KR20180133804A

KR20180133804A - 주파수/타이밍 옵셋을 위한 게이트웨이 시그널링 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20180133804A
Application number: KR1020180064453A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 박성익; 권선형; 김흥묵; 허남호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2018-12-17
Also published as: US11096182B2; US20200146019A1

Abstract

주파수/타이밍 옵셋을 위한 게이트웨이 시그널링 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 전송 장치는 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통한 타이밍 및 관리 패킷을 이용하여 식별되는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여, 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정하는 주파수/타이밍 결정부; 및 상기 중심 주파수에 상응하는 RF 송신 신호를 생성하는 RF 신호 생성부를 포함한다.

Description

주파수/타이밍 옵셋을 위한 게이트웨이 시그널링 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD OF GATEWAY SIGNALING FOR FREQUENCY/TIMING OFFSET AND APPARATUS FOR THE SAME}

본 발명은 방송 신호 송신 기술에 관한 것으로, 특히 코-채널 간섭(co-channel interference)을 완화하는 방송 신호 송신 시스템에 관한 것이다.

ATSC 3.0과 같은 새로운 방송 통신 표준 기술이 소개되면서, 모바일이나 핸드헬드 장치를 위한 매우 로버스트한 SNR 환경(낮은 시스템 SNR 문턱값)을 위한 서비스가 제공되고 있다.

이러한 낮은 SNR 시스템을 위한 방송 신호는 ATSC 1.0의 15dB SNR 커버리지 컨투어(converge contour)보다 훨씬 멀리 도달할 수 있다. 따라서, 이웃하고, 서로 다른 방송 신호를 송신하는 코-채널(co-channel) 송신기들 사이의 넓은 오버랩핑 영역(overlapping area)이 존재할 수 있고, 이 오버랩핑 영역에서는 수신기들이 복수의 송신기들로부터 송신된 신호들을 수신할 수 있다.

이웃하는 코-채널 송신기들의 FFT 사이즈 및 파일럿 패턴 선택에 따라 파일럿 오버랩핑이 발생할 수 있다. 이 때, 파일럿 오버랩핑은 채널 추정 에러를 야기하여 수신기가 정상적으로 방송 신호를 수신하는 것이 불가능할 수 있다.

따라서, 디지털 방송 송신 시스템에서 코-채널 간섭을 완화할 수 있는 새로운 방송 신호 송신 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.

본 발명의 목적은 디지털 방송 송신 시스템의 코-채널 간섭을 완화하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 코-채널 간섭을 완화하기 위해 필요한 정보를 최적의 비트수를 이용하여 시그널링함으로써, 송신기들이 효율적으로 코-채널 간섭 완화 동작을 수행하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 하나의 시그널링 필드를 통해 주파수 옵셋과 타이밍 옵셋을 동시에 설정함으로써, 주파수 영역에서의 파일럿의 중첩(pilot super-positioning) 및 부트스트랩 전송 타이밍의 중첩을 방지하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방송 신호 송신 장치는 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통한 타이밍 및 관리 패킷을 이용하여 식별되는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여, 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정하는 주파수/타이밍 결정부; 및 상기 중심 주파수에 상응하는 RF 송신 신호를 생성하는 RF 신호 생성부를 포함한다.

이 때, 주파수/타이밍 결정부는 상기 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여 상기 RF 신호에 상응하는 부트스트랩에 적용될 타이밍 옵셋을 결정할 수 있다.

이 때, 방송 신호 송신 장치는 방송 게이트웨이 장치로부터 송신되고, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들을 포함하는 구조 데이터를 추출하는 구조 데이터 추출기를 더 포함할 수 있다.

이 때, 구조 데이터 추출기는 상기 데이터 필드들 중 상기 캐리어 옵셋을 나타내는 캐리어 옵셋 필드를 추출할 수 있다.

이 때, 상기 캐리어 옵셋 필드는 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)이고, OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현될 수 있다.

이 때, 상기 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱과 동일할 수 있다.

이 때, 캐리어 주파수 간격은 베이스밴드 샘플링 레이트를 최소 FFT 사이즈로 나눈 값과 동일할 수 있다.

이 때, 타이밍 옵셋은 상기 캐리어 옵셋 필드 값이 양이면 지연(delay)에 상응하도록 설정되고, 상기 캐리어 옵셋 필드 값이 음이면 앞섬(advance)에 상응하도록 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 게이트웨이 장치는, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한, 타이밍 및 관리 패킷을 생성하는 패킷 생성부; 및 상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 상기 송신기들로 송신하는 STL 전송부를 포함한다.

이 때, 캐리어 옵셋은 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)인 캐리어 옵셋 필드에 의해 지시되고, 상기 캐리어 옵셋 필드는 OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현될 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱과 동일할 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 필드 값은 양(positive)인 경우 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 지연(delay)에 상응함을 나타내고, 음(negative)인 경우 상기 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 앞섬(advance)에 상응함을 나타낼 수 있다.

