KR20070111296A - 비압축 ａⅴ 데이터를 송수신하는 방법 및 장치 - Google Patents

비압축 ａⅴ 데이터를 송수신하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20070111296A
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Abstract

본 발명은 비압축 오디오/비디오 데이터의 차등 부호화 기법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법은, 비압축 AV 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서 상기 비트들을 복수의 그룹으로 분류하는 단계와, 상기 분류된 복수의 그룹 별로 부호화율을 결정하는 단계와, 상기 결정된 부호화율로 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 부호화를 적용하는 단계와, 상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들을 전송하는 단계를 포함한다.
밀리미터 웨이브, 오류 정정, 부호화율

Description

비압축 ＡⅤ 데이터를 송수신하는 방법 및 장치{Method and apparatus for transmitting/receiving uncompressed AV data}
도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면.
도 2는 하나의 화소 성분을 복수의 비트 레벨로 표시한 도면.
도 3은 IEEE 802.11a 규격의 PPDU의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 종래 기술에 따른 오류 정정 부호화 기법을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오류 정정 부호화 기법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비압축 AV 데이터를 전송하는 전송 기기의 구성을 도시하는 블록도.
도 7은 채널 코딩부의 구성을 보다 자세히 도시한 블록도.
도 8은 1/3의 부호화율을 갖는 컨볼루션 부호화부의 구성을 예시한 블록도.
도 9는 천공 과정의 일 예를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 패킷 의 구성을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 PHY 헤더의 구성을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비압축 AV 데이터를 수신하는 수신 기기의 구성을 도시하는 블록도.
도 13은 채널 디코딩부의 구성을 보다 자세히 도시한 블록도.
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비압축 오디오/비디오 데이터의 차등 부호화 기법에 관한 것이다.
네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 더욱이, DVD(Digital Video Disk) 영상, HDTV(High Definition Television) 영상 등 고품질 비디오를 다양한 홈 디바이스 간에 무선으로 전송할 필요성이 높아지는 추세에 있다.
현재 IEEE 802.15.3c의 한 태스크 그룹(task group)에서는 무선 홈 네트워크에서 대용량의 데이터를 전송하기 위한 기술 표준을 추진 중에 있다. 소위, mmWave(Millimeter Wave)라고 불리는 이 표준은, 대용량 데이터 전송을 위하여 물리적인 파장의 길이가 밀리미터인 전파(즉, 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 갖는 전파)를 이용한다. 종래에는 이러한 주파수대는 무허가 밴드(unlicensed band)로서 통신사업자용이나 전파 천문용, 또는 차량 충돌방지 등의 용도로 제한적으로 사용되어 왔다.
도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다. IEEE 802.11b나 IEEE 802.11g는 반송파 주파수가 2.4GHz이며, 채널 대역폭은 20MHz 정도이다. 또한, IEEE 802.11a나 IEEE 802.11n은 반송파 주파수가 5GHz이며, 채널 대역폭은 마찬가지로 20MHz 정도이다. 이에 반하여, mmWave는 60GHz의 반송파 주파수를 사용하며, 대략 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭을 갖는다. 따라서, mmWave는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에 비하여 훨씬 큰 반송파 주파수 및 채널 대역폭을 가짐을 알 수 있다. 이와 같이, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 고주파 신호(밀리미터 웨이브)를 이용하면, 수 기가 비트(Gbps) 단위의 매우 높은 전송률을 나타낼 수 있고, 안테나 크기를 1.5mm이하로 할 수 있어 안테나를 포함한 단일 칩을 구현할 수 있다. 또한, 공기 중 감쇠율(attenuation ratio)이 매우 높기 때문에 기기간에 간섭을 감소시킬 수 있는 장점도 있다.
특히, 최근에는 밀리미터 웨이브가 갖는 고 대역폭을 이용하여 무선 기기간에 비압축 오디오 또는 비디오 데이터(이하, 비압축 AV 데이터라고 함)를 전송하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 압축 AV 데이터는 모션 보상, DCT 변환, 양자화, 가변길이 부호화 등의 과정을 통하여, 인간의 시각, 청각에 덜 민감한 부분을 제거하는 방식으로 손실 압축된다. 반면에, 비압축 AV 데이터는 화소 성분을 나타내는 디지털 값(예를 들어, R, G, B 성분)을 그대로 포함한다.
