KR100716894B1 - Method and apparatus for transmmision signal having differential quality according to channel state - Google Patents
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Abstract
채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 방법 및 장치가 개시되어 있다. 본 발명은, 외부로부터 인입되는 멀티미디어 신호를 베이스 레이어(Base Layer)인 제1 계층 및 인핸스먼트 레이어(Enhancement Layer)인 제2 계층으로 분리하여 출력하는 단계와; 상기 제1 계층 및 상기 제2 계층이 각각 전송 에러 검출 및 스크램블링을 수행하는 단계와; 상기 제1 계층 및 상기 제2 계층이 계층적 변조를 위한 심볼 매핑을 수행한 후 변조를 수행하여 송출하는 단계를 포함하여, 변화되는 망 환경에 속한 단말기의 상황에 맞는 서비스를 수신할 수 있다.Disclosed are a signal transmission method and apparatus having a differential quality according to a channel environment. The present invention includes the steps of: separating and outputting a multimedia signal received from the outside into a first layer which is a base layer and a second layer which is an enhancement layer; Performing transmission error detection and scrambling by the first layer and the second layer, respectively; The first layer and the second layer may perform a symbol mapping for hierarchical modulation, and then perform modulation and transmitting the same to receive a service suitable for a situation of a terminal belonging to a changed network environment.
소스 코딩, 비디오/오디오 신호, 압축 Source Coding, Video / Audio Signals, Compression
Description
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 환경에 따른 차등적인 품질을 갖는 신호를 전송하기 위한 장치를 도시한 것이다.1 illustrates an apparatus for transmitting a signal having differential quality according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 계층 변조부에서 구현되는 계층적 변조의 개념을 도시하고 있다.2 illustrates a concept of hierarchical modulation implemented in a hierarchical modulation unit according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 각각 지상파 DMB 및 위성 DMB에서 사용 가능한 신호 전송 장치를 도시한 것이다.3 and 4 illustrate a signal transmission apparatus that can be used in terrestrial DMB and satellite DMB, respectively, according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 환경에 따른 차등적인 품질을 갖는 신호를 전송하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for transmitting a signal having differential quality according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 스케일 코딩부110: scale coding unit
120 : 제1 채널 코딩부120: first channel coding unit
130 : 제2 채널 코딩부130: second channel coding unit
140 : 계층 변조부140: layer modulator
본 발명은 비디오/오디오 신호를 전송하는 방법에 있어서, 보다 상세하게는, 비디오/오디오 신호를 망 환경의 변화에 적합하도록 전송되며 더 나아가 단말기가 송신되는 비디오/오디오 신호를 망 환경에 따라 선택적으로 수신하는 채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for transmitting a video / audio signal, and more particularly, a video / audio signal is transmitted to be suitable for a change in a network environment, and furthermore, a video / audio signal transmitted by a terminal is selectively selected according to a network environment. The present invention relates to a signal transmission method and apparatus having differential quality according to a receiving channel environment.
일반적으로 소스 코딩(Source Coding)을 이용하여 압축되는 비디오/오디오 신호는 제공하고자 하는 QoS(Quality of Service)에 따라서 압축의 정도를 조절한다. 시간적(Temporal) 또는 공간적(Spatial)인 상관성(Correlation)을 활용함으로써 비디오/오디오 신호의 압축 정도를 조절한다. 이 때, 비디오/오디오 신호의 압축을 구현하기 위하여 움직임 보상(Motion Compensation), DCT(Discrete Cosine Transform; 이산 여현 변환) 등 다양한 기술을 적용하게 된다.In general, a video / audio signal compressed using source coding adjusts the degree of compression according to a quality of service (QoS) to be provided. The degree of compression of the video / audio signal is controlled by utilizing temporal or spatial correlation. In this case, various techniques such as motion compensation and discrete cosine transform (DCT) are applied to implement compression of a video / audio signal.
이러한 지금까지의 코덱(Codec)에서 연구의 중심이었던 압축 효율을 개선하는 방법들은 통신 망을 통해서 전달되는 컨텐츠의 데이터 양을 줄이는 방법을 제공해 왔다. The method of improving compression efficiency, which has been the center of research in the codecs, has provided a method of reducing the amount of data of contents transmitted through a communication network.