이 때, 캐리어 주파수 간격은 6MHz 채널 대역폭 및 6.192 메가-샘플들/초의 베이스밴드 샘플링 레이트에 상응할 수 있다.

이 때, 캐리어 주파수 간격은 복수개의 서브프레임들을 위해 서로 다른 FFT 사이즈들이 사용되는 경우에도 동일하게 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법은, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한 구조 데이터를 생성하는 단계; 상기 구조 데이터를 포함하는 타이밍 및 관리 패킷을 생성하는 단계; 및 상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 상기 송신기들로 송신하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 강한 코-채널 간섭으로 인해 발생할 수 있는 채널 추정 에러가 방지된다.

또한, 본 발명은 코-채널 간섭을 완화하기 위해 필요한 정보를 최적의 비트수를 이용하여 시그널링함으로써, 송신기들이 효율적으로 코-채널 간섭 완화를 위한 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 하나의 시그널링 필드를 통해 주파수 옵셋과 타이밍 옵셋을 동시에 설정함으로써, 주파수 영역에서의 파일럿의 중첩(pilot super-positioning) 및 부트스트랩 전송 타이밍의 중첩을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 옵셋이 적용된 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 서브프레임들이 서로 상이한 FFT 사이즈들을 사용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 방송 게이트웨이 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 송신기의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 및 타이밍 옵셋이 적용된 이웃하는 코-채널 스테이션들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

지리적으로 인접한 복수의 스테이션들이 동일한 RF 채널을 사용할 경우, 신호가 오버랩 되는 지역에서의 간섭이 발생한다. 이 때, 인접 스테이션들이 동일하거나 상대적으로 유사한 프레임 및 웨이브폼 구성을 이용하여 동작할 때, 파일럿 오버랩에 따른 수신기 채널 추정 오류 문제가 야기될 수 있다. 이러한 문제는, 복수의 신호들의 파일럿 위치 및 특성이 충분히 유사할 때 발생한다.

이러한 문제는 관련된 다양한 스테이션들(송신기들)이 매우 낮은 SNR(Signal-to-Noise Ratio)들을 가지는 크게 로버스트한 송신 특성(highly robust emission characteristics)으로 동작할 때 특히 문제가 될 수 있다. 이러한 간섭을 야기하는 매커니즘은 파일럿들이 위치하는 채널 내의 각FFT 캐리어에서 파일럿 에너지의 합산(addition of pilot energy)이다. 각 파일럿 주파수에서의 파일럿 에너지의 합산은, 송신기들의 신호들이 중첩된 영역에서 수신된 신호들 중 어느 하나에 대해서도 채널 추정이 유효하지 않기 때문에, 수신기들의 부정확한 채널 추정을 야기한다.

ATSC 3.0 표준과 같은 차세대 방송 통신 시스템 기술은 ATSC 1.0보다 훨씬 큰 커버리지 컨투어를 제공하는 낮은 SNR 동작을 지원한다. 서로 상이한 컨텐츠를 송신하면서 동일한 RF 채널을 사용하는 이웃한 둘 이상의 스테이션들이 있는 경우, 강한 코-채널 간섭 환경하에서 채널 추정 미스매치로 인한 수신 실패가 발생할 수 있다.

파일럿 레벨 합산(pilot level addition)을 야기할 수 있는 파일럿 중첩을 피하기 위해, 이웃하는 송신기들(스테이션들)의 캐리어 주파수들은 적은 양만큼 옵셋될(be offset by a small amount) 수 있다. 게다가, 신호가 오버랩되는 영역들에서 이웃하는 송신기들로부터의 부트스트랩 리커버리의 실패를 방지하기 위해, 부트스트랩 방출 타이밍(bootstrap emission timing)의 중첩을 피할 필요가 있다.

이 때, 부트스트랩 방출 타이밍은 부트스트랩의 첫 번째 심볼의 리딩 에지가 송신기의 안테나로부터 방출되는 순간에 상응할 수 있다.

예를 들어, 두 개의 이웃하는 코-채널 송신기들 A 및 B가 서로 상이한 프로그램을 방출한다고 가정할 수 있다. 이 때, 두 송신기들이 동일한 FFT(Fast Fourier Transform), 가드 인터벌 및 인-밴드 파일럿 패턴을 사용할 수 있다. 이 때, 수신 사이트에서, A 및 B로부터의 모든 파일럿들이 오버랩(선형 합산)될 수 있다. 이 때, 수신기 채널 추정은 결합된 멀티패스 프로파일 A+B에 상응할 수 있다. 이는 시그널 A 및 B 모두와 미스매치된다. 결국, 채널 추정 에러 문제 때문에 송신기 A 및 B 모두로부터 송신된 신호의 수신이 실패할 수 있다.

