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KR100816500B1 - 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송수신기 - Google Patents

다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송수신기 Download PDF

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Publication number
KR100816500B1
KR100816500B1 KR1020060111422A KR20060111422A KR100816500B1 KR 100816500 B1 KR100816500 B1 KR 100816500B1 KR 1020060111422 A KR1020060111422 A KR 1020060111422A KR 20060111422 A KR20060111422 A KR 20060111422A KR 100816500 B1 KR100816500 B1 KR 100816500B1
Authority
KR
South Korea
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antenna
signal
additional
space
transmission
Prior art date
Application number
KR1020060111422A
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English (en)
Inventor
임형수
김양수
임종수
이수인
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 또는 공간-시간 주파수 부호화를 디지털 방송 시스템에 적용한 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템을 개시한다. 이를 위하여, 원 심벌 열에 부호화를 적용하여 상기 원 심벌 열과 적어도 하나의 추가 심벌 열을 생성하는 부호화부와, 전송하고자 하는 데이터 신호에 상기 원 심벌 열을 가산하여 송신하는 제 1 안테나와, 상기 적어도 하나의 추가 심벌 열을 송신하는 적어도 하나의 부가 안테나를 포함하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기를 제공함으로써, 동일 서비스 지역 내에서는 수신기의 수신 성능을 향상시키고, 또한 서비스 범위를 증대시킬 수 있다.
Figure R1020060111422
다중 안테나, 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 공간-시간-주파수 부호화

Description

다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송수신기{Digital Broadcasting Transmitter/Receiver using multiple transmission antennas}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템을 간략히 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 간략히 나타내는 도면.
본 발명은 디지털 방송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송수신기에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 방송 시스템은 단일 송신 안테나를 이용하거나 또는 다중 송신 안테나를 이용하는 경우라 하더라도 모든 송신 안테나를 통해 동일한 방송 신호를 전송한다. 이를 통해 수신기는 이 방송 신호를 수신하여 화면에 디스플레이 한다.
한편, 무선 통신 시스템의 에러율, 데이터 속도, 또는 송신 능력을 개선시켜 무선 시스템의 커버리지 영역을 확대하는 다이버시티 기법이 개발되었다. "S.M. Alamouti"의 "A simple transmit diversity technique for wireless communications," 라는 제목의 논문이 "IEEE journal of Selected Areas in Communications, vol. 16, no.8, Oct. 1998, pp. 1451-1458"에 기재되었으며, 이 논문은 두 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나를 위한 직교 공간-시간 부호화를 제시하였다.
이 직교 공간-시간 부호화의 경우, 송신기에서 전송하고자 하는 심벌 열이 {s1, s2, s3, s4, ...} 인 경우, 제 1 송신 안테나를 통해 전송하는 심벌 열은 T1[1, 2, 3, 4, ...] = {s1, s2 *,s3, s4 *,...} 가 되고, 제 2 송신 안테나를 통해 전송하는 열은 T2[1, 2, 3, 4, ...] = {s2, -s1 *, s4, -s3 *, ...}가 된다. 이러한 송신 신호가 채널 이득이 h1, h2인 서로 다른 채널을 통해 하나의 수신 안테나로 수신될 경우, 수신 심벌 중 잡음이나 기타 간섭을 제외한 신호 성분은 R[1, 2, 3, 4, ...] = {h1s1+h2s2, h1s2 *-h2s1 *, h1s3+h2s4, h1s4 *-h2s3 *, ...}이 된다.
이 채널 이득 h1, h2에 대한 정보를 수신기에서 채널 추정 과정을 통해 획득한 후, 다음 수학식 1을 통해 원래의 송신 심벌 열을 복원하여 송신 다이버시티 이득을 취할 수 있다.