따라서, 압축 AV 데이터에 포함되는 비트들은 중요도에 대한 우열이 없지만, 비압축 AV 데이터에 포함되는 비트들은 우열이 존재한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 8비트 영상의 경우 하나의 화소 성분은 8개의 비트로 표현되는데, 이 중에서 가장 높은 차수를 표현하는 비트(최상위 레벨의 비트)가 가장 중요한 비트(Most Significant Bit; MSB)이고, 가장 낮은 차수를 표현하는 비트(최하위 레벨 의 비트)가 가장 덜 중요한 비트(Least Significant Bit; LSB)이다. 즉, 8비트로 구성된 1바이트 데이터 중 각각의 비트는 영상 신호나 음성신호를 복원하는데 차지하는 중요도가 서로 다르다. 전송 중 중요도가 높은 비트에서 에러가 발생한다면 그렇지 않은 비트에서 에러가 발생 했을 때 보다 쉽게 오류발생이 감지될 수 있다. 따라서 중요도가 높은 비트 데이터들은, 중요도가 낮은 비트 데이터들에 비하여, 무선 전송시 오류가 발생하지 않도록 보호해야 할 필요가 크다. 그러나, IEEE 802.11 계열의 종래 전송방식과 같이 전송될 모든 비트에 대하여 동일한 부호화율을 갖는 오류 정정 방식을 사용하고 있다.
도 3은 IEEE 802.11a 규격의 물리층 전송 프레임(PHY Protocol Data Unit; PPDU)의 구조를 나타낸 도면이다. PPDU(30)는 프리앰블(preamble)과, 시그널 필드, 및 데이터 필드로 구성된다. 상기 프리앰블은 PHY 계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호로서, 복수개의 짧은 훈련신호(training signal)와 긴 훈련신호로 이루어져 있다. 시그널 필드(signal field)는 전송률을 나타내는 RATE 필드, PPDU(PHY Protocol Data Unit)의 길이를 나타내는 LENGTH 필드 등을 포함한다. 통상 시그널 필드는 하나의 심볼(symbol)에 의하여 부호화된다. 데이터 필드는 PSDU, 테일 비트 및 패드 비트로 이루어져 있는데, 실제 전송하고자 하는 데이터는 PSDU 부분에 포함된다.
PSDU에 기록되는 데이터는 컨볼루션 인코더(convolution encoder)로 부호화된 코드들로 이루어져 있는데, 이러한 데이터는 중요도 면에서 차이가 없으며, 동일한 오류정정 부호화를 통하여 부호화 되기 때문에 데이터의 각 부분은 동일한 에 러 정정 능력을 갖는다.
이와 같은 종래의 방법은 일반적인 데이터 전송시에는 효과적이라고 할 수 있다. 하지만, 전송하고자 하는 데이터의 중요도가 차이가 난다면, 더 중요한 비트에 대해서는 보다 더 우수한 오류정정 부호화를 수행하여 오류 발생가능성을 줄여야 할 것이다.
오류발생을 억제하기 위해서 송신 측에서는 오류 정정 부호화 단계를 수행한다. 이렇게 오류정정 부호화된 데이터는 전송 중 오류가 발생하더라고 정정 가능한 일정범위 내의 오류에 대해서는 복원이 가능하다. 이러한 오류정정 부호화 기법은 다양하게 존재하며 각 오류정정 부호화 알고리즘에 따라서 다른 오류정정 능력을 갖고 있으며, 같은 오류정정 부호화 알고리즘이라고 할지라도 어떤 부호화율을 사용하느냐에 따라서 다른 성능을 나타낸다.
일반적으로 부호화율이 높을수록 데이터 전송 효율은 높아지지만 오류정정 능력은 낮아지는 경향이 있으며, 부호화율이 낮아질수록 데이터 전송 효율은 낮아지지만 오류정정 능력은 높아지는 경향이 있다. 그런데, 상술한 바와 같이, 비압축 AV 데이터는 압축 AV 데이터와는 달리 데이터를 구성하는 각각의 비트 마다 중요도가 상이하므로, 보다 중요도가 높은 상위 레벨의 비트들의 전송에 있어 오류가 발생하지 않도록 보호할 필요가 있다.