방송 신호 수신기에 대한 변경을 최소화하면서, 방송 신호 코-채널 신호 파일럿 오버랩핑을 방지하기 위해, 송신기의 RF 주파수가 N(N은 정수) OFDM 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)만큼 옵셋될 수 있다. 이 때, OFDM 서브캐리어 간격은 수백 Hz 정도로 기존의 송신기들의 동작에 아무런 문제를 야기하지 않을 수 있다.

이와 같은 옵셋이 적용되면, 오버랩핑 영역에서 수신기들이 적어도 하나의 송신기로부터 송신된 신호를 수신할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 시스템은 방송 게이트웨이 장치(110) 및 복수개의 송신기들(131, 132)을 포함한다.

이 때, 송신기들(131, 132)은 그룹(130)에 속할 수 있다. 이 때, 그룹(130) 내의 송신기들(131, 132)은 동일한 웨이브폼(예를 들어, SFN)을 방출할 수 있다.

이 때, 그룹(130)의 송신기들과 상이한 웨이브폼을 방출하는 그룹(140)이 존재할 수 있다. 그룹(140) 내의 송신기들(141, 142)은 서로 동일한 웨이브폼을 방출할 수 있다.

예를 들어, 그룹들(130, 140)은 미국의 서로 다른 방송 서비스 마켓(market)에 상응할 수 있다.

이 때, 서로 다른 그룹에 속하는 송신기들(132, 141)은 서로 상이한 프로그램을 송신할 수 있다. 이 때, 송신기들(132, 141)의 송신 신호가 중첩되는 중첩 영역에서는 코-채널 간섭이 발생할 수 있다.

이 때, 그룹(130)과 그룹(140)에 서로 다른 주파수 옵셋을 적용하면 코-채널 간섭을 완화할 수 있다.

이 때, 주파수 옵셋은 그룹(130)에 상응하는 방송 게이트웨이 장치(110)에 의해 시그널링된 정보에 기반하여 설정될 수 있다. 즉, 방송 게이트웨이 장치(110)는 그룹(130)에 속하는 모든 송신기들로 주파수 옵셋 설정을 위해 필요한 정보를 시그널링하고, 그룹(130) 내의 모든 송신기들은 방송 게이트웨이 장치(110)로부터 시그널링된 동일한 정보에 기반하여 주파수 옵셋을 설정할 수 있다. 따라서, 그룹(130) 내의 모든 송신기들은 동일한 주파수 옵셋을 설정할 수 있다.

이 때, 그룹(130)과 인접한 다른 그룹(140)에 속하는 모든 송신기들은 다른 방송 게이트웨이 장치(미도시)로부터 시그널링된 정보에 기반하여 주파수 옵셋을 설정할 수 있다.

따라서, 그룹(130) 및 그룹(140)은 서로 다른 주파수 옵셋들을 설정할 수 있다.

방송 게이트웨이 장치(110)는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한 캐리어 옵셋 필드를 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들(131, 132)로 송신한다.

즉, 송신기들(131, 132)은 방송 게이트웨이 장치(110)로부터 주파수 옵셋(캐리어 옵셋) 설정에 필요한 캐리어 옵셋 필드를 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 제공 받고, 제공 받은 캐리어 옵셋 필드를 이용하여 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정할 수 있다.

이 때, 스튜디오-투-송신기 링크는 방송 송신 시스템에서 방송 게이트웨이 장치(110)와 송신기들(131, 132) 사이의 데이터 송/수신 링크일 수 있고, 파이버(fiber), 위성(satellite) 또는 마이크로웨이브(microwave) 링크일 수 있다. 이 때, 스튜디오-투-송신기 링크는 유선 링크 또는 무선 링크일 수 있고, RTP/UDP/IP 등의 패킷 기반의 프로토콜을 이용하여 데이터가 송/수신되는 링크일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 옵셋이 적용된 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 시뮬레이션 결과는 16k FFT(16384 FFT), QPSK, LDPC R=6/15 및 두 개의 싱글-패스 채널들의 캐리어-간섭 비율(Carrier-to-interference ratio, C/I)이 3dB인 경우를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 강한 코-채널 간섭이 발생하여 채널 추정을 수행해도 수신 실패가 발생하지만, 주파수 옵셋을 사용하면 성공적으로 신호 수신이 가능한 것을 알 수 있다.

도 2에서 Perfect CSI는 수신기가 각 신호의 완벽한 채널 응답을 알고 있는 경우를 나타내고, ChEst without Freq. Offset은 주파수 옵셋이 적용되지 않고 채널 추정이 수행되는 경우를 나타내고, ChEst with Freq. Offset은 주파수 옵셋이 적용되고 채널 추정이 수행되는 경우를 나타낸다.

