcarrier interval (ie, separation of pilot bearing carriers) for transmitting a pilot in one OFDM symbol
  • Dy denotes an OFDM symbol interval (ie, number of symbols forming one scattered pilot sequence) of the pilot. it means.
  • the Dx value of the first distributed pilot pattern PP1 is 6 and the Dy value is 4. That is, the first distributed pilot pattern PP1 is allocated every six subcarriers in a specific OFDM symbol in a signal frame and every four OFDM symbols in a specific subcarrier at the same position in the signal frame.
  • the Dx value of the second distributed pilot pattern PP2 is 12 and the Dy value is two.
  • the Dx value of the third distributed pilot pattern PP3 is 12 and the Dy value is four.
  • the Dx value of the fourth distributed pilot pattern PP4 is 24 and the Dy value is two.
  • the Dx value of the fifth distributed pilot pattern PP5 is 24 and the Dy value is 4.
  • the Dx value of the sixth distributed pilot pattern PP6 is 48 and the Dy value is two.
  • the Dx value of the seventh distributed pilot pattern PP7 is 24 and the Dy value is four.
  • the Dx value of the eighth distributed pilot pattern PP8 is 12 and the Dy value is 16.
  • the Dx value of the ninth distributed pilot pattern PP9 is 12 and the Dy value is 3. That is, the ninth distributed pilot pattern PP9 is allocated every twelve subcarriers in a specific OFDM symbol in a signal frame and every three OFDM symbols in a specific subcarrier at the same position in the signal frame.
  • the FFT size is 16K and the GI size is 1/32 of the FFT size
  • one of the second pilot pattern PP2, the fourth pilot pattern PP4, and the fifth pilot pattern PP5 is included in the corresponding signal frame.
  • the FFT size is 16K and the GI size is 1/16 of the FFT size
  • one of the second pilot pattern PP2, the third pilot pattern PP3, and the ninth pilot pattern PP9 may be used in the corresponding signal frame. Can be.
  • the distributed pilot pattern to be inserted into each signal frame is determined by Dx, Dy, FFT size, and GI size.
  • FIG 43 shows an embodiment of a ninth pilot pattern PP9 according to the present invention.
  • the ninth distributed pilot pattern of FIG. 43 is for a MIMO / MISO system using two transmitter antennas.
  • Each OFDM symbol in the signal frame includes both pilot cells hatched with dots and pilot cells hatched with diagonal lines.
  • pilot cells hatched with dots are allocated to the first subcarrier of each OFDM symbol
  • pilot cells hatched with diagonal lines are allocated to the second subcarrier of each OFDM symbol.
  • the transmitter transmits the sum and difference of pilots from the two transmit antennas so that the receiver can estimate the transmission channel from each transmit antenna to each receive antenna.
  • the pilot cells hatched with dots are locations where two transmit antennas transmit the same pilot value of the same sign, and the pilot cells hatched with diagonal lines transmit the same pilot value while the two transmit antennas transmit the same pilot value. Is the opposite position. Therefore, when the receiver detects a pilot, the sum of pilot values transmitted from two transmitter antennas is detected in a pilot cell hatched with dots, and the difference in pilot values transmitted from two transmission antennas is detected in a diagonally hatched pilot cell. .
  • the pilot value is a value predetermined by the appointment of the transmission / reception period.
  • a pilot signal is inserted into each signal frame by a pilot inserter of a first transmitter and a second transmitter in an OFDM generator.
  • the sign of the pilot signal inserted into the pilot cells hatched diagonally in one of the pilot inserter of the first transmitter and the pilot inserter of the second transmitter is reversed.
  • the signs of the two pilot signals inserted into the pilot cells hatched by dots are the same.
  • a pilot signal having the same pilot pattern is inserted into a corresponding signal frame by a first transmitter and a second transmitter.
  • the sum and difference of pilots are transmitted for every OFDM symbol.
  • the first two subcarriers of each OFDM symbol are used to transmit the sum and difference of the pilots, respectively.
  • a condition that the transmitter using the pilot pattern as shown in FIG. 43 requires the transmission channel is that the coherence time of the channel should be one OFDM symbol duration. This is the fastest channel estimation speed that an OFDM system can provide.
  • the ninth pilot pattern PP9 illustrated in FIG. 43 is suitable for a fast mobile service.
  • the OFDM demodulator of the present invention interpolates the channel estimated from the distributed pilot position only in the frequency domain in order to obtain the highest channel estimation rate. In one embodiment.
  • 44 shows an embodiment of the structure of the P1 symbol and the structure of the AP1 symbol according to the present invention. 44 shows an example of generating an AP1 symbol by modifying a P1 symbol.
  • the P1 symbol on the left is copied to the front part and the rear part of the valid symbol A, respectively, and frequency shifted by + f SH , and placed at the front (C) and the rear (B) of the valid symbol (A). Is generated.
  • the C portion is called a prefix portion
  • the B portion is called a postfix portion. That is, the P1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix portion.
  • the AP1 symbol on the right side copies the front part and the rear part of the valid symbol D, respectively, and shifts the frequency by -f SH , and then positions them in front (F) and rear (E) of the valid symbol (D). Is generated.
  • the F portion is called a prefix portion
  • the E portion is called a postfix portion. That is, the AP1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix part.
  • the two frequency shift values + f SH and -f SH used for the P1 symbol and the AP1 symbol are identical to each other, and only opposite signs are used. In other words, the frequency shift is performed in the opposite direction.
  • the lengths of C and F copied before the valid symbols are set differently, and the lengths of B and E copied after the valid symbols are set differently.
  • the lengths of C and F may be different, and the lengths of B and E may be the same, or vice versa.
  • the effective symbol length of the P1 symbol and the effective symbol length of the AP1 symbol may be set differently.
  • a Complementary Set Sequence (CSS) different from the P1 symbol is used for tone selection and data scramble in AP1.
  • the lengths of C and F copied before the valid symbols are set differently, and the lengths of B and E copied after the valid symbols are set differently.
  • Equation 11 C, B, F, E length according to the present invention
  • the P1 symbol and the AP1 symbol have the same frequency shift value but have opposite signs.
  • an offset value is added to or subtracted from the length of A (T A ) / 2 to set the length of C and B, and an value added to or subtracted from the length of T (T D ) / 2 to set the length of F, E, or Set the offset value to be subtracted differently.
  • the offset value of the P1 symbol is set to 30 and the offset value of the AP1 symbol is set to 15.
  • the P1 symbol and the AP1 symbol are generated and inserted into each signal frame in the structure as shown in FIG. 44, so that the P1 symbol does not deteriorate the detection performance of the AP1 symbol, whereas the AP1 symbol does not deteriorate the detection performance of the P1 symbol. .
  • the detection performance of the P1 symbol and the AP1 symbol are almost the same.
  • the complexity of the receiver can be minimized by having a similar structure between the P1 symbol and the AP1 symbol.
  • the P1 symbol and the AP1 symbol may be continuously transmitted to each other, or may be allocated and transmitted at different positions within the signal frame.
  • the transmission is allocated to different positions, a high time diversity effect can be obtained for the preamble symbol.
  • the present invention transmits continuously.
  • FIG. 45 shows another embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention.
  • two reception antennas Rx1 and Rx2 are used to receive a signal transmitted by MIMO or MISO.
  • the OFDM demodulator of FIG. 45 receives broadcast signals of respective paths received through two antennas Rx1 and Rx2 and performs OFDM demodulation respectively.
  • the OFDM demodulator of FIG. 45 includes a first receiver and a second receiver.
  • the first receiver is an ADC 306600, a P1 symbol detector 306601, an AP1 symbol detector 306602, a time / frequency synchronizer 306603, a GI canceller 306604, an FFT module 306605, and a channel estimator 306606 ).
  • the second receiver is an ADC 306610, a P1 symbol detector 306611, an AP1 symbol detector 306612, a time / frequency synchronizer 306613, a GI canceller 306614, an FFT module 306615, and a channel estimator 306616. ).
  • the first receiver may further include an equalizer / MISO decoder
  • the second receiver may further include an equalizer / MISO decoder.
  • the ADC 306600 converts the analog broadcast signal received through the antenna Rx1 into a digital signal and outputs the digital signal to the P1 symbol detector 306601.
  • the P1 symbol detector 306601 detects and decodes a P1 symbol that transmits P1 signaling information among digital broadcast signals to find out what frame configuration the currently received signal has.
  • the AP1 symbol detector 306602 detects and decodes an AP1 symbol that transmits AP1 signaling information among digital broadcast signals to obtain pilot pattern information of a current signal frame.
  • the detection and decoding of the P1 symbol and the AP1 symbol may be performed by the P1 symbol detector 306601, in which case the AP1 symbol detector 306602 is omitted.
  • the time / frequency synchronization unit 306603 performs time synchronization and frequency synchronization including guard interval detection using the P1 signaling information and the AP1 signaling information.
  • the guard interval remover 306604 removes the guard interval and converts it into a signal in the frequency domain through the FFT module 306605.
  • the channel estimation module 306606 estimates a transmission channel from the transmit antenna to the receive antenna from the pilot signals inserted in the frequency domain.
  • the P1 symbol detector 306601 may also be referred to as a C-A-B preamble detector. That is, the signal digitally converted by the ADC 306600 is input to the down shifter 307101, the first conjugator 307103, and the second delayer 307106 of the P1 symbol detector 306601.
  • the down shifter 307101 is connected to an input signal. Inverse modulation is performed by multiplying the values. When the inverse modulation is performed in the down shifter 307101, the frequency shifted input signal is restored to the original signal. The inversely modulated signal is output to the first delayer 307102 and the second condenser 307107.
  • the first delayer 307102 delays the inversely modulated signal by the length T C of the C part and outputs the delayed signal to the first condenser 307103.
  • the first conjugator 307103 complex-conjugates the signal delayed by the length T C of the C part, and multiplies the signal by the input signal to output the first filter 307104.
  • the third delayer 307105 delays the filtered signal by the length T A of the A part (that is, the effective symbol) and outputs the delayed signal to the multiplier 307109.
  • the second delayer 307106 delays the input signal by the length T B of the B part and outputs the delayed signal to the second conjugator 307107.
  • the second conjugator 307107 complex-conjugates the signal delayed by the length T B of the B part, multiplies the signal by the inversely modulated signal, and outputs the signal to the second filter 307108.
  • the multiplier 307109 multiplies the output of the second filter 307109 by a signal delayed by the length T A of the A part. By doing so, the P1 symbol can be detected from each signal frame of the received broadcast signal.
  • the length of C (T C), the length (T B) of B can be obtained by applying the equation (11).
  • the AP1 symbol detector 306602 may also be referred to as an F-D-E preamble detector. That is, the signal digitally converted by the ADC 306600 or the signal output from the P1 symbol detector 306601 may be an upshifter 308101, a first condenser 308103, and a second delay of the AP1 symbol detector 306602. Input to the unit 308106.
  • the up shifter 308101 is connected to the input signal. Inverse modulation is performed by multiplying the values. When the inverse modulation is performed in the up shifter 308101, the frequency shifted input signal is restored to the original signal. That is, the upshifter 308101 of FIG. 47 has the same structure as the downshifter 307101 of the P1 symbol detector 306601, except that the frequency direction of inverse modulation is reversed. The inversely modulated signal from the up shifter 308101 is output to the first delayer 308102 and the second conjugator 308107.
  • the first delayer 308102 delays the inversely modulated signal by the length T F of the F part and outputs the delayed signal to the first condenser 308103.
  • the first conjugator 308103 complex-conjugates the signal delayed by the length T F of the F part, and multiplies the signal by the input signal to output the first filter 308104.
  • the third delayer 308105 delays the filtered signal by the length T D of the D part (that is, the effective symbol) and outputs the delayed signal to the multiplier 308109.
  • the second delayer 308106 delays the input signal by the length T E of the E part and outputs the delayed signal to the second conjugator 308107.
  • the second conjugator 308107 complex-conjugates the signal delayed by the length T E of the E part, and then multiplies the signal by the inversely modulated signal and outputs the signal to the second filter 308108.
  • the multiplier 308109 multiplies the output of the second filter 308109 by a signal delayed by the length T D of the D part. In this way, the AP1 symbol can be detected from each signal frame of the received broadcast signal.
  • the length T F and the length T E of F can be obtained by applying Equation 11 above.
  • the receiver performs frame synchronization, frequency synchronization, time synchronization, channel estimation, and transmission mode recognition using a pilot.
  • the FFT size, GI size, pilot pattern, etc. of the corresponding signal frame should be known using P1 signaling information, AP1 signaling information, and L1 signaling information.
  • the receiver of the present invention decodes the P1 signaling information by the OFDM demodulator, extracts the FFT size, and extracts the GI size, the pilot pattern, etc. by decoding the L1 signaling information by the BICM decoder.
  • the pilot pattern may be obtained from the AP1 signaling information decoded by the OFDM modulator. That is, the channel estimators 306606 and 306616 of FIG.
  • the OFDM demodulator inserts a pilot in each OFDM symbol in each signal frame based on the FFT size, GI size, and pilot pattern information obtained from the P1 signaling information, the AP1 signaling information, and the L1 signaling information.
  • the position of the subcarrier can be calculated.
  • the transmission channel is estimated using the pilot values of the pilot subcarrier positions thus calculated. This estimated channel value can then be used for channel equalization or MIMO decoding in the receiver.
  • one receiving unit in the OFDM demodulator acquires the aforementioned signaling information (ie, P1, AP1, L1 signaling information) and performs channel estimation using a pilot signal.
  • the above-described processes are simultaneously performed by the first and second receivers in the OFDM demodulator.
  • Dx 12 which is a distance between subcarriers for transmitting pilots in the frequency domain
  • Dy 3 which is the number of OFDM symbols between pilot subcarriers in the same position in the time domain.
  • a cell hatched with dots is a position where two transmitting antennas transmit the same pilot value of the same code, and cells hatched with diagonal lines have positions opposite to each other but have the same pilot value.
  • each receiving antenna is received from a cell hatched with dots for every OFDM symbol in a 2x2 MIMO receiver.
  • One pilot value can be obtained as shown in Equation 12.
  • Equation 13 a pilot value received from a cell hatched diagonally for every OFDM symbol can be obtained as shown in Equation 13.
  • Equation 12 13
  • rm (n) means a pilot value received by the mth receiving antenna during the nth OFDM symbol (symbol duration). Therefore, channel estimation from each transmit antenna to each receive antenna can be obtained by a simple calculation as shown in Equation 14 below.
  • the channel estimates thus obtained can be used for channel equalization and MIMO decoding.
  • the ninth pilot pattern as shown in FIG. 43 since the sum and the difference of pilots are transmitted for every OFDM symbol, even if only a frequency interpolation is performed in the frequency domain for each OFDM symbol in the channel estimator, The sum and difference of the transport channels for Therefore, the present invention can obtain the sum and difference of pilots using only channel estimation for one OFDM symbol regardless of the even index or odd index OFDM symbol, and the individual channel calculation using the sum and difference is possible. In this case no additional interpolation in the time direction is necessary.
  • the receiver may improve channel estimation performance using other methods.
  • the frequency direction is obtained using the result value.
  • FIG. 48 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for transmitting a broadcast signal according to the present invention.
  • FEC forward error correction
  • S36010 forward error correction
  • the FEC encoded signal is divided into a first input signal and a second input signal according to a modulation type in operation S36020. This may use a mux in the BICM module, or may use an input signal generator.
  • the first and second transmission signals are output by performing MIMO encoding on the first and second input signals using a MIMO encoder.
  • the MIMO encoding is performed using at least one of the MIMO encoding methods described with reference to FIGS. 17 to 29.
  • a pilot signal of a pilot pattern determined based on FFT size information is inserted into a first signal frame including the first transmission signal by using a first transmitter in one of the OFDM generators disclosed in the present invention.
  • the first and second preamble signals are inserted into the start position of the first signal frame into which the pilot signal is inserted (S36050).
  • the first preamble signal corresponds to the P1 symbol
  • the second preamble signal corresponds to the AP1 symbol.
  • a pilot signal having a pilot pattern determined based on FFT size information is inserted into a second signal frame including the second transmission signal by using a second transmitter in the OFDM generator, and the pilot signal is a second signal.
  • the first and second preamble signals are inserted at the start position of the frame (S360450).
  • the first preamble signal corresponds to the P1 symbol
  • the second preamble signal corresponds to the AP1 symbol.
  • the P1 signaling signal transmitted through the P1 symbol includes FFT size information of the corresponding signal frame
  • the AP1 signaling signal transmitted through the AP1 symbol includes pilot pattern information of the corresponding signal frame.
  • the first signal frame includes one or more OFDM symbols
  • the second signal frame includes one or more OFDM symbols
  • the sign of the pilot signal is the same, and the sign of the pilot signal inserted into at least one other subcarrier is opposite. This corresponds to the ninth pilot pattern of FIG. 43.
  • the present invention may be applied in whole or in part to a digital broadcasting system.

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Abstract

Disclosed are a broadcast signal transmitting apparatus, a broadcast signal receiving apparatus, and a method for transceiving a broadcast signal in a broadcast signal transceiving apparatus. A method for transmitting a broadcast signal comprises the following steps: performing FEC encoding on an input signal; dividing the FEC-encoded signal into a first input signal and a second input signal in accordance with a modulation type; performing MIMO encoding on the first input signal and the second input signal to output a first transmission signal and a second transmission signal; inserting a pilot signal of a pilot pattern determined on the basis of FFT size information into a first signal frame containing the first transmission signal, and inserting first and second preamble signals into a starting point of the first signal frame to which the pilot signal is inserted; and inserting a pilot signal of a pilot pattern determined on the basis of FFT size information into a second signal frame containing the second transmission signal, and inserting first and second preamble signals to a starting point of the second signal frame to which the pilot signal is inserted.

Description

방송 신호 송신 장치, 방송 신호 수신 장치, 및 방송 신호 송/수신 장치에서 방송 신호 송수신 방법Broadcast signal transmission / reception method in broadcast signal transmission device, broadcast signal reception device, and broadcast signal transmission / reception device
본 발명은 방송 신호를 송신하는 방송 신호 송신 장치, 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신 장치 및 방송 신호를 송신하고 수신하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 방송 신호를 송신하고 수신하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a broadcast signal transmitting apparatus for transmitting a broadcast signal, a broadcast signal receiving apparatus for receiving a broadcast signal, and a method for transmitting and receiving broadcast signals, and more particularly, an apparatus for transmitting and receiving a mobile broadcast signal; It is about a method.
아날로그 방송 신호에 대한 송출의 중단 시점이 다가오면서, 디지털 방송 신호를 송수신하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 디지털 방송 신호는 아날로그 방송 신호에 비해 대용량의 비디오/오디오 데이터를 포함할 수 있으며, 비디오/오디오 데이터 외에도 다양한 부가 데이터를 포함할 수 있다. As the point of stopping transmission of the analog broadcast signal is approaching, various technologies for transmitting and receiving digital broadcast signals have been developed. The digital broadcast signal may include a larger amount of video / audio data than the analog broadcast signal, and may include various additional data in addition to the video / audio data.
즉, 디지털 방송을 위한 디지털 방송 시스템은 HD(High Definition)급의 영상과 다채널의 음향 및 다양한 부가 서비스를 제공할 수 있다. 다만, 고용량의 데이터 전송을 위한 데이터 전송 효율, 송수신 네트워크의 강인성(robustness) 및 모바일 수신 장비를 고려한 네트워크의 유연성(flexibility)은 여전히 개선해야 하는 과제이다.That is, the digital broadcasting system for digital broadcasting may provide HD (High Definition) level images, multi-channel sound, and various additional services. However, data transmission efficiency for high-capacity data transmission, robustness of the transmission / reception network, and flexibility of the network considering mobile reception equipment still need to be improved.
따라서 본 발명의 목적은 기존의 방송 시스템의 RF 신호를 사용하여 추가적인 주파수 확보없이도, 추가적인 방송 신호를 전송하고 수신할 수 있는 방송 신호 송신 장치, 방송 신호 수신 장치, 그리고 추가적인 방송 신호를 송신하고 수신하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to transmit and receive a broadcast signal transmitter, a broadcast signal receiver, and an additional broadcast signal that can transmit and receive additional broadcast signals without securing additional frequencies using RF signals of the existing broadcast system. To provide a method.
본 발명의 다른 목적은 기존의 방송 시스템의 RF 신호를 사용하여 추가적인 주파수 확보없이도, 모바일 방송 신호를 전송하고 수신할 수 있는 방송 신호 송신 장치, 방송 신호 수신 장치, 그리고 모바일 방송 신호를 송신하고 수신하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to transmit and receive a broadcast signal transmitter, a broadcast signal receiver, and a mobile broadcast signal that can transmit and receive a mobile broadcast signal without additional frequency by using an RF signal of a conventional broadcast system. To provide a method.
본 발명의 또 다른 목적은 방송 신호에 모바일 환경에 강인한 파일럿 패턴을 삽입하여 전송함으로써, 방송 신호 수신 장치의 채널 추정 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 방송 신호 송신 장치, 방송 신호 수신 장치, 그리고 방송 신호를 송신하고 수신하는 방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a broadcast signal transmission apparatus, a broadcast signal reception apparatus, and a broadcast signal to improve a channel estimation performance of a broadcast signal reception apparatus by inserting and transmitting a robust pilot pattern in a mobile environment. It provides a method of transmitting and receiving.
본 발명의 또 목적은 신호 프레임에 추가로 프리앰블 심볼을 할당하여 전송하고 수신하도록 함으로써, 모바일 페이딩 환경에서 버스트 페이딩에 더욱 강인해지도록 하는 방송 신호 송신 장치, 방송 신호 수신 장치, 그리고 방송 신호를 송신하고 수신하는 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to transmit and receive a preamble symbol by additionally assigning a signal frame to a broadcast signal transmitting apparatus, a broadcast signal receiving apparatus, and a broadcast signal transmitting and receiving broadcast signal to be more robust to burst fading in a mobile fading environment. To provide a way.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방송 신호 송신 방법은 입력 신호에 대해 FEC 인코딩을 수행하는 단계, 상기 FEC 인코딩된 신호를 변조 타입에 따라 제1 입력 신호와 제2 입력 신호로 나누는 단계, 상기 제1 입력 신호와 제2 입력 신호에 대해 MIMO 인코딩을 수행하여 제1 전송 신호와 제2 전송 신호를 출력하는 단계, 상기 제1 전송 신호를 포함하는 제1 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고 상기 파일럿 신호가 삽입된 제1 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입하는 단계, 상기 제2 전송 신호를 포함하는 제2 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고 상기 파일럿 신호가 삽입된 제2 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입하는 단계를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of transmitting a broadcast signal by performing FEC encoding on an input signal, wherein the FEC-encoded signal is inputted according to a modulation type. Dividing into a signal, performing MIMO encoding on the first input signal and the second input signal, and outputting a first transmission signal and a second transmission signal, and performing an FFT on a first signal frame including the first transmission signal. Inserting a pilot signal having a pilot pattern determined based on size information, and inserting first and second preamble signals at a start position of the first signal frame into which the pilot signal is inserted; a second including the second transmission signal The pilot signal of the pilot pattern determined based on the FFT size information is inserted into the signal frame, and the pilot signal is inserted into the start position of the second signal frame into which the pilot signal is inserted. 1, comprises a first step of inserting a second preamble signal.
일 실시예로, 상기 제1 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하고, 상기 제2 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하며, 상기 제1, 제2 신호 프레임의 각 OFDM 심볼 중 적어도 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 동일하고, 적어도 다른 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 반대이다. In one embodiment, the first signal frame includes one or more OFDM symbols, the second signal frame includes one or more OFDM symbols, and at least one sub of each OFDM symbol of the first and second signal frames. The sign of the pilot signal inserted into the carrier is the same, and the sign of the pilot signal inserted into at least one other subcarrier is opposite.
상기 제1 프리앰블 신호는 해당 신호 프레임의 FFT 사이즈 정보를 포함하고, 상기 제2 프리앰블 신호는 해당 신호 프레임의 파일럿 패턴 정보를 포함한다.The first preamble signal includes FFT size information of the corresponding signal frame, and the second preamble signal includes pilot pattern information of the corresponding signal frame.
상기 제1, 제2 신호 프레임은 각각 L1 시그널링 정보를 더 포함하고, 상기 L1 시그널링 정보는 해당 신호 프레임의 가이드 인터발 사이즈 정보를 포함하며, 상기 가이드 인터발 사이즈 정보는 해당 신호 프레임의 파일럿 패턴을 결정하는데 이용될 수 있다.Each of the first and second signal frames further includes L1 signaling information, the L1 signaling information includes guide interval size information of the corresponding signal frame, and the guide interval size information determines a pilot pattern of the corresponding signal frame. Can be used.
본 발명은 제9 파일럿 패턴(PP9)을 삽입하여 전송하고, 이를 수신기에서 채널 추정에 이용함으로써, 빠른 채널 변화에 강력하게 대응할 수 있게 된다. 특히 본 발명에 따른 제9 파일럿 패턴(PP9)을 모바일 환경에 적용하면 더욱 효과적이다. 또한 제9 파일럿 패턴(PP9)은 기존 지상파 방송 시스템의 네트워크 인프라(network infra)를 그대로 사용하면서 모빌러티(mobility)를 향상시키는 장점을 가진다.According to the present invention, by inserting and transmitting the ninth pilot pattern PP9 and using the same for channel estimation at the receiver, it is possible to strongly cope with a fast channel change. In particular, it is more effective to apply the ninth pilot pattern PP9 according to the present invention in a mobile environment. In addition, the ninth pilot pattern PP9 has an advantage of improving mobility while using the network infrastructure of the existing terrestrial broadcasting system as it is.
그리고 본 발명은 2개 이상의 프리앰블 심볼을 사용함으로써, 모바일 페이딩 환경에서 발생할 수 있는 버스트 페이딩(burst fading)에 더욱 강인해지고, 신호 검출(signal detection) 성능을 향상시키는 장점을 가진다.In addition, by using two or more preamble symbols, the present invention is more robust to burst fading that may occur in a mobile fading environment, and has an advantage of improving signal detection performance.
또한 본 발명은 MIMO 시스템을 사용함으로써 데이터 전송 효율을 높이고 방송 신호 송수신의 강인성(Robustness)을 증가시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the data transmission efficiency and increase the robustness (Robustness) of transmitting and receiving broadcast signals by using the MIMO system.
따라서 본 발명에 따르면 모바일 수신 장비 또는 인도어 환경에서도 디지털 방송 신호를 오류없이 수신할 수 있는 방송 신호의 송수신 방법 및 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the present invention, it is possible to provide a method and apparatus for transmitting and receiving a broadcast signal capable of receiving a digital broadcast signal without error even in a mobile reception device or an indoor environment.
도 1은 본 발명에 따른 추가적인 방송 신호 프레임을 포함하는 수퍼 프레임 구조의 일 실시예를 보인 도면1 illustrates an embodiment of a super frame structure including an additional broadcast signal frame according to the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 프레임의 구조를 보인 도면2 is a view showing the structure of a signal frame according to an embodiment of the present invention
도 3은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 일 실시예를 보인 구성 블록도3 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인풋 프로세서의 구성 블록도4 is a block diagram illustrating an input processor according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인풋 프로세서의 모드 어댑테이션 모듈의 구성 블록도5 is a block diagram illustrating a mode adaptation module of an input processor according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인풋 프로세서의 스트림 어댑테이션 모듈의 구성 블록도6 is a block diagram illustrating a configuration of a stream adaptation module of an input processor according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 BICM 모듈의 일 실시예를 보인 구성 블록도7 is a block diagram showing an embodiment of a BICM module according to the present invention
도 8은 본 발명에 따른 BICM 모듈의 다른 실시예를 보인 구성 블록도8 is a block diagram showing another embodiment of the BICM module according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 프레임 빌더의 일 실시예를 보인 구성 블록도Figure 9 is a block diagram showing an embodiment of a frame builder according to the present invention
도 10은 본 발명에 따른 OFDM 제네레이션의 일 실시예를 보인 구성 블록도10 is a block diagram showing an embodiment of an OFDM generation according to the present invention
도 11은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 일 실시예를 보인 구성 블록도11 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 OFDM 디모듈레이터의 일 실시예를 보인 구성 블록도12 is a block diagram illustrating an embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 프레임 디매퍼의 일 실시예를 보인 구성 블록도Figure 13 is a block diagram showing an embodiment of a frame demapper according to the present invention
도 14는 본 발명에 따른 BICM 디코더의 일 실시예를 보인 구성 블록도14 is a block diagram illustrating an embodiment of a BICM decoder according to the present invention;
도 15는 본 발명에 따른 아웃풋 프로세서의 일 실시예를 보인 구성 블록도15 is a block diagram illustrating an embodiment of an output processor according to the present invention.
도 16은 본 발명에 따른 아웃풋 프로세서의 다른 실시예를 보인 구성 블록도16 is a block diagram illustrating another embodiment of an output processor according to the present invention.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 전송 시스템의 구성 블록도17 is a block diagram illustrating a MIMO transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 수신 시스템의 구성 블록도18 is a block diagram illustrating a MIMO receiving system according to an embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 환경에서 SM 기법의 MIMO 전송에 따른 데이터 송수신 방법을 나타낸 도면19 illustrates a data transmission / reception method according to MIMO transmission of an SM scheme in a channel environment according to an embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면20 illustrates an input signal and a transmission / reception signal performing the MIMO encoding method according to an embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명에 따른 MIMO 인코딩 매트릭스로서 GC의 서브세트를 사용한 경우 및 제 1 실시예의 경우의 성상도를 각각 나타낸 도면Fig. 21 shows the constellations in the case of using the subset of GC as the MIMO encoding matrix according to the present invention and in the case of the first embodiment, respectively;
도 22는 본 발명에 따른 MIMO 인코딩 매트릭스로서 GC의 서브세트를 사용한 경우 및 제 1 실시예의 경우의 성상도에서 유클리디언 디스턴스와 해밍 디스턴스의 관계를 나타낸 도면FIG. 22 is a diagram showing the relationship between Euclidean distance and Hamming distance in the constellations when a subset of GC is used as the MIMO encoding matrix according to the present invention and in the case of the first embodiment; FIG.
도 23은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면FIG. 23 illustrates an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a second embodiment of the present invention. FIG.
도 24는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 나타낸 도면24 illustrates a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
도 25는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면25 illustrates an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
도 26은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 다른 실시예를 보인 구성 블록도26 is a block diagram showing another embodiment of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention;
도 27은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 다른 실시예를 보인 구성 블록도27 is a block diagram illustrating another embodiment of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
도 28은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도28 is a block diagram showing another embodiment of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
도 29는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도29 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템 및 방송 신호 송신 방법을 나타낸 도면30 is a view showing a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to an embodiment of the present invention
도 31은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템 및 방송 신호 송신 방법을 나타낸 도면31 illustrates a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to another embodiment of the present invention.
도 32는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템 및 방송 신호 송신 방법을 나타낸 도면32 is a diagram showing a MIMO transmission system and a broadcast signal transmission method using SVC according to another embodiment of the present invention
도 33 내지 도 35는 본 발명에 따른 베이스 레이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터 전송을 위한 신호 프레임의 실시예들을 보인 도면33 to 35 are diagrams showing embodiments of a signal frame for data transmission between a base station and an enhancement layer according to the present invention.
도 36은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도36 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal transmission apparatus according to the present invention.
도 37은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도37 is a block diagram illustrating still another embodiment of the broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
도 38의 (a)는 본 발명에 따른 P1 심볼 구조의 일 예를 보인 도면38 (a) shows an example of a P1 symbol structure according to the present invention
도 38의 (b)는 본 발명에 따른 P1 심볼 제네레이터의 일 실시예를 보인 구성 블록도38 (b) is a block diagram illustrating an embodiment of a P1 symbol generator according to the present invention.
도 39는 본 발명에 따른 추가적인 방송 신호 프레임에 추가적인 프리앰블 심볼을 포함하는 수퍼 프레임 구조의 일 실시예를 보인 도면39 illustrates an embodiment of a super frame structure including an additional preamble symbol in an additional broadcast signal frame according to the present invention.
도 40은 본 발명에 따른 OFDM 제네레이터의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도40 is a block diagram illustrating another embodiment of an OFDM generator according to the present invention.
도 41은 본 발명에 따른 9개의 분산형 파일럿 패턴들의 파라미터의 일 예를 보인 테이블41 is a table showing an example of parameters of nine distributed pilot patterns according to the present invention.
도 42는 본 발명에 따른 9개의 분산형 파일럿 패턴들 중 FFT 사이즈와 GI 사이즈에 따라 해당 신호 프레임에서 사용할 수 있는 분산형 파일럿 패턴들의 예를 보인 도면42 illustrates examples of distributed pilot patterns that can be used in a corresponding signal frame according to FFT size and GI size among nine distributed pilot patterns according to the present invention.
도 43은 본 발명에 따른 제9 파일럿 패턴의 일 실시예를 보인 도면43 is a view showing an embodiment of a ninth pilot pattern according to the present invention.
도 44는 본 발명에 따른 P1 심볼의 구조와 AP1 심볼의 구조의 일 실시예를 보인 도면44 is a view showing an embodiment of a structure of a P1 symbol and a structure of an AP1 symbol according to the present invention;
도 45는 본 발명에 따른 OFDM 디모듈레이터의 또 다른 실시예를 보인 구성 블록도45 is a block diagram illustrating still another embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention.
도 46은 본 발명에 따른 P1 심볼 검출기의 일 실시예를 보인 구성 블록도46 is a block diagram illustrating an embodiment of a P1 symbol detector according to the present invention.
도 47은 본 발명에 따른 AP1 심볼 검출기의 일 실시예를 보인 구성 블록도47 is a block diagram illustrating an embodiment of an AP1 symbol detector according to the present invention.
도 48은 본 발명에 따른 방송 신호를 송신하는 방법의 일 실시예를 보인 흐름도48 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for transmitting a broadcast signal according to the present invention.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described. At this time, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation is not limited.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 함을 밝혀두고자 한다. The terms used in the present invention were selected as widely used general terms as possible in consideration of the functions in the present invention, but may vary according to the intention or custom of the person skilled in the art or the emergence of new technologies. In addition, in certain cases, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description of the invention. Therefore, it is intended that the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the general contents of the present invention rather than the names of the simple terms.
본 발명은 종래 방송 시스템, 예컨대 DVB-T2 등의 기존의 지상파 방송 시스템(또는 T2 시스템이라 함)과 RF 주파수 대역을 공유하면서, 추가적인 방송 신호를 송수신할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 본 발명에서 추가적인 방송 신호는 확장(또는 인핸스드) 방송 신호 및/또는 모바일 방송 신호가 될 수 있다. The present invention provides an apparatus and method for transmitting and receiving an additional broadcast signal while sharing an RF frequency band with a conventional terrestrial broadcasting system (or T2 system) such as DVB-T2. In the present invention, the additional broadcast signal may be an extended (or enhanced) broadcast signal and / or a mobile broadcast signal.
본 발명에서 추가적인 방송 신호는 비MIMO(non-MIMO, Multi Input Multi Output) 방식 또는 MIMO 방식으로 처리되어 전송되는 것을 일 실시예로 한다. 상기 비MIMO 방식은 MISO (Multi Input Single Output), SISO (Single Input Single Output) 방식 등이 해당된다. According to an embodiment of the present invention, an additional broadcast signal is processed and transmitted in a non-MIMO (Multi Input Multi Output) method or a MIMO method. The non-MIMO method corresponds to a multi-input single output (MISO), single-input single output (SISO) method, and the like.
상기 SISO 방식은 방송 신호의 송수신을 위해 1개의 전송 안테나와 1개의 수신 안테나를 사용한다.The SISO method uses one transmit antenna and one receive antenna for transmitting and receiving broadcast signals.
상기 MISO 방식은 복수개의 전송 안테나와 1개의 수신 안테나로 방송 신호를 성능 손실(performance loss) 없이 수신할 수 있는 방식을 말하며, 일 예로서 알라모우티(Alamouti) 방식 등을 사용한다. 수신 시스템에서 성능 향상을 위해 복수의 수신 안테나로 동일한 데이터를 수신할 수 있지만, 이러한 경우에도 본 명세서에서는 MISO의 범위에 포함하여 설명하도록 한다. 반대로 SIMO 방식은 방송 신호의 송수신을 위해 1개의 전송 안테나와 복수개의 수신 안테나를 사용하는 방식이다.The MISO method refers to a method in which a broadcast signal can be received by a plurality of transmit antennas and one receive antenna without performance loss. For example, the MISO method uses an Alamouti method. Although the same data can be received by a plurality of receive antennas in order to improve performance in the reception system, the description will be included in the scope of the MISO in this case. In contrast, the SIMO method uses a single transmit antenna and a plurality of receive antennas to transmit and receive broadcast signals.
상기 MIMO 방식은 복수의 전송 안테나와 복수의 수신 안테나를 사용하여 방송 신호의 송신/수신 다이버시티와 높은 전송 효율을 제공하는 방식을 말한다. 즉, 상기 MIMO 방식은 시간 및 공간 차원에서 상이하게 신호를 처리하여, 동일 주파수 대역에서 동시에 동작하는 병렬적 경로를 통해 복수의 데이터 스트림을 전송하여 다이버시티 효과와 높은 전송 효율을 달성할 수 있다.The MIMO scheme refers to a scheme for providing transmission / reception diversity and high transmission efficiency of a broadcast signal using a plurality of transmit antennas and a plurality of receive antennas. In other words, the MIMO scheme processes signals differently in time and space, and transmits a plurality of data streams through parallel paths operating simultaneously in the same frequency band to achieve diversity effects and high transmission efficiency.
이하에서, MISO 또는 MIMO의 다중 안테나는 설명의 편의를 위해 2개의 안테나를 예로서 설명할 수 있으나, 이러한 본 발명의 설명은 2개 이상의 안테나를 사용하는 시스템에 적용될 수 있다.In the following description, multiple antennas of MISO or MIMO may be described with two antennas as an example for convenience of description, but the description of the present invention may be applied to a system using two or more antennas.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추가적인 방송 신호(예를 들면, 모바일 방송 신호)를 전송하기 위한 수퍼 프레임 구조를 나타낸다. 수퍼 프레임은 복수의 프레임들로 구성될 수 있으며, 한 수퍼 프레임에 속하는 프레임들은 동일한 전송 방식에 의해 전송될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수퍼 프레임은 복수의 T2 프레임(지상파 방송 프레임 또는 신호 프레임이라 하기도 한다)과 추가적인 방송 신호를 위한 복수의 비-T2(Non-T2) 프레임으로 구성될 수 있다. 상기 비-T2 프레임은 종래 T2 시스템에서 제공되는 FEF(Future Extension Frame)를 포함할 수 있다. FEF는 연속되지 않고, T2 프레임들 사이에 삽입될 수 있다. 추가적인 방송 신호는 T2 프레임 또는 FEF에 포함되어 전송될 수 있다.1 illustrates a super frame structure for transmitting an additional broadcast signal (eg, a mobile broadcast signal) according to an embodiment of the present invention. The super frame may be composed of a plurality of frames, and frames belonging to one super frame may be transmitted by the same transmission scheme. The super frame according to an embodiment of the present invention may be composed of a plurality of T2 frames (also referred to as terrestrial broadcast frames or signal frames) and a plurality of non-T2 frames for additional broadcast signals. The non-T2 frame may include a Future Extension Frame (FEF) provided in a conventional T2 system. The FEFs are not contiguous and may be inserted between T2 frames. The additional broadcast signal may be included in the T2 frame or the FEF and transmitted.
본 발명은 설명의 편의를 위해 모바일 방송 신호를 전송하는 FEF 파트를 NGH(Next Generation Handheld) 프레임(또는 신호 프레임)이라 하기로 한다. 이때 N개의 T2 프레임마다 1개의 NGH 프레임을 전송할 수도 있고(즉, NGH-T2 프레임 비율 = 1/N), T2 프레임과 NGH 프레임을 교대로 전송할 수도 있다(즉, NGH-T2 프레임 비율 = 1/2). 본 발명에서 신호 프레임(또는 전송 프레임)은 T2 프레임, FEF, NGH 프레임, 확장(또는 인핸스드) 방송 신호를 위한 프레임 중 하나를 지시하는 것을 일 실시예로 한다.For convenience of description, the present invention will be referred to as a FEF part that transmits a mobile broadcast signal as a Next Generation Handheld (NGH) frame (or signal frame). In this case, one NGH frame may be transmitted every N T2 frames (that is, NGH-T2 frame rate = 1 / N), or T2 frames and NGH frames may be alternately transmitted (ie, NGH-T2 frame rate = 1 /). 2). According to an embodiment of the present invention, the signal frame (or transmission frame) indicates one of a frame for a T2 frame, an FEF, an NGH frame, and an extended (or enhanced) broadcast signal.
본 발명에 따른 NGH 프레임은 도 1에서와 같이 P1 심볼, 하나 이상의 P2 심볼, 복수개의 데이터 심볼들로 구성된다. 여기서 P1 심볼은 P1 시그널링 정보를 전송하고, P2 심볼은 L1 시그널링 정보를 전송한다.The NGH frame according to the present invention is composed of a P1 symbol, one or more P2 symbols, and a plurality of data symbols as shown in FIG. 1. Here, the P1 symbol transmits P1 signaling information and the P2 symbol transmits L1 signaling information.
상기 P1 심볼에 의해 전송(carry)되는 P1 시그널링 정보는 전송 타입 및 기본적인 전송 파라미터들을 포함한다. 이를 위해 P1 시그널링 정보는 S1 필드와 S2 필드를 포함한다. S1 필드는 프리앰블 포맷을 시그널링한다. 예를 들어, 상기 S1 필드 값이 000이면 프리앰블은 T2 프리앰블이며 데이터가 SISO 포맷으로 전송됨을 나타낸다(T2_SISO). S1 필드 값이 001이면 프리앰블은 T2 프리앰블이며 데이터는 MISO 포맷으로 전송됨을 나타낸다(T2_MISO). S1 필드 값이 010이면 프리앰블은 비T2 프리앰블임을 지시한다. P1 signaling information carried by the P1 symbol includes a transmission type and basic transmission parameters. For this purpose, the P1 signaling information includes an S1 field and an S2 field. The S1 field signals the preamble format. For example, if the S1 field value is 000, the preamble is a T2 preamble and indicates that data is transmitted in an SISO format (T2_SISO). If the S1 field value is 001, this indicates that the preamble is a T2 preamble and data is transmitted in MISO format (T2_MISO). If the S1 field value is 010, this indicates that the preamble is a non-T2 preamble.
도 1에서, T2 프레임 또는 FEF 파트를 구성하는 각 PLP(physical layer pipe)는 하나 이상의 방송 서비스에 해당할 수도 있고, 방송 서비스를 구성하는 각 컴포넌트, 예컨대 비디오, 확장 비디오, 오디오, 데이터 스트림에 해당할 수도 있다. FEF 파트에 대한 속성 정보, 예컨대 타입, 길이 및 간격 등의 정보는 P1 시그널링 정보의 S2 필드를 이용하여 시그널링될 수 있다. 본 발명에서 PLP는 데이터 전송을 위한 단위이다. 즉, 하나의 서비스가 하나의 PLP로 전송될 수도 있고, 하나의 서비스를 구성하는 서비스 컴포넌트들이 구분되어 서로 다른 PLP로 전송될 수도 있다. 만일 하나의 서비스를 구성하는 서비스 컴포넌트들이 구분되어 서로 다른 PLP로 전송된다면, 수신단에서 다시 하나의 서비스로 결합된다.In FIG. 1, each physical layer pipe (PLP) constituting a T2 frame or FEF part may correspond to one or more broadcast services, and corresponds to each component constituting the broadcast service, for example, video, extended video, audio, and data stream. You may. Attribute information about the FEF part, for example, information such as type, length, and interval may be signaled using the S2 field of the P1 signaling information. In the present invention, the PLP is a unit for data transmission. That is, one service may be transmitted to one PLP, or service components constituting one service may be divided and transmitted to different PLPs. If the service components constituting one service are separated and transmitted to different PLPs, the receiving end is combined into one service again.
