KR101119083B1 - 공간 리던던시를 사용해서 무선 신호의 수신을 개선하기위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
하나 이상의 서비스를 위한 데이터가 크기조정가능한 채널 코드를 사용해서 인코딩되고, N개의 송신기에 걸쳐 송신하기 위해 분할되어, 송신 신호 중 적어도 M 개의 신호의 수신기에 의한 수신이 수신기에 의한 데이터의 복구를 가능하게 한다(M<N). 즉, 정해진 지리적 영역 내의 임의의 하나의 특정 송신 신호를 위한 수신이 보장되지 않는 경우에도, 그밖의 송신 신호 중 적어도 M개의 신호의 수신이 서비스(들)의 수신을 가능하게 한다. 따라서, 하나 이상의 서비스가 조악한 수신 영역 또는 비 수신 영역의 존재에도 불구하고 전체 지리적 영역에 걸쳐 제공된다.
Description
본 출원은 2005년, 3월 29일 출원된 미국 가출원 번호 60/665,995의 혜택을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 대한 것이며, 더 구체적으로 무선 시스템 예컨대, 지상 방송, 셀룰러, 무선-피델리티(Wi-Fi), 위성 등에 대한 것이다.
많은 무선 통신 시스템에서, 수신기가 채널(신호)의 부분의 송신을 수신할 수 있으나 모두를 수신할 수는 없다는 것이 중요한 문제이다. 예컨대, 미국 내의 지상 방송 텔레비전(TV) 시스템에서, 하나의 도시는 지리적으로 분리되어 있는 5개 내지 15개의 지상 송신기를 통상적으로 구비할 수 있는데, 각 지상 송신기는 특정 채널(들)에 대한 콘텐츠를 방송한다. 그러나, TV 세트는 단지 소정의 지리적인 영역 내에서 방송되는 채널의 서브세트를 수신할 수 있는데, 이는 TV 세트의 지리적인 위치 때문이다. 실제로, ATSC-DTV(Advanced Television Systems Committee-Digital Television) 시스템(예컨대, United States Advanced Television Systems Committee, "ATSC Digital Television Standard", 문서 A/53, 1995년 9월 16일 및 "Guide to the Use of the ATSC Digital Television Standard", 문서 A/54, 1995년10월 4일, 참조)과 같은 현대의 디지털 통신 시스템에 대해, 소정의 영역에 대한 커버리지가 TV 세트의 위치에 따라 변한다는 것이 잘 알려져 있다. 이는 도 1에 추가적으로 예시된다. 지리적인 영역은 채널 1, 2, 3 및 4 각각과 연관된 콘텐츠를 방송하기 위한 지상 ATSC-DTV 송신탑(T1, T2, T3 및 T4)을 포함한다. (이러한 예의 목적으로, 각 송신탑이 단지 단일 채널을 위한 프로그램을 방송한다는 것이 전제된다.) 이 지리적 영역 내에, 두 개의 TV 세트 즉, TV 세트(10) 및 TV 세트(20)가 위치되어 있다. 점선 화살표로 도 1에 예시된 바와 같이, TV 세트(10) 는 단지 이용가능한 채널의 서브세트 즉, 채널 2, 3 및 4를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 도 1의 대시선 화살표는 TV 세트(20)가 단지 채널 1, 2 및 4를 수신할 수 있다는 것을 예시한다.
오늘날 이러한 문제를 완화시킬 수 있는 어떠한 해결책도 없다.
실제로, 이러한 문제는 또한 무선 네트워크 내의 그밖의 서비스의 제공에도 영향을 미친다. 예시로서, 다시 ATSC-DTV 시스템을 고려해 보자. 오늘날, ATSC-DTV 시스템은 MPEG2-압축 HDTV(고선명 TV) 신호 (MPEG2는 동화상 전문가 그룹(MPEG)-2 시스템 표준(ISO/IEC 1318-1)을 가리킴)의 송신에 약 19Mbits/sec(millions of bits per second)을 제공한다. 따라서, 약 4 내지 6개의 표준 선명 TV 채널이 정체없이 단일의 물리적인 송신 채널(PTC) 내에서 안전하게 지원될 수 있다. 부가적으로, 충분한 대역폭이 이러한 전송 스트림 내에 남아서 몇 가지 부가적인 저-대역폭 의 통상적이지 않은 서비스, 또는 보조 서비스, 이를테면 일기 예보, 주가 지수, 헤드라인 뉴스, 홈 쇼핑 등을 제공하게 한다. 사실상, MPEG2 인코딩 및 발전된 코덱(코더/디코더) 기술(이를테면 H.264 또는 VC1)의 도입 모두에서의 개선으로 인해, 훨씬 더 많은 부가적인 여분의 용량이 보조 서비스를 제공하는데 사용하기 위해 PTC에서 이용가능해지고 있다.
그러나, 위에서 설명된 문제는 정해진 지리적인 영역에 걸쳐서 이러한 보조 서비스를 위해 보장된 서비스 클래스를 제공하는 것을 방해한다.
본 발명자는 위에서 설명된 여분의 용량을 모아서 새로운 코히어런트 서비스를 제공할 가능성이 존재한다는 것을 인지했는데, 이는 정해진 지리적인 영역 내에서 신호 커버리지 문제를 다룬다. 특히, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 하나 이상의 서비스를 위한 데이터가 크기조정가능한 채널 코드를 사용해서 인코딩되고, N개의 송신기에 걸쳐 송신하기 위해 분할되어, 송신 신호 중 적어도 M 개의 신호의 수신기에 의한 수신이 수신기에 의한 데이터의 복구를 가능하게 한다(M<N). 즉, 정해진 지리적 영역 내의 임의의 하나의 특정 송신 신호를 위한 수신이 보장되지 않는 경우에도, 그밖의 송신 신호 중 적어도 M개의 신호의 수신이 서비스(들)의 수신을 가능하게 한다. 따라서, 하나 이상의 서비스가 조악한 수신 영역 또는 비 수신 영역의 존재에도 불구하고 전체 지리적 영역에 걸쳐 제공된다.
