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180516 UHDTV 전송기술 및 전반적 이해 (ATSC 3.0) @ KOBA 2018 국제 방송기술 컨퍼런스

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2018. 5. 16.(수) 10:00~10:50
COEX 3층 307호 강의실

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180516 UHDTV 전송기술 및 전반적 이해 (ATSC 3.0) @ KOBA 2018 국제 방송기술 컨퍼런스

  1. 1. UHDTV 전송기술 및 전반적 이해 (ATSC 3.0) 2018. 5. 16.(수) 10:00~10:50 미래기술연구소 연구기획부 전 성 호 KOBA 2018 국제 방송기술 컨퍼런스 @ COEX 3층 컨퍼런스 센터 KoreanBroadcastingSystem| TechnicalResearchInstitute
  2. 2. 미래부/방통위 “지상파 UHD 방송 도입을 위한 정책방안” Ⅰ. 지상파 UHD 방송 개념 및 동향 2015. 12. 29.
  3. 3. ATSC 3.0 기반 지상파 UHD 전송 기술 표준 문서번호 문서 이름과 의미 A/321 System Discovery and Signaling ATSC3.0 전송 프레임 시작점 정의 A/322 Physical Layer Protocol 입력된 BBP 스트림을 OFDM 방식으로 송신하는 Exciter 동작 규격 정의 A/324 Scheduler / Studio to Transmitter Link 입력된 ALP 스트림을 BBP로 가공하고, 다수 개의 SFN 송신기를 제어하기 위한 Broadcast Gateway 동작 규격 정의 A/325 Recommended Practice: Lab Performance Test Plan 수신 성능을 실험실 수준에서 평가하기 위한 측정 항목, 실험 절차 정의 A/326 Recommended Practice: Field Test Plan 수신 성능을 필드테스트를 통해 평가하기 위한 측정 항목, 실험 절차 정의 2018년 1월 9일, ATSC 3.0 표준 완료 공식 선언
  4. 4. 수신 신호 품질에 따른 전송효율 [bits/s/Hz] ATSC 1.0 1.3 ~ 52.2 Mbps 우리나라 기술기준 27Mbps@17dB AWGN
  5. 5. Q) UHDTV 기술 기준이 되는 전송률? 27Mbps ㈜ 1. 지상파 초고화질 텔레비전방송을 하는 방송국의 방송구역 전계강도 기준 송신조건은 변조방식 256QAM, FEC 부호율 10/15 (64K LDPC), FFT 크기 32K, 심벌간 보호구간 1/16(GI7_2048), 파일럿 패턴 SP12_2(Dx, Dy = 12, 2), 최소 신호대잡음비 20㏈(라이시안 채 널), 유효 데이터전송률 27 Mbps 등 표준방식에 따른다. 2. 지상파 초고화질 텔레비전방송을 하는 방송국의 방송구역 전계강도 기 준은 6 ㎒ 주파수 대역폭에서 유효 데이터전송률 27 Mbps 이하인 경 우에 적용한다. 3. 다만, 위의 경우에서 유효 데이터전송률이 27 Mbps를 초과할 경우에 는 위 표의 전계강도에 제1호의 기준 송신조건 중 최소 신호대잡음 비 20 ㏈(라이시안 채널)와의 차이만큼 증가한 기준 값을 방송구역 전계강도로 적용한다. [과기정통부 고시] 방송구역 전계강도의 기준. 작성요령 및 표시방법 양시청 전계강도 정의
  6. 6. [과기정통부 고시] 방송구역 전계강도의 기준.작성요령 및 표시방법 양시청 전계강도 정의 6 방송국 방송구역전계강도(㏈㎶/m) 비 고 고잡음지역 중잡음지역 저잡음지역 표준방송을 하는 방송국 77 74 71 초단파 방송을 하는 방 송국의 전계강도 측 정은 지상 4m 높이를 기준으로 한다. 초단파방송을 하는 방송국 70 60 48 지상파 디지털 텔 레비전방송을 하 는 방송국 LOW VHF 28 안테나 높이는 지상 9m 높이를 기준으로 한다. HIGH VHF 36 UHF 41 지상파 초고화질 텔레비전방송을 하는 방송국 ㈜ (신설) LOW VHF 38 HIGH VHF 40 UHF 45 지상파 이동멀티미디어방송을 하는 방송국 45 안테나 높이는 지상 2m 높이를 기준으로 한다. 1. 방송구역 전계강도의 기준 가. 잡음등급별 방송구역 전계강도의 기준 ㈜ 1. 지상파 초고화질 텔레비전방송을 하는 방송국 의 방송구역 전계강도 기준 송신조건은 변조방식 256QAM, FEC 부호율 10/15 (64K LDPC), FFT 크기 32K, 심벌간 보 호구간 1/16(GI7_2048), 파일럿패턴 SP12_2(Dx, Dy = 12, 2), 최소 신호대잡 음비 20㏈(라이시안 채널), 유효 데이터전 송률 27 Mbps 등 표준방식에 따른다. 2. 지상파 초고화질 텔레비전방송을 하는 방송국의 방송구역 전계강도 기준은 6 ㎒ 주파수 대 역폭에서 유효 데이터전송률 27 Mbps 이 하인 경우에 적용한다. 3. 다만, 위의 경우에서 유효 데이터전송률이 27 Mbps를 초과할 경우에는 위 표의 전계 강도에 제1호의 기준 송신조건 중 최소 신호대잡음비 20 ㏈(라이시안 채널)와의 차이만큼 증가한 기준 값을 방송구역 전 계강도로 적용한다.