또한 본 발명에서는 독립적으로 처리될 신호 경로를 PLP라 하기로 한다. 즉, 각각의 서비스는 다수의 RF 채널을 통해 송수신될 수 있는데, PLP는 이러한 서비스가 전송되는 경로 또는 그 경로를 통해서 전송되는 스트림이다. PLP는 다수의 RF 채널들에 시간적인 간격을 가지고 분포하는 슬롯들에 위치할 수도 있고, 하나의 RF 채널에 시간적인 간격을 가지고 분포할 수도 있다. 이러한 신호 프레임은 적어도 하나의 RF 채널에 시간적으로 분포한 PLP를 전송할 수 있다. 다시 말하면, 하나의 PLP는 하나의 RF 채널 또는 다수의 RF 채널들에 시간적으로 분포되어 전송될 수도 있다.In the present invention, the signal path to be independently processed will be referred to as PLP. That is, each service can be transmitted and received through multiple RF channels, where the PLP is the path through which this service is transmitted or the stream transmitted through that path. The PLP may be located in slots that are distributed at time intervals on a plurality of RF channels, or may be distributed at time intervals on one RF channel. Such a signal frame may transmit PLPs distributed over at least one RF channel in time. In other words, one PLP may be transmitted distributed in time in one RF channel or multiple RF channels.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피지컬 레이어 상의 신호 프레임의 구조를 나타낸다. 상기 신호 프레임은 P1 시그널링 파트, L1 시그널링 파트, PLP 파트를 포함한다. 즉, 상기 P1 시그널링 파트는 해당 신호 프레임에서 맨 앞에 할당되며, 그 뒤에 L1 시그널링 파트, PLP 파트가 차례로 할당된다. 본 발명에서는 L1 시그널링 파트에 포함된 정보만을 L1 시그널링 정보라 하기도 하고, P1 시그널링 파트에 포함된 시그널링 정보와 L1 시그널링 파트에 포함된 시그널링 정보를 모두 L1 시그널링 정보라 하기도 한다.2 illustrates a structure of a signal frame on a physical layer according to an embodiment of the present invention. The signal frame includes a P1 signaling part, an L1 signaling part, and a PLP part. That is, the P1 signaling part is allocated to the front in the corresponding signal frame, followed by the L1 signaling part and the PLP part. In the present invention, only information included in the L1 signaling part may be referred to as L1 signaling information, and both signaling information included in the P1 signaling part and signaling information included in the L1 signaling part may be referred to as L1 signaling information.
도 2에 도시된 바와 같이, P1 시그널링 파트로 전송되는 P1 시그널링 정보는 신호 프레임을 검출하는데 사용되며, 튜닝 정보를 제공한다. 상기 P1 시그널링 정보를 바탕으로 다음의 L1 시그널링 파트를 디코딩하여 PLP의 구조 및 신호 프레임 구성에 대한 정보를 얻는다. 즉, L1 시그널링 정보는 Pl 시그널링 파트의 P1 시그널링 정보, L1 시그널링 파트의 L1-프리 시그널링 정보와 L2-포스트 시그널링 정보를 포함한다. L1-프리 시그널링 정보는 수신기가 L1-포스트 시그널링 정보를 수신하여 디코딩하는데 필요한 정보를 포함한다. L1-포스트 시그널링 정보는 수신기가 PLP에 액세스하는데 필요한 파라미터들을 포함한다. 상기 L1-포스트 시그널링 정보는 다시 컨피규러블(Configurable) L1-포스트 시그널링 정보, 다이나믹(Dynamic) L1-포스트 시그널링 정보, 확장(Extension) L1-포스트 시그널링 정보, CRC 정보를 포함하며, L1 패딩 데이터를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the P1 signaling information transmitted to the P1 signaling part is used to detect a signal frame and provide tuning information. The next L1 signaling part is decoded based on the P1 signaling information to obtain information on the structure and signal frame configuration of the PLP. That is, the L1 signaling information includes P1 signaling information of the Pl signaling part, L1-pre signaling information and L2-post signaling information of the L1 signaling part. The L1-pre signaling information includes information necessary for the receiver to receive and decode the L1-post signaling information. The L1-post signaling information includes parameters required for the receiver to access the PLP. The L1-post signaling information again includes configurable L1-post signaling information, dynamic L1-post signaling information, extension L1-post signaling information, CRC information, and includes L1 padding data. It may further include.
한편 상기 신호 프레임에서 PLP 파트는 적어도 하나의 커먼(common) PLP와 적어도 하나의 데이터 PLP로 구성된다. 커먼 PLP는 NIT(Network Information Table)와 같은 네트워크 정보 또는 PLP 정보, 및 SDT(Service Description Table) 또는 EIT(Event Information Table)와 같은 서비스 정보를 포함할 수 있다. 데이터 PLP는 오디오, 비디오 및 데이터 TS 스트림 및 PAT(Program Association Table), PMT(Program Map Table)와 같은 PSI/SI 정보를 포함할 수 있다. 데이터 PLP는 신호 프레임당 하나의 서브 슬라이스에 의해 전송되는 Type1 데이터 PLP와 복수개의 서브 슬라이스에 의해 전송되는 Type2 데이터 PLP를 포함할 수 있다. Meanwhile, in the signal frame, the PLP part includes at least one common PLP and at least one data PLP. The common PLP may include network information such as a network information table (NIT) or PLP information, and service information such as a service description table (SDT) or an event information table (EIT). The data PLP may include audio, video and data TS streams and PSI / SI information such as a program association table (PAT) and a program map table (PMT). The data PLP may include a Type1 data PLP transmitted by one sub slice per signal frame and a Type2 data PLP transmitted by a plurality of sub slices.
이때 하나의 데이터 PLP는 하나의 서비스에 해당할 수도 있고, 서비스를 구성하는 서비스 컴포넌트들 중 하나, 예컨대 비디오(또는 베이스 레이어의 비디오라 함), 확장 비디오(또는 인핸스먼트 레이어의 비디오라 함), 오디오, 데이터 컴포넌트(또는 스트림)에 해당할 수도 있다. 데이터 PLP가 서비스가 아닌 서비스 컴포넌트에 해당하는 경우는 L1-포스트 시그널링 정보 특히, 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보 내 PLP_TYPE 필드를 사용하여 서비스 컴포넌트에 해당하는 PLP임을 표시할 수 있다. In this case, one data PLP may correspond to one service, and one of the service components constituting the service such as video (or video of a base layer), extended video (or video of an enhancement layer), It may also correspond to an audio and data component (or stream). When the data PLP corresponds to a service component other than a service, the data PLP may indicate that the PLP corresponds to the service component by using the PLP_TYPE field in the L1-post signaling information, in particular, the configurable L1-post signaling information.
커먼 PLP는 데이터 PLP와도 함께 디코딩이 가능하며, 데이터 PLP는 선택적으로 디코딩될 수 있다. 즉, 커먼 PLP+데이터 PLP는 항상 디코딩이 가능하지만, 데이터 PLP1 + 데이터 PLP2는 경우에 따라 디코딩이 불가능할 수도 있다. 커먼 PLP에 들어가는 정보는 PSI/SI 정보를 포함할 수 있다. 그 외에 보조 데이터(Auxiliary Data)가 상기 신호 프레임에 추가될 수 있다. 즉, 신호 프레임을 심볼 레벨에서 보면, P1 심볼은 P1 시그널링 정보를 전송하고, 하나 이상의 P2 심볼들은 L1-프리 시그널링 정보, L1-포스트 시그널링 정보 및 커먼 PLP를 전송한다. 그리고 데이터 심볼들은 데이터 PLP를 전송한다.The common PLP may be decoded together with the data PLP, and the data PLP may be selectively decoded. That is, although the common PLP + data PLP can always be decoded, the data PLP1 + data PLP2 may not be decoded in some cases. Information entering the common PLP may include PSI / SI information. In addition, auxiliary data may be added to the signal frame. That is, when the signal frame is viewed at the symbol level, the P1 symbol transmits P1 signaling information, and one or more P2 symbols transmit L1-pre signaling information, L1-post signaling information, and common PLP. And the data symbols carry the data PLP.
도 3은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치(또는 방송 송신기라 함)의 일 실시예를 보인 구성 블록도이다.3 is a block diagram showing an embodiment of a broadcast signal transmission apparatus (or broadcast transmitter) according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 방송 신호 송신 장치는 인풋 프리-프로세서(128000), 인풋 프로세서(128100), BICM 모듈(128200), 프레임 빌더(128300), OFDM 제네레이터(128400)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the apparatus for transmitting broadcast signals may include an input pre-processor 128000, an input processor 128100, a BICM module 128200, a frame builder 128300, and an OFDM generator 128400.
입력 스트림은 MPEG-TS 스트림 또는 인터넷 프로토콜(IP) 스트림 또는 GSE((General Sream Encapsulation) 스트림(또는 GS 스트림이라 함) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The input stream may include at least one of an MPEG-TS stream or an Internet Protocol (IP) stream or a General Sream Encapsulation (GSE) stream (or GS stream).
상기 인풋 프리-프로세서(128000)는 MPEG-TS 스트림 또는 IP 스트림 또는 GSE 스트림 중 적어도 하나를 입력받아, 강인성을 부여하기 위하여 서비스 단위(또는 서비스 컴포넌트 단위)로 하나 이상의 PLP를 생성한다. The input pre-processor 128000 receives at least one of an MPEG-TS stream, an IP stream, or a GSE stream, and generates one or more PLPs in a service unit (or service component unit) to provide robustness.
상기 인풋 프로세서(128100)는 인풋 프리-프로세서(128000)에서 생성된 하나 이상의 PLP를 포함하는 BB 프레임을 생성한다. 상기 인풋 프로세서(128100)는 서비스에 해당하는 PLP를 입력받은 경우, 이를 서비스 컴포넌트에 해당하는 PLP들로 분리한 후 BB 프레임을 생성할 수도 있다. 상기 BICM 모듈(128200)은 전송 채널상의 오류를 정정할 수 있도록 상기 인풋 프로세서(128100)의 출력에 리던던시(redundancy)를 추가하고 인터리빙을 수행한다. 상기 프레임 빌더(128300)는 복수개의 PLP들을 셀 단위로 전송 프레임에 매핑하여 전송 프레임 구조를 완성한다. The input processor 128100 generates a BB frame that includes one or more PLPs generated by the input pre-processor 128000. When the input processor 128100 receives a PLP corresponding to a service, the input processor 128100 may generate a BB frame after separating the input PLPs into PLPs corresponding to a service component. The BICM module 128200 adds redundancy and interleaves the output of the input processor 128100 to correct an error on a transmission channel. The frame builder 128300 completes a transmission frame structure by mapping a plurality of PLPs to a transmission frame on a cell basis.
상기 OFDM 제네레이터(128400)는 입력 데이터들을 OFDM 변조하여 안테나로 전송할 수 있는 베이스밴드 신호를 생성한다.The OFDM generator 128400 generates a baseband signal that can be transmitted to the antenna by OFDM modulation of the input data.
도 4는 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 인풋 프로세서(128100)의 일 실시예를 보인 구성 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an embodiment of an input processor 128100 of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention.
도 4는 인풋 스트림이 1개인 경우 인풋 프로세서(128100)의 실시예를 도시하고 있다. 인풋 스트림이 1개인 경우 인풋 프로세서(128100)는 인풋 인터페이스 모듈(129100), CRC-8 인코더(129200), BB 헤더 삽입기(129300), 패딩 삽입기(129300) 및 BB 스크램블러(129400)를 포함할 수 있다. 도 4에서 설명의 편의를 위해, 인풋 인터페이스 모듈 (129100), CRC-8 인코더(129200) 및 BB 헤더 삽입기(129300)를 모드 어댑테이션 모듈이라 하고, 패딩 삽입기(129300) 및 BB 스크램블러(129400)를 스트림 어댑테이션 모듈이라 하기로 한다.4 illustrates an embodiment of input processor 128100 when there is one input stream. When there is one input stream, the input processor 128100 may include an input interface module 129100, a CRC-8 encoder 129200, a BB header inserter 129300, a padding inserter 129300, and a BB scrambler 129400. Can be. For convenience of description in FIG. 4, the input interface module 129100, the CRC-8 encoder 129200, and the BB header inserter 129300 are referred to as mode adaptation modules, and the padding inserter 129300 and the BB scrambler 129400. This is called a stream adaptation module.
상기 인터페이스 모듈 (129100)은 입력 스트림을 BB(Base Band) 프레임을 생성하기 위해 필요한 개수의 비트수 단위로 슬라이싱하여 BB 프레임을 생성한다. 상기 CRC-8 인코더(129200)는 상기 BB 프레임에 대해 CRC 인코딩을 수행하며, 상기 BB 헤더 삽입기(129300)는 CRC 인코딩이 수행된 BB 프레임의 전단에 고정된 크기를 갖는 헤더를 삽입한다.The interface module 129100 slices an input stream in units of the number of bits necessary to generate a base band (BB) frame to generate a BB frame. The CRC-8 encoder 129200 performs CRC encoding on the BB frame, and the BB header inserter 129300 inserts a header having a fixed size in front of the BB frame on which the CRC encoding is performed.
상기 패딩 삽입기(129300)는 입력된 비트 스트림의 데이터량이 FEC를 위한 BB 프레임의 양보다 적은 경우, BB 프레임을 형성하기 위하여 상기 BB 프레임에 패딩 비트를 삽입할 수 있다. 상기 BB 스크램블러(129400)는 BB 프레임의 비트 스트림에 대해 PRBS(Pseudo Random Binary Sequence)으로 XOR(Exclusive OR) 연산하여 랜더마이징을 수행한다.The padding inserter 129300 may insert a padding bit into the BB frame to form a BB frame when the data amount of the input bit stream is smaller than the amount of the BB frame for FEC. The BB scrambler 129400 performs XOR (Exclusive OR) operation on a bit stream of a BB frame using a pseudo random binary sequence (PRBS) to perform rendering.
도 5는 본 발명에 따른 멀티 PLP 입력에 대한 인풋 프로세서 (128100)의 모드 어댑테이션 모듈의 일 실시예를 나타낸다. 5 illustrates one embodiment of a mode adaptation module of the input processor 128100 for multiple PLP inputs in accordance with the present invention.
상기 인풋 프로세서(128100)는 p+1개의 인풋 인터페이스 모듈 (input interface module)(111200-0~p), p+1개의 인풋 스트림 싱크 모듈 (input stream sync module)(111210-0~p), p+1개의 딜레이 보상기(delay compensator)(111220-0~p), p+1개의 널 패킷 제거기(null packet deleter)(111230-0~p), p+1개의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 인코더 (111240-0~p) 및 p+1개의 BB 헤더 삽입기(BB header inserter)(111250-0~p)를 포함할 수 있다. 도 5는 입력 스트림 타입이 MPEG-TS일 경우를 예로 들고 있으며, 만일 입력 스트림 타입이 IP이면 딜레이 보상기와 널 패킷 제거기는 생략될 수 있다. 또한 입력 스트림 타입이 GSE이면 딜레이 보상기, 널 패킷 제거기 및 CRC 인코더는 생략될 수 있다.The input processor 128100 may include p + 1 input interface modules 111200-0 to p, p + 1 input stream sync modules 111210-0 to p, and p +1 delay compensator (111220-0 ~ p), p + 1 null packet deleter (111230-0 ~ p), p + 1 cyclic redundancy check (CRC) encoder (111240 -0 to p) and p + 1 BB header inserters 111250-0 to p. 5 illustrates an example in which the input stream type is MPEG-TS. If the input stream type is IP, the delay compensator and the null packet canceller may be omitted. In addition, if the input stream type is GSE, the delay compensator, the null packet canceller, and the CRC encoder may be omitted.
입력된 MPEG-TS 또는 IP 또는 GSE 스트림들은 인풋 프리 프로세서(128000) 또는 인풋 프로세서(128100)를 통해 독립적으로 처리될 p+1개의 스트림으로 변환될 수 있다. 이때 독립적으로 처리될 스트림은 여러 개의 서비스 컴포넌트들을 포함하는 완전한 TS 스트림이 될 수도 있고, 하나의 서비스 컴포넌트 (예를 들면 비디오 혹은 오디오 등)만을 포함하는 최소 단위의 TS 스트림이 될 수도 있다. 같은 방식으로 여러 개의 서비스 컴포넌트들을 포함하는 완전한 GSE 스트림 혹은 하나의 서비스 컴포넌트만을 포함하는 GSE 스트림이 될 수도 있다. 같은 방식으로 여러 개의 서비스 컴포넌트들을 포함하는 완전한 IP 스트림 혹은 하나의 서비스 컴포넌트만을 포함하는 IP 스트림이 될 수도 있다.The input MPEG-TS or IP or GSE streams may be converted into p + 1 streams to be independently processed through the input preprocessor 128000 or the input processor 128100. In this case, the stream to be independently processed may be a complete TS stream including several service components, or may be a TS stream of a minimum unit including only one service component (for example, video or audio). In the same way, it may be a complete GSE stream including several service components or a GSE stream including only one service component. In the same way, it may be a complete IP stream including several service components or an IP stream including only one service component.
이때 MPEG-TS의 트랜스포트 레이어 신호(transport layer signal)와 같이 복수개의 PLP에 공통적으로 전송될 수 있는 정보를 하나의 PLP에 포함시켜 전송함으로써 전송 효율을 높일 수 있다. 도 5에 도시된 PLP-0가 이러한 역할을 하며, 이러한 PLP를 본 발명에서는 커먼 PLP(common PLP)라 한다. 도 5의 PLP-0을 제외한 나머지 P개의 PLP들은 데이터 전송을 위해서 사용될 수 있으며, 이러한 PLP를 본 발명에서는 데이터 PLP라 한다. 도 5는 일 실시예이며, PLP-0와 같은 커먼 PLP는 복수개가 될 수도 있다.In this case, transmission efficiency may be improved by including and transmitting information that can be commonly transmitted to a plurality of PLPs, such as a transport layer signal of MPEG-TS, in one PLP. PLP-0 shown in FIG. 5 plays such a role, and this PLP is referred to as a common PLP in the present invention. P PLPs other than PLP-0 of FIG. 5 may be used for data transmission, and such PLPs are referred to as data PLPs in the present invention. 5 is an embodiment, and there may be a plurality of common PLPs such as PLP-0.
상기 인풋 인터페이스 모듈들(111200-0~p)은 해당 PLP의 입력 스트림을 BB 프레임(Base Band frame)을 생성하기 위해 필요한 개수의 비트수 단위로 슬라이싱하여 필요한 BB 프레임을 생성한다.The input interface modules 111200-0 to p slice the input stream of the corresponding PLP by the number of bits required to generate a base band frame, thereby generating a required BB frame.
상기 인풋 스트림 싱크 모듈들(111210-0~p)은 해당 수신부에서 서비스 복원시, 원래의 타이밍에 서비스가 복원될 수 있도록 채널과 전송 프로세스에서 발생할 수 있는 모든 딜레이를 고려하여 싱크 타이밍 정보를 발생시킨다. 상기 싱크 타이밍 정보는 ISCR(Input Stream Clock Reference) 정보가 될 수 있다.The input stream sink modules 111210-0 to p generate sink timing information in consideration of all delays that may occur in a channel and a transmission process so that the service may be restored to its original timing when the receiver recovers the service. . The sync timing information may be input stream clock reference (ISCR) information.
상기 딜레이 보상기들(111220-0~p)은 복수개의 PLP들이 존재하는 경우 각 PLP들의 딜레이 차이를 각각 보상하여 프레임이 효율적으로 형성할 수 있도록 한다. 즉, 상기 딜레이 보상기들(111220-0~p)은 인풋 스트림 싱크 모듈들(111210-0~p)에서 생성된 싱크 타이밍 정보를 기반으로 각 PLP들을 지연시켜 동기를 맞춘다.The delay compensators 111220-0 to p compensate for the delay difference between the PLPs when a plurality of PLPs are present so that the frame can be efficiently formed. That is, the delay compensators 111220-0 to p synchronize and delay the respective PLPs based on the sync timing information generated by the input stream sink modules 111210-0 to p.
상기 널 패킷 제거기들(111230-0~p)은 VBR (variable bit rate) 서비스의 경우에 삽입된 널 패킷을 각각 제거하여 전송 효율을 높일 수 있다. 이때 제거된 위치에 따라 제거된 널 패킷(DNP)의 개수를 삽입하여 출력한다.The null packet removers 111230-0 to p may respectively remove null packets inserted in the case of a variable bit rate (VBR) service to increase transmission efficiency. At this time, the number of removed null packets DNP is inserted and output according to the removed position.
상기 CRC 인코더들(111240-0~p)은 BB 프레임의 전송 신뢰도를 높이기 위하여 해당 BB 프레임에 CRC 인코딩을 수행하여 CRC 데이터를 부가한다.The CRC encoders 111240-0 to p add CRC data by performing CRC encoding on the BB frame in order to increase transmission reliability of the BB frame.
상기 BB 헤더 삽입기(111250-0~p)는 데이터 필드의 포맷을 식별할 수 있도록, 해당 BB 프레임의 전단에 고정된 크기를 갖는 헤더를 삽입한다. 상기 헤더는 TS인지 IP인지 GS인지를 나타내는 모드 적응 타입(Mode Adaptation Type)정보, 유저 패킷 길이(User Packet Length) 정보, 데이터 필드 길이(Data Field Length) 정보, 유저 패킷 싱크 바이트(User Packet Sync Byte) 등의 정보를 포함할 수 있다.The BB header inserters 111250-0 to p insert a header having a fixed size in front of the corresponding BB frame so as to identify the format of the data field. The header includes Mode Adaptation Type information indicating whether the TS, IP, or GS, User Packet Length information, Data Field Length information, and User Packet Sync Byte. Information), and the like.
도 6은 본 발명에 따른 멀티 PLP 입력에 대한 인풋 프로세서 (128100)의 스트림 어댑테이션 모듈의 일 실시예를 나타낸다. 6 illustrates one embodiment of a stream adaptation module of an input processor 128100 for multiple PLP inputs in accordance with the present invention.
상기 스트림 어댑테이션 모듈은 스케쥴러(110300), p+1개의 프레임 지연기들(130100-0~p), p+1개의 인밴드 시그널링/패딩 삽입기들(130200-0~p) 및 p+1개의 BB 스크램블러(130300-0~p)를 포함할 수 있다.The stream adaptation module includes a scheduler (110300), p + 1 frame delays (130100-0 ~ p), p + 1 in-band signaling / padding inserters (130200-0 ~ p), and p + 1 It may include a BB scrambler (130300-0 ~ p).
상기 스케쥴러(110300)는 복수개의 PLP들을 전송 프레임의 각 슬롯에 할당하기 위한 스케쥴링을 수행할 수 있다.The scheduler 110300 may perform scheduling to allocate a plurality of PLPs to each slot of a transmission frame.
만일 MIMO 방식을 이용할 경우, 상기 스케쥴러(110300)는 듀얼 극성(dual polarity) MIMO를 위한 스케쥴러를 포함할 수 있다. 즉, BICM 모듈 (128200)의 제2 디먹스, 셀 인터리버, 타임 인터리버에서 사용될 수 있는 파라미터들 예를 들어, H-경로, V-경로와 같은 극성 경로(polarity path)와 관련된 파라미터들을 발생시킬 수 있다. 상기 프레임 지연기들(130100-0~p)은 인밴드 시그널링을 위해서 다음 프레임에 대한 스케쥴링 정보가 현재 프레임을 통해 전송될 수 있도록 입력 데이터를 하나의 전송 프레임만큼 지연시킨다.If the MIMO scheme is used, the scheduler 110300 may include a scheduler for dual polarity MIMO. That is, parameters that may be used in the second demux, cell interleaver, and time interleaver of the BICM module 128200 may be generated, for example, parameters related to a polarity path such as an H-path and a V-path. have. The frame delayers 130100-0 to p delay input data by one transmission frame so that scheduling information for the next frame can be transmitted through the current frame for in-band signaling.
상기 인밴드 시그널링/패딩 삽입기들(130200-0~p)은 한 개의 전송 프레임만큼 지연된 데이터에 지연되지 않은 L1 시그널링 정보 중 다이내믹 블록에 포함되는 정보, 즉 다이나믹 L1-포스트 시그널링 정보를 삽입한다. 이 경우 입력 데이터 내에 여유 공간이 있는 경우 패딩 비트를 삽입할 수도 있고, 인밴드 시그널링 정보를 여유 공간에 삽입할 수도 있다.The in-band signaling / padding inserters 130200-0 to p insert information included in the dynamic block, that is, dynamic L1-post signaling information, among non-delayed L1 signaling information into data delayed by one transmission frame. In this case, when there is free space in the input data, padding bits may be inserted or in-band signaling information may be inserted in the free space.
상기 BB 스크램블러들(130300-0~p)은 전송 비트열간의 상관성을 최소화하기 위해서 입력 비트열을 각각 랜더마이징한다.The BB scramblers 130300-0 to p render the input bit streams in order to minimize the correlation between the transmission bit streams.
또한 스케쥴러(110300)는 인밴드 시그널링과 별개로 현재 프레임의 다이나믹 L1-포스트 시그널링 정보를 프레임 빌더의 셀 매퍼로 전송할 수 있다. 셀 매퍼는 입력된 정보를 이용하여 입력 셀들을 전송 프레임에 매핑한다. In addition, the scheduler 110300 may transmit the dynamic L1-post signaling information of the current frame to the cell mapper of the frame builder separately from in-band signaling. The cell mapper uses the input information to map input cells to the transmission frame.
또한 스케쥴러(110300)는 L1 시그널 정보를 BICM 모듈 (110200)에 전송할 수 있다. 도 6의 멀티 PLP 입력에 대한 스트림 어댑테이션 모듈이 도 4의 싱글 PLP 입력에 대한 스트림 어댑테이션 모듈과 다른 점은, 스케줄러(110300), p+1개의 프레임 지연기들(130100-0~p), p+1개의 인밴드 시그널링/패딩 삽입기들(130200-0~p) 등이 추가되었다는 점이다.In addition, the scheduler 110300 may transmit the L1 signal information to the BICM module 110200. The stream adaptation module for the multi-PLP input of FIG. 6 differs from the stream adaptation module for the single PLP input of FIG. 4 in that the scheduler 110300, p + 1 frame delays 130100-0 to p, and p +1 in-band signaling / padding inserters 130200-0 -p and the like have been added.
도 7은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 BICM 모듈 (128200)의 일 실시예이다.7 illustrates an embodiment of the BICM module 128200 of the apparatus for transmitting broadcast signals according to the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 복수개의 PLP에 포함된 데이터를 인코딩하기 위한 BICM 모듈(110200)은 p+1개의 FEC 인코더들(131100-0~p), p+1개의 비트 인터리버들(131200-0~p), p+1개의 제 1 디먹스들(131300-0~p), p+1개의 성상도 매퍼들(131400-0~p), p+1개의 셀 인터리버들(131600-0~p) 및 p+1개의 타임 인터리버들(131700-0~p) 을 포함할 수 있다. 상기 성상도 매퍼(Constellation mapper)는 심볼 매퍼(Symbol mapper)라 하기도 한다. 상기 제1 디먹스는 비트-셀(Bit to Cell) 디먹스라 하기도 한다.As illustrated in FIG. 7, the BICM module 110200 for encoding data included in a plurality of PLPs includes p + 1 FEC encoders 131100-0 to p and p + 1 bit interleavers 13120-0. p), p + 1 first demuxes (131300-0 to p), p + 1 constellation mappers (131400-0 to p), p + 1 cell interleavers (131600-0 to p) ) And p + 1 time interleavers 131700-0 -p. The constellation mapper is also called a symbol mapper. The first demux may also be referred to as a bit-cell demux.
상기 BICM 모듈(110200)은 MIMO 컴포넌트인 FRFD (Full Rate Full Diversity) 코드의 기능을 수행하기 위하여, p+1개의 제 2 디먹스들(131500-0~p)과 p+1개의 성상도 로테이터/재매핑기들(131800-0~p)을 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 디먹스는 셀-극성(Cell to Polarity) 디먹스 또는 SM(spatial multiplexer)라 하기도 한다. 만일 FRFD 코드를 사용하게 되면 2x2 MIMO의 옵티멀 코드로 알려진 GC(Golden code)의 경우, 수신부에서 ML(Maximum Likelihood) 디코딩과 같이 상당히 높은 복잡도를 요구하는 디코딩을 수행할 수 밖에 없다. The BICM module 110200 performs p + 1 second demuxes (131500-0 to p) and p + 1 constellation rotator / to perform a function of a full rate full diversity (FRFD) code that is a MIMO component. The remappers 131800-0 -p may further be included. The second demux may be referred to as a cell to polarity demux or a spatial multiplexer (SM). If the FRFD code is used, in case of a GC (Golden code) known as an optical code of 2x2 MIMO, the receiver has to perform decoding that requires quite high complexity, such as maximum likelihood (ML) decoding.
따라서 본 발명에서는 성상도 로테이터/재매핑기들(131800-0~p)을 포함하여 수신부에서의 디코딩 복잡도를 낮출 수 있다. 본 발명은 MIMO 방식을 이용하여 방송 신호를 전송하는 것을 일 실시예로 설명한다.Therefore, in the present invention, the decoding complexity at the receiver can be reduced by including constellation rotator / remapping machines 131800-0 to p. The present invention describes the transmission of a broadcast signal using the MIMO scheme as an embodiment.
본 발명은 FEC 인코더(131100-0), 비트 인터리버(131200-0), 제 1 디먹스(131300-0), 성상도 매퍼(131400-0), 제 2 디먹스(131500-0), 셀 인터리버(131600-0), 타임 인터리버(131700-0) 및 성상도 로테이터/재매핑기들(131800-0)를 이용하여 상세 설명을 하기로 한다. 나머지 블록들은 상세 설명을 참조하기로 한다.The present invention provides an FEC encoder (131100-0), a bit interleaver (131200-0), a first demux (131300-0), a constellation mapper (131400-0), a second demux (131500-0), and a cell interleaver. (131600-0), time interleaver (131700-0) and constellation rotator / remapping machines (131800-0) will be described in detail. The remaining blocks will be described in detail.
상기 FEC 인코더(131100-0)은 전송채널상에 발생하는 오류를 정정할 수 있도록 입력 PLP0의 비트 스트림에 리던던시를 추가하고, 1/4, 1/3, 2/5과 같은 코드 레이트로 비트 스트림을 인코딩한다. 일 예로, 상기 FEC 인코더(131100-0)는 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquengham)/LDPC(Low Density Parity Check) 코드와 같은 아우터(outer) 코드를 사용하여 에러 정정을 위한 리던던시를 추가하고 인코딩을 수행한다.The FEC encoder (131100-0) adds redundancy to the bit stream of the input PLP0 to correct errors occurring on the transport channel, and bit streams at code rates such as 1/4, 1/3, and 2/5. Encode. For example, the FEC encoder 131100-0 adds redundancy for error correction and performs encoding using an outer code such as Bose-Chaudhuri-Hocquengham (BCH) / Low Density Parity Check (LDPC) code. do.
상기 비트 인터리버(131200-0)는 인코딩된 비트 스트림에 대해서 비트 단위로 인터리빙을 수행하고, 제 1 디먹스(131300-0)는 셀을 구성하는 비트들의 순서를 조절하여 비트의 강인성(robustness)을 제어하고, 비트들을 포함하는 셀을 출력한다. 즉, 상기 제1 디먹스(131300-0)는 이후 성상도 매퍼(131400-0)에서 심볼 매핑을 수행할 때 LDPC 부호화에서 발생한 데이터 신뢰도(reliability)의 분포를 분산 배치하기 위하여 비트 출력 순서를 조절한다.The bit interleaver 131200-0 performs interleaving on an encoded bit stream in units of bits, and the first demux 131300-0 adjusts the order of bits constituting the cell to improve the robustness of the bits. Control, and output a cell containing bits. That is, the first demux 131300-0 adjusts the bit output order in order to distribute and distribute the distribution of data reliability generated in LDPC encoding when symbol mapping is performed in the constellation mapper 131400-0. do.
상기 성상도 매퍼(131400-0)는 입력된 셀들을 성상도(constellation)에 매핑한다. 제 2 디먹스(131500-0)은 성상도에 매핑된 셀들을 H 극성 경로(이후, H-경로라 함)와 V 극성 경로(이후, V-경로라 함)로 분리하여 출력한다.The constellation mapper 131400-0 maps the input cells to constellations. The second demux 131500-0 separates the cells mapped to the constellation into H polar paths (hereinafter referred to as H-paths) and V polar paths (hereinafter referred to as V-paths).
상기 셀 인터리버(131600-0)는 하나의 LDPC 블록 내에 포함되는 셀들을 인터리빙하고, 타임 인터리버(131700-0)은 여러 개의 LDPC 블록내에 포함되는 셀들을 시간 단위로 인터리빙한다. 상기 셀 인터리버(131600-0)와 타임 인터리버(131700-0)는 각 극성 경로 내에서만 인터리빙을 수행하는 것을 일 실시예로 한다.The cell interleaver 131600-0 interleaves cells included in one LDPC block, and the time interleaver 131700-0 interleaves cells included in several LDPC blocks on a time basis. According to an embodiment of the present invention, the cell interleaver 131600-0 and the time interleaver 131700-0 perform interleaving only within each polarity path.
상기 성상도 로테이터/재매핑기(131800-0)는 입력된 H-경로 및 V-경로에 대하여 성상도를 회전시킬 수 있고, 회전시킨 성상도의 I/Q를 이용하여, 각 경로에 포함된 심볼열들을 출력 성상도로 재매핑할 수 있다. 이렇게 하면 H-경로와 V-경로의 I/Q 컴포넌트들은 서로 섞이게 되어 동일한 정보가 H-경로와 V-경로 각각을 통해 전송되므로 다이버시티 게인(diversity gain)을 얻을 수 있다. 즉, 각각의 출력 성상도는 제 2 디먹스를 통해 각 극성 경로에 포함된 정보를 모두 포함할 수 있다. 본 발명은 상기 성상도 회전과 성상도 재매핑을 통해 full rate와 full diversity 성능을 얻을 수 있다.The constellation rotator / remapping machine (131800-0) may rotate the constellations with respect to the input H-path and V-path, and use the rotated constellations I / Q to be included in each path. Symbol strings can be remapped to output constellations. This mixes the I / Q components of the H-path and the V-path so that diversity gain can be obtained because the same information is transmitted over each of the H- and V-paths. That is, each output constellation may include all the information included in each polar path through the second demux. The present invention can achieve full rate and full diversity performance through the constellation rotation and constellation remapping.
본 발명은 다른 실시예로, ROT(rotation) Q-딜레이 모듈을 성상도 매퍼와 셀 인터리버 사이에 구비할 수 있다. 상기 ROT Q-딜레이 모듈은 성상도 매퍼의 출력에 대해 성상도를 회전시키고 복소수 파트를 딜레이시킴으로써, 추가적인 다이버시티를 획득한다. In another embodiment, the present invention may include a rotation Q-delay module between the constellation mapper and the cell interleaver. The ROT Q-delay module achieves additional diversity by rotating the constellation relative to the output of the constellation mapper and delaying the complex part.
도 8은 본 발명에 따른 시그널링 정보를 인코딩하기 위한 BICM 모듈의 일 실시예이다.8 is an embodiment of a BICM module for encoding signaling information according to the present invention.
도 8의 BICM 모듈 은 L1 시그널링 제네레이터(L1 signaling generator)(132100), 2개의 FEC 인코더들(132200-0~1), 비트 인터리버(132200), 제 1 디먹스(132300) 및 2개의 성상도 매퍼들(132400-0~1)을 포함할 수 있다. 본 발명은 2개의 성상도 매퍼들(132400-0~1)의 후단에 각각 타임 인터리버를 더 구비할 수 있다. 또한 상기 L1 시그널링 제네레이터(132100)는 상기 BICM 모듈 대신 인풋 프로세서 (128100)에 포함될 수도 있다. 도 8에서도 MIMO 컴포넌트인 FRFD 코드의 기능을 수행하기 위하여, 2개의 제 2 디먹스들(132500-0~1) 및 2개의 성상도 로테이터/재매퍼들(132600-0~1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 디먹스는 비트-셀(Bit to Cell) 디먹스, 상기 제 2 디먹스는 셀-극성(Cell to Polarity) 디먹스 또는 SM(spatial multiplexer)라 하기도 한다.The BICM module of FIG. 8 includes an L1 signaling generator 132100, two FEC encoders 132200-0-1, a bit interleaver 132200, a first demux 132300, and two constellation mappers. It may include the (132400-0 ~ 1). The present invention may further include a time interleaver at the rear ends of the two constellation mappers 132400-0 to 1, respectively. In addition, the L1 signaling generator 132100 may be included in the input processor 128100 instead of the BICM module. In FIG. 8, two second demuxes 132500-0-1 and two constellation rotator / remappers 132600-0-1 may be further included to perform a function of the FRFD code, which is a MIMO component. Can be. The first demux may be referred to as a bit-cell demux, and the second demux may be referred to as a cell to polarity demux or a spatial multiplexer (SM).
상기 L1 시그널링 제네레이터(132100)는 입력된 다이나믹 L1-포스트 시그널링 정보와 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보를 인코딩하여 L1-프리 시그널링 정보와 L1-포스트 시그널링 정보를 출력한다. 여기서 상기 다이나믹 L1-포스트 시그널링 정보는 스케쥴러(110300)로부터 입력받는 것을 일 실시예로 한다.The L1 signaling generator 132100 encodes the input dynamic L1-post signaling information and the configurable L1-post signaling information to output L1-pre signaling information and L1-post signaling information. In this embodiment, the dynamic L1-post signaling information is received from the scheduler 110300.
상기 2개의 FEC 인코더들(132200-0~1)은 입력된 L1-프리 시그널링 정보와 L1-포스트 시그널링 정보에 대해 각각 쇼트닝과 펑처링을 포함한 FEC 인코딩을 수행한다. 상기 FEC 인코딩은 BCH 인코딩 및 LDPC 인코딩을 포함할 수 있다.The two FEC encoders 132200-0-1 perform FEC encoding including shortening and puncturing on the input L1-pre signaling information and the L1-post signaling information, respectively. The FEC encoding may include BCH encoding and LDPC encoding.
상기 비트 인터리버(132200), 제 1 디먹스(132300), 2개의 성상도 매퍼들(132400-0~1), 2개의 제 2 디먹스들(132500-0~1) 및 2개의 성상도 로테이터/재매퍼들(132600-0~1)은 도 7에서 상술한 바와 동일한 기능을 수행하므로 여기서는 상세 설명을 생략한다.The bit interleaver 132200, the first demux 132300, the two constellation mappers 132400-0-1, the two second demuxes 132500-0-1, and the two constellation rotators / The remappers 132600-0 to 1 perform the same functions as described above with reference to FIG. 7, and thus detailed description thereof will be omitted.
도 9는 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 프레임 빌더(128300)의 일 실시예이다. 상기 프레임 빌더는 프레임 매퍼라 하기도 한다.9 is an embodiment of a frame builder 128300 of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention. The frame builder is also called a frame mapper.
상기 프레임 빌더(128300)는 딜레이 보상기(133100), 셀 매퍼(133200) 및 주파수 인터리버(133300)을 포함할 수 있다. 도 9의 셀 매퍼(133200)는 커먼 PLP 어셈블러(133200-1), 서브 슬라이스 프로세서(133200-2), 데이터 PLP 어셈블러(133200-3) 및 시그널링 정보 어셈블러(133200-4)를 포함할 수 있다.The frame builder 128300 may include a delay compensator 133100, a cell mapper 133200, and a frequency interleaver 133300. The cell mapper 133200 of FIG. 9 may include a common PLP assembler 133200-1, a sub slice processor 133200-2, a data PLP assembler 133200-3, and a signaling information assembler 133200-4.
상기 딜레이 보상기(133100)는 셀 매핑을 위해, 시그널링 정보에 발생한 딜레이를 보상하여 입력되는 PLP들과 시간 동기를 맞춘다.The delay compensator 133100 synchronizes time input with the input PLPs by compensating for the delay generated in the signaling information for cell mapping.
상기 셀 매퍼(133200)는 입력된 커먼 PLP 셀들과 일반적인 데이터를 포함하는 데이터 PLP 셀들 및 시그널링 정보를 포함하는 셀들을 전송 프레임에 할당된 OFDM 심볼 기반의 어레이(array)에 배치(assembly)한다.The cell mapper 133200 arranges input common PLP cells, data PLP cells including general data, and cells including signaling information in an OFDM symbol based array allocated to a transmission frame.
이때 상기 셀 매퍼(133200)는 시그널링 정보에 포함된 스케쥴링 정보를 이용하여 배치 관련 기능을 수행할 수 있다. 상기 셀 매퍼(133200)는 본 발명의 MIMO 방식에 따라 서로 다른 극성 경로에 대하여 동일한 셀 매핑 방식을 적용할 수도 있고, 서로 다른 셀 매핑 방식을 적용할 수도 있다. 이는 스케쥴링 정보에 따라 달라질 수 있다.In this case, the cell mapper 133200 may perform a batch related function using scheduling information included in signaling information. The cell mapper 133200 may apply the same cell mapping scheme to different polarity paths or different cell mapping schemes according to the MIMO scheme of the present invention. This may vary depending on the scheduling information.
구체적으로, 커먼 PLP 어셈블러(133200-1)는 스케쥴링 정보에 따라 커먼 PLP 셀들을 해당 전송 프레임에 배치하고, 서브 슬라이스 프로세서(133200-2)는 서브 슬라이스를 생성하고, 생성된 서브 슬라이스를 스케쥴링 정보에 따라 상기 신호 프레임에 배치한다. 데이터 PLP 어셈블러(133200-3)는 스케쥴링 정보에 따라 데이터를 포함하는 데이터 PLP 셀들을 상기 신호 프레임에 배치하며, 시그널링 정보 어셈블러(133200-4)는 스케쥴링 정보에 따라 시그널링 정보를 포함하는 셀들을 상기 신호 프레임에 배치한다.In detail, the common PLP assembler 133200-1 arranges common PLP cells in a corresponding transmission frame according to the scheduling information, and the sub-slice processor 133200-2 generates a sub-slice and stores the generated sub-slices in the scheduling information. According to the signal frame. The data PLP assembler 133200-3 arranges data PLP cells including data according to scheduling information in the signal frame, and the signaling information assembler 133200-4 signals cells including signaling information according to scheduling information. Place it in the frame.
상기 주파수 인터리버(133300)는 OFDM 심볼 기반으로 신호 프레임에 배치된 셀들을 주파수 영역에서 인터리빙한다.The frequency interleaver 133300 interleaves cells arranged in a signal frame based on an OFDM symbol in a frequency domain.
도 10은 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치의 OFDM 제네레이터 (128400)의 일 실시예이다. 특히 도 10은 다중 안테나 예를 들어, MISO 또는 MIMO 방식 중 하나로 방송 신호를 전송하는 경우의 일 실시예를 보인 OFDM 제네레이터이다. 10 is an embodiment of an OFDM generator 128400 of a broadcast signal transmission apparatus according to the present invention. In particular, FIG. 10 is an OFDM generator showing an embodiment in which a broadcast signal is transmitted in one of multiple antennas, for example, MISO or MIMO.
상기 OFDM 제네레이터(128400)는 제1 경로(예를 들어, H-경로)를 통해 입력된 신호를 OFDM 변조하여 제1 전송 안테나(Tx1)를 통해 전송하기 위한 제1 송신부와 제2 경로(예를 들어, V-경로)를 통해 입력된 신호를 OFDM 변조하여 제2 전송 안테나(Tx2)를 통해 전송하기 위한 제2 송신부로 구성된다.The OFDM generator 128400 may perform an OFDM modulation on a signal input through a first path (for example, an H-path) and transmit a first transmission unit and a second path (for example, through a first transmission antenna Tx1). For example, a second transmitter for OFDM modulation on a signal input through the V-path is transmitted through the second transmit antenna Tx2.
상기 OFDM 제네레이터(128400)는 MISO 프로세서들(134100-0~1)을 더 포함할 수 있으며, 상기 MISO 프로세서들(134100-0~1)은 각 경로로 전송된 입력된 심볼들에 대하여 전송 다이버시티를 가질 수 있도록 MISO 인코딩을 수행한다.The OFDM generator 128400 may further include MISO processors 134100-0-1, and the MISO processors 134100-0-1 transmit transmit diversity for input symbols transmitted in respective paths. Perform MISO encoding to have
본 발명은 설명의 편의를 위해 제1 송신부의 파일럿 삽입기(134200-0), IFFT 모듈(134300-0), PAPR 리덕션 모듈(134400-0), GI 삽입 모듈(134500-0), P1 삽입 모듈(134600-0) 및 DAC(134700-0)를 이용하여 상세 설명을 하기로 한다. 제2 송신부의 각 블록의 동작은 제1 송신부의 해당 블록의 동작과 동일하므로 제2 송신부의 상세 설명은 생략하기로 한다.For convenience of description, the present invention provides a pilot inserter (134200-0), an IFFT module (134300-0), a PAPR reduction module (134400-0), a GI insertion module (134500-0), and a P1 insertion module. (134600-0) and DAC (134700-0) will be described in detail below. Since the operation of each block of the second transmitter is the same as that of the corresponding block of the first transmitter, detailed description of the second transmitter will be omitted.
상기 파일럿 삽입기(134200-0)는 수신단에서 전송채널 추정 및 시간/주파수 동기를 수행할 수 있도록, 미리 결정된 파일럿 패턴의 파일럿을 주파수 인터리버에서 출력되는 전송 프레임 내 해당 위치에 삽입한다. 또한 전송 프레임 내 OFDM 심볼의 시간 영역에서의 PAPR을 감소시키기 위하여 특정 캐리어에 데이터를 전송하지 않을 수도 있다.The pilot inserter 134200-0 inserts a pilot of a predetermined pilot pattern into a corresponding position in a transmission frame output from the frequency interleaver so that the receiver can perform transmission channel estimation and time / frequency synchronization. In addition, data may not be transmitted on a specific carrier in order to reduce PAPR in the time domain of an OFDM symbol in a transmission frame.