두 개의 이웃하는 코-채널 스테이션들로부터의 부트스트랩 신호들이 시간 영역에서 중첩될 때, 수신기는 이러한 중첩이 하나의 스테이션의 멀티패스 디스토션(multipath distortion)에 기인한 것인지, 아니면 코-채널 스테이션들로부터의 간섭들에 기인한 것인지를 알 수가 없다.

수신기의 변경을 최소화하면서 수신기들이 이러한 간섭 신호들을 구분하기 위해, 송신기에서 주파수 옵셋(캐리어 옵셋) 및 타이밍 옵셋이 사용될 수 있다. 이 때, 주파수 옵셋 및 타이밍 옵셋이 사용되면 강한 코-채널 간섭이 존재하는 환경에서 수신기들이 성공적으로 방송 신호를 수신할 수 있다.

이 때, 코-채널 송신기들에의 타이밍 옵셋은 부트스트랩 오버랩을 방지하는 유용한 수단이 될 수 있다. 이 때, 타이밍 옵셋은 부트스트랩 + 가드인터벌에 상응할 수 있다. 충분한 타이밍 옵셋이 적용되면 수신기는 서로 상이한 프로그램을 방출하는 코-채널 송신기들의 존재를 감지할 수 있다.

즉, 이웃하는 코-채널 송신기들을 위해, 상이한 부트스트랩 방출 타이밍(bootstrap emission timing)이 사용될 수 있다.

이 때, 동일한 웨이브폼(예를 들어, SFN)을 방출하는 그룹 내의 모든 송신기들은 동일한 부트스트랩 방출 타이밍을 사용할 수 있다.

디지털 방송을 위한 복수의 서브프레임들이 서로 상이한 FFT 사이즈들을 사용하는 경우, 가장 작은 FFT 사이즈에 상응하는 싱글 캐리어 옵셋 값이 사용될 수 있다.

도 3은 서브프레임들이 서로 상이한 FFT 사이즈들을 사용하는 경우를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 서브프레임(SUBFRAME 0)은 8K FFT 를 사용하고, 서브프레임(SUBFRAME 1)은 16K FFT 를 사용하고, 서브프레임(SUBFRAME N)은 32K 를 사용하는 것을 알 수 있다. 이 때, 8K FFT는 FFT 사이즈가 8192인 FFT이고, 16K FFT는 FFT 사이즈가 16384이고, 32K FFT는 FFT 사이즈가 32768일 수 있다.

도 3에 도시된 예에서 서브프레임들이 서로 상이한 FFT 사이즈들을 사용하지만, 모든 서브프레임에 적용되는 주파수 옵셋은 가장 작은 FFT 사이즈에 상응하는 것일 수 있다. 즉, 서브프레임마다 서로 상이한 주파수 옵셋들이 적용되지 않고, 전체 송신 신호(entire transmission signal)을 위해 동일한 주파수 옵셋이 적용될 수 있다.

이 때, 주파수 옵셋은 OFDM 서브캐리어 간격의 정수배에 해당하는 것일 수 있다.

예를 들어, 베이스밴드 샘플링 레이트(baseband sampling rate; bsr)가 6.912 (메가샘플/초)인 경우 8K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격은 6.912/8192 = 843.75Hz가 되고, 16K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격은 6.912/16384 = 421.874Hz가 되고, 32K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격은 6.912/32768 = 210.9375Hz가 된다.

즉, 16K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격은 32K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격의 두 배이고, 8K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격은 16K FFT를 위한 OFDM 서브캐리어 간격의 두 배이다. 따라서, 가장 작은 FFT 사이즈에 상응하는 OFDM 서브캐리어 간격만큼의 주파수 옵셋을 적용하면 모든 FFT 사이즈들에 대해 주파수 옵셋의 크기가 충분하다. 이 때, FFT 사이즈는 방송 신호 프레임의 프리앰블의 L1d_fft_size 필드나 L1B_first_sub_fft_size 필드에 의해 지시될 수 있다.

이 때, 서브프레임(SUBFRAME 0)은 8K FFT 를 사용하고, 서브프레임(SUBFRAME 1)은 16K FFT 를 사용하고, 서브프레임(SUBFRAME N)은 32K 를 사용하는 도 3의 예에서, 8K FFT에 상응하는 OFDM 서브캐리어 간격만큼의 주파수 옵셋을 모든 송신 신호에 적용할 수 있다.

이 때, 베이스밴드 샘플링 레이트는 0.384MHz x (16 + bsr_coefficient)와 같이 결정될 수 있다. 이 때, bsr_coefficient는 방송 게이트웨이 장치로부터 시그널링되는 필드일 수 있고, 베이스밴드 샘플링 주파수와 관련된 바이너리 값일 수 있고, 예를 들어, 2일 수 있다.