통상, 무선 전송시 데이터의 안정적 전송을 보장하는 방법에는 오류정정 부호화를 이용하여 데이터를 복원하는 방법과, 일단 오류가 발생한 데이터를 송신 측에서 수신 측으로 재전송하는 방법이 있다. 특히, 본 발명에서는 비압축 AV 데이터 전송에 있어서 상기 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서, 차등적인 오류 정정 부호화를 적용하는 기법에 관한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비압축 AV 데이터의 안정적 전송을 보장하기 위한 보다 효율적인 오류 정정 부호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 재전송되는 데이터의 구체적인 패킷 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법 은, 비압축 AV 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서 상기 비트들을 복수의 그룹으로 분류하는 단계; 상기 분류된 복수의 그룹 별로 부호화율을 결정하는 단계; 상기 결정된 부호화율로 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 부호화를 적용하는 단계; 및 상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들을 전송하는 단계를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법은, 그룹별로 서로 다른 부호화율로 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터를 수신하는 단계; 상기 각각의 그룹에 대응되는 부호화율을 결정하는 단계; 상기 결정된 부호화율에 따라 상기 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 복호화를 적용하는 단 계; 및 상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들을 조합하여 비압축 AV 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치 는, 비압축 AV 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서 상기 비트들을 복수의 그룹으로 분류하는 유닛; 상기 분류된 복수의 그룹 별로 부호화율을 결정하는 유닛; 상기 결정된 부호화율로 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 부호화를 적용하는 유닛; 및 상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들을 전송하는 유닛을 포함한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치는, 그룹별로 서로 다른 부호화율로 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터를 수신하는 유닛; 상기 각각의 그룹에 대응되는 부호화율을 결정하는 유닛; 상기 결정된 부호화율에 따라 상기 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 복호화를 적용하는 유닛; 및 상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들을 조합하여 비압축 AV 데이터를 복원하는 유닛을 포함한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 4는 종래 기술에 따른 오류 정정 부호화 기법을, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 오류 정정 부호화 기법을 각각 도시한 도면이다.
압축 AV 데이터(compressed AV data)는 양자화, 엔트로피 부호화 등 압축률을 향상시키기 위한 과정들을 거쳐서 생성되기 때문에, 그 데이터를 구성하는 비트들에 있어 우열 내지 중요도의 차이가 없다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 압축 AV 데이터는 통상 고정된 부호화율에 따른 오류 정정 부호화를 거친다. 설령, 종래의 압축 AV 데이터에 대하여 가변 부호화율을 갖는 오류 정정 부호화가 적용된다고 하더라도 이는 어디까지나 통신 환경 등의 외부 조건에 따른 것이지, 각 데이터 비트의 중요도에 따른 것이 아니다.
그러나, 비압축 AV 데이터는 도 2에서 전술한 바와 같이, 각각의 비트 레벨에 따라서 그 중요도가 상이하다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 비트 레벨을 몇 개의 그룹으로 분류하고, 분류된 그룹에 각각 서로 다른 부호화율로 오류 정정 부호화가 수행된다. 상기 부호화율은 상대적으로 중요도가 높은 그룹에 속하는 비트들에 보다 낮은 부호화율이 적용된다. 본 발명은 이와 같이 데이터의 중요도에 따른 차등 부호화율 적용을 통하여 비압축 AV 데이터의 전송 효율을 향상시키고자 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비압축 AV 데이터를 전송하는 전송 기기(100)의 구성을 도시하는 블록도이다. 상기 전송 기기(100)는 저장부(110), 비트 분리부(120), 채널 코딩부(150), 헤더 부가부(160), RF(Radio Frequency) 부(170) 를 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(110)는 비압축 AV 데이터를 저장한다. 상기 AV 데이터가 비디오 데이터인 경우 각 화소에 대한 부화소 값이 저장된다. 상기 부화소 값은 사용되는 색공간(예: RGB 색공간, YCbCr 색공간 등)에 따라서 다양한 값으로 저장될 수 있지만, 본 발명에서 각 화소는 RGB 색공간에 따라 R(Red), G(Green), B(Blue) 세 개의 부화소로 이루어지는 것으로 하여 설명한다. 물론, 비디오 데이터가 그레이 영상인 경우에는 부화소 성분은 하나만 존재하므로 하나의 부화소가 그대로 화소를 이룰 수 있으며, 2개 또는 4개의 부화소 성분이 하나의 화소를 이룰 수도 있음은 물론이다.
비트 분리부(120)는 저장부(110)에서 제공된 부화소 값을 높은 차수(높은 비트 레벨)의 비트부터 낮은 차수(낮은 비트 레벨)의 비트까지 분리한다. 예를 들어, 8비트 비디오의 경우, 차수가 27 에서 20까지 존재하므로 총 8개의 비트로 분리될 수 있다. 도 6에서, m은 화소의 비트수를 나타내고, Bitm-1은 m-1 차수의 비트를 나타낸다. 이와 같은, 비트 분리 과정은 각각의 부화소에 대하여 독립적으로 수행된다.