그러나, 이러한 방법들은 안정적인 유선 망에서 서비스를 제공하는데 효율적이지만 광대역 무선 망과 같이 정보의 전달 통로인 채널이 시간적 또는 공간적으로 변화하는 환경에서는 주어진 환경에 따른 서비스를 제공하지 못하고 변화되는 환경에서 최악의 조건에 따른 서비스를 제공할 수 밖에 없다는 문제점이 발생한다. 즉, 좋은 채널 환경임에도 불구하고 상대적으로 낮은 QoS를 제공하거나 또는 열악한 채 널 환경에서는 서비스가 단절되는 문제점이 발생해 왔다.However, these methods are efficient in providing services in a stable wired network, but are the worst in a changing environment without providing a service according to a given environment in an environment in which a channel for transmitting information such as a broadband wireless network changes in time or space. The problem arises that there is no choice but to provide services according to conditions. That is, despite the good channel environment, there is a problem of providing a relatively low QoS or disconnecting service in a bad channel environment.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 대역폭(Bandwidth)을 갖는 채널 환경에 속한 다수의 수신 단말기들에게 채널 환경에 따라서 수신 가능한 컨텐츠의 품질을 차등적으로 제공하기 위한 채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 방법 및 장치를 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to differentially provide a quality of content that can be received according to a channel environment to a plurality of receiving terminals belonging to a channel environment having various bandwidths. To provide a signal transmission method and apparatus having a differential quality according to the channel environment for.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 방법은,
멀티미디어 신호를 베이스 레이어(Base Layer)인 제1 계층 및 인핸스먼트 레이어(Enhancement Layer)인 제2 계층으로 분리하여 출력하는 단계;
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층에서 전송 에러 검출 및 스크램블링을 각각 수행하는 단계; 및
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층이 계층적 변조를 위한 심볼 매핑을 수행하고 변조를 수행한 후 송출하는 단계를 포함하며, In order to achieve the above object, a signal transmission method having differential quality according to a channel environment according to the first aspect of the present invention is provided.
Separating and outputting a multimedia signal into a first layer, which is a base layer, and a second layer, which is an enhancement layer;
Performing transmission error detection and scrambling in the first layer and the second layer, respectively; And
Performing the symbol mapping for the hierarchical modulation by the first layer and the second layer, and transmitting after performing modulation;
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층은 상기 멀티미디어 신호를 품질(Quality) 에 따라 분리한 각 계층이고, 상기 제1 계층은 채널 환경이 좋지 않은 경우 제공되는 신호이고, 상기 제2 계층은 채널 환경이 좋은 경우 상기 제1 계층과 함께 제공되는 신호인 것을 특징으로 한다.The first layer and the second layer are each layer that separates the multimedia signal according to quality, the first layer is a signal provided when the channel environment is not good, and the second layer is a channel environment. In a good case, it is a signal provided with the first layer.
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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 장치는,
외부로부터 인입되는 멀티미디어 신호를 베이스 레이어(Base Layer)인 제1 계층 및 인핸스먼트 레이어(Enhancement Layer)인 제2 계층으로 분리하여 출력하는 스케일 코딩(Scalable Coding)부;
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층이 각각 전송 에러 검출 및 스크램블링을 수행하는 채널 코딩부;
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층이 계층적 변조를 위한 심볼 매핑을 수행한 후 변조를 수행하는 계층 변조부; 및
상기 변조된 신호를 송출하는 송출부를 포함하고,In order to achieve the above object, a signal transmission apparatus having differential quality according to a channel environment according to a second aspect of the present invention is provided.
A scalable coding unit for separating and outputting a multimedia signal received from the outside into a first layer that is a base layer and a second layer that is an enhancement layer;
A channel coding unit configured to perform transmission error detection and scrambling, respectively, by the first layer and the second layer;
A hierarchical modulation unit performing modulation after the first layer and the second layer perform symbol mapping for hierarchical modulation; And
A transmitter for transmitting the modulated signal,
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층은 상기 멀티미디어 신호를 품질(Quality) 별로 분리한 각 계층이며, 상기 제1 계층은 채널 환경이 좋지 않은 경우 제공되는 신호이며, 상기 제2 계층은 채널 환경이 좋은 경우 상기 제1 계층과 함께 제공되는 신호인 것을 특징으로 한다.The first layer and the second layer are layers that separate the multimedia signal by quality, the first layer is a signal provided when the channel environment is not good, and the second layer has a good channel environment. In this case, the signal is provided along with the first layer.
