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ATSC 3.0 사내 현장 직무 교육

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ATSC 3.0 표준 동향, 단일 주파수 방송 구축 및 실무

네트워크운영부 현장직무교육(2차), 2016.12.23.
송신시설부 현장직무교육, 2016.12.27.

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ATSC 3.0 사내 현장 직무 교육

  1. 1. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2016년 12월 23일 9시 30분 현재 ATSC3.0 송신 현황 SBS MBC 연구동 4동 303호 무지향성 안테나 수신 레벨 KBS1 52 EBS KBS2 KBS2 51 백련 MBC 50 남산 27Mbps 전송률 기준 -80dBm 이상이면 양시청
  2. 2. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2016년 12월 23일 KBS연구동 4동 303호 실내측정 전계강도가 낮아진 상태로 일정 시간 유지 = 남산 또는 관악산 송신기 OFF 순간적으로 전계가 크게 낮아졌다가 복원됨 = Broadcast Gateway 송신 파라미터 변경으로 SFN 내 송신기 모두가 OFF 되었다가 ON됨 전계가 관찰되지 않음. = SFN 내 송신기가 모두 OFF 상태 ** Enensys 장비 출력 신호 특성 때문으로 일단은 추정됨 (TTA WG8027 3단계 확인 결과)
  3. 3. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2016년 12월 27일 9시 30분 현재 ATSC3.0 송신 현황 3 4.0 ~ 5.0dBi KBS1 52 EBS KBS2 KBS2 51 백련R MBC 50 남산 MBC 관악5kW -78.58dBm SBS 남산5kW+관악5kW -59.70dBm
  4. 4. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2016년 12월 27일 9시 30분 현재 ATSC3.0 송신 현황 4 유리창 정면 지향 -78.58dBm 유리창 우측면 지향 -74.90dBm 유리창 우측면 지향 -83.65dBm
  5. 5. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SBS ATSC3.0 전송 파라미터 16K FFT 64QAM 11/15 GI7_2048 SP3_4 Symbols/Frame = 85 (250ms) CTI 1024 Preamble Structure = 65 18.6 Mbps @ 14.278dB AWGN @ 17.44 dB Rayleigh
  6. 6. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 6 700MHz 대역 수도권 방송사별 채널배정 완료 2016. 8. 2. 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
  7. 7. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC 3.0 표준 동향, 단일 주파수 방송 구축 및 실무 2016.12.22.(금) 14:00 KBS미래기술연구소 전성호 송신시설부 세미나 @ 송신시설부 세미나실
  8. 8. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 컬러TV HDTV 2000 4K-UHDTV 2016~ 8K-UHDTV Super Hi-Vision 2020~ 컬러영화 2K, 30fps, 8bits 4K, 60fps, 10bits 8K, 120fps, 12bits 2K Digital Cinema 4K Digital Cinema 흑백TV IMAX 흑백영화 8K Digital Cinema 방송 영화 방송 기술의 발전, 영화 기술의 발전 콘텐츠 소비 경험을 공유하는 관계?
  9. 9. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 1224 inch IMAX 영화는 70mm 필름 기반 아날로그 이미 시청자들은 큰 화면이 실감난다는 걸 경험하고 있다. [출처] http://blog.naver.com/emperorhsh/220103739823
  10. 10. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 4K-UHDTV vs. 2K-HDTV 높아지는 해상도, 늘어나는 용량 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 10-Bit Bit Depth Color Gamut HDR High Frame Rate - 60FPS High Frame Rate - 120FPS 4K UHDTV 데이터 대역폭 기준: 709 color space, 1080, 30P, 8 bit 전송용량 증가분
  11. 11. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 1세대 지상파 방송 표준 Recommendation ITU-R BT.1306-7 (06/2015) Error-correction, data framing, modulation and emission methods for digital terrestrial television broadcasting System A(ATSC), System B(DVB-T), System C(ISDB-T), System D(DTMB), System E(DTMB-A) Recommendation ITU-R BT.1368-12 (02/2015) Planning criteria, including protection ratios, for digital terrestrial television services in the VHF/UHF bands Report BT.2215-6 (02/2016) Measurements of protection ratios and overload thresholds for broadcast TV receivers 11 2세대 지상파 방송 표준 Recommendation ITU-R BT. BT.1877-1 (08/2012) Error-correction, data framing, modulation an d emission methods for second generation of digital terrestrial television broadcasting systems Appendix 1(DVB-T2) Recommendation ITU-R BT.2033-1 (02/2015) Planning criteria, including protection ratios, for second generation of digital terrestrial television broadcasting systems in the VHF/UHF bands Recommendation ITU-R SM.1541-6 (08/2015) Unwanted emissions in the out-of-band domain Recommendation ITU-R BT.1206-3 (04/2016) Spectrum limit masks for digital terrestrial television broadcasting Appendix X? (ATSC3.0?)
  12. 12. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB TM-MIMO ATSC 1.0 8-VSB HDTV (2K 30P 8bit) DVB-T Multi-Channel SDTV ATSC 2.0 Mobile DTV DVB-H (SD급) DVB-T2 Multi-Channel HDTV DVB-NGH (HD급) ATSC 3.0 4K-UHDTV (4K 60P 10bit) DVB-T2 Lite 지상파 방송 표준의 어제, 오늘, 그리고 내일 EN 302 755 V1.1.1 (2009-09) V1.2.1 (2011-02) V1.3.1 (2012-04) V1.4.1 (2015-07) * Skip Pizzi (NAB), "Overview of the ATSC 3.0 Effort," in ATSC 3.0 Boot Camp: Building the Next Generation Television Service, 9 May 2014. 2012-2015 2016- Standard(s) Products
  13. 13. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 세계 각국의 지상파 방송 표준 [source] www.dvb.org/news/worldwide ATSC ISDB-T DVB-T/T2 DTMB 2016.12.현재 Cuba (DTMB) Colombia (DVB-T2)
  14. 14. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 수신 신호 품질에 따른 전송용량 [bits/s/Hz] C/N [dB] Carrier-to-Noise Power Ratio LinkSpectralEfficiency[bits/s/Hz]
  15. 15. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 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 TS IP ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (1/3) 기술 구성 요소
  16. 16. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 16 전송다중화(Physical Layer Multiplexing) 종류 TDM FDM TFDM=TDM+FDM
  17. 17. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC 1.0 (현 DTV 방송) ATSC 3.0 (UHD 방송) ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (2/3) 전송 프로토콜
  18. 18. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC 1.0 (현 DTV 방송) ATSC 3.0 (UHD 방송) ATSC1.0 표준과 ATSC3.0 표준 비교 (3/3) 방송망 구성 Multiple Frequency Network (다중주파수망) Single Frequency Network (단일주파수방송망)
  19. 19. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 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 TS, GSE (IP기반) (TTA 잠정표준: TS) IP 모듈레이션 (스펙트럼효율) 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
  20. 20. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IBC KBS KBS HEVC Live Encoder DVB-T2 송신기 DVB-T2 송신기 관악산 송신소 남산 송신소 단일 주파수 방송망 Single Frequency Network T2 Gateway *T2-MI = Modulator Interface for DVB-T2 Multiplexer & PSIP Generator UHF CH55 761MHz 5kW UHF CH55 761MHz 600W GPS 3차/4차/5차 실험방송 KBS본사 – 관악산송신소 5kW + 남산송신소 600W TS over ASI
  21. 21. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB-T2 방송시스템 기본구조 : 2세대 방송 시스템에서는 Broadcast Gateway라는 장비가 새롭게 도입 T2 Gateway DVB-T2 송신기 DVB-T2 기반 UHDTV 수신기 MPEG-2 TS
  22. 22. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute KBS본사 UHDTV 조종실 PSIP Generator T2 Gateway 제어기 T2 Gateway o
  23. 23. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute KBS관악산UHDTV실험국: 5.0kW DVB-T2 송신기 DVB-T2 수신기 RF Power Meter 스펙트럼 분석기 o
  24. 24. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute KBS남산UHDTV실험국: 600W 24 DVB-T2 송신기 DVB-T2 수신기 o
  25. 25. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 미래부/방통위 “지상파 UHD 방송 도입을 위한 정책방안” 25 2015. 12. 29.