상기 IFFT 모듈(134300-0)은 파일럿이 삽입된 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하는 역고속푸리에 변환(IFFT)을 수행한다.The IFFT module 134300-0 performs an inverse fast Fourier transform (IFFT) for converting a pilot-inserted frequency domain signal into a time domain signal.
상기 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) 리덕션 모듈(134400-0)은 시간 영역의 신호들의 PAPR을 감소시킨다. 상기 PAPR 리덕션 모듈(134400-0)은 ACE(Active Constellation Extension) 기법 또는 톤 예약(Tone Reservation) 기법 중 적어도 하나를 사용하여 변조된 OFDM 심볼에서 PAPR를 감소시킨다. 또한 상기 PAPR 리덕션 모듈(134400-0)은 PAPR 리덕션 알고리즘(PAPR reduction algorithm)에 따라 필요한 정보를 파일럿 삽입기(134200-0)로 피드백할 수 있다.The Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) reduction module 134400-0 reduces the PAPR of signals in the time domain. The PAPR reduction module 134400-0 reduces PAPR in the modulated OFDM symbol using at least one of an active constellation extension (ACE) technique or a tone reservation technique. In addition, the PAPR reduction module 134400-0 may feed back the necessary information to the pilot inserter 134200-0 according to the PAPR reduction algorithm.
상기 GI 삽입 모듈(134500-0)은 이펙티브 OFDM 심볼의 마지막 부분을 해당 OFDM 심볼의 앞부분에 복사함에 의해 cylic prefix 형태로 가드 인터벌을 삽입한다.The GI insertion module 134500-0 inserts a guard interval in the form of a cylic prefix by copying the last part of the effective OFDM symbol to the front part of the corresponding OFDM symbol.
상기 P1 삽입 모듈(134600-0)은 수신기의 복호 과정에 필요한 최소한의 파라미터들을 포함하는 P1 심볼을 전송 프레임의 시작 부분에 삽입한다.The P1 insertion module 134600-0 inserts a P1 symbol including the minimum parameters necessary for the decoding process of the receiver at the beginning of the transmission frame.
상기 DAC(134700-0)는 P1 심볼이 삽입된 디지털 형태의 전송 프레임을 아날로그 신호로 변환한다. 이후, 상기 DAC(134700-0)에서 변환된 아날로그 신호는 제1 전송 안테나(Tx1)를 통해 전송되고, 상기 DAC(134700-1)에서 변환된 아날로그 신호는 제2 전송 안테나(Tx2)를 통해 전송된다.The DAC 134700-0 converts a digital transmission frame into which an P1 symbol is inserted into an analog signal. Thereafter, the analog signal converted by the DAC 134700-0 is transmitted through a first transmit antenna Tx1, and the analog signal converted by the DAC 134700-1 is transmitted through a second transmit antenna Tx2. do.
도 11은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치(또는 방송 수신기라 함)의 일 실시예를 보인 구성 블록도이다.11 is a block diagram illustrating an embodiment of a broadcast signal receiving apparatus (or broadcast receiver) according to the present invention.
본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치는 OFDM 디모듈레이터(138100), 프레임 디매퍼(138200), BICM 디코더(138300) 및 아웃풋 프로세서(138300)를 포함할 수 있다. The broadcast signal receiving apparatus according to the present invention may include an OFDM demodulator 138100, a frame demapper 138200, a BICM decoder 138300, and an output processor 138300.
상기 프레임 디매퍼(128200)는 프레임 파서라 하기도 한다. 상기 OFDM 디모듈레이터(138100) 전단에는 적어도 하나의 튜너가 포함되는 것을 일 실시예로 한다. 본 발명에서 튜너는 수신된 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호만을 선택할 수 있다. 또한 본 발명에서 튜너는 TFS 시스템에 적용되기 위하여 FH(Frequency Hopping)기능을 가지는 것을 일 실시예로 한다.The frame demapper 128200 may also be referred to as a frame parser. In an embodiment, at least one tuner is included in the front end of the OFDM demodulator 138100. In the present invention, the tuner may select only signals of a desired frequency band among the received signals. In addition, in the present invention, the tuner has a frequency hopping (FH) function to be applied to a TFS system according to an embodiment.
상기 OFDM 디모듈레이터(138100)는 여러 개의 수신 안테나로 수신되어 디지털로 변환된 시간 영역의 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환한다. 상기 프레임 디매퍼(138200)는 주파수 영역으로 변환된 신호 중 필요한 서비스를 위한 PLP들을 출력한다. 상기 BICM 디코더(138300)는 전송 채널에 의해 발생한 에러를 정정하며, 상기 아웃풋 프로세서(138300)는 출력 TS 또는 IP 또는 GS 스트림을 발생시키기 위해 필요한 과정들을 수행한다. The OFDM demodulator 138100 converts signals in a time domain, which are received by a plurality of receiving antennas and are digitally converted, into signals in a frequency domain. The frame demapper 138200 outputs PLPs for a required service among signals converted into a frequency domain. The BICM decoder 138300 corrects an error caused by a transport channel, and the output processor 138300 performs processes necessary to generate an output TS or an IP or GS stream.
도 12는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 OFDM 디모듈레이터(138100)의 일 실시예이다. 본 발명은 MIMO 혹은 MISO로 전송된 방송 신호를 수신하기 위해서 두 개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 이용하는 것을 일 실시예로 한다. 12 is an embodiment of an OFDM demodulator 138100 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention. According to an embodiment of the present invention, two reception antennas Rx1 and Rx2 are used to receive a broadcast signal transmitted through MIMO or MISO.
도 12의 OFDM 디모듈레이터(138100)는 제1 수신 안테나(Rx1)를 통해 수신된 H-경로의 신호를 OFDM 복조하는 제1 수신부와 제2 수신 안테나(Rx2)를 통해 수신된 V-경로의 신호를 OFDM 복조하는 제2 수신부를 포함한다.The OFDM demodulator 138100 of FIG. 12 receives a signal of the V-path received through the first receiver and the second receive antenna Rx2 that OFDM demodulates the signal of the H-path received through the first receive antenna Rx1. And a second receiver for OFDM demodulation.
상기 제1 수신부는 ADC(139100-0), P1 심볼 검출기(139200-0), 시간/주파수 동기부(139300-0), GI 제거기(139400-0), FFT 모듈(139500-0), 채널 추정기(139600-0) 및 등화/MISO 디코더(139700-0)를 포함할 수 있다. 상기 제2 수신부는 ADC(139100-1), P1 심볼 검출기(139200-1), 시간/주파수 동기부(139300-1), GI 제거기(139400-1), FFT 모듈(139500-1), 채널 추정기(139600-1) 및 등화/MISO 디코더(139700-1)를 포함할 수 있다. 본 발명은 제1 수신부의 블록들에 대해 상세히 설명하기로 하며, 제2 수신부의 각 블록의 동작은 제1 수신부의 해당 블록의 동작과 동일하므로 제2 수신부의 상세 설명은 생략하기로 한다.The first receiver includes an ADC (139100-0), a P1 symbol detector (139200-0), a time / frequency synchronizer (139300-0), a GI canceller (139400-0), an FFT module (139500-0), a channel estimator (139600-0) and equalization / MISO decoder 139700-0. The second receiver includes an ADC (139100-1), a P1 symbol detector (139200-1), a time / frequency synchronizer (139300-1), a GI canceller (139400-1), an FFT module (139500-1), a channel estimator (139600-1) and equalization / MISO decoder 139700-1. The present invention will be described in detail with respect to the blocks of the first receiver. Since the operation of each block of the second receiver is the same as the operation of the corresponding block of the first receiver, detailed description of the second receiver will be omitted.
상기 ADC(139100-0)는 H-경로로 입력된 아날로그 방송 신호를 디지털 방송 신호로 변환한다. The ADC 139100-0 converts the analog broadcast signal input through the H-path into a digital broadcast signal.
상기 P1 심볼 검출기(139200-0)는 디지털 방송 신호로부터 P1 심볼을 검출하고, 상기 P1 심볼로 전송된 P1 시그널링 정보를 이용하여 현재 수신한 신호가 어떤 프레임 구성을 갖고 있는지 알아낸다. The P1 symbol detector (139200-0) detects a P1 symbol from a digital broadcast signal and finds out what frame configuration the currently received signal has using the P1 signaling information transmitted as the P1 symbol.
상기 시간/주파수 동기부(139300-0)는 상기 P1 시그널링 정보를 이용하여 GI 추출 및 시간 동기와 캐리어 주파수 동기를 수행한다.The time / frequency synchronization unit 139300-0 performs GI extraction, time synchronization, and carrier frequency synchronization using the P1 signaling information.
상기 GI 제거기(139400-0)는 동기화된 신호로부터 GI를 제거하고, FFT 모듈(139500-0)은 GI가 제거된 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.The GI remover 139400-0 removes the GI from the synchronized signal, and the FFT module 139500-0 converts the GI-removed signal into a signal in the frequency domain.
상기 채널 추정기(139600-0)는 주파수 영역의 신호에 삽입된 파일럿 신호를 이용하여 전송 안테나로부터 수신 안테나까지의 전송 채널을 추정한다. 상기 등화/MISO 디코더(139700-0)는 상기 추정된 채널을 사용하여 전송 채널의 왜곡을 보상하고 MISO 디코딩을 수행할 수 있다.The channel estimator 139600-0 estimates a transmission channel from a transmission antenna to a reception antenna using a pilot signal inserted in a signal in a frequency domain. The equalization / MISO decoder 139700-0 may use the estimated channel to compensate for distortion of the transmission channel and perform MISO decoding.
도 13은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 프레임 디매퍼(138200)의 일 실시예이다.13 is an embodiment of a frame demapper 138200 of the apparatus for receiving broadcast signals according to the present invention.
상기 프레임 디매퍼(138200)는 본 발명에 따른 방송 송신 장치의 프레임 빌더(128300)의 역변환 과정을 수행하는 것을 일 실시예로 한다. According to an embodiment of the present invention, the frame demapper 138200 performs an inverse transformation process of the frame builder 128300 of the broadcast transmission device according to the present invention.
상기 프레임 디매퍼(138200)는 주파수 디인터리버(140100)와 셀 디매퍼(140200)를 포함할 수 있다.The frame demapper 138200 may include a frequency deinterleaver 140100 and a cell demapper 140200.
상기 주파수 디인터리버(140100)는 입력된 H-경로 및 V-경로의 신호에 대해서 주파수 영역의 디인터리빙을 수행한다. 즉, 상기 주파수 디인터리버(140100)는 송신측의 주파수 인터리버의 역과정으로 디인터리빙을 수행한다. 이때 상기 주파수 디인터리버는 복수개가 구비되어 MIMO 입력 신호 각각에 대하 주파수 디인터리빙을 병렬로 수행할 수도 있다. 상기 셀 디매퍼(140200)는 주파수 인터리브된 신호로부터 커먼 PLP 셀들, 데이터 PLP 셀들, L1 시그널링 셀들을 추출해내며, 필요한 경우 여러 개의 서브 슬라이스에 분산되어 전송된 데이터들을 머징하여 하나의 PLP를 구성할 수도 있다.The frequency deinterleaver 140100 performs deinterleaving of the frequency domain on the input signals of the H-path and the V-path. That is, the frequency deinterleaver 140100 performs deinterleaving in a reverse process of the frequency interleaver on the transmitting side. In this case, a plurality of frequency deinterleaver may be provided to perform frequency deinterleaving in parallel for each MIMO input signal. The cell demapper 140200 extracts common PLP cells, data PLP cells, and L1 signaling cells from a frequency interleaved signal and, if necessary, may form a single PLP by merging data transmitted by being distributed into multiple sub slices. have.
도 14는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 BICM 디코더(138300)의 일 실시예이다.14 is an embodiment of a BICM decoder 138300 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
상기 BICM 디코더(138300)는 방송 송신기의 BICM 모듈의 역변환 과정을 수행하는 것을 일 실시예로 한다.According to an embodiment of the present invention, the BICM decoder 138300 performs an inverse transformation process of the BICM module of the broadcast transmitter.
상기 BICM 디코더(138300)는 데이터 디코더(141100)를 이용하여 복수개의 PLP들을 디코딩하고, 시그널링 정보 디코더(141200)를 이용하여 시그널링 정보를 디코딩한다. 상기 데이터 디코더(141100)는 입력되는 PLP의 개수만큼 성상도 디매퍼, 타임 디인터리버, 셀 디인터리버, 제1 먹스, 제2 먹스, 비트 디인터리버, FEC 디코더를 포함하는 것을 일 실시예로 한다.The BICM decoder 138300 decodes the plurality of PLPs using the data decoder 141100, and decodes the signaling information using the signaling information decoder 141200. According to an embodiment of the present invention, the data decoder 141100 includes a constellation demapper, a time deinterleaver, a cell deinterleaver, a first mux, a second mux, a bit deinterleaver, and an FEC decoder.
본 발명은 설명의 편의를 위해 PLP0 디코딩을 수행하는 성상도 디매퍼, 타임 디인터리버, 셀 디인터리버, 제1 먹스, 제2 먹스, 비트 디인터리버, FEC 디코더에 대해 상세히 설명하기로 한다. 다른 PLP를 위한 블록들은 상세 설명을 참조하기로 한다.For convenience of description, the present invention will be described in detail for a constellation demapper, a time deinterleaver, a cell deinterleaver, a first mux, a second mux, a bit deinterleaver, and an FEC decoder that performs PLP0 decoding. Blocks for other PLPs will be referred to the detailed description.
상기 성상도 디매퍼는 입력 심볼에 대해서 2D-LLR(2 Dimensional Log Likelihood Ratio)를 계산하고, 원래의 H-경로 및 V-경로 신호로 분리한다. 상기 타임 디인터리버는 시간 영역에서 입력된 심볼들에 대해 디인터리빙을 수행하여 원래의 위치로 복원시킨다. 상기 셀 디인터리버는 하나의 LDPC 블록에 포함된 셀들에 대하여 디인터리빙을 수행하여 원래의 위치로 복원시킨다. 상기 제 1 먹스는 H-경로 및 V-경로로 분리되어 입력된 셀들을 하나의 셀 스트림으로 머징하며, 상기 제 2 먹스는 셀에 할당된 비트들을 할당되기 이전의 비트 스트림의 형태로 복원한다. The constellation demapper calculates 2D Logical Likelihood Ratio (2D-LLR) for the input symbols and separates them into original H-path and V-path signals. The time deinterleaver performs deinterleaving on the symbols input in the time domain to restore the original position. The cell deinterleaver performs deinterleaving on cells included in one LDPC block to restore the original position. The first mux merges the input cells separated into the H-path and the V-path into one cell stream, and the second mux restores the bits allocated to the cell to the form of a bit stream before being allocated.
상기 비트 디인터리버는 입력된 비트 스트림을 디인터리빙하여 원래의 순서로 복원시키며, 상기 FEC 디코더는 비트 디인터리브된 비트 스트림을 입력받아 전송상의 에러를 정정한다. 이 경우 디코딩 방법으로 LDPC 디코딩 및/또는 BCH 디코딩 방법을 사용하는 것을 일 실시예로 한다. The bit deinterleaver deinterleaves the input bit stream to restore the original bit stream, and the FEC decoder receives the bit deinterleaved bit stream and corrects an error in transmission. In this case, an LDPC decoding and / or BCH decoding method is used as a decoding method.
또한 상기 시그널링 정보 복호부(141200)는 L1-포스트 시그널링 정보의 디코딩을 위해 성상도 디매퍼, 제1 먹스, 제2 먹스, 비트 디인터리버, FEC 디코더를 포함하고, L1-프리 시그널링 정보의 디코딩을 위해 성상도 디매퍼, 제1 먹스, FEC 디코더를 포함하는 것을 일 실시예로 한다. 각 FEC 디코더의 출력단에는 L1 시그널링 디코더가 구비된다. 상기 L1 시그널링 디코더는 각 FEC 디코더에서 L1 포스트 시그널링 정보와 L1-프리 시그널링 정보를 입력받아 다이나믹 L1-포스트 시그널링 정보와 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보를 복호하여 출력한다. 상기 시그널링 정보 복호부(141200) 내 각 FEC 디코더는 디-쇼트닝과 디-펑처링을 수행한 후에 FEC 디코딩을 수행하는 것을 일 실시예로 한다. 상기 L1 시그널링 디코더는 L1-프리 시그널링 정보와 L1-포스트 시그널링 정보를 포함하는 L1 시그널링 정보를 원래의 형태로 복원하여, 다이내믹 L1-포스트 시그널링 정보와 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보로 출력한다.In addition, the signaling information decoder 141200 includes a constellation demapper, a first mux, a second mux, a bit deinterleaver, and an FEC decoder for decoding the L1-post signaling information, and decodes the L1-pre signaling information. In one embodiment, a constellation demapper, a first mux, and an FEC decoder are included. An output terminal of each FEC decoder is provided with an L1 signaling decoder. The L1 signaling decoder receives L1 post signaling information and L1-pre signaling information from each FEC decoder, and decodes and outputs dynamic L1-post signaling information and configurable L1-post signaling information. According to an embodiment of the present invention, each FEC decoder in the signaling information decoder 141200 performs FEC decoding after performing de-shortening and de-puncturing. The L1 signaling decoder restores the L1 signaling information including the L1-pre signaling information and the L1-post signaling information to its original form and outputs the dynamic L1-post signaling information and the configurable L1-post signaling information.
도 14에서 제1 먹스는 극성-셀(Polarity to Cell) 먹스로서, 듀얼 극성 MIMO 방식을 지원하기 위해 필요한 블록이다. 제2 먹스는 셀-비트(Cell to Bit) 먹스라 하기도 한다. In FIG. 14, the first mux is a polarity-to-cell mux, and is a block required to support a dual polarity MIMO scheme. The second mux may also be called a cell to bit mux.
도 15는 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 아웃풋 프로세서(138300)의 일 실시예이다.15 is an embodiment of an output processor 138300 of a broadcast signal receiving apparatus according to the present invention.
도 15는 아웃풋 스트림이 1개인 경우(또는 1개의 PLP 입력인 경우) 아웃풋 프로세서(138300)의 실시예를 도시한 것으로, 방송 송신기의 인풋 프로세서(128100)의 역과정을 수행하는 것을 일 실시예로 한다.FIG. 15 illustrates an embodiment of an output processor 138300 when there is only one output stream (or one PLP input). In an embodiment, the reverse process of the input processor 128100 of the broadcast transmitter is performed. do.
아웃풋 스트림이 1개인 경우 아웃풋 프로세서(138300)는 BB 디스크램블러(142100), 패딩 제거기(142200), CRC-8 디코더(142300) 및 BB 프레임 프로세서(142400)을 포함할 수 있다.When there is one output stream, the output processor 138300 may include a BB descrambler 142100, a padding remover 142200, a CRC-8 decoder 142300, and a BB frame processor 142400.
상기 BB 디스크램블러(142100)는 입력된 비트 스트림을 디스크램블링하고, 상기 패딩 제거기(142200)는 필요에 따라 삽입된 패딩 비트를 제거한다. 상기 CRC-8 디코더(142300)는 입력된 비트 스트림에 대해 CRC 디코딩을 수행하며, 상기 BB 프레임 프로세서(142400)는 BB 프레임 헤더에 포함된 정보를 디코딩한 후, 디코딩된 정보를 사용하여 TS/IP/GS 스트림을 복원하고 출력한다.The BB descrambler 142100 descrambles the input bit stream, and the padding remover 142200 removes the inserted padding bit as necessary. The CRC-8 decoder 142300 performs CRC decoding on the input bit stream, and the BB frame processor 142400 decodes information included in a BB frame header and then uses TS / IP using the decoded information. / GS Restore and output the stream.
도 16은 본 발명에 따른 방송 신호 수신 장치의 아웃풋 프로세서(138300)의 또 다른 실시예이다.16 is another embodiment of an output processor 138300 of the apparatus for receiving broadcast signals according to the present invention.
도 16은 아웃풋 스트림이 복수개인 경우, 즉 복수개의 PLP 들을 입력받는 아웃풋 프로세서(138300)의 실시예를 도시하고 있으며, 방송 송신기의 인풋 프로세서(110100)의 역과정과 유사하다.FIG. 16 illustrates an embodiment of the output processor 138300 when there are a plurality of output streams, that is, a plurality of PLPs, and is similar to the reverse process of the input processor 110100 of the broadcast transmitter.
아웃풋 스트림이 복수개(p+1개)인 경우 아웃풋 프로세서(138300)는 p+1개의 BB 디스크램블러들(143100-0~p), p+1개의 패딩 제거기들(143200-0~p), p+1개의 CRC-8 디코더들(143300-0~p), p+1개의 BB 프레임 프로세서들(143400-0~p), p+1개의 디-지터(De-jitter) 버퍼들(143500-0~p), p+1개의 널 패킷 삽입기들(143600-0~p), p-m+1개의 인밴드 시그널링 디코더들(143700-m~p), TS 클럭 재생산기(143800) 및 TS 재결합기(143900)을 포함할 수 있다.When there are a plurality of output streams (p + 1), the output processor 138300 includes p + 1 BB descramblers 143100-0 to p, p + 1 padding removers 143200-0 to p, and p +1 CRC-8 decoders (143300-0 ~ p), p + 1 BB frame processors (143400-0 ~ p), p + 1 de-jitter buffers (143500-0) p), p + 1 null packet inserters 143600-0p, p-m + 1 inband signaling decoders 143700-mp, TS clock regenerator 143800, and TS recombination And 143900.
상기 BB 디스크램블러들(143100-0~p), 상기 패딩 제거기들(143200-0~p), 상기 CRC-8 디코더들(143300-0~p) 및 상기 BB 프레임 프로세서들(143400-0~p)의 각각의 동작은 도 15의 해당 블록의 동작과 동일하므로 도 15의 설명을 참조하기로 하고, 여기서는 생략한다. 도 16에서는 도 15와 차이나는 부분에 대해 설명하기로 한다.The BB descramblers 143100-0 -p, the padding removers 143200-0-p, the CRC-8 decoders 143300-0-p, and the BB frame processors 143400-0-p Each operation of) is the same as the operation of the corresponding block of FIG. 15 and the description of FIG. 15 will be referred to and will be omitted here. In FIG. 16, a part different from FIG. 15 will be described.
상기 디-지터 버퍼들(143500-0~p)은 복수개의 PLP들간의 싱크를 위해서 전송단에서 임의로 삽입된 딜레이를 TTO(time to output parameter)에 따라 보상한다.The de-jitter buffers 143500-0 to p compensate for delays randomly inserted in a transmission terminal according to a time to output parameter (TTO) for sinking a plurality of PLPs.
상기 널 패킷 삽입기들(143600-0~p)은 DNP(deleted null packet)를 참고하여 송신측에서 제거된 널 패킷을 삽입한다. 이때, 상기 TS 클럭 재생산기(143800)는 ISCR(Input Stream Time Referce)를 기준으로 출력 패킷의 상세한 시간 동기를 복원할 수 있다. 상기 TS 재결합기(143900)는 위와 같이 복원된 커먼 PLP, 데이터 PLP들을 원래의 TS 혹은 IP 또는 GS 스트림으로 복원하여 출력한다. TTO, DNP, ISCR 정보는 모두 BB 프레임 헤더에 포함되어 전송되는 것을 일 실시예로 한다. 상기 인밴드 시그널링 디코더들(143700-m~p)은 데이터 PLP를 통해서 전송되는 인밴드 시그널링 정보를 복원하여 출력한다.The null packet inserters 143600-0 to p insert null packets removed from the transmitter by referring to a deleted null packet (DNP). In this case, the TS clock regenerator 143800 may restore the detailed time synchronization of the output packet based on an input stream time reference (ISCR). The TS recombiner 143900 restores and outputs the recovered common PLPs and data PLPs to the original TS or IP or GS stream. In one embodiment, the TTO, DNP, and ISCR information are all included in the BB frame header and transmitted. The in-band signaling decoders 143700-m to p restore and output the in-band signaling information transmitted through the data PLP.
다음은 MIMO 방식으로 방송 신호를 송신하고 수신하기 위하여, 본 발명에 따른 MIMO 기술의 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.Next, various embodiments of the MIMO technology according to the present invention will be described in order to transmit and receive a broadcast signal in a MIMO scheme.
이때 변조 방식은 M-QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 또는 N-QAM으로 표현할 수 있다. 즉, M(또는 N)이 2인 경우에는 2-QAM으로 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식을, M(또는 N)이 4인 경우에는 4-QAM으로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)을 나타낸다. 또한 M(또는 N)이 16이면 16-QAM, M(또는 N)이 64이면 64-QAM, M(또는 N)이 256이면 256-QAM을 나타낸다. M,N은 변조에 사용되는 심볼의 개수를 나타낸다.In this case, the modulation scheme may be expressed by Quadrature Amplitude Modulation (M-QAM) or N-QAM. That is, when M (or N) is 2, Binary Phase Shift Keying (BPSK) is represented by 2-QAM. When M (or N) is 4, quadrature phase shift keying (QPSK) is represented by 4-QAM. In addition, if M (or N) is 16, 16-QAM, M (or N) is 64, 64-QAM, and if M (or N) is 256, 256-QAM. M and N represent the number of symbols used for modulation.
일 예로, M+M QAM MIMO는 MIMO 인코딩 및 MIMO 디코딩에 사용되는 QAM 심볼이 서로 같은 M-QAM을 사용함을 나타낸다.For example, M + M QAM MIMO indicates that the QAM symbols used for MIMO encoding and MIMO decoding use the same M-QAM.
다른 예로, M+N QAM MIMO는 MIMO 인코딩 및 MIMO 디코딩에 사용되는 QAM 심볼이 서로 다른 M-QAM, N-QAM을 사용함을 나타낸다.As another example, M + N QAM MIMO indicates that QAM symbols used for MIMO encoding and MIMO decoding use different M-QAMs and N-QAMs.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 방식을 지원하는 방송 신호 송신 장치를 나타낸 구성 블록도이다. 이 후 MIMO 방식을 지원하는 방송 신호 송신 장치를 MIMO 전송 시스템 또는 송신기와 혼용하여 사용하기로 한다.17 is a block diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus supporting a MIMO scheme according to an embodiment of the present invention. After that, a broadcast signal transmission apparatus supporting the MIMO scheme will be used in combination with a MIMO transmission system or a transmitter.
도 17에서, MIMO 전송 시스템은 입력 신호 생성부(201010), MIMO 인코더(201020), 제 1 전송 안테나(Tx1, 201030) 및 제 2 전송 안테나(Tx2, 201040)를 포함한다. In FIG. 17, the MIMO transmission system includes an input signal generator 201010, a MIMO encoder 201020, first transmission antennas Tx1 and 201030, and second transmission antennas Tx2 and 201040.
이하에서 MIMO 인코더(201020)는 MIMO 프로세서로 각각 지칭할 수도 있다. 상기 입력 신호 생성부(201010)는 복수의 안테나로 전송하기 위한 복수의 입력 신호를 생성한다. 즉, 송신하려는 신호를 복수의 입력 신호로 분배하여 MIMO 전송을 위한 제1 입력 신호 S1 및 제2 입력 신호 S2를 출력할 수 있다. 상기 MIMO 인코더(201020)는 복수의 입력 신호(S1 및 S2)에 MIMO 인코딩을 수행하여 MIMO 전송을 위한 제1 전송 신호 St1 및 제2 전송 신호 St2를 출력하며, 출력된 전송 신호들 각각은 필요한 신호 처리 및 변조 과정을 거쳐 각각 제 1 전송 안테나(201030) 및 제 2 전송 안테나(201040)를 통해 전송될 수 있다. MIMO 인코더(201020)는 심볼 단위로 인코딩을 수행할 수 있다. Hereinafter, the MIMO encoder 201020 may be referred to as a MIMO processor, respectively. The input signal generator 201010 generates a plurality of input signals for transmission to a plurality of antennas. That is, the signal to be transmitted may be divided into a plurality of input signals to output the first input signal S1 and the second input signal S2 for MIMO transmission. The MIMO encoder 201020 performs MIMO encoding on the plurality of input signals S1 and S2 to output the first transmission signal St1 and the second transmission signal St2 for MIMO transmission, and each of the output transmission signals is a required signal. Through the processing and modulation process, the first transmission antenna 201030 and the second transmission antenna 201040 may be transmitted. The MIMO encoder 201020 may perform encoding on a symbol basis.
본 발명은 MIMO 인코딩 방법으로는 SM 기법, GC 기법을 사용할 수 있다. 다른 실시예로, 본 발명에서는 새로운 MIMO 인코딩 방법을 제안한다. MIMO 인코더는 이하에서 설명하는 MIMO 인코딩 방법을 사용하여 복수의 입력 신호를 MIMO 인코딩할 수 있다. 특히 MIMO 인코더(201020)는 이하에서 제안하는 MIMO 매트릭스와 MIMO 매트릭스의 파라미터 값에 따라 복수의 입력 신호를 프로세싱하여 복수의 전송 신호를 출력한다.In the present invention, a MIMO encoding method may use an SM scheme and a GC scheme. In another embodiment, the present invention proposes a new MIMO encoding method. The MIMO encoder may MIMO encode a plurality of input signals using the MIMO encoding method described below. In particular, the MIMO encoder 201020 processes a plurality of input signals according to the MIMO matrix and the parameter values of the MIMO matrix proposed below, and outputs a plurality of transmission signals.
도 17에서는 도시하지 않았으나, 입력 신호 생성부(201010)는 MIMO 인코딩을 위한 복수의 입력 신호를 출력하는 엘러먼트로서, 전송 시스템에 따라 디멀티플렉서, 프레임 빌더 등의 엘러먼트가 될 수도 있다. 또한, MIMO 인코더(201020)에 포함되어, MIMO 인코더(201020)가 복수의 입력 신호를 생성하여 인코딩을 수행할 수도 있다. 그리고 MIMO 인코더(201020)는 MIMO 전송 시스템의 다이버시티 이득 및 멀티플렉싱 이득을 획득할 수 있도록 복수의 신호를 MIMO 인코딩 또는 MIMO 프로세싱하여 출력하는 디바이스를 나타낸다. Although not shown in FIG. 17, the input signal generator 201010 is an element that outputs a plurality of input signals for MIMO encoding, and may be an element such as a demultiplexer or a frame builder according to a transmission system. Also included in the MIMO encoder 201020, the MIMO encoder 201020 may generate a plurality of input signals and perform encoding. The MIMO encoder 201020 represents a device that outputs a plurality of signals by MIMO encoding or MIMO processing so as to obtain diversity gain and multiplexing gain of the MIMO transmission system.
입력 신호 생성부(201010) 이후의 신호 처리는 복수의 입력 신호들에 대하여 행해져야 하므로, 복수의 디바이스들이 구비되어 병렬로 신호를 처리하거나, 메모리를 구비한 하나의 디바이스에서 순차적으로 또는 동시에 병렬로 신호를 처리할 수 있다. Since the signal processing after the input signal generator 201010 must be performed on a plurality of input signals, a plurality of devices are provided to process signals in parallel, or sequentially or simultaneously in one device having a memory. You can process the signal.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 MIMO 방식을 지원하는 방송 신호 수신 장치를 나타낸 도면이다. 이 후 MIMO 방식을 지원하는 방송 신호 수신 장치를 MIMO 수신 시스템 또는 수신기와 혼용하여 사용하기로 한다.18 is a diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus supporting a MIMO scheme according to an embodiment of the present invention. Thereafter, the broadcast signal receiving apparatus supporting the MIMO scheme will be used in combination with the MIMO receiving system or the receiver.
도 18의 MIMO 수신 시스템은 제 1 수신 안테나(201050), 제 2 수신 안테나(201060), MIMO 디코더(201070) 및 출력 신호 생성부(201080)를 포함할 수 있다. 이하에서 MIMO 디코더(201070)는 ML 디텍터로 지칭할 수도 있다.The MIMO receiving system of FIG. 18 may include a first receiving antenna 201050, a second receiving antenna 201060, a MIMO decoder 201070, and an output signal generator 201080. Hereinafter, the MIMO decoder 201070 may be referred to as an ML detector.
도 18의 MIMO 수신 시스템은, 제 1 수신 안테나(Rx1, 201050) 및 제 2 수신 안테나(Rx2, 201060)를 사용하여 제 1 수신 신호 Sr1 및 제 2 수신 신호 Sr2를 수신한다. 그리고 MIMO 디코더(201070)가 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호를 처리하여 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호를 출력한다. 상기 MIMO 디코더(201070)는 MIMO 인코더(201020)가 사용한 MIMO 인코딩 방법에 따라 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호를 처리한다. MIMO 디코더(201070)는 전송 시스템에서 MIMO 인코더가 사용한 MIMO 매트릭스와 수신 신호, 채널 환경에 대한 정보를 사용하여 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호를 출력한다. 실시예에 따라, ML 디텍팅을 수행하는 경우 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호는 비트 값이 아닌 비트에 대한 확률 정보를 포함할 수 있고, 이러한 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호는 FEC 디코딩을 거쳐 비트 값으로 변환될 수도 있다.The MIMO reception system of FIG. 18 receives the first reception signal Sr1 and the second reception signal Sr2 using the first reception antennas Rx1 and 201050 and the second reception antennas Rx2 and 201060. The MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal to output a first output signal and a second output signal. The MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal according to the MIMO encoding method used by the MIMO encoder 201020. The MIMO decoder 201070 outputs a first output signal and a second output signal using information on a MIMO matrix, a received signal, and a channel environment used by the MIMO encoder in a transmission system. According to an embodiment, when performing ML detection, the first output signal and the second output signal may include probability information for bits that are not bit values, and the first output signal and the second output signal may be FEC decoding. It may be converted into a bit value through.
상기 MIMO 디코더(201070)는 MIMO 전송 시스템에서 처리한 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호의 QAM 타입에 따라 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호를 처리한다. MIMO 수신 시스템에서 수신하는 제 1 수신 신호 및 제 2 수신 신호는 동일한 QAM 타입 또는 상이한 QAM 타입의 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호가 MIMO 인코딩되어 전송된 신호이므로, MIMO 수신 시스템은 수신 신호가 어떤 QAM 타입의 조합인지를 파악하여 수신 신호를 MIMO 디코딩할 수 있다. 따라서, MIMO 전송 시스템은 전송 신호에 전송 신호의 QAM 타입을 식별하는 정보를 전송할 수 있으며, 이때 전송 신호의 QAM 타입을 식별하는 정보는 전송 신호의 프리앰블 부분에 포함될 수 있다. The MIMO decoder 201070 processes the first received signal and the second received signal according to a QAM type of the first input signal and the second input signal processed by the MIMO transmission system. Since the first and second received signals received by the MIMO receiving system are signals in which the first input signal and the second input signal of the same QAM type or different QAM types are transmitted by MIMO encoding, the MIMO receiving system may not be able to identify the received signal. It is possible to determine whether the combination of the QAM type, MIMO decoding the received signal. Therefore, the MIMO transmission system may transmit information identifying the QAM type of the transmission signal to the transmission signal, wherein the information identifying the QAM type of the transmission signal may be included in the preamble portion of the transmission signal.
본 발명은 전송 신호의 QAM 타입을 식별하는 정보를 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보 내 PLP_MOD 필드를 이용하여 표시하는 것을 일 실시예로 한다. 그리고 MIMO 수신 시스템은 수신 신호를 MIMO 디코딩할 때 전송 신호의 QAM 타입을 식별하는 정보를 참조할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 채널 환경에서 낮은 시스템 복잡도, 높은 데이터 전송 효율 및 높은 신호 복구 성능을 갖는 MIMO 인코더 및 MIMO 인코딩 방법에 대하여 설명하도록 한다.According to an embodiment of the present invention, information identifying a QAM type of a transmission signal is indicated using a PLP_MOD field in the configurable L1-post signaling information. The MIMO receiving system may refer to information for identifying a QAM type of a transmission signal when MIMO decoding the received signal. Hereinafter, a MIMO encoder and a MIMO encoding method having low system complexity, high data transmission efficiency, and high signal recovery performance in various channel environments according to an embodiment of the present invention will be described.
SM 기법은 전송하려는 데이터를 MIMO 방식을 위한 별도의 인코딩없이 복수의 안테나로 동시에 전송하는 방식이다. 이 경우 수신기는 복수의 수신 안테나로 동시에 수신된 데이터에서 정보를 획득할 수 있다. SM 기법의 경우 수신기에서 신호 복원시 사용하는 ML(Maximum Likelihood) 디코더는 수신된 복수의 신호 조합을 검사하면 되므로 복잡도가 비교적 낮은 장점이 있다. 다만, 송신측에서의 송신 다이버시티를 기대할 수 없는 단점이 있다. 이하에서, SM 기법의 경우 MIMO 인코더는 복수의 입력 신호들을 바이패스하며, 이러한 바이패스 처리를 MIMO 인코딩으로 표현할 수 있다.The SM technique is a method of simultaneously transmitting data to be transmitted to a plurality of antennas without separate encoding for the MIMO scheme. In this case, the receiver may acquire information from data simultaneously received by the plurality of receive antennas. In the SM scheme, the ML (Maximum Likelihood) decoder used for signal recovery in a receiver has a relatively low complexity because it only needs to examine a plurality of received signal combinations. However, there is a disadvantage in that transmission diversity cannot be expected at the transmitting side. Hereinafter, in the SM scheme, the MIMO encoder bypasses a plurality of input signals, and this bypass processing may be expressed by MIMO encoding.
GC 기법은 전송하려는 데이터를 정해진 규칙(예를 들면, 골든 코드를 사용하는 인코딩 방법)으로 인코딩한 후 이를 복수의 안테나로 전송하는 방식이다. 안테나가 2개인 경우, GC 기법은 2x2 행렬을 사용하여 인코딩하므로, 송신측에서의 송신 다이버시티가 획득된다. 다만 수신기의 ML 디코더는 4개의 신호 조합을 검사해야 하므로 복잡도가 높아지는 단점이 있다. The GC scheme is a method of encoding data to be transmitted with a predetermined rule (for example, an encoding method using a golden code) and transmitting the same to a plurality of antennas. If there are two antennas, the GC scheme encodes using a 2x2 matrix, so that transmit diversity at the transmit side is obtained. However, the ML decoder of the receiver has a disadvantage in that complexity is increased because four signal combinations must be examined.
GC 기법은 SM 기법에 비해 송신 다이버시티가 획득되는 점에서 강건한 통신이 가능해지는 장점이 있다. 다만, 이는 데이터 전송시 데이터 가공에 GC 기법과 SM 기법만을 사용한 경우를 비교한 것으로, 별도의 데이터 코딩(또는, 아우터 코딩(outer coding)이라 지칭할 수 있다)을 함께 사용하여 데이터를 전송하는 경우에는 GC 기법의 송신 다이버시티가 추가적인 이득을 주지 못할 수도 있다. 이러한 현상은 특히 이러한 아우터 코딩이 넓은(large) 미니멈 해밍 디스턴스(hamming distance)를 갖는 경우 쉽게 나타난다. 예를 들면, 미니멈 해밍 디스턴스가 넓은 LDPC(Low Density Parity Check) 부호 등을 사용하여, 에러 정정을 위한 리던던시를 추가하여 부호화한 데이터를 전송하는 경우 GC 기법의 송신 다이버시티가 SM 기법에 비해 추가적인 이득을 주지 못할 수도 있으며, 이러한 경우에는 복잡도가 낮은 SM 기법을 사용하는 것이 방송 시스템에 있어서 유리할 수 있다. 여기서 해밍 디스턴스는 같은 비트 수를 갖는 2진 부호 사이에 대응되는 비트값이 일치하지 않는 것의 개수를 나타낸다.The GC scheme has the advantage that robust communication is possible in that transmit diversity is obtained compared to the SM scheme. However, this compares the case where only the GC technique and the SM technique are used for data processing during data transmission, and when data is transmitted by using separate data coding (or outer coding) together. The transmit diversity of the GC scheme may not provide additional gain. This phenomenon is particularly evident when such outer coding has a large minimum Hamming distance. For example, when the minimum Hamming Distance transmits encoded data using a wide Low Density Parity Check (LDPC) code, etc., and adds redundancy for error correction, the transmit diversity of the GC scheme has an additional gain over the SM scheme. In this case, it may be advantageous in a broadcasting system to use a low complexity SM technique. Here, the hamming distance represents the number of bits whose corresponding bit values do not coincide between binary codes having the same number of bits.
따라서, 본 발명에서는 복잡도가 낮은 SM 기법과 강한 아우터 코드를 사용함으로써 보다 효율적인 MIMO 방송 시스템을 설계하고자 한다. Accordingly, the present invention intends to design a more efficient MIMO broadcasting system by using a low complexity SM scheme and a strong outer code.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 환경에서 SM 기법의 MIMO 전송에 따른 데이터 송수신 방법을 나타낸 도면이다.19 is a diagram illustrating a data transmission / reception method according to MIMO transmission of an SM scheme in a channel environment according to an embodiment of the present invention.
MIMO 전송 시스템은 SM 기법으로 전송 안테나 1(Tx1) 및 전송 안테나 2(Tx2)로 각각 제1 입력 신호 1(S1) 및 제2 입력 신호 2(S2)를 보낼 수 있다. 도 19는 송신측에서 4-QAM으로 변조된 심볼을 전송하는 실시예에 해당한다.The MIMO transmission system may transmit the first input signal 1 (S1) and the second input signal 2 (S2) to the transmission antenna 1 (Tx1) and the transmission antenna 2 (Tx2) by the SM scheme, respectively. 19 corresponds to an embodiment of transmitting a symbol modulated with 4-QAM at a transmitter.
수신 안테나 1(Rx1)은 두 경로로 신호를 수신하며, 도 19의 채널 환경에서 수신 안테나 1(Rx1)의 수신 신호는 S1*h11 + S2*h21과 같고, 수신 안테나 2(Rx2)의 수신 신호는 S1*h12 + S2*h22와 같다. 수신측에서는 채널 추정을 통해 S1과 S2를 획득하여 데이터를 복구할 수 있게 된다.Receive antenna 1 (Rx1) receives a signal in two paths, and in the channel environment of FIG. 19, the received signal of receive antenna 1 (Rx1) is equal to S1 * h 11 + S2 * h 21 , and the receive antenna 2 (Rx2) The received signal is equal to S1 * h 12 + S2 * h 22 . The receiver can recover data by acquiring S1 and S2 through channel estimation.
이는 송수신 경로가 서로 독립적인 경우의 시나리오로서, 이러한 환경을 이하에서 무상관(un-correlated)이라고 지칭하도록 한다. 반면에, LOS(Line Of Sight) 환경과 같이 송수신 경로의 채널들 간의 상관이 매우 높을 수 있으며, 이를 전상관(fully correlated)이라고 지칭하도록 한다.This is a scenario where the transmit and receive paths are independent of each other, and this environment will be referred to below as un-correlated. On the other hand, the correlation between the channels of the transmission and reception paths, such as a line of sight (LOS) environment, can be very high, which is referred to as fully correlated.
MIMO에서 채널들이 전상관 채널인 경우는 도 19에서 채널을 나타내는 2 by 2 행렬의 각 파라미터들이 모두 1인 경우에 해당한다(h11=h12=h21=h22=1). 이때 수신 안테나 1과 수신 안테나 2는 동일한 수신 신호(S1+S2)를 수신한다. 다시 말해, 수신 안테나 1과 수신 안테나 2는 모두 전송 신호들을 더한 신호와 같은 신호를 수신하게 되는 것이다. 결국, 2개의 전송 안테나에서 전송된 신호들이 모두 같은 채널을 겪고 2개의 수신 안테나에서 수신되면, 수신기에서 수신한 수신 신호 즉 채널에 의해 더해진 데이터는 두 개의 심볼 S1 및 S2를 모두 표현하지 못하게 된다. 도 19에서, 전상관 채널 환경인 경우 수신기에서는 4-QAM인 심볼로 표현되는 신호 S1과 4-QAM 심볼로 표현되는 신호 S2가 더해진 16-QAM 심볼을 수신하지 못하고, 우측 도면에서와 같이 9개의 심볼로 표현되는 신호 S1+S2를 수신하게 되므로 S1과 S2를 분리하여 복구할 수 없게 되는 것이다.In the MIMO, the channels are correlated channels in the case where each parameter of the 2 by 2 matrix representing the channel in FIG. 19 is all 1 (h 11 = h 12 = h 21 = h 22 = 1). At this time, the receiving antenna 1 and the receiving antenna 2 receives the same received signal (S1 + S2). In other words, the receiving antenna 1 and the receiving antenna 2 both receive the same signal as the signal plus the transmission signals. As a result, when the signals transmitted from the two transmit antennas all undergo the same channel and are received by the two receive antennas, the received signal received by the receiver, that is, the data added by the channel, does not represent both symbols S1 and S2. In FIG. 19, in the case of an autocorrelation channel environment, the receiver does not receive a 16-QAM symbol to which a signal S1 represented by a 4-QAM symbol and a signal S2 represented by a 4-QAM symbol are added. Since the signal S1 + S2 represented by the symbol is received, the signal S1 and S2 cannot be separated and recovered.