Figure 112006082631145-pat00001
Figure 112006082631145-pat00002
이러한 공간-시간 부호화를 기존의 디지털 방송 시스템에 적용할 경우, 수신 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이 형태 그대로 적용할 경우, 종래의 단일 송신 안테나 시스템을 고려하여 제작된 기존 수신기들은 정상적인 동작이 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 또는 공간-시간 주파수 부호화를 디지털 방송 시스템에 적용한 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 단일 송신 안테나만을 고려하여 설계된 기존의 수신기에 대해서 기존의 수신 성능을 거의 동일하게 유지시키는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기는, 원 심벌 열에 부호화를 적용하여 상기 원 심벌 열과 적어도 하나의 추가 심벌 열을 생성하는 부호화부; 전송하고자 하는 데이터 신호에 상기 원 심벌 열을 가산하여 송신하는 제 1 안테나; 및 상기 적어도 하나의 추가 심벌 열을 송신하는 적 어도 하나의 부가 안테나를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 심벌 열을 복수의 채널을 통해 하나의 수신 안테나로 수신하여 원 심벌 열로 복원하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기는, 상기 수신기가 소정 부호화를 지원하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 지원할 수 없는 경우, 상기 복수의 심벌 열 각각의 송신 신호 전력을 비교하여 상대적으로 가장 큰 심벌 열의 신호를 원 심벌 열로 복원한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 계층 변조를 적용하여 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호 이외에 추가의 방송 신호를 상기 디지털 멀티미디어 방송 신호와 동시에 전송하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법은, (a) 상기 디지털 멀티미디어 방송 신호에 상기 계층 변조를 수행하여 기본 계층 신호와 강화 계층 신호를 출력하는 단계; (b) 상기 출력된 기본 계층 신호와 강화 계층 신호 모두에 부호화를 적용하여 적어도 하나의 추가적인 기본 계층 신호와 강화 계층 신호를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 기본 계층 신호와 강화 계층 신호는 제 1 안테나를 통해 송신하고, 상기 적어도 하나의 추가적인 기본 계층 신호와 강화 계층 신호는 적어도 하나의 부가 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 계층 변조를 적용하여 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호 이외에 추가의 방송 신호를 상기 디지털 멀티미디어 방송 신호와 동시에 전송하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법은, (a) 상기 디지털 멀티미디어 방송 신호 중 강화 계층 신호에 부호화를 적용하여 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호를 생성하는 단계; (b) 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호와 기본 계층 신호를 계층 변조하는 단계; 및 (c) 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호와 상기 기본 계층 신호는 제 1 안테나를 통해 전송하고, 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호는 적어도 하나의 부가 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함한다.
이하에서는, 첨부 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 시스템을 간략히 나타내는 도면으로써, 편의를 위하여 다중 송신 안테나가 두 개인 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것이 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 시스템은, 원 심벌 열을 공간-시간 부호화하여 송신하는 송신기(100)와, 상기 송신된 신호를 수신하여 원 심벌 열로 복원하는 수신기(200)를 포함한다. 이러한 송신기(100)와 수신기(200)는 적어도 하나 이상으로 이루어지며, 기지국과 단말기, 또는 중계기와 단말기 등과 같은 무선 시스템에 적용된다.
송신기(100)는 원 심벌 열을 공간-시간 부호화를 적용하여 원 심벌 열과 추가의 심벌 열을 생성하는 부호화부(110); 상기 원 심벌 열을 송신하는 제 1 안테나(150); 상기 추가의 심벌 열을 송신하는 제 2 안테나(160)를 포함한다. 이외에, 수신기(200)에서 채널 이득을 적절히 추정할 수 있도록 파일럿 신호를 각 송신 안테나(150, 160)별로 구분 가능한 형태로 송신하는 파일럿 신호 송신부(120); 상기 제 1 안테나(150)와 제 2 안테나(160)의 송신 전력을 제어하는 송신 전력 제어부(130); 부호화 적용 여부, 송신기 안테나 개수 정보, 부호화 정보, 각 안테나별 송신 전력 제어 정보 등과 같은 적절한 수신을 위한 관련 정보를 제어 채널을 통해 수신기로 전송하는 제어 정보 송신부(140)를 더 포함한다.
수신기(200)는 기존의 디지털 방송 수신기를 사용할 수도 있으나, 상술한 송신기(100)의 공간-시간 부호화 적용의 확대에 따라 다음과 같은 구성 요소를 추가시킨다. 즉, 수신기(200)는 기존의 수신기에 상술한 파일럿 신호를 수신하는 파일럿 신호 수신부(210); 상술한 제어 채널을 통해 수신되는 상기 관련 정보를 수신하여 위한 제어 정보 수신부(220)를 더 포함한다. 이때, 기존의 디지털 방송 수신기는 채널 추정부(230)와 복호화부(decoder, 240)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 공간-시간 부호화 방법을 적용한 무선 통신 송수신기의 동작을 설명한다.