이 때, 0.384MHz는 system_bandwidth = 6MHz에 상응하는 것일 수 있고, system_bandwidth는 RF 송신 채널의 대역폭을 나타내는 값일 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 방송 게이트웨이 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 방송 게이트웨이 장치(110)는 구조 데이터 생성부(310), 부트스트랩 타이밍 데이터 생성부(320), 패킷 생성부(330) 및 STL 전송부(340)를 포함한다.

구조 데이터 생성부(310)는 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들을 포함하는 구조 데이터(structure data)를 생성한다. 이 때, 데이터 필드들은 모든 송신기들이 공통으로 사용하는 것들일 수 있다.

이 때, 구조 데이터 생성부(310)는 상기 캐리어 옵셋을 시그널링하기 위한 캐리어 옵셋 필드(tx_carrier_offset)를 상기 데이터 필드들 중 하나로 생성할 수 있다. 즉, 데이터 필드들은 캐리어 옵셋 필드를 포함할 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 필드는 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)일 수 있고, OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현될 수 있다.

이 때, 캐리어 주파수 간격은 베이스밴드 샘플링 레이트를 최소 FFT 사이즈로 나눈 값과 동일할 수 있다. 예를 들어, ATSC 3.0 시스템에서 FFT 사이즈는 8192(8K), 16384(16K), 32768(32K) 세 가지이므로 최소 FFT 사이즈는 8192일 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 필드 값은 양(positive)인 경우 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 지연(delay)에 상응함을 나타내고, 음(negative)인 경우 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 앞섬(advance)에 상응함을 나타낼 수 있다.

이 때, 캐리어 주파수 간격은 6MHz 채널 대역폭 및 6.192 메가-샘플들/초(Mega-samples/second)의 베이스밴드 샘플링 레이트에 상응할 수 있다.

부트스트랩 타이밍 데이터 생성부(320)는 방송 신호 송신기가 방송 신호 프레임에 포함시켜서 전송하는 부트스트랩의 부트스트랩 방출 타이밍(bootstrap emission timing)을 시그널링하기 위한 필드들(seconds, nanoseconds)을 포함하는 부트스트랩 타이밍 데이터(bootstrap timing data)를 생성한다. 이 때, 부트스트랩 타이밍 데이터는 이후 프레임(들)의 부트스트랩 방출 타이밍 정보의 리스트를 포함할 수 있다.

패킷 생성부(330)는 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한, 타이밍 및 관리 패킷(Timing & Management Packet)을 생성한다.

이 때, 타이밍 및 관리 패킷은 구조 데이터 및 부트스트랩 타이밍 데이터를 포함할 수 있다.

STL 전송부(340)는 상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 송신기들로 송신한다.

하기 표 1은 타이밍 및 관리 패킷의 일 예를 나타낸 표이다.

Syntax	No. of Bits	Format
Timing & Management_Packet (TMP) () {
Structure_Data () {
length	16	uimsbf
version_major	4	uimsbf
version_minor	4	uimsbf
maj_log_rep_cnt_pre	4	uimsbf
maj_log_rep_cnt_tim	4	uimsbf
bootstrap_major	4	uimsbf
bootstrap_minor	4	uimsbf
min_time_to_next	5	uimsbf
system_bandwidth	2	uimsbf
bsr_coefficient	7	uimsbf
preamble_structure	8	uimsbf
ea_wakeup	2	bslbf
num_emission_tim	6	uimsbf
num_xmtrs_in_group	6	uimsbf
xmtr_group_num	7	uimsbf
maj_log_override	3	bslbf
num_miso_filt_codes	2	bslbf
tx_carrier_offset	2	Tcimsbf
reserved	6	for (i=0; i<6; i++) '1'
}
Bootstrap_Timing_Data () {
for (i=0; i<=num_emission_tim; i++)
seconds	32	uimsbf
nanoseconds	32	uimsbf
}
}
Per_Transmitter_Data () {
for (i=0; i<num_xmtrs_in_group; i++) {
xmtr_id	13	uimsbf
tx_time_offset	16	tcimsbf
txid_injection_lvl	4	uimsbf
miso_filt_code_index	2	bslbf
reserved	29	for (i=0; i<29; i++) '1'
}
}
Error_Check_Data () {
reserved	16
crc16	16	uimsbf
}
}

표 1에서 uimsbf는 unsigned integer, most significant bit first를 나타내고, bslbf는 bit stream, left-most bit first를 나타내고, Tcimsbf는 two's complement integer, msb first를 나타낸다.표 1의 예에서, 타이밍 및 관리 패킷은 Timing & Management_Packet (TMP) ()에 해당하고, 구조 데이터는 Structure_Data ()에 해당하고, 송신기별 데이터는 Per_Transmitter_Data ()에 해당하고, 부트스트랩 타이밍 데이터는 Bootstrap_Timing_Data ()에 해당할 수 있다.