채널 코딩부(150)는 상기 분리된 비트들에 대하여 그 중요도에 따라 적합한 부호화율로 오류 정정 부호화를 수행하여 페이로드를 생성한다.
이러한 오류 정정 부호화에는 크게 블록 부호화, 컨볼루션 부호화 등이 있는데 블록 부호화(예: 리드-솔로몬 부호화)는 데이터를 일정 블록 단위로 부호화와 복호화를 수행하는 것이며, 컨볼루션 부호화는 일정 길이의 메모리를 이용해 이전 데이터와 현재 데이터를 비교해 부호화를 수행하는 기술이다. 근본적으로 블록 부호화는 군집 오류(burst error)에 강하고, 컨볼루션 부호화는 불규칙 오류(random error)에 강하다고 알려져 있다.
오류 정정 부호화는 일반적으로 입력되는 k 비트에 대하여, n 비트의 부호어(codeword)로 변환하는 과정으로 이루어진다. 이 때 부호화율은 "k/n" 으로 표시된다. 부호화율이 낮아질수록 입력 비트에 비하여 큰 비트의 부호어로 부호화되기 때문에 오류 정정의 확률이 보다 커지게 되는 것이다.
도 7은 채널 코딩부(150)의 구성을 보다 자세히 도시한 블록도이다. 채널 코딩부(150)는 분류부(151)와, 복수의 P/S 변환기(152, 153)와, 복수의 컨볼루션 부호화부(154, 155)와, 복수의 천공부(156, 157)와, 병합부(158)을 포함하여 구성될 수 있다.
분류부(151)는 각 비트 레벨의 비트를 소정 개수의 그룹으로 분류한다. 예를 들어, 도 5와 같이 8개의 비트 레벨 중 최상위 비트 레벨로부터 순서대로, 2개, 3개 및 3개의 비트 레벨을 각각 그룹으로 하는 3개의 그룹으로 분류할 수 있다. 이와 같이 분류된 그룹은 서로 다른 부호화율이 적용되는 단위가 된다. 또는, 간단하게는 4개의 상위 비트 레벨과 4개의 하위 비트 레벨로 이루어지는 2개의 그룹으로 분류할 수도 있다. 이와 같은 분류 방법은 전송되는 비압축 AV 데이터의 속성, 전송 네트워크 환경 등에 따라서 다양하게 정해질 수 있다.
예를 들어, 대형 디스플레이 기기에 전송할 경우에는 상위 비트 레벨의 그룹 과 하위 비트 레벨의 그룹 간의 부호화율의 비율을 4:4비트로 하여 비교적 향상된 영상 표현에 중점을 둘 수 있으며, 이동형 기기와 같이 소형 디스플레이를 사용하는 기기에 대해서는 상기 그룹 간의 부호화율의 비율을 2:6 혹은 3:5 등과 같이하여 상위 비트 레벨의 그룹의 복원 능력을 향상시키는데 초점을 맞출 수 있다.
이하에서는 일 예로서, 분류부(151)는 원 데이터를 4개의 상위 비트 레벨을 포함하는 그룹과, 4개의 하위 비트 레벨을 포함하는 그룹으로 분류하는 것으로 하여 설명하기로 한다.
분류부(151)에서 분류된 상위 비트 레벨의 비트들은 P/S 변환기(152)로 입력되고, 하위 비트 레벨의 비트들은 P/S 변환기(153)로 입력된다.
P/S(Parallel/Serial) 변환기는 상위 4개의 비트 레벨의 병렬 데이터를 오류 정정 부호화를 위하여 직렬 데이터로 변환한다.
컨볼루션 부호화부(154)는 상기 직렬화된 데이터에 대하여 제1 부호화율로 오류 정정 부호화를 수행한다. 이러한 오류 정정 부호화에는 블록 부호화, 컨볼루션 부호화 등이 있는데, 본 발명에서는 일 예로서 컨볼루션 부호화를 이용하는 것으로 하여 설명한다. 상기 제1 부호화율은 하위 4개의 비트 레벨에 적용되는 제2 부호화율에 비하여 작은 값이다. 예를 들어, 제1 부호화율은 1/3로 제2 부호화율은 2/3로 할 수 있다.
도 8은 1/3의 부호화율을 갖는 컨볼루션 부호화부(154)의 구성을 예시한 블록도이다.