먼저, 제 1 안테나(150)를 통해 전송하는 심벌 열은 기존 무선 신호에 {s1, s2, s3, s4,...}를 추가하여 송신하는 경우, 제 2 안테나(160)를 통해 전송하는 심벌 열은 {s2 *, -s1 *, s4 *, -s3 *, ...}가 된다.
이때, 이러한 심벌 열들은 일 실시예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 기존 무선 신호에 추가되는 심벌 열이 {s2 *, -s1 *, s4 *, -s3 *, ...}이면 제 2 안테나(160)를 통해 전송하는 심벌 열은 {s1, s2, s3, s4, ...}가 되고, 기존 무선 신호에 추가되는 심벌 열이 {s1, s2 *, s3, s4 *, ...}이면 제 2 안테나(160)를 통해 전송하는 심벌 열은 {s2, -s1 *, s4, -s3 *, ...}가 되며, 기존 무선 신호에 추가되는 심벌 열이 {s2, -s1 *, s4, -s3 *, ...}이면 제 2 안테나(160)를 통해 전송하는 심벌 열은 {s1, s2 *, s3, s4 *, ...}가 될 수 있다.
이러한 송신 신호가 채널 이득이 h1, h2인 서로 다른 채널을 통해 하나의 수신 안테나(250)로 수신될 경우, 수신 심벌 중 잡음이나 기타 간섭을 제외한 신호 성분은 R[1, 2, 3, 4, ...] = {h1s1+h2s2 *, h1s2-h2s1 *, h1s3+h2s4 *, h1s4-h2s3 *, ...}이 된다(이 경우는, 제 1 안테나(150)를 통해 전송하는 심벌 열이 기존 무선 신호에 {s1, s2, s3, s4,...}를 추가하여 송신하고, 제 2 안테나(160)를 통해 송신하는 심벌 열이 {s2 *, -s1 *, s4 *, -s3 *, ...}인 경우에 해당한다.)
이 채널 이득 h1, h2에 대한 정보를 수신기(200)에서 채널 추정 과정을 통해 획득한 후, 다음 수학식 2를 통해 복원하여 송신 다이버시티 이득을 취할 수 있다.
Figure 112006082631145-pat00003
,
Figure 112006082631145-pat00004
, n = 1, 2, 3, ...
이때, 송신 데이터 정보가 위상에만 실린 경우에는 상기 수학식 2에서 각 수식 우항의 분모는 필요없게 되므로, 다음 수학식 3과 같다.
Figure 112006082631145-pat00005
Figure 112006082631145-pat00006
, n=1, 2, 3, ...
한편, 제 1 안테나(150)로부터의 송신 신호와 제 2 안테나(160)로부터의 송신 신호가 더해져 기존의 수신기(즉, 종래의 디지털 방송 수신기)에 간섭 신호로 작용하므로, 상술한 공간-시간 부호화 적용 서비스 지역 내에서 기존의 수신기들이 호환성을 유지하면서 동작하기 위해, 송신 전력 제어부(130)는 제 2 안테나(160)로부터의 송신 전력을 제 1 안테나(150)로부터의 송신 전력에 비해 상대적으로 충분히 작게 해야 한다. 즉, 기존의 수신기에 호환이 되도록 하기 위해서는 도 1에 도시한 α값을 충분히 작게 해야 한다. 이는 기존의 수신기가 제 2 안테나(160)로부 터의 송신 신호와 상기 수신기 사이의 채널 이득 h2가 α값만큼 감소한 것으로 인식될 뿐이므로, 상기 수신기는 기존의 방식대로 수신할 수 있다.