  26. 26. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 지상파UHD 방송 도입을 위한 정책방안 미래창조과학부/방송통신위원회 26 2015. 12. 29. 방송사별 UHD 방송 도입 일정 지상파 UHD 방송 주파수 공급(안) 2017
  27. 27. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 지상파UHD 방송 도입을 위한 정책방안 미래창조과학부/방송통신위원회 27 2015. 12. 29. 방송사별 UHD 방송 도입 일정 지상파 UHD 방송 주파수 공급(안) 2020
  28. 28. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 식장산 흑성 산 무룡산 불모산 노고단 13 9 우암산 관악산 8 원효봉 태기산 봉의산 백운산 팔공산 감악산 13 13 9 9 7 13 가엽산 학가산 모악산 무등산 대둔산 8 8 망운산 남산 7 망진산 황령산 일월산 조항산 9 7 괘방산 봉황산 13 용문산 8 함백산 계룡산 12 8 11 11 11 12 12 1212 7 8 7 12 9 9 삼매봉 13 견월악 8 13 13 DMB Station Ch. Used : 7~13 7 8 9 10 11 12 13 우리나라 T-DMB 주파수 분포도 권역별 SFN
  29. 29. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 혼신보호비 참고 29 S32-296r18 Working Draft: S32 Lab Performance Test Plan 10 November 2016 5.2.6 Interference with ACI, CCI, etc. Lab setup for Adjacent Channel Interference (ACI) / Co-Channel Interference (CCI) testing can be found below in Figure 5.8. Note: Multiple channel impairments (N±1, N±2, N±3, N+K, N+2K, etc.)may be of interest. ATSC3.0 ATSC3.0 ATSC1.0 (자체실험)
  30. 30. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IBC KBS KBS HEVC Live Encoder 관악산 송신소MMT Streaming Server UHF CH55 761MHz 3.5 kW KBS, 자체 연구개발 장비를 활용한 북미/유럽 방식 UHD 비교 실험방송 성공 KBS본사 – 관악산송신소 3.5kW UDP/IP MSPP 16.01.17 KBS KBS본사 대체부조 [출처] http://office.kbs.co.kr/mylovekbs/archives/217012 삼성전자 수신기Exciter
  31. 31. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SBS-MBC-LG전자-ETRI, ATSC 3.0 본방송시스템 실험방송 세계 최초 성공 31 [참고] First End-to-End 4K IP Broadcast in Korea Marks Another Key Milestone for ATSC 3.0 http://atsc.org/newsletter/first-end-to-end-4k-ip-broadcast-in-korea-marks-another-key-milestone-for-atsc-3-0/ 16.01.20 SBS본사 – 관악산송신소 2kW UHF CH53 707MHz
  32. 32. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2016년 12월 현재, ATSC3.0 전송 기술 표준 문서 32 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
  33. 33. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 33
  34. 34. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 34
  35. 35. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 35
  36. 36. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 우리나라 TTAK.KO- 07.0127(2016.06.24.) 지상파UHD 방송 송수신 정합 36 http://www.tta.or.kr/data/ttas_view.jsp?rn=1&rn1=Y&rn2=&rn3=&nowpage=1&pk_num=TTAK.KO- 07.0127&standard_no=&kor_standard=%C1%F6%BB%F3%C6%C4+UHD&publish_date=&section_code=&order=publish_date&by=desc&nowSu=2&totalSu =3&acode1=&acode2=&scode1=&scode2= 특징점으로는, 미국 표준에서는 개별 문서로 정의된 내용이, 우리나라 표준에서는 하나의 문서로 묶여 있음.
  37. 37. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 우리나라 TTAK.KO- 07.0127(2016.06.24.) 지상파UHD 방송 송수신 정합 37 http://www.tta.or.kr/data/ttas_view.jsp?rn=1&rn1=Y&rn2=&rn3=&nowpage=1&pk_num=TTAK.KO- 07.0127&standard_no=&kor_standard=%C1%F6%BB%F3%C6%C4+UHD&publish_date=&section_code=&order=publish_date&by=desc&nowSu=2&totalSu =3&acode1=&acode2=&scode1=&scode2= 특징점으로는, 미국 표준에서는 개별 문서로 정의된 내용이, 우리나라 표준에서는 하나의 문서로 묶여 있음.
  38. 38. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC3.0 기반 UHDTV 국내 표준 활동 동향 38 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 2015. 12.29. 미래부/방통위 "지상파UHD 방송 도입을 위한 정책방안" 발표 2016. 01.29. 07.25. 「방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준」 등 고시 3건 행정예고 2016. 03.30. 차세대디지털방송포럼 ‘지상파UHD 송수신 정합 표준‘ 완료 착수 7차 회의 (초안) (미래부 고시) 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 (미래부 고시) 방송구역 전계강도의 기준.작성요령 및 표시방법 (미래부 고시) 지상파방송국 허가처리 지침 (중앙전파관리소 고시) 무선국 및 전파응용설비의 검사업무 처리 기준 05.12. 지상파 UHD 기술기준 제정반 05.25. 07.04. 지상파UHD 방송표준방식 공청회 06.25. TTA(한국정보통신기술협회) 단체표준 완료 08.02. 700MHz 대역 수도권 방송사별 채널배정 알림 09.01. TTA WG8027 실무반 1차 RF 송수신 정합 테스트
  39. 39. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 39 방송 의날 IBC 추 석 TTAWG8027 RF송수신정합테스트실무반 2016 8 9 10 11 12 2017 1 2 9.1.(목) 1단계 송수신 정합 Multiple S-PLP/Subframe 8.9.(화) 송신장비 인터페이스 확정 방송3사 정합파라미터 초안 취합 8.17.(수) 2016-4차 정기회의 방송사/송신기 제조사/가전사 1단계 송수신 정합 파라미터 확정 정합용 스트림 사전 검증 완료 참가 송신기 Exciter/Broadcast Gateway ATSC3.0 기반 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동 11.30.(수) 3단계 송수신 정합 Multiple M-PLP/Subframe SFN구축/EAS재난 11.1.(수) 2단계 송수신 정합 Multiple M-PLP/Subframe 참가 송신기 참가 송신기
  40. 40. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 40 1단계 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동 정합 테스트 결선도 ( 1xS-PLP/Subframe ) Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 UHDTV MMTP over IP HEVC over TS Player 4K-UHD (PLP0) IP-MUX ServiceId = 1 UHD MPEG-2 Transport Stream 239.255.10.1(5001) 15.0Mbps IPSwitch ASI Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter 3:1RFCombiner RF RF RF 1:3RFSplitter RF RF RF RF ATSC3.0 UHDTV 정합 테스트 결선도 ( 2xS-PLP/Subframe ) ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 UHDTV MMTP over IP HEVC over TS Player 4K-UHD (PLP0) HEVC over TS Player 2K-HD (PLP1) IP-MUX ServiceId = 1 UHD ServiceId = 2 HD MPEG-2 Transport Stream 239.255.10.1(5001) 239.255.10.1(5002) 1.0Mbps 15.0Mbps IPSwitch ASI 파일 3:1RFCombiner RF 1:3RFSplitter RF RF RF RF Spectrum Analyzer Spectrum Analyzer ATSC3.0 UHDTV Broadcast Gateway
  41. 41. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 41 2단계 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동 정합 테스트 결선도 ( 2xS-PLP/Subframe ) IPSwitch ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 UHDTV ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter 6:1RFCombiner RF RF RF 1:5RFSplitter RF RF RF ATSC3.0 UHDTV 삼성전자 LG전자 ProTelevision (진명통신) GatesAir (에이브넷) TEAMCAST (JNS) Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter RF ATBIS ProTelevision (진명통신) Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter RF ENENSYS (SMCNS) ENENSYS (SMCNS) MMTP/ ROUTE ATSC3.0 Exciter CleverLogic (ETRI) RF Spectrum Analyzer ATSC3.0 분석기 ATSC3.0 분석기 RF RF RF DekTec (JNS) CleverLogic(AFT) 화면IP 화면IP