본 발명의 실시예에서, TV 제공자를 위한 ATSC-DTV 송신기가 디지털 멀티플렉스를 송신하는데, 이 멀티플렉스는 주요 채널 및 보조 채널을 포함한다. 주요 채널은 TV 제공자에 의해 제공되는 하나 이상의 고 선명 TV (HDTV) 채널을 포함하는 반면에; 보조 채널은 파운틴-코딩된(fountain-coded) 데이터 스트림의 부분을 포함한다. 파운틴 코딩된 데이터 스트림의 그밖의 부분은 그밖의 ATSC-DTV 송신기에 의해 송신된다.
본 발명의 또 하나의 실시예에서, ATSC-DTV 수신기는 M > 1인 M개의 튜너, 및 파운틴 디코더를 포함한다. 각 튜너는 상이한 PTC로 튜닝되고 그로부터 파운틴-코딩된 데이터 스트림을 복구한다. M개의 복구된 파운틴-코딩된 데이터 스트림은 파운틴 디코더에 인가되어 데이터 스트림을 제공하게 하는데, 이 데이터 스트림은 하나 이상의 서비스를 나타낸다.
본 발명의 또 하나의 실시예에서, 프로그램 콘텐츠는 적어도 하나의 반송파를 포함하는 데이터-보유(data-bearing) 신호 내에 구현되고, 데이터 보유 신호는 복수의 패킷을 나타내는데, 이 패킷의 적어도 일부는 파운틴-코딩된 데이터 스트림의 부분을 나타낸다.
도 1은 지상 텔레비전 방송 영역 내의 수신 문제를 예시하는 도면;
도 2는 파운틴 코딩/디코딩을 개념적으로 예시하는 도면;
도 3은 본 발명의 원리에 따라 지상 방송을 예시하는 도면.
도 4는 본 발명의 원리를 구현하는 송신 설비의 예시적인 블록도.
도 5는 도 4의 송신 설비 내에서 사용하기 위한 본 발명의 원리에 따른 예시적인 흐름도.
도 6은 본 발명의 원리에 따라 예시적인 신호 포맷의 부분을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 원리를 구현하는 수신기의 예시적인 고-레벨 블록도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 원리를 구현하는 수신기의 예시적인 부분을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 원리에 따라 수신기 내에서 사용하기 위한 예시적인 흐름도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 원리에 따라 그밖의 예시적인 실시예를 도시하는 도면.
본 발명의 개념 이외에, 도면에 도시된 요소는 잘 알려져 있으며 상세하게 설명되지 않을 것이다. 또한, 텔레비전 방송 및 수신기에 정통하다는 것이 전제되며 본 명세서에 상세하게 설명되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 개념 이외에, TV 표준 이를테면, NTSC(National Television Ststems Committee), PAL(Phase Alternation Lines), SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire) 및 ATSC(Advanced Television Systems Committee)에 대한 현재의 그리고 제안된 권고안에 대해 정통하다는 것이 전제된다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 이외에, 송신 개념 이를테면 8-레벨 잔류 측파대역(8-VSB), 직교 진폭 변조(QAM), 크기조정가능한 채널 코딩(예컨대, 파운틴 코딩/디코딩) 그리고 수신기 요소 이를테면, 무선-주파수(RF) 프론트-엔드, 또는 수신기부 이를테면, 저 잡음 블록, 튜너, 복조기, 상관기, 리크(leak) 적분기 및 제곱기(squarer)가 전제된다. 유사하게, 전송 비트 스트림을 생성하기 위한 포맷팅 방법 및 인코딩 방법(이를테면 동화상 전문가 그룹(MPEG)-2 Systems Standard(ISO/IEC 13818-1))이 잘 알려져 있으며 본 명세서에서 설명되지 않는다. 본 발명의 개념이 통상적인 프로그래밍 기술을 이용해서 이행될 수 있다는 것이 주목되어야 하는데, 이 기술은 따라서 본 명세서에서 설명되지 않을 것이다. 마지막으로, 도면 상의 유사한-번호는 유사한 요소를 나타낸다.
위에서 주목된 바와 같이, 본 발명의 개념은 크기조정가능한 채널 코딩의 응용에 대한 것이다. 크기조정가능한 채널 코딩의 예는 파운틴 코드이다. 이제 도 2를 참조컨대, 파운틴 코딩 시스템의 개념적인 예가 도시되어 있다. 본 발명의 개념 이외에, 파운틴 코드는 당해 기술에서 알려져 있다. 파운틴 코드는 LT 코드(예컨대, 2002년, 컴퓨터 사이언스의 기초에 대한 ACM 심포지엄 회의록 내, "LT Codes" 참조) 및 랩터(raptor) 코드(예컨대, 2004년, 1월 13일, Digital Fountain Inc. and Laboratorie d'Algorithmique. EPLF, Lausanne, Switzerland - Amin Shokrollahi에 의한 공개된 보고서 "Raptor Codes" 참조)를 포함한다. 파운틴 코드에 대한 부가적인 정보는 http://www.digitalfountain.com/."에서 또한 발견될 수 있다.