이와 같이, α값을 작게 하여 초기 시스템을 구성한 후, 서비스 지역 내의 단말기가 점차 공간-시간 복호화 기능을 지원하는 수신기(200)로 대체되거나 혹은 기존 전송 방식 신호에 대해 더욱 향상된 수신 성능을 가지는 수신기가 보급되는 비율이 높아짐에 따라 α값을 점차 높여 최종적으로 서비스 지역 내의 모든 수신기가 상기 공간-시간 복호화 기능을 지원하는 수신기(200)로 대체된 이후에는 α값을 0.5로 하여 시스템 업그레이드를 완료할 수 있다. 택일적으로, 상술한 바와 같은 점차적인 업그레이드가 아닌, 서비스 지역 내의 공간-시간 복호화 기능 지원 수신기(200) 보급이 완료된 이후 한 순간에 α값을 기존의 작은 값에서 바로 0.5로 변경하는 방식으로 시스템 업그레이드를 완료할 수도 있다.
상술한 방법에 따라 본 발명에 따른 디지털 방송 수신기(200)가 적절히 동작하기 위해서는 상기 수학식 2에 사용된 채널 이득을 적절히 추정할 수 있어야 한다. 이를 위하여 송신기의 파일럿 신호 송신부(120)는 방송 신호 외에 채널 추정을 위한 파일럿 신호 등을 수신기(200)에서 각 송신 안테나별로 구분 수신 가능한 형태로 송신하여야 한다.
또한, 서비스 지역 내의 수신기들의 적절한 수신 동작을 위해서, 제어 정보 송신부(140)는 제어 채널을 통하여 관련 정보를 모든 수신기에 적절히 제공하여야 한다. 즉, 공간-시간 부호화의 송신 신호에의 적용 여부, 공간-시간 부호화가 적용 되었을 경우의 α값이 적용된 공간-시간 부호화와 송신 안테나 개수 등에 대한 정보를 서비스 지역 내의 수신기들이 정상적으로 방송 신호를 수신하기 전에 적절히 모든 수신기(200)들이 수신하여야 한다.
따라서, 수신기(200)는 상술한 공간-시간 부호화의 송신 신호에의 적용 여부, 공간-시간 부호화가 적용되었을 경우의 α값이 적용된 공간-시간 부호화와 송신 안테나 개수 등에 대한 정보를 수신한다. 이어, 수신기(200)의 공간-시간 부호화 지원 여부를 판단하여, 지원하지 못할 경우에는 송신 전력이 가장 큰 심벌 신호만을 복원하나, 지원할 경우에는 해당 부호화에 대응되는 복호화를 적용한다. 즉, 상술한 수학식 2와 같은 채널 추정을 통해 원 심벌 열을 복원한다.
실시예
디지털 멀티미디어 방송 (Digital Multimedia Broadcasting, DMB) 시스템의 데이터 전송률을 향상시키기 위한 "디지털 멀티미디어 방송에서 고품질 비디오 서비스를 위한 송수신 방법 및 장치"라는 제목의 대한민국특허 출원번호 제2005-90067호(이하, 종래 기술이라 함)에 개시된 시스템에 상술한 공간-시간 부호화를 적용하여 서비스 지역 내 수신 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 이 종래 기술을 토대로 본 발명에 따른 공간-시간 부호화를 적용한 디지털 멀티미디어 방송 송수신기에 대해 설명한다.
우선 첫 번째 방법으로서, 기존의 디지털 멀티미디어 방송 신호에 상술한 종 래 기술에서 언급된 "강화 계층 신호"를 계층 변조한 결과로서 생성된 송신 신호 전체에 대해 상술한 공간-시간 부호화를 적용할 수 있다. 즉, 후술할 도 2의 구성과는 반대로, 계층 변조를 공간-시간 부호화에 앞서 수행하게 되면, 기본 계층 신호와 강화 계층 신호 모두는 제 1 안테나를 통해 송신되고, 상술한 기본 계층 신호 및 강화 계층 신호에 대한 추가의 신호(즉, 본 발명에 따른 공간-시간 부호화에 따라 부가된 신호)가 제 2 안테나를 통해 송신된다. 이후의 과정은 도 1을 토대로 설명된 바와 유사하므로 생략한다.