  42. 42. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 42 3단계 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동 정합 테스트 결선도 ( 2xS-PLP/Subframe, 2-PLP/Subframe with CTI or HTI ) IPSwitch ATSC3.0 UHDTV ATSC3.0 Exciter 3:1RFCombiner RF 1:6RFSplitter RF RF RF ATSC3.0 UHDTV 삼성전자 LG전자 ProTelevision (진명통신) Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter RF ATBIS ProTelevision (진명통신) Broadcast Gateway ENENSYS (SMCNS) MMTP/ ROUTE ATSC3.0 Exciter CleverLogic (ETRI) RF Spectrum Analyzer ATSC3.0 분석기 ATSC3.0 분석기 RF RF RF DekTec (JNS) CleverLogic(AFT) 화면IP ATSC3.0 분석기 RF TriveniDigital (에이브넷) 화면IP
  43. 43. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 3단계 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동 IP Packet Player IP IP PTP 장치 NTP+1PPS 장치 IP Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter RF
  44. 44. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute RF Spectrum Analyzer ATSC3.0 Receiver ATSC3.0 MMT/ROUTE Decoder IP 3단계 UHDTV 송수신 정합 테스트 활동
  45. 45. 목동 방송회관 구분 거리 관악산-방송회관 12.4km 남산-방송회관 10.5km
  46. 46. 측정 위치 목동 방송회관 평면도 및 측정위치 방송회관21층 각층별E/V앞에서 수신전계 측정 측정기:R&D사 ELT 안테나:무지향성,0dBi 측정자:이진호 측정일:12/23(금) 위치선정사유:worstpoint
  47. 47. 측정 위치
  48. 48. 위치 측정값(dBm) 1층 -72.6 2층 - 3층 -72.1 4층 -78.4 5층 -79.3 6층 - 7층 -70.6 8층 -58.1 9층 -63.4 10층 -61.8 11층 -65.4 12층 -59.2 13층 -54.5 14층 -53.7 15층 -55.0 16층 -63.2 17층 -62.1 18층 -59.1 19층 -59.0 20층 -53.2 21층 -51.6 측정조건 채널:SBSUHD(CH-53) 출력:관악산(5KW)&남산(5KW)SFN 측정기:R&D사 ELT 안테나:무지향성,0dBi 측정자:이진호 측정일:12/23(금) 목동 방송회관 층별 수신전계(dBm)
  49. 49. -72.6 -72.3 -72.1 -78.4 -79.3 -75 -70.6 -58.1 -63.4 -61.8 -65.4 -59.2 -54.5 -53.7 -55 -63.2 -62.1 -59.1 -59 -53.2 -51.6 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 1층 2층 3층 4층 5층 6층 7층 8층 9층 10층 11층 12층 13층 14층 15층 16층 17층 18층 19층 20층 21층 목동 방송회관 수신전계(dBm) 목동 방송회관 층별 수신전계(dBm) 안테나 내장 수신 임계점 약-80dBm Strong Moderate Weak Veryweak
  50. 50. 안테나 내장 참고자료
  51. 51. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 51 지금부터 ATSC3.0 방송망을 함께 구축해 봅시다! [출처] KBS MIDAS 지도에서 캡쳐 http://map.kbs.co.kr IBC KBS KBS 어떤 장비를 갖춰야 하나? 구매한 장비는 어디에 설치해야 하나? 장비들 간의 연결은 어떻게 하며, 설정은 어떻게 해야 하나? 남산 관악산 광교
  52. 52. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 52 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 Broadcast Gateway와 SFN 송신기들 연결 [출처] A/324: (Doc. S32-266r7) ATSC Working Draft - S32-Scheduler / Studio to Transmitter Link 본사/총국에 설치하는 장비 각 송신소에 설치하는 장비 ALP ATSC Link-layer Protocol RTP/UDP/IP BBP BaseBand Packet RTP/UDP/IP MMTP ROUTE
  53. 53. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute A330: ALP (ATSC Link layer Protocol) 기능 및 구조 53 ALP Encapsulation IP Header Compression IP ATSC 3.0 PHY Link Layer Signaling MPEG-2 TS Future Extension TS Overhead Reduction ATSC3.0 Exciter HEVC Live Encoder Multiplexer & ESG Generator Broadcast Gateway
  54. 54. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute System Manager Studio Entities Broadcast Gateway Studio Interface Quasi-static Configuration Quasi-static ConfigurationConfiguration Interface SFN Interface Schedu ler STL TP MUX Bootst rap Gener ator Pream ble Gener ator Baseb and Forma tting Per PLP Buffer ALP TP Receiv er (DEM UX) SFN TP Sender Delivery Metadata Schedule Timing Information Preamble Information ALP PLPs ALP BBP (STL TP) RTP/UDP/IP ALP TP Sender (MUX) Exciter for SFN STL TP DEM UX SFN TP Receiv er PLPs Timin g Manag er Per PLP Buffer Pream ble Parser Bootst rap BICM Framin g & Interlea ving Wavef orm Gener ation STL Pre-Processor RTP/UDP/IP PLPs PLPs Over-The-Air (OTA) Interface Functional Block of Input FormattingALP Encapsulati on (and Compressio n) MMTP/ROUTE Functional Block of Input Formatting Functional Block of Input Formatting ALPs 전송파라미터 설정 OK! 전송파라미터 설정 NO! ATSC3.0 송신계통 장비 전체 구성도 SFN으로 사용하는 경우, Exciter for MFN BICM Framin g & Interlea ving Wavef orm Gener ation PLPs Over-The-Air (OTA) Interface Input Formatting MMTP/RO UTE ALP Encapsulati on (and Compressio n) Scheduler Baseb and Forma tting PLPsALPs Control Information 전송파라미터 설정 OK! MFN으로 사용하는 경우,
  55. 55. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute System Manager Studio Entities Studio Interface Quasi-static Configuration Quasi-static Configuration Configuration Interface Scheduler STL TP MUX Bootstrap Generator Preamble Generator Baseband Formatting Per PLP Buffer Delivery Metadata Schedule Timing Information Preamble Information ALP PLPs B (ST STL Pre-Processor RTP/UDP/IP Functional Block of Input Formatting ALP Encapsulati on (and Compressi on) MMTP/ROUTE Functional Block of Input Formatting Functional Block of Input Formatting ALPs ATSC3.0 송신계통 장비 전체 구성도 SFN으로 사용하는 경우,
  56. 56. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Broadcast Gateway SFN Interface 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 GenerationPLPs PLPs Over-The-Air (OTA) Interface 전송파라미터 설정 OK! 전송파라미터 설정 NO! ATSC3.0 송신계통 장비 전체 구성도 SFN으로 사용하는 경우,
  57. 57. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 57 송신기 3대와 Broadcast Gateway 1대 IBC KBS KBS 광교 남산 관악산 GPS ATSC3.0 Exciter GPS ATSC3.0 Exciter GPS Broadcast Gateway GPS  SFN은 모든 장비들이 “똑같은 시계를 사용(동기화)” 해야 한다. = GPS 신호를 기준으로 삼음  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
  58. 58. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Maximum Network Delay 58 Time Network Delay SFN Transmitter Delay Maximum Network Delay Departure time Frame N (1st Packet) Gateway Arrival time Frame N (1st Packet) Exciter Bootstrap emission time Frame N Exciter ATSC3.0 2016년 12월 14일 미팅 현재 Dynamic Delay Static Delay
  59. 59. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 59 232.0.0.1 ~ 232.0.0.255 Outer Stream and Inner Stream at Broadcast Gateway Broacdast Gateway 내부 Broacdast Gateway 외부출력 패킷
  60. 60. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute PTP와 GPS Exciter #1 남산 Exciter #2 관악 Exciter #3 광교 IEEE1588v2 PTP Grandmaster MMTP/ROUTE Broadcast Gateway 본사 주조 GPS L1D_time_info_  PTP로 정밀 시각을 Gateway에 제공  주조 내 PPS와 GPS PPS 신호로 SFN 동기 맞춤 IBC KBS KBS NTP+1PPS 1PPS 1PPS 1PPS
  61. 61. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 61
  62. 62. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 시간 정밀도는 장치내부 Clock 품질이 결정 62 [출처] https://www.meinbergglobal.com/english/specs/gpsopt.htm 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.