우선 도 2의 윗 부분을 참조컨대, 길이(N)의 파일이 k = N/L개의 입력 패킷으로 분할되는데, L은 (또한 본 명세서에서 입력 심볼로도 언급되는) 각 입력 패킷의 페이로드이다. 본 명세서에서 사용된 "패킷"이라는 용어는 통상적이라는 것이 주목되어야 하는데, 즉 패킷은 또한 당해 기술에 알려진 바와 같이, 어드레싱 정보, 에러 검출/정정 데이터(예컨대, 패리티 및/또는 사이클 리던던시 체크(CRC) 코 드 등) 등을 포함하며 본 명세서에서 추가적으로 설명되지 않는다. 예시적인 k 개의 입력 패킷 세트(39)가 파운틴 코더(40)에 가해진다. 이 코더는 랜덤하게 출력 패킷(또한 본 명세서에서 출력 심볼로도 언급됨)을 생성해서 파운틴-코딩된 출력 패킷 스트림(41)을 만들게 한다. 예컨대, 파운틴 코더(40)의 각 출력 패킷은 입력 패킷의 일부의 배타적-or(XOR)로서 독립적으로 그리고 랜덤하게 생성된다. 따라서, 인코딩 프로세스는 출력 심볼을 입력 심볼에 연결하는 인코딩 그래프(미도시)를 정의한다. 출력 패킷 스트림(41)의 출력 패킷의 일부가 송신시에 유실 또는 붕괴될 수 있으나, 임의의 J개의 출력 패킷의 복구가 원래의 k개의 입력 패킷 세트의 복구를 가능하게 한다는 것이 파운틴-코딩된 데이터를 이용하는 이점이다. 이는 도 2의 아랫 부분에 예시되어 있다. 파운틴 디코더(45)는 출력 패킷 스트림(41)의 임의의 J개의 출력 패킷(44)을 수신한다. J개의 출력 패킷이 수신되는 순간, 파운틴 디코더(45)는 이 패킷을 디코딩하고 원래의 k개의 입력 패킷 세트(39)를 재생한다. 이 예에서, 파운틴 디코더(45)가 위에서 언급된 인코딩 그래프를 포함한다는 것이 전제되는데, 즉, 파운틴 디코더(45)는 어떤 입력 심볼이 특정 출력 심볼을 생성하기 위해 사용되는지를 알고 있다. J > k이나, 유리하게는, J의 값은 k의 값에 매우 근접할 수 있는데 예컨대, J = 1.05(k)이다.
이전에 설명된 바와 같이, 본 발명자는 정해진 지리적 영역 내의 신호 커버리지 문제를 다루는 새로운 코히어런트 서비스를 제공하는 것이 가능하다는 것을 인지했다. 실제 서비스 유형(날씨, 주가 데이터 등)이 본 발명의 개념과는 무관하다는 것이 주목되어야 한다. 특히, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 하나 이상의 서 비스를 위한 데이터가 크기조정가능한 채널 코드를 사용해서 인코딩되고, N개의 송신기에 걸쳐 송신하기 위해 분할되어, 송신 신호 중 적어도 M 개의 신호의 수신기에 의한 수신이 수신기에 의한 데이터의 복구를 가능하게 한다(M<N). 즉, 정해진 지리적 영역 내의 임의의 하나의 특정 송신 신호를 위한 수신이 보장되지 않는 경우에도, 그밖의 송신 신호 중 적어도 M개의 신호의 수신이 서비스(들)의 수신을 가능하게 한다. 따라서, 하나 이상의 서비스가 조악한 수신 영역 또는 비 수신 영역의 존재에도 불구하고 전체 지리적 영역에 걸쳐 제공된다.
이상의 관점에서, 무선 시스템은 지리적 영역에 개선된 커버리지를 제공할 수 있다. N개의 송신기가 하나의 도시 내에 존재한다는 전제하는 경우, N-k(k>0)가 필드 내의 90% 이상의 수신기에 의해 신뢰할만하게 수신될 가능성이 있다. 예컨대, 도 1의 ATSC-DTV 시스템의 상황에서, 제공자가 임의의 여분의 용량을 공유하는데 동의하면, 이 여분의 용량은 위에서 설명된 서비스에 할당되는데, 이 서비스는 크기조정가능한 채널 코드를 사용해서 인코딩된다. 예컨대, 3 Mbits/sec인 여분의 용량이 보조 채널로서 사용하기 위해 PTC 상에서 이용가능한 경우, 각각의 국은 3개의 그밖의 국(T1, T2 및 T3)과의 상호 기초 상에서 3Mbit/sec의 일부 또는 모두를 공유할 것을 선택할 수 있다(이것이 일정한 비트 레이트인지 또는 3Mbit/sec의 평균을 가지는 가변 비트 레이트인지의 여부는 개별 채널에 달려 있다). PTC 내의 여분의 용량이 주요 채널의 송신을 제한함으로써 예컨대, 필요한 양의 여분의 용량이 PTC 내에서 생성되도록 주요 채널 수를 선택함으로써, 생성될 수 있다는 것이 주목 되어야 한다. 극단적인 예는 단지 하나의 주요 채널 즉, 단일 디지털 ATSC-DTV 채널의 송신이다. 대안적으로, PTC 내에서 여분의 용량을 생성하기 위해 MPEG2 인코딩 및 향상된 코덱(코더/디코더) 기술(이를테면 H.264, 이는 AVC(Advanced video Coding) 또는 MPEG-4 Part 10 또는 VC1으로도 알려짐)의 도입 모두에서의 개선이 이용될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 ATSC-DTV 지상 방송을 위한 예시적인 설비가 도 3에 도시되어 있다. 