  7. 7. 전계강도[dBµV/m]는 실제 대기 중에 형성된 수신 신호의 세기를 말함. 따라서, 측정 과정에서 발생한 이득과 손실은 반드시 보상해야 함. E(dBµV/m) = P(dBm) + Lc(dB) – Gr(dBi) + 106.9897 + 20log10 f(MHz) - 29.7707 (50Ω) = P(dBm) + Lc(dB) – Gr(dBi) + 108.7506 + 20log10 f(MHz) - 31.5316 (75Ω) 송신소 E(dBµV/m) 전계강도 Lc(dB) 케이블 손실 P(dBm) 수신레벨 Gr(dBi) 수신안테나 이득 안테나 입력에서의 유효 수신레벨 P(dBm)+Lc(dB)-Gr(dBi) 유효 수신레벨을 전계강도(dBµV)로 변환 안테나 팩터를 적용하여 전계강도(dBµV/m)로 변환 https://transition.fcc.gov/oet/info/documents/reports/SHVERA/SHVERA-FCC-05-199.pdf
  8. 8. ATSC 1.0 (현 DTV 방송) ATSC 3.0 (UHD 방송) 변조방식 8-VSB OFDM 제공 서비스 고정HD 고정UHD 및 이동HD 방통융합서비스 재난재해 긴급경보서비스 영상압축 MPEG-2 HEVC, SHVC 음성압축 AC-3 AC-4, MPEG-H 전송다중화 - TDM, FDM, LDM 오류정정부호 TCM + RS LDPC + BCH 전송용량 19.39 Mbps 1.3~52.2 Mbps (GI7_2048 기준) 프로토콜 MPEG2-TS IP ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (1/3) 기술 구성 요소
  9. 9. ATSC 1.0 (현 DTV 방송) ATSC 3.0 (UHD 방송) ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (2/3) 전송 프로토콜
  10. 10. IP 표준에 기반을 둔 ATSC 3.0 Exciter 제어 화면 예 (a) KBS 수도권 NEC(ProTV) 엑사이터 (b) 광역권 R&S 엑사이터
  11. 11. DVB-T2 ATSC 3.0 영상압축 HEVC HEVC, SHVC 음성압축 HE AAC (TTA 잠정표준: AC-3, AAC, 5.1채널) AC-4, MPEG-H (TTA 표준: MPEG-H, 10.2채널) 입력포맷 MPEG2-TS, GSE (IP기반) (TTA 잠정표준: MPEG2-TS) IP 모듈레이션 (스펙트럼효율) Rotated & Uniform QPSK~256QAM (0.87~6.65 bits/s/㎐) Uniform QPSK, Non-uniform 16QAM~4096QAM (0.27~10.37 bits/s/㎐) 재난방송 없음 EAS (Emergency Alert System) 고정 및 이동 수신 4K UHD(고정) 및 HD(이동) 동시 서비스 가능 4K UHD(고정) 및 HD(이동) 동시 서비스 가능 전송 다중화 TDM, FDM TDM, FDM, LDM DVB-T2 표준과 ATSC3.0 표준 비교: 기술 구성 요소
  12. 12. [참고] 2세대 방송표준에서 정의하고 있는 Constellation 형태 12 DVB-T2 ATSC 3.0Rotated 256-QAM Non-Uniform 256- QAM 13/15 SFN 상에서 발생하는 Erasure Effect 극복  SFN 이득 극대화 Shannon Capacity에서 가정하고 있는 획득 가능한 전송 용량을 극대화하기 위한 형태
  13. 13. [참고] Non-Uniform Constellation 특징 Low FEC Code Rate High FEC Code Rate -2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 I Q -2 -1 0 1 2 -2 -1 0 1 2 I Q 2-D NUC / 16, 64, 256-QAM 2-D NUC / 1024(1k), 4096(4k) -QAM
  14. 14. Constellation 변조성상점 확인 MER 변조오류율 계측값 확인 [참고] DekTec사, ATSC 3.0 계측용 수신기 화면
  15. 15. ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (3/3) 방송망 구성 ATSC 1.0 (DTV) ATSC 3.0 (UHDTV) Multiple Frequency Network 다중주파수방송망 Single Frequency Network 단일주파수방송망 계룡산 581MHz (32) 식장산 485MHz (16) 우암산 593MHz (34) 768MHz (56) 계룡산 우암산 식장산 8-VSB OFDM
  16. 16. Single Frequency Network (SFN) 단일 주파수 방송망 GwanakNamsan Frequency 701MHz Field Strength Improvement Coverage of TX#1 MFN Coverage of TX#2 MFN Coverage owing to SFNG Frequency 701MHz Signal Overlapping Area ATSC3.0 (a) (b) Obstacle 신호 중첩 지역에서의 전계 강도 상승 효과 여러 방향으로부터 신호가 수신됨으로, RF 신호 수신 안정성 향상
  17. 17. Single Frequency Network (SFN) 단일 주파수 방송망 출처 : SBS 측정자료 ON OFF 인천 계양산 신호 On/Off 시 신호 품질 비교
  18. 18. 18 UHDTV 서비스를 위한 주파수 배치 현황 Asia Pacific Telecom (APT) 700 MHz FDD plan (Band 28) KBS1 52 EBS KBS2 5MHz 698 704 710 718 728 753 759 765 771 773 783 803 [MHz] 806 PS (Public Safety )-LTE PS (Public Safety )-LTE Guard band Guardband Guardband Guardband Mobile Broadband Uplink ↑ Mobile Broadband Downlink ↓ 748 2MHz 3MHz8MHz CH51 ATSC DTV 0 C V KBS1 MBC KBS2SBS EBS
  19. 19. 연차별 지상파UHD 방송망 확장 계획 (1/2) 19 2017 May 31 Dec. 28 Seoul Daegu Gangneung Ulsan Busan (a) Phase 1 / May 2017 (b) Phase 2 / December 2017 Wonju Daejeon Gwangju Seoul Roll-out Plan
  20. 20. 20 서울 경기도 900 W 900 W 2 kW 5kW 2 kW 2 kW 인천 5 kW [Source] ITU-R Report BT.2343, Collection of field trials of UHDTV over DTT networks [Note] 2018년 5월 현재, 서울/수도권 송신시설 구축 현황 900 W
  21. 21. 21 [Note] 2018년 5월 현재, 광역권 송신시설 구축 현황 구분 일 정 UHD방송지역 주요 송신소 지역채널 (K1,M,민방) 수도 권 1 단 계 수도권 관악산, 남산, 광교산, 용문산 KBS1(52), MBC(55), SBS(53) 광역 시권 2 단 계 대전광역권 식장산, 계룡산 KBS1(52) , MBC(55), TJB(53) 광주광역권 무등산 KBS1(52) , MBC(55), KBC(53) 대구광역권 팔공산 KBS1(52) , MBC(55), TBC(53) 부산광역권 황령산 KBS1(52) , MBC(55), KNN(53) 강 원 강릉권(영동) 괘방산 KBS1(52) , MBC(53), G1(55) 원주권(평창) 태기산 KBS1(19) , MBC(22), G1(34) 울산광역권 무룡산 KBS1(49) , MBC(29), UBC(39)