컨볼루션 부호화부(154)는 3개의 가산기(81, 82, 83)와 6개의 레지스터(84, 85, 86, 87, 88, 89)를 포함한다. 여기서, 사용되는 생성 다항식의 계수는 각각 133, 171 및 145이다. 이와 같이 컨볼루션 부호화부(154)에 복수의 레지스터가 필요한 것은 컨볼루션 부호화 알고리즘이 이전 데이터와 현재 데이터를 비교하여 부호화를 수행하기 때문이다. 일반적으로, 레지스터의 개수와 원 데이터 입력 개수의 합, 즉 레지스터 개수에 1 더한 값을 구속 장(constraint length)이라고 부른다. 결국, 컨볼루션 부호화부(154)에는 원(raw) 데이터가 입력되어, 부호화된 데이터 x, y 및 z가 출력된다.
천공부(156)는 오류 정정 부호화된 데이터 중 일부 데이터를 천공(puncturing)한다. 상기 천공 과정은 컨볼루션 부호화부(154)에서 부호화가 된 데이터를 전송률을 높이기 위해서 일부 비트를 제거하는 과정이다. 즉 일부 비트를 전송하지 않는 것을 뜻한다. 이렇게 천공 과정을 거치면 그렇지 않은 경우에 비하여 전송률이 높아져 보다 많은 데이터를 전송할 수 있지만, 수신시 오류가 발생할 가능성은 당연히 높아지게 된다.
도 9를 참조하면, 원 데이터는 1/3 부호화율의 컨볼루션 부호화에 의하여, 원 데이터의 3배가 되는 코드워드들로 변환된다. 천공부(156)는 이중에서 일부의 비트를 주기적으로 삭제함으로써 부호화율을 2/3으로 변환할 수 있다. 도 9에서 음영으로 표시된 비트들은 천공된 비트를 의미한다. 컨볼루션 부호화부(154)만에 의해서도, 제1 부호화율을 바로 맞출 수 있는 있는 경우에는 상기 천공 과정은 생략될 수도 있다.
다음의 표 1은 다양한 부호화율에 따른 자유 거리 및 천공 패턴을 보여준다. 천공 패턴 중 1은 해당 비트를 전송한다는 것을, 0은 전송하지 않고 삭제한다는 것을 의미한다.
부호화율 자유 거리 천공 패턴 전송 순서
1/3 15 X : 1 Y : 1 Z : 1 X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2
4/7 7 X : 1 1 1 1 Y : 1 0 1 1 Z : 0 0 0 0 X1 Y1 X2 X3 Y3 X4 Y4
2/3 6 X : 1 1 Y : 1 0 Z : 0 0 X1 Y1 X2 X3 Y3
4/5 4 X : 1 1 1 1 Y : 1 0 0 0 Z : 0 0 0 0 X1 Y1 X2 X3 X4
표 1의 부호화율 중에서 1/3인 부호화율에서는 천공 패턴에 0이 없으므로, 천공 과정을 수행할 필요가 없다. 상기 자유 거리(free distance)는 부호화율에 의존적인 값으로, 그 값이 클수록 높은 오류 정정 능력을 갖는다. 표 1에서 보면, 부호화율이 커짐에 따라서 자유 거리가 감소하고 있음을 알 수 있다.
한편, 분류부(151)로부터 제공되는 하위 비트 레벨의 비트들도, 상위 비트 레벨의 비트들과 마찬가지로, 각각, P/S 변환기(153), 컨볼루션 부호화부(155), 천공부(157)을 거쳐서 제2 부호화율로 부호화된다.
마지막으로, 병합부(158)는 각각 부호화된 상위 비트 레벨의 데이터(그룹 1의 부호화 데이터)와 하위 비트 레벨의 데이터(그룹 2의 부호화 데이터)를 병합(merge)하여 페이로드, 즉 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 생성한다.
헤더 부가부(160)는 도 10과 같이, 복수의 그룹(74, 75)로 이루어지는 MPDU(MAC Protocol Data Unit; 79)에 MAC 헤더(73), PHY 헤더(72) 및 프리앰블(preamble)(71)을 부가하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 패킷(70)을 생성한다. 프리앰블(71)은 PHY 계층(물리 계층; physical layer)의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호로서, 복수개의 짧은 훈련신호(training signal)와 긴 훈련신호로 이루어져 있다.