이 도면은 도 1과 유사한데, 도 3에 도시된 송신탑 각각이 본 발명의 원리에 따라 신호를 송신한다(아래에서 설명됨)는 점을 제외하고 유사하다. 이 예에서, 송신기(100-1)는 신호(111-1)를 송신하기 위한 송신탑(T1)과 연관되고, 송신기(100-2)는 신호(111-2)를 송신하기 위한 송신탑(T2)과 연관되고, 송신기(100-3)는 신호(111-3)를 송신하기 위한 송신탑(T3)과 연관되고, 송신기(100-4)는 신호(111-4)를 송신하기 위한 송신탑(T4)과 연관된다. 유사하게, TV 세트(200 및 205)로 나타난, 수신기는 본 발명의 원리에 따라, 하나 이상의 서비스의 강력한 수신을 제공하기 위해 송신 신호를 이용하도록 적응된다. 도 3의 점선 화살표로부터 인지되는 바와 같이, TV 세트(200)는 단지, 이용가능한 채널의 서브세트 즉, 채널 2, 3 및 4를 수신할 수 있다. 채널 1을 위한 수신은 너무 조악하거나 존재하지 않는다.마찬가지로, 도 3의 대시선 화살표는 TV 세트(205)가 단지, 채널 1, 2 및 4를 수신해서 그안의 콘텐츠를 효과적으로 수신하게 할 수 있다는 것을 예시한다. TV 세트(205)는 (아래에 설명된) TV 세트(200)와 유사하며 본 명세서에서 추가적으로 기 술되지 않는다. 이러한 예의 목적상, 각 송신탑은 특정 TV 제공자와 예시적으로 연관되는데, 이 제공자는 단일 채널 상에서 프로그램을 송신한다. 예컨대, 송신탑(T1)은 채널(1.1)을 위한 프로그램을 방송하고, 송신탑(T2)은 채널(2.1)을 위한 프로그램을 방송하고, 송신탑(T3)은 채널(3.1)을 위한 프로그램을 방송하고, 송신탑(T4)은 채널(4.1)을 위한 프로그램을 방송하는데, 각 채널 번호는 당해 기술에서 알려진 ATSC 주-부(major-minor) 채널 번호 포맷을 이용한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 송신탑(T1)이 하나 초과의 채널 예컨대, 채널 1.1, 1.2 등을 위한 프로그램을 방송할 수 있다. 유사하게, 송신탑은 특정 TV 제공자와 연관되지 않을 수 있다.
이제 도 4를 참조컨대, 송신 설비의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 송신 설비는 파운틴 코더(140)(크기조정가능한 채널 코딩의 예임), 디멀티플렉서(디먹스)(145) 및 송신기(100-1, 100-2, 100-3 및 100-4)를 포함한다. 도 4에 도시된 다양한 요소가 지리적으로 같은 곳에 배치되지 않을 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 본 발명의 개념 이외에, 송신기(100-1, 100-2, 100-3 및 100-4)가 당해 기술에서 알려진 바와 같이, 연관된 송신탑을 통해 송신하기 위한 각각의 ATSC-DTV 신호를 형성한다. 데이터 스트림(139)이 파운틴 코더(140)에 인가된다. 데이터 스트림(139)은 하나 이상의 서비스를 위한 데이터를 나타낸다. 도 3의 ATSC-DTV 시스템의 상황에서, 이는 HDTV 신호의 송신인, 주요 서비스에 반해서 보조 서비스로 언급되나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 파운틴 코더(140)는 인가된 데이터를 인코딩하여, 파운틴-코딩된 비트 스트림(141)을 디먹스(145)에 제공한다. 디먹스는 파운틴-코딩된 데이터 스트림을 네 개의 송신기 사이에서 분할한다. 각 송신기는 ATSC-DTV 신호로서 송신하기 위해 파운틴-코딩된 데이터 스트림과 비-파운틴 코딩된 데이터의 부분(예컨대, 프로그램 가이드 및 하나 이상의 HDTV 채널)을 수신한다. 특히, 송신기(100-1)는 파운틴-코딩된 데이터 부분(146-1) 및 비-파운틴 코딩된 데이터(99-1)을 수신하는데, 이는 신호(111-1)를 통해 송신탑(T1)을 통해 송신된다. 본 발명의 개념 이외에, 신호(111-1)는 물리적인 송신 채널(PTC) 1을 나타내는데, 이는 적당한 반송파 주파수로 전달되는 전송 스트림 또는 디지털 멀티플렉스로서, 당해 기술에서 알려진 바와 같다. 마찬가지로, 송신기(100-2)는 파운틴-코딩된 데이터 부분(146-2) 및 비-파운틴 코딩된 데이터(99-2)을 수신하는데, 이는 신호(111-2)를 통해 송신탑(T2)을 통해 송신되고; 송신기(100-3)는 파운틴-코딩된 데이터 부분(146-3) 및 비-파운틴 코딩된 데이터(99-3)을 수신하는데, 이는 신호(111-3)를 통해 송신탑(T3)을 통해 송신되며, 송신기(100-4)는 파운틴-코딩된 데이터 부분(146-4) 및 비-파운틴 코딩된 데이터(99-4)을 수신하는데, 이는 신호(111-4)를 통해 송신탑(T4)을 통해 송신된다.