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따라서 본 발명에 의하면, 변화되는 망 환경에 속한 단말기의 상황에 맞는 서비스를 수신할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to receive a service suitable for the situation of the terminal belonging to the changing network environment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 환경에 따른 차등적인 품질을 갖는 신호를 전송하기 위한 장치를 도시한 것이다.1 illustrates an apparatus for transmitting a signal having differential quality according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 송신 장치를 도시한 것으로, 수신 장치는 송신 과정의 역 과정을 원하는 수신 방법에 적합하도록 구성하면 되므로 명시하지 않는다.1 illustrates a transmitting apparatus according to the present invention, which is not specified since the receiving apparatus may be configured so as to be suitable for a desired receiving method.
본 발명에 따른 송신 장치는 소스 코딩(Source Coding)의 일종인 스케일 코딩(Scalable Coding)을 수행하기 위한 스케일 코딩부(110), 상기 스케일 코딩부(110)로부터 분리된 제1 계층을 채널 코딩을 수행하기 위한 제1 채널 코딩부(120), 제2 채널 코딩부(130), 계층 변조부(140), 및 송출부(미도시)를 포함하여 구성된다.The transmission apparatus according to the present invention performs channel coding on a scale coding unit 110 for performing scalable coding, which is a type of source coding, and a first layer separated from the scale coding unit 110. The first channel coding unit 120, the second channel coding unit 130, the hierarchical modulator 140, and a transmitter (not shown) are included.
상기 스케일 코딩부(110)는 비디오 및/또는 오디오를 포함하는 멀티미디어 컨텐츠를 네트워크를 통하여 전송하고자 하는 경우, 이의 효율적인 전송을 위하여 상기 멀티미디어 컨텐츠를 압축하여 전송하기 위한 소스 코딩의 하나인 스케일 코딩(Scalable Coding)을 수행한다.When the scale coding unit 110 intends to transmit multimedia content including video and / or audio through a network, scale coding is one of source coding for compressing and transmitting the multimedia content for efficient transmission thereof. Coding) is performed.
상기 스케일 코딩부(110)는 상기 멀티미디어 컨텐츠를 기본 품질의 서비스 제공을 위하여 요구되는 베이스 레이어(Base Layer)인 제1 계층, 및 상기 기본 품질에 부가되어 고 품질의 서비스를 제공하기 위하여 요구되는 인핸스먼트 레이어(Enhancement Layer)인 제2 계층으로 데이터 분리를 수행한다.
따라서, 좋은 채널 환경에 있는 단말기로는 고화질/고음질 서비스를 제공하고, 나쁜 채널 환경에 있는 단말기에게는 서비스의 단절이 발생하지 않도록 기본 품질의 서비스를 제공한다.
일반적으로 좋은 채널의 일 예는 고화질/고음질을 구현하기 위하여 대량의 데이터를 16QAM방식으로 무선채널을 통해 전달된 신호를 채널 디코딩(channel decoding)을 수행하기 전에 비트 에러율(Bit error rate)를 측정하였을 때, 10E-3 미만의 수치가 나오면 이를 통상적 채널 디코더(channel decoder)가 에러가 없는 신호(error-free signal)로 복원해 낼 수 있으므로 좋은 채널이라고 판단한다.
그러나, 10E-3 를 초과하는 수치가 나오면 이를 통상적 채널 디코더(channel decoder)가 에러가 없는 신호(error-free signal)로 복원해 낼 수 없으므로 나쁜 채널로 판단하고, 송신 측에서 16QAM보다는 로버스트(robust)한 QPSK를 사용하여 정보를 전달하여야 에러가 없는 신호로 복원해 낼 수 있고, QPSK로 전송하게 되면 전달할 수 있는 정보의 량이 한정되므로 저화질/저음질의 정보를 보낼 수 밖에 없다. 상기 일 예로 제시한 10E-3은 음성에 대한 기준이며, 영상과 데이터에 대해서는 기준을 달리할 수 있으며 상기 QPSK 또는 16QAM도 상대적인 기준이다.
상기 제1 계층 및 상기 제2 계층은 각각 제1 채널 코딩부(120) 및 제2 채널 코딩부(130)로 입력되어 채널 코딩을 수행한다. The scale coding unit 110 includes a first layer which is a base layer required for providing a basic quality of the multimedia content, and an enhancement required to provide a high quality service in addition to the basic quality. Data separation is performed in a second layer, which is an enhancement layer.