본 발명에서는 비압축 AV 데이터를 전송하기 위하여 3Gbps 이상의 전송률을 사용하기 때문에, PHY 헤더(72)는 도 3의 PHY 헤더와는 다소 달라질 필요가 있다. 이러한 의미에서 PHY 헤더(72)는 HRP(High Rate PHY) 헤더라고 명명할 수 있다.
도 11와 같이, PHY 헤더(72)는 HRP mode index 필드(72a), MPDU length 필드(72b), Beam tracking 필드(72c), Error protection 필드(72d), UEP offset 필드(72e) 및 Reserved 필드(72f)를 포함한다.
HRP mode index 필드(72a)는 MPDU(79)에 사용되는 부호화율 및 변조 방식 등을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 모드 인덱스(mode index)는, 다음의 표 2와 같이, 0에서 6까지의 값을 가질 수 있는 것으로 정의될 수 있다.
HRP mode index 부호화 모드 변조 방식 부호화율 원 데이터 전송률 (Gb/s)
상위 비트 레벨 하위 비트 레벨
[7] [6] [5] [4] [3] [2] [1] [0]
0 EEP QPSK 1/3 0.97
1 QPSK 2/3 1.94
2 16-QAM 2/3 3.88
3 UEP QPSK 4/7 4/5 1.94
4 16-QAM 4/7 4/5 3.88
5 재전송 QPSK 1/3 infinite 0.97
6 16-QAM 1/3 infinite 1.94
표 2를 참조하면, HRP mode index가 0 내지 2인 경우에는 EEP(Equal Error Protection)가 적용되고, 3 내지 4인 경우에는 UEP가 적용됨을 알 수 있다. HRP mode index가 3인 경우에는 변조 방식으로 QPSK가 적용되고, 4인 경우에는 16-QAM이 적용된다. 이 때, 부호화율은 상위 비트 레벨에 대하여는 상대적으로 낮은 4/7이 적용되고, 하위 비트 레벨에 대하여는 상대적으로 높은 4/5이 적용된다. 하지만, 이 경우에도 전체 비트 레벨에 대한 평균적인 부호화율은 2/3이 되므로, 전송될 데이터의 크기는 HRP mode index가 1, 2인 경우와 동일함을 알 수 있다.
한편, HRP mode index가 5, 6인 경우는 전송 에러가 발생하여 재전송하는 경우를 나타낸다. 이러한 재전송시에는 상대적으로 중요도가 높은 상위 비트 레벨만을 1/3의 부호화율로 재전송하고, 상대적으로 중요도가 낮은 하위 비트 레벨은 전송하지 않는다(부호화율이 infinite임).
다시 도 11을 참조하면, MPDU length 필드(72b)는 MPDU(79)의 크기를 옥텟(octet) 단위로 나타낸다.
Beam tracking 필드(72c)는 1비트 필드이며, 빔 트래킹(beam tracking) 정보가 전송 패킷에 포함된 경우 1로 표현되고 그렇지 않은 경우 0으로 표현된다. 수 기가 비트(Gbps) 단위의 전송률을 지원하는 밀리미터 웨이브는 신호의 직진성이 높기 때문에, 전송 기기(100)에는 지향성 어레이(array) 안테나가 사용될 수 있다. 이 경우 상기 안테나의 최적 방향성을 찾는 빔 트래킹이 요구되고 전송 기기(100)는 이에 관한 정보를 수신 기기에 전달할 필요가 있을 수도 있다. Beam tracking 필드(72c)는 이러한 정보의 포함 여부를 표시한다.
Error protection 필드(72d)는 MPDU(79)에 포함된 비트들에 EEP가 적용되는지 UEP가 적용되는지를 표시한다.
UEP offset 필드(72e)는 MAC 헤더(73) 이후 첫 번째 심볼로부터 카운트 할 때, UEP 코딩이 시작되는 심볼의 번호를 나타낸다.
한편, MAC 헤더(73)는 IEEE 802.11 계열 표준이나 IEEE 802.3 표준에서와 마찬가지로, MAC 미디어 접근 제어를 위하여 사용되며, 송신기 및 수신기의 MAC 주소, ACK 정책(ACK policy), 프래그먼트(fragment) 정보 등이 기록된다.
RF 부(170)는 헤더 부가부(160)에 의하여 제공되는 전송 패킷을 변조하고 안테나를 통하여 전송한다. 구체적인 변조 방식의 예로는 VSB8, VSB16, QPSK, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 등이 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 비압축 AV 데이터를 수신하는 수신 기기(200)의 구성을 도시하는 블록도이다. 상기 수신 기기(200)는 RF 부(210), 헤더 판독부(220), 채널 디코딩부(230), 비트 조합부(260) 및 재생부(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
RF 부(210)는 수신된 무선 신호를 복조하여 전송 패킷을 복원한다. 상기 복조는 도 6의 RF 부(170)에서의 변조에 대응하여 역으로 수행되는 방식이다.