이 시점에서 도 5가 또한 참조되어야 하는데, 도 5는 도 4의 송신 설비 내에서 사용하기 위한 본 발명의 원리에 따른 예시적인 흐름도를 도시한다. 본 발명의 원리에 따라, 하나 이상의 서비스를 나타내는 데이터가 단계(160)에서 파운틴 인코딩된다. 단계(165)에서, 파운틴-인코딩된 데이터가 N > 1인 N개의 송신기에 분배되 어, 각 송신기가 파운틴-코딩된 서비스의 부분을 수신하게 한다. 마지막으로, 단계(170)에서, N개의 송신기 각각이 송신을 위한 전송 스트림, 또는 디지털 멀티플렉스를 형성하는데, 전송 스트림은 파운틴-코딩된 서비스의 그 자신의 부분을 포함한다. 따라서, 파운틴-코딩된 서비스는 송신을 위한 N 개의 송신기 사이에서 분배된다. 본 발명의 개념이 파운틴-코딩된 데이터의 균일한 분배의 상황에서 설명되었으나 즉, 부분들(portions)이 같으나, 본 발명의 개념은 이에 제한되지 않는다는 것이 주목되어야 한다.
이제 도 6을 참조컨대, 본 발명의 원리에 따른 PTC를 위한 예시적인 포맷이 도 3 및 도 4의 송신 설비의 상황 내에서 도시되어 있다. 각 PTC (111-1, 111-2, 111-3 및 111-4)는 적어도 하나의 반송파(미도시)를 포함하는 데이터-보유 신호를 나타내고, 이 데이터 보유 신호는 복수의 패킷을 나타내는데, 이러한 패킷의 적어도 일부는 파운틴-코딩된 데이터 스트림의 부분을 나타낸다. 특히, 각 PTC는 패킷 스트림(70)을 나타낸다. ATSC-DTV 시스템의 상황에서, 패킷 스트림은 적어도 하나의 마스터 프로그램 가이드(MPG)(G) 패킷(75), 적어도 하나의 콘텐츠 (C) 패킷(80) 및 적어도 하나의 보조 패킷 (A) 패킷(90)을 포함한다. 본 발명의 개념 이외에, MPG는 당해 기술에서 알려져 있다(예컨대, Advance Television Systems Comittee, 문서 A/65B, "ATSC 표준: Program and System Information Protocol for Terrestral Broadcast and Cable (Revision B)" 참조. 따라서, 본 명세서에서 설명되지 않음). MPG는 PTC 각각을 위한 데이터 또는 정보를 포함한다. 각 PTC와 연관된 데이터는 변조 포맷 등 그리고 프로그램 채널 각각에 대한 데이터를 포함하는 데, 이 채널은 특정 PTC의 부분이다. 또한, 그리고 본 발명의 원리에 따라, MPG는 보조 프로그램 채널 정보를 포함하며, 이 정보는 프로그램 채널 각각에 대해 발견된 것과 유사한 PID 데이터 및 프로그램 데이터를 포함하는데, 이들은 서비스를 전달하는 패킷에 대한 것이라는 점을 제외하고 유사하다. 각 콘텐츠 패킷(80)은 패킷 식별자(PID) 및 콘텐츠 (비디오, 오디오 및/또는 데이터)를 포함한다. 예컨대, 콘텐츠는 특정 프로그램 채널(예컨대, HDTV 신호)을 위한 비디오 및/또는 오디오, 또는 심지어는 수신기(300)에 다운로드되는 실행가능한 프로그램을 나타내는 데이터와 관련있을 수 있다. 본 발명의 원리에 따라, 보조 패킷(90)이 파운틴-코딩된 데이터의 부분을 나타낸다. 예컨대 송신기(100-1)의 상황에서, 보조 채널(90)은 파운틴-코딩된 데이터 부분(146-1)을 전달한다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 그밖의 비-파운틴 코딩된 데이터 또한, 똑같이 보조 채널을 통해 전달될 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 예시적인 TV 세트(200)의 고-레벨 블록도가 도 7에 도시되어 있다. TV 세트(200)는 수신기(300) 및 디스플레이(220)를 포함한다. 예시적으로, 수신기(300)는 ATSC-호환 수신기이다. 수신기(300) 또한 NTSC(National Television Systems Committee)-호환일 수 있다는 것이 주목되어야 하는데, 즉 수신기는 NTSC 작동 모드 및 ATSC 작동 모드를 가져서 TV 세트(200)가 NTSC 방송 또는 ATSC 방송으로부터 비디오 콘텐츠를 디스플레이할 수 있게 한다. 본 발명이 개념을 설명하는데 있어서 간략하게 하기 위해, 단지 ATSC 작동 모드만이 본 명세서에서 설명된다. 수신기(300)는 방송 신호(111)를 (예컨대, 안테나(미도시)를 통해) 수신하고, 이 신호로부터 예컨대, 디스플레이(220)로의 인가를 위한 HDTV(고선명 TV) 비디오 신호를 복구하도록 처리해서, 비디오 콘텐츠를 그 위에서 보게 한다.
본 발명의 원리에 따라, 수신기(300)는 또한 하나 이상의 서비스를 복구할 수 있는데, 이는 선택된 채널을 위한 수신이 너무 조악하거나 비-존재하는 경우에도 그러하다. 이제 수신기(300)를 참조컨대, 본 발명의 원리에 따른 수신기(300)의 예시적인 부분이 도 8에 도시되어 있다. 수신기(300)는 필터 복조기 뱅크(390), 순방향 에러 정정 (FEC) 디코더(395), 전송 프로세서(350), 제어기(355) 및 메모리(360)를 포함한다. 전송 프로세서(350) 및 제어기(355) 각각은 하나 이상의 마이크로프로세서 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 나타내며, 프로그램을 실행하고 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 이 점에서, 메모리(360)는 수신기(300) 내의 메모리를 나타내며, 예컨대 전송 프로세서(350) 및/또는 제어기(355)의 임의의 메모리를 포함한다. 예시적인 양방향 데이터 및 제어 버스(301)는, 도시된 바와 같이, 도 8의 다양한 요소를 함께 연결한다. 도 8의 요소 사이에서 데이터 및 제어 시그널링을 전달하기 위해, 제어 버스(301)는 단지 대표적이며 예컨대, 개별적인 신호(병렬 및/또는 직렬 형태임)가 사용될 수 있다. 수신기(300)가 명령, 예컨대 프로그램 선택을, 원격 제어기(미도시)를 통해 수신할 수 있다는 것이 또한 주목되어야 한다.