  22. 22. 연차별 지상파UHD 방송망 확장 계획 (2/2) (c) Phase 3 / 2020~2021 ATSC 1.0 DTV Switch-Off 중계소 구축 지속 서비스 커버리지 95% 수준 달성 중계소 주파수 재배치 ATSC 1.0과 ATSC 3.0 시스템 간 동일채널, 인접채널 혼신보호비 도출 2018 20202019 2021 20272024 700 MHz frequency band 470 – 698 MHz DTV band
  23. 23. ATSC 3.0 6MHz 신호 가우시안 백색잡음 AWGN (Additive White Gaussian Noise) ATSC 3.0 6MHz 신호 ATSC 3.0 6MHz 간섭신호 ToV C/N 동일채널 Co-channel 혼신보호비 ATSC 3.0 6MHz 신호 ATSC 3.0 6MHz 간섭신호 인접채널 Adjacent Channel 혼신보호비 (질문) ToV C/N과 혼신보호비(Protection Ratio)는 같은 개념인가요? 다른 개념인가요? 양시청을 보장하기 위한 최소 요구값이라는 점에서는 유사하나 간섭원이 전혀 다르기 때문에 다른 개념 ToV = Threshold of Visibility
  24. 24. 2018년 5월 16일 현재, 지상파UHD를 즐길 수 있는 방법 (방법 1) 고정 수신시, 4K-UHD 시청 가능 지향성 안테나 무지향성 안테나 (방법 2) 이동 단말 수신시에는, UHD-Mobile 시청 가능
  25. 25. Broadcast Gateway와 SFN 송신기들이 연결된 ATSC 3.0 전체 시스템 구성도 [출처] A/324: ATSC S32-266r29 Scheduler / Studio to Transmitter Link, 5 December 2017 Single or Multiple Transmitters Studio Infrastructure Broadcast Gateway System Manager Studio Entities Quasi-static Configuration Delivery Metadata Content and Signaling Studio Interface STL Interface Configuration Interface 본사/총국에 설치하는 장비 각 송신소에 설치하는 장비 MMT/ ROUTE RTP/UDP/IP BBP BaseBand Packet RTP/UDP/IP ALP DSTP Data Source Transport Protocol
  26. 26. UHDTV 주조정실 송신소 ATSC 3.0 탑재 UHDTV UDP/IP RF Broadcast Gateway와 SFN 송신기들이 연결된 ATSC 3.0 전체 시스템 구성도
  27. 27. UHDTV ATSC3.0 Transmitter HEVC Encoder ATSC3.0 Transmitter IP Multiplexer Scrambler for Contents Protection HEVC Encoder GPSPTP ATSC3.0 Broadcast Gateway SFN Coordinated Universal Time (UTC)PTP 4K-UHD Content 1.3 ~ 52.2 Mbps Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) SLS/LLS Generator 2K-HD Content PTP Scrambler for Contents Protection HEVC Encoder PTP 2K-HD Content Scrambler for Contents Protection CDN Single Frequency Network Mobile Reception Indoor Reception 9-1 9-2 9-3 국제원자시(TAI) 기반으로 동작하는 SFN 송신 장치 Block Diagram of ATSC 3.0 End-to-End Chain AEAS
  28. 28. Q) 브로드캐스트 게이트웨이에서 송신기로 PTP 기준 시각 정보를 전달해 줘야하는 것 아닌가요? PTP는 양방향으로 정밀한 시각을 맞추는 프로토콜 GPS는 단방향으로 정밀한 시각을 맞추는 프로토콜  GPS 위성안에는, TAI와 동기가 맞춰진 정밀시계가 탑재되어 있음.  내부 클럭을 기준으로 기준 시각을 매초 발사함. (예) 세슘 원자시계 3000만년에 1초의 오차 24개 상시 운용 위성 + 예비위성으로 구성  PTP Grandmaster는 상시 TAI와 동기가 맞춰진 상태
  29. 29. Q) 브로드캐스트 게이트웨이에서 송신기로 PTP 기준 시각 정보를 전달해 줘야하는 것 아닌가요? PTP는 양방향으로 정밀한 시각을 맞추는 프로토콜 GPS는 단방향으로 정밀한 시각을 맞추는 프로토콜 (단점) 정밀도를 보장하는 거리가 제한적 (단점) 정밀도를 보장하기 위해서는 오랜 시간 동기화가 필요 [출처] Michael A. Lombardi(National Institute of Standards and Technology), Chapter 17. Fundamentals of Time and Frequency
  30. 30. [참고] 윤초 Leap Seconds 30 TAI – GPS = 19 sec TAI – UTC = 37 sec GPS - UTC = 18 sec GPS는 1980년 1월 6일 00:00 기준으로 시각 정의GPS -> 국제지구자전국(IERS, International Earth Rotation and Reference Systems Service) 에서 윤초 발표
  31. 31. Absolute Time Synchronization = Relative Time + UTC(시분초) [질문] Absolute / Relative 시각 동기화 방식이란? Relative Time Synchronization = GPS 1PPS 신호와 장치내부 1PPS를 일치시키는 방식 GPGGA GPS위성 Exciter 시각,위도,경도 등 정보를 보냄 114455.532,3735.009,N,12701.6446,E ... GPS위성 ExciterPulse Per Second 11시 44분 55초 532 11시 44분 55초 532 GPS 위성이 매초 발사하는 Pulse 신호 Exciter 내부에서 기준으로 삼는 Pulse 신호 Pulse Per Second (특징) Pulse 신호를 잘게 쪼개어 1초 이하의 ms.μs.ns 정밀도 시각 동기를 맞추는 데 사용 (장점) GPS 위성 데이터를 Decoding 할 필요 없음 (단점) 1초 이상의 시각 오차 발생 여부를 파악할 수 없음 (특징) Relative 동기 방식에 더해, GPS 위성이 주기적으로 보내주는 시각과 Exciter 시각을 함께 보정함. (장점) 시분초 단위의 전체시각을 정확하게 맞출 수 있음. => SFN 방식을 사용한 방송망 구성에 필수 오 차 GPS PPS Exciter PPS
  32. 32. 32 ETSI TS 101 191 V1.4.1 (2004-06) Maximum Network Delay (MND) = 900ms 700ms – 300ms = 400ms 700ms – 200ms = 500ms DVB-T SYNC 시스템에서 Dynamic Delay Compensation 과정 (예) STS는 1pps 신호와 Mega-frame 첫 패킷 시작점의 차이로 정의함 Maximum Network Delay (MND) = 900ms Network Delay = 250ms [질문] Absolute / Relative 시각 동기화 방식이란?