  63. 63. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute O Offset = ClocksSlave – ClocksMaster PTP 동작원리: Clock Delay, Offset 측정 t0 t3 = t2-O+D t2B measured values t0, t1, t2, t3 A = t1-t0 = D+O B = t3-t2 = D-O Delay D = Offset O = A + B 2 A - B 2 t1 = t0+D+O A O D = Delay Master Clock Slave Clock 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 38 Δ0 Δ1 r0 r1
  64. 64. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute PTP 동작원리: Clock Drift 측정 t0 t3 t2 Master Clock Slave Clock 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 38 Δ0 Δ1 r2 r4 r0 Δ0 = r1 - t0 Δ1 = r2 - r0 Δ0 = r3 - t0 Δ1 = r4 - r0 Δ0 = r3 - r1 Δ1 = r4 - r2 Drift = Δ 1 - Δ 0 Δ 1 r1 r3
  65. 65. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 65
  66. 66. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Any-Source Multicast (ASM), Source-Specific Multicast (SSM) Term Any-Source Multicast Source-Specific Multicast Address identifier (*,G) (S,G) Address designation group channel Receiver operations join, leave subscribe, unsubscribe Group address range 224/4 excluding 232/8 224/4 guaranteed only for 232/8 특징 1) 임의의 Source로부터 패킷 수신 2) RP를 통해 소스를 알게 되며, 수신자가 가입하는 방식 1) 특정 Source로부터만 패킷 수신 2) Web Server 등을 통해 정보를 획득하고 수신자가 참여하는 방식 관련 표준 RFC 3376 (IGMPv3) RFC 3569 (overview) RFC 4607 (specification) 66 [참고] Example: Configuring Source-Specific Multicast, https://www.juniper.net/documentation/en_US/junos14.2/topics/topic-map/mcast-ssm.html * RP = Rendezvous Point
  67. 67. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IGMPv3 SSM(Source Specific Multicast) SSM에서는 Multicast Channel이 Group Address G 뿐만 아니라, Source의 IP Address S의 조합으로 식별됨. (S,G) = (129.254.0.1, 232.7.8.9) 채널과 (S,G) = (129.254.0.2, 232.7.8.9) 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
  68. 68. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IGMPv3 SSM(Source Specific Multicast) 기존의 Routing Protocol은 Group Address G만을 참조하는 IGMPv1과 IGMPv2를 토대로 운용 SSM은 IGMPv3와 함께 사용되며, IGMP의 (S,G) Multicast Group 정보를 토대로 Router 간의 Multicast Tree를 구성 [참고] 고석주, 박주영, 김은숙, 강신각, "인터넷방송을 위한 멀티캐스트 기술 동향," 전자통신동향분석 제17권 제3호 2002년 6월. IGMPv3를 통해 (S,G)에 가입한 Receiver R를 확인한 Router는 S를 향해 Subscribe(S,G) 메시지를 전송하 고, S에 이르는 경로를 따라 Multicast Tree가 형성됨. S R R R Router Router Subscribe(S,G) =Join(S,G)
  69. 69. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute PIM-SM: Protocol Independent Multicast – Sparse Mode * RP = Rendezvous Point [시나리오] . 2 Senders, 1 RP, 5 Receivers . 두 Sender는 동일한 Multicast Address 사용 Dedicated Router (DR) First hop router for receiver
  70. 70. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Source Specific Multicast [시나리오] . 2 Senders, 1 RP, 5 Receivers . 두 Sender는 동일한 Multicast Address 사용 Multicast packet filtering based on (S,G) information at End-node behavior Broadcast Gateway (Primary) Broadcast Gateway (Secondary) Exciter Exciter ({Src-1,Src-2}, G)
  71. 71. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IGMPv3(IPv4) and MLDv2(IPv6) Protocol Concepts End-node Behavior End-node triggers (S,G) Join -> Socket state (interface, multicast address, filter mode, source address list) interface: an incoming interface of multicast data multicast address: the destination address of the data filter mode: either INCLUDE or EXCLUDE source address list: single or multiple data sender(s) -> per-socket multicast reception state -> interface state (multicast address, filter mode, source address list)
  72. 72. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 72 본사 주조 개별 송신소 Exciter (Primary) Exciter (Secondary ) MSPP IP 유선 M/W Broadcast Gateway A Broadcast Gateway B IPRouter w/GMMPv3SSM (S1,G) (S2,G) Join ({S1,s2},G) Socket 1 Socket2 Frame Sync
  73. 73. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 73 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 Broadcast Gateway IP1 IP2 ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter ATSC3.0 Exciter IP3 IP4 IP5 IP6 IP7 IP8 STL Outer Stream
  74. 74. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 74 Multicast로 보낸다면, Gateway가 SFN 내에 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 IP2 G STL Inner Stream IP1 G STL Inner Stream 송신기에서는 (S,G) 정보를 바탕으로 IP Filtering 실시
  75. 75. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IGMPv3 SSM(Source Specific Multicast) SSM에서는 Multicast Channel이 Group Address G 뿐만 아니라, Source의 IP Address S의 조합으로 식별됨. (S,G) = (129.254.0.1, 232.7.8.9) 채널과 (S,G) = (129.254.0.2, 232.7.8.9) 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
  76. 76. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 76 (예) DVB-T2 송신기 Input 설정 화면
  77. 77. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 송신기의 관점이 되어보면… 77 관악산 ATSC3.0 Exciter Primary㈜ ATSC3.0 Exciter Secondary(예비) IP5 IP6 IP2 G STL Inner Stream IP1 G STL Inner Stream M/W망 수신기 IP유선망 수신기 IP2 G STL Inner Stream IP1 G STL Inner Stream 전송 경로만 달리해 도착하는 동일한 패킷 IP2 G STL Inner Stream IP1 G STL Inner Stream 엑사이터 내부에 (IP1,G) Address와 (IP2,G) Address를 모두 설정. 알고 있다고 가정하면 엑사이터에서는 (IP1,G) Multicast Group 패킷을 받고 있다가. (IP2,G) 패킷을 받도록 IP filtering만 달리하면. 입력 Source에 대한 PIC 기능이 수행되는 것으로 판단됨. 즉, 소프트웨어적인 설정 필요 (IP1,G) (IP2,G) (IP1,G) (IP2,G) 주의! 우리 회사 송신 구성이 아니라, 일례입니다.