본 발명의 원리에 따라, 이전에 주목된 바와 같이, 적어도 (N-k) 개의 송신기로부터의 신호가 정해진 지리적 영역의 임의의 지점에서 수신될 수 있다는 것이 전제된다(k>0). 도 3의 상황에서, 커버리지 영역은 대시선 및 점선으로 나타나며, 수신기는 항상 적어도, 3개의 송신기로부터 신호를 수신할 수 있는데 즉, N = 4, 그리고 (N-k) = 3, 또는 k=1이다. 따라서, 가장 일반적인 경우에, 수신기는 비트를 유도하는 것이 필요한 채널 수로 튜닝될 수 있어야 하는데 즉, 수신기는 (N-k)개의 튜너를 구비하는 것이 필요하다. 도 3의 상황에서, 수신기(300)는 세 개의 튜너를 포함한다.
이제 도 9를 참조컨대, 필터 복조기 뱅크(390)가 도시되어 있다. 필터 복조기 뱅크(390)는 3개의 프론트-엔드 필터(605-1, 605-2 및 605-3), 3개의 아날로그/디지털(A/D) 변환기(610-1, 610-2 및 610-3), 3개의 복조기(660-1, 660-2 및 660-3), 멀티플렉서(먹스)(665) 및 파운틴 디코더(670)(크기조정가능한 채널 디코더의 예임)를 포함한다. 수신된 신호(111)가 필터 복조기 뱅크(390)에 인가된다. 수신된 신호(111)는 수신기(300)의 안테나(미도시)에 의해 픽업되는 모든 수신된 신호를 나타낸다. 프론트-엔드 필터(605-3)는 제어 버스(301)의 신호(658)를 통해, 도 8의 제어기(355)에 의해 송신기 중 하나 예컨대, 송신기(100-2)와 연관된 각각의 반송파 주파수로 튜닝된다. 마찬가지로, 프론트-엔드 필터(605-2)는 송신기(100-3)로 튜닝되고, 프론트-엔드 필터(605-1)는 송신기(100-4)로 튜닝된다. 이로써, 각 프론트-엔드 필터는 수신된 신호를 다운변환 및 필터링해서 각각의 PTC의 거의 기저-대역 신호를 A/D 변환기(610) (즉, 610-1, 610-2 및 610-3)에 제공하게 하는데, 이 변환기는 다운변환된 신호를 샘플링해서 이 신호를 디지털 도메인으로 변환하고 샘플 시퀀스(611) (즉, 611-1, 611-2 및 611-3)를 복조기(660) (즉, 660-1, 660-2 및 660-3)에 제공하게 한다. 각 복조기는 그 자신의 각각의 인가된 신호의 복조를 수행하고 복조된 신호(661) (즉, 661-1, 661-2 및 661-3)를 제공한다. 복조된 신호(661-1, 661-2 및 661-3)는 크기조정가능한 채널 인코딩된 데이터의 수신된 부분의 각각의 복조기에 의한 복구를 나타낸다. 크기조정가능한 채널 인코딩된 데이터의 이 수신된 부분은 먹스(665)에 인가되는데, 이 먹스는 수신된 크기조정가능한 채널 인코딩된(예컨대, 파운틴-코딩된) 데이터 스트림(666)을 형성한다. 이 데이터 스트림은 크기조정가능한 채널 디코더(예컨대, 파운틴 디코더)(670)에 인가되는데, 이 디코더는 파운틴-코딩된 데이터 스트림(666)을 디코딩하기 위해 도 4의 파운틴 코더(140)의 기능과 상보적인 기능을 수행해서 디코딩된 데이터 스트림(671)을 제공하게 하는데, 이 스트림은 본 발명의 원리에 따라, 하나 이상의 서비스를 나타낸다. 디코딩된 데이터 스트림(671)은 사용자에 의한 사용을 위한 서비스(들)를 제공하기 위해 수신기(300)의 그밖의 회로(미도시)에 의해 처리된다.
이 점에서, 복조기 중 적어도 하나 예컨대, 도 9의 복조기(660-1)가 또한 복조된 신호(391)를 제공한다는 것이 또한 주목되어야 한다. 이 신호는 특정 PTC의 비-파운틴 코딩된 데이터를 나타내며 따라서, 예컨대 선택된 HDTV 프로그램을 보기 위해, 당해 기술에서 알려진 바와 같이 처리된다. 특히, 복조된 신호(391)는 FEC 디코더(395)에 인가되는데, 이 디코더는 디코딩된 신호(396)를 전송 프로세서(350)에 제공하며, 이 프로세서는 콘텐츠 신호(351)로 나타난 비디오, 오디오 및 데이터 비트를 적당한 후속 회로(미도시)에 분배한다. 이 점에서, 수신기(300)는 신호(351 및 671)를 디스플레이(220)에 인가하기 전에 부가적으로 처리할 수 있으며/있거나 콘텐츠를 신호(331)를 통해 디스플레이(220)에 직접 제공할 수 있다.