헤더 판독부(220)는 도 6의 헤더 부가부(160)에서 부가된 PHY 헤더, MAC 헤더를 판독하고, 상기 헤더들이 제거된 페이로드를 채널 디코딩부(230)에 제공한다.
채널 디코딩부(230)는 서로 다른 부호화율로 부호화된 각 그룹의 데이터(74, 75)에 대하여 해당 부호화율로 오류 정정 복호화를 수행한다. 이러한 오류 정정 복호화는 채널 코딩부(150)에서의 오류 정정 부호화의 역의 과정으로서, n 비트의 부호어로부터 k 비트의 원 데이터를 복원하는 과정으로 이루어진다. 채널 디코딩부(230)는 상기 부호화된 데이터에 적용된 부호화율을 알기 위하여, PHY 헤더(73)의 HRP mode index 필드(72a)를 확인한다. 이 필드의 값을 참조하면, 표 2와 같이 각 그룹의 데이터(74, 75)에 대하여 미리 약속된 부호화율을 알 수 있다.
도 13은 채널 디코딩부(230)의 구성을 보다 자세하게 나타내는 블록도이다. 채널 디코딩부(230)는 분류부(231)와, 복수의 컨볼루션 복호화부(232, 233)와, 복수의 S/P 변환기(234, 235)와, 비트 분리부(236)를 포함하여 구성될 수 있다.
분류부(231)는 전송 패킷의 페이로드를 각 그룹의 데이터로 분류하여 복수의 컨볼루션 복호화부(232, 233)에 제공한다.
컨볼루션 복호화부(232)는 상대적으로 중요도가 높은 제1 그룹의 부호화된 데이터에 대하여 제1 부호화율로 컨볼루션 복호화를 수행한다. 이러한 제1 부호화율은 컨볼루션 복호화부(233)에서 복화화시 적용되는 제2 부호화율보다 작은 값이다. 이와 같은 차등 부호화에 의하여, 상대적으로 중요도가 낮은 비트에 비하여 상대적으로 중요도가 높은 비트의 복원 가능성이 높아지게 된다. 중요도가 낮은 비트는 설령 복원이 실패하더라도 복원되는 컨텐츠의 품질에 미치는 영향이 그리 크지 않다.
컨볼루션 복호화부(232)에서 복호화된 데이터는 S/P(Serial/Parallel) 변환기(234)에 제공된다. S/P 변환기(234)는 상기 복호화된 직렬 데이터를 병렬 데이터로 변환한다.
한편, 분류부(231)에서 분류된 제2 그룹의 부호화된 데이터도 마찬가지로, 컨볼루션 복호화부(233) 및 S/P 변환기(235)를 거쳐서 비트 분리부(236)에 제공된다.
비트 분리부(236)는 S/P 변환기(234) 및 S/P 변환기(235)로부터 제공된 병렬 데이터를 일시 저장하였다가, 동기를 맞추어 각각의 비트 레벨별 비트(Bit0 내지 Bitm-1)로서 출력한다.
다시 도 12를 참조하면, 비트 조합부(bit assembler; 250)는 상기 출력되는 비트 레벨별(최상위 레벨부터 최하위 레벨까지) 비트들을 조합하여 각각의 부화소 성분을 복원한다. 비트 조합부(250)에 의하여 복원된 각각의 부화소 성분(예: R, G, B 성분)은 재생부(260)로 제공된다.
재생부(260)는 각각의 부화소 성분, 즉 화소 데이터를 모아서 하나의 비디오 프레임이 완성되면, 상기 비디오 프레임을 재생 동기 신호에 맞추어 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 장치(미도시)에 표시한다.
이상에서는 AV 데이터의 예로서 비압축 비디오 데이터를 들었으나, wave 파일 등 비압축 오디오 데이터도 이와 마찬가지 방법을 적용할 수 있음은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.
지금까지 도 6, 도 7, 도 12 및 도 13의 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
본 발명에 따르면, 비압축 AV 데이터를 송수신 할 때 각각의 비트 위치에 따른 데이터의 중요도를 고려하여 개별적인 오류정정 부호화를 적용함으로써 상기 비압축 AV 데이터의 전송 효율을 높일 수 있다.