  78. 78. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 78
  79. 79. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Exciter 기능 개념도 79 [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
  80. 80. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Exciter 기능 개념도 80 [출처] A/322: (Doc. S32-230r55) ATSC Proposed Standard: Physical Layer Protocol Multiple S-PLP/Subframe 시스템 기본 구조 Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. .. Single Frame PLP#1 • Mobile HD 1채널 + UHD 1채널 동시 전송용 • 전체 전송 프레임 비율을 조정하여 전송률[Mbps] 결정 Single Frame PLP#2 Mobile HD 1채널 UHD 1채널 PLP #1 PLP #2
  81. 81. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 81  버스와비교해보는방송시스템개념 기존방송시스템: 1층버스 LDM:2층버스 동일한면적을차지하면서도,증가된 capacity(수송능력)를 제공 동일한RF채널(동일한면적)을사용하면서, 증가된capacity (전송량)를제공 LDM(계층분할다중화, Layer Division Multiplexing) 개념 차선폭 = 전송대역폭 전송 HD 채널 UHD 채널
  82. 82. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [예] SHVC over LDM 서비스 시나리오 82 *출처: Yiyan Wu, “Status and Timeline for ATSC 3.0,” ATSC3.0 (LDM) 기술 국제 워크샵, 제주테크노파크, 2016년 8월.
  83. 83. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 83 Input Formatting Data Control Information Encapsulation and Compression Scheduler Encapsulation and Compression Encapsulation and Compression ... ... Data Data Baseband Packets for PLP0 Baseband Packets for PLP1 Baseband Formatting Baseband Packets for PLPn ... ... Baseband Formatting Baseband Formatting ALP Packets for PLP0 ALP Packets for PLP1 ALP Packets for PLPn BICM FEC Inner Encoder (LDPC) Outer Encoder (BCH, CRC, none) Bit Interleaver (BIL) Mapper Baseband Packets for PLPn Cells for PLPn FEC Frames for PLPn Exciter 기능 개념도 Bit Interleaver Parity Interleaver Group-Wise Interleaver Block Interleaver FEC Frames for PLPn Bit Interleaved FEC Frames for PLPn Mapper DeMultiplexer Bit to IQ Mapping Cells for PLPn ... Bit Interleaved FEC Frames for PLPn . . . Row 0 Row Nr1-1 Column 0 Column Nc-1 . . .Row Nr1+Nr2-1 Part 1 Part 2 ReadWrite Column 0 Column Nc-1 Row Nr1 . . . Row 0 Row Nr1-1 Column 0 Column Nc-1 . . .Row Nr1+Nr2-1 Part 1 Part 2 Column 0 Column Nc-1 Row Nr1 Framing and Interleaving Frequency Interleaving ... ... Cells for PLP0 Cells for PLP1 Cells for PLPn Time Interleaving Framing Time Interleaving Time Interleaving Frequency Interleaved Symbols Preamble, Data or Subframe Boundary Symbols [출처] A/322: (Doc. S32-230r55) ATSC Proposed Standard: Physical Layer Protocol M1,1 M2,1 M2,2 Mi,j MN_large-1,N_large-1MN_large-1,2MN_large-1,1 MN_large,1 MN_large,2 MN_large,N_large-1 MN_large,N_large MN_IU-1,1 MN_IU-1,2 MN_IU-1,N_IU-1 Twisted Block- Inter- leaver 0 1 2 N_large-1 N_large N_IU-1 01 2 N_large-1 N_large N_IU-1 s0 s1 FIFO-registers, Mi,j A00 B00 F00 C01 D00 E00 D01 D02 D03 C02 D04 D05 D06 D07 C03 D08 D09 D10 D11 C04 D12 D13 D14 D15 C05 C06 C07 C08 C09 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C17 C18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C00 E01 E02 E03 E04 E05 E06 E07 E08 E09 E10 E11 E12 E13 E14 E15 E16 E17 E18 E19 E20 E21 E22 E23 E24 E25 E26 E27 E28 E29 E30 E31 E32 E33 E34 E35 E36 E37 E38 E39 E40 E41 E42 E43 E44 E45 E46 E47 E72 E73 E74 E75 E76 E77 E78 E79 E80 E81 E82 E83 E84 E56 E57 E58 E59 E60 E61 E62 E63 E64 E65 E66 E67 E68 E69 E70 E71 E48 E49 E50 E51 E52 E53 E54 E55 A01 B01 B02 B03 B04 B05 B06 B07 B08 B09 B10 B11 B12 B13 B14 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31 B32 F01 F02 F03 F04 F05 F06 F07 F08 F09 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24 F25 F26 F27 F28 F29A02 A03 A04 A05 A06 A07 A08 A09 A10 A11 A12 A13 A14 A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21 A22 A23 A24 A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 A32 A33 A34 A35 A36 A37 A38 A39 A40 A41 A42 A43 A44 A45 A46 A47 A48 A49 Time Frequency C26 C27 C28 C29 C30 C31 C32 C33 C34 C35 C36 C37 C38 C39 C40 C41 D16 D17 D18 D19 Example of time and frequency division multiplexing of PLPs. A B D C F E a OFDM symbol 6 5 4 3 2 1 0789101112 Wire Permutations 14 15 Cntrl Unit T XOR 15 G 21031213 R’ R 13 Hl(p) 145 15 Address Check
  84. 84. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 84 Exciter 기능 개념도: Multiplexing TDM FDM TFDM=TDM+FDM
  85. 85. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 85 Exciter 기능 개념도: Multiplexing ATSC3.0에서 처음으로 도입된, LDM 기술은 Core PLP(낮은 전송률, 수신 강인성 높음)과 Enhanced PLP(높은 전송률, 수신 강인성 낮음)을 송신 전력에 차등(삽입레벨 차)을 주고 동시에 포개어 보내는 방식 Simple LDM
  86. 86. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 86 Exciter 기능 개념도: Multiplexing 2 Core PLPs + 1 Enhanced PLP 2 Core PLPs + 2 Enhanced PLP 1 Core PLP + 3 Enhanced PLPs 3 Core PLP + 1 Enhanced PLPs LTDM
  87. 87. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 87 Exciter 기능 개념도: Bootstrap Frequency InterleavingFraming Frequency Interleaved Symbols Preamble, Data or Subframe Boundary Symbols Waveform Generation MISO IFFT Pilot Insertion Guard Interval (GI) Insertion BootstrapPAPR Bootstrap Preamble Time Frequency Frame Subframe 0 Subframe n-1. . . [출처] A/321: ATSC Standard: System Discovery and Signaling 4.5MHz (2048+550) C-A-B B-C-A B-C-A B-C-A 0.5ms 2.0ms 2K-FFT
  88. 88. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 88 Exciter 기능 개념도: Bootstrap Signaling Symbol0 Symbol1 Symbol2 Symbol30.5ms 2.0ms bootstrap_major_version = 0 00 = 6 MHz 2 (6MHz) FFT size, guard interval, pilot pattern, L1-Basic mode (for preamble)
  89. 89. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC3.0 시스템 이중화 [출처] 전략기획실 UHD추진단, "KBS UHD방송정책방안 (KBS UHD Road to 2019)", 2016.06. 89 매체별 주/예비 매체별 주/예비