이 때, 방송 게이트웨이 장치로부터 송신되고, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들은 length, version_major, version_minor, maj_log_rep_cnt_pre, maj_log_rep_cnt_tim, bootstrap_major, bootstrap_minor, min_time_to_next, system_bandwidth, bsr_coefficient, preamble_structure, ea_wakeup, num_emission_tim, num_xmtrs_in_group, xmtr_group_num, maj_log_override, num_miso_filt_codes 및 tx_carrier_offset일 수 있다.

이 때, 송신기들 각각을 위한 데이터 필드들은 xmtr_id, tx_time_offset, txid_injection_lvl 및 miso_filt_code_index일 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 필드는 2비트의 tx_carrier_offset일 수 있다.

이 때, tx_carrier_offset는 Structure_data ()내에서 정의되므로 Timing & Management_Packet (TMP) ()를 수신하는 모든 송신기들에 공통으로 적용될 수 있다.

이 때, tx_carrier_offset은 주파수 도메인에서 송신기(들)의 캐리어 옵셋을 지시할 수 있다. 이 때, 캐리어 옵셋은 양 또는 음의 정수개의 캐리어(들)의 단위로 표현될 수 있다. 이 때, 캐리어 옵셋은 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)일 수 있다. 이 때, 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버는 -1, 0, 1을 포함할 수 있다. 이 때, -1은 -1 OFDM 캐리어에 상응하는 주파수 옵셋을 나타내고, 1은 1 OFDM 캐리어에 상응하는 주파수 옵셋을 나타내고, 0은 주파수 옵셋이 적용되지 않음을 나타낼 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 값은 8K FFT(최소 FFT 사이즈)에 상응하는 캐리어 주파수 간격을 Hz로 나타낸 주파수 값의 배수(multiple)일 수 있다. 이 때, 캐리어 주파수 간격은 843.75Hz일 수 있다. 이 때, bsr_coefficient는 2이고, 시스템 대역폭(system_bandwidth)은 6MHz일 수 있다. 이 때, tx_carrier_offset -1, 0 및 1에 상응하는 캐리어 옵셋 값은 -843,75Hz, 0Hz 및 843.75Hz일 수 있다. 이 때, tx_carrier_offset은 -2일 수 있고, 상응하는 캐리어 옵셋 값은 -1687.5Hz일 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 값은 캐리어 옵셋 필드(tx_carrier_offset) 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱(product)과 동일할 수 있다.

캐리어 옵셋 필드(tx_carrier_offset)는 부트스트랩 방출 타이밍에 적용되는 타이밍 옵셋의 결정에도 사용될 수 있다.

이 때, 부스트랩 방출 타이밍은 부트스트랩 타이밍 데이터(Bootstrap_Timing_Data ())에 상응할 수 있다. 이 때, 부트스트랩 타이밍 데이터는 32비트의 seconds 필드 및 32비트의 nanoseconds 필드를 포함할 수 있다.

이 때, 부트스트랩 타이밍 데이터는 이후 프레임(들)의 부트스트랩 방출 타이밍 정보의 리스트를 포함할 수 있다.

이 때, seconds 필드는 부트스트랩 방출 타이밍의 TAI(International Atomic Time) 시간 값의 초 부분(seconds portion)의 32 LSBs(Least Significant Bits)에 상응하고, nanoseconds 필드는 부트스트랩 방출 타이밍의 TAI(International Atomic Time) 시간값의 나노세컨드 부분(nanoseconds portion)에 상응할 수 있다. 이 때, nanoseconds는 0에서 999,999,999까지의 범위를 갖는 32-비트 바이너리 값으로 표현될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 송신기의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 송신기는 BICM부(401), 타임 인터리버(402), 주파수 인터리버(403), 파일럿 패턴 삽입부(404), RF 신호 생성부(420), 주파수/타이밍 결정부(410), 구조 데이터 추출기(430) 및 부트스트랩 타이밍 데이터 추출기(440)를 포함한다.

BICM부(401)로는 입력 스트림이 입력되고, 채널 코딩, 비트 인터리빙 및 모듈레이션을 수행한다.

타임 인터리버(402)는 입력 신호에 대한 타임 인터리빙을 수행하고, 주파수 인터리버(403)는 주파수 인터리빙을 수행한다.

파일럿 패턴 삽입부(404)는 주파수 인터리빙된 신호에 파일럿 패턴을 삽입한다.

BICM부(401), 타임 인터리버(402), 주파수 인터리버(403) 및 파일럿 패턴 삽입부(404)와 같은 블록들의 동작에 대해서는 한국공개특허 2017-0009737호 등에 상세히 개시되어 있다.