두 번째 방법으로는, 기존의 디지털 멀티미디어 방송 신호와 함께 동일 송신 안테나를 통해 동시에 전송되는 강화 계층 신호에만 국한하여 공간-시간 부호화를 적용할 수 있다. 이에 대한 개념도를 도 2에 도시하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 시스템을 간략히 나타내는 도면이다. 이때, 디지털 멀티미디어 방송 신호에 해당하는 기본 계층 신호를 HP(High Priority) 신호, 강화 계층 신호를 LP(Low Priority) 신호라고 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 시스템은, 크게 디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)와 디지털 멀티미디어 방송 수신기(400)를 포함하며, 상술한 강화 계층 신호(LP)에만 공간-시간 부호화를 적용하는 경우이다.
디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)는 도 1의 송신기(100)와, 기본 계층 신호(HP) 심볼 열(SA1, SA2, SA3, SA4, ...)과 강화 계층 신호(LP) 심볼 열(SB1, SB2, SB3, SB4, ...)을 변조하는 계층 변조부(310)를 더 포함한다.
본 실시예의 디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)는 제 1 안테나(320)를 통해 계층 변조된 기본 계층 신호(HP) 심볼 열(SA1, SA2, SA3, SA4, ...)과 강화 계층 신호(LP) 심볼 열(SB1, SB2, SB3, SB4, ...)을 송신하며, 제 2 안테나(330)를 통해 공간 부호화된 강화 계층 신호(LP) 심볼 열(SB2 *, -SB1 *, SB3 *, -SB4 *, ...)이 전송된다.
디지털 멀티미디어 방송 수신기(400)는 수신 안테나(420)를 통해 상기 방송 신호를 수신하여 기본 계층 신호(HP)와 강화 계층 신호(LP)로 분리하여 복조하는 계층 복조부(410)를 더 포함한다. 이렇게 복조된 기본 계층 신호(HP)는 그대로 출력되고, 공간-시간 부호화된 강화 계층 신호(LP)를 도 1에서 설명한 바와 같이 복원한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송수신기에 대해 설명한다.
상술한 강화 계층 신호(LP)에 공간-시간 부호화 방법을 적용할 경우, 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 대한 역방향 호환성을 보장하기 위해 디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)는 LP 신호의 송신 전력을 HP 신호에 비해 충분히 작게 하여야 한다.
즉, 상기 LP 신호의 전력을 PB라고 표기하면, 디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)는 계층 변조를 통해 HP 신호와 함께 제 1 안테나(320)로 송신되는 LP 신호 의 전력을 PB/2로 하고, 대신 LP 신호에 대해 상기 직교 공간-시간 부호화를 적용하여 생성된 추가적인 LP 신호를 PB/2의 동일한 송신 전력으로 제 2 안테나(330)를 통해 송신한다.
이에 따라, 계층 복조부(410)가 포함되지 않은 경우인 종래의 디지털 멀티미디어 방송 수신기는 두 개의 LP 신호를 HP 신호에 더해진 간섭 신호로만 인식하여 상대적으로 신호 전력이 큰 HP 신호에 대해 신호 복조를 수행할 수 있다.
또한, 계층 복조부(410)를 포함하는 디지털 멀티미디어 방송 수신기(400)는 공간-시간 복호화 기능은 지원하지 않을 경우, 상기 계층 복조부(410)가 포함되지 않은 디지털 멀티미디어 방송 수신기와 마찬가지로 HP 신호에 대한 복조만 수행할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 디지털 멀티미디어 방송 수신기들의 적절한 동작을 위하여, 디지털 멀티미디어 방송 송신기(300)에서 계층 변조 적용 여부, 계층 변조 파라미터뿐만이 아니라 공간-시간 부호화의 적용 여부와 적용 구간, 부호화와 관련 파라미터 등의 정보를 FIC(Fast Information Channel) 또는 별도의 제어 채널을 통해 모든 디지털 멀티미디어 방송 수신기(400)에 전달하여야 한다.
더 나아가, 상기 LP 신호에 공간-시간 부호화를 적용하여 생성된 두 LP 심벌 열을 전송함에 있어서, 상술한 도 1과 유사하게 제 2 안테나(330)의 신호를 제 1 안테나(320)의 LP 신호 전력보다 작게 할 수 있다. 이러한 형태로 송신된 신호를 공간-시간 복호화 기능을 지원하지 않는 상기 종래 기술에 기반한 수신기가 수신한 경우에는, 제 1 안테나로(320)부터 수신된 HP 신호만이 아니라 LP 신호까지 복조할 수 있다.