  90. 90. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Q1) 장치 설정값 결정 목표 수신 환경 + ToV C/N + 송신기 간격 = 전송용량 Data Rate Code rate, Modulation order (Coverage 크기?) Guard interval fraction (얼마만큼 간격으로?) FFT-Size, Pilot Pattern (실외?실내?) * ToV C/N = Threshold of Visibility Carrier-to-Noise Power Patio Constellation Code rate/15 Bitrate [Mbps] 256-QAM 2 5.492 3 8.301 4 11.110 5 13.919 6 16.728 7 19.537 8 22.346 9 25.155 10 27.964 11 30.773 12 33.582 13 36.391 32K GI7_2048(1/16) Normal SP12_2(PP4)
  91. 91. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [예] ATSC3.0 전송 프레임 구성에 따른 전송률 & 수신율 91 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 이론적으로 76.5km/h까지
  92. 92. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [예] ATSC3.0 전송 프레임 구성에 따른 전송률 & 수신율 92 HD 단독 전송 8k-FFT GI7_2048 SP3_2 16,200 LDPC 250ms 수신율 ToV C/N [dB] MODCOD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 -5.552 -3.731 -2.322 -1.298 -0.333 0.563 1.375 2.196 16 3.162 4.447 5.513 6.505 9.742 64 6.303 7.928 9.294 10.556 11.827 13.133 14.523 256 8.932 12.573 14.246 15.797 17.452 19.082 20.775 22.547 전송률 Data rate [Mbps] MODCOD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 0.910 1.410 1.910 2.409 2.909 3.409 3.908 4,408 16 4.819 5.819 6.818 7.817 10,816 64 7.229 8.728 10.227 11.726 13,226 14,725 16,224 256 9.639 13.637 15.635 17,634 19,633 21,632 23,631 25,630 이론적으로 260km/h까지
  93. 93. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 예시1) HD 전송률 우선 93 UHD 32k HD 8k 256-QAM 8/15 = 21.375 Mbps @ 13.914 dB 16-QAM 6/15 = 5.819 Mbps @ 4.447 dB UHD 19.2Mbps 90% HD 10% UHD 17.1Mbps 80% HD 1.16Mbps 20% UHD 14.9Mbps 70% HD 1.75Mbps 30% UHD 12.8Mbps 60% HD 2.33Mbps 40% 0.58Mbps
  94. 94. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 예시2) HD 수신율 우선 94 UHD 32k HD 8k 256-QAM 10/15 = 26.748 Mbps @ 13.914 dB 4-QAM 5/15 = 2.409 Mbps @ -1.298 dB UHD 24.07Mbps 90% HD 10% UHD 21.40Mbps 80% HD 0.48Mbps 20% UHD 18.72Mbps 70% HD 0.72Mbps 30% UHD 16.05Mbps 60% HD 0.96Mbps 40% 0.24Mbps
  95. 95. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 송신 파라미터 설정 예 DVB-T2 95
  96. 96. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 96 송신 파라미터 설정 예 DVB-T2
  97. 97. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 전송률 높아짐 6MHz목표수신환경
  98. 98. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Extended Carrier Mode 98 Extended ATSC3.0에서는 5단계로 구분하여 확장 가능함 Cred_coeff = 0,1,2,3,4 5.508 5.589 5.670 5.751 5.832 (ATSC 3.0) 목표수신환경
  99. 99. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 1K 32K Theoretical DVB-T2 signal spectrum Channel bandwidth Out-of-Band 감쇄가 Sharp하다
  100. 100. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 [참고] OFDM 스펙트럼 예 100 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -0.5 0 0.5 1 1.5 Subcarrier dB (데시벨) 단위로 관측할 경우 Linear (선형) 단위로 관측할 경우 32K extension mode = 총 27,841 Subcarrier 사용 Subcarrier Spacing = 209.263Hz f 주파수주파수
  101. 101. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 [참고] OFDM 스펙트럼 예 101 점유대역폭 dB (데시벨) 단위로 관측할 경우 주파수 Linear (선형) 단위로 관측할 경우 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -0.5 0 0.5 1 1.5 점유대역폭 주파수
  102. 102. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 8K 32K Large FFT 도입 = GI Overhead 감소 Guard interval overhead reduction with larger FFT size
  103. 103. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Tu Tu 16K Guard Interval 이라는 것이 없이 전송을 한다면, FFT Size 증가에 따른 전송률 증가는 없다. 왜냐하면, 결국 주파수 축에서 줄이면 시간축에서 늘어나기 때문에 이득이 없다. 32K 결과적으로, GI가 없다면 16K와 32K의 전송률은 동일하다. 하지만, 실제환경에서는 Multipath를 극복하고 SFN 구축을 위해서 GI를 도입해야만 한다. Tu Large FFT 도입 = GI Overhead 감소
  104. 104. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Δ (GI duration) 가 동일한 시스템에서, 동일 시간 동안에 32K mode 인 경우 16K mode 에 비해서 GI 반복 횟수가 적다  Overhead가 줄어들어, 동일 시간 동안에 32K mode가 더 많은 데이터를 보낼 수 있다.  전송률 증가 효과가 있다. TuΔ Tu 16K Δ32K TuΔ TuΔ TuΔ TuΔ TuΔ TuΔ TuΔ TuΔ GI 총 6번 전송 GI 총 4번 전송 1번 2번 3번 4번 5번 6번 1번 2번 3번 4번 Large FFT 도입 = GI Overhead 감소
  105. 105. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 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 하면 8MHz 신호가 되는 것임. Elementary period Elementary period
  106. 106. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 목표수신환경 전송률 높아짐 전송률 높아짐
  107. 107. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 목표수신환경 전송률 높아짐 고밀도 고밀도 저밀도 저밀도
  108. 108. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ToV C/N Constellation AWGN Code Rate 4 16 64 256 1024 4096 2/15 -6.22886 -2.72718 -0.26356 1.596616 3.227468 4.577175 3/15 -4.32072 -0.25009 2.273298 4.296663 6.165419 7.853002 4/15 -2.89242 1.459999 4.146081 6.572157 8.767982 10.72589 5/15 -1.70241 2.815962 5.962609 8.529686 11.07414 13.45159 6/15 -0.54388 4.213322 7.661679 10.60756 13.45784 16.04184 7/15 0.298052 5.210483 8.923863 12.10067 15.30078 18.21524 8/15 1.158732 6.302605 10.30595 13.91406 17.45827 20.68826 9/15 1.968204 7.318442 11.5543 15.54937 19.44639 23.05376 10/15 2.770135 8.357125 12.87869 17.13055 21.35471 25.54561 11/15 3.604945 9.502302 14.27832 18.75918 23.42619 28.11155 12/15 4.486697 10.57418 15.56909 20.43893 25.51998 30.33716 13/15 5.527566 11.83189 17.0279 22.22406 27.62322 32.83192 Constellation Rayleigh Code Rate 4 16 64 256 1024 4096 2/15 -5.72208 -1.84123 0.863411 2.893908 4.645057 6.225145 3/15 -3.62327 0.80703 3.608842 5.966847 8.041952 9.833506 4/15 -1.9741 2.686899 5.879885 8.463507 10.85384 12.95301 5/15 -0.54709 4.320958 7.738457 10.59462 13.24753 15.74962 6/15 0.862346 5.980674 9.722065 12.91591 15.90913 18.79111 7/15 1.950997 7.208199 11.09579 14.57968 17.84088 21.03127 8/15 3.162053 8.628059 12.74567 16.53867 20.13267 23.66746 9/15 4.352562 9.94132 14.247 18.23187 22.34219 26.37138 10/15 5.62316 11.40289 15.8088 20.05877 24.47019 28.64295 11/15 7.053631 12.78334 17.44462 21.93975 26.61128 31.18418 12/15 8.762026 14.60307 19.38501 24.01212 28.82071 33.82059 13/15 10.97472 16.85271 21.81763 26.62113 31.58884 36.54424 전송률 높아짐 [참고] S32-4-031r5-ATSC_3_0_Use_Case_Calculations