이제 도 10을 주목해야 하는데, 도 10은 본 발명의 원리에 따른 수신기 내의 무선 신호의 더 강력한 수신을 제공하기 위한 예시적인 흐름도를 도시한다. 단계(505)에서, 수신기(예컨대, 수신기(300)의 제어기(355))가 (N-k)개의 튜너 각각을 수신된 상이한 채널로 튜닝한다(N > k >0). 단계(510)에서, 수신기(예컨대, 수신기(300)의 필터 복조기 뱅크(390))가 파운틴-코딩된 데이터의 N-k개의 부분을 복구한다. 단계(515)에서, 수신기(예컨대, 수신기(300)의 먹스(665))는 파운틴-코딩된 데이터의 (N-k)개의 부분을 조합해서 파운틴-코딩된 데이터 스트림을 제공한다. 단계(520)에서, 수신기(예컨대, 수신기(300)의 파운틴 디코더(670))는 파운틴-코딩된 데이터를 디코딩해서 하나 이상의 서비스를 제공하게 한다.
단계(505) 이전에, 수신기가 효과적으로 수신될 수 있는 채널 수를 결정하기 위해 스캔을 부가적으로 수행할 수 있다는 것이 주목된다. 채널 중 적어도 (N-k)개의 채널이 수신될 수 있는 경우, 수신기는 (N-k) 개의 튜너 각각을 (N-k)개의 채널 중 하나에 할당한다(도 10의 단계(505)). 예컨대, 수신된 채널에 대한 수신된 신호 강도 표시자(RSSI)를 평가함으로써, 적합한 수신이 결정될 수 있다. (N-k)개의 채널이 수신될 수 없는 경우, 적합한 에러 메시지가 생성된다. 다시, 일 예로서 ATSC-DTV를 고려하는데, 수신기(300)가 적어도 하나의 PTC를 통해 위에서 설명된 MPG 형태를 이미 수신했다는 것이 전제된다. 본 발명의 개념 이외에, 수신기에 의해 그 안의 채널로 튜닝하기 위한 MPG의 사용이 당해 기술에서 알려져 있다. 예컨대, 2002년 4월 2일 Ozkan에게 등록된 미국 특허 번호 6,366,326 및 /또는 1999년 8월 31일 Ozkan 등에게 등록된 미국 특허 번호 5,946,052를 참조하자. 따라서, MPG의 탐색 및 획득은 본 명세서에서 설명되지 않는다. 일단 MPG가 획득되면, 수신기(300)는 도 3의 상황에서, 적어도 3개의 PTC가 파운틴-코딩된 서비스(들)의 복구를 위해 적합하게 수신될 수 있는지를 결정하기 위해 MPG 내에 나열된 각 PTC를 통해 초기에 스캔할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 그리고 본 발명의 원리에 따라, 강력한 송신 및 수신 방법이 다수의 시작 소스 및 다수의 목적지(수신기 또는 싱크)를 구비하는 시스템에 대해 설명되어 있다. 실제로, 위에서 설명된 본 발명의 개념은 공간 다이버서티 형태로 설명될 수 있다. 예컨대, 위의 예시적인 실시예에서, 도 3의 ATSC-DVT 시스템은 본 발명의 원리에 따라 공간 다이버서티와 통합된다. 예시적으로, 본 발명의 개념은 크기조정가능한 또는 레이트리스(rateless) 채널 코딩 방식 이를테면 다양한 채널 내의 콘텐츠에 걸친 위에서 언급된 파운틴 코드의 사용을 제안한다. 이 방식은 기존의 변조 포맷(위에서 설명된 ATSC-DTV 시스템에서 예시된 바와 같음) 상에 오버레이될 수 있다. 이를 달성하기 위해 필요한 리던던시는 기존의 송신기의 위치 지정과 관련해서 예측된 커버리지 영역 예측 기능이다.
이제 도 11 및 도 12를 참조컨대, 그밖의 예시적인 실시예가 본 발명의 원리에 따라 도시되어 있다. 도 11은 위 도 3에 도시된 설비와 유사하며, 본 발명의 개념의 셀룰러 네트워크 예컨대, 코드 분할 다중 접속(CDMA)- 유형 시스템으로의 응용을 예시한다. 이 예에서, 셀룰러 송신기는 하나 이상의 서비스의 송신을 위해 (위에서 설명된) 본 발명의 원리에 따라 적응된다. 송신기(100-1')는 셀룰러 신 호(111-1')를 송신하기 위한 송신탑(T1)과 연관되고, 송신기(100-2')는 셀룰러 신호(111-2')를 송신하기 위한 송신탑(T2)과 연관되고, 송신기(100-3')는 셀룰러 신호(111-3')를 송신하기 위한 송신탑(T3)과 연관되고, 송신기(100-4')는 셀룰러 신호(111-4')를 송신하기 위한 송신탑(T4)과 연관된다. 유사하게, 셀룰러 엔드포인트(200' 및 205')로 나타난 수신기가 본 발명이 원리에 따라 적응되어, 송신된 신호를 이용해서 하나 이상의 서비스의 강력한 수신을 제공하게 한다.