  33. 33. 오직 직접수신 시청자들을 위한 UHD 양방향 서비스 플랫폼, TIVIVA UHD 채널 (9-1, 7-1, 11-1, 6-1)에 접근하면, 수 초 후에 우측 하단에 TIVIVA 포털에 접속할 수 있는 아이콘이 등장 이를 클릭하면 TIVIVA 포털에 진입 진화된 부가 서비스
  34. 34. 송신계통 간략 구성도 ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter GPS ATSC3.0 Broadcast Gateway PTP 단일 주파수 방송망 Single Frequency Network (SFN) STLTP Monitoring Professional Receiver (RF Monitoring) STLTP Monitoring [ UHD주조 ] [ UHD송신소 ]2018년 5월 기준, Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. . . Single Frame PLP#1 Single Frame PLP#2 Mobile HD 1채널 UHD 1채널 ATSC3.0 Broadcast Gateway IP Change-Over IP Change-Over Microwave (Wireless) IP Network (Wireline)
  35. 35. ATSC 1.0 15.5 dB @ ToV PLP0/Subframe0 PLP1/Subframe1 UHDTV 2.4 Mbps 17.0 Mbps 고화질 서비스 UHD-MOBILE Available UHD Available Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. . . Subframe 0 PLP#0 Subframe 1 PLP#1 강인한 직접수신 5.5 dB @ ToV 현재, 고정수신용 4K-UHD와 이동수신용 2K-HD를 6MHz 대역 내에 함께 보내는 2-Subframe 구조로 본방송 중
  36. 36. Typhoon, Earthquake, … etc ATSC 3.0 UHDTV ATSC 3.0 Set-Top Box ATSC 3.0 UHD Signal 태풍, 지진, 폭우, 폭설, 미세먼지 등 ATSC 3.0 Smart-phone Wake-up 2 bits at Bootstrap 발전된 재난재해경보방송진화된 부가 서비스 An example of an advanced emergency alert that would display during a television program on the new ATSC 3.0 Next Generation television technology. Alerts can be dismissed or the viewer can opt to get more detailed information.
  37. 37. ATSC 3.0 방송망을 활용한 재난 재해 방송 37 ATSC3.0 Transmitter HEVC Encoder ATSC3.0 Transmitter IP Multiplexer Scrambler for Contents Protection HEVC Encoder GPSPTP ATSC3.0 Broadcast Gateway SFN Coordinated Universal Time (UTC)PTP 1.3 ~ 52.2 Mbps Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) SLS/LLS Generator PTP Scrambler for Contents Protection DSTP Data Source Transport Protocol STLTP AEAS 첫번째 비트 수신기를 깨울 것인가? 두번째 비트 전달해야 하는 새롭거나, 업데이트된 재난정보메시지가 있는가? 진화된 부가 서비스
  38. 38. Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. . .4.5MHz (2048+550) C-A-B B-C-A B-C-A B-C-A 0.5ms 2.0ms Symbol0 Symbol1 Symbol2 Symbol3 0.5ms 2.0ms ATSC3.0 EAS 시그널링 : 부트스트랩 내 1번, 2번 심볼에 각각 1비트 씩 삽입 가능 예) 00, 01, 10, 11 ‘00’은 재난이 없는 상태, ’01, 10, 11’의 경우 Wake Up 기능(재난 발생 시 수상기 긴급 ON)이나 재난관련 기타 수상기 동작설정이 가능 ATSC3.0 EAS(Emergency Alert System) EAS bit 38 ATSC 3.0 방송망을 활용한 재난 재해 방송진화된 부가 서비스
  39. 39. 강릉올림픽파크 강릉 선수촌 강릉 미디어촌 2018 평창 동계 올림픽 기간, UHD-Mobile 체험버스 운영 Bad Reception (a) 체험버스 경로 (b) 체험버스 외관Good Reception
  40. 40. 16-QAM 7/15 256-QAM 9/15 UHD모바일 수신성능 평가를 위해서는 ESR5 기준값 도출이 필요함. MER [dB] – FER [%] 모바일HD 고정UHD  모바일HD 파라미터는, 다양한 이동 수신 조건에서 수신이 가능함.  고정UHD 파라미터는, 다양한 이동 수신 조건에서 안정적인 수신이 어려움. ESR5 = Erroneous Second Ratio 5 %
  41. 41. ESR5 기준값 도출을 위해서는, 다양한 수신환경에서의 필드테스트 실측값 수집이 필수적임. 41 (우) MER 기준 평균적인 FER 그래프 검은 실선은 ESR5 기준, 즉 FER=5% . KBS, MBC = 9.4dB, G1민방 = 15.0dB (좌) 필드테스트 측정 경로 변경1차/16일, 17일=파란 변경2차/24일=초록
  42. 42. 끊김없고 빈틈없는 서비스 커버리지 확보를 위한 노력 (1) 700MHz 대역형 공시청 신호처리기 개발 및 보급 강릉선수촌 신호처리기 설치 Outlet for receiving terrestrial TV Headend System for MATV
  43. 43. 끊김없고 빈틈없는 서비스 커버리지 확보를 위한 노력 (2) 지하철 역사 / 객차 선로 구간 테스트 LCX cable above the train FM Repeater DMB Repeater UHD antenna FM/DMB antenna UHD Repeater Indoor antenna RFDivider RF Combiner RF Combiner
  44. 44. 끊김없고 빈틈없는 서비스 커버리지 확보를 위한 노력 (3) 목동 한국방송회관 지하주차장 UHD antenna 75ΩRFCable
  45. 45. 결론 전성호, 경일수, ‘방송망 구축을 위한 ATSC 3.0 전송 기술,’ TTA저널 167호, 2016년 9월. http://www.tta.or.kr/data/reporthosulist_view.jsp?kind_num=1&hosu=167 전성호, ‘ATSC3.0 기반 UHD 표준과 SFN 구축 방안’ 제27회 국제 방송·음향·조명기기 전시회 (KOBA 2017) Daily News, 2017.05.16 http://sunghojeon.github.io/KOBA2017-DailyNews.md/ [1] UHD 주조 내 장비들, 특히 Broadcast Gateway는 PTP 동기장치에 송신소 Exciter는 GPS 신호(또는 NTP+1PPS)에 정확히 연결시키고, 정상동작 여부를 주기적으로 확인할 것. [2] 지속적인 필드테스트를 통해서 CIR 값을 수집하고, 이를 바탕으로 인위적 난시청이 없도록 송신계통 전체의 Delay를 관리, 최적화 상태를 유지할 것 == 함께 읽으면 좋은 글 == 전성호, 임보미, 박성익, 이재권, 장진영, 이권익, “ATSC 3.0 기반 모바일HD 물리계층 필드테스트 결과: 제주테크노파크 100W 실험국과 제주시내 이동측정을 위주로”, 한국방송미디어공학회 2017 추계학술대회, 서울과학기술대학교 100주년기념관, 2017년 11월. 전성호, 이재권, 신유상, 최우식, 이헌주, 장진영, 오주봉, 이재호, 강대갑, “ATSC 3.0 기반 지상파 UHD 본방송을 위한 물리계층 필드테스트 결과”, 한국방송미디어공학회 2017 하계학술대회, 제주한라대학교 금호세계교육관, 2017년 6월.