Claims (28)

  1. 비압축 AV 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서 상기 비트들을 복수의 그룹으로 분류하는 단계;
    상기 분류된 복수의 그룹 별로 부호화율을 결정하는 단계;
    상기 결정된 부호화율로 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 부호화를 적용하는 단계; 및
    상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들을 전송하는 단계를 포함하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중요도는
    상기 비트들이 위치하는 비트 레벨에 근거하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  3. 제1항에 있어서 상기 오류 정정 부호화는
    컨볼루션 부호화인, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들 중 일부 비트를 삭제하여 부호화율을 조정하는 단계를 더 포함하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 그룹의 개수는 2이고, 이 중 중요도가 높은 제1 그룹의 부호화율은 4/7로 결정되고, 중요도가 낮은 제2 그룹의 부호화율은 4/5로 결정되는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 부호화율을 나타내는 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 방법.
  7. 그룹별로 서로 다른 부호화율로 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터를 수신하는 단계;
    상기 각각의 그룹에 대응되는 부호화율을 결정하는 단계;
    상기 결정된 부호화율에 따라 상기 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 복호화를 적용하는 단계; 및
    상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들을 조합하여 비압축 AV 데이터를 복원하는 단계를 포함하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 그룹 중 상대적으로 중요도가 높은 그룹은 보다 낮은 부호화율로 오류 정정 부호가 적용된, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중요도는
    상기 그룹에 포함된 비트들이 위치하는 비트 레벨에 근거하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 부호화율을 나타내는 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 부호화율을 결정하는 단계는 상기 정보에 근거하여 이루어지는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정보는 상기 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터의 PHY(physical) 헤더에 포함되는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 오류 정정 복호화는
    컨볼루션 복호화인, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 복원하는 단계는
    상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들에 포함되는 비트들을 비트 레벨 순 서로 조합하는 단계를 포함하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조합된 비트들은 화소를 구성하는 복수의 부화소 값 중 하나인, 비압축 AV 데이터를 수신하는 방법.
  15. 비압축 AV 데이터를 구성하는 비트들의 중요도에 따라서 상기 비트들을 복수의 그룹으로 분류하는 유닛;
    상기 분류된 복수의 그룹 별로 부호화율을 결정하는 유닛;
    상기 결정된 부호화율로 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 부호화를 적용하는 유닛; 및
    상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들을 전송하는 유닛을 포함하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 중요도는
    상기 비트들이 위치하는 비트 레벨에 근거하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  17. 제15항에 있어서 상기 오류 정정 부호화는
    컨볼루션 부호화인, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 오류 정정 부호화가 적용된 그룹들 중 일부 비트를 삭제하여 부호화율을 조정하는 유닛을 더 포함하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 그룹의 개수는 2이고, 이 중 중요도가 높은 제1 그룹의 부호화율은 4/7로 결정되고, 중요도가 낮은 제2 그룹의 부호화율은 4/5로 결정되는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 전송하는 유닛은
    상기 결정된 부호화율을 나타내는 정보를 더 전송하는, 비압축 AV 데이터를 전송하는 장치.
  21. 그룹별로 서로 다른 부호화율로 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터를 수신하는 유닛;
    상기 각각의 그룹에 대응되는 부호화율을 결정하는 유닛;
    상기 결정된 부호화율에 따라 상기 각각의 그룹에 대하여 오류 정정 복호화를 적용하는 유닛; 및
    상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들을 조합하여 비압축 AV 데이터를 복 원하는 유닛을 포함하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 그룹 중 상대적으로 중요도가 높은 그룹은 보다 낮은 부호화율로 오류 정정 부호가 적용된, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 중요도는
    상기 그룹에 포함된 비트들이 위치하는 비트 레벨에 근거하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 수신하는 유닛은 부호화율을 나타내는 정보를 더 수신하고,
    상기 결정하는 유닛은 상기 정보에 근거하여 상기 부호화율을 결정하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 정보는 상기 오류 정정 부호화가 적용된 비압축 AV 데이터의 PHY(physical) 헤더에 포함되는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 오류 정정 복호화는
    컨볼루션 복호화인, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  27. 제21항에 있어서, 상기 복원하는 유닛은
    상기 오류 정정 복호화가 적용된 그룹들에 포함되는 비트들을 비트 레벨 순서로 조합하는, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 조합된 비트들은 화소를 구성하는 복수의 부화소 값 중 하나인, 비압축 AV 데이터를 수신하는 장치.
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