이하에서, 전상관 채널을 통과한 수신 신호는 MIMO 전송 시스템에서 전송하는 전송 신호들을 더한 신호로 표현할 수 있다. 즉, 안테나가 2개인 경우 MIMO 전송 시스템에서 제 1 전송 신호 및 제 2 전송 신호를 전송하면, 전상관 채널을 통과한 수신 신호는 제 1 전송 신호와 제 2 전송 신호를 더한 신호로 가정하여 MIMO 인코딩하는 방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, the received signal passing through the correlation channel may be expressed as a signal plus the transmission signals transmitted by the MIMO transmission system. That is, when two antennas transmit the first transmission signal and the second transmission signal in the MIMO transmission system, the MIMO encoding is performed by assuming that the received signal that has passed through the correlation channel is a signal obtained by adding the first transmission signal and the second transmission signal. Explain how to do it.
이러한 경우 수신기는 매우 높은 SNR 환경에 있더라도 SM 기법을 이용하여 MIMO로 송신된 신호를 복구하지 못한다. 통신 시스템의 경우 통상 양방향 통신을 전제로 하므로 송수신기 간의 피드백 채널을 통해 이러한 채널 상황을 송신기에 알려 전송 방법을 변경하는 등의 처리가 가능하다. 그러나 방송 시스템의 경우 피드백 채널을 통한 양방향 통신이 어려울 수 있고, 송신기당 커버하는 수신기의 수가 크고 범위 또한 매우 넓어지므로 다양한 채널 환경 변화에 대응하기 어려운 점이 있다. 따라서 이러한 전상관 채널 환경에서 SM 기법을 사용하면 수신기는 서비스를 사용할 수 없고 방송망의 커버리지(coverage)를 줄이지 않으면 이런 환경에 대응이 어려워 비용이 증가된다.In this case, even though the receiver is in a very high SNR environment, the receiver cannot recover the signal transmitted by MIMO using the SM technique. In the case of a communication system, since it is usually assumed to be bidirectional communication, processing such as changing a transmission method by notifying the transmitter of such a channel state through a feedback channel between the transceivers is possible. However, in a broadcasting system, bidirectional communication through a feedback channel may be difficult, and the number of receivers per transmitter is large and the range is very wide, thus making it difficult to cope with various channel environment changes. Therefore, if the SM scheme is used in such a correlation channel environment, the receiver cannot use the service and the cost is increased because it is difficult to cope with such an environment unless the coverage of the broadcasting network is reduced.
이하에서는 MIMO 채널간의 상관이 1인 경우 즉 전상관 채널 환경인 경우를 극복하기 위한 방법을 상술하도록 한다.Hereinafter, a method for overcoming the case where the correlation between the MIMO channels is 1, that is, the case of an correlation channel environment, will be described in detail.
본 발명은, MIMO 채널이 전상관 채널인 경우를 극복할 수 있도록, 채널을 통과하여 수신된 신호가 다음과 같은 조건을 만족하도록 MIMO 시스템을 설계하고자 한다.The present invention intends to design a MIMO system such that a signal received through the channel satisfies the following conditions so as to overcome the case where the MIMO channel is an correlation channel.
1) 수신된 신호는 원래의 신호 S1, S2를 모두 표현할 수 있어야 한다. 다시 말하면, 수신기에서 수신한 성상도의 좌표들이 S1 및 S2의 시퀀스를 유니크하게(uniquely) 표현할 수 있어야 한다.1) The received signal should be able to represent both original signals S1 and S2. In other words, the coordinates of the constellation received at the receiver should be able to uniquely represent the sequence of S1 and S2.
2) 심볼 에러 레이트를 낮출 수 있도록 수신된 신호의 미니멈 유클리디언 디스턴스(minimum Euclidean distance)가 커지도록 한다. 여기서, 유클리디언 디스턴스란, 성상도 상에서 좌표간의 거리를 의미한다.2) Increase the minimum Euclidean distance of the received signal to lower the symbol error rate. Here, the Euclidean distance means the distance between coordinates on the constellation.
3) 비트 에러 레이트를 낮출 수 있도록 수신된 신호의 해밍 디스턴스 특성이 좋아야 한다.3) The Hamming distance characteristic of the received signal should be good so as to lower the bit error rate.
이러한 요구를 만족시킬 수 있도록, 본 발명은 먼저 다음 수학식 1과 같이 인코딩 파라미터(또는 인코딩 계수라 함) a를 포함하는 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하는 MIMO 인코딩 방법을 제안한다.In order to satisfy this requirement, the present invention first proposes a MIMO encoding method using a MIMO encoding matrix including an encoding parameter (or encoding coefficient) a as in Equation 1 below.
수학식 1
Figure PCTKR2011000776-appb-M000001
 Equation 1
Figure PCTKR2011000776-appb-M000001
수학식 1과 같은 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 MIMO 인코더에서 입력 신호 S1, S2를 인코딩하는 경우 수신 안테나 1 및 수신 안테나 2에서 수신하는 수신 신호 1(Rx1) 및 수신 신호 2(Rx2)는 다음의 수학식 2와 같이 산출되며, 특히 MIMO 채널이 전상관인 경우는 수학식 2의 마지막 줄과 같이 산출된다. When the input signals S1 and S2 are encoded by the MIMO encoder using the MIMO encoding matrix as shown in Equation 1, the received signals 1 (Rx1) and 2 (Rx2) received by the receive antenna 1 and the receive antenna 2 are It is calculated as shown in Equation 2, and especially when the MIMO channel is correlated with the last line of Equation 2.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 2
Figure WO-DOC-MATHS-2
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 2
Figure WO-DOC-MATHS-2
먼저 MIMO 채널이 무상관 채널인 경우, 수신 신호 1(Rx1)은 Rx1 = h11(S1+a*S2)+h21(a*S1-S2)로, 수신 신호 2(Rx2)는 Rx2 = h12(S1+a*S2)+h22(a*S1-S2)와 같이 산출되어, S1과 S2가 같은 파워를 갖게 된다. 따라서 MIMO 시스템의 이득(gain)을 SM 기법과 같이 모두 이용할 수 있다. First, if the MIMO channel is an uncorrelated channel, the received signal 1 (Rx1) is Rx1 = h 11 (S1 + a * S2) + h 21 (a * S1-S2), and the received signal 2 (Rx2) is Rx2 = h 12 It is calculated as (S1 + a * S2) + h 22 (a * S1-S2), so that S1 and S2 have the same power. Therefore, the gain of the MIMO system can be used like the SM technique.
한편 MIMO 채널이 전상관 채널인 경우에 수신 신호들(R=Rx1=Rx2)은 R = h{(a+1)S1+(a-1)S2}와 같이 획득되어, S1과 S2를 분리하여 획득할 수 있으며, S1과 S2는 각각 다른 파워를 갖도록 설계되고, 이를 이용하여 강인성을 확보할 수 있다. On the other hand, when the MIMO channel is a correlation channel, the received signals R = Rx1 = Rx2 are obtained as R = h {(a + 1) S1 + (a-1) S2}, and are obtained by separating S1 and S2. In addition, S1 and S2 are designed to have different powers, respectively, to secure the toughness.
다시 말해, MIMO 인코더는 입력 신호 S1 및 S2가 인코딩 파라미터(또는 인코딩 계수라 함) a에 따라 다른 전력(power)을 갖고, 전상관 채널에서도 S1과 S2가 상이한 분포로 수신되도록 입력 신호들을 인코딩할 수 있다. 예를 들면, S1과 S2가 다른 전력을 갖도록 인코딩하고, 노멀라이제이션에 의해 상이한 유클리디언 디스턴스를 갖는 성상도로 전송함으로써 수신기에서 전상관 채널을 겪은 경우에도 입력 신호들을 분리하여 복구할 수 있게 된다.In other words, the MIMO encoder can encode input signals such that the input signals S1 and S2 have different powers according to the encoding parameter (or encoding coefficient) a, and that S1 and S2 are received in different distributions even in the correlation channel. Can be. For example, by encoding S1 and S2 to have different powers, and transmitting them to constellations with different Euclidean distances by normalization, the input signals can be separated and recovered even if the receiver experiences a correlation channel. .
수학식 1의 MIMO 인코딩 매트릭스를 노멀라이제이션 팩터를 고려하여 표현하면 수학식 3과 같다.The MIMO encoding matrix of Equation 1 is expressed as Equation 3 in consideration of the normalization factor.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 3
Figure WO-DOC-TABLE-3
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 3
Figure WO-DOC-TABLE-3
수학식 3과 같은 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하는 MIMO 인코더의 MIMO 인코딩은, 입력 신호들을 인코딩파라미터 a로 표현할 수 있는 임의의 각도(세타)만큼 회전하여, 회전된 신호의 코사인 성분과 사인 성분 (또는 실수 성분과 허수 성분)을 각각 분리하고 분리된 성분들에 각각 +/- 부호를 할당하여 다른 안테나로 전송하는 것으로도 볼 수 있다. 예를 들면, MIMO 인코더는 입력 신호 S1의 코사인 성분과 입력 신호 S2의 사인 성분을 하나의 전송 안테나로, 입력 신호 S1의 사인 성분과 입력 신호 S2의 - 부호를 붙인 코사인 성분을 다른 전송 안테나로 전송하도록 인코딩할 수 있다. 인코딩 파라미터 a값의 변화에 따라 회전시키는 각도가 변화하며, 이 파라미터의 값 및 각도에 따라 입력 신호 S1 및 S2 간의 전력(파워) 분포가 달라진다. 달라진 전력의 분포는 성상도에서 심볼 좌표간의 거리(즉, 유클리디언 디스턴스)로 표현될 수 있으므로, 이렇게 인코딩된 입력 신호들은 수신측에서 전상관 채널을 겪고 수신되더라도 다른 성상도로 표현되어, 식별 및 분리하여 복구가 가능하게 된다.MIMO encoding of a MIMO encoder using a MIMO encoding matrix, such as Equation 3, rotates the input signals by an arbitrary angle (theta) that can be represented by encoding parameter a, such that the cosine and sine components (or real numbers) of the rotated signal The component and the imaginary component) may be separated and transmitted to different antennas by assigning +/− signs to the separated components, respectively. For example, the MIMO encoder transmits the cosine component of the input signal S1 and the sine component of the input signal S2 to one transmitting antenna, and the sine component of the input signal S1 and the cosine component of the input signal S2 to the other transmitting antenna. Can be encoded. The rotation angle changes according to the change of the encoding parameter a value, and the power (power) distribution between the input signals S1 and S2 varies according to the value and angle of this parameter. Since the changed power distribution can be expressed as the distance between the symbol coordinates in the constellation (that is, Euclidean distance), these encoded input signals are expressed in different constellations even though they undergo the correlating channel at the receiving end. It can be recovered separately.
다시 말하면, 달라진 전력의 분포에 해당하는 만큼 송신 신호의 유클리디언 디스턴스가 달라지므로, 수신측에서 수신한 송신 신호들은 각각 상이한 유클리디언 디스턴스를 갖는 식별 가능한 성상도로 표현되어, 전상관 채널에서도 복구가 가능하게 되는 것이다. 즉, MIMO 인코더는 입력 신호 S1과 입력 신호 S2를 a값에 따라 다른 유클리디언 디스턴스를 갖는 신호로 인코딩할 수 있으며, 이렇게 인코딩된 송신 신호들은 수신단에서 식별 가능한 성상도들로 수신 및 복구될 수 있다.In other words, since the Euclidean distance of the transmission signal varies as much as the distribution of power varies, the transmission signals received at the receiving side are represented by identifiable constellations having different Euclidean distances, respectively, so that they can be recovered from the correlation channel. Will be possible. That is, the MIMO encoder can encode the input signal S1 and the input signal S2 into signals having different Euclidean distances according to the a value, and the encoded transmission signals can be received and restored with constellations identifiable at the receiving end. have.
상술한 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용한 입력 신호의 MIMO 인코딩은 다음의 수학식 4과 같이 표현할 수 있다.MIMO encoding of the input signal using the above-described MIMO encoding matrix can be expressed as Equation 4 below.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 4
Figure WO-DOC-MATHS-4
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 4
Figure WO-DOC-MATHS-4
수학식 4에서, S1 및 S2는 각각 입력 신호 S1 및 입력 신호 S2의 MIMO 경로의 성상도 매퍼에서 매핑된 성상도의 노멀라이즈된 QAM 심볼들을 나타낸다. 그리고 X1 및 X2는 각각 MIMO 인코딩된 심볼들을 나타낸다. 다시 말하면, MIMO 인코더는 S1에 해당하는 심볼들을 포함하는 제 1 입력 신호 및 S2에 해당하는 심볼들을 포함하는 제 2 입력 신호에 수학식 4와 같은 매트릭스를 적용하여, X1에 해당하는 심볼들을 포함하는 제 1 전송 신호 및 X2에 해당하는 심볼들을 포함하는 전송 신호 X2의 심볼들을 출력할 수 있다.In Equation 4, S1 and S2 represent normalized QAM symbols of constellations mapped in the constellation mapper of the MIMO path of the input signal S1 and the input signal S2, respectively. And X1 and X2 represent MIMO encoded symbols, respectively. In other words, the MIMO encoder includes a symbol corresponding to X1 by applying a matrix such as Equation 4 to a first input signal including symbols corresponding to S1 and a second input signal including symbols corresponding to S2. Symbols of the transmission signal X2 including symbols corresponding to the first transmission signal and X2 may be output.
MIMO 인코더는, 위와 같은 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 입력 신호들에 MIMO 인코딩을 수행하면서, 인코딩 파라미터 a 값을 추가로 조정하여 인코딩을 수행할 수도 있다. 즉, MIMO 송수신 시스템의 추가적인 데이터 복구 성능의 고려 및 조정은 인코딩 파라미터 a값을 조정하여 최적화할 수 있으며, 이에 대하여는 이하에서 상술하도록 하겠다.The MIMO encoder may perform encoding by further adjusting the encoding parameter a value while performing MIMO encoding on the input signals using the MIMO encoding matrix as described above. That is, consideration and adjustment of additional data recovery performance of the MIMO transmission / reception system may be optimized by adjusting the encoding parameter a, which will be described in detail below.
1. 제 1 실시예: 유클리디언 디스턴스를 고려하여 인코딩 파라미터 a값을 최적화하는 MIMO 인코딩 방법(전상관 MIMO 채널)1. First Embodiment: MIMO Encoding Method for Optimizing Encoding Parameter a Value in Consideration of Euclidean Distance (Correlation MIMO Channel)
상술한 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하면서, 유클리디언 디스턴스를 고려하여 인코딩 파라미터인 a값을 산출할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예는 전상관 MIMO 채널을 거쳐 수신측에서 더해지는 신호가 QAM 신호와 같은 유클리디언 디스턴스를 갖도록 한다. 일 예로, 송수신 안테나가 각각 2개인 MIMO 시스템에서, 제1 전송 신호 St1이 M-QAM 심볼, 제2 전송 신호 St2가 N-QAM 심볼인 경우 전상관 MIMO 채널을 거쳐 수신측에서 더해지는(combined) 신호 St1+St2는 (M*N)-QAM 신호가 된다. 다른 예로, 송수신 안테나가 각각 2개인 MIMO 시스템에서, 제1 전송 신호 St1이 M-QAM 심볼, 제2 전송 신호 St2가 M-QAM 심볼인 경우 전상관 MIMO 채널을 거쳐 수신측에서 더해지는(combined) 신호 St1+St2는 (M*M)-QAM 신호가 된다.도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면이다.Using the above-described MIMO encoding matrix, a value, which is an encoding parameter, can be calculated in consideration of Euclidean distance. The first embodiment of the present invention allows a signal added at the receiving side via an correlating MIMO channel to have a Euclidean distance such as a QAM signal. For example, in a MIMO system having two transmit / receive antennas, when the first transmission signal St1 is an M-QAM symbol and the second transmission signal St2 is an N-QAM symbol, a signal that is combined at the receiving side through an correlation channel MIMO channel St1 + St2 becomes the (M * N) -QAM signal. As another example, in a MIMO system having two transmit / receive antennas, when the first transmission signal St1 is an M-QAM symbol and the second transmission signal St2 is an M-QAM symbol, a signal that is combined at the receiving side through an correlation channel MIMO channel is combined. St1 + St2 becomes a (M * M) -QAM signal. FIG. 20 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention.
도 20의 실시예에서, 입력 신호 S1은 4-QAM 심볼의 성상도(203010)를 갖고, 입력 신호 S2는 4-QAM 심볼의 성상도(203020)를 갖는다. MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 입력 신호 S1 및 입력 신호 S2를 MIMO 인코딩하면 전송 안테나 1(Tx1) 및 전송 안테나 2(Tx2)에서 전송되는 인코딩된 제1 전송 신호 St1 및 제2 전송 신호 St2는 16-QAM 심볼이 되며, 도 20에서 성상도(203030) 및 성상도(203040)와 같다. In the embodiment of FIG. 20, the input signal S1 has a constellation 203010 of the 4-QAM symbol, and the input signal S2 has a constellation 203020 of the 4-QAM symbol. When MIMO encoding the input signal S1 and the input signal S2 using the MIMO encoding matrix, the encoded first transmission signal St1 and the second transmission signal St2 transmitted by the transmit antenna 1 (Tx1) and the transmit antenna 2 (Tx2) are 16-QAM. It becomes a symbol and is the same as the constellation 203030 and the constellation 203040 in FIG.
본 발명의 제 1 실시예에는, 전상관 채널을 통과한 수신 신호의 심볼 성상도(203050)에서 각 심볼들이 도 20에서 도시된 바와 같이 동일한 유클리디언 디스턴스를 갖도록 a값을 최적화하는 방법을 제안한다. 도 20에서, 수신 신호의 성상도(203050)는 이하의 수학식 5와 같은 a값을 사용하여, 유클리디언 디스턴스를 조정한 성상도이다. In the first embodiment of the present invention, a method of optimizing the value of a so that each symbol in the symbol constellation 203050 of the received signal passing through the correlator channel has the same Euclidean distance as shown in FIG. 20 is proposed. do. In Fig. 20, the constellation diagram 203050 of the received signal is a constellation diagram in which Euclidean distance is adjusted by using a value as shown in Equation 5 below.
즉, MIMO 인코더는 상술한 MIMO 매트릭스를 사용하여 입력 신호들을 인코딩하는 경우, 전상관 채널을 겪은 수신 신호(즉, 제 1 전송 신호 St1과 제 2 전송 신호 St2가 더해진 신호)의 성상도에서 수신 심볼들의 유클리디언 디스턴스가 동일하도록 인코딩 파라미터 a의 값을 산출 또는 설정하여 인코딩할 수 있으며, 이러한 a값은 변조 방식의 조합에 따라 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.In other words, when the MIMO encoder encodes the input signals using the above-described MIMO matrix, the received symbol is represented in the constellation of the received signal (that is, the signal added with the first transmission signal St1 and the second transmission signal St2) that has undergone the correlation channel. By calculating or setting the value of the encoding parameter a so that the Euclidean distance of these are the same, the value of a may be expressed by Equation 5 according to a combination of modulation schemes.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 5
Figure WO-DOC-MATHS-5
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 5
Figure WO-DOC-MATHS-5
도 20의 실시예에서 수신 심볼의 성상도(203050)는 입력 신호들이 각각 4-QAM과 4-QAM, 즉 QPSK+QPSK와 같은 경우로, a값이 3으로 설정되어 MIMO 인코딩된 경우에 해당한다. 다시 말해, 송수신 심볼의 분포 및 성상도는 수신 신호의 변조 방식 및 그들의 조합에 따라 달라지고, 심볼의 분포 및 성상도에 따라 유클리디언 디스턴스가 달라지므로 유클리디언 디스턴스를 최적화하기 위한 a값도 달라질 수 있다. 수학식 5에서 송수신 신호가 4-QAM과 16-QAM의 조합인 경우(QPSK+16QAM) 및 16-QAM과 16-QAM의 조합인 경우(16QAM+16QAM) 유클리디언 디스턴스를 최적화하는 a값을 각각 산출하여 나타내었다.In the embodiment of FIG. 20, the constellation diagram 203050 of the received symbol corresponds to a case where the input signals are 4-QAM and 4-QAM, that is, QPSK + QPSK, respectively, and a value of 3 is MIMO encoded. . In other words, the distribution and constellation of the transmission / reception symbol depend on the modulation scheme of the received signal and their combination, and the a value for optimizing the Euclidean distance is also changed because the Euclidean distance varies according to the distribution and constellation of the symbol. Can vary. In Equation 5, when the transmit / receive signal is a combination of 4-QAM and 16-QAM (QPSK + 16QAM) and a combination of 16-QAM and 16-QAM (16QAM + 16QAM), a value for optimizing Euclidean distance is calculated. Each calculation was shown.
다시 말하면, 제 1 실시예의 경우 예를 들면 4-QAM의 제 1 입력 신호와 4-QAM의 제 2 입력 신호를 MIMO 인코딩하여 출력하는 제 1 전송 신호와 제 2 전송 신호를 더한 신호에서, 더한 신호의 성상도가 16-QAM 신호의 성상도와 같도록 a 값을 설정하는 것이다. In other words, in the case of the first embodiment, for example, in a signal obtained by adding a first transmission signal and a second transmission signal for MIMO encoding the first input signal of 4-QAM and the second input signal of 4-QAM and outputting the sum signal, The value of a is set so that the constellation of is equal to that of the 16-QAM signal.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법은 전상관 MIMO 채널에서 GC 기법이나 SM 기법에 비해 월등한 SNR 성능을 나타낸다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 SNR 이득은 아우터 코드의 코드 레이트가 높을수록 높아진다. 이에 반해, SM의 경우 2/5 이상의 코드 레이트에서는 전상관 채널에서 전혀 디코딩이 불가능하며, 서비스의 수신이 SNR과 상관없이 불가능하다. 또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법은 무상관 채널에서 SM과 동일한 성능을 나타내며, 다른 방식들에 비하여 가장 좋은 성능을 나타낸다.The MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention exhibits superior SNR performance over the GC scheme or the SM scheme in the correlated MIMO channel. In particular, the SNR gain according to the first embodiment of the present invention is higher as the code rate of the outer code is higher. In contrast, SM cannot decode at all correlation channels at a code rate of 2/5 or higher, and reception of a service is impossible regardless of SNR. In addition, the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention shows the same performance as the SM in the uncorrelated channel, and shows the best performance compared to other schemes.
따라서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법은 GC 기법에 비해 복잡도가 낮은 시스템을 사용하면서 보다 좋은 성능을 획득할 수 있고, 복잡도가 비슷한 SM 기법에 비해 전상관 채널에서 월등한 성능을 획득할 수 있다.Therefore, the MIMO encoding method according to the first embodiment of the present invention can obtain better performance while using a system having a lower complexity than the GC scheme, and obtain superior performance in the correlation channel compared to the SM scheme of similar complexity. can do.
본 발명의 다른 일 실시예로서, MIMO 인코딩시 MIMO 인코딩 매트릭스로서 GC의 서브세트를 사용할 수 있으며, 이 경우 MIMO 인코딩 매트릭스는 수학식 6과 같다.In another embodiment of the present invention, a subset of the GC may be used as the MIMO encoding matrix in the MIMO encoding, in which case the MIMO encoding matrix is represented by Equation (6).
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 6
Figure WO-DOC-MATHS-6
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 6
Figure WO-DOC-MATHS-6
수학식 6과 같은 인코딩 매트릭스를 사용한 경우 성능은 본 발명의 제 1 실시예보다 양호한 것으로 나타난다. The performance is shown to be better than the first embodiment of the present invention when using an encoding matrix such as Equation (6).
도 21은 MIMO 인코딩 매트릭스로서 GC의 서브세트를 사용한 경우 및 제 1 실시예의 경우의 성상도를 각각 나타낸 도면이다.Fig. 21 shows the constellations in the case of using a subset of GC as the MIMO encoding matrix and in the case of the first embodiment, respectively.
도 21은 송신기에서 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 16-QAM 타입의 입력 신호 S1 및 16-QAM 타입의 입력 신호 S2를 MIMO 인코딩하여 2개의 전송 안테나를 통해 전송하고, 수신기에서 2개의 전송 안테나에서 송신된 신호를 전상관 MIMO 채널을 통해 수신한 성상도이다. 좌측이 GC의 서브세트를 사용한 경우의 수신 성상도이며, 우측이 제 1 실시예(SM OPT1)를 사용한 경우의 수신 성상도에 해당하다.FIG. 21 illustrates a MIMO encoding of an input signal S1 of 16-QAM type and an input signal S2 of 16-QAM type using a MIMO encoding matrix at a transmitter, and is transmitted through two transmission antennas and transmitted from two transmission antennas at a receiver. The constellation received by the signal through the correlator MIMO channel. The left side shows the reception constellation when the subset of GC is used, and the right side corresponds to the reception constellation when the first embodiment SM OPT1 is used.
GC의 서브세트를 사용한 MIMO 인코딩과 본 발명의 제1 실시예(SM OPT1)의 MIMO 인코딩을 전상관 MIMO 채널에서 비교하면, 제 1 실시예의 경우(SM OPT1), 수신 신호의 성상도 상의 미니멈 유클리디언 디스턴스가 GC의 서브세트를 사용한 경우보다 넓지만 SNR 성능은 GC의 서브세트를 사용한 경우(SM OLDP Golden)가 더 양호하게 나타난다. 따라서 유클리디언 디스턴스 외의 요소로 인해 성능의 차이가 나고 있는 것을 알 수 있으며, 그 이유는 이하에서 설명한다.Comparing MIMO encoding using a subset of GC with MIMO encoding of the first embodiment of the present invention (SM OPT1) in the correlating MIMO channel, in the case of the first embodiment (SM OPT1), a minimum presence in the constellation of the received signal is obtained. While the Cleadian distance is wider than using a subset of GC, the SNR performance is better when using a subset of GC (SM OLDP Golden). Therefore, it can be seen that the performance difference is caused by factors other than Euclidean distance, and the reason is described below.
도 22는 MIMO 인코딩 매트릭스로서 GC의 서브세트를 사용한 경우 및 제 1 실시예의 경우의 성상도에서 유클리디언 디스턴스와 해밍 디스턴스의 관계를 나타낸 도면이다.Fig. 22 is a diagram showing the relationship between Euclidean distance and Hamming distance in the case of using a subset of GC as the MIMO encoding matrix and in the case of the first embodiment.
좌측의 도면이, GS의 서브세트를 사용한 경우의 성상도를 나타내고, 우측의 도면이 제 1 실시예의 경우의 성상도를 나타낸다.The figure on the left shows a constellation in the case of using a subset of GS, and the figure on the right shows a constellation in the case of the first embodiment.
미니멈 유클리디언 디스턴스가 제 1 실시예의 경우가 더 넓음에도 불구하고 SNR 성능이 GC의 서브세트를 사용한 경우보다 좋지 않은 이유는 유클리디언 디스턴스와 해밍 디스턴스의 관계에 기인하다. Although the minimum Euclidean distance is wider for the first embodiment, the reason that the SNR performance is worse than when using a subset of GC is due to the relationship between Euclidean distance and Hamming distance.
제 1 실시예의 경우 및 GC의 서브세트를 사용한 경우는 모두 해밍 디스턴스의 분포 자체는 비슷하며, 두 경우 모두 그레이 매핑을 갖지 못한다. 즉, 전체 성상도에서 16개의 영역에 분포하는 4 by 4의 16-QAM 성상도들 내부의 유클리디언 디스턴스는 양 경우가 유사하나 이 4 by 4의 16-QAM 성상도들간의 유클리디언 디스턴스는 GC의 서브세트를 사용한 경우가 더 넓어, 해밍 디스턴스의 성능 차이를 보완해주고 있는 것이다. In the case of the first embodiment and in the case of using a subset of GC, the distribution of Hamming distances itself is similar, and in both cases they do not have gray mapping. That is, the Euclidean distances within 4 by 4 16-QAM constellations distributed in 16 regions of the entire constellation are similar in both cases, but the Euclidean distances between the 4 by 4 16-QAM constellations are similar. Uses a subset of GC, which makes up for the differences in Hamming distance performance.
이러한 특성으로 인해, GC의 서브세트를 사용한 경우 미니멈 유클리디언 디스턴스가 제 1 실시예의 경우보다 더 좁음에도 불구하고 BER 성능이 제 1 실시예의 경우보다 양호하게 나타난다. 따라서, 이하에서는 더 나은 SNR 성능 또는 BER 성능을 갖는 MIMO 인코딩 방법을 제안하도록 한다.Due to these characteristics, BER performance is better than that of the first embodiment, although the minimum Euclidean distance is narrower than that of the first embodiment when using a subset of GC. Therefore, the following will propose a MIMO encoding method having better SNR performance or BER performance.
2. 제 2 실시예: 유클리디언 디스턴스에 추가로 그레이 매핑을 고려하는 MIMO 인코딩 방법2. Second Embodiment: MIMO Encoding Method Considering Gray Mapping in addition to Euclidean Distance
제 2 실시예에서는, 제 1 실시예에서와 같이 유클리디언 디스턴스가 최적화되도록 a 값을 설정한 상태에서 전상관 채널을 거친 수신 신호가 그레이 매핑을 갖도록 하는 MIMO 인코딩 방법을 제시한다.In the second embodiment, as in the first embodiment, a MIMO encoding method is provided in which a received signal passing through a correlation channel has gray mapping while a value is set such that Euclidean distance is optimized.
제 2 실시예의 MIMO 인코딩 방법에서는, 수신단에서 그레이 매핑이 되도록 입력신호 S1, S2 중 S2의 실수(real), 허수(imaginary) 부분의 부호를 S1의 값에 따라 변경할 수 있다. S2에 포함된 데이터 값의 변경은 이하의 수학식 7과 같은 방법을 사용하여 수행할 수 있다. In the MIMO encoding method of the second embodiment, the sign of the real and imaginary parts of S2 of the input signals S1 and S2 can be changed according to the value of S1 so as to perform gray mapping at the receiving end. The change of the data value included in S2 may be performed using a method as in Equation 7 below.
즉, MIMO 인코더는 제 1 실시예에서 사용한 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하면서, 입력 신호 S2의 부호를 S1의 값에 따라 변경하여 MIMO 인코딩을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 수학식 7에서와 같이 입력 신호 S2의 부호를 입력 신호 S1의 부호에 따라 결정한 후, 결정된 입력 신호 S1 및 입력 신호 S2에 상술한 바와 같이 MIMO 인코딩 매트릭스를 적용하여 제 1 전송 신호 St1 및 제 2 전송 신호 St1를 출력할 수 있다.That is, the MIMO encoder may perform MIMO encoding by changing the sign of the input signal S2 according to the value of S1 while using the MIMO encoding matrix used in the first embodiment. In other words, after the sign of the input signal S2 is determined according to the sign of the input signal S1 as shown in Equation 7, the MIMO encoding matrix is applied to the determined input signal S1 and the input signal S2, and the first transmission signal St1 and The second transmission signal St1 may be output.
수학식 7
Figure PCTKR2011000776-appb-M000007
 Equation 7
Figure PCTKR2011000776-appb-M000007
도 23은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면이다.FIG. 23 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a second embodiment of the present invention. FIG.
수학식 7에서와 같이 입력 신호 S1(206010) 및 S2(206020)에서 S1의 실수부 및 허수부에 할당된 비트 값들에 각각 XOR 연산을 수행하고 그 결과에 따라 S2의 실수부 및 허수부의 부호를 정한다. 그리고 이렇게 처리된 입력 신호 S1 및 입력 신호 S2에 MIMO 인코딩 매트릭스를 적용한 전송 신호 1(206030) 및 전송 신호 2(206040)를 전송 안테나 1 및 전송 안테나 2에서 각각 전송하면, 수신기에서 수신한, 전상관 채널을 거친 수신 신호(206050)의 수신 심볼들은 그레이 매핑을 갖게 된다. 따라서, 도 23에서 도시한 바와 같이 성상도에서 인접한 심볼 간의 해밍 디스턴스는 2를 넘지 않게 된다.As shown in Equation 7, the XOR operation is performed on the bit values allocated to the real part and the imaginary part of S1 in the input signals S1 206010 and S2 206020, respectively, and the sign of the real part and the imaginary part of S2 is determined according to the result. Decide And when the transmission signal 1 (206030) and the transmission signal 2 (206040) to which the MIMO encoding matrix is applied to the input signal S1 and the input signal S2 thus processed are transmitted from the transmission antenna 1 and the transmission antenna 2, respectively, the correlation is received by the receiver. Received symbols of the received signal 206050 across the channel will have gray mapping. Accordingly, as shown in FIG. 23, the hamming distance between adjacent symbols in the constellation diagram does not exceed two.
수신단에서 수신한 (M*N)-QAM 신호(또는 (M*M)-QAM 신호)가 미니멈 (또는 균등한) 유클리디언 디스턴스와 그레이 매핑을 가지므로, 제 2 실시예의 경우 전상관 MIMO 채널에서도 SIMO 방식과 같은 성능을 기대할 수 있다. 다만, ML 디코더에서 수신 신호를 디코딩하여 S1과 S2를 획득할 때 S2의 값이 S1에 의존하므로 복잡도가 증가할 수 있고, 무상관 MIMO 채널에서 입력 신호간의 상관으로 인해 성능이 열화될 가능성이 있다.Since the (M * N) -QAM signal (or (M * M) -QAM signal) received at the receiving end has minimum (or equivalent) Euclidean distance and gray mapping, in the case of the second embodiment, a correlated MIMO channel You can expect the same performance as SIMO. However, since the value of S2 depends on S1 when the ML decoder decodes the received signal and acquires S1 and S2, complexity may increase, and performance may deteriorate due to correlation between input signals in an uncorrelated MIMO channel.
3. 제 3 실시예: 유클리디언 디스턴스에 추가로 해밍 디스턴스를 고려하여 MIMO 인코딩 파라미터를 설정하는 MIMO 인코딩 방법3. Third embodiment: MIMO encoding method for setting MIMO encoding parameter in consideration of Hamming distance in addition to Euclidean distance
제 3 실시예에서는, 제 1 실시예에서와 같이 수신 신호의 성상도 전체가 미니멈 유클리디언 디스턴스를 갖도록 하지 않고, 수신 신호의 해밍 디스턴스를 고려하여 유클리디언 디스턴스가 최적화되도록 a 값을 설정하여 MIMO 인코딩을 수행하는 방법을 제시한다. In the third embodiment, as in the first embodiment, the value of a is set so that the Euclidean distance is optimized in consideration of the hamming distance of the received signal without the entire constellation of the received signal having the minimum Euclidean distance. We present a method for performing MIMO encoding.
도 24는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 나타낸 도면이다.24 is a diagram illustrating a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention.
도 24는 전상관 MIMO 채널을 통해 수신한 수신 신호의 성상도에서 해밍 디스턴스와 MIMO 인코딩 매트릭스의 인코딩 파라미터 a 값과의 관계를 나타낸다. 제 3 실시예에서는 수신 신호의 성상도에서 D_E1 구간의 해밍 디스턴스가 D_E2 구간의 해밍 디스턴스보다 작으므로, D_E1 구간이 D_E2 구간의 2배의 전력(파워) 차이를 유지하여 해밍 디스턴스의 차이가 보상되도록 유클리디언 디스턴스를 조정한다. 다시 말하면, 해밍 디스턴스의 차이에 따른 복구 성능의 차이를 파워 차이로 보상할 수 있도록, 유클리디언 디스턴스를 조정하는 것이다. FIG. 24 shows the relationship between the Hamming distance and the encoding parameter a value of the MIMO encoding matrix in the constellation diagram of the received signal received through the correlated MIMO channel. In the third embodiment, since the hamming distance of the D_E1 section is smaller than the Hamming distance of the D_E2 section in the constellation of the received signal, the D_E1 section maintains twice the power (power) difference of the D_E2 section to compensate for the difference in the hamming distance. Adjust Euclidean distance. In other words, the Euclidean distance is adjusted to compensate for the difference in recovery performance due to the difference in Hamming distance with the power difference.
도 24에서, D_E2 구간은 D_E1 구간의 2배의 해밍 디스턴스를 갖는다. 즉, 인접한 심볼들에 있어서, 다른 비트 수의 차이가 2배인 것으로, 2배의 해밍 디스턴스를 갖는 구간은 더 많은 파워를 갖도록 유클리디언 디스턴스를 더 넓게 조정하여 수신 신호 복구시 해밍 디스턴스의 차이에 따른 성능 열화를 보상할 수 있다. 먼저, 수신단에서 수신한 2개의 전송 신호(St2, St2)가 합해진 도 24와 같은 수신 신호에 있어서 상대적인 유클리디언 디스턴스를 파악한다. 상술한 수학식 2로부터 파워가 작아지는 16-QAM 심볼의 미니멈 유클리디언 디스턴스는 2(a-1)이 되고, 파워가 커지는 16-QAM 심볼의 미니멈 유클리디언 디스턴스는 2(a+1)가 됨을 알 수 있다(하나의 수신 신호가 R = h{(a+1)S1+(a-1)S2}로 표현되므로). 도 24에서, D_E1은 파워가 작아진 16-QAM 심볼들의 유클리디언 디스턴스와 같다. 그리고 D_E2는 파워가 커진 16-QAM 심볼의 유클리디언 디스턴스의 1/2로부터 파워가 작아진 16-QAM 심볼들의 유클리디언 디스턴스의 3/2에 해당하는 거리를 빼고, 이렇게 계산된 거리의 2배가 됨을 알 수 있으며, 이는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.In FIG. 24, the section D_E2 has a hamming distance twice that of the section D_E1. That is, for adjacent symbols, the difference in the number of other bits is twice, and the interval having twice the hamming distance is adjusted more widely to the Euclidean distance to have more power, so that the difference in the hamming distance when the received signal is recovered. It can compensate for the deterioration of performance. First, the relative Euclidean distance is determined in the received signal as shown in FIG. 24 in which two transmission signals St2 and St2 received at the receiving end are combined. The minimum Euclidean distance of the 16-QAM symbol whose power is reduced from Equation 2 is 2 (a-1), and the minimum Euclidean distance of the 16-QAM symbol whose power is increased is 2 (a + 1). (Since one received signal is represented by R = h {(a + 1) S1 + (a-1) S2}). In FIG. 24, D_E1 is equal to the Euclidean distance of the 16-QAM symbols with reduced power. And D_E2 subtracts the distance corresponding to 3/2 of the Euclidean distance of the reduced power 16-QAM symbols from 1/2 of the Euclidean distance of the powered 16-QAM symbol and 2 of the calculated distances. It can be seen that it is doubled, which can be expressed as Equation (8).
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 8
Figure WO-DOC-MATHS-8
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 8
Figure WO-DOC-MATHS-8
다시 말하면, MIMO 인코더는 상술한 MIMO 매트릭스를 사용하여 입력 신호들의 파워가 다르게 분배되어 각각 다른 크기의 유클리디언 디스턴스를 갖도록 MIMO 인코딩한다. 이 경우 제 3 실시예에서 MIMO 인코더는, 파워가 분배된 입력 신호들이 해밍 디스턴스의 차이를 보상하는 유클리디언 디스턴스를 갖도록 인코딩 파라미터 a값을 산출 및 설정하여 MIMO 인코딩을 수행할 수 있다.In other words, the MIMO encoder uses the MIMO matrix described above to perform MIMO encoding such that the powers of the input signals are distributed differently so that each has a different size of Euclidean distance. In this case, in the third embodiment, the MIMO encoder may perform MIMO encoding by calculating and setting the encoding parameter a value such that the input signals to which power is distributed have a Euclidean distance that compensates for a difference in hamming distance.
도 25는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 MIMO 인코딩 방법을 수행한 입력 신호 및 송수신 신호를 나타낸 도면이다.FIG. 25 is a diagram illustrating an input signal and a transmit / receive signal that perform a MIMO encoding method according to a third embodiment of the present invention. FIG.
도 25에서, 입력 신호 S1(208010) 및 입력 신호 S2(208020)를 제 3 실시예에 따라 MIMO 인코딩하는 경우, 인코딩되어 전송되는 송신 신호들의 성상도는 각각 송신 신호 1(208030) 및 송신 신호 2(208040)과 같다. 이러한 송신 신호들이 전상관 MIMO 채널을 통해 전송되면 수신기에서 수신하는 수신 신호의 성상도는 수신 신호(208050)와 같고, 수신 신호의 성상도(208050)에서 해밍 디스턴스에 따라 유클리디언 디스턴스가 조정되었음을 알 수 있다.In FIG. 25, when MIMO encoding the input signal S1 208010 and the input signal S2 208020 according to the third embodiment, the constellations of the transmitted and transmitted transmission signals are respectively transmitted signal 1 208030 and transmission signal 2. (208040). When these transmitted signals are transmitted through the correlating MIMO channel, the constellation of the received signal received by the receiver is the same as the received signal 208050, and the Euclidean distance is adjusted according to the Hamming distance in the constellation of the received signal 208050. Able to know.
도 24 및 도 25와 관련하여 설명한 예는 입력 신호 S1이 16-QAM, 입력 신호 S2가 16-QAM인 경우에 a 값을 산출하는 예로서, 같은 원리를 사용하여 다른 변조 방식의 a 값을 수학식 9와 같이 산출할 수 있다.The example described with reference to FIGS. 24 and 25 is an example of calculating a value when the input signal S1 is 16-QAM and the input signal S2 is 16-QAM, using the same principle to calculate a value of another modulation scheme. It can be calculated as shown in Equation 9.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 9
Figure WO-DOC-MATHS-9
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 9
Figure WO-DOC-MATHS-9
QPSK+16QAM MIMO의 경우 위에 제시된 값은 성상도 매퍼가 입력 신호 S1과 S2를 각각 QPSK 및 16QAM으로 QAM 변조를 수행한 후 파워를 1로 노멀라이제이션(normalization)을 수행하였을 때를 가정한다. 만약 노멀라이제이션을 수행하지 않은 경우 그에 맞게 a 값을 수정할 수 있다.For QPSK + 16QAM MIMO, the values presented above assume that the constellation mapper performs QAM modulation on the input signals S1 and S2 with QPSK and 16QAM, respectively, and then normalizes the power to one. If you have not performed normalization, you can modify the value of a accordingly.
또한, QPSK+16QAM의 경우 위에 제시된 값 외에 4.0등의 값을 a 값으로 사용할 수 있다. 이는 QPSK+16QAM MIMO의 경우 전상관 채널에서 SM 기법의 경우에도 더해진 신호가 S1,S2를 모두 표현할 수 있는 특성에 기인한다. 이 경우 아우터 코드의 높은 코드 레이트에서의 성능을 보완하기 위해서 수학식 9에서 산출한 값 대신 4.0 혹은 근처의 값을 사용할 수 있다. In addition, in the case of QPSK + 16QAM, a value such as 4.0 may be used in addition to the above values. This is due to the characteristic that the added signal can represent both S1 and S2 in the case of the SM technique in the QPSK + 16QAM MIMO. In this case, in order to compensate for the performance at the high code rate of the outer code, a value of 4.0 or near may be used instead of the value calculated by Equation 9.
상술한 설명을 기초로 제 2 실시예 및 제 3 실시예를 비교하여 보면, 제 2 실시예는 전상관 MIMO 채널에서는 SIMO와 동일한 성능을 나타내어 성능 손실이 없고, 전상관 MIMO 채널에서의 MIMO 방식의 단점을 개선할 수 있다. 다만, 제 2 실시예는 MIMO 인코딩에 의해 입력 데이터 S1, S2가 서로 독립적이지 않고 S1에 따라 S2가 변화하게 되어, 무상관 채널에서 성능 열화가 발생한다. 따라서 S1의 수신 및 디코딩 에러가 S2에 반영되어 S2의 디코딩 에러에 추가적인 에러를 발생시키는 문제를 해결하기 위해서 이터래티브(iterative) ML 디텍션을 사용할 수 있다.Comparing the second and third embodiments on the basis of the above description, the second embodiment shows the same performance as SIMO in the correlating MIMO channel, so that there is no performance loss, and the MIMO method in the correlating MIMO channel is obtained. It can improve the disadvantages. However, in the second embodiment, input data S1 and S2 are not independent of each other by MIMO encoding, and S2 changes according to S1, so that performance degradation occurs in the uncorrelated channel. Therefore, iterative ML detection may be used to solve a problem in which reception and decoding errors of S1 are reflected in S2 to cause additional errors in decoding errors of S2.