Therefore, a terminal in a good channel environment provides a high quality / high sound quality service, and a terminal in a bad channel environment provides a basic quality service so that service disconnection does not occur.
In general, an example of a good channel is to measure a bit error rate before performing channel decoding on a signal transmitted through a wireless channel using a large amount of data in 16QAM to implement high quality / high sound quality. When a value less than 10E-3 is obtained, it is determined that this is a good channel because a channel decoder can recover an error-free signal.
However, if a value exceeding 10E-3 appears, it is judged to be a bad channel because a conventional channel decoder cannot recover an error-free signal, and a robust (rather than 16QAM) signal is determined on the transmitting side. Robust QPSK can be used to transmit the information to restore the error-free signal. When transmitting to the QPSK, the amount of information that can be transmitted is limited. The 10E-3 presented as an example is a standard for voice, and the standard for images and data may be different, and the QPSK or 16QAM is also a relative standard.
The first layer and the second layer are respectively input to the first channel coding unit 120 and the second channel coding unit 130 to perform channel coding.
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제1 채널 코딩부(120) 및 제2 채널 코딩부(130)는 소스 비트(Source Bit)를 송신하기 위한 채널 비트(Channel Bit)로 변환한다. The first channel coding unit 120 and the second channel coding unit 130 convert the source bits into channel bits for transmitting the source bits.
상기 제1 채널 코딩부(120)는 상기 채널 비트로 상기 소스 비트를 변환하기 위하여 상기 제1 계층으로 분리된 데이터의 전송 에러를 검출하고 정정하는 제1 FEC2(122; Forwarding Error Correction) 및 특정 키(key)를 중심으로 데이터를 스크램블링하는 제1 스크램블러(124)를 포함하여 구성된다. 상기 제2 채널 코딩부(130)는 상기 제1 채널 코딩부(120)와 유사하게 제2 계층으로 분리된 데이터의 전송 에러를 검출하고 정정하는 제2 FEC1(132) 및 스크램블링하기 위한 제2 스크램블러(134)를 포함하여 구성된다.The first channel coding unit 120 detects and corrects a transmission error of data separated into the first layer in order to convert the source bits into the channel bits. key) and a first scrambler 124 for scrambling data. The second channel coding unit 130, similar to the first channel coding unit 120, detects and corrects a transmission error of data separated into a second layer, and a second scrambler for scrambling. 134 is configured.
계층 변조부(140)는 상기 제1 및 제2 채널 코딩부(120, 130)로부터 출력된 각각의 신호를 심볼 매핑하고 계층 변조를 수행하여 송출부를 통하여 변조된 신호 를 송출한다.The hierarchical modulator 140 symbol-maps each signal output from the first and second channel coding units 120 and 130 and performs hierarchical modulation to transmit a modulated signal through the transmitter.
상기 계층 변조부(140)는 QPSK (quadrature phase shift keying: 직교 위상 편이 변조), QAM (quadrature amplitude modulation; 직교 진폭 변조), PSK 중 하나를 이용하여 계층의 변조를 수행한다.The hierarchical modulator 140 performs hierarchical modulation using one of quadrature phase shift keying (QPSK), quadrature amplitude modulation (QAM), and PSK.
예를 들면, 베이스 레이어인 제1 계층의 정보가 11이고 인핸스먼트 레이어인 제2 계층의 정보가 01인 경우, 상기 신호는 1101로 합쳐져서 11 정보는 QPSK의 심볼 매핑(Symbol Mapping) 4분면을 결정하고, 01 정보는 결정된 QPSK 4분면에서 16 QAM 신호 형태의 심볼 매핑을 위하여 사용된다.For example, when the information of the first layer, which is the base layer, is 11, and the information of the second layer, which is the enhancement layer, is 01, the signal is added to 1101 so that the 11 information determines the symbol mapping quadrant of QPSK. In addition, 01 information is used for symbol mapping in the form of 16 QAM signals in the determined QPSK quadrant.
도 2는 상술한 심볼 매핑 및 계층 변조를 수행하는 상기 계층 변조부(140)에서 구현되는 계층적 변조의 개념을 도시하고 있다. FIG. 2 illustrates a concept of hierarchical modulation implemented in the hierarchical modulation unit 140 that performs symbol mapping and hierarchical modulation.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 지상파 DMB(Digital Media Broadcasting) 또는 휴대 인터넷 망인 Wibro 망에서 적용 가능한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용한 계층적 부호화 및 계층적 변조를 수행하기 위한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram for performing hierarchical coding and hierarchical modulation using Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) applicable to terrestrial digital media broadcasting (DMB) or a Wibro network which is a portable Internet network according to an embodiment of the present invention. .