  46. 46. (부록) 수업시간에 다루지 못한 내용들 46
  47. 47. ATSC3.0 Transmitter HEVC Encoder ATSC3.0 Transmitter IP Multiplexer Scrambler for Contents Protection HEVC Encoder GPSPTP ATSC3.0 Broadcast Gateway Coordinated Universal Time (UTC)PTP 4K-UHD Content Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) SLS/LLS Generator 2K-HD Content PTP Scrambler for Contents Protection 9-1 9-2 송신소/중계소 고유번호 = TxID Transmitter Identifier 연주소 고유번호 = BSID Broadcast Stream Identifier * BSID는 연주소의 고유번호이며, 장치적으로 보면, 다중화기(Multiplexer) 고유번호입니다. * ATSC 1.0 표준에서 TSID에 대응됩니다. * TxID는 송신기 고유번호입니다. SFN 환경에서는 모든 송신소가 동일한 주파수를 사용하기 때문에 송신기 각각을 구분할 수 없습니다. 따라서, SFN 환경에서 개별 송신소를 구별하는 데 사용됩니다. Q) BSID와 TxID의 차이점은 무엇인가요?
  48. 48. TSID(ATSC1.0) BSID(ATSC3.0) Transport Stream Identifier Broadcast Stream Identifier IP-MUX Q) BSID와 TxID의 차이점은 무엇인가요?
  49. 49. Q) BSID는 어디서 어떻게 확인하나요? (a) LLS 시그널링 서버에 삽입 (b) RF 신호 ‘프리앰블’ 내에도 삽입 단, L1-Detail Signaling (Version = 1) 경우
  50. 50. 송신기 3대와 Broadcast Gateway 1대 IBC KBS KBS 광교 남산 관악산 GPS ATSC3.0 Exciter GPS ATSC3.0 Exciter GPS Broadcast Gateway PTP  SFN은 모든 장비들이 “똑같은 시계를 사용(동기화)” 해야 한다. = GPS 신호 또는 PTP 시간을 기준으로 삼음 결론적으로, 국제원자시 TAI 시각에 시각 동기화  모든 송신기들은 입력 신호 중 Timing Data Packet과 Preamble Data Packet을 Parsing하여 그 값과 동일하게 송신기를 설정해야 한다. = 반드시 STL Interface 사용으로 송신기 설정 개별 송신기에서 송신파라미터 설정 안 됨 ∴ 모든 송신파라미터 설정은 Broadcast Gateway에서만! GPS ATSC3.0 Exciter SFN 조건 #2 똑같은 시간 SFN 조건 #1 똑같은 데이터 SFN 조건 #3 똑같은 주파수 * PTP = IEEE1588v2 PTP(Precision Time Protocol)
  51. 51. [SFN 조건 #1] 똑같은 데이터 [출처] A/322: (Doc. S32-230r66) Physical Layer Protocol, March 21, 2017 Input Formatting 중앙 집중화 TDM FDM TFDM=TDM+FDM BBP 생성 전송 다중화 시그널링
  52. 52. [참고] PLP와 Subframe [출처] A/322: (Doc. S32-230r55) ATSC Proposed Standard: Physical Layer Protocol Bit Interleaved and Coded Modulation (BICM) Framing & Interleaving OverTheAir(OTA)Interface Waveform Generation Input Formatting S-PLP 시스템 기본 구조 Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. .. Single Frame PLP#1 • UHD 1채널 전송용 M-PLP/Subframe 시스템 구조 Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. . . Single Frame PLP#1 • UHD 2채널 전송용 • M-PLP 물리계층 다중화 적용 (TDM, FDM, LDM) PLP#2 PLP #1 PLP #1 PLP #2 Multiple S-PLP/Subframe 시스템 기본 구조 PLP #1 PLP #2 Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. .. Single Frame PLP#1 Single Frame PLP#2 Mobile HD 1채널 UHD 1채널 • 전체 전송 프레임 비율을 조정하여 전송률[Mbps] 결정 • 하나의 Frame 내에서는 FFT 사이즈 고정. 즉, 모바일HD와 고정UHD 서비스를 위한 이동속도 차이를 위해서는 FFT 사이즈를 서로 달리 설정해야 하는데, 이 경우 반드시 Subframe을 쪼개야만 함. 32K 16K 32K
  53. 53. Q) ALP 패킷은 왜 안보이는 건가요?  우리나라에서는 바깥쪽 점선까지를 Broadcast Gateway 기능으로 사용 중.  즉, ALP 패킷 생성(ALP Encapsulation)은 Broadcast Gateway 내부에서만 작동하므로, Broadcast Gateway 입출력에서 관찰되지 않음.
  54. 54. 5.2.1 Mapping ALP Packets to Baseband Packets [출처] A/322: (Doc. S32-230r66) Physical Layer Protocol, March 21, 2017 [SFN 조건 #1] 똑같은 데이터 [출처] A/330: (Doc. S32-169r6) Link-Layer Protocol, 19 August 2016 6MHz Bandwidth
  55. 55. IP UDP RTP IP UDP RTP Section 8.3.4 Section 8.2.1 Tunneled Packet Header BBP Fragment Base Band Packet (BBP) Preamble PreambleIP UDP RTP * Tunnel Packet Payload Fixed-size Tunnel Packet Tunneled Packet Stream Tunnel Packet Header Figure 8.3 Detail T&M IP UDP RTP Section 8.3.1 T&M • • •• • • Broadcast Gateway 내부 Broadcast Gateway 외부출력 패킷 송신기도 알고, 수신기도 알아야 하는 정보 송신기는 알아야하는데, 수신기는 몰라도 되는 정보 실제 오디오/비디오 데이터 [SFN 조건 #1] 똑같은 데이터 Outer Stream and Inner Stream at Broadcast Gateway [출처] A/324 표준, Figure 8.4 Tunneled Packet packing details **Maximum Transmission Unit (MTU) BaseBand Packet Preamble Packet Timing & Management Packet
  56. 56. Broadcast Gateway SFN Interface X SFN TP Sender BBP (STL TP) RTP/UDP/IP Exciter for SFN STL TP DEMUX SFN TP Receiver PLPs Timing Manager Per PLP Buffer Preamble Parser Bootstrap BICM Framing & Interleaving Waveform Generation PLPs PLPs Over-The-Air (OTA) Interface 전송파라미터 설정 OK! 전송파라미터 설정 NO! ATSC3.0 송신계통 장비 상세 구성도: Exciter 30065 30064 30000 +PLP_ID 30065