이터래티브 ML 디텍션은, 이터래티브 루프(loop)안에 아우터 코드를 포함시키고, 아우터 코드에서 출력되는 S1의 소프트 (soft) 사후확률(posteriori probability) 값을 ML 디텍터의 사전확률(priori probability) 값으로 이용하여, S1 디텍션 에러를 줄임으로써 S2 디텍션에 S1의 디텍션 에러가 인가되는 것을 줄일 수 있다. 이러한 방식을 사용하면 제 2 실시예의 MIMO 인코딩 방법을 사용하여 전상관 MIMO 채널에서는 SIMO 시스템의 성능을, 무상관 MIMO 채널에서는 SM 기법의 성능을 나타낼 수 있다.Iterative ML detection includes an outer code in an iterative loop, and converts the soft posterior probability value of S1 output from the outer code to the ML detector's prior probability value. By reducing the S1 detection error, the detection error of S1 is applied to the S2 detection. Using this scheme, the MIMO encoding method of the second embodiment can be used to represent the performance of the SIMO system in the correlated MIMO channel and the performance of the SM scheme in the uncorrelated MIMO channel.
제 3 실시예의 MIMO 인코딩 방법은 전상관 MIMO 채널을 통해 수신된 수신 신호가 해밍 디스턴스와 유클리디언 디스턴스를 모두 고려하도록 설계된다. 따라서 전상관 MIMO 채널에서 좋은 성능을 가질 뿐 아니라, 무상관 MIMO 채널에서도 SM 기법과 비교하여 성능 손실이 없으므로 MIMO 송수신의 이득을 모두 사용할 수 있음을 확인하였다. 이 경우는 수신기의 복잡도도 SM 기법과 비슷한 복잡도를 가지므로 수신기의 구현에 있어서도 장점을 갖는다. The MIMO encoding method of the third embodiment is designed such that the received signal received through the correlated MIMO channel considers both the Hamming distance and the Euclidean distance. Therefore, it is confirmed that not only has good performance in the correlation correlated MIMO channel, but also the gain of the MIMO transmission / reception can be used because there is no performance loss in the uncorrelated MIMO channel compared to the SM scheme. In this case, the complexity of the receiver has a similar complexity to that of the SM scheme, which is advantageous in the implementation of the receiver.
이하에서는, 상술한 MIMO 인코딩 또는 MIMO 프로세싱을 수행하여 방송신호를 송신하는 방송 신호 송신 장치 및 MIMO 인코딩 또는 MIMO 프로세싱이 수행된 방송 신호를 수신하는 방송 신호 수신 장치에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a broadcast signal transmitter for transmitting a broadcast signal by performing the above-described MIMO encoding or MIMO processing and a broadcast signal receiving apparatus for receiving a broadcast signal on which MIMO encoding or MIMO processing is performed will be described.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방송 신호 송신 장치의 구성 블록도이다. 이하 방송 신호 송신 장치는 MIMO 전송 시스템 또는 송신기와 혼용하여 사용하기로 한다.26 is a block diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, the broadcast signal transmission apparatus will be used in combination with a MIMO transmission system or a transmitter.
도 26의 방송 신호 송신 장치는 2개의 안테나를 사용하여 MIMO 방식으로 방송 신호를 전송하는 예이다. 도 26의 방송 신호 송신 장치는 입력 신호의 변조 방식이 동일한 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 안테나를 사용하여 전송하기 위한 2개의 입력 신호 S1 및 S2가 각각 QPSK+QPSK, 16-QAM+16-QAM과 같은 경우에 사용될 수 있다. 이하에서는 M-QAM+M-QAM으로 표현하도록 한다. 입력되는 데이터는 스트림 또는 PLP 단위로 처리될 수 있다. The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 is an example of transmitting a broadcast signal using the MIMO scheme using two antennas. The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 may be applied when the modulation scheme of the input signal is the same. For example, two input signals S1 and S2 for transmitting using two antennas may be used, such as QPSK + QPSK and 16-QAM + 16-QAM, respectively. Hereinafter, it will be expressed as M-QAM + M-QAM. The input data may be processed in units of streams or PLPs.
도 26의 방송 신호 송신 장치는, BICM 모듈(209010), 프레임 빌더(209020), MIMO 인코더(209040) 및 OFDM 제네레이터(209050)를 포함하며, BICM 모듈(209010)은 FEC 인코더(209060), 비트 인터리버(209070), 디먹스(DEMUX; 209080), 성상도 매퍼(209090), 및 타임 인터리버(209100)를 포함한다. The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 includes a BICM module 209010, a frame builder 209020, a MIMO encoder 209040, and an OFDM generator 209050, and the BICM module 209010 includes an FEC encoder 209060 and a bit interleaver. 209070, Demux 209080, constellation mapper 209090, and time interleaver 209100.
상기 MIMO 인코더(209040)는, MIMO 프로세서로 지칭할 수도 있다. 상기 프레임 빌더(209020)는 셀 매퍼와 주파수 인터리버를 포함하는 것을 일 실시예로 한다. 다른 실시예로, 주파수 인터리버는 프레임 빌더에 포함되지 않고, 프레임 빌더 뒤에 구비될 수도 있다. 상기 BICM 모듈(209010)은 성상도 매퍼(209090)와 타임 인터리버(209080) 사이에 ROT(ROTation) Q-딜레이 모듈와 셀 인터리버를 더 포함할 수 있다. 상기 ROT Q-딜레이 모듈은 심볼 매핑된 성상도를 회전시켜(rotating) 허수 방향에 사이클릭 딜레이를 발생시키고, 셀 인터리버는 셀 단위의 인터리빙을 통해 데이터 셀들을 분산시켜 FEC의 규칙성을 감소시킨다. 방송 신호 송신 장치에서 복수의 PLP는 각각의 BICM 경로들로 입력되며, 도 26에서는 하나의 PLP가 BICM 모듈(209010)로 입력되는 경우를 예로서 도시하고 설명하도록 한다. BICM 모듈은 복수개가 구비될 수 있으며, 각각 별도로 BICM 처리된 PLP들이 프레임 빌더(209020)로 입력될 수 있다.The MIMO encoder 209040 may also be referred to as a MIMO processor. In an embodiment, the frame builder 209020 includes a cell mapper and a frequency interleaver. In another embodiment, the frequency interleaver is not included in the frame builder but may be provided behind the frame builder. The BICM module 209010 may further include a ROT Q-delay module and a cell interleaver between the constellation mapper 209090 and the time interleaver 209080. The ROT Q-delay module rotates the symbol-mapped constellation to generate a cyclic delay in the imaginary direction, and the cell interleaver reduces data regularity by distributing data cells through inter-cell interleaving. In the apparatus for transmitting broadcast signals, a plurality of PLPs are input to respective BICM paths, and in FIG. 26, a case where one PLP is input to the BICM module 209010 will be illustrated and described as an example. The BICM module may be provided in plural numbers, and PLPs which have been separately processed for BICM may be input to the frame builder 209020.
도 26에서 방송 신호 송신 장치의 각 블록의 동작은 도 7 내지 도 10의 동일한 이름을 갖는 블록의 동작을 참조하면 되므로 여기서는 상세 설명을 생략하기로 한다. 여기서는 도 7 내지 도 10과 차이나는 부분만을 설명하기로 한다. 여기서 설명되지 않는 부분은 도 7 내지 도 10의 해당 블록의 동작이 그대로 적용되는 것을 일 실시예로 한다.In FIG. 26, the operation of each block of the apparatus for transmitting broadcast signals may refer to the operation of blocks having the same names of FIGS. 7 to 10, and thus detailed description thereof will be omitted. Here, only portions that differ from FIGS. 7 to 10 will be described. In the embodiment not described herein, the operation of the corresponding block of FIGS. 7 to 10 is applied as it is.
상기 디먹스(209080)는 비트 인터리버(209070)로부터 입력받은 비트 스트림을 M-QAM 기준으로 디멀티플렉싱하여 출력한다. 성상도 매퍼(209090)는 디먹스(209080)에서 출력된 비트 스트림을 M-QAM 그레이 매핑하여 M-QAM 심볼 스트림을 출력한다. 타임 인터리버(209100)는 심볼 스트림을 시간 단위에서 인터리빙하며, 특히 1개 또는 복수개의 LDPC 블록에서 나온 심볼들을 타임 인터리빙한다. 도 26에서, 성상도 매퍼 이후의 블록들에서의 신호 처리는 심볼 단위로 수행될 수 있다.The demux 209080 demultiplexes the bit stream received from the bit interleaver 209070 based on M-QAM and outputs the demultiplexed signal. The constellation mapper 209090 outputs an M-QAM symbol stream by M-QAM gray mapping the bit stream output from the demux 209080. The time interleaver 209100 interleaves a symbol stream in time units, and in particular, time interleaves symbols from one or a plurality of LDPC blocks. In FIG. 26, signal processing in blocks after the constellation mapper may be performed in symbol units.
프레임 빌더(209020)는 각각의 BICM 경로를 거쳐 출력된 PLP 단위의 심볼들을 신호 프레임에 배치한다. 프레임 빌더(209020)는, MIMO 송신을 위해 복수의 입력 신호를 생성 또는 배열하는, 입력 신호 생성부의 역할을 추가로 수행한다. 이때 방송 신호 송신 장치에서 프레임 빌더(209020)는 서로 다른 PLP들이 함께 MIMO 인코딩되지 않도록 심볼들을 배치할 수도 있다. 2개의 안테나로 전송하는 도 26의 실시예에서 프레임 빌더(209020)는 같은 셀 포지션에 서로 다른 2개의 심볼들을 각각 배치하여, 2개의 입력 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 그리고 프레임 빌더(209020)의 셀 매퍼가 같은 셀 포지션에 할당되는 2개의 심볼 데이터(즉, 2개의 입력 신호)를 병렬로 출력하면, 주파수 인터리버는 2개의 심볼 데이터를 동일한 패턴으로 주파수 영역에서 인터리빙한다. The frame builder 209020 arranges the symbols of the PLP unit output through each BICM path in the signal frame. The frame builder 209020 further performs a role of an input signal generator that generates or arranges a plurality of input signals for MIMO transmission. In this case, in the broadcast signal transmission apparatus, the frame builder 209020 may arrange symbols such that different PLPs are not MIMO encoded together. In the embodiment of FIG. 26 transmitting two antennas, the frame builder 209020 may generate two output signals by placing two different symbols in the same cell position. When the cell mapper of the frame builder 209020 outputs two symbol data (ie, two input signals) allocated in the same cell position in parallel, the frequency interleaver interleaves the two symbol data in the same pattern in the frequency domain. .
MIMO 인코더(209040)는 2개의 안테나를 위한 2개의 입력 신호, 즉 주파수 인터리버에서 출력되는 2개의 심볼 데이터를 MIMO 인코딩한다. 이때 사용하는 MIMO 인코딩은 상술한 제1 내지 제3 실시예들 중 어느 하나의 MIMO 인코딩 방법을 사용할 수 있다. 즉, MIMO 인코딩은 상술한 인코딩 파라미터 a를 포함하는 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 MIMO 인코딩을 수행할 수 있다. 상세한 설명은 전술한 MIMO 인코딩 방법을 참조하기로 한다. The MIMO encoder 209040 MIMO encodes two input signals for two antennas, that is, two symbol data output from the frequency interleaver. In this case, the MIMO encoding used may use the MIMO encoding method of any one of the first to third embodiments described above. That is, MIMO encoding may perform MIMO encoding using the MIMO encoding matrix including the above-described encoding parameter a. Detailed description will be referred to the above-described MIMO encoding method.
상기 OFDM 제네레이터(209050)는 MIMO 인코딩된 심볼 데이터를 OFDM 변조하여 전송한다. 상기 OFDM 제네레이터(209050)는 파일럿 삽입기, IFFT 모듈, PAPR 리덕션 모듈, GI 삽입 모듈, P1 삽입 모듈 및 DAC를 포함할 수 있다. 상기 OFDM 제네레이터(209050)의 동작 설명은 도 10을 참조하면 되므로, 여기서는 상세 설명을 생략한다.The OFDM generator 209050 performs OFDM modulation on MIMO encoded symbol data. The OFDM generator 209050 may include a pilot inserter, an IFFT module, a PAPR reduction module, a GI insertion module, a P1 insertion module, and a DAC. The operation of the OFDM generator 209050 may be described with reference to FIG. 10, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 MIMO 인코더(209040)는 MIMO 인코딩 외에, MISO 프로세싱을 수행하거나 SISO 프로세싱을 추가로 수행할 수도 있다. 도 26과 같은 실시예에서 MIMO 프로세싱만 수행한 경우에 방송 신호 송신 장치는 2개의 안테나를 사용할 수 있고, MISO 프로세싱이 추가로 수행된 경우에는 총 4개의 안테나를 사용할 수 있다. 모든 PLP를 SISO 프로세싱하여 전송하는 경우에는 1개에서 4개까지의 안테나를 임의로 사용할 수 있다.The MIMO encoder 209040 may perform MISO processing or SISO processing in addition to MIMO encoding. In the embodiment shown in FIG. 26, when only MIMO processing is performed, the broadcast signal transmission apparatus may use two antennas, and when MISO processing is additionally performed, a total of four antennas may be used. When all PLPs are transmitted by SISO processing, one to four antennas can be used arbitrarily.
이에 대응하여 방송 신호 수신 장치는 MIMO 신호 수신을 위해 적어도 2개의 안테나를 사용한다. 수신 신호가 SISO 신호 또는 MISO 신호인 경우에는 적어도 1개의 안테나를 사용할 수 있다.In response, the broadcast signal receiving apparatus uses at least two antennas for receiving a MIMO signal. When the received signal is an SISO signal or an MISO signal, at least one antenna may be used.
또한 주파수 인터리버 및 OFDM 제네레이터(209050)는 MIMO 방식으로 복수의 안테나로 송신하는 입력 신호의 숫자만큼 병렬로 구비되어, 상술한 동작을 병렬로 수행할 수 있다. 또는, 실시예에 따라 하나의 주파수 인터리버 및 OFDM 제네레이터(209050)가 메모리를 구비하여 복수의 신호들을 병렬로 처리할 수도 있다.In addition, the frequency interleaver and the OFDM generator 209050 may be provided in parallel by the number of input signals transmitted to the plurality of antennas in the MIMO scheme, thereby performing the above-described operations in parallel. Alternatively, one frequency interleaver and OFDM generator 209050 may include a memory to process a plurality of signals in parallel.
한편, 도 26의 방송 신호 송신 장치는 입력 신호들의 변조 방식이 상이한 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 2개의 안테나를 사용하여 전송하기 위한 2개의 입력 신호가 각각 BPSK+QPSK, QPSK+16-QAM과 같은 경우에도 사용될 수 있다. 이를 M-QAM+N-QAM으로 표현하도록 한다. 다만, 이하에서 디먹스의 동작과 관련하여 QPSK+QPSK, QPSK+16-QAM, 16-QAM+16-QAM과 같은 경우에 대해 함께 설명하도록 한다.Meanwhile, the apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 26 may be applied even when modulation methods of input signals are different. That is, two input signals for transmitting using two antennas may be used in the case of BPSK + QPSK and QPSK + 16-QAM, respectively. This is expressed as M-QAM + N-QAM. However, hereinafter, the case of QPSK + QPSK, QPSK + 16-QAM, and 16-QAM + 16-QAM will be described together with respect to the operation of the demux.
이 경우 상기 디먹스(209080)는 비트 인터리버(209070)로부터 출력되는 비트 스트림의 비트 출력 순서를 조정하는데, 이는 이후 심볼 매핑을 수행할 때 LDPC 부호화에서 발생한 데이터 신뢰도(reliability)를 분산 배치하기 위함이다. 상기 디먹스(209080)는 비트 스트림을 M-QAM 및 N-QAM 기준으로 디멀티플렉싱하여 출력한다. 디먹스(209080)는, MIMO 송신을 위해 복수의 입력 신호를 생성 또는 배열하는, 입력 신호 생성부의 역할을 추가로 수행한다. 성상도 매퍼(209090)는 디먹스(209080)에서 출력된 비트 스트림을 M-QAM/N-QAM 그레이 매핑하여 M-QAM 심볼 스트림 및 N-QAM 심볼 스트림을 출력한다. 이때 성상도 매퍼(209090)는 복수개가 구비되어 각각 M-QAM 기준으로 디멀티플렉싱된 비트 스트림과 N-QAM 기준으로 디멀티플렉싱된 비트 스트림을 병렬적으로 M-QAM/N-QAM 그레이 매핑하여 M-QAM 심볼 스트림 및 N-QAM 심볼 스트림을 출력한다. In this case, the demux 209080 adjusts the bit output order of the bit stream output from the bit interleaver 209070, in order to distribute and arrange the reliability of data generated in LDPC encoding when performing symbol mapping. . The demux 209080 demultiplexes the bit stream on the basis of M-QAM and N-QAM and outputs the demultiplexed signal. The demux 209080 further performs a role of an input signal generator for generating or arranging a plurality of input signals for MIMO transmission. The constellation mapper 209090 performs M-QAM / N-QAM gray mapping on the bit stream output from the demux 209080 to output the M-QAM symbol stream and the N-QAM symbol stream. In this case, the constellation mapper 209090 is provided in plural and M-QAM / N-QAM gray mapping of the demultiplexed bit stream on the basis of the M-QAM and the demultiplexed bit stream on the basis of the N-QAM is performed by M-QAM / N-QAM gray mapping. Outputs a QAM symbol stream and an N-QAM symbol stream.
이때 상기 디먹스(209080)는 MIMO에 사용되는 입력 신호의 QAM 사이즈 별로 상이하게 동작할 수 있다. 즉, MIMO 전송을 위한 입력 신호의 조합이 QPSK+QPSK 혹은 16-QAM+16-QAM MIMO의 경우 QAM 디멀티플렉서 및 16-QAM 디멀티플렉서를 사용하고, QPSK+16-QAM의 경우 64-QAM 디멀티플렉서를 사용할 수 있다. 혹은 QPSK+QPSK, 16-QAM+16-QAM 조합의 경우 각각 16-QAM 디멀티플렉서 및 256-QAM 디멀티플렉서를 사용할 수도 있다. 이는 M+N-QAM MIMO 전송이 M*N QAM SISO와 같은 수의 bit을 한번에 송신하는 것을 이용한 것이다. 여기서 설명되지 않은 부분은 M-QAM+M-QAM 처리 부분의 설명이 그대로 적용된다.In this case, the demux 209080 may operate differently for each QAM size of an input signal used for MIMO. That is, a combination of input signals for MIMO transmission can use QAM demultiplexer and 16-QAM demultiplexer for QPSK + QPSK or 16-QAM + 16-QAM MIMO, and 64-QAM demultiplexer for QPSK + 16-QAM. have. Alternatively, the combination of QPSK + QPSK and 16-QAM + 16-QAM may use a 16-QAM demultiplexer and a 256-QAM demultiplexer, respectively. This uses M + N-QAM MIMO transmission to transmit the same number of bits as M * N QAM SISO at once. As for the parts not described here, the description of the M-QAM + M-QAM processing part is applied as it is.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방송 신호 수신 장치의 구성 블록도이다. 이하 방송 신호 수신 장치는 MIMO 수신 시스템 또는 수신기와 혼용하여 사용하기로 한다. 도 27의 방송 신호 수신 장치는 2개의 안테나를 통해 MIMO 방식으로 수신된 신호들의 변조 방식이 동일한 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 송신측에서 2개의 입력 신호가 QPSK+QPSK, 16-QAM+16-QAM 등으로 변조되어 2개의 안테나를 통해 전송된 경우에 사용될 수 있다. 이를 M-QAM+M-QAM으로 표현하도록 한다.27 is a block diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, the broadcast signal receiving apparatus will be used in combination with a MIMO receiving system or a receiver. The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be applied when the modulation schemes of the signals received by the MIMO scheme through the two antennas are the same. For example, it may be used when two input signals are modulated by QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, etc., and transmitted through two antennas at the transmitting side. This is expressed as M-QAM + M-QAM.
도 27의 방송 신호 수신 장치는, OFDM 디모듈레이터(209110), MIMO 디코더(209120), 주파수 디인터리버(209130), 프레임 파서(209140), 타임 디인터리버(209150), 먹스(209160), 비트 디인터리버(209170) 및 FEC 디코더(209180)를 포함한다. 상기 주파수 디인터리버(209130)와 프레임 파서(209140)를 포함하여 프레임 디매퍼라 하기도 하며, 상기 프레임 파서는 셀 디매퍼라 하기도 한다. 상기 타임 디인터리버(209150), 먹스(209160), 비트 디인터리버(209170) 및 FEC 디코더는, 송신측의 BICM 모듈의 역처리를 수행하며, 이하에서 BICM 디코더(209190)로 지칭할 수도 있다. 상기 MIMO 디코더(209120)는, MIMO ML 디텍터로 지칭할 수도 있다.The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 includes an OFDM demodulator 209110, a MIMO decoder 209120, a frequency deinterleaver 209130, a frame parser 209140, a time deinterleaver 209150, a mux 209160, and a bit deinterleaver ( 209170 and FEC decoder 209180. The frequency deinterleaver 209130 and the frame parser 209140 may be referred to as a frame demapper, and the frame parser may also be referred to as a cell demapper. The time deinterleaver 209150, the mux 209160, the bit deinterleaver 209170, and the FEC decoder perform reverse processing of the transmitting BICM module, which may be referred to as a BICM decoder 209190 hereinafter. The MIMO decoder 209120 may be referred to as a MIMO ML detector.
도 27의 방송 신호 수신 장치의 각 블록의 동작 설명은 도 11 내지 도 16의 동일한 이름을 갖는 블록의 동작을 참조하면 되므로 여기서는 상세 설명을 생략하기로 한다. 여기서는 도 11 내지 도 16과 차이나는 부분만을 설명하기로 한다. 여기서 설명되지 않는 부분은 도 11 내지 도 16의 해당 블록의 동작이 그대로 적용되는 것을 일 실시예로 한다. 즉, OFDM 디모듈레이터(209110)의 동작 설명은 도 12의 OFDM 디모듈레이터의 동작 설명이 그대로 적용된다.The operation of each block of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be referred to the operation of a block having the same name of FIGS. 11 to 16, and thus detailed description thereof will be omitted. Here, only portions that differ from FIGS. 11 to 16 will be described. In the embodiment not described herein, the operation of the corresponding block of FIGS. 11 to 16 is applied as it is. That is, the operation description of the OFDM demodulator 209110 is the same as the operation description of the OFDM demodulator of FIG. 12.
상기 MIMO 디코더(209120)는 OFDM 디모듈레이터(209110)에서 획득한 채널 정보와 복수의 수신 심볼 데이터를 처리하여 복수의 출력 신호를 출력한다. MIMO 디코더(209120)는 이하의 수학식 10을 사용할 수 있다.The MIMO decoder 209120 processes the channel information acquired by the OFDM demodulator 209110 and a plurality of received symbol data to output a plurality of output signals. The MIMO decoder 209120 may use Equation 10 below.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
수학식 10
Figure WO-DOC-MATHS-10
[Revisions under Rule 91 11.04.2011]
Equation 10
Figure WO-DOC-MATHS-10
수학식 10에서, yh,t는 수신기에서 수신된 신호를 나타내며, h는 수신 채널로서, 수신 안테나 별로 수신한 채널을 나타내므로 시간 t에 해당하는 채널을 거친 수신 신호를 나타낸다. 예를 들어 SM 기법의 경우 1 단위의 시간 동안만 수신하면 되지만, 알라모우티 코딩, GC 기법의 경우는 2 단위의 시간동안 수신한 신호를 나타낼 수 있다. Hh,t는 수신된 신호가 겪은 채널 정보를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 h는 MIMO 채널을 나타내는 2×2 행렬로 표현될 수 있고, t는 시간 단위를 나타낸다. W는 상술한 실시예들 중 어느 하나의 MIMO 인코딩 매트릭스를 나타내고, Ss는 송신된 QAM 신호로서, MIMO 인코딩되기 전의 입력 신호를 나타낸다. 작은 s는 MIMO 전송에 사용된 2개의 신호에 대한 단위이다.In Equation 10, yh, t denotes a signal received at the receiver, and h denotes a received channel, which represents a channel received for each receiving antenna, and thus represents a received signal passing through a channel corresponding to time t. For example, in the SM scheme, only one unit of time needs to be received, whereas in the Alamouti coding and GC schemes, a signal received for two units of time may be indicated. Hh, t represents channel information experienced by the received signal. In an embodiment of the present invention, h may be represented by a 2 × 2 matrix representing a MIMO channel, and t represents a time unit. W represents the MIMO encoding matrix of any of the above-described embodiments, and Ss represents the input signal before MIMO encoding, as a transmitted QAM signal. Small s is a unit for two signals used for MIMO transmission.
수학식 10에서
Figure PCTKR2011000776-appb-I000001
은 수신된 신호 벡터(동시에 2개의 신호가 되었으므로, 이를 벡터라 지칭할 수 있다)와 송신된 신호 벡터 사이의 차이를 나타내므로 MIMO 디코더(209120)는 이를 최소화하는 벡터 Ss를 찾고자 한다. 따라서 MIMO 디코더(209120)는 yh,t, Hh,t 및 W를 알고 있으므로, 수학식 10을 사용하여 해당 비트가 1인 확률(S1)과 해당 비트가 0인 확률(S0)을 로그 도메인에서 비교하여 LLR(Log Likelihood Ratio)을 획득할 수 있다.In equation (10)
Figure PCTKR2011000776-appb-I000001
Represents the difference between the received signal vector (which can be referred to as a vector since it has been two signals at the same time) and the transmitted signal vector, so the MIMO decoder 209120 attempts to find a vector Ss that minimizes it. Therefore, since the MIMO decoder 209120 knows yh, t, Hh, t and W, the probability S1 of the corresponding bit is 1 and the probability S0 of the corresponding bit 0 are compared in the log domain using Equation 10. To obtain a Log Likelihood Ratio (LLR).
MIMO 디코더(209120)는 상술한 바와 같이 수학식 10을 사용하여 수신한 신호로부터 송신 신호에 가장 근접한 신호를 찾는 방식을 사용한다. 이때 MIMO 디코더(209120)에서 디텍션 결과 획득한 정보는 비트 단위의 확률(probability)이므로, MIMO 디코더(209120)의 복수의 출력 신호는 LLR(Log Likelihood Ratio)로 표시되는 비트 단위의 데이터이다. 이때, MIMO 디코더(209120)는 LLR값을 얻기 위해서 MIMO 인코딩에 사용된 데이터의 모든 조합과 채널정보를 이용해 수신된 데이터와 비교하는 작업을 하게 되는데, 복잡도를 감소시키기 위해서 수신된 데이터에서 가장 근접한 값만을 이용하는 Approximated ML 방식, 수신된 신호의 일정 근처의 조합만을 이용하는 Sphere decoding방식 등을 사용할 수 있다. 즉, 도 27에서 MIMO 디코더(209120)는 2개의 안테나로 수신한 2개의 수신 신호를 MIMO 디코딩하여, 송신단의 입력 신호들과 같은 복수의 출력 신호 S1 및 S2를 출력하며, 이때 출력되는 출력 신호 S1 및 S2는 비트 단위의 스트림이 될 수 있다. 이 경우 출력 신호들은 각각 전송측 입력 신호의 QAM 타입에 대응되는 출력 신호이다. As described above, the MIMO decoder 209120 uses a method of searching for a signal closest to the transmission signal from the received signal using Equation 10. In this case, since the information obtained as a result of detection by the MIMO decoder 209120 is a probability in units of bits, the plurality of output signals of the MIMO decoder 209120 are data in units of bits represented by a log likelihood ratio (LLR). In this case, the MIMO decoder 209120 compares the received data using all combinations of data used for MIMO encoding and channel information to obtain an LLR value, and the value closest to the received data in order to reduce complexity. Approximated ML method using only, Sphere decoding method using only a combination of a predetermined vicinity of the received signal can be used. That is, in FIG. 27, the MIMO decoder 209120 performs MIMO decoding on two received signals received by two antennas, and outputs a plurality of output signals S1 and S2 such as input signals of a transmitter, and outputs an output signal S1. And S2 may be a stream in bits. In this case, the output signals are output signals corresponding to the QAM type of the transmission input signal.
상기 MIMO 디코더(209120)에 사용된 수식 중 WS, W는 MIMO 인코딩 매트릭스로 앞서 제안된 MIMO 인코딩 방법의 MIMO 인코딩 매트릭스를 모두 포함한다. MIMO 전송 시스템은 MIMO 인코딩에 사용한 MIMO 인코딩 매트릭스를 나타내는 정보를 전송할 수 있으며, MIMO 수신 시스템은 이러한 정보를 사용하여 MIMO 인코딩 매트릭스를 파악, 디코딩할 수 있다. 선택적으로 MIMO 수신 시스템은 기설정된 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용할 수도 있다.WS and W in the equations used in the MIMO decoder 209120 are MIMO encoding matrices, and include all of the MIMO encoding matrices of the previously proposed MIMO encoding method. The MIMO transmission system may transmit information indicating the MIMO encoding matrix used for the MIMO encoding, and the MIMO receiving system may use the information to identify and decode the MIMO encoding matrix. Optionally, the MIMO receiving system may use a preset MIMO encoding matrix.
상기 주파수 디인터리버(209130)는 복수의 출력 신호에 대하여 송신기의 주파수 인터리버에서 수행한 인터리빙의 역순으로 디인터리빙을 수행한다. 이때 송신기의 주파수 인터리버에서는 심볼 단위로 주파수 인터리빙을 수행한데 비해, 수신기에서의 주파수 디인터리버(209130)는 LLR 비트 정보를 사용하므로 하나의 QAM 심볼에 속하는 LLR 비트 정보들을 심볼 단위로 재정렬하여 출력한다. 주파수 디인터리버(209130)는 복수로 구비되어, MIMO 입력 신호 각각에 대해 주파수 디인터리빙을 병렬로 수행할 수도 있다.The frequency deinterleaver 209130 performs deinterleaving on a plurality of output signals in the reverse order of interleaving performed by the frequency interleaver of the transmitter. In this case, the frequency interleaver of the transmitter performs frequency interleaving on a symbol unit basis, but since the frequency deinterleaver 209130 of the receiver uses LLR bit information, the LLR bit information belonging to one QAM symbol is rearranged and output in a symbol unit. A plurality of frequency deinterleaver 209130 may be provided to perform frequency deinterleaving in parallel on each of the MIMO input signals.
상기 프레임 파서(209140)는 주파수 디인터리버의 출력 데이터로부터 원하는 PLP의 데이터만을 획득하여 출력하고, 타임 디인터리버(209150)는 송신기의 타임 인터리버의 역순으로 디인터리빙을 수행한다. 여기에서 타임 디인터리버(209150) 역시 송신기에서와 달리 비트 단위로 디인터리빙을 수행하므로, LLR 비트 정보를 고려하여 비트 스트림을 재정렬하여 출력한다. 이때 상기 프레임 파서(209140)는 복수의 입력 신호에 대해 프레임 파싱을 수행하여, 입력 신호를 하나의 스트림으로 재배열하여 출력한다. 즉, 프레임 파서(209140)는 도 27에서 설명한 입력 신호 생성부의 역동작을 수행하고, 수신부에서 프레임 파서(209140) 이후의 블록들은 하나의 스트림에 대해 신호 처리를 수행하게 된다.The frame parser 209140 obtains and outputs only the desired PLP data from the output data of the frequency deinterleaver, and the time deinterleaver 209150 performs deinterleaving in the reverse order of the time interleaver of the transmitter. Here, the time deinterleaver 209150 also performs deinterleaving on a bit-by-bit basis, unlike in the transmitter, and rearranges and outputs the bit stream in consideration of the LLR bit information. In this case, the frame parser 209140 performs frame parsing on a plurality of input signals, rearranges the input signals into one stream, and outputs the input signals. That is, the frame parser 209140 performs the reverse operation of the input signal generator described with reference to FIG. 27, and blocks after the frame parser 209140 perform signal processing on one stream at the receiver.
상기 먹스(209160)는 타임 인터리버(209150)로부터 출력되는 LLR 비트 정보를 재정렬하고, 비트 디인터리버(209170)는 상기 먹스(209160)의 출력에 대해 비트 디인터리빙을 수행한다. FEC 디코더(209180)는 비트 디인터리버(209170)의 출력에 대해 LDPC/BCH 디코딩을 수행하여 에러를 정정한 후 PLP의 비트 데이터를 출력한다. 상술한 주파수 인터리버, 주파수 디인터리버, OFDM 제네레이터, OFDM 디모듈레이터는 복수개가 구비되어 MIMO 송수신 신호의 수에 맞게 MIMO 송수신 신호들에 대해 각각 상술한 동작을 병렬적으로 수행할 수도 있다. 또한 한번에 복수의 데이터를 처리하는 메모리를 포함하는 주파수 인터리버, 주파수 디인터리버, OFDM 제네레이터, OFDM 디모듈레이터로 대체하여 시스템의 복잡도를 낮출 수도 있다.The mux 209160 rearranges LLR bit information output from the time interleaver 209150, and the bit deinterleaver 209170 performs bit deinterleaving on the output of the mux 209160. The FEC decoder 209180 performs LDPC / BCH decoding on the output of the bit deinterleaver 209170 to correct an error and then outputs bit data of the PLP. The frequency interleaver, the frequency deinterleaver, the OFDM generator, and the OFDM demodulator may be provided in plural numbers to perform the above-described operations on the MIMO transmission / reception signals in parallel according to the number of MIMO transmission / reception signals. In addition, the system complexity may be reduced by replacing the frequency interleaver, the frequency deinterleaver, the OFDM generator, and the OFDM demodulator including a memory for processing a plurality of data at one time.
한편, 도 27의 방송 신호 수신 장치는 2개의 안테나를 통해 수신된 신호들의 변조 방식이 상이한 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 송신측에서 2개의 입력 신호가 QPSK+16-QAM으로 변조되어 2개의 안테나를 통해 전송된 경우에 사용될 수 있다. 이를 M-QAM+N-QAM으로 표현하도록 한다.Meanwhile, the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 27 may be applied even when modulation methods of signals received through two antennas are different. For example, it may be used when two input signals are modulated to QPSK + 16-QAM at the transmitting side and transmitted through two antennas. This is expressed as M-QAM + N-QAM.
이 경우 상기 주파수 디인터리버(209130)는 복수의 출력 신호에 대하여 송신기의 주파수 인터리버에서 수행한 인터리빙의 역순으로 디인터리빙을 수행한다. 이때 송신기의 주파수 인터리버에서는 심볼 단위로 주파수 인터리빙을 수행한데 비해, 수신기의 주파수 디인터리버(209130)는 LLR 비트 정보를 사용하므로 M-QAM 심볼에 속하는 LLR 비트 데이터 및 N-QAM 심볼에 속하는 비트 데이터를 각각 심볼 단위로 재정렬하여 출력할 수 있다. 주파수 디인터리버(209130)는 MIMO 입력 신호 각각에 대해 병렬적으로 주파수 디인터리빙을 수행할 수도 있다. 특히, MIMO 입력 신호의 M-QAM 심볼 데이터에 포함되는 비트 데이터의 수와 N-QAM 심볼 데이터에 포함되는 비트 데이터의 수는 상이할 수 있으므로 이를 감안하여 디인터리빙을 수행하여야 한다. 이는 타임 디인터리버(209150)에서도 마찬가지이다. 상기 먹스(209160)는 도 17에서 설명한 입력 신호 생성부의 역동작을 수행하고, 방송 신호 수신 장치에서 먹스(209140) 이후의 블록들은 하나의 스트림에 대해 신호 처리를 수행하게 된다. 여기서 설명되지 않은 부분은 M-QAM+M-QAM 처리 부분의 설명이 그대로 적용된다.In this case, the frequency deinterleaver 209130 performs deinterleaving on a plurality of output signals in the reverse order of interleaving performed by the frequency interleaver of the transmitter. In this case, the frequency interleaver of the transmitter performs frequency interleaving on a symbol unit basis, but since the receiver's frequency deinterleaver 209130 uses LLR bit information, the LLR bit data belonging to the M-QAM symbol and the bit data belonging to the N-QAM symbol are used. Each can be rearranged by symbol unit. The frequency deinterleaver 209130 may perform frequency deinterleaving on each of the MIMO input signals in parallel. In particular, since the number of bit data included in the M-QAM symbol data of the MIMO input signal may be different from the number of bit data included in the N-QAM symbol data, deinterleaving should be performed in consideration of this. The same applies to the time deinterleaver 209150. The mux 209160 performs the reverse operation of the input signal generator described with reference to FIG. 17, and blocks subsequent to the mux 209140 perform signal processing on one stream in the broadcast signal receiving apparatus. As for the parts not described here, the description of the M-QAM + M-QAM processing part is applied as it is.
도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방송 신호 송신 장치의 구성 블록도이다. 도 28의 방송 신호 송신 장치는 2개의 안테나를 사용하여 MIMO 방식으로 방송 신호를 전송하는 예이다. 28 is a block diagram of a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention. The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 is an example of transmitting a broadcast signal using the MIMO scheme using two antennas.
도 28의 방송 신호 송신 장치는 입력 신호의 변조 방식이 동일한 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 안테나를 사용하여 전송하기 위한 2개의 입력 신호가 각각 QPSK+QPSK, 16-QAM+16-QAM 등과 같은 경우에 사용될 수 있다. The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 may be applied when the modulation scheme of the input signal is the same. For example, two input signals for transmission using two antennas may be used in the case of QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, and the like, respectively.
도 28의 방송 신호 송신 장치는 BICM 모듈(210010), 프레임 빌더(210020), 및 OFDM 제네레이터(210040)를 포함하며, BICM 모듈(210010)은 FEC 인코더(210050), 비트 인터리버(210060), 디먹스(210070), 성상도 매퍼(210080), MIMO 인코더(210090) 및 타임 인터리버(210100)를 포함한다. 상기 프레임 빌더(210020)는 셀 매퍼와 주파수 인터리버를 포함하는 것을 일 실시예로 한다. 다른 실시예로, 주파수 인터리버는 프레임 빌더에 포함되지 않고, 프레임 빌더 뒤에 구비될 수도 있다. 도 28과 도 26의 차이점은 MIMO 인코더의 위치이다. 즉, 도 28의 MIMO 인코더(210090)는 성상도 매퍼(210080)와 타임 인터리버(210100) 사이에 위치하고, 도 26의 MIMO 인코더(209040)는 프레임 빌더(209020)의 주파수 인터리버와 OFDM 제네레이터(209050) 사이에 위치한다.The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28 includes a BICM module 210010, a frame builder 210020, and an OFDM generator 210040. The BICM module 210010 includes an FEC encoder 210050, a bit interleaver 210060, and a demux. And a constellation mapper 210080, a MIMO encoder 210090, and a time interleaver 210100. According to an embodiment of the present invention, the frame builder 210020 includes a cell mapper and a frequency interleaver. In another embodiment, the frequency interleaver is not included in the frame builder but may be provided behind the frame builder. The difference between FIG. 28 and FIG. 26 is the position of the MIMO encoder. That is, the MIMO encoder 210090 of FIG. 28 is located between the constellation mapper 210080 and the time interleaver 210100, and the MIMO encoder 209040 of FIG. 26 is the frequency interleaver and the OFDM generator 209050 of the frame builder 209020. Located in between.
그러므로 도 28의 방송 신호 송신 장치의 구성 및 동작은, 도 26과 관련하여 설명한 방송 신호 송신 장치의 구성 및 동작과 유사하다. 이하에서는 도 26의 방송 신호 송신 장치의 구성 및 동작과 동일한 내용은 중복하여 설명하지 않고, 차이점에 대하여 설명하도록 하겠다.Therefore, the configuration and operation of the broadcast signal transmission apparatus of FIG. 28 are similar to the configuration and operation of the broadcast signal transmission apparatus described with reference to FIG. 26. Hereinafter, the same content as the configuration and operation of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26 will not be duplicated, and a difference will be described.
즉, 도 26에서는 프레임 빌더가 MIMO 인코딩될 QAM 심볼들을 병렬로 출력했으나, 도 28에서는 MIMO 인코더(210090)가 성상도 매퍼(210080)에서 출력되는 심볼들을 수신하여 병렬로 배치하고, MIMO 인코딩하여 병렬로 데이터를 출력한다. MIMO 인코더(210090)가 입력 신호 생성부의 역할을 수행하여, 복수의 입력 신호를 생성하고, MIMO 인코딩을 수행하여 복수의 전송 신호를 출력하는 것이다. 병렬로 출력되는 MIMO 송신 데이터는, 복수의 또는 내부에서 병렬로 처리하는 하나의 타임 인터리버(210100), 프레임 빌더(210020), 및 OFDM 제네레이터(210040)에서 병렬로 처리되어 전송된다. 2개의 전송 안테나를 사용하는 도 28의 실시예에서, 타임 인터리버(210100), 프레임 빌더(210020), 및 OFDM 제네레이터(210040)는 각각 2개씩 구비되어 MIMO 인코더(210090)에서 출력되는 데이터를 병렬로 처리할 수도 있다.That is, in FIG. 26, the frame builder outputs the QAM symbols to be MIMO encoded in parallel. In FIG. 28, the MIMO encoder 210090 receives the symbols output from the constellation mapper 210080 and arranges them in parallel. Output data to The MIMO encoder 210090 serves as an input signal generator to generate a plurality of input signals, and performs MIMO encoding to output a plurality of transmission signals. MIMO transmission data output in parallel is processed in parallel by one time interleaver 210100, frame builder 210020, and OFDM generator 210040 which are processed in plural or internally in parallel. In the embodiment of FIG. 28 using two transmit antennas, two time interleaver 210100, frame builder 210020, and OFDM generator 210040 are provided, respectively, in parallel to output data from MIMO encoder 210090. It can also be processed.
상기 MIMO 인코더(210090)에서 사용하는 MIMO 인코딩은 상술한 제1 내지 제3 실시예들 중 어느 하나가 될 수 있다. 즉, MIMO 인코딩은 상술한 인코딩 파라미터 a를 포함하는 MIMO 인코딩 매트릭스를 사용하여 MIMO 인코딩을 수행할 수 있다. 상세한 설명은 전술한 MIMO 인코딩 방법을 참조하기로 한다.The MIMO encoding used by the MIMO encoder 210090 may be any one of the first to third embodiments described above. That is, MIMO encoding may perform MIMO encoding using the MIMO encoding matrix including the above-described encoding parameter a. Detailed description will be referred to the above-described MIMO encoding method.
한편, 도 28의 방송 신호 송신 장치는 입력 신호들의 변조 방식이 상이한 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 안테나를 사용하여 전송하기 위한 2개의 입력 신호가 QPSK+16-QAM인 경우에 사용될 수 있다. Meanwhile, the apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 28 may be applied even when modulation methods of input signals are different. For example, two input signals for transmitting using two antennas may be used when QPSK + 16-QAM.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방송 신호 수신 장치의 구성 블록도이다. 이하 방송 신호 수신 장치는 MIMO 수신 시스템 또는 수신기와 혼용하여 사용하기로 한다. 도 29의 방송 신호 수신 장치는 2개의 안테나를 통해 MIMO 방식으로 수신된 신호들의 변조 방식이 동일한 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, 송신측에서 2개의 입력 신호가 QPSK+QPSK, 16-QAM+16-QAM 등으로 변조되어 2개의 안테나를 통해 전송된 경우에 사용될 수 있다.29 is a block diagram of a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, the broadcast signal receiving apparatus will be used in combination with a MIMO receiving system or a receiver. The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 may be applied when the modulation schemes of signals received by the MIMO scheme through two antennas are the same. For example, it may be used when two input signals are modulated by QPSK + QPSK, 16-QAM + 16-QAM, etc., and transmitted through two antennas at the transmitting side.
도 29의 방송 신호 수신 장치는, OFDM 디모듈레이터(210110), 주파수 디인터리버(210120), 프레임 파서(210130), 타임 디인터리버(210140), MIMO 디코더(210150), 먹스(210160), 비트 디인터리버(210170) 및 FEC 디코더(210180)를 포함한다. 상기 주파수 디인터리버(210120)와 프레임 파서(210130)를 포함하여 프레임 디매퍼라 하기도 하며, 상기 프레임 파서(210130)는 셀 디매퍼라 하기도 한다.The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 includes an OFDM demodulator 210110, a frequency deinterleaver 210120, a frame parser 210130, a time deinterleaver 210140, a MIMO decoder 210150, a mux 210160, and a bit deinterleaver ( 210170 and FEC decoder 210180. The frequency deinterleaver 210120 and the frame parser 210130 may be referred to as a frame demapper, and the frame parser 210130 may be referred to as a cell demapper.
상기 타임 디인터리버(210150), 멀티플렉서(210160), 비트 디인터리버(210170) 및 FEC 디코더는, 송신측의 BICM 모듈의 역처리를 수행하며, 이하에서 BICM 디코더(210190)로 지칭할 수도 있다. 상기 MIMO 디코더(210150)는 MIMO ML 디텍터로 지칭할 수도 있다.The time deinterleaver 210150, the multiplexer 210160, the bit deinterleaver 210170, and the FEC decoder perform reverse processing of the BICM module of the transmitter, and may be referred to as a BICM decoder 210190 hereinafter. The MIMO decoder 210150 may also be referred to as a MIMO ML detector.