  109. 109. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 심볼 Symbol 109 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 In-phase (Real) 8-VSB (ATSC) 심볼당 3bits T-DMB/DAB
  110. 110. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2세대 방송표준에서 정의하고 있는 Constellation 형태 110 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
  111. 111. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 오류부호율에 따른 256-QAM Constellation 변화 111 ATSC3.0 2/15 3/15 4/15 5/15 6/15 7/15 8/15 9/15 10/15 11/15 12/15 13/15
  112. 112. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 부호율 Code rate에 따른 4k(4,096)-QAM Constellation 변화 112 ATSC3.0
  113. 113. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute MER 해석 방법: 정상적인 심볼 Original Symbol: 4QAM, 64QAM, 256QAM (Non-coherent Interference) System Noise (Non-coherent Interference) 전형적으로 무선 채널을 겪고 들어온 심볼 [출처] Tektronix 기술문서, Delivering digital video to the home
  114. 114. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute MER 해석 방법: 문제점 파악 Quadrature Error (Phase Error) Gain Compression 주로 고출력증폭기HPA 특성이 나빠져서 발생 Phase Jitter (Phase Noise) AM-PM AM-AM Amplitude Imbalance (Gain Error) Coherence Interference
  115. 115. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute STEP1) Guard Interval 의 절대적인 시간 계산 STEP2) 빛의 속도 c 를 절대적인 시간에 곱해서 송신기 간격으로 환산 송신기 간격 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 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
  116. 116. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 2ms 고정 Symbol 길이 X Preamble 심볼수 Symbol 길이 X Payload 심볼수 Frame 길이 계산 Symbol 길이 = (GI Sample 수 + OFDM Sample 수) GI Sample 수는 아래 Table 8.8 참고 FFT 사이즈에 따라 결정됨 OFDM Sample 수는 아래 Table 8.8 참고 FFT 사이즈에 따라 결정됨
  117. 117. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 샘플수 곱하기 Table 8.7 Elementary Period를 하면, 절대심볼길이 us 나옴. T=0.1447us=1/6912ms 예제), [58] Num. Preamble Sym. = 1 [45] Num. Payload Sym. = 46 전체 프레임 길이 = 2ms + (16384+2048)*(1/6912)*(1+46)=127.333ms 심볼수변경 전체 프레임 길이 = 2ms + (16384+2048)*(1/6912)*(1+91)=247.333ms 16K FFT Elementary Period (6MHz) GI7_2048
  118. 118. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [참고] 우리나라 SFN 구축 사례 T-DMB 송신기 간격 = 73.74894 km
  119. 119. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 실전 예제 #1 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
  120. 120. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 120 괘방 남산 태기 관악 광교 무등 황령 무룡 팔공 식장 계룡 2016년 구축 2017년 구축 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
  121. 121. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 121 실전 예제 #3 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 - - - - - 전국 SFN을 구성하는 KBS2와 EBS의 경우, 간섭을 주는 최대 송신기 간격을 얼마로 잡아야 할까??
  122. 122. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 122
  123. 123. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Q2) Channel Impulse Response (CIR) 분석 *ITU-R SG6 Document 6A/394 Rapporteur Group on Single Frequency Networks (SFN) design and implementation * Advanced Television Systems Committee Document A111:2009 Guard interval (CP length)
  124. 124. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TxID: 송신기 식별부호 Transmitter Identification 124 송신기 식별 부호 TxID(Transmitter Identification) 기능이 탑재된 ATSC3.0 송신기 필요 SFN 송신기 딜레이 조정에 필수 기능 채널분석기 개발 필요 송신기별로 서로다른 고유한 식별부호(Sequence) 할당
  125. 125. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TxID: ATSC 8-VSB DTV 적용 사례 125 [참고] Sung Ik Park, Heung Mook Kim, Wangrok Oh: Reception Power Estimation Using Transmitter Identification Signal for Single Frequency Network. TBC 55(3): 652-655 (2009) TX#1 TX#2 Site#12 EIRP 600W EIRP 300W
  126. 126. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SFN 구축과 Delay 조정 126 KBS연구동 수신점에서 측정한 화면 SFN을 구성하는 모든 송신기로부터 수신되는 신호가 보호구간(Guard Interval) 이내에 위치하도록 송신기 각각의 Delay 조정
  127. 127. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 127 * Advanced Television Systems Committee Document A111:2009 SFN 구축과 Delay 조정 보호구간을 벗어난 송신기 신호에 대해서 송신기 Delay 조정을 통해서 보호구간 안으로 모든 수신신호가 들어오도록 함. 송신기의 Delay를 줄이거나 송신기의 Delay를 더 늘려서 보호구간 Guard Interval
  128. 128. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SFN 송신기 Delay 조정: Italy Rai 사례 송신기별 Delay 조정 이전 송신기별 Delay 조정 이후 난시청지역 해소 [출처] ITU-R SG6 Document 6A/394 Rapporteur Group on Single Frequency Networks (SFN) design and implementation
  129. 129. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SFN 커버리지 계산 과정 (1/4) 129 Transmitter 1 Field strength by transmitter 1 Coverage of TX#1 Transmitter 2 Field strength by transmitter 2 Coverage of TX#2 [1단계] 송신기 하나에 대한 수신 전계 강도 예측  Path Loss 공식을 사용하여 각 예측 지점별 수신 전계 강도 계산 p p
  130. 130. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 130 [2단계] 송신기 전체를 고려하여, 각 예측 지점에서의 Channel Impulse Response (CIR) 계산 각 예측 지점에서 ① 송신기 간 거리 차이를 계산한 뒤, 이를 상대적인 Delay로 변환하고 ② 1단계에서 계산한 수신 전계 강도를, 큰 값을 기준으로 상대적으로 표기 SFN 커버리지 계산 과정 (2/4) Transmitter 1 Field strength by transmitter 1 Coverage of TX#1 Transmitter 2 Field strength by transmitter 2 Coverage of TX#2 pp Delay [us] Amplitude [dB] Tx#1 Tx#2 0 Power imbalance Relative delay 1 2 Power imbalance A [dBm] B [dBm] A [dBm] B [dBm] B-A