  57. 57. ATSC3.0 Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter Baseband Packet Preamble Timing & Management Baseband Packet 모바일HD = PLP0 UHD = PLP1 UDP Port = 30000 UDP Port = 30001 UDP Port = 30064 UDP Port = 30065 Q) 3가지 종류의 패킷은 어떻게 구분하는 걸까요? 그 해답은 UDP 패킷의 Port 번호에 있습니다. Exciter에서는 UDP 포트 번호에 따라서 패킷 종류를 분류한 뒤, 신호 처리를 하게 됩니다. Baseband Packet, Preamble Packet Timing & Management Packet Source IP Destin. IP Port Num. 단, Exciter 내부에서 일어나는 과정이기 때문에 별도의 설정은 필요 없고, 특별히 관찰되는 것도 없습니다. IP UDP UDP Port 번호는 ‘30000+PLP번호’로 결정
  58. 58. [SFN 조건 #1] 똑같은 데이터 [출처] A/324: (Doc. S32-266r18) S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link, November 14, 2016. 전송 과정에서의 발생된 오류로부터 데이터를 보호 = STL-FEC 기능 Broadcast Gateway Exciter
  59. 59. [참고] SMPTE 2022-1 FEC 적용에 따른 Latency와 Overhead 예시 D (Row) L(Column) (L,D)=(4,4) Data Stream Packet을 모으는 양이 많을수록, - 지연시간(Latency)는 증가함 - 오버헤드(Overhead)가 줄어들어 전송용량 증가량은 낮음
  60. 60. STL-FEC 설정 확인 (a) 수도권 NEC(ProTV) 송신기 화면 (b) 광역권 R&S 송신기 화면 Datarate 부분의 전송률이 IP 회선의 최대 전송률을 초과하지 않도록 (D,L)값을 설정하는 것이 중요
  61. 61. IGMPv3 SSM(Source Specific Multicast) SSM에서는 Multicast Channel이 Group Address G 뿐만 아니라, Source의 IP Address S의 조합으로 식별됨. (S,G) = (100.111.9.100, 239.255.9.30) 채널과 (S,G) = (100.111.9.150, 239.255.9.30) 채널은 서로 다른 Multicast Group으로 인식 SSM은 232/8(232.0.0.0 – 232.255.255.255) Class D Address Range를 사용하도록 규정 라우터에서의 SSM Forwarding Table은 (S,G)마다 다르게 유지 및 관리 인터넷할당번호관리기관 [SFN 조건 #1] 똑같은 데이터 동일한 소스의 데이터를 여러 송신기가 동시에 받을 수 있게 함 Exciter 입력 부분에 쓸데없는 패킷 유입을 막아 Overflow 발생 차단
  62. 62. Unicast로 보낸다면, Gateway가 SFN 내에 속한 송신기를 모두 개별 관리해야 함. IBC KBS KBS 광교 남산 관악산 ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter S D STL Inner Stream Gateway에서 설정 Unicast의 경우, 송신기 개별 IP IP1 ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter IP3 IP4 IP5 IP6 IP7 IP8 STL Outer Stream
  63. 63. Multicast로 보낸다면, Gateway가 SFN에 속한 송신기를 하나의 Group으로 묶어 관리 IBC KBS KBS 광교 남산 관악산 ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter S G STL Inner Stream Gateway에서 설정 Multicast 의 경우, Group IP 설정. SFN 내 모든 장치들이 공유하는 IP Broadcast Gateway (IP1, G) (IP2, G) ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter IP3 IP4 IP5 IP6 IP7 IP8 IP 2 G STL Inner Stream IP 1 G STL Inner Stream 송신기에서는 (S,G) 정보를 바탕으로 IP Filtering 실시
  64. 64. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 Packet Release Time + MND = Bootstrap Emission Time = Preamble Time ATSC3.0 Broadcast Gateway Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) ATSC3.0 Transmitter IBC KBS KBS Processing Delay Dynamic Delay SFN Static Delay STL Inner: Timing & Management Bootstrap_Timing_Data () STL Outer RTP Header Timestamp STL Inner: Preamble L1B_time_info_flag & L1D_time_sec/msec/usec/nsecSTL Inner: Timing & Management Packet_Release_Time ()
  65. 65. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 STL Inner: Preamble 송신기도 알고, 수신기도 알아야 하는 정보 [출처] A/324: (Doc. S32-266r18) S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link, November 14, 2016. [출처] A/322: (Doc. S32-230r66) Physical Layer Protocol, March 21, 2017 L1B_time_info_flag – This field shall indicate the presence or absence of timing information in the current frame, and the precision to which it is signaled according to Table 9.4.
  66. 66. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 STL Inner: Preamble 송신기도 알고, 수신기도 알아야 하는 정보 [출처] A/324: (Doc. S32-266r18) S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link, November 14, 2016. [출처] A/322: (Doc. S32-230r66) Physical Layer Protocol, March 21, 2017 L1D_time_sec – This field shall indicate the seconds component of the time information. The time information shall indicate the precise time at which the first sample of the first symbol of the most recently received bootstrap was transmitted, shown as the time information position in Figure 9.1. L1D_time_sec shall contain the 32 least significant bits of PTP seconds of the time information.