도 29과 도 27의 차이점은 MIMO 디코더의 위치이다. 즉, 도 29의 MIMO 디코더(210150)는 타임 디인터리버(210140)와 먹스(210160) 사이에 위치하고, 도 27의 MIMO 디코더(209120)는 OFDM 디모듈레이터(209110)와 프레임 디인터리버(209130) 사이에 위치한다.The difference between FIG. 29 and FIG. 27 is the location of the MIMO decoder. That is, the MIMO decoder 210150 of FIG. 29 is located between the time deinterleaver 210140 and the mux 210160, and the MIMO decoder 209120 of FIG. 27 is located between the OFDM demodulator 209110 and the frame deinterleaver 209130. do.
그러므로 도 29의 방송 신호 수신 장치의 구성 및 동작은, 도 27과 관련하여 설명한 방송 신호 수신 장치 의 구성 및 동작과 유사하다. 이하에서는 도 27의 방송 신호 송신 장치의 구성 및 동작과 동일한 내용은 중복하여 설명하지 않고, 차이점에 대하여 설명하도록 하겠다.Therefore, the configuration and operation of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 are similar to the configuration and operation of the broadcast signal receiving apparatus described with reference to FIG. 27. Hereinafter, the same contents as the configuration and operation of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 27 will not be duplicated, and the differences will be described.
즉, 도 29의 방송 신호 수신 장치에서 OFDM 디모듈레이터(210110), 주파수 디인터리버(210120), 프레임 파서(210130), 타임 디인터리버(210140)는 복수의 안테나로 수신한 MIMO 신호를 복수의 경로로 심볼 단위에서 처리하고, MIMO 디코더(210150)에서 심볼 단위의 데이터를 LLR 비트 데이터로 변환하여 출력한다. 도 29의 실시예에서 OFDM 디모듈레이터(210110), 주파수 디인터리버(210120), 프레임 파서(210130), 타임 디인터리버(210140)는 복수로 구비되거나, 상술한 병렬 처리를 수행할 수 있는 메모리를 구비하여 하나로 대체될 수도 있다. 주파수 디인터리버(210120), 프레임 파서(210130), 타임 디인터리버(210140)는 모두 심볼 단위의 데이터를 처리하게 되므로, 도 27의 실시예에서처럼 LLR 비트 정보를 처리하는 경우보다 복잡도나 메모리 요구량이 줄어들 수 있다. That is, in the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29, the OFDM demodulator 210110, the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 symbolize MIMO signals received by a plurality of antennas in a plurality of paths. The MIMO decoder 210150 converts the symbol unit data into LLR bit data and outputs the same. In the embodiment of FIG. 29, the OFDM demodulator 210110, the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 may be provided in plurality, or may include a memory capable of performing the above-described parallel processing. It may be replaced by one. Since the frequency deinterleaver 210120, the frame parser 210130, and the time deinterleaver 210140 all process symbol data, the complexity and memory requirements are reduced compared to the case of processing LLR bit information as in the embodiment of FIG. Can be.
도 26 내지 도 29에서 프레임 빌더/프레임 디매퍼는 각각 디바이더/머저의 역할을 수행할 수 있다. 그러나, 디바이더/머저의 역할은 다른 디바이스 엘러먼트에서 수행할 수도 있다. 예를 들면, 방송 신호 송신 장치에서는 디먹스에서 디바이더의 역할을 수행하거나, 디먹스 뒤에 디바이더가 구비되고, 이에 대응되는 방송 신호 수신 장치는 먹스에서 머저의 역할을 수행하거나, 먹스 앞에 머저가 구비될 수 있다. 다만, 디바이더/머저의 위치에 따라 디바이더 후단의 엘러먼트들은 복수로 구비되어 디바이더의 출력 신호들 수만큼의 경로에 따라 병렬적으로 출력 신호들을 처리할 수 있으며, 머저 앞단의 엘러먼트들도 복수로 구비되어 머저에 입력되는 입력 신호들의 수만큼의 경로에 따라 병렬적으로 입력 신호들을 처리할 수 있다.In FIG. 26 to FIG. 29, the frame builder / frame demapper may serve as a divider / merger. However, the divider / merger role may play a role in another device element. For example, a broadcast signal transmission apparatus performs a role of a divider in a demux, a divider is provided after a demux, and a corresponding broadcast signal receiving apparatus plays a role of a mux in a mux, or a mux in front of a mux. Can be. However, according to the position of the divider / merger, a plurality of elements at the rear of the divider may be provided to process output signals in parallel along the path as many as the number of output signals of the divider. The input signals may be processed in parallel according to the number of paths of the input signals input to the merger.
한편, 도 29의 방송 신호 수신 장치는 2개의 안테나를 통해 수신된 신호들의 변조 방식이 상이한 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 송신측에서 2개의 입력 신호가 QPSK+16-QAM으로 변조되어 2개의 안테나를 통해 전송된 경우에도 사용될 수 있다.Meanwhile, the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29 may be applied even when modulation schemes of signals received through two antennas are different. For example, it may be used when two input signals are modulated to QPSK + 16-QAM and transmitted through two antennas at the transmitting side.
도 26 내지 도 29에서 방송 신호 송신 장치는 MIMO 인코딩시 사용한 입력 신호들의 QAM 타입을 나타내는 정보를 전송할 수도 있다. 상기 QAM 타입을 나타내는 정보는 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보에 시그널링되는 것을 일 실시예로 한다. 즉, 프레임 빌더에서 출력하는 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호의 QAM 타입을 나타내는 정보를 컨피규러블 L1-포스트 시그널링 정보에 시그널링하여 전송할 수 있다. 본 실시예에서 제 1 입력 신호와 제 2 입력 신호는 동일한 QAM 타입을 갖거나, 상이한 QAM 타입을 갖는다. 이 경우, 방송 신호 수신 장치의 MIMO 디코더는 수신 신호에 포함된 입력 신호들의 QAM 타입을 나타내는 정보를 사용하여 MIMO 디코딩을 수행, QAM 타입의 출력 신호들을 출력할 수 있다. 다만, 이 QAM 타입의 출력 신호들은 비트 단위의 데이터를 포함하고, 이 비트 단위의 데이터는 상술한 비트 단위의 확률을 나타내는 소프트 디시전 밸류이다. 이러한 소프트 디시전 밸류들은 FEC 디코딩을 통해 하드 디시전 밸류로 변환될 수 있다.26 to 29, the apparatus for transmitting broadcast signals may transmit information indicating QAM types of input signals used for MIMO encoding. According to an embodiment of the present invention, the information indicating the QAM type is signaled to the configurable L1-post signaling information. That is, information indicating the QAM type of the first input signal and the second input signal output from the frame builder may be signaled and transmitted to the configurable L1-post signaling information. In the present embodiment, the first input signal and the second input signal have the same QAM type or have different QAM types. In this case, the MIMO decoder of the broadcast signal receiving apparatus may perform MIMO decoding using information indicating the QAM type of the input signals included in the received signal, and output the output signals of the QAM type. However, the output signals of this QAM type include data in bit units, and the data in bit units is a soft decision value representing the above-described probability of bits. These soft decision values may be converted to hard decision values through FEC decoding.
한편 본 발명에서는 방송 서비스를 구성하는 컴포넌트들 중 비디오 데이터(또는 비디오 신호)를 복수의 컴포넌트로 구분하여 전송하는 것을 일 실시예로 한다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, video data (or video signal) among components constituting a broadcast service is divided into a plurality of components and transmitted.
본 발명은 SVC 방식으로 비디오 데이터를 인코딩하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 구분하는 것을 일 실시예로 한다. 본 발명은 베이스 레이어의 데이터는 베이스 레이어의 비디오 컴포넌트와 혼용하여 사용하고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 인핸스먼트 레이어의 비디오 컴포넌트와 혼용하여 사용하기로 한다.According to an embodiment of the present invention, video data is encoded by using an SVC scheme and divided into data of a base layer and data of an enhancement layer. In the present invention, data of the base layer is mixed with the video component of the base layer, and data of the enhancement layer is mixed with the video component of the enhancement layer.
상기 베이스 레이어의 데이터는 기본 화질의 영상을 위한 데이터로서 통신환경에 강인하지만 화질이 낮은 특징이 있으며, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 상위 화질의 영상을 위한 추가 데이터로서 고화질의 영상을 제공할 수 있지만 통신 환경에 다소 취약한 특징이 있다.Although the data of the base layer is data for the image of the basic quality, it is strong in the communication environment, but the quality of the image is low, and the enhancement layer data can provide a high quality image as additional data for the image of the higher quality. It is a characteristic that is somewhat vulnerable to the environment.
본 발명에서는 지상파 방송을 위한 비디오 데이터가 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 구분될 수도 있고, 모바일 방송을 위한 비디오 데이터가 모바일 방송 통신 환경에 유연성있게 대응하기 위해 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 구분될 수도 있다.In the present invention, the video data for terrestrial broadcasting may be divided into data of the base layer and data of the enhancement layer, and video data for the mobile broadcasting is enhanced with data of the base layer in order to flexibly correspond to the mobile broadcasting communication environment. It may be divided into data of a layer.
수신기에서는 베이스 레이어의 비디오 데이터만을 수신하여 디코딩하여 기본 화질의 영상을 획득하거나, 베이스 레이어의 비디오 데이터와 인핸스먼트 레이어의 비디오 데이터를 모두 디코딩하여 상위 화질의 영상을 획득할 수 있다. 이하에서 베이스 레이어는 베이스 레이어에 해당하는 비디오 데이터를 포함하는 의미로, 인핸스먼트 레이어는 인핸스먼트 레이어에 해당하는 비디오 데이터를 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 또한, 이하에서 SVC의 대상은 비디오 데이터만이 아닐 수도 있으며, 베이스 레이어는 베이스 레이어에 해당하는 기본 영상/음성/데이터를 포함하는 기본 서비스를 제공할 수 있는 데이터를, 인핸스먼트 레이어는 인핸스먼트 레이어에 해당하는 상위 영상/음성/데이터를 포함하는 상위 서비스를 제공할 수 있는 데이터를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.The receiver may receive and decode only the video data of the base layer to obtain an image having a basic quality, or obtain a higher quality image by decoding both the video data of the base layer and the video data of the enhancement layer. Hereinafter, the base layer may mean video data corresponding to the base layer, and the enhancement layer may mean video data corresponding to the enhancement layer. In addition, in the following, the target of the SVC may not be the only video data, the base layer is data that can provide a basic service including basic video / audio / data corresponding to the base layer, and the enhancement layer is an enhancement layer. It may be used as a meaning including data capable of providing a higher service including a higher picture / audio / data corresponding to the corresponding picture.
본 발명의 방송 신호 송신 장치에서는, 일 실시예로 베이스 레이어의 데이터는 SISO 또는 MISO 방식으로 전송하고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 개선된 쓰루풋(throughput)을 제공하기 위해 MIMO 방식으로 전송한다. 다른 실시예로 MIMO 방식으로 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 모두 전송할 수도 있다. 일 예로, 단일 안테나를 갖는 수신기의 경우 SISO 또는 MISO 방식으로 베이스 레이어의 데이터를 수신하여 기본 화질의 영상을 획득하고, 복수의 안테나를 갖는 수신기의 경우 MIMO 방식으로 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 수신하여 상위 화질의 영상을 획득할 수 있도록 한다. According to an embodiment of the present invention, in the broadcast signal transmission apparatus, data of a base layer is transmitted in an SISO or MISO scheme, and data of an enhancement layer is transmitted in a MIMO scheme to provide improved throughput. In another embodiment, both the data of the base layer and the data of the enhancement layer may be transmitted using the MIMO scheme. For example, a receiver having a single antenna receives data of a base layer by using a SISO or MISO method, and acquires an image of a basic quality, and a receiver having a plurality of antennas acquires data of a base layer and an enhancement layer by a MIMO method. Receive a higher quality image by receiving.
도 30는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템의 개념도이다.30 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to the first embodiment of the present invention.
도 30에서 도시된 바와 같이 MIMO 전송 시스템은 방송 데이터를 SVC로 인코딩하는 SVC 인코더(244100)와 데이터를 복수의 안테나로 전송할 수 있도록 공간 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱 방식을 통해 분배하는 MIMO 인코더(244200)를 포함할 수 있다. 이하에서 MIMO 인코더는 MIMO 프로세서로 지칭될 수도 있다.As shown in FIG. 30, the MIMO transmission system uses an SVC encoder 244100 for encoding broadcast data into an SVC, and a MIMO encoder 244200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas. It may include. Hereinafter, the MIMO encoder may be referred to as a MIMO processor.
도 30에서는 계층 변조(Hierarchical modulation) 방식을 사용하는 방송 신호 송신 장치를 도시하고 있다.FIG. 30 illustrates a broadcast signal transmission apparatus using a hierarchical modulation scheme.
상기 SVC 인코더(244100)는 방송 데이터를 SVC 인코딩하여 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 출력한다. 베이스 레이어의 데이터는 제 1 전송 안테나(Tx1; 244300) 및 제 2 전송 안테나(Tx2; 244400)에서 동일하게 전송되며, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 MIMO 인코더(244200)에서 MIMO 인코딩되어 동일한 데이터 또는 상이한 데이터로 각각 제 1 전송 안테나(244300) 및 제 2 전송 안테나(244400)를 통해 전송된다. 이 경우 전송 시스템의 성상도 매퍼는 도면의 좌측에서 도시한 바와 같이 변조 타입에 따라 해당 심볼로 심볼 매핑을 수행한다. 일 예로, 상기 성상도 매퍼는 계층 변조를 수행하여, 해당 심볼의 MSB(Most Significant Bit) 부분에는 베이스 레이어에 해당하는 비트들을, LSB(Least Significant Bit) 부분에는 인핸스먼트 레이어에 해당하는 비트들을 매핑할 수 있다. The SVC encoder 244100 SVC encodes broadcast data and outputs the data as data of a base layer and an enhancement layer. The data of the base layer is transmitted in the same manner in the first transmission antenna (Tx1) 244300 and the second transmission antenna (Tx2) 244400, and the data of the enhancement layer is MIMO-encoded in the MIMO encoder (244200) so that the same data or different data is transmitted. Are transmitted through the first transmission antenna 244300 and the second transmission antenna 244400, respectively. In this case, the constellation mapper of the transmission system performs symbol mapping with the corresponding symbols according to the modulation type as shown in the left side of the figure. For example, the constellation mapper performs hierarchical modulation to map bits corresponding to a base layer to a Most Significant Bit (MSB) portion of a corresponding symbol and bits corresponding to an enhancement layer to a Least Significant Bit (LSB) portion. can do.
수신 시스템에서는 성상도 디매퍼를 사용하여 복조된 비트 정보로부터 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 분리하여 획득할 수 있다. 인핸스먼트 레이어의 데이터는 MIMO 디코딩을 거친 후 최종 SVC의 비트 정보를 사용하여 획득될 수 있다. MIMO에 해당하는 비트 정보를 분리할 수 없는 경우, 수신기는 SISO 또는 MISO에 해당하는 비트 정보만을 사용하여 베이스 레이어의 데이터를 획득하고 서비스를 제공할 수 있다.In the reception system, the base layer data and the enhancement layer data may be separated and obtained from the demodulated bit information using the constellation demapper. The data of the enhancement layer may be obtained using bit information of the final SVC after undergoing MIMO decoding. If bit information corresponding to MIMO cannot be separated, the receiver may acquire data of the base layer and provide a service using only bit information corresponding to SISO or MISO.
도 31은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템의 개념도이다.31 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to a second embodiment of the present invention.
도 31에서 MIMO 전송 시스템은 방송 데이터를 SVC로 인코딩하는 SVC 인코더(245100)와 데이터를 복수의 안테나로 전송할 수 있도록 공간 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱 방식을 통해 분배하는 MIMO 인코더(245200)를 포함한다. 도 31에서는 하이브리드 변조 또는 FDM(Frequency Division Multiplexing) 방법을 사용하는 전송 시스템의 실시예를 나타낸다.In FIG. 31, the MIMO transmission system includes an SVC encoder 245100 for encoding broadcast data into an SVC and a MIMO encoder 245200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas. 31 illustrates an embodiment of a transmission system using a hybrid modulation or frequency division multiplexing (FDM) method.
SVC 인코더(245100)는 방송 데이터를 SVC 인코딩하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 출력한다. 상기 베이스 레이어의 데이터는 제 1 전송 안테나(Tx1; 245300) 및 제 2 전송 안테나(Tx2; 245400)에서 동일하게 전송되며, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 MIMO 인코더(245200)에서 MIMO 인코딩되어 동일한 데이터 또는 상이한 데이터로 각각 제 1 전송 안테나(245300) 및 제 2 전송 안테나(245400)를 통해 전송된다.The SVC encoder 245100 encodes broadcast data and outputs the data of the base layer and the data of the enhancement layer. The data of the base layer is transmitted identically at the first transmit antenna (Tx1) 245300 and the second transmit antenna (Tx2) 245400, and the data of the enhancement layer is MIMO encoded at the MIMO encoder (245200) so that the same data is different or different. Data is transmitted through the first transmit antenna 245300 and the second transmit antenna 245400, respectively.
이때 도 31의 MIMO 전송 시스템은 데이터 전송 효율을 높이기 위해 FDM 방식을 사용하여 데이터를 처리할 수 있으며, 특히 OFDM 방식을 사용, 복수의 서브 캐리어를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 이렇게 OFDM 방식을 사용하는 전송 시스템에서 서브 캐리어들을 SISO/MISO 신호를 전송하는데 사용하는 서브 캐리어와 MIMO 신호를 전송하는 서브 캐리어로 할당하여 각각의 신호를 전송할 수 있다. SVC 인코더(245100)에서 출력되는 베이스 레이어의 데이터는 SISO/MISO 캐리어를 통해 복수의 안테나에서 동일하게 전송되고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 MIMO 인코딩을 거쳐 MIMO 캐리어를 통해 복수의 안테나에서 전송될 수 있다.In this case, the MIMO transmission system of FIG. 31 may process data using an FDM scheme to increase data transmission efficiency, and in particular, may transmit data through a plurality of subcarriers using the OFDM scheme. In the OFDM system, subcarriers may be allocated to subcarriers used for transmitting SISO / MISO signals and subcarriers for transmitting MIMO signals, thereby transmitting respective signals. Data of the base layer output from the SVC encoder 245100 may be identically transmitted through a plurality of antennas through an SISO / MISO carrier, and data of an enhancement layer may be transmitted through a plurality of antennas through a MIMO carrier through MIMO encoding. .
수신 시스템은 OFDM 심볼을 수신하여 SISO/MISO 캐리어에 해당하는 데이터를 SISO/MISO 디코딩하여 베이스 레이어의 데이터를 획득하고, MIMO 캐리어에 해당하는 데이터를 MIMO 디코딩하여 인핸스먼트 레이어의 데이터를 획득할 수 있다. 이후 채널 상황 및 수신 시스템에 따라 MIMO 디코딩이 불가능한 경우에는 베이스 레이어의 데이터만으로, MIMO 디코딩이 가능한 경우에는 인핸스먼트 레이어의 데이터까지 포함하여 디코딩을 수행한 후 서비스를 제공할 수 있다. 제 2 실시예의 경우, 서비스의 비트 정보가 심볼로 매핑된 후에 MIMO 처리가 수행되므로 MIMO 인코더(245200)가 성상도 매퍼 후에 위치할 수 있어 수신 시스템의 구조가 도 30에 도시된 실시예의 경우보다 간단해질 수도 있다.The receiving system may receive the OFDM symbol to obtain data of the base layer by SISO / MISO decoding data corresponding to the SISO / MISO carrier, and obtain data of the enhancement layer by MIMO decoding the data corresponding to the MIMO carrier. . Subsequently, if MIMO decoding is not possible according to the channel condition and the receiving system, only the base layer data may be used, and if MIMO decoding is possible, the service may be provided after decoding by including data of the enhancement layer. In the second embodiment, since the MIMO processing is performed after the bit information of the service is mapped to the symbol, the MIMO encoder 245200 can be located after the constellation mapper, so that the structure of the receiving system is simpler than that of the embodiment shown in FIG. It may be done.
도 32은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 SVC를 사용한 MIMO 전송 시스템의 개념도이다.32 is a conceptual diagram of a MIMO transmission system using SVC according to a third embodiment of the present invention.
도 32에서 MIMO 전송 시스템은 방송 데이터를 SVC로 인코딩하는 SVC 인코더(246100)와 데이터를 복수의 안테나로 전송할 수 있도록 공간 다이버시티 또는 공간 멀티플렉싱 방식을 통해 분배하는 MIMO 인코더(246200)를 포함한다. 도 32에서는 계층 PLP 또는 TDM 방법을 사용하는 전송 시스템의 일 실시예를 나타낸다.In FIG. 32, the MIMO transmission system includes an SVC encoder 246100 for encoding broadcast data into an SVC, and a MIMO encoder 246200 for distributing data through spatial diversity or spatial multiplexing to transmit the data to a plurality of antennas. 32 shows an embodiment of a transmission system using a layer PLP or TDM method.
도 32의 실시예에서, 전송 시스템은 SVC 인코딩된 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 각각 SISO/MISO 슬롯 및 MIMO 슬롯을 통해 전송할 수 있다. 이 슬롯은 전송 신호의 시간 또는 주파수 단위의 슬롯일 수 있으며, 도 32의 실시예에서는 시간 슬롯으로 도시하였다. 또한, 이 슬롯은 PLP가 될 수도 있다.In the embodiment of FIG. 32, the transmission system may transmit data of the SVC encoded base layer and data of the enhancement layer through the SISO / MISO slot and the MIMO slot, respectively. This slot may be a slot of a time or frequency unit of a transmission signal, and is illustrated as a time slot in the embodiment of FIG. 32. This slot may also be a PLP.
수신 시스템은 수신되는 슬롯이 어떤 종류의 슬롯인지를 파악하고, SISO/MISO 슬롯으로부터 베이스 레이어의 데이터를, MIMO 슬롯으로부터 인핸스먼트 레이어의 데이터를 수신한다. 상술한 바와 같이 채널 또는 수신 시스템에 따라 MIMO 디코딩이 불가능한 경우에는 베이스 레이어의 데이터만으로, MIMO 디코딩이 가능한 경우에는 인핸스먼트 레이어의 데이터까지 포함하여 디코딩을 수행한 후 서비스를 제공할 수 있다. The receiving system determines what type of slot is being received, and receives data of the base layer from the SISO / MISO slot and data of the enhancement layer from the MIMO slot. As described above, when MIMO decoding is not possible according to a channel or a receiving system, only the base layer data may be used, and when MIMO decoding is possible, the service may be provided after decoding by including data of the enhancement layer.
도 30 내지 도 32의 MIMO 인코더(244200,245200,246200)는 도 17 내지 도 29에서 설명한 제1 내지 제3 실시예의 MIMO 인코딩 방식 중 적어도 하나를 이용하여 MIMO 인코딩을 수행하는 것을 일 실시예로 한다. 이는 하나의 실시예이며, SM 또는 GC 방식을 이용하여 MIMO 인코딩을 수행할 수도 있다.The MIMO encoders 244200, 245200, and 246200 of FIGS. 30 to 32 perform MIMO encoding using at least one of the MIMO encoding schemes of the first to third embodiments described with reference to FIGS. 17 to 29. . This is an embodiment and may perform MIMO encoding using an SM or GC scheme.
본 발명에서는 하나의 PLP로 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 전송할 수도 있고, 각각의 PLP로 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 전송할 수도 있다. In the present invention, data of the base layer and the enhancement layer may be transmitted to one PLP, and data of the base layer and the data of the enhancement layer may be transmitted to each PLP.
본 발명에서는 일 실시예로 베이스 레이어의 데이터는 T2 프레임(즉, 지상파 방송 프레임)을 통해 전송하고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 FEF 파트를 통해 전송할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, data of the base layer may be transmitted through a T2 frame (ie, a terrestrial broadcast frame), and data of an enhancement layer may be transmitted through an FEF part.
본 발명에서는 다른 실시예로 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 FEF 파트를 통해서만 전송할 수도 있다. In another embodiment of the present invention, data of the base layer and data of the enhancement layer may be transmitted only through the FEF part.
본 발명은 설명의 편의를 위해 인핸스먼트 레이어의 데이터를 전송하는 FEF 파트를 MIMO 방송 프레임이라 하기로 한다. 상기 MIMO 방송 프레임은 신호 프레임 또는 전송 프레임과 혼용하여 사용하기로 한다.In the present invention, for convenience of description, the FEF part transmitting data of the enhancement layer will be referred to as a MIMO broadcast frame. The MIMO broadcast frame is used interchangeably with a signal frame or a transport frame.
또한 본 발명은 설명의 편의를 위해 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 포함하여 MIMO 방송 데이터라 하기로 한다.In addition, the present invention will be referred to as MIMO broadcast data including data of the base layer and data of the enhancement layer for convenience of description.
이하의 설명에서 MIMO 방송 데이터는 아래의 제 1 내지 제 3 방법 중 하나에 의해 생성되어 전송될 수 있으며, 또한 이 중 하나 이상의 조합에 의해 생성되어 전송될 수도 있다.In the following description, MIMO broadcast data may be generated and transmitted by one of the following first to third methods, and may also be generated and transmitted by a combination of one or more of them.
(1) MIMO 방송 데이터를 특정 PLP로 전송하는 방법(1) Method of transmitting MIMO broadcast data to a specific PLP
본 발명은 MIMO 방송 데이터를 특정 PLP에 포함시키면서, 지상파 방송(예를 들어, T2 방송) 데이터를 포함하는 PLP와 구별하여 전송하는 방법이 가능하다. 이 경우 특정 PLP는 MIMO 방송 데이터를 전송하기 위해 사용되며, 이때 특정 PLP에 대한 부가 정보를 시그널링하여 기존의 수신 시스템에서의 오동작을 방지할 수 있다. 이하에서, MIMO 방송 데이터를 포함하는 특정 PLP를 MIMO 방송 PLP로, 지상파 방송 데이터를 포함하는 PLP를 지상파 방송 PLP로 지칭할 수 있다.According to the present invention, a method of transmitting MIMO broadcast data separately from a PLP including terrestrial broadcast (for example, T2 broadcast) data while including MIMO broadcast data in a specific PLP is possible. In this case, the specific PLP is used to transmit MIMO broadcast data. In this case, additional information on the specific PLP may be signaled to prevent malfunction in an existing receiving system. Hereinafter, a specific PLP including MIMO broadcast data may be referred to as a MIMO broadcast PLP, and a PLP including terrestrial broadcast data may be referred to as a terrestrial broadcast PLP.
기존 지상파 방송 신호 수신 장치에서 MIMO 방송 데이터는 처리하지 못할 수 있으므로, 지상파 방송 PLP와 MIMO 방송 PLP를 식별하기 위한 추가 정보를 시그널링할 필요가 있다. 이때 상기 PLP 타입을 식별하기 위한 정보의 시그널링은 L1 시그널링 정보 내의 미사용(reserved) 필드를 사용할 수 있다. 일 실시예로, 상기 PLP 타입의 식별을 위해, L1-포스트 시그널링 정보의 PLP_TYPE 필드를 사용할 수 있다. 이때 MIMO 방송 PLP는 PLP_TYPE 필드값 011~111 중 하나의 값을 이용하여 표시할 수 있다.Since the conventional terrestrial broadcast signal receiving apparatus may not process MIMO broadcast data, it is necessary to signal additional information for identifying the terrestrial broadcast PLP and the MIMO broadcast PLP. In this case, signaling of the information for identifying the PLP type may use a reserved field in the L1 signaling information. In one embodiment, to identify the PLP type, the PLP_TYPE field of the L1-post signaling information may be used. In this case, the MIMO broadcast PLP may be displayed by using one of the values of PLP_TYPE field values 011 to 111.
PLP의 전송시 보다 강화된 강인성을 획득하기 위해 새로운 변조 방식과 에러 정정 코드의 코드 레이트를 사용할 수 있다. 이 경우 이러한 변조 방식과 에러 정정 코드의 코드 레이트를 식별하기 위해 L1-포스트 시그널링 정보를 사용할 수 있다. 본 발명은 L1-포스트 시그널링 정보의 PLP_COD 필드를 이용하여 MIMO 방송 PLP의 코드 레이트를 지시하는 것을 일 실시예로 한다. 일 실시예로서, MIMO 방송 PLP의 코드 레이트를 식별하기 위해 PLP_COD 필드 값 110 또는 111를 이용할 수 있다. The code rate of the new modulation scheme and error correction code can be used to obtain more robust robustness in the transmission of the PLP. In this case, L1-post signaling information may be used to identify the code rate of the modulation scheme and the error correction code. According to an embodiment of the present invention, the code rate of the MIMO broadcast PLP is indicated by using the PLP_COD field of the L1-post signaling information. As an embodiment, the PLP_COD field value 110 or 111 may be used to identify the code rate of the MIMO broadcast PLP.
또한 본 발명은 L1-포스트 시그널링 정보의 PLP_MOD 필드를 이용하여 MIMO 방송 PLP의 변조 방식을 지시하는 것을 일 실시예로 한다. 일 실시예로서, MIMO 방송 PLP의 변조 방식을 식별하기 위해 PLP_MOD 필드 값 100 내지 111 중 어느 하나를 이용할 수 있다According to an embodiment of the present invention, the modulation scheme of the MIMO broadcast PLP is indicated by using the PLP_MOD field of the L1-post signaling information. As an embodiment, any one of PLP_MOD field values 100 to 111 may be used to identify a modulation scheme of the MIMO broadcast PLP.
이때 MIMO 방송 데이터를 구성하는 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터는 하나의 PLP로 전송될 수도 있고, 각각의 PLP로 전송될 수도 있다. 예를 들어, 베이스 레이어의 데이터는 베이스 레이어의 PLP로 전송되고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 인핸스먼트 레이어의 PLP로 전송되는 경우 PLP_PROFILE 필드를 이용하여 현재 PLP가 베이스 레이어의 PLP인지 아니면 인핸스먼트 레이어의 PLP인지를 지시할 수 있다.In this case, the data of the base layer and the enhancement layer constituting the MIMO broadcast data may be transmitted in one PLP or may be transmitted in each PLP. For example, when the data of the base layer is transmitted to the PLP of the base layer, and the data of the enhancement layer is transmitted to the PLP of the enhancement layer, the PLP_PROFILE field is used to determine whether the current PLP is the PLP of the base layer or the enhancement layer. It may indicate whether it is a PLP.
(2) MIMO 방송 데이터를 특정 프레임으로 전송하는 방법(2) a method of transmitting MIMO broadcast data in a specific frame
본 발명은 MIMO 방송 데이터를 특정 프레임에 포함시키면서, 기존의 지상파 방송 데이터를 포함하는 프레임과 구별하여 전송하는 방법이 가능하다. 이 경우 특정 프레임은 MIMO 방송 데이터를 전송하기 위해 사용되며, 이때 특정 프레임에 대한 부가 정보를 시그널링하여 기존의 수신 시스템에서의 오동작을 방지할 수 있다. 이하에서, MIMO 방송 데이터를 포함하는 특정 프레임을 MIMO 방송 프레임으로, 기존의 지상파 방송 데이터를 포함하는 프레임을 지상파 방송 프레임으로 지칭할 수 있다. 또한 MIMO 방송 프레임을 포함하는 특정 프레임이 FEF인 경우, 상기 FEF는 MIMO 방송 프레임으로 지칭될 수도 있다. According to the present invention, a method of transmitting MIMO broadcast data separately from a frame including conventional terrestrial broadcast data is possible. In this case, the specific frame is used to transmit MIMO broadcast data, and at this time, additional information about the specific frame can be signaled to prevent malfunction in the existing receiving system. Hereinafter, a specific frame including MIMO broadcast data may be referred to as a MIMO broadcast frame, and a frame including conventional terrestrial broadcast data may be referred to as a terrestrial broadcast frame. In addition, when a specific frame including a MIMO broadcast frame is an FEF, the FEF may be referred to as a MIMO broadcast frame.
본 발명은 프레임 단위로 지상파 방송 데이터와 MIMO 방송 데이터를 구별하여 전송할 수 있으며, 이때 기존의 지상파 방송 신호 수신 장치는 L1 시그널링 정보를 통해 프레임을 식별하여 MIMO 방송 프레임은 무시함으로써 오동작을 방지할 수 있다. The present invention can distinguish and transmit terrestrial broadcast data and MIMO broadcast data on a frame basis. In this case, the conventional terrestrial broadcast signal receiving apparatus can identify a frame through L1 signaling information and ignore the MIMO broadcast frame to prevent malfunction. .
(3) MIMO 방송 PLP를 지상파 방송 프레임과 MIMO 방송 프레임으로 전송하는 방법(3) Method of Transmitting MIMO Broadcast PLPs in Terrestrial Broadcast Frames and MIMO Broadcast Frames
본 발명은 MIMO 방송 데이터를 포함하는 PLP를 지상파 방송 프레임과 MIMO 방송 프레임을 통해 전송할 수 있다. 예를 들어, 베이스 레이어의 데이터는 지상파 방송 프레임을 통해 전송하고, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 MIMO 방송 프레임을 통해 전송할 수 있다. 이 경우 앞의 실시예들과 달리, MIMO 방송 PLP가 지상파 방송 프레임에도 존재하므로, 지상파 방송 프레임과 MIMO 방송 프레임에 존재하는 연결되는 PLP간의 관계를 시그널링해줄 필요가 있다. 이를 위해 MIMO 방송 프레임도 L1 시그널링 정보를 포함하도록 하며, 프레임 내에 존재하는 MIMO 방송 PLP에 대한 정보를 지상파 방송 프레임의 L1 시그널링 정보와 같이 전송할 수 있다.The present invention may transmit a PLP including MIMO broadcast data through a terrestrial broadcast frame and a MIMO broadcast frame. For example, data of the base layer may be transmitted through a terrestrial broadcast frame, and data of the enhancement layer may be transmitted through a MIMO broadcast frame. In this case, unlike the previous embodiments, since the MIMO broadcast PLP also exists in the terrestrial broadcast frame, it is necessary to signal the relationship between the terrestrial broadcast frame and the connected PLP present in the MIMO broadcast frame. To this end, the MIMO broadcast frame also includes L1 signaling information, and information about the MIMO broadcast PLP present in the frame may be transmitted together with the L1 signaling information of the terrestrial broadcast frame.
서로 다른 프레임들에 존재하는 MIMO 방송 PLP들의 연결은 각각의 프레임들의 L1-포스트 시그널링 정보에 포함되는 PLP에 대한 필드들을 사용할 수 있다. 일 실시예로서, 수신 시스템은 L1-포스트 시그널링 정보에 포함되는 PLP_ID 필드, PLP_TYPE 필드, PLP_PAYLOAD_TYPE 필드, PLP_GROUP_ID 필드 중 적어도 하나를 사용하여 상이한 프레임에 포함된 MIMO 방송 PLP들의 연결 관계를 확인하고, 원하는 MIMO 방송 PLP들을 연속으로 디코딩하여 서비스를 획득할 수 있다.The concatenation of MIMO broadcast PLPs present in different frames may use fields for a PLP included in the L1-post signaling information of each frame. In one embodiment, the receiving system checks the connection relationship of the MIMO broadcast PLPs included in different frames using at least one of the PLP_ID field, the PLP_TYPE field, the PLP_PAYLOAD_TYPE field, and the PLP_GROUP_ID field included in the L1-post signaling information, and the desired MIMO. A service may be obtained by continuously decoding broadcast PLPs.
기존의 지상파 방송 프레임(즉, T2 프레임)에 존재하는 지상파 방송 PLP는 지상파 방송 시스템에서 기정의되어 지원되는 전송 모드로 전송될 수 있으며, 또한 상술한 바와 같이 MIMO 시스템을 지원하는 형태의 새로운 모드로 전송될 수도 있다. 일 실시예로서, 상술한 바와 같이 지상파 방송 프레임에 포함되는 MIMO 방송 PLP는 베이스 레이어로서 MISO 또는 SISO 방식으로 지상파 방송의 전송 모드로 전송되고, MIMO 방송 프레임에 포함되는 MIMO 방송 PLP는 인핸스먼트 레이어로서 MIMO 방식으로 전송될 수도 있다.The terrestrial broadcast PLP present in an existing terrestrial broadcast frame (ie, a T2 frame) may be transmitted in a transmission mode defined and supported by the terrestrial broadcast system, and as described above, a new mode of supporting a MIMO system may be used. May be sent. As an example, as described above, the MIMO broadcast PLP included in the terrestrial broadcast frame is transmitted as a base layer in a transmission mode of terrestrial broadcast in an MISO or SISO scheme, and the MIMO broadcast PLP included in the MIMO broadcast frame is an enhancement layer. It may be transmitted in a MIMO scheme.
도 33은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수퍼 프레임의 구조를 보인 도면으로서, 지상파 방송 프레임을 통해 베이스 레이어의 PLP를 전송하고, MIMO 방송 프레임(즉, FEF 파트)를 통해 인핸스먼트 레이어의 PLP를 전송하는 예를 보이고 있다. 이때 베이스 레이어의 데이터를 포함하는 PLP는 SISO 또는 MISO 방식으로 전송될 수 있으며, 인핸스먼트 레이어의 데이터를 포함하는 PLP는 SISO, MISO, 또는 MIMO 방식으로 전송될 수 있다.33 illustrates a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, in which a PLP of a base layer is transmitted through a terrestrial broadcast frame, and a PLP of an enhancement layer is transmitted through a MIMO broadcast frame (ie, a FEF part). An example of sending is shown. In this case, the PLP including the data of the base layer may be transmitted in the SISO or MISO scheme, and the PLP including the data of the enhancement layer may be transmitted in the SISO, MISO, or MIMO scheme.
도 34은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수퍼 프레임의 구조를 보인 도면으로서, MIMO 방송 프레임(즉, FEF 파트)를 통해 베이스 레이어의 PLP와 인핸스먼트 레이어의 PLP를 모두 전송하는 예를 보이고 있다.34 is a diagram illustrating a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, and shows an example of transmitting both a PLP of a base layer and a PLP of an enhancement layer through a MIMO broadcast frame (ie, an FEF part). .
이때 베이스 레이어의 데이터를 포함하는 베이스 레이어 PLP는 SISO 또는 MISO 방식으로 전송될 수 있으며, 인핸스먼트 레이어의 데이터를 포함하는 인핸스먼트 레이어 PLP는 SISO, MISO, 또는 MIMO 방식으로 전송될 수 있다. 상술한 바와 같이 MIMO 방송 프레임 내에서 베이스 레이어 PLP와 인핸스먼트 레이어 PLP의 비율은 0~100%로 변화할 수 있다. In this case, the base layer PLP including the data of the base layer may be transmitted in the SISO or MISO scheme, and the enhancement layer PLP including the data of the enhancement layer may be transmitted in the SISO, MISO, or MIMO scheme. As described above, the ratio of the base layer PLP and the enhancement layer PLP in the MIMO broadcast frame may vary from 0 to 100%.
도 35는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수퍼 프레임의 구조를 보인 도면으로서, MIMO 방송 프레임(즉, FEF 파트)를 통해 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 모두 전송하는 예를 보이고 있다. 다만, 도 34의 실시예에서와 달리 도 35에서는 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 PLP로 구분하지 않고, 캐리어로 구분하여 전송한다. 즉, 베이스 레이어에 해당하는 데이터와 인핸스먼트 레이어에 해당하는 데이터를 각각 별도의 서브 캐리어에 할당하여 OFDM 변조하여 전송할 수 있다.35 is a diagram illustrating a structure of a super frame according to another embodiment of the present invention, and shows an example of transmitting both data of a base layer and data of an enhancement layer through a MIMO broadcast frame (that is, an FEF part). . However, unlike in the embodiment of FIG. 34, in FIG. 35, the base layer and the enhancement layer are not classified as PLPs but transmitted as carriers. That is, data corresponding to the base layer and data corresponding to the enhancement layer may be allocated to separate subcarriers and then OFDM modulated and transmitted.
도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방송 신호 송신 장치를 나타낸 도면이다.36 is a diagram illustrating a broadcast signal transmission apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 36의 방송 신호 송신 장치는 베이스 레이어의 데이터는 베이스 레이터 PLP로, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 인핸스먼트 레이어 PLP로 구분하여 전송하는 실시예에 해당한다. 도 36에서 도시되지 않았으나, 방송 신호 송신 장치는 데이터를 SVC 인코딩하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터로 출력하는 SVC 인코더를 포함한다. 이때 베이스 레이어의 데이터는 PLP1에, 인핸스먼트 레이어의 데이터는 PLP2에 포함되는 것을 일 실시예로 설명한다.The broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36 corresponds to an embodiment in which data of a base layer is classified into a baseizer PLP and data of an enhancement layer is classified into an enhancement layer PLP. Although not shown in FIG. 36, the apparatus for transmitting broadcast signals includes an SVC encoder that SVC encodes data and outputs the data of the base layer and the data of the enhancement layer. In this embodiment, the data of the base layer is included in the PLP1 and the data of the enhancement layer is described in the embodiment.
도 36의 방송 신호 송신 장치는, 베이스 레이어의 PLP(PLP1)를 BICM 처리하기 위한 제1 BICM 모듈(258100), 인핸스먼트 레이어의 PLP(PLP2)를 BICM 처리하기 위한 제2 BICM 모듈(258200), 제1, 제2 BICM 모듈(258200)에서 처리된 PLP들을 수신하여 프레임을 빌딩(building)하는 프레임 빌더(258300), 프레임 빌더(258300)의 출력 데이터에 대해 MIMO, MISO 또는 SISO 프로세싱을 수행하는 MIMO 인코더(258400), 상기 MIMO 인코더(258400)에서 출력되는 제1 전송 신호를 OFDM 변조하는 제1 OFDM 제네레이터(258500), 및 상기 MIMO 인코더(258400)에서 출력되는 제2 전송 신호를 OFDM 변조하는 제2 OFDM 제네레이터(2586500)을 포함한다. The apparatus for transmitting broadcast signals of FIG. 36 includes a first BICM module 258100 for BICM processing of the PLP (PLP1) of the base layer, a second BICM module 258200 for BICM processing of the PLP (PLP2) of the enhancement layer, MIMO that performs MIMO, MISO, or SISO processing on the output data of the frame builder 258300 and the frame builder 258300 that receive the PLPs processed by the first and second BICM module 258200 and build a frame. A first OFDM generator 258500 for OFDM modulating a first transmission signal output from the MIMO encoder 258400, and a second for OFDM modulation for a second transmission signal output from the MIMO encoder 258400. OFDM generator 2586500.
상기 도 36의 방송 신호 송신 장치의 제1 BICM 모듈(258100), 제2 BICM 모듈(258200), 프레임 빌더(258300), MIMO 인코더(258400), 제1 OFDM 제네레이터(258500), 및 제2 OFDM 제네레이터(258600)의 상세 동작은 도 26의 방송 신호 송신 장치의 해당 블록의 상세 동작과 중복되므로 여기서는 상세 설명을 생략하기로 한다.The first BICM module 258100, the second BICM module 258200, the frame builder 258300, the MIMO encoder 258400, the first OFDM generator 258500, and the second OFDM generator of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36. The detailed operation of operation 258600 overlaps with the detailed operation of the corresponding block of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 26, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 도 36의 방송 신호 송신 장치에서 MIMO 인코더(258400)는 제2 BICM 모듈(258200) 내 성상도 매퍼와 타임 인터리버 사이에 위치할 수도 있다. 이 경우 도 36의 방송 신호 송신 장치는 도 28의 방송 신호 송신 장치의 동작 설명을 따른다.In the broadcast signal transmission apparatus of FIG. 36, the MIMO encoder 258400 may be located between the constellation mapper and the time interleaver in the second BICM module 258200. In this case, the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36 follows the operation description of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 28.
도 37은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방송 신호 수신 장치를 나타낸 도면이다.37 is a diagram illustrating a broadcast signal receiving apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 37의 방송 신호 수신 장치는 도 36에서와 같이 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어가 PLP로 구분되어 전송되는 경우, 이를 수신하여 처리하는 방송 신호 수신 장치의 실시예에 해당한다. 도 37에서 도시되지 않았으나, 방송 신호 수신 장치는 베이스 레이어와 인핸스먼트의 데이터를 SVC 디코딩하여 데이터를 복구하는 SVC 디코더를 포함한다. 이때 베이스 레이어는 PLP1에, 인핸스먼트 레이어는 PLP2에 포함되어 수신되는 것을 일 실시예로 한다.The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 corresponds to an embodiment of the broadcast signal receiving apparatus that receives and processes the base layer and the enhancement layer when they are transmitted by being divided into PLPs as shown in FIG. 36. Although not shown in FIG. 37, the apparatus for receiving broadcast signals includes an SVC decoder for recovering data by SVC decoding data of the base layer and enhancement. In this case, the base layer is included in PLP1 and the enhancement layer is included in PLP2.