이제 도 12를 참조컨대, 이 도면은 또한 위 도 3에 도시된 설비와 유사하며, 본 발명의 개념의 Wi-Fi 네트워크 예컨대, 802.11-유형 시스템으로의 응용을 예시한다. 이 예에서, Wi-Fi 송신기는 하나 이상의 서비스의 송신을 위해 (위에서 설명된) 본 발명의 원리에 따라 적응된다. 송신기(100-1')는 Wi-Fi 신호(111-1')를 송신하기 위한 송신탑(T1)과 연관되고, 송신기(100-2')는 Wi-Fi 신호(111-2')를 송신하기 위한 송신탑(T2)과 연관되고, 송신기(100-3')는 Wi-Fi 신호(111-3')를 송신하기 위한 송신탑(T3)과 연관되고, 송신기(100-4')는 Wi-Fi 신호(111-4')를 송신하기 위한 송신탑(T4)과 연관된다. 유사하게, Wi-Fi 엔드포인트(200'(예컨대 랩톱 컴퓨터) 및 205')로 나타난 수신기가 본 발명이 원리에 따라 적응되어, 송신된 신호를 이용해서 하나 이상의 서비스의 강력한 수신을 제공하게 한다. Wi-Fi 엔드포인트(205')는 서비스를 네트워크(또는 서브네트워크)의 그밖의 엔드포인트(미도시)로 라우팅(분배)하기 위한, 허브 및/또는 라우터를 나타낸다는 것이 인지되어야 한다.
이상의 관점에서, 앞의 내용은 단지 본 발명의 원리를 나타내며 따라서 당업자는 다양한 대안적인 설비를 고안할 수 있다는 것이 인식될 것인데, 이 대안적인 설비는 본 명세서에 명시적으로 설명되어 있지 않으나, 본 발명의 원리를 구현하며 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다. 예컨대, 분리된 기능적인 요소의 상황 내에서 예시되었으나, 이 기능적인 요소는 하나 이상의 집적 회로(IC) 상에 구현될 수 있다. 유사하게, 분리된 요소로 도시되었으나, 임의의 또는 모든 요소는 저장된-프로그램-제어된 프로세서 예컨대, 디지털 신호 프로세서 내에 이행될 수 있는데, 이 프로세서는 예컨대, 도 5 및/또는 도 10에 도시된 예컨대, 하나 이상의 단계에 대응하는, 연관된 소프트웨어를 실행한다. 나아가, TV 세트(200) 내에 번들된(bundled) 요소로서 도시되었으나, 그 안의 요소는 그들의 임의의 조합으로 여러 유닛 내에 분포될 수 있다. 예컨대, 도 7의 수신기(300)는 디바이스의 부분, 또는 박스, 이를테면 셋톱 박스일 수 있는데, 이는 디바이스, 또는 박스, 통합 디스플레이(220) 등과 물리적으로 분리된다. 또한, 지상 방송(예컨대, ATSC-DTV)의 상황에서 설명되었으나, 본 발명의 원리는 다른 유형의 통신 시스템, 예컨대, 위성, WiFi, 셀룰러 등에 적용가능하다. 실제로, 본 발명의 개념이 고정 수신기의 상황에서 설명되었으나, 본 발명의 개념은 또한 이동 수신기에도 적용가능하다. 따라서, 다수의 변경이 예시적인 실시예에 대해 이루어질 수 있으며 첨부된 청구항에 의해 정해진 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 그밖의 설비가 고안될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 이용가능하며, 더 구체적으로 무선 시스템 예컨대, 지상 방송, 셀룰러, 무선-피델리티(Wi-Fi), 위성 등에 이용가능하다.
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- 수신기로서,M개의 복조기로서, 각 복조기는 M개의 수신 신호 중 다른 하나의 신호를 복조하고, 각 수신된 신호는 주요 채널과 보조 채널을 포함하는 전송 스트림을 나타내어, 각 변조기가 수신된 신호의 보조 채널로부터 인코딩된 데이터 스트림을 제공하고, 각 엔코딩된 데이터 스트림은 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림의 일부를 나타내고, 하나의 복조기가 또한 수신된 신호의 주요 채널로부터 데이터를 제공하고, M > 1인, M개의 복조기와,M개의 엔코딩된 데이터 스트림으로부터 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림을 형성하는 멀티플렉서와,서비스를 나타내는 디코딩된 데이터 스트림을 제공하기 위하여, 상기 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림을 디코딩할 때 사용하기 위한 파운틴 디코더와,선택된 TV 채널과 관련된 프로그래밍을 제공하기 위하여 상기 주요 채널로부터 데이터를 처리하기 위한 전송 프로세서를포함하는, 수신기.
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- 제9 항에 있어서,상기 주요 채널은 적어도 하나의 고 선명 TV 채널을 전달하는, 수신기.
- 제9 항에 있어서,상기 주요 채널은 ATSC-DTV(Advanced Television Systems Committee-Digital Television) 신호를 나타내는, 수신기.
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- 수신 방법으로서,각 수신된 신호가 주요 채널과 보조 채널을 포함하는 전송 스트림을 나타내는, M개의 다른 수신된 신호를 복조하는 단계로서, (a) 각 엔코딩된 데이터 스트림이 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림을 나타내는, M개의 엔코딩된 데이터 스트림을 M개의 보조 채널로부터 제공하고, (b) 상기 주요 채널 중 선택된 하나의 채널로부터 데이터를 제공하고, M > 1인, M개의 다른 수신된 신호를 복조하는 단계와,상기 M개의 엔코딩된 데이터 스트림으로부터 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림을 형성하는 단계와,서비스를 나타내는 디코딩된 데이터 스트림을 제공하기 위하여, 상기 파운틴 엔코딩된 데이터 스트림을 디코딩하는 단계와,선택된 TV 채널과 관련된 프로그래밍을 제공하기 위하여 상기 주요 채널로부터 데이터를 처리하는 단계를포함하는, 수신 방법.
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- 제17 항에 있어서,상기 주요 채널은 적어도 하나의 고 선명 TV 채널을 전달하는, 수신 방법.
- 제17 항에 있어서,상기 주요 채널은 ATSC-DTV(Advanced Television Systems Committee-Digital Television) 신호를 나타내는, 수신 방법.
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