  67. 67. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 L1B_time_info_flag L1D_time_sec L1D_time_msec L1D_time_usec L1D_time_nsec
  68. 68. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 STL Inner: Timing & Management 송신기는 알아야하는데, 수신기는 몰라도 되는 정보 num_emission_tim = 10 인 경우, Gen. time = Packet_Release_Time() L1D_time = Bootstrap_Timing_Data()
  69. 69. Q) 왜 시각정밀도는 ns까지 필요한 건가요? Elementary period = 시간축에서 Sampling rate 시간축에서 한 점을 표현하는 데 필요한 절대 시간 0 50 100 150 200 250 300 -3 -2 -1 0 1 2 3 Time samples Real(orimaginary)value 개별적인 디지털 값들을 elementary period 속도로 아날로그 파형으로 찍어내면 Elementary period에 해당되는 대역폭이 결정됨. 여기 점들을 T=7/48us 속도로 Digital-to-Analog Conversion (DAC)를 하면 6MHz 신호가 되는 것이고, .T=7/64us 속도로 DAC 하면 8MHz 신호가 되는 것임. Elementary period
  70. 70. Q) 왜 시각정밀도는 ns까지 필요한 건가요? 6MHz 표준에 따르면, 한 샘플의 Elementary period T = 144.7ns 임. 1μs 오차로, 약 9샘플의 오차 발생 즉, Bootstrap이 발사되는 시각은 ns 단위로 정의될 수 밖에 없음. Bootstrap_Timing_Data() Frame 0 발사시각 2018-01-01 07:41:08 674 074 074 Frame 0Frame 1 ms μs ns Bootstrap_Timing_Data() Frame 1 발사시각 2018-01-01 07:41:08 927 777 777 ms μs ns
  71. 71. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 ATSC3.0 Broadcast Gateway Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) T 주조 T 관악 T 계룡 T 황령 ATSC3.0 Transmitter ATSC3.0 Transmitter ATSC3.0 Transmitter Tbootstrap Maximum Network Delay (MND) Modulation delay (processing time) + SFN delay offset Δ 1 Δ 2 Δ NSTL network delay between studio and exciter IBC KBS KBS 관악 계룡 황령
  72. 72. MND 설정 전체 송신기들의 값을 수집한 후에, 가장 큰 값을 기준으로 적정한 값을 선정하여 주조 내 Broadcast Gateway 에서 MND 값 설정 예정
  73. 73. [SFN 조건 #2] 똑같은 시각 송신기는 알아야하는데, 수신기는 몰라도 되는 정보 [출처] A/324: (Doc. S32-266r18) S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link, November 14, 2016. seconds shall carry a value equal to the 22 least significant bits (LSBs) of the seconds portion of the Bootstrap_Timing_Data described in Table 8.3. a-milliseconds_pre shall carry a 10-bit value identical to the value contained in the 3rd through 12th MSBs of the nanoseconds field of the Bootstrap_Timing_Data(), described in Table 8.3. Note that the a- millisecond_pre value is used in the RTP Header Timestamp only as an identifier of the Reference Emission Time of the Frame in which its contents belong; consequently, the somewhat longer Period of an a-millisecond_pre relative to precisely one millisecond is immaterial for this use. STL Outer
  74. 74. A/324 표준에 따르면, (8.5.1. Frequency Accuracy) Carrier Frequency accuracy shall be +/–0.5Hz per transmitter with a cumulative differential error of zero. Use of GPS as a time base will allow this to be true. [SFN 조건 #3] 똑같은 주파수 시간 정밀도는 장치내부 Clock 품질이 결정 (Note 1) 10MHz 클럭 기준 [출처] https://www.meinbergglobal.com/english/specs/gpsopt.htm
  75. 75. [미래창조과학부고시 제2016-105호, 2016.9.30.] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 제13조(지상파 초고화질 텔레비전방송) ② 지상파 초고화질 텔레비전방송용 무선설비 등의 기술적 조건은 다음 각 호와 같다. 1. 주파수허용편차는 470㎒ 미만 주파수대에서 백만분의 1 이내이고 470㎒ 이상 주파수대에서 백만분의 0.3 이내일 것. 다만 단일주파수망(SFN)으로 구성하는 경우 이규정 값에 불구하고 ±2.1Hz 이내로 할 것  DMB 부반송파 간격(1kHz)의 1%가 10Hz 임  ATSC3.0 부반송파 간격(32K FFT에서 210.9375Hz)의 1%가 2.1Hz 임 2. 전파의 형식은 D7W를 사용하고 점유주파수대폭의 허용치는 6㎒ 이내일 것 3. 안테나공급전력 허용편차는 ±5퍼센트 이내일 것 4. 대역외 발사강도는 ~ 5. 스퓨리어스영역에서 불요발사는 ~ 6. 첨두전력대 평균전력비는 송신기의 첨두전력억압을 실행하지 않은 상태에서 [SFN 조건 #3] 똑같은 주파수
  76. 76. [1] 송신시설 구축 완료 후에는, 필드테스트를 통해 광역권 커버리지를 고려한 전송 파라미터 최적화 필요! 항목 KBS MBC SBS 제어 정보 FFT Size 8K 8K 16K PreamblePilot 4_1 L1-Basec/DetailFEC Mode 1 모 바 일 HD FFT 8K 8K 16K Guard Interval GI6_1536 Pilot Pattern 4_2 Pilot Boost 1 Modulation 16-QAM Code rate 7/15 8/15 7/15 FEC Type BCH + 16K-LDPC TimeInterleaving CTI CTI Depth 1024 887 1024 전송용량[Mbps] 2.38 2.54 2.38 고 정 UHD FFT 32K Guard Interval GI6_1536 GI7_204 8 GI6_153 6 Pilot Pattern 16_2 12_2 8_2 Pilot Boost 0 Modulation 256-QAM Code rate 9/15 FEC Type BCH + 64K-LDPC Time Interleaving CTI CTI Depth 1024 512 항목 KBS MBC SBS
  77. 77. [전송파라미터 최적화 1단계] ATSC3.0 전송 변조차수와 오류정정부호율 결정 UHD 단독 전송 32k-FFT GI7_2048 SP6_2 64,800 LDPC 250ms 수신율 ToV C/N [dB] @ AWGN MODCOD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 -6.229 -4.321 -2.892 -1.702 -0.544 0.298 1.159 1.968 3.605 16 1.460 2.816 5.210 6.303 7.318 9.502 64 2.273 4.146 5.963 7.662 8.924 10.306 11.554 12.879 14.278 256 6.572 8.530 12.101 13.914 15.549 17.131 18.759 20.439 22.224 1024 11.074 15.301 17.458 19.446 21.355 23.426 25.520 27.623 4096 18.215 23.054 28.112 30.337 32.832 전송률 Data rate [Mbps] MODCOD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 1.314 1.985 2.657 3.329 4.000 4.672 5.344 6.015 7.359 16 5.314 6.657 9.344 10.687 12.031 14.718 64 5.956 7.971 9.986 12.001 14.016 16.031 18.046 20.061 22.076 256 10.628 13.315 18.688 21.375 24.062 26.748 29.435 32.122 34.809 1024 16.643 23.360 26.719 30.077 36.794 36.794 40.153 43.511 4096 28.032 36.092 44.153 48.183 52.213
  78. 78. 8K 32KSubcarrier 대역폭 시간축 OFDM 심볼 [전송파라미터 최적화 2단계] 송신기 최대 간격을 고려하여 Guard Interval 설정