이러한 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 공간-시간 부호화를 도입하는 경우, 초기에는 한 전송 프레임 중 공간-시간 부호화를 적용하는 구간의 비율을 낮게 하여 운영한 후, 서비스 지역 내의 수신기가 점차로 공간-시간 복호화 기능을 지원하는 수신기로 대체되거나, 혹은 기존의 전송 신호에 대해 더욱 향상된 수신 성능을 가지는 수신기가 보급되는 비율이 높아짐에 따라 그 비율을 점차로 높여 최종적으로 서비스 지역 내의 모든 수신기가 상기 공간-시간 복호화 기능을 지원하는 수신기(400)로 대체된 이후에는 한 프레임 전체에 공간-시간 부호화를 적용함으로써 시스템 업그레이드를 완료할 수 있다. 택일적으로, 상술한 바와 같이 점차적인 업그레이드가 아닌, 서비스 지역 내의 공간-시간 복호화 기능 지원 수신기 보급이 완료된 이후 한 순간에 전체 프레임에 공간-시간 부호화를 적용하도록 변경하는 방식으로 시스템 업그레이드를 완료할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서에서는 두 개의 송신 안테나와 한 개의 수신 안테나에 대해 직교 공간-시간 부호화를 적용한 경우를 예로써 설명하였으나, 동일 개념을 시간 차원 대신 주파수 차원으로 대체하는 공간-주파수 부호화 또는 공간-시간 부호화를 주파수 차원까지 포함하여 확장한 공간-시간 주파수 부호화를 적용할 수도 있으며, 다양한 송신기 및 수신기 안테나 개수에 대해 설계된 부호를 적용할 수도 있고, 또한 반드시 직교성이 보장되지 않는 준직교(quasi-orthogonal) 부호를 적용할 수도 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 또는 수정이 가능하다는 것을 알 것이다.
본 발명에 따르면, 다중 송신 안테나와 공간-시간, 공간-주파수 또는 공간-시간-주파수 부호화를 디지털 방송 시스템에 적용함으로써, 동일 서비스 지역 내에서는 수신기의 수신 성능을 향상시키고, 또한 서비스 커버리지를 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 부호화를 적용하여 추가 생성되는 송신 신호 전력비 또는 상기 부호화가 적용되는 구간의 비율을 점차로 증가시키므로, 시스템 업그레이드에 따른 일시적인 과비용을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 원 심벌 열에 부호화를 적용하여 복수의 부호화된 심벌 열을 생성하는 부호화부;
    전송하고자 하는 데이터 신호에 상기 부호화된 심벌 열 중 하나를 가산하여 송신하는 제 1 안테나;
    상기 부호화된 심벌 열을 중 나머지 심벌 열을 송신하는 적어도 하나의 부가 안테나; 및
    상기 제 1 안테나와 상기 부가 안테나의 송신 전력을 제어하는 송신 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 전력 제어부는, 상기 부가 안테나로부터의 송신 전력을 상기 제 1 안테나로부터의 송신 전력에 비해 상대적으로 적게 시작하고, 이후 상기 부가 안테나와 제 1 안테나의 송신 전력의 비가 1:1이 될 때까지 단계적으로 상기 제 1 안테나 및 부가 안테나의 송신 전력을 조정하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    파일럿 신호를 상기 각 안테나별로 구분 가능한 형태로 송신하여 채널 이득을 추정할 수 있도록 하는 파일럿 신호 송신부; 및
    상기 부호화 적용 여부, 상기 안테나 개수 정보, 상기 부호화 정보 및 상기 각 안테나별 송신 전력 제어 정보 중 적어도 하나 이상을 제어 채널을 통해 전송하는 제어 정보 송신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 부호화는, 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 및 공간-시간-주파수 부호화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기.