주파수/타이밍 결정부(410)는 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통한 타이밍 및 관리 패킷을 이용하여 식별되는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여, 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정한다.

이 때, 중심 주파수는 방송 신호 전송에 사용되는 대역의 중심 주파수에 상응할 수 있다. 예를 들어, 설정된 기본 중심 주파수가 10GHz인 경우, 주파수(캐리어) 옵셋 0이 적용되면 중심 주파수는 그대로 10GHz가 되고, 주파수(캐리어) 옵셋 843.75Hz가 적용되면 중심 주파수는 10GHz + 843.75Hz가 되고, 주파수(캐리어) 옵셋 -843.75Hz가 적용되면 중심 주파수는 10GHz - 843.75Hz가 될 수 있다.

이 때, 둘 이상의 이웃하는 코-채널 스테이션들로부터의 신호들이 수신되는 경우, 상이한 캐리어 옵셋 값이 각 코 채널 스테이션에 할당될 수 있다.

이 때, 주파수/타이밍 결정부(410)는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여 상기 RF 신호에 상응하는 부트스트랩에 적용될 타이밍 옵셋을 결정할 수 있다.

이웃하는 코-채널 스테이션들이 동일한 프레임 사이즈나 정수배의 프레임 사이즈를 사용할 때, 부트스트랩 시그널 중첩(overlap)이 발생할 수 있다. 이와 같은 시간 영역의 부트스트랩 중첩을 피하기 위해, 송신기는 타이밍 옵셋을 적용할 수 있다.

예를 들어, 기본 타이밍이 A인 경우, 2ms의 지연(delay)에 상응하는 타이밍 옵셋이 적용되는 경우 부트스트랩 방출 타이밍은 A + 2ms이 되고, 0에 상응하는 타이밍 옵셋이 적용되는 경우 부트스트랩 방출 타이밍은 A가 되고, 2ms의 앞섬(advance)에 상응하는 타이밍 옵셋이 적용되는 경우 부트스트랩 방출 타이밍인 A -2ms가 될 수 있다.

둘 이상의 이웃하는 코-채널 스테이션들이 한 장소에서 수신될 때, 상이한 타이밍 옵셋이 각 코-채널 스테이션에 적용될 수 있다. 동일한 웨이브폼을 방출하는 송신기들의 그룹을 위해서는, 동일한 타이밍 옵셋이 적용될 수 있다.

RF 신호 생성부(420)는 상기 중심 주파수에 상응하는 RF 송신 신호를 생성한다.

RF 신호 생성부(420)는 IFFT 블록, PAPR 블록, GI INSERTION 블록 및 BOOTSTRAP 블록들로 이루어진 블록일 수 있다.

구조 데이터 추출기(430)는 방송 게이트웨이 장치로부터 송신되고, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들을 포함하는 구조 데이터를 추출한다.

이 때, 구조 데이터 추출기(430)는 데이터 필드들 중 캐리어 옵셋을 나타내는 캐리어 옵셋 필드를 추출할 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋 필드는 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)이고, OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현될 수 있다.

부트스트랩 타이밍 데이터 추출기(440)는 부트스트랩 방출 타이밍(bootstrap emission timing)을 시그널링하기 위한 필드들(seconds, nanoseconds)을 포함하는 부트스트랩 타이밍 데이터(bootstrap timing data)를 추출한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 및 타이밍 옵셋이 적용된 이웃하는 코-채널 스테이션들을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면 세 개의 스테이션들에 대해 tx_carrier_offset이 각각 -1, 0 및 1로 설정되어 서로 다른 주파수 옵셋들 및 타이밍 옵셋들이 적용되는 것을 알 수 있다.

이와 같이 서로 다른 주파수 옵셋들 및 타이밍 옵셋들이 적용되면 파일럿 오버랩으로 인한 수신 성능 저하를 방지할 수 있다.

도 6에 도시된 예와 같이 부트스트랩 타이밍 데이터는 서로 다른 타이밍 옵셋에 상응하도록 설정될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법은 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한 구조 데이터를 생성한다(S610).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법은 부트스트랩 방출 타이밍(bootstrap emission timing)을 시그널링하기 위한 필드들(seconds, nanoseconds)을 포함하는 부트스트랩 타이밍 데이터를 생성한다(S620).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법은 상기 구조 데이터를 포함하는 타이밍 및 관리 패킷을 생성한다(S630).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 시그널링 방법은 상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 상기 송신기들로 송신한다(S640).

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법은 방송 게이트웨이 장치로부터 송신되고, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들을 포함하는 구조 데이터를 추출한다(S710).

이 때, 구조 데이터는 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 방송 게이트웨이 장치에서 송신기로 전송되는 타이밍 및 관리 패킷에 포함될 수 있다.