도 37의 방송 신호 수신 장치는 복수의 안테나로 수신된 신호들을 OFDM 복조하는 OFDM 디모듈레이터들(259100, 259200), 상기 각 OFDM 디모듈레이터(259100, 259200)에서 OFDM 복조된 신호들을 채널 특성에 따라 MIMO 디코딩하는 MIMO 디코더(259300), 상기 MIMO 디코딩된 신호를 포함하는 신호 프레임으로부터 베이스 레이어의 PLP와 인핸스먼트 레이어의 PLP를 출력하는 프레임 디매퍼(259400), 상기 프레임 디매퍼(259400)에서 출력되는 각 PLP에 대해 BICM 모듈의 역과정을 수행하여 전송 채널에 의해 발생된 에러를 정정하는 BICM 디코더들(259500, 259600)을 포함한다.The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 performs MIMO decoding of OFDM demodulated signals 259100 and 259200 and OFDM demodulated signals of each OFDM demodulator 259100 and 259200 according to channel characteristics. A MIMO decoder 259300, a frame demapper 259400 for outputting a PLP of a base layer and a PLP of an enhancement layer from a signal frame including the MIMO decoded signal, and a PLP output from the frame demapper 259400. BICM decoders 259500 and 259600 that perform the reverse process of the BICM module to correct errors caused by the transport channel.
상기 도 37의 방송 신호 수신 장치의 OFDM 디모듈레이터들(259100, 259200), MIMO 디코더(259300), 프레임 디매퍼(259400), BICM 디코더들(259500, 259600)의 상세 동작은 도 27의 방송 신호 수신 장치의 해당 블록의 상세 동작과 중복되므로 여기서는 상세 설명을 생략하기로 한다.Detailed operations of the OFDM demodulators 259100 and 259200, the MIMO decoder 259300, the frame demapper 259400, and the BICM decoders 259500 and 259600 of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 are described in detail with reference to FIG. Since the detailed operation of the corresponding block is overlapped, the detailed description thereof will be omitted.
도 37의 방송 신호 수신 장치는 제 1 BICM 디코더(259500)에서 출력된 PLP(PLP1)로부터 베이스 레이어의 데이터를, 제 2 BICM 디코더 (259600)에서 출력된 PLP(PLP2)로부터 인핸스먼트 레이어의 데이터를 획득한 후 이들을 SVC 디코딩하여 서비스를 제공할 수 있다. 만일 방송 신호 수신 장치에서 베이스 레이어의 데이터만을 획득한 경우에는, 베이스 레이어의 데이터를 디코딩하여 기본 서비스를 제공할 수 있으며, 인핸스먼트 레이어의 데이터까지 획득한 경우에는 상위 화질/음질의 서비스를 제공할 수 있을 것이다.The broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 receives data of a base layer from a PLP (PLP1) output from a first BICM decoder 259500 and data of an enhancement layer from a PLP (PLP2) output from a second BICM decoder 259600. After acquiring, they may be SVC decoded to provide a service. If only the data of the base layer is acquired by the broadcast signal receiving apparatus, the base layer may be provided by decoding the data of the base layer. If the data of the enhancement layer is acquired, the higher quality / sound quality service may be provided. Could be.
한편, 하나의 PLP를 이용하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 모두 전송하는 경우에는 도 36의 방송 신호 송신 장치의 BICM 모듈 앞에 먹스가 더 포함되는 것을 일 실시예로 한다.Meanwhile, when transmitting both the base layer data and the enhancement layer data using one PLP, the mux is further included in front of the BICM module of the broadcast signal transmitting apparatus of FIG. 36.
즉, SVC 인코더에서 출력되는 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어의 데이터가 하나의 PLP(PLP1)에 포함되어 먹스로 입력된다. 이 경우 먹스는 PLP(PLP1)에 포함된 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 구분하여 각 BICM 모듈(258100,258200)로 출력한다. 이 경우 방송 신호 송신 장치는 하나의 타임 인터리버가 구비되며, 타임 인터리버에서 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어가 합쳐져서 두 레이어가 섞인채 인터리빙이 수행되어, 시간 영역의 다이버시티가 획득된다. 이때 PLP내의 베이스 레이어에 해당하는 데이터는 SISO 또는 MISO 처리되고, 인핸스먼트 레이어에 해당하는 데이터는 MIMO 처리되어 전송되는 것을 일 실시예로 한다.That is, data of the base layer and the enhancement layer output from the SVC encoder are included in one PLP (PLP1) and input to the mux. In this case, the mux divides the data of the base layer and the enhancement layer included in the PLP (PLP1) and outputs the data to each BICM module (258100, 258200). In this case, the apparatus for transmitting broadcast signals includes one time interleaver. In the time interleaver, the base layer and the enhancement layer are combined to interleave the two layers so that diversity is obtained in the time domain. At this time, the data corresponding to the base layer in the PLP is SISO or MISO processing, and the data corresponding to the enhancement layer is MIMO processed and transmitted according to an embodiment.
그리고 송신측에서 하나의 PLP를 이용하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 모두 전송하는 경우, 도 37의 방송 신호 수신 장치의 프레임 디매퍼는 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 포함하는 PLP(PLP1)를 추출하여 출력한다. 이 경우 방송 신호 수신 장치는 하나의 타임 디인터리버가 구비되며, 타임 디인터리버에서 상기 PLP(PLP1)를 타임 디인터리빙하여 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터를 분리한 후 각각을 시간 영역에서 재배치하여 각각의 스트림으로 출력한다. BICM 디코더들(259500, 259600)은 베이스 레이어 스트림과 인핸스먼트 레이어 스트림을 각각 처리한다. When the transmitting side transmits both the base layer data and the enhancement layer data using one PLP, the frame demapper of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 includes the base layer data and the enhancement layer data. PLP (PLP1) is extracted and output. In this case, the broadcast signal receiving apparatus includes one time deinterleaver, and time deinterleaving the PLP (PLP1) in the time deinterleaver to separate data of the base layer and data of the enhancement layer, and then rearrange them in the time domain. Output each stream. The BICM decoders 259500 and 259600 process the base layer stream and the enhancement layer stream, respectively.
이때 BICM 디코더들(259500, 259600)에서 에러 정정되어 출력되는 베이스 레이어의 데이터와 인핸스먼트 레이어의 데이터는 SVC 디코딩되어 서비스를 제공할 수 있다. 만일 베이스 레이어의 데이터만을 획득한 경우에는, 베이스 레이어의 데이터를 디코딩하여 기본 서비스를 제공할 수 있으며, 인핸스먼트 레이어의 데이터까지 획득한 경우에는 상위 화질/음질의 서비스를 제공할 수 있다.At this time, the data of the base layer and the enhancement layer, which are error corrected and output by the BICM decoders 259500 and 259600, may be SVC decoded to provide a service. If only the data of the base layer is acquired, the base service may be provided by decoding the data of the base layer, and if the data of the enhancement layer is acquired, the higher quality / sound quality service may be provided.
상기 도 37의 방송 신호 수신 장치에서 MIMO 디코더(259300)는 프레임 디매퍼(259400)와 BICM 디코더들(259500, 259600) 사이에 위치할 수도 있다. 이 경우 도 37의 방송 신호 수신 장치는 도 29의 방송 신호 수신 장치의 동작 설명을 따른다.In the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37, the MIMO decoder 259300 may be located between the frame demapper 259400 and the BICM decoders 259500 and 259600. In this case, the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 37 follows the operation description of the broadcast signal receiving apparatus of FIG. 29.
한편 본 발명은 수신기에서 NGH 프레임과 같은 추가의 방송 신호 프레임을 식별하고 처리할 수 있도록 송신기에서 별도의 시그널링 정보를 전송할 수 있다. 본 발명은 별도의 시그널링 정보를 P1 심볼을 통해 전송하며, 이때의 P1 심볼을 new_system_P1 심볼이라 하기로 한다.Meanwhile, the present invention may transmit separate signaling information in the transmitter so that the receiver can identify and process additional broadcast signal frames such as NGH frames. The present invention transmits separate signaling information through a P1 symbol, and the P1 symbol at this time will be referred to as a new_system_P1 symbol.
상기 new_system_P1 심볼은 P1 심볼과 다를 수 있으며, 복수개가 될 수도 있다. 이때 new_system_P1 심볼은 신호 프레임의 시작 위치 즉, 프리앰블 영역 내 첫번째 P2 심볼 전단에 위치하는 것을 일 실시예로 한다. 이 경우 프리앰블 영역은 하나 이상의 new_system_P1 심볼과 하나 이상의 P2 심볼로 구성된다.The new_system_P1 symbol may be different from the P1 symbol and may be plural. In this embodiment, the new_system_P1 symbol is positioned at the start of the signal frame, that is, in front of the first P2 symbol in the preamble region. In this case, the preamble region includes one or more new_system_P1 symbols and one or more P2 symbols.
도 38의 (a)는 본 발명에 따른 P1 심볼 구조이다. 도 38의 (a)에서 P1 심볼과 P2 심볼 부분을 프리앰블 영역이라 하고, 바디 영역을 데이터 영역이라 하기로 한다. 상기 데이터 영역은 복수개의 데이터 심볼들(또는 데이터 OFDM 심볼이라 함)들로 구성된다.38 (a) shows a P1 symbol structure according to the present invention. In FIG. 38A, the P1 symbol and the P2 symbol portion are referred to as a preamble region, and the body region is referred to as a data region. The data area is composed of a plurality of data symbols (or data OFDM symbols).
도 38의 (a)에서 P1 심볼은 유효(effective) 심볼(A)의 앞쪽 일부와 뒤쪽 일부를 각각 복사하고 +fSH 만큼 주파수 쉬프트한 후 유효 심볼(A)의 앞(C)과 뒤(B)에 위치시켜 생성된다. 본 발명은 C 부분을 프리픽스(prefix)라 하고, B 부분을 포스트픽스(postfix)라 하기로 한다. 즉, P1 심볼은 프리픽스, 유효 심볼, 포스트픽스 부분으로 구성된다. 본 발명은 이러한 P1 심볼 구조를 C-A-B 구조라 하기도 한다. 이때 P1 심볼은 1K OFDM 심볼인 것을 일 실시예로 한다. 그리고 A 부분(TP1A)은 112us의 길이를, C 부분(TP1C)은 59us의 길이를, B 부분(TP1B)은 53us의 길이를 갖는 것을 일 실시예로 한다.In (a) of FIG. 38, the P1 symbols copy the front part and the rear part of the effective symbol A, respectively, and shift the frequency by + f SH and then the front (C) and the rear (B) of the effective symbol A. To be created). In the present invention, the C portion is called a prefix, and the B portion is called a postfix. That is, the P1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix portion. In the present invention, such a P1 symbol structure is also referred to as a CAB structure. In this case, the P1 symbol is a 1K OFDM symbol according to an embodiment. The A portion T P1A has a length of 112 us, the C portion T P1C has a length of 59 us, and the B portion T P1B has a length of 53 us.
도 38의 (b)는 본 발명에 따른 P1 심볼의 생성 과정을 보인 P1 심볼 제네레이터의 구성 블록도이다. 도 38의 (b)는 CDS(Carrier Distribution Sequence) 테이블 모듈(280110), MSS(Modulation Signaling Sequence) 모듈(280120), DBPSK(Differential Binary Phase Shift Keying) 매핑 모듈(280130), 스크램블링 모듈(280140), IFFT 모듈(280160), 및 C-A-B 구조 모듈(280170)을 포함한다. 도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터의 각 블록의 동작을 통해 최종적으로 C-A-B 구조 모듈(280170)에서 도 38의 (a)와 같은 P1 심볼을 출력한다.38 (b) is a block diagram illustrating the construction of a P1 symbol generator showing a process of generating a P1 symbol according to the present invention. 38 (b) shows a carrier distribution sequence (CDS) table module 280110, a modulation signaling sequence (MSS) module 280120, a differential binary phase shift keying (DBPSK) mapping module 280130, a scrambling module 280140, IFFT module 280160, and CAB structure module 280170. Finally, through the operation of each block of the P1 symbol generator of FIG. 38 (b), the C-A-B structure module 280170 finally outputs the P1 symbol as shown in FIG. 38 (a).
본 발명은 도 38의 (a)의 P1 심볼 구조를 변형하거나 도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터를 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성하는 것을 일 실시예로 한다. 또는 도 38의 (a)의 P1 심볼 구조와 도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터를 모두 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, a new_system_P1 symbol is generated by modifying the P1 symbol structure of FIG. 38A or the P1 symbol generator of FIG. 38B. Alternatively, a new_system_P1 symbol may be generated by modifying both the P1 symbol structure of FIG. 38A and the P1 symbol generator of FIG. 38B.
도 38의 (a)의 P1 심볼을 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성한다면, 다음의 방법들 중 적어도 하나를 사용하여 생성할 수 있다. 일 예로, 프리픽스와 포스트픽스를 위한 주파수 쉬프트(또는 변위라 함) 값(fSH)을 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성할 수 있다. 다른 예로, P1 심볼의 길이(예, TP1C, TP1B의 길이)를 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성할 수 있다. 또 다른 예로, P1 심볼의 길이를 1K에서 512,256,128 등으로 대체하여 new_system_P1 심볼을 생성할 수 있다. 이 경우 P1 심볼 구조에 사용되는 파라미터들(예, fSH, TP1C, TP1B)도 적절하게 수정되어야 한다.If a new_system_P1 symbol is generated by modifying the P1 symbol of FIG. 38 (a), it may be generated using at least one of the following methods. For example, a new_system_P1 symbol may be generated by modifying a frequency shift (or displacement) value f SH for a prefix and a postfix. As another example, a new_system_P1 symbol may be generated by modifying the length of the P1 symbol (eg, the lengths of T P1C and T P1B ). As another example, a new_system_P1 symbol may be generated by replacing the length of the P1 symbol with 512, 256, 128, etc. at 1K. In this case, the parameters used in the P1 symbol structure (eg, f SH , T P1C , T P1B ) should also be appropriately modified.
도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터를 변형시켜 new_system_P1 심볼을 생성한다면, 다음의 방법들 중 적어도 하나를 사용하여 생성할 수 있다. 일 예로, CDS 테이블 모듈(280110), MSS 모듈(280120) 및 C-A-B 구조 모듈(280170)으로부터 P1 심볼에 사용되는 액티브 캐리어(active carrier)의 분포를 바꾸는 방법(예를 들어, CDS 테이블 모듈(280110)이 다른 CSS(Complementary Set of Sequence)를 사용하는 방법 등)을 사용하여 new_system_P1 심볼을 생성할 수 있다. 다른 예로, P1 심볼로 전송하는 정보를 위한 패턴을 변형시키는 방법(예를 들어, MSS 모듈(280120)이 다른 CSS를 사용하는 방법 등)등을 사용하여 new_system_P1 심볼을 생성할 수 있다.If the P1 symbol generator of FIG. 38 (b) is modified to generate a new_system_P1 symbol, it may be generated using at least one of the following methods. For example, a method of changing the distribution of active carriers used for the P1 symbol from the CDS table module 280110, the MSS module 280120, and the CAB structure module 280170 (eg, the CDS table module 280110). You can use this other CSS (Complementary Set of Sequence) to generate a new_system_P1 symbol. As another example, a new_system_P1 symbol may be generated using a method of transforming a pattern for information transmitted as a P1 symbol (for example, the MSS module 280120 uses another CSS).
한편 본 발명은 프리앰블 영역에 추가적으로 프리앰블 심볼을 할당할 수도 있다. 본 발명은 설명의 편의를 위해 추가의 프리앰블 심볼을 AP1 심볼(Additional Preamble symbol)이라 하기로 한다. 본 발명은 매우 낮은 SNR 또는 시간-선택적인 페이딩 조건들에서 모바일 방송(즉, NGH) 신호의 검출 성능을 향상시키기 위해 신호 프레임에 하나 이상의 AP1 심볼을 추가한다.Meanwhile, the present invention may additionally allocate a preamble symbol to the preamble region. For convenience of explanation, the present invention will be referred to as an additional preamble symbol as an AP1 symbol (Additional Preamble symbol). The present invention adds one or more AP1 symbols to the signal frame to improve the detection performance of the mobile broadcast (ie NGH) signal at very low SNR or time-selective fading conditions.
이때 상기 AP1 심볼은 신호 프레임의 프리앰블 영역 내 P1 심볼과 첫번째 P2 심볼 사이에 위치하는 것을 일 실시예로 한다. 즉, P1 심볼과 AP1 심볼이 연속적으로 전송된다. 만일 신호 프레임으로 P2 심볼이 전송되지 않는다면, 상기 AP1 심볼은 신호 프레임의 프리앰블 영역 내 P1 심볼과 첫번째 데이터 심볼 사이에 위치하는 것을 일 실시예로 한다. 다른 실시예로, P1 심볼과 AP1 심볼은 하나의 신호 프레임 내에서 비연속적인 위치에 할당되어 전송될 수도 있다.In this embodiment, the AP1 symbol is located between the P1 symbol and the first P2 symbol in the preamble region of the signal frame. That is, the P1 symbol and the AP1 symbol are transmitted continuously. If the P2 symbol is not transmitted in the signal frame, the AP1 symbol is positioned between the P1 symbol and the first data symbol in the preamble region of the signal frame. In another embodiment, the P1 symbol and the AP1 symbol may be allocated and transmitted at discontinuous positions in one signal frame.
본 발명에 따른 신호 프레임에서 프리앰블 영역은 P1 심볼, 하나 이상의 AP1 심볼, 하나 이상의 P2 심볼로 구성된다. 그리고 데이터 영역은 복수개의 데이터 심볼들(또는 데이터 OFDM 심볼이라 함)들로 구성된다.In the signal frame according to the present invention, the preamble region includes a P1 symbol, one or more AP1 symbols, and one or more P2 symbols. The data area is composed of a plurality of data symbols (or data OFDM symbols).
상기 AP1 심볼은 전술한 new_system_P1 심볼을 생성하는 실시예에서와 같이 도 38의 (a)의 P1 심볼 구조를 변형하거나 도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터를 변형시켜 생성하는 것을 일 실시예로 한다. 다른 실시예로, 도 38의 (a)의 P1 심볼 구조와 도 38의 (b)의 P1 심볼 제네레이터를 모두 변형시켜 AP1 심볼을 생성할 수도 있다. As in the embodiment of generating the new_system_P1 symbol described above, the AP1 symbol is generated by modifying the P1 symbol structure of FIG. 38 (a) or by modifying the P1 symbol generator of FIG. 38 (b). . In another embodiment, the AP1 symbol may be generated by modifying both the P1 symbol structure of FIG. 38A and the P1 symbol generator of FIG. 38B.
본 발명에 따른 P1 심볼과 AP1 심볼은 송신기의 OFDM 제네레이터 내 P1 삽입 모듈에서 매 신호 프레임마다 삽입하는 것을 일 실시예로 한다. 즉, 상기 P1 삽입 모듈은 매 신호 프레임마다 2개 이상의 프리앰블 심볼을 삽입한다. 다른 실시예로, P1 삽입 모듈 후단에 AP1 삽입 모듈을 추가하고, AP1 삽입 모듈에서 AP1 심볼을 삽입할 수도 있다. 본 발명에서와 같이 2개 이상의 프리앰블 심볼을 사용하는 경우 모바일 페이딩 환경에서 발생할 수 있는 버스트 페이딩(burst fading)에 더욱 강인해지고, 신호 검출(signal detection) 성능을 향상시키는 장점을 가진다.According to an embodiment of the present invention, the P1 symbol and the AP1 symbol are inserted in every signal frame by the P1 insertion module in the OFDM generator of the transmitter. That is, the P1 insertion module inserts two or more preamble symbols in every signal frame. In another embodiment, an AP1 insertion module may be added after the P1 insertion module, and an AP1 symbol may be inserted in the AP1 insertion module. When using two or more preamble symbols as in the present invention, it is more robust to burst fading that may occur in a mobile fading environment, and has an advantage of improving signal detection performance.
도 39는 본 발명에 따른 AP1 심볼을 포함하는 추가적인 방송 신호 예를 들어, 모바일 방송 신호를 전송하기 위한 수퍼 프레임 구조를 나타낸다. 39 illustrates a super frame structure for transmitting an additional broadcast signal including an AP1 symbol according to the present invention, for example, a mobile broadcast signal.
상기 수퍼 프레임 내 추가적인 방송 신호를 전송하는 신호 프레임 예를 들어, NGH 신호를 전송하는 NGH 프레임은 도 39에서와 같이 P1 심볼, AP1 심볼, 하나 이상의 P2 심볼, 복수개의 데이터 심볼들로 구성된다. 여기서 P1 심볼은 P1 시그널링 정보를 전송하고, AP1 심볼은 AP1 시그널링 정보를 전송하며, P2 심볼은 L1 시그널링 정보를 전송한다. 상기 P1 시그널링 정보는 S1 필드와 S2 필드를 포함한다. S1 필드는 프리앰블 포맷을 시그널링하고, S2 필드는 FFT 사이즈 등을 시그널링한다.Signal frame for transmitting an additional broadcast signal in the super frame, for example, an NGH frame for transmitting an NGH signal is composed of a P1 symbol, an AP1 symbol, one or more P2 symbols, and a plurality of data symbols as shown in FIG. 39. Here, the P1 symbol transmits P1 signaling information, the AP1 symbol transmits AP1 signaling information, and the P2 symbol transmits L1 signaling information. The P1 signaling information includes an S1 field and an S2 field. The S1 field signals the preamble format, and the S2 field signals the FFT size and the like.
AP1 심볼을 제외한 나머지 심볼들은 도 1과 중복되므로 여기서는 중복되는 부분의 설명은 생략하고, 차이나는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.Since the remaining symbols except for the AP1 symbol are overlapped with FIG. 1, the description of the overlapping portions will be omitted and only the differences will be described.
상기 AP1 심볼에 의해 전송되는 AP1 시그널링 정보는 추가적인 전송 파라미터를 포함한다. 상기 AP1 시그널링 정보는 해당 신호 프레임에 삽입되는 파일럿의 패턴 정보를 포함하는 것을 일 실시예로 한다. 이를 이용하여 L1 프리 시그널링 정보를 전송 프레임(예를 들어, 데이터 영역의 데이터 심볼)에 스프레드시켜서 L1 프리 시그널링 정보의 페이딩(fading) 환경에 대한 로버스트니스(robustness)를 증가시킬 수 있다.The AP1 signaling information transmitted by the AP1 symbol includes additional transmission parameters. According to an embodiment of the present invention, the AP1 signaling information includes pattern information of a pilot inserted into a corresponding signal frame. By using this, the L1 pre-signaling information may be spread over a transmission frame (for example, data symbols in the data area) to increase robustness of a fading environment of the L1 pre-signaling information.
본 발명은 AP1 시그널링 정보를 통해 현재 신호 프레임의 파일럿 패턴을 지시함으로써, L1-프리 시그널링 정보가 데이터 영역의 데이터 심볼들에 스프레드되어 있을 때에도 수신기는 데이터 영역의 L1-프리 시그널링 정보를 디코딩하기 전에 파일럿 패턴을 알 수 있다.The present invention indicates the pilot pattern of the current signal frame through the AP1 signaling information, so that even when the L1-pre signaling information is spread to the data symbols of the data region, the receiver may pilot before decoding the L1-pre signaling information of the data region. The pattern can be seen.
도 40은 본 발명에 따른 AP1 심볼을 삽입하기 위한 방송 신호 송신 장치의 OFDM 제네레이터의 일 실시예를 보이고 있다. 도 40의 OFDM 제네레이터는 MISO 또는 MIMO 방식으로 방송 신호를 전송할 때의 일 실시예를 보인 것으로서, 특히 2개의 전송 안테나를 통해 MISO 또는 MIMO 방식으로 방송 신호를 전송하는 예를 보인 것이다. 40 shows an embodiment of an OFDM generator of a broadcast signal transmission apparatus for inserting an AP1 symbol according to the present invention. The OFDM generator of FIG. 40 illustrates an embodiment of transmitting a broadcast signal in an MISO or MIMO scheme, and particularly illustrates an example of transmitting a broadcast signal in an MISO or MIMO scheme through two transmission antennas.
이를 위해, OFDM 제네레이터는 MISO/MIMO 프로세서(302110), 2개의 파일럿 삽입기(302121,302122), 2개의 IFFT 모듈(302131,302132), 2개의 PAPR 리덕션 모듈(302141,302142), 2개의 GI 삽입 모듈(302151,302152), 2개의 P1 심볼 삽입 모듈(302161,302162), 2개의 AP1 심볼 삽입 모듈(302171,302172), 및 2개의 DAC(302181,302182)로 구성된다. 본 발명은 제1 전송 안테나(Tx1)를 통해 전송될 방송 신호를 변조하는 블록을 제1 송신부라 하고, 제2 전송 안테나(Tx2)를 통해 전송될 방송 신호를 변조하는 블록을 제2 송신부라 하기로 한다. 제1 송신부는 파일럿 삽입기(302121), IFFT 모듈(302131), PAPR 리덕션 모듈(302141), GI 삽입 모듈(302151), P1 심볼 삽입 모듈(302161), AP1 심볼 삽입 모듈(302171), 및 DAC(302181)를 포함한다. 제2 송신부는 파일럿 삽입기(302122), IFFT 모듈(302132), PAPR 리덕션 모듈(302142), GI 삽입 모듈(302152), P1 심볼 삽입 모듈(302162), AP1 심볼 삽입 모듈(302172), 및 DAC(302182)를 포함한다.To this end, the OFDM generator includes a MISO / MIMO processor 302110, two pilot inserters 302121, 302122, two IFFT modules 302131, 302132, two PAPR reduction modules 302141, 302142, two GI insertions. Module 302151, 302152, two P1 symbol insertion modules 302161, 302162, two AP1 symbol insertion modules 302171, 302172, and two DACs 302181, 302182. In the present invention, a block for modulating a broadcast signal to be transmitted through a first transmit antenna Tx1 is called a first transmitter, and a block for modulating a broadcast signal to be transmitted through a second transmit antenna Tx2 is referred to as a second transmitter. Shall be. The first transmitter includes a pilot inserter 302121, an IFFT module 302131, a PAPR reduction module 302141, a GI insertion module 302151, a P1 symbol insertion module 302161, an AP1 symbol insertion module 302171, and a DAC ( 302181). The second transmitter is a pilot inserter 302122, an IFFT module 302132, a PAPR reduction module 302142, a GI insertion module 302152, a P1 symbol insertion module 302162, an AP1 symbol insertion module 302172, and a DAC ( 302182).
상기 MISO/MIMO 프로세싱 모듈(301110)은 2개의 전송 안테나를 통해 전송하기 위해, 각 경로로 입력된 신호에 대하여 전송 다이버시티를 가질 수 있도록 MISO 및/또는 MIMO 인코딩을 수행한 후 각 파일럿 삽입기(302121, 302122)로 출력한다. 여기서 MIMO 인코딩은 BICM 모듈 내 성상도 맵퍼에서 수행될 수 있으며, 이 경우 OFDM 제네레이터에서 MIMO 인코딩은 수행되지 않는다.The MISO / MIMO processing module 301110 performs MISO and / or MIMO encoding to transmit transmit diversity on a signal input to each path to transmit through two transmit antennas, and then performs each pilot inserter ( 302121 and 302122. In this case, the MIMO encoding may be performed in the constellation mapper in the BICM module. In this case, the MIMO encoding is not performed in the OFDM generator.
상기 파일럿 삽입기(302121, 302122)는 결정된 파일럿 패턴의 파일럿을 신호 프레임 내 해당 위치에 삽입하여 IFFT 모듈(302131, 302132)로 출력한다. 이때 파일럿 패턴 정보는 AP1 시그널링 정보에 시그널링될 수도 있고, L1 시그널링 정보에 시그널링될 수도 있다. 또는 AP1 시그널링 정보와 L1 시그널링 정보에 모두 시그널링될 수도 있다.The pilot inserters 302121 and 302122 insert pilots of the determined pilot patterns at corresponding positions in the signal frame and output them to the IFFT modules 302131 and 302132. In this case, the pilot pattern information may be signaled to the AP1 signaling information or may be signaled to the L1 signaling information. Alternatively, both the AP1 signaling information and the L1 signaling information may be signaled.
상기 IFFT 모듈(302131, 302132)은 고속 역푸리에 변환을 통해 파일럿이 삽입된 각 신호를 시간 영역으로 변환하여 PAPR 리덕션 모듈(302141, 302142)로 출력한다.The IFFT modules 302131 and 302132 convert the pilot-inserted signals into the time domain through a fast inverse Fourier transform and output them to the PAPR reduction modules 302141 and 302142.
상기 PAPR 리덕션 모듈(302141, 302142)은 시간 영역의 신호들의 PAPR을 감소시켜 GI 삽입 모듈(302151, 302152)로 출력한다. 또한 PAPR 리덕션 알고리즘(PAPR reduction algorithm)에 따라 필요한 정보를 파일럿 삽입기(302121, 302122)로 피드백할 수 있다.The PAPR reduction modules 302141 and 302142 reduce the PAPR of signals in the time domain and output them to the GI insertion modules 302151 and 302152. In addition, necessary information may be fed back to the pilot inserters 302121 and 302122 according to the PAPR reduction algorithm.
상기 GI 삽입 모듈(302151, 302152)은 이펙티브 OFDM 심볼의 마지막 부분을 해당 OFDM 심볼의 앞부분에 복사함에 의해 cyclic prefix 형태로 가드 인터벌을 삽입하여 P1 심볼 삽입 모듈(302161, 302162)로 출력한다. 상기 GI 정보는 L1 프리 시그널링 정보에 시그널링된다. 또한 상기 GI 정보의 일부는 P1 시그널링 정보에 시그널링된다.The GI insertion module 302151 or 302152 inserts the guard interval in the form of a cyclic prefix by copying the last part of the effective OFDM symbol to the front of the OFDM symbol, and outputs the guard interval to the P1 symbol insertion module 302161 or 302162. The GI information is signaled to the L1 pre signaling information. In addition, part of the GI information is signaled to the P1 signaling information.
상기 P1 심볼 삽입 모듈(302161, 302162)은 각 신호 프레임의 시작 부분에 P1 심볼을 삽입하여 AP1 심볼 삽입 모듈(302171, 302172)로 출력한다.The P1 symbol insertion module 302161 or 302162 inserts a P1 symbol at the beginning of each signal frame and outputs the P1 symbol to the AP1 symbol insertion module 302171 or 302172.
상기 AP1 심볼 삽입 모듈(302171, 302172)는 상기 P1 심볼 다음에 AP1 심볼을 삽입하여 DAC(302181, 302182)로 출력한다. 여기서, P1 심볼과 AP1 심볼의 삽입은 P1 심볼 삽입 모듈(302161, 302162)에서 수행될 수 있으며, 이 경우 AP1 심볼 삽입 모듈(302171, 302172)은 생략된다.The AP1 symbol insertion module 302171 or 302172 inserts an AP1 symbol after the P1 symbol and outputs the AP1 symbol to the DACs 302181 and 302182. Here, the insertion of the P1 symbol and the AP1 symbol may be performed by the P1 symbol insertion module 302161 or 302162, in which case the AP1 symbol insertion module 302171 or 302172 is omitted.
상기 DAC(302181, 302182)는 AP1 심볼이 삽입된 각 신호 프레임을 아날로그 신호로 변환한 후 해당 전송 안테나(Tx1, Tx2)를 통해 전송한다. The DACs 302181 and 302182 convert each signal frame in which the AP1 symbol is inserted into an analog signal and then transmit them through corresponding transmission antennas Tx1 and Tx2.
한편 상기 파일럿 삽입기(302121, 302122)에서 신호 프레임에 파일럿을 삽입하여 전송하면, 수신기에서는 상기 파일럿을 프레임 동기, 주파수 동기, 시간 동기, 채널 추정, 전송 모드 인식 등에 사용한다.Meanwhile, when the pilot inserters 302121 and 302122 insert pilots into signal frames and transmit the signals, the receiver uses the pilots for frame synchronization, frequency synchronization, time synchronization, channel estimation, and transmission mode recognition.
본 발명에 따른 파일럿은 크게 2 종류로 나눌 수 있다. 하나는 분산형 파일럿(scattered pilot)이고, 다른 하나는 연속형 파일럿(continual pilot)이다. 분산형 파일럿은 무선 채널의 영향을 수신기에서 추정하고 보상하기 위해 사용되고, 연속형 파일럿은 수신기에서 정밀한 주파수 동기나 위상 에러를 제거하기 위해 사용된다. Pilots according to the present invention can be broadly divided into two types. One is a scattered pilot and the other is a continuous pilot. Distributed pilots are used to estimate and compensate for the effects of radio channels at the receiver, and continuous pilots are used to eliminate precise frequency synchronization or phase error at the receiver.
본 발명에서 분산형 파일럿 패턴의 종류는 복수개가 존재하며, FFT 사이즈 및 가이드 인터발(GI) 사이즈에 따라 복수개의 분산형 파일럿 패턴들 중 하나를 신호 프레임의 OFDM 심볼들에 삽입하여 전송하는 것을 일 실시예로 한다. 더욱 상세하게는, 본 발명에서 MIMO 방식을 사용할 경우, FFT 사이즈 및 GI 사이즈에 따라 9개의 분산형 파일럿 패턴들(PP1~PP9) 중 하나를 해당 신호 프레임의 OFDM 심볼들에 삽입하여 전송하는 것을 일 실시예로 한다.In the present invention, there are a plurality of types of distributed pilot patterns, and one of a plurality of distributed pilot patterns is inserted into OFDM symbols of a signal frame and transmitted according to the FFT size and the guide interval (GI) size. Yes. In more detail, in the present invention, when using the MIMO scheme, one of nine distributed pilot patterns PP1 to PP9 is inserted into OFDM symbols of the corresponding signal frame and transmitted according to the FFT size and the GI size. It is set as an Example.
본 발명에서 FFT 사이즈는 1k, 2k, 4k, 8k, 16k가 사용되고, GI 사이즈는 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4가 사용되는 것을 일 실시예로 한다. 상기 FFT 사이즈는 하나의 OFDM 심볼을 구성하는 서브 캐리어의 개수를 의미하고, 상기 GI 사이즈는 하나의 OFDM 심볼에서 GI가 차지하는 비율을 의미한다. 그러므로, OFDM 심볼 길이는 FFT 사이즈와 GI 사이즈에 따라 달라진다. In the present invention, the FFT size is 1k, 2k, 4k, 8k, 16k, and the GI size is 1/128, 1/32, 1/16, 19/256, 1/8, 19/128, 1/4 In one embodiment it will be. The FFT size refers to the number of subcarriers constituting one OFDM symbol, and the GI size refers to a ratio occupied by a GI in one OFDM symbol. Therefore, the OFDM symbol length depends on the FFT size and the GI size.
상기 GI 사이즈 정보는 L1 프리 시그널링 정보의 GUARD_INTERVAL 필드에 시그널링된다. 그리고 현재 신호 프레임에 삽입되는 파일럿 패턴 정보는 L1 프리 시그널링 정보 및/또는 AP1 시그널링 정보에 시그널링된다. The GI size information is signaled in the GUARD_INTERVAL field of the L1 pre signaling information. The pilot pattern information inserted into the current signal frame is signaled to the L1 pre-signaling information and / or the AP1 signaling information.
도 41은 본 발명에 따른 9개의 분산형 파일럿 패턴들의 파라미터의 일 예를 보인 테이블이다.41 is a table showing an example of parameters of nine distributed pilot patterns according to the present invention.
도 41의 테이블에서 Dx는 주파수 영역에서 파일럿을 전송하는 서브 캐리어간 거리이고, Dy는 시간 영역에서 동일한 위치의 파일럿 서브 캐리어간 OFDM 심볼의 개수를 의미한다. 즉, Dx는 하나의 OFDM 심볼 내에서 파일럿을 전송하는 서브 캐리어 간격(즉, Separation of pilot bearing carriers)을 의미하고, Dy는 파일럿의 OFDM 심볼 간격(즉, Number of symbols forming one scattered pilot sequence)을 의미한다.In the table of FIG. 41, Dx denotes a distance between subcarriers for transmitting a pilot in the frequency domain, and Dy denotes the number of OFDM subcarriers between pilot subcarriers at the same position in the time domain. That is, Dx denotes a subcarrier interval (ie, separation of pilot bearing carriers) for transmitting a pilot in one OFDM symbol, and Dy denotes an OFDM symbol interval (ie, number of symbols forming one scattered pilot sequence) of the pilot. it means.
여기서, 제1 분산형 파일럿 패턴(PP1)의 Dx값은 6이고 Dy값은 4이다. 즉, 제1 분산형 파일럿 패턴(PP1)은 신호 프레임 내 특정 OFDM 심볼에서 6개의 서브 캐리어마다 할당되고, 신호 프레임 내 동일한 위치의 특정 서브 캐리어에서 4개의 OFDM 심볼마다 할당된다. 제2 분산형 파일럿 패턴(PP2)의 Dx값은 12이고 Dy값은 2이다. 제3 분산형 파일럿 패턴(PP3)의 Dx값은 12이고 Dy값은 4이다. 제4 분산형 파일럿 패턴(PP4)의 Dx값은 24이고 Dy값은 2이다. 제5 분산형 파일럿 패턴(PP5)의 Dx값은 24이고 Dy값은 4이다. 제6 분산형 파일럿 패턴(PP6)의 Dx값은 48이고 Dy값은 2이다. 제7 분산형 파일럿 패턴(PP7)의 Dx값은 24이고 Dy값은 4이다. 제8 분산형 파일럿 패턴(PP8)의 Dx값은 12이고 Dy값은 16이다. 마지막으로 제9 분산형 파일럿 패턴(PP9)의 Dx값은 12이고 Dy값은 3이다. 즉, 제9 분산형 파일럿 패턴(PP9)은 신호 프레임 내 특정 OFDM 심볼에서 12개의 서브 캐리어마다 할당되고, 신호 프레임 내 동일한 위치의 특정 서브 캐리어에서 3개의 OFDM 심볼마다 할당된다.Here, the Dx value of the first distributed pilot pattern PP1 is 6 and the Dy value is 4. That is, the first distributed pilot pattern PP1 is allocated every six subcarriers in a specific OFDM symbol in a signal frame and every four OFDM symbols in a specific subcarrier at the same position in the signal frame. The Dx value of the second distributed pilot pattern PP2 is 12 and the Dy value is two. The Dx value of the third distributed pilot pattern PP3 is 12 and the Dy value is four. The Dx value of the fourth distributed pilot pattern PP4 is 24 and the Dy value is two. The Dx value of the fifth distributed pilot pattern PP5 is 24 and the Dy value is 4. The Dx value of the sixth distributed pilot pattern PP6 is 48 and the Dy value is two. The Dx value of the seventh distributed pilot pattern PP7 is 24 and the Dy value is four. The Dx value of the eighth distributed pilot pattern PP8 is 12 and the Dy value is 16. Finally, the Dx value of the ninth distributed pilot pattern PP9 is 12 and the Dy value is 3. That is, the ninth distributed pilot pattern PP9 is allocated every twelve subcarriers in a specific OFDM symbol in a signal frame and every three OFDM symbols in a specific subcarrier at the same position in the signal frame.
도 42는 본 발명에 따른 MIMO 방식이 적용되는 송신 장치에서 사용할 수 있는 9개의 분산형 파일럿 패턴들 중 FFT 사이즈와 GI 사이즈에 따라 해당 신호 프레임에서 사용할 수 있는 분산형 파일럿 패턴들의 예를 보이고 있다.42 shows examples of distributed pilot patterns that can be used in a corresponding signal frame according to FFT size and GI size among nine distributed pilot patterns that can be used in a transmission apparatus to which the MIMO scheme is applied according to the present invention.
예를 들면, FFT 사이즈가 16K이고 GI 사이즈가 FFT 사이즈의 1/32이면, 해당 신호 프레임에서 제2 파일럿 패턴(PP2), 제4 파일럿 패턴(PP4), 제5 파일럿 패턴(PP5) 중 하나를 사용할 수 있다. 다른 예로, FFT 사이즈가 16K이고 GI 사이즈가 FFT 사이즈의 1/16이면, 해당 신호 프레임에서 제2 파일럿 패턴(PP2), 제3 파일럿 패턴(PP3), 제9 파일럿 패턴(PP9) 중 하나를 사용할 수 있다.For example, if the FFT size is 16K and the GI size is 1/32 of the FFT size, one of the second pilot pattern PP2, the fourth pilot pattern PP4, and the fifth pilot pattern PP5 is included in the corresponding signal frame. Can be used. As another example, if the FFT size is 16K and the GI size is 1/16 of the FFT size, one of the second pilot pattern PP2, the third pilot pattern PP3, and the ninth pilot pattern PP9 may be used in the corresponding signal frame. Can be.
도 41과 도 42에서 각 분산형 파일럿 패턴을 보면, 각 신호 프레임에 삽입될 분산형 파일럿 패턴은 Dx, Dy, FFT 사이즈, GI 사이즈에 의해 결정됨을 알 수 있다.Referring to each of the distributed pilot patterns in FIGS. 41 and 42, it can be seen that the distributed pilot pattern to be inserted into each signal frame is determined by Dx, Dy, FFT size, and GI size.
도 43은 본 발명에 따른 제9 파일럿 패턴(PP9)의 일 실시예를 보이고 있다. 43 shows an embodiment of a ninth pilot pattern PP9 according to the present invention.
도 43에서 보면, 제9 파일럿 패턴(PP9)은 주파수 영역에서 파일럿을 전송하는 서브 캐리어간 거리인 Dx = 12이고, 시간 영역에서 동일한 위치의 파일럿 서브 캐리어간 OFDM 심볼의 개수인 Dy = 3이다. 이러한 규칙은 신호 프레임 내 마지막 OFDM 심볼을 제외한 모든 OFDM 심볼들에 동일하게 적용된다. 도 43의 신호 프레임 내 마지막 OFDM 심볼에서는 파일럿 패턴이 변경된다. 일 예로, 마지막 OFDM 심볼의 Dx값은 4가 된다. In FIG. 43, the ninth pilot pattern PP9 has a distance between subcarriers Dx = 12 for transmitting pilots in the frequency domain and Dy = 3, the number of OFDM symbols between pilot subcarriers at the same location in the time domain. This rule applies equally to all OFDM symbols except the last OFDM symbol in the signal frame. In the last OFDM symbol in the signal frame of FIG. 43, the pilot pattern is changed. As an example, the Dx value of the last OFDM symbol is 4.
도 43의 제9 분산형 파일럿 패턴은 두 개의 송신기 안테나(transmitter antenna)를 사용하는 MIMO/MISO 시스템을 위한 것이다. 신호 프레임 내 각 OFDM 심볼은 도트로 헤칭된 파일럿 셀들과 사선으로 헤칭된 파일럿 셀들을 모두 포함한다. 또한 각 OFDM 심볼의 첫번째 서브 캐리어에는 도트로 헤칭된 파일럿 셀들이 할당되고, 각 OFDM 심볼의 두번째 서브 캐리어에는 사선으로 헤칭된 파일럿 셀들이 할당된다. The ninth distributed pilot pattern of FIG. 43 is for a MIMO / MISO system using two transmitter antennas. Each OFDM symbol in the signal frame includes both pilot cells hatched with dots and pilot cells hatched with diagonal lines. In addition, pilot cells hatched with dots are allocated to the first subcarrier of each OFDM symbol, and pilot cells hatched with diagonal lines are allocated to the second subcarrier of each OFDM symbol.