도 4는 본 발병의 일 실시 예에 따라 이동 통신 망 또는 위성 DMB에서 사용 가능한 CDM을 사용한 계층적 부호화 및 계층적 변조를 수행하기 위한 블록도를 도시한 것이다.4 is a block diagram for performing hierarchical encoding and hierarchical modulation using CDM available in a mobile communication network or satellite DMB according to an embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 작동 상태에 대하여 설명한다.The operating state of the present invention configured as described above will be described.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 채널 환경에 따른 차등적인 품질을 갖는 신호를 전송하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for transmitting a signal having differential quality according to a channel environment according to an embodiment of the present invention.
외부로부터 인입되는 멀티미디어 신호를 베이스 레이어(Base Layer) 및 인핸스먼트 레이어(Enhancement Layer)로 분리하여 출력한다(S500).The multimedia signal received from the outside is separated into a base layer and an enhancement layer and output (S500).
베이스 레이어는 채널 환경이 나쁜 지역에 위치한 단말기로 기본 품질의 서비스를 제공 받기 위하여 최소한의 데이터로 구성되어 있다.The base layer is a terminal located in an area where the channel environment is bad and consists of minimal data in order to receive basic quality services.
이에, 인핸스먼트 레이어는 채널 환경이 좋은 지역에 위치한 단말기 및/또는 좋은 성능을 갖는 단말기로 상기 베이스 레이어와 함께 제공됨으로써 고 품질의 서비스를 제공 받기 위하여 구현된 데이터이다.Accordingly, the enhancement layer is data that is provided to provide a high quality service by being provided with the base layer to a terminal located in a region having a good channel environment and / or a terminal having good performance.
상기 베이스 레이어 및 상기 인핸스먼트 레이어는 단계 S500에서 소스 코딩 된 후, 각각 채널 코딩을 수행하는데, 이 때 전송을 원활하게 수행하기 위한 전송 에러를 검출하고 소정 키(key)를 중심으로 상기 데이터를 스크램블링을 수행한다(S510).The base layer and the enhancement layer are source coded in step S500, and then perform channel coding, respectively. At this time, a transmission error for smoothly performing the transmission is detected, and the data is scrambled around a predetermined key. To perform (S510).
상기 채널 코딩이 수행된 상기 베이스 레이어 및 상기 인핸스먼트 레이어를 심볼 매핑을 하고 계층적 변조를 수행하여 송출한다(S520, S530).The base layer and the enhancement layer on which the channel coding is performed are symbol-mapped and transmitted by performing hierarchical modulation (S520 and S530).
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 채널 환경에 따라 차등적인 품질을 갖는 신호 전송 방법 및 장치에 의하면, 다양한 대역폭(Bandwidth)을 갖는 채널 환경에 속한 다수의 수신 단말기들에게 채널 환경에 관계없이 동일한 품질의 컨텐츠를 제공하는 것이 비효율적이므로, 소스 코딩을 이용하여 변화되는 망 환경에 따른 서비스 즉, 좋은 채널 환경에 있는 단말기로는 고화질/고음질 서비스를 제공하고, 나쁜 채널 환경에 있는 단말기에게는 서비스의 단절이 발생하지 않도록 기 본 품질의 서비스를 제공하는 효과가 있다.As described in detail above, according to the signal transmission method and apparatus having a differential quality according to the channel environment of the present invention, a plurality of receiving terminals belonging to a channel environment having various bandwidths are the same regardless of the channel environment. Since it is inefficient to provide quality contents, the service according to the changing network environment using source coding, that is, the high-quality / high-quality service is provided to the terminal in a good channel environment, and the service is disconnected to the terminal in a bad channel environment. There is an effect of providing the service of the basic quality so that this does not occur.
부가적으로, 컨텐츠를 수신할 수 있는 커버리지가 증대되며, 사용자의 단말기 별 또는 단말기의 수신 능력에 따른 품질 서비스를 제공할 수 있다.In addition, coverage for receiving content can be increased, and a quality service can be provided according to a user's terminal or a terminal's reception capability.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만,본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone skilled in the art will have the technical idea of the present invention to the extent that various modifications or changes are possible.
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