  79. 79. STEP1) Guard Interval 의 절대적인 시간 계산 STEP2) 빛의 속도 c 를 절대적인 시간에 곱해서 송신기 간격으로 환산 Duration of the guard intervals [μs] FFT size GI1_192 GI2_384 GI3_512 GI4_768 GI5_1024 GI6_1536 GI7_2048 GI8_2432 GI9_3072 GI10_3648 GI11_4096 GI12_4864 32K 27.7824 55.5648 74.0864 111.1296 148.1728 222.2592 296.3456 351.9104 444.5184 527.8656 592.6912 703.8208 16K 27.7824 55.5648 74.0864 111.1296 148.1728 222.2592 296.3456 351.9104 444.5184 527.8656 592.6912 - 8K 27.7824 55.5648 74.0864 111.1296 148.1728 222.2592 296.3456 - - - - - Elementary Period @ 6MHz T=0.1447 us SFN Transmitter Separation Distances [km] FFT size GI1_192 GI2_384 GI3_512 GI4_768 GI5_1024 GI6_1536 GI7_2048 GI8_2432 GI9_3072 GI10_3648 GI11_4096 GI12_4864 32K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 211.00017 16K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 - 8K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 - - - - - 전송률 높아짐 [전송파라미터 최적화 2단계] 송신기 최대 간격을 고려하여 Guard Interval 설정
  80. 80. [참고] 우리나라 SFN 구축 사례 T-DMB 송신기 간격 = 73.74894 km
  81. 81. SFN Transmitter Separation Distances [km] FFT size GI1_192 GI2_384 GI3_512 GI4_768 GI5_1024 GI6_1536 GI7_2048 GI8_2432 GI9_3072 GI10_3648 GI11_4096 GI12_4864 32K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 211.00017 16K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 - 8K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 - - - - - 남산-관악산-광교 송신소만으로 SFN을 구성한다면, 최대 송신기 간격이 남산-광교 22.863km 정도이므로 실전 예제 #1 [전송파라미터 최적화 2단계] 송신기 최대 간격을 고려하여 Guard Interval 설정
  82. 82. 괘방 남산 태기 관악 광교 무등 황령 무룡 팔공 식장 계룡 2017년 5월 본방송 2017년 12월 본방송 SFN Transmitter Separation Distances [km] FFT size GI1_192 GI2_384 GI3_512 GI4_768 GI5_1024 GI6_1536 GI7_2048 GI8_2432 GI9_3072 GI10_3648 GI11_4096 GI12_4864 32K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 211.00017 16K 8.328953985 16.657908 22.210544 33.315816 44.421088 66.631632 88.842176 105.50008 133.26326 158.25013 177.68435 - 1 3 2 4 6 5 7 실전 예제 #2 [전송파라미터 최적화 2단계] 송신기 최대 간격을 고려하여 Guard Interval 설정
  83. 83. [2] 필드테스트를 통한 CIR 계측값 수집 SFN 상황에서는, TxID를 활성화하고 필드테스트를 실시 어떤 송신기 신호가 어떻게 수신되는지를 정확하게 파악하는 작업 필요 (a) 측정점#5 상세 위치와 송신소 방향 (b) 필드테스트 차량 외부 모습 (c) CIR 상에 확인된 3군데 송신소 신호 중첩 지역 관악5kW 용문2kW 광교2kW 3군데 송신소 신호가 중첩되는 지역 무지향성 안테나
  84. 84. TxID Signal Generation 필요할 때만 TxID 삽입 ON 필요 없을 때는 TxID OFF 송신기 식별 부호 송신기별로 서로다른 고유한 식별부호(Sequence) 할당
  85. 85. 두 신호가 얼마만큼 닮았는지 확인해보는 방법Cross-Correlation 송신기 식별 부호 검출 [출처] Sung-Ik Park, et. al, ATSC 3.0 Transmitter Identification Signals and Applications, IEEE TRANSACTIONS ON BROADCASTING, VOL. 63, NO. 1, MARCH 2017.
  86. 86. Broadcast Gateway에서 TxID 적용 STL Inner: Timing & Management 송신기는 알아야하는데, 수신기는 몰라도 되는 정보 [출처] A/324: (Doc. S32-266r18) S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link, November 14, 2016. txid_address shall indicate the address of the transmitter to which the following values are being sent and shall correspond to the seed value used by the TxID code sequence generator of that transmitter. The value of the address shall be an unsigned integer binary number having a range of possible values from 0 through 8191 decimal. txid_injection_lvl shall indicate the Injection Level of the TxID signal below the average power of the Preamble symbols emitted by the transmitter to which its value is addressed. The Injection Level shall indicate the value in dB listed in A/322 Table N.3.1 for the TxID Injection Level Code included in the txid_injection_lvl field (or Off for code value 0000).
  87. 87. Broadcast Gateway에서 TxID 적용 ENENSYS사 Broadcast Gateway 설정 화면 (예) (예) TxID=3342 인 Exciter가 Gateway에서 설정한 SFN Delay Offset 값을 추출하는 방법 1) 우선, Gateway로부터 들어오는 Multicast Packet을 수신한다. 2) SFN Delay Offset은 Timing&Management Packet 내에 그 값이 적혀 있으므로, Port 번호 30065 패킷을 추출한다. 3) 수신된 내용 중 TxID = 3342 에 해당하는 SFN Delay Offset 값을 확인한 뒤, 장치에 그 값 그대로 설정한다.
  88. 88. TxID 삽입 필드테스트 시, 필요한 경우에만 삽입하고, 나머지 시간에는 꺼두는 것이 기본 운용 지침 (a) Manual 모드인 경우, 개별 송신소에서 직접 삽입 레벨을 입력해야 함. (b) STL 모드인 경우, Broadcast Gateway에서 설정한 값을 그대로 셋팅함.
  89. 89. TxID 검출 TxID 검출을 위해서는, ‘DekTec 수신기’나 ‘클레버로직 수신기’를 사용 ① TxID 번호 입력 빨간색 = CIR 파란색 = TxID 검출 결과 CIR 상 3개의 Peak가 뜨는데, 관찰하고자 하는 송신기 TxID임을 확인할 수 있음.
  90. 90. Before SFN delay offset adjustment After SFN delay offset adjustment Guard interval을 넘어가는 Self-Interference 난시청 지역 [source] ITU-R SG6 Document 6A/394 Rapporteur Group on Single Frequency Networks (SFN) design and implementation Guard Interval Case study: Rai (public broadcaster in Italy) Guard Interval (a) Reducing SFN delay offset of the transmitter (b) Increasing SFN delay offset of the transmitter 해소 [3] SFN 네트워크 구축과 Delay 조정 서비스 커버리지를 최적화하는, 송신기 각각의 SFN Delay Offset 적용
  91. 91. ATSC3.0 Broadcast Gateway Microwave (Wireless) IP Network (Wireline) ATSC3.0 Transmitter ATSC3.0 Transmitter ATSC3.0 Transmitter IBC KBS KBS 1011 2765 3324 num_xmtrs_in_group = 3 (하나의 게이트웨이에서 관리하는 송신기 3개) Per_Transmitter_Data () 송신기 개별 설정값 전체를 포함하는 표 xmtr_id tx_time_offset 1011 10 2765 0 3324 100 모든 송신기는 SFN 내의 송신기 설정값을 수신합니다. 그 값들 중에서, 내 아이디와 일치하는 값만 선택하여, Exciter에 설정합니다. 즉, TxID = 1011 번 송신기는 SFN Delay Offset를 10(=1us)으로 설정합니다. (x 100ns) STL Inner: Timing & Management Broadcast Gateway에서 SFN Delay Offset 적용 [3] SFN 네트워크 구축과 Delay 조정

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