이때, 수신기가 각 송신 안테나로부터 각 수신 안테나까지의 전송 채널을 추정할 수 있도록, 송신기는 두 송신 안테나로부터 파일럿 들의 합과 차를 전송한다. 즉, 도트로 헤칭된 파일럿 셀들은 두개의 송신 안테나가 동일한 부호의 동일한 파일럿 값을 전송하는 위치이고, 사선으로 헤칭된 파일럿 셀들은 두개의 송신 안테나가 동일한 파일럿 값을 전송하지만, 그 파일럿 값의 부호는 정반대인 위치이다. 그러므로, 수신기에서 파일럿을 검출할 때, 도트로 헤칭된 파일럿 셀에서는 두 송신기 안테나로부터 전송되는 파일럿 값의 합이 검출되고, 사선으로 헤칭된 파일럿 셀에서는 두 전송 안테나로부터 전송되는 파일럿 값의 차가 검출된다. 이때 파일럿 값은 송/수신기간의 약속에 의해 미리 결정된 값이다. 즉, 2개의 전송 안테나를 통해 각 신호 프레임을 포함하는 방송 신호를 전송한다면, OFDM 제네레이터 내 제1 송신부와 제2 송신부의 파일럿 삽입기에서 각각의 신호 프레임에 파일럿 신호를 삽입한다. 이때 제1 송신부의 파일럿 삽입기와 제2 송신부의 파일럿 삽입기 중 하나에서 사선으로 헤칭된 파일럿 셀들에 삽입되는 파일럿 신호의 부호를 반대로 한다. 그리고 제1 송신부의 파일럿 삽입기와 제2 송신부의 파일럿 삽입기에서는 도트로 헤칭된 파일럿 셀들에 삽입되는 두 파일럿 신호의 부호는 같게 한다. 본 발명은 제1 송신부와 제2 송신부에서 동일한 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 해당 신호 프레임에 삽입하는 것을 일 실시예로 한다. At this time, the transmitter transmits the sum and difference of pilots from the two transmit antennas so that the receiver can estimate the transmission channel from each transmit antenna to each receive antenna. That is, the pilot cells hatched with dots are locations where two transmit antennas transmit the same pilot value of the same sign, and the pilot cells hatched with diagonal lines transmit the same pilot value while the two transmit antennas transmit the same pilot value. Is the opposite position. Therefore, when the receiver detects a pilot, the sum of pilot values transmitted from two transmitter antennas is detected in a pilot cell hatched with dots, and the difference in pilot values transmitted from two transmission antennas is detected in a diagonally hatched pilot cell. . At this time, the pilot value is a value predetermined by the appointment of the transmission / reception period. That is, if a broadcast signal including each signal frame is transmitted through two transmission antennas, a pilot signal is inserted into each signal frame by a pilot inserter of a first transmitter and a second transmitter in an OFDM generator. At this time, the sign of the pilot signal inserted into the pilot cells hatched diagonally in one of the pilot inserter of the first transmitter and the pilot inserter of the second transmitter is reversed. In the pilot inserter of the first transmitter and the pilot inserter of the second transmitter, the signs of the two pilot signals inserted into the pilot cells hatched by dots are the same. According to an embodiment of the present invention, a pilot signal having the same pilot pattern is inserted into a corresponding signal frame by a first transmitter and a second transmitter.
도 43과 같은 구조의 파일럿 패턴에서는 매 OFDM 심볼마다 파일럿의 합과 차가 전송된다. 특히 각 OFDM 심볼의 처음 2개의 서브 캐리어가 파일럿의 합과 차를 전송하기 위해 각각 사용된다. 따라서, 도 43과 같은 파일럿 패턴을 사용하는 송신기가 전송 채널에 요구하는 조건은 채널의 코히어런스 시간(coherence time)이 1개의 OFDM 심볼 동안(symbol duration)이 되어야 한다는 것이다. 이것은 OFDM 방식을 이용한 시스템이 제공할 수 있는 가장 빠른 채널 추정 속도(speed)이다. 따라서 도 43과 같은 제9 파일럿 패턴(PP9)은 고속 모바일 서비스(fast mobile service)에 적합하다. In the pilot pattern of FIG. 43, the sum and difference of pilots are transmitted for every OFDM symbol. In particular, the first two subcarriers of each OFDM symbol are used to transmit the sum and difference of the pilots, respectively. Accordingly, a condition that the transmitter using the pilot pattern as shown in FIG. 43 requires the transmission channel is that the coherence time of the channel should be one OFDM symbol duration. This is the fastest channel estimation speed that an OFDM system can provide. Accordingly, the ninth pilot pattern PP9 illustrated in FIG. 43 is suitable for a fast mobile service.
다만, 도 43에서 보듯이 Dy=3이기 때문에 전술한 최고의 채널 추정 속도를 얻기 위하여, 본 발명의 OFDM 디모듈레이터는 분산형 파일럿 위치로부터 추정된 채널을 주파수 도메인(frequency domain)에서만 보간(interpolation)하는 것을 일 실시예로 한다. However, as shown in FIG. 43, since Dy = 3, the OFDM demodulator of the present invention interpolates the channel estimated from the distributed pilot position only in the frequency domain in order to obtain the highest channel estimation rate. In one embodiment.
또한 도 43의 제9 파일럿 패턴(PP9)을 이용하면, 파일럿의 합과 차를 보내는 파일럿 위치가 매 OFDM 심볼마다 존재하기 때문에, 각각 합과 차를 위한 에지 파일럿(edge pilot)을 전송한다. 이렇게 함으로써, 스펙트럼(spectrum)의 에지(edge)에서 채널 추정 오차를 줄일 수 있게 된다.In addition, using the ninth pilot pattern PP9 of FIG. 43, since pilot positions for transmitting a sum and a difference of pilots exist in every OFDM symbol, edge pilots for the sum and the difference are transmitted. By doing so, it is possible to reduce the channel estimation error at the edge of the spectrum.
도 44는 본 발명에 따른 P1 심볼의 구조와 AP1 심볼의 구조의 일 실시예를 보이고 있다. 도 44는 P1 심볼을 변형시켜 AP1 심볼을 생성하는 예이다. 44 shows an embodiment of the structure of the P1 symbol and the structure of the AP1 symbol according to the present invention. 44 shows an example of generating an AP1 symbol by modifying a P1 symbol.
도 44에서, 좌측의 P1 심볼은 유효 심볼(A)의 앞쪽 일부와 뒤쪽 일부를 각각 복사하고 +fSH 만큼 주파수 쉬프트한 후 유효 심볼(A)의 앞(C)과 뒤(B)에 위치시켜 생성된다. 본 발명은 C 부분을 prefix 부분이라 하고, B 부분을 postfix 부분이라 하기로 한다. 즉, P1 심볼은 프리픽스, 유효 심볼, 포스트픽스 부분으로 구성된다.In FIG. 44, the P1 symbol on the left is copied to the front part and the rear part of the valid symbol A, respectively, and frequency shifted by + f SH , and placed at the front (C) and the rear (B) of the valid symbol (A). Is generated. In the present invention, the C portion is called a prefix portion, and the B portion is called a postfix portion. That is, the P1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix portion.
도 44에서, 우측의 AP1 심볼은 유효 심볼(D)의 앞쪽 일부와 뒤쪽 일부를 각각 복사하고 -fSH 만큼 주파수 쉬프트한 후 유효 심볼(D)의 앞(F)과 뒤(E)에 위치시켜 생성된다. 본 발명은 F 부분을 prefix 부분이라 하고, E 부분을 postfix 부분이라 하기로 한다. 즉, AP1 심볼은 프리픽스, 유효 심볼, 포스트픽스 부분으로 구성된다.In FIG. 44, the AP1 symbol on the right side copies the front part and the rear part of the valid symbol D, respectively, and shifts the frequency by -f SH , and then positions them in front (F) and rear (E) of the valid symbol (D). Is generated. In the present invention, the F portion is called a prefix portion, and the E portion is called a postfix portion. That is, the AP1 symbol is composed of a prefix, a valid symbol, and a postfix part.
여기서 P1 심볼과 AP1 심볼에 사용된 두 주파수 쉬프트 값 +fSH, -fSH은 서로 동일하고 부호만 정반대이다. 즉, 주파수 쉬프트는 반대 방향으로 수행된다. 그리고 유효 심볼의 앞에 복사되는 C와 F의 길이는 서로 다르게 설정하고, 또한 유효 심볼의 뒤에 복사되는 B와 E의 길이도 서로 다르게 설정한다. 또는 C와 F의 길이는 다르게 하고, B와 E의 길이는 같게 설정할 수도 있으며, 그 반대로 설정할 수도 있다. 본 발명은 다른 실시예로, P1 심볼의 유효 심볼 길이와 AP1 심볼의 유효 심볼 길이를 다르게 설정할 수도 있다. 또 다른 실시예로, P1 심볼과 다른 CSS(Complementary Set Sequence)가 AP1 내 톤 선택 및 데이터 스크램블을 위해 사용된다.Here, the two frequency shift values + f SH and -f SH used for the P1 symbol and the AP1 symbol are identical to each other, and only opposite signs are used. In other words, the frequency shift is performed in the opposite direction. The lengths of C and F copied before the valid symbols are set differently, and the lengths of B and E copied after the valid symbols are set differently. Alternatively, the lengths of C and F may be different, and the lengths of B and E may be the same, or vice versa. According to another embodiment of the present invention, the effective symbol length of the P1 symbol and the effective symbol length of the AP1 symbol may be set differently. In another embodiment, a Complementary Set Sequence (CSS) different from the P1 symbol is used for tone selection and data scramble in AP1.
본 발명은 유효 심볼의 앞에 복사되는 C와 F의 길이는 서로 다르게 설정하고, 유효 심볼의 뒤에 복사되는 B와 E의 길이도 서로 다르게 설정하는 것을 일 실시예로 한다. According to an embodiment of the present invention, the lengths of C and F copied before the valid symbols are set differently, and the lengths of B and E copied after the valid symbols are set differently.
본 발명에 따른 C,B,F,E 길이는 다음의 수학식 11과 같이 구할 수 있다. C, B, F, E length according to the present invention can be obtained as shown in Equation 11 below.
수학식 11
Figure PCTKR2011000776-appb-M000011
 Equation 11
Figure PCTKR2011000776-appb-M000011
상기 수학식 11에서와 같이 P1 심볼과 AP1 심볼은 주파수 쉬프트 값은 동일하지만 정반대의 부호를 가진다. 또한 C,B의 길이를 설정하기 위해 A의 길이(TA)/2 값에 더해지거나 빼지는 옵셋 값과 F,E의 길이를 설정하기 위해 D의 길이(TD)/2 값에 더해지거나 빼지는 옵셋 값을 서로 다르게 설정한다. 본 발명은 P1 심볼의 옵셋 값은 30으로 설정하고, AP1 심볼의 옵셋 값은 15로 설정하는 것을 일 실시예로 한다. 상기 수치는 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예이며, 이 수치는 당업자에 의해 용이하게 변경될 수 있으므로 본 발명은 상기 수치에 한정되지 않는다.As shown in Equation 11, the P1 symbol and the AP1 symbol have the same frequency shift value but have opposite signs. In addition, an offset value is added to or subtracted from the length of A (T A ) / 2 to set the length of C and B, and an value added to or subtracted from the length of T (T D ) / 2 to set the length of F, E, or Set the offset value to be subtracted differently. According to an embodiment of the present invention, the offset value of the P1 symbol is set to 30 and the offset value of the AP1 symbol is set to 15. The above numerical values are examples for better understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above numerical values because the numerical values can be easily changed by those skilled in the art.
본 발명은 도 44와 같은 구조로 P1 심볼과 AP1 심볼을 생성하여 각 신호 프레임에 삽입함으로써, P1 심볼은 AP1 심볼의 검출 성능을 저하시키지 않고, 반대로 AP1 심볼은 P1 심볼의 검출 성능을 저하시키지 않는다. 또한 P1 심볼과 AP1 심볼의 검출 성능은 거의 동일하다. 그리고 P1 심볼과 AP1 심볼이 비슷한 구조를 가지도록 함으로써, 수신기의 복잡도를 최소화할 수 있다. In the present invention, the P1 symbol and the AP1 symbol are generated and inserted into each signal frame in the structure as shown in FIG. 44, so that the P1 symbol does not deteriorate the detection performance of the AP1 symbol, whereas the AP1 symbol does not deteriorate the detection performance of the P1 symbol. . In addition, the detection performance of the P1 symbol and the AP1 symbol are almost the same. The complexity of the receiver can be minimized by having a similar structure between the P1 symbol and the AP1 symbol.
이때, P1 심볼과 AP1 심볼은 서로 연속적으로 전송될 수도 있고, 또는 신호 프레임 내에서 서로 다른 위치에 할당되어 전송될 수도 있다. 서로 다른 위치에 할당되어 전송되는 경우, 프리앰블 심볼에 대해 높은 타임 다이버시티 효과를 얻을 수 있다. 본 발명은 연속적으로 전송하는 것을 일 실시예로 한다.In this case, the P1 symbol and the AP1 symbol may be continuously transmitted to each other, or may be allocated and transmitted at different positions within the signal frame. When the transmission is allocated to different positions, a high time diversity effect can be obtained for the preamble symbol. In one embodiment, the present invention transmits continuously.
도 45는 본 발명에 따른 OFDM 디모듈레이터의 또 다른 실시예를 보이고 있다. 본 발명은 MIMO 혹은 MISO로 전송된 신호를 수신하기 위해서 두 개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 이용하는 것을 일 실시예로 한다. 도 45의 OFDM 디모듈레이터는 두 개의 안테나(Rx1, Rx2)를 통해 수신되는 각 경로의 방송 신호를 입력받아 각각 OFDM 복조를 수행한다. 45 shows another embodiment of an OFDM demodulator according to the present invention. According to an embodiment of the present invention, two reception antennas Rx1 and Rx2 are used to receive a signal transmitted by MIMO or MISO. The OFDM demodulator of FIG. 45 receives broadcast signals of respective paths received through two antennas Rx1 and Rx2 and performs OFDM demodulation respectively.
도 45의 OFDM 디모듈레이터는 제1 수신부와 제2 수신부로 구성된다. 상기 제1 수신부는 ADC(306600), P1 심볼 검출기(306601), AP1 심볼 검출기(306602), 시간/주파수 동기부(306603), GI 제거기(306604), FFT 모듈(306605), 및 채널 추정기(306606)를 포함한다. 상기 제2 수신부는 ADC(306610), P1 심볼 검출기(306611), AP1 심볼 검출기(306612), 시간/주파수 동기부(306613), GI 제거기 (306614), FFT 모듈(306615), 및 채널 추정기(306616)을 포함한다. 상기 제1 수신부는 등화/MISO 디코더를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 수신부도 등화/MISO 디코더를 더 포함할 수 있다.The OFDM demodulator of FIG. 45 includes a first receiver and a second receiver. The first receiver is an ADC 306600, a P1 symbol detector 306601, an AP1 symbol detector 306602, a time / frequency synchronizer 306603, a GI canceller 306604, an FFT module 306605, and a channel estimator 306606 ). The second receiver is an ADC 306610, a P1 symbol detector 306611, an AP1 symbol detector 306612, a time / frequency synchronizer 306613, a GI canceller 306614, an FFT module 306615, and a channel estimator 306616. ). The first receiver may further include an equalizer / MISO decoder, and the second receiver may further include an equalizer / MISO decoder.
본 발명은 제1 수신부와 제2 수신부의 구조가 동일하므로, 제1 수신부에 대해서만 설명하기로 한다.Since the structure of the first receiver and the second receiver is the same, only the first receiver will be described.
즉, ADC(306600)는 안테나(Rx1)를 통해 수신된 아날로그 방송 신호를 디지털 신호로 변환하여 P1 심볼 검출기(306601)로 출력한다. 상기 P1 심볼 검출기(306601)은 디지털 방송 신호 중 P1 시그널링 정보를 전송하는 P1 심볼을 검출 및 디코딩하여 현재 수신한 신호가 어떤 프레임 구성을 갖고 있는지 알아낸다. 상기 AP1 심볼 검출기(306602)은 디지털 방송 신호 중 AP1 시그널링 정보를 전송하는 AP1 심볼을 검출 및 디코딩하여 현재 신호 프레임의 파일럿 패턴 정보 등을 얻는다. 여기서, P1 심볼과 AP1 심볼의 검출 및 디코딩은 P1 심볼 검출기(306601에서 수행될 수 있으며, 이 경우 AP1 심볼 검출기(306602)는 생략된다.That is, the ADC 306600 converts the analog broadcast signal received through the antenna Rx1 into a digital signal and outputs the digital signal to the P1 symbol detector 306601. The P1 symbol detector 306601 detects and decodes a P1 symbol that transmits P1 signaling information among digital broadcast signals to find out what frame configuration the currently received signal has. The AP1 symbol detector 306602 detects and decodes an AP1 symbol that transmits AP1 signaling information among digital broadcast signals to obtain pilot pattern information of a current signal frame. Here, the detection and decoding of the P1 symbol and the AP1 symbol may be performed by the P1 symbol detector 306601, in which case the AP1 symbol detector 306602 is omitted.
상기 시간/주파수 동기부(306603)는 상기 P1 시그널링 정보와 AP1 시그널링 정보를 이용하여 가드 인터벌 검출을 포함하는 시간 동기와 주파수 동기를 수행한다. 동기가 이뤄진 후에 가드 인터벌 제거기(306604)에서 가드 인터벌을 제거하고, FFT 모듈(306605)을 통해서 주파수 영역의 신호로 변환된다. 채널 추정 모듈(306606)은 주파수 영역에 삽입된 파일럿 신호들로부터 전송 안테나로부터 수신 안테나까지의 전송 채널을 추정한다. The time / frequency synchronization unit 306603 performs time synchronization and frequency synchronization including guard interval detection using the P1 signaling information and the AP1 signaling information. After synchronization is performed, the guard interval remover 306604 removes the guard interval and converts it into a signal in the frequency domain through the FFT module 306605. The channel estimation module 306606 estimates a transmission channel from the transmit antenna to the receive antenna from the pilot signals inserted in the frequency domain.
도 46은 본 발명에 따른 P1 심볼 검출기(306601)의 일 실시예를 보이고 있다. P1 심볼 검출기(306601)은 C-A-B 프리앰블 검출기라 하기도 한다. 즉, 상기 ADC(306600)에서 디지털로 변환된 신호는 P1 심볼 검출기(306601)의 다운 쉬프터(307101), 제1 콘쥬게이터(307103), 및 제2 지연기(307106)로 입력된다. 46 shows an embodiment of a P1 symbol detector 306601 in accordance with the present invention. The P1 symbol detector 306601 may also be referred to as a C-A-B preamble detector. That is, the signal digitally converted by the ADC 306600 is input to the down shifter 307101, the first conjugator 307103, and the second delayer 307106 of the P1 symbol detector 306601.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
상기 다운 쉬프터(307101)는 입력 신호에
Figure WO-DOC-MATHS-441
값을 곱해서 역변조를 수행한다. 상기 다운 쉬프터(307101)에서 역변조가 수행되면, 주파수 쉬프트되어 입력되는 신호가 원래의 신호로 복원된다. 상기 역변조된 신호는 제1 지연기(307102)와 제2 콘쥬게이터(307107)로 출력된다. [Revisions under Rule 91 11.04.2011]
The down shifter 307101 is connected to an input signal.
Figure WO-DOC-MATHS-441
Inverse modulation is performed by multiplying the values. When the inverse modulation is performed in the down shifter 307101, the frequency shifted input signal is restored to the original signal. The inversely modulated signal is output to the first delayer 307102 and the second condenser 307107.
상기 제1 지연기(307102)는 역변조된 신호를 C 파트의 길이(TC)만큼 지연시켜 제1 콘쥬게이터(307103)로 출력한다. 상기 제1 콘쥬게이터(307103)는 C 파트의 길이(TC)만큼 지연된 신호를 복소 콘쥬게이트(complex-conjugate) 시킨 후 입력 신호와 곱하여 제1 필터(307104)로 출력한다. 상기 제1 필터(307104)는 TR=TA 길이를 갖는 러닝 애버리지 필터(running average filter)를 이용하여 입력 신호에 불필요하게 남아있는 변조 성분을 제거한 후 제3 지연기(307105)로 출력한다. 상기 제3 지연기(307105)는 필터링된 신호를 A 파트(즉, 유효 심볼)의 길이(TA)만큼 지연시켜 곱셈기(307109)로 출력한다.The first delayer 307102 delays the inversely modulated signal by the length T C of the C part and outputs the delayed signal to the first condenser 307103. The first conjugator 307103 complex-conjugates the signal delayed by the length T C of the C part, and multiplies the signal by the input signal to output the first filter 307104. The first filter 307104 removes unnecessary components remaining in the input signal using a running average filter having a length T R = T A and then outputs the same to the third delayer 307105. The third delayer 307105 delays the filtered signal by the length T A of the A part (that is, the effective symbol) and outputs the delayed signal to the multiplier 307109.
상기 제2 지연기(307106)는 입력 신호를 B 파트의 길이(TB)만큼 지연시켜 제2 콘쥬게이터(307107)로 출력한다. 상기 제2 콘쥬게이터(307107)는 B 파트의 길이(TB)만큼 지연된 신호를 복소 콘쥬게이트(complex-conjugate) 시킨 후 역변조된 신호와 곱하여 제2 필터(307108)로 출력한다. 상기 제2 필터(307108)는 TR=TA 길이를 갖는 러닝 애버리지 필터(running average filter)를 이용하여 입력 신호에 불필요하게 남아있는 변조 성분을 제거한 후 곱셈기(307109)로 출력한다.The second delayer 307106 delays the input signal by the length T B of the B part and outputs the delayed signal to the second conjugator 307107. The second conjugator 307107 complex-conjugates the signal delayed by the length T B of the B part, multiplies the signal by the inversely modulated signal, and outputs the signal to the second filter 307108. The second filter 307108 removes unnecessary components remaining in the input signal by using a running average filter having a length T R = T A and outputs the result to the multiplier 307109.
상기 곱셈기(307109)는 상기 제2 필터(307109)의 출력과 A 파트의 길이(TA)만큼 지연된 신호를 곱한다. 이렇게 함으로써, 수신된 방송 신호의 각 신호 프레임으로부터 P1 심볼을 검출할 수 있다.The multiplier 307109 multiplies the output of the second filter 307109 by a signal delayed by the length T A of the A part. By doing so, the P1 symbol can be detected from each signal frame of the received broadcast signal.
여기서, C의 길이(TC), B의 길이(TB)는 상기 수학식 11을 적용하여 구할 수 있다. The length of C (T C), the length (T B) of B can be obtained by applying the equation (11).
도 47은 본 발명에 따른 AP1 심볼 검출기(306602)의 일 실시예를 보이고 있다. AP1 심볼 검출기(306602)은 F-D-E 프리앰블 검출기라 하기도 한다. 즉, 상기 ADC(306600)에서 디지털로 변환된 신호 또는 P1 심볼 검출기(306601)에서 출력되는 신호는 AP1 심볼 검출기(306602)의 업 쉬프터(308101), 제1 콘쥬게이터(308103), 및 제2 지연기(308106)로 입력된다. 47 shows an embodiment of the AP1 symbol detector 306602 according to the present invention. The AP1 symbol detector 306602 may also be referred to as an F-D-E preamble detector. That is, the signal digitally converted by the ADC 306600 or the signal output from the P1 symbol detector 306601 may be an upshifter 308101, a first condenser 308103, and a second delay of the AP1 symbol detector 306602. Input to the unit 308106.
[규칙 제91조에 의한 정정 11.04.2011]　
상기 업 쉬프터(308101)는 입력 신호에
Figure WO-DOC-MATHS-447
값을 곱해서 역변조를 수행한다. 상기 업 쉬프터(308101)에서 역변조가 수행되면, 주파수 쉬프트되어 입력되는 신호가 원래의 신호로 복원된다. 즉, 도 47의 업 쉬프터(308101)는 P1 심볼 검출기(306601)의 다운 쉬프터(307101)와 동일한 구조이지만, 역변조의 주파수 방향을 정반대로 하는 것이 다르다. 상기 업 쉬프터(308101)에서 역변조된 신호는 제1 지연기(308102)와 제2 콘쥬게이터(308107)로 출력된다. [Revisions under Rule 91 11.04.2011]
The up shifter 308101 is connected to the input signal.
Figure WO-DOC-MATHS-447
Inverse modulation is performed by multiplying the values. When the inverse modulation is performed in the up shifter 308101, the frequency shifted input signal is restored to the original signal. That is, the upshifter 308101 of FIG. 47 has the same structure as the downshifter 307101 of the P1 symbol detector 306601, except that the frequency direction of inverse modulation is reversed. The inversely modulated signal from the up shifter 308101 is output to the first delayer 308102 and the second conjugator 308107.
상기 제1 지연기(308102)는 역변조된 신호를 F 파트의 길이(TF)만큼 지연시켜 제1 콘쥬게이터(308103)로 출력한다. 상기 제1 콘쥬게이터(308103)는 F 파트의 길이(TF)만큼 지연된 신호를 복소 콘쥬게이트(complex-conjugate) 시킨 후 입력 신호와 곱하여 제1 필터(308104)로 출력한다. 상기 제1 필터(308104)는 TR=TD 길이를 갖는 러닝 애버리지 필터(running average filter)를 이용하여 입력 신호에 불필요하게 남아있는 변조 성분을 제거한 후 제3 지연기(308105)로 출력한다. 상기 제3 지연기(308105)는 필터링된 신호를 D 파트(즉, 유효 심볼)의 길이(TD)만큼 지연시켜 곱셈기(308109)로 출력한다.The first delayer 308102 delays the inversely modulated signal by the length T F of the F part and outputs the delayed signal to the first condenser 308103. The first conjugator 308103 complex-conjugates the signal delayed by the length T F of the F part, and multiplies the signal by the input signal to output the first filter 308104. The first filter 308104 removes unneeded modulation components from the input signal using a running average filter having a length T R = T D and outputs the result to the third delayer 308105. The third delayer 308105 delays the filtered signal by the length T D of the D part (that is, the effective symbol) and outputs the delayed signal to the multiplier 308109.
상기 제2 지연기(308106)는 입력 신호를 E 파트의 길이(TE)만큼 지연시켜 제2 콘쥬게이터(308107)로 출력한다. 상기 제2 콘쥬게이터(308107)는 E 파트의 길이(TE)만큼 지연된 신호를 복소 콘쥬게이트(complex-conjugate) 시킨 후 역변조된 신호와 곱하여 제2 필터(308108)로 출력한다. 상기 제2 필터(308108)는 TR=TD 길이를 갖는 러닝 애버리지 필터(running average filter)를 이용하여 입력 신호에 불필요하게 남아있는 변조 성분을 제거한 후 곱셈기(308109)로 출력한다.The second delayer 308106 delays the input signal by the length T E of the E part and outputs the delayed signal to the second conjugator 308107. The second conjugator 308107 complex-conjugates the signal delayed by the length T E of the E part, and then multiplies the signal by the inversely modulated signal and outputs the signal to the second filter 308108. The second filter 308108 removes unnecessary components remaining in the input signal by using a running average filter having a length T R = T D and outputs the result to the multiplier 308109.
상기 곱셈기(308109)는 상기 제2 필터(308109)의 출력과 D 파트의 길이(TD)만큼 지연된 신호를 곱한다. 이렇게 함으로써, 수신된 방송 신호의 각 신호 프레임으로부터 AP1 심볼을 검출할 수 있다. 여기서, F의 길이(TF), E의 길이(TE)는 상기 수학식 11을 적용하여 구할 수 있다. The multiplier 308109 multiplies the output of the second filter 308109 by a signal delayed by the length T D of the D part. In this way, the AP1 symbol can be detected from each signal frame of the received broadcast signal. Herein, the length T F and the length T E of F can be obtained by applying Equation 11 above.
한편 수신기에서는 파일럿을 이용하여 프레임 동기, 주파수 동기, 시간 동기, 채널 추정, 전송 모드 인식 등을 수행한다.Meanwhile, the receiver performs frame synchronization, frequency synchronization, time synchronization, channel estimation, and transmission mode recognition using a pilot.
이를 위해 먼저, P1 시그널링 정보, AP1 시그널링 정보, L1 시그널링 정보를 이용하여 해당 신호 프레임의 FFT 사이즈, GI 사이즈, 파일럿 패턴 등을 알아야 한다. 본 발명의 수신기는 OFDM 디모듈레이터에서 P1 시그널링 정보를 디코딩하여 FFT 사이즈를 추출하고, BICM 디코더에서 L1 시그널링 정보를 디코딩하여 GI 사이즈, 파일럿 패턴등을 추출한다. 이때 파일럿 패턴은 OFDM 모듈레이터에서 디코딩된 AP1 시그널링 정보로부터 획득할 수도 있다. 즉, 도 45의 채널 추정기(306606,306616)는 P1 시그널링 정보, AP1 시그널링 정보, L1 시그널링 정보로부터 획득한 FFT 사이즈, GI 사이즈, 파일럿 패턴 정보를 기반으로 각 신호 프레임 내 각 OFDM 심볼에서 파일럿이 삽입된 서브 캐리어의 위치를 계산할 수 있다. 그리고, 이렇게 계산된 파일럿 서브 캐리어 위치의 파일럿 값을 이용하여 전송 채널을 추정한다. 이렇게 추정된 채널값은 이후에 수신기내 채널 등화나 MIMO 디코딩에 사용될 수 있다. 만일 수신 안테나가 하나라면, OFDM 디모듈레이터 내 하나의 수신부에서 전술한 시그널링 정보(즉, P1, AP1, L1 시그널링 정보) 획득 및 파일럿 신호를 이용한 채널 추정 과정이 수행된다. 다른 예로, 2개의 수신 안테나가 구비된다면 OFDM 디모듈레이터 내 제1, 제2 수신부에서 전술한 과정이 동시에 수행된다. To this end, first, the FFT size, GI size, pilot pattern, etc. of the corresponding signal frame should be known using P1 signaling information, AP1 signaling information, and L1 signaling information. The receiver of the present invention decodes the P1 signaling information by the OFDM demodulator, extracts the FFT size, and extracts the GI size, the pilot pattern, etc. by decoding the L1 signaling information by the BICM decoder. In this case, the pilot pattern may be obtained from the AP1 signaling information decoded by the OFDM modulator. That is, the channel estimators 306606 and 306616 of FIG. 45 insert a pilot in each OFDM symbol in each signal frame based on the FFT size, GI size, and pilot pattern information obtained from the P1 signaling information, the AP1 signaling information, and the L1 signaling information. The position of the subcarrier can be calculated. Then, the transmission channel is estimated using the pilot values of the pilot subcarrier positions thus calculated. This estimated channel value can then be used for channel equalization or MIMO decoding in the receiver. If there is only one receiving antenna, one receiving unit in the OFDM demodulator acquires the aforementioned signaling information (ie, P1, AP1, L1 signaling information) and performs channel estimation using a pilot signal. As another example, if two receiving antennas are provided, the above-described processes are simultaneously performed by the first and second receivers in the OFDM demodulator.
다음은 도 43과 같은 분산형 파일럿을 이용하여 채널을 추정하는 과정을 상세히 설명하기로 한다. Next, a process of estimating a channel using the distributed pilot shown in FIG. 43 will be described in detail.
도 43에서 보듯이 주파수 영역에서 파일럿을 전송하는 서브 캐리어간 거리인 Dx = 12이고, 시간 영역에서 동일한 위치의 파일럿 서브 캐리어간 OFDM 심볼의 개수인 Dy = 3이다. 그리고 도트로 헤칭된 셀은 두개의 송신 안테나가 동일한 부호의 동일한 파일럿 값을 송신한 위치이고, 사선으로 헤칭된 셀은 서로 정반대의 부호를 갖지만 값은 동일한 파일럿을 전송한 위치이다. As shown in FIG. 43, Dx = 12, which is a distance between subcarriers for transmitting pilots in the frequency domain, and Dy = 3, which is the number of OFDM symbols between pilot subcarriers in the same position in the time domain. A cell hatched with dots is a position where two transmitting antennas transmit the same pilot value of the same code, and cells hatched with diagonal lines have positions opposite to each other but have the same pilot value.
이때, 송신단의 파일럿 값의 절대값을 p라고 하고, 송신 안테나 x로부터 수신 안테나 y로의 전송 채널을 hxy라고 하면, 2x2 MIMO 방식의 수신기에서 각 수신 안테나가 매 OFDM 심볼마다 도트로 헤칭된 셀로부터 수신한 파일럿 값은 수학식 12와 같이 구할 수 있다.In this case, if the absolute value of the pilot value of the transmitting end is p and the transmission channel from the transmitting antenna x to the receiving antenna y is hxy, each receiving antenna is received from a cell hatched with dots for every OFDM symbol in a 2x2 MIMO receiver. One pilot value can be obtained as shown in Equation 12.
수학식 12
Figure PCTKR2011000776-appb-M000012
 Equation 12
Figure PCTKR2011000776-appb-M000012
마찬가지로, 매 OFDM 심볼마다 사선으로 헤칭된 셀로부터 수신한 파일럿 값은 수학식 13과 같이 구할 수 있다. Similarly, a pilot value received from a cell hatched diagonally for every OFDM symbol can be obtained as shown in Equation 13.
수학식 13
Figure PCTKR2011000776-appb-M000013
 Equation 13
Figure PCTKR2011000776-appb-M000013
상기 수학식 12,13에서 rm(n)은 m번째 수신 안테나가 n번째 OFDM 심볼 동안(symbol duration) 수신한 파일럿 값을 의미한다. 따라서, 각 전송 안테나로부터 각 수신 안테나로의 채널 추정은 다음의 수학식 14와 같이 간단한 계산에 의해 얻을 수 있다.In Equation 12, 13, rm (n) means a pilot value received by the mth receiving antenna during the nth OFDM symbol (symbol duration). Therefore, channel estimation from each transmit antenna to each receive antenna can be obtained by a simple calculation as shown in Equation 14 below.
수학식 14
Figure PCTKR2011000776-appb-M000014
 Equation 14
Figure PCTKR2011000776-appb-M000014
이렇게 얻은 채널 추정값은 채널 등화와 MIMO 디코딩에 사용될 수 있다. 이때, 도 43과 같은 제9 파일럿 패턴을 이용하면, 매 OFDM 심볼마다 파일럿의 합과 차가 전송되기 때문에, 채널 추정기에서 각 OFDM 심볼마다 주파수 도메인에서 주파수 보간(frequency interpolation)만 수행해도 한 OFDM 심볼에 대한 전송채널의 합과 차를 얻게 된다. 따라서, 본 발명은 이븐 인덱스 또는 오드 인덱스 OFDM 심볼에 상관없이 한 개의 OFDM 심볼에 대한 채널 추정만을 이용하여 파일럿의 합과 차를 구할 수 있고, 이러한 합과 차를 이용한 개별적인 채널 계산이 가능하게 된다. 이런 경우 시간 방향으로의 추가적인 보간은 필요하지 않게 된다. The channel estimates thus obtained can be used for channel equalization and MIMO decoding. In this case, using the ninth pilot pattern as shown in FIG. 43, since the sum and the difference of pilots are transmitted for every OFDM symbol, even if only a frequency interpolation is performed in the frequency domain for each OFDM symbol in the channel estimator, The sum and difference of the transport channels for Therefore, the present invention can obtain the sum and difference of pilots using only channel estimation for one OFDM symbol regardless of the even index or odd index OFDM symbol, and the individual channel calculation using the sum and difference is possible. In this case no additional interpolation in the time direction is necessary.
만일 전송 채널이 도플러 속도(Doppler speed)는 낮고 대신 다중경로에 의한 주파수 선택적인 페이딩(frequency selective fading)이 강한 경우라면, 수신기는 다른 방식을 이용하여 채널 추정 성능을 높일 수 있다. 일 실시예로, 도트로 헤칭된 파일럿 셀의 위치와 사선으로 헤칭된 파일럿 셀의 위치에 대해서 각각 시간 방향(time direction)으로 시간 보간(time interpolation)을 수행한 후에, 결과값을 이용하여 주파수 방향(frequency direction)으로 주파수 보간(frequency interpolation)을 수행하게 되면 effective Dx=8이 되어 앞서 설명한 주파수 보간만을 이용하는 경우에 해당하는 Dx=24보다 3배 더 긴 채널 지연 프로파일(channel delay profile)에 대해서도 채널을 추정할 수 있게 된다.If the transmission channel has a low Doppler speed and instead has strong frequency selective fading due to multipath, the receiver may improve channel estimation performance using other methods. In one embodiment, after performing time interpolation in the time direction on the positions of the pilot cells hatched with dots and the diagonally hatched pilot cells, respectively, the frequency direction is obtained using the result value. When frequency interpolation is performed in the frequency direction, the effective Dx = 8 becomes a channel even for a channel delay profile that is three times longer than Dx = 24 corresponding to the case of using only the frequency interpolation described above. Can be estimated.
도 48은 본 발명에 따른 방송 신호를 송신하는 방법의 일 실시예를 보인 흐름도이다.48 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for transmitting a broadcast signal according to the present invention.
즉, BICM 모듈을 이용하여 입력 신호에 대해 FEC(Forward Error Correction) 인코딩을 수행한다(S36010). 그리고 상기 FEC 인코딩된 신호를 변조 타입에 따라 제1 입력 신호와 제2 입력 신호로 나눈다(S36020). 이는 BICM 모듈 내 먹스를 이용할 수도 있고, 입력 신호 생성부를 이용할 수도 있다. That is, forward error correction (FEC) encoding is performed on the input signal using the BICM module (S36010). The FEC encoded signal is divided into a first input signal and a second input signal according to a modulation type in operation S36020. This may use a mux in the BICM module, or may use an input signal generator.
그리고 MIMO 인코더를 사용하여 상기 제1 입력 신호와 제2 입력 신호에 대해 MIMO(Multi Input Multi Output) 인코딩을 수행하여 제1 전송 신호와 제2 전송 신호를 출력한다(S36030). 여기서 MIMO 인코딩은 도 17 내지 도 29에서 설명한 MIMO 인코딩 방법들 중 적어도 하나 이상을 이용하여 수행된다.In operation S36030, the first and second transmission signals are output by performing MIMO encoding on the first and second input signals using a MIMO encoder. Here, the MIMO encoding is performed using at least one of the MIMO encoding methods described with reference to FIGS. 17 to 29.
이 후, 본 발명에서 개시된 OFDM 제네레이터 중 어느 하나의 OFDM 제네레이터 내 제1 송신부를 이용하여 상기 제1 전송 신호를 포함하는 제1 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고(S36040), 상기 파일럿 신호가 삽입된 제1 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입한다(S36050). 여기서 제1 프리앰블 신호는 P1 심볼에 대응되고, 제2 프리앰블 신호는 AP1 심볼에 대응된다. Thereafter, a pilot signal of a pilot pattern determined based on FFT size information is inserted into a first signal frame including the first transmission signal by using a first transmitter in one of the OFDM generators disclosed in the present invention. In operation S36040, the first and second preamble signals are inserted into the start position of the first signal frame into which the pilot signal is inserted (S36050). Here, the first preamble signal corresponds to the P1 symbol, and the second preamble signal corresponds to the AP1 symbol.
그리고 상기 OFDM 제네레이터 내 제2 송신부를 이용하여 상기 제2 전송 신호를 포함하는 제2 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고(S36040), 상기 파일럿 신호가 제2 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입한다(S360450). 여기서 제1 프리앰블 신호는 P1 심볼에 대응되고, 제2 프리앰블 신호는 AP1 심볼에 대응된다. 상기 P1 심볼을 통해 전송되는 P1 시그널링 신호는 해당 신호 프레임의 FFT 사이즈 정보를 포함하고, 상기 AP1 심볼을 통해 전송되는 AP1 시그널링 신호는 해당 신호 프레임의 파일럿 패턴 정보를 포함한다. In operation S36040, a pilot signal having a pilot pattern determined based on FFT size information is inserted into a second signal frame including the second transmission signal by using a second transmitter in the OFDM generator, and the pilot signal is a second signal. The first and second preamble signals are inserted at the start position of the frame (S360450). Here, the first preamble signal corresponds to the P1 symbol, and the second preamble signal corresponds to the AP1 symbol. The P1 signaling signal transmitted through the P1 symbol includes FFT size information of the corresponding signal frame, and the AP1 signaling signal transmitted through the AP1 symbol includes pilot pattern information of the corresponding signal frame.
이때 상기 제1 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하고, 상기 제2 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하며, 상기 제1, 제2 신호 프레임의 각 OFDM 심볼 중 적어도 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 동일하고, 적어도 다른 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 반대이다. 이는 도 43의 제9 파일럿 패턴에 대응된다.In this case, the first signal frame includes one or more OFDM symbols, the second signal frame includes one or more OFDM symbols, and is inserted into at least one subcarrier of each OFDM symbol of the first and second signal frames. The sign of the pilot signal is the same, and the sign of the pilot signal inserted into at least one other subcarrier is opposite. This corresponds to the ninth pilot pattern of FIG. 43.
지금까지 설명한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention described so far is not limited to the above-described embodiments, and can be modified by those skilled in the art as can be seen from the appended claims, and such modifications are the scope of the present invention. Belongs to.
전술한 바와 같이, 상기 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서, 관련된 사항을 기술하였다.As described above, in the best mode for carrying out the invention, related matters have been described.
전술한 바와 같이, 본 발명은 디지털 방송 시스템에 전체적으로 또는 부분적으로 적용될 수 있다.As described above, the present invention may be applied in whole or in part to a digital broadcasting system.

Claims (5)

  1. 입력 신호에 대해 FEC 인코딩을 수행하는 단계;Performing FEC encoding on the input signal;
    상기 FEC 인코딩된 신호를 변조 타입에 따라 제1 입력 신호와 제2 입력 신호로 나누는 단계;Dividing the FEC encoded signal into a first input signal and a second input signal according to a modulation type;
    상기 제1 입력 신호와 제2 입력 신호에 대해 MIMO 인코딩을 수행하여 제1 전송 신호와 제2 전송 신호를 출력하는 단계;Outputting a first transmission signal and a second transmission signal by performing MIMO encoding on the first input signal and the second input signal;
    상기 제1 전송 신호를 포함하는 제1 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고 상기 파일럿 신호가 삽입된 제1 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입하는 단계; 및Inserting a pilot signal having a pilot pattern determined based on FFT size information into a first signal frame including the first transmission signal, and inserting first and second preamble signals at a start position of the first signal frame into which the pilot signal is inserted. Inserting; And
    상기 제2 전송 신호를 포함하는 제2 신호 프레임에 FFT 사이즈 정보를 기반으로 결정된 파일럿 패턴의 파일럿 신호를 삽입하고 상기 파일럿 신호가 삽입된 제2 신호 프레임의 시작 위치에 제1, 제2 프리앰블 신호를 삽입하는 단계를 포함하며,The pilot signal of the pilot pattern determined based on the FFT size information is inserted into the second signal frame including the second transmission signal, and the first and second preamble signals are inserted at the start position of the second signal frame into which the pilot signal is inserted. Inserting the
    상기 제1 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하고, 상기 제2 신호 프레임은 하나 이상의 OFDM 심볼을 포함하며, 상기 제1, 제2 신호 프레임의 각 OFDM 심볼 중 적어도 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 동일하고, 적어도 다른 하나의 서브 캐리어에 삽입되는 파일럿 신호의 부호는 반대이며,The first signal frame includes one or more OFDM symbols, the second signal frame includes one or more OFDM symbols, and a pilot inserted into at least one subcarrier of each OFDM symbol of the first and second signal frames. The signs of the signals are the same, and the signs of the pilot signals inserted into at least one other subcarrier are opposite,
    상기 제1 프리앰블 신호는 해당 신호 프레임의 FFT 사이즈 정보를 포함하고, 상기 제2 프리앰블 신호는 해당 신호 프레임의 파일럿 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 방법.The first preamble signal includes FFT size information of the corresponding signal frame, and the second preamble signal includes pilot pattern information of the corresponding signal frame.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 제1, 제2 신호 프레임은 각각 레이어(L) 1 시그널링 정보를 더 포함하고, 상기 L1 시그널링 정보는 해당 신호 프레임의 가이드 인터발 사이즈 정보를 포함하며, 상기 가이드 인터발 사이즈 정보는 해당 신호 프레임의 파일럿 패턴을 결정하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 방법.Each of the first and second signal frames further includes layer (L) 1 signaling information, the L1 signaling information includes guide interval size information of a corresponding signal frame, and the guide interval size information is a pilot of the corresponding signal frame. A broadcast signal transmission method, characterized in that it is used to determine a pattern.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 결정된 파일럿 패턴을 기반으로 파일럿 신호는 해당 신호 프레임 내 적어도 하나의 OFDM 심볼에서 12개의 서브 캐리어마다 삽입되고, 상기 신호 프레임 내 동일한 위치의 특정 서브 캐리어에서 3개의 OFDM 심볼마다 할당되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 방법.Based on the determined pilot pattern, a pilot signal is inserted every 12 subcarriers in at least one OFDM symbol in the corresponding signal frame, and is allocated every 3 OFDM symbols in a specific subcarrier at the same position in the signal frame. Broadcast signal transmission method.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 MIMO 인코딩은 상기 제 1 입력 신호 및 상기 제 2 입력 신호에 MIMO 매트릭스를 적용하고, 상기 MIMO 매트릭스는 파라미터 a를 사용하여 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호의 전력을 조정하고, 상기 파라미터 a는 상기 전력 조정된 제 1 입력 신호 및 제 2 입력 신호가 해밍 디스턴스의 차이를 보상하는 유클리디언 디스턴스를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 방법.The MIMO encoding applies a MIMO matrix to the first input signal and the second input signal, wherein the MIMO matrix adjusts the power of the first input signal and the second input signal using parameter a, and the parameter a is And the power adjusted first input signal and the second input signal are configured to have an Euclidean distance that compensates for a difference in hamming distance.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 파라미터 a는 상기 제 1 입력 신호 및 상기 제 2 입력 신호의 변조 타입에 따라 다른 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 방법.The parameter a is set to a different value according to the modulation type of the first input signal and the second input signal.
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