  6. 복수의 심벌 열을 복수의 채널을 통해 하나의 수신 안테나로 수신하여 원 심벌 열로 복원하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기에 있어서,
    상기 수신기가 소정 부호화를 지원하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 지원할 수 없는 경우, 상기 복수의 심벌 열 각각의 송신 신호 전력을 비교하여 상대적으로 가장 큰 심벌 열의 신호를 원 심벌 열로 복원하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 부호화를 지원할 수 있는 경우, 송신 안테나의 개수 정보, 상기 부호화 정보 및 상기 각 안테나별 송신 전력 제어 정보 중 적어도 하나 이상을 제어 채널을 통해 수신한 후, 채널 추정을 통해 채널 이득 정보를 획득하여 상기 원 심벌 열을 복원하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 심벌 열 중 제 1 심벌 열이 {s1, s2,s3, s4,...}이고 제 2 심벌 열이 {s2 *, -s1 *, s4 *, -s3 *, ...}인 경우,
    상기 복수의 심벌 열이 채널 이득이 h1, h2인 서로 다른 채널을 통해 수신하고, 상기 수신된 심벌 중 잡음이나 간섭을 제외하며, 상기 채널 이득(h1, h2)에 대한 정보를 채널 추정 과정을 통해 획득한 후, 다음 식을 통해 상기 복수의 심벌 열을 복원하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기.
    Figure 112006082631145-pat00007
    ,
    Figure 112006082631145-pat00008
    여기서, n 은 자연수이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 심벌 열들에 대한 정보가 위상에만 실려 송신하는 경우,
    다음 식을 통해 상기 복수의 심벌 열을 복원하는 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기.
    Figure 112006082631145-pat00009
    ,
    Figure 112006082631145-pat00010
    여기서, n 은 자연수이다.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부호화는 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 및 공간-시간-주파수 부호화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 수신기.
  11. 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 계층 변조를 적용하여 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호 이외에 추가의 방송 신호를 상기 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호와 동시에 전송하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법에 있어서,
    (a) 상기 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호에 상기 계층 변조를 수행하여 기본 계층 신호와 강화 계층 신호를 출력하는 단계;
    (b) 상기 출력된 기본 계층 신호와 강화 계층 신호 모두에 부호화를 적용하여 적어도 하나의 추가적인 기본 계층 신호와 강화 계층 신호를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 기본 계층 신호와 강화 계층 신호는 제 1 안테나를 통해 송신하고, 상기 적어도 하나의 추가적인 기본 계층 신호와 강화 계층 신호는 적어도 하나의 부가 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 부호화를 상기 디지털 멀티미디어 방송 신호의 송신 프레임 전체에 적용하거나 상기 송신 프레임의 일부에 한하여 적용하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 제 1 안테나를 통해 전송되는 신호 전력이 상기 부가 안테나를 통해 전송되는 신호 전력보다 상대적으로 크게 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 제 1 안테나를 통해 전송되는 신호 전력과 상기 부가 안테나를 통해 전송되는 신호 전력의 비가 1:1로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부호화는, 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 및 공간-시간-주파수 부호화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  16. 디지털 멀티미디어 방송 시스템에 계층 변조를 적용하여 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호 이외에 추가의 방송 신호를 상기 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호와 동시에 전송하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법에 있어서,
    (a) 상기 원래의 디지털 멀티미디어 방송 신호 중 강화 계층 신호에 부호화를 적용하여 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호를 생성하는 단계;
    (b) 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호와 기본 계층 신호를 계층 변조하는 단계; 및
    (c) 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호와 상기 기본 계층 신호는 제 1 안테나를 통해 전송하고, 상기 추가적인 적어도 하나의 부호화된 강화 계층 신호는 적어도 하나의 부가 안테나를 통해 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 부가 안테나를 통해 전송되는 상기 강화 계층 신호의 송신 전력은 상기 제 1 안테나를 통해 전송되는 상기 강화 계층 신호의 송신 전력과 동일한 것을 특 징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 부호화는, 공간-시간 부호화, 공간-주파수 부호화, 및 공간-시간-주파수 부호화 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 멀티미디어 방송 송신 방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 안테나를 통해 전송되는 부호화된 심벌 열은 {s1, s2, s3, s4,...}이고, 상기 부가 안테나를 통해 전송되는 부호화된 심벌 열은 {s2 *, -s1 *, s4 *, -s3 *, ...}인 것을 특징으로 하는 다중 송신 안테나를 이용한 디지털 방송 송신기.
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