이 때, 데이터 필드들은 상기 캐리어 옵셋을 나타내는 캐리어 옵셋 필드를 포함할 수 있다.

이 때, 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱(product)과 동일할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법은 상기 구조 데이터에 포함된 캐리어 옵셋 필드에 의하여 식별되는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여, 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정한다(S720).

이 때, 단계(S720)는 캐리어 옵셋을 이용하여 중심 주파수 결정과 함께 상기 RF 신호에 상응하는 부트스트랩에 적용될 타이밍 옵셋을 결정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 방송 신호 송신 방법은 상기 중심 주파수에 상응하는 RF 송신 신호를 생성한다(S730).

이상에서와 같이 본 발명에 따른 게이트웨이 시그널링 방법 및 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

110: 방송 게이트웨이 장치
131, 132, 141, 142: 송신기

Claims

스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통한 타이밍 및 관리 패킷을 이용하여 식별되는 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여, 주파수 옵셋이 적용된 중심 주파수(center frequency)를 결정하는 주파수/타이밍 결정부; 및
상기 중심 주파수에 상응하는 RF 송신 신호를 생성하는 RF 신호 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주파수/타이밍 결정부는
상기 캐리어 옵셋(carrier offset)을 이용하여 상기 RF 신호에 상응하는 부트스트랩에 적용될 타이밍 옵셋을 결정하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 2에 있어서,
방송 게이트웨이 장치로부터 송신되고, 동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들 모두를 위한 데이터 필드들을 포함하는 구조 데이터를 추출하는 구조 데이터 추출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 구조 데이터 추출기는 상기 데이터 필드들 중 상기 캐리어 옵셋을 나타내는 캐리어 옵셋 필드를 추출하는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 캐리어 옵셋 필드는 2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)이고, OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱과 동일한 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 캐리어 주파수 간격은
베이스밴드 샘플링 레이트를 최소 FFT 사이즈로 나눈 값과 동일한 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 타이밍 옵셋은
상기 캐리어 옵셋 필드 값이 양이면 지연(delay)에 상응하도록 설정되고, 상기 캐리어 옵셋 필드 값이 음이면 앞섬(advance)에 상응하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방송 신호 송신 장치.
동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한, 타이밍 및 관리 패킷을 생성하는 패킷 생성부; 및
상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 상기 송신기들로 송신하는 STL 전송부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 캐리어 옵셋은
2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)인 캐리어 옵셋 필드에 의해 지시되고, 상기 캐리어 옵셋 필드는 OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현되는 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱과 동일한 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 캐리어 주파수 간격은
베이스밴드 샘플링 레이트를 최소 FFT 사이즈로 나눈 값과 동일한 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 캐리어 옵셋 필드 값은
양(positive)인 경우 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 지연(delay)에 상응함을 나타내고,
음(negative)인 경우 상기 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 앞섬(advance)에 상응함을 나타내는 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 캐리어 주파수 간격은
6MHz 채널 대역폭 및 6.192 메가-샘플들/초의 베이스밴드 샘플링 레이트에 상응하는 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 캐리어 주파수 간격은
복수개의 서브프레임들을 위해 서로 다른 FFT 사이즈들이 사용되는 경우에도 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방송 게이트웨이 장치.
동일한 웨이브폼을 송신하는 송신기 그룹 내의 송신기들로 캐리어 옵셋(carrier offset)을 시그널링하기 위한 구조 데이터를 생성하는 단계;
상기 구조 데이터를 포함하는 타이밍 및 관리 패킷을 생성하는 단계; 및
상기 타이밍 및 관리 패킷을 스튜디오-투-송신기 링크(Studio to Transmitter Link; STL)를 통해 상기 송신기들로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이 시그널링 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 캐리어 옵셋은
2의 보수 사인드 정수 바이너리 넘버(two's complement signed integer binary number)인 캐리어 옵셋 필드에 의해 지시되고, 상기 캐리어 옵셋 필드는 OFDM 캐리어에 상응하는 양 또는 음의 정수로 표현되는 것을 특징으로 하는 게이트웨이 시그널링 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 캐리어 옵셋은 캐리어 옵셋 필드 값 및 캐리어 주파수 간격(carrier frequency spacing)의 곱과 동일한 것을 특징으로 하는 게이트웨이 시그널링 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 캐리어 옵셋 필드 값은
양(positive)인 경우 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 지연(delay)에 상응함을 나타내고,
음(negative)인 경우 상기 부트스트랩의 타이밍 옵셋이 앞섬(advance)에 상응함을 나타내는 것을 특징으로 하는 게이트웨이 시그널링 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 캐리어 주파수 간격은
복수개의 서브프레임들을 위해 서로 다른 FFT 사이즈들이 사용되는 경우에도 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 게이트웨이 시그널링 방법.