  131. 131. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SFN 커버리지 계산 과정 (3/4) 131 [3단계] CIR로부터 Net Gain of SFN, 즉 SFN 순이득 계산 Transmitter 2Transmitter 1 Net Gain of SFN Coverage of TX#1 MFN Coverage of TX#2 MFN p 모든 송신기로부터의 수신 신호 세기가 합해지면서 이득이 생기고, 수신 신호들 간 상호 작용으로 손실이 생긴다. SFN gain in overlapping area
  132. 132. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SFN 커버리지 계산 과정 (4/4) 132 [4단계] 1단계에서 계산한 수신 전계 강도에 SFN 순이득 적용 Transmitter 2Transmitter 1 Field strength by transmitter 1 Field strength by transmitter 2 Effective field strength Coverage of TX#1 MFN Coverage of TX#2 MFN Coverage owing to SFNG p Power imbalance  해당 위치에서 가장 센 수신 전계 강도 + SFN 순이득 = SFN에서의 실효 수신 전계 강도
  133. 133. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute SISO-SFN Loss due to Erasure Effect 133 [Source] EBU Tech 3348r3 = Report ITU-R BT.2254, "Frequency & Network Planning Aspects of DVB-T2,“ deep fading Transmitter 1 Transmitter 2
  134. 134. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 남산송신소 모니터링 이슈 ● 0dB Echo로 인해 모니터링 불안정성이 높아짐 134 0 10 20 30 40 50 60 -40 -20 0 Time [s] |h(t)|2[dB] -3 -2 -1 0 1 2 3 -30 -20 -10 0 10 Frequency [MHz] |H(f)|2[dB]
  135. 135. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 남산송신소 모니터링 이슈 ● 0dB Echo로 인해 모니터링 불안정성이 높아짐 135 0 10 20 30 40 50 60 -40 -20 0 Time [s]|h(t)|2[dB] -3 -2 -1 0 1 2 3 -30 -20 -10 0 10 Frequency [MHz] |H(f)|2[dB] 0 10 20 30 40 50 60 -40 -20 0 Time [s] |h(t)|2[dB] -3 -2 -1 0 1 2 3 -30 -20 -10 0 10 Frequency [MHz] |H(f)|2[dB] 송신기#1 On 송신기#1 On 송신기#2 On 안테나 수신 각도나 위치를 조절하여 Echo의 크기가 최소화 되도록
  136. 136. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB-T2 SFN 필드테스트 결과 요약 136 측정 현장 모습: 측정차, 9m 마스트 각 측정점에서의 측정 보고서
  137. 137. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB-T2 SFN 필드테스트 결과 요약 137 필드테스트 상세 위치와 측정 순서 Omni 안테나와 LP 안테나 측정 결과 수신레벨[dBm]과 MER[dB] 관계
  138. 138. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute LP Antenna / Received Level [dBm] Namsan KwanAk 126.4 126.5 126.6 126.7 126.8 126.9 127 127.1 37.4 37.45 37.5 37.55 37.6 37.65 37.7 37.75 37.8 50 60 70 80 90 100 거리에 따른 수신전계강도 [dBμV/m] GPS 경도 GPS위도 관악산 5.0kW + 남산 0.6kW SFN 송신 최대 101.18dBμV/m 양시청 고시 기준값 최소 59.32dBμV/m 45
  139. 139. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB-T2 SFN 필드테스트 결과 요약 139Inputlevel[dBm]MER[dB] LP antenna Omni-directional antenna Net SFN Gain Omni 안테나와 LP 안테나 측정 결과 차이로부터 SFN 이득 도출 Tx#1 Tx#2 Tx#2Tx#1
  140. 140. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 시간 [us]송신기 #1 송신기 #2 Power imbalance [dB] Power imbalance [dB] 수신전계강도 [dBuV/m] 45dBuV/m 가정 0dB-3~-4dB-10dB 송신기 하나만 수신했을 때 MER값 45dBuV/m (예) -20dB 45.0432 dBuV/m 45.4139 MER [dB] 46.76 ~ 46.45 48.0 dBuV/m 신호차가 커질수록 송신기 하나의 MER로 수렴 채널왜곡의 영향보다 전계강도 상승분이 더 긍정적으로 작용 SFN 이득과 손실의 이해 멀티패스로 인한 주파수 응답 왜곡이 전계강도 상승분보다 더 심하게 나타남 -2.xx
  141. 141. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 141
  142. 142. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ‘지상파UHD 방송방식 결정 검증’ 실험방송 ● 주최 : 미래창조과학부 / 지상파 UHD 방송방식 협의회 기술분과 ● 주관방송사 : KBS ● 일시 : 2016년 3월 1일 ~ 31일 / 실측정: 3월14일~3월 29일 ● 송신소 : 관악산송신소 (기존 DVB-T2 송신기의 고출력 앰프 및 안테나 활용) ● 채널 및 출력 : UHF CH55(중심주파수 761MHz) 3.5kW ● 측정실무기관 : KBS, LG전자, TTA ● 참관기관 : MBC, SBS, EBS, 삼성전자, 동부대우전자, 로데슈바르츠코리아, ETRI, IITP 방송CP실 ● 측정지점(관악산 송신소 기준) 총 34지점  선정기준 : 물리층 기본 기능 검증을 위해 양시청 환경 예상지역으로 선정 ※ SFN, 이동수신, 신호간섭 검증 등은 이번 실험에서 제외됨  도심지 수신특성 측정(22지점) : 거리 5~15km 이내 격자점 측정  거리별 수신특성 측정(12지점) : 거리 5~45km 사이의 방사선 측정 ● 측정항목  수신전계강도, 수신기 최소 입력 전계강도, 양시청 신호 대 잡음비 142
  143. 143. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute IBC KBS KBS HEVC Live Encoder 관악산 송신소 ROUTE/MMT Streaming Server UHF CH55 761MHz 3.5 kW 미래부, 지상파 UHD 방송방식 실무협의회(기술분과) ATSC3.0 검증 실험방송 KBS본사 – 관악산송신소 3.5kW UDP/IP MSPP 16.03.14~29. 3주간 LLS/ESG Signaling Server IP Multiplexer (Switch) 송출서버 ATSC3.0 Broadcast Gateway ATSC3.0 Exciter IP1 = LLS Signaling IP2 = Video/Audio IP3 = ESG (a) 송출부 (b) 송신부
  144. 144. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 144 (a) KBS본사 대체부조 송출부 (c) 필드테스트 측정차 수신부 미래부, 지상파 UHD 방송방식 실무협의회(기술분과) ATSC3.0 검증 실험방송 KBS본사 – 관악산송신소 3.5kW (b) KBS관악산UHD실험국 송신부
  145. 145. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 송신 파라미터 설정 번호 항목 ATSC3.0 실험방송 DVB-T2실험방송 1 변조 차수 256-QAM (NUC) 256-QAM 2 부호율 9/15 (16k LDPC) 2/3 (64k LDPC) 3 FFT 크기 16K 32K 4 보호 구간 1/16 (GI5_1024) 1/16 (2048T) 5 파일럿 패턴 SP12_2 (Dx, Dy) = (12, 2) PP4 (Dx, Dy) = (12, 2) 6 서브프레임 105 OFDMsymbols 45 OFDMsymbols 7 프레임길이 269.037 μs 233.86 μs 8 전송률 24.395 Mbps 27.7 Mbps 9 ToV C/N AWGN 15.796 dB 17.8 dB Rayleigh 18.636 dB 23.0 dB * Code rate 10/15 = 27.139 Mbps 17.13055 dB @ AWGN 20.05877 dB @ Rayleigh
  146. 146. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 필드테스트 측정 상세 위치 146 ㅇ 측정지점(관악산 송신소 기준) 총 34지점 - 도심지 수신특성 측정(22지점) : 거리 5~15km 이내 격자점 측정 - 거리별 수신특성 측정(12지점) : 거리 5~45km 사이의 방사선 측정 거리별 방사형 측정 도심지 격자형 측정
  147. 147. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정항목: ToV C/N, Receiver Sensitivity 147 [출처] Federal Communications Commission (FCC), "Tests of ATSC 8-VSB Reception Performance of Consumer Digital Television Receivers Available in 2005," OET Report FCC/OET TR 05-1017, November 2, 2005. ToV C/N = Receiver Sensitivity 노이즈를 삽입해가면서 측정 Attenuator 감쇄를 높여가면서 측정 양시청 신호 대 잡음비 수신기 최소 입력 전계강도
  148. 148. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정의 실제: 측정점#32 행주초등학교 148 MIDAS를 통한 지형 단면도 분석 전방위 수신 패턴 조사 후 최대 수신 전계 방향으로 안테나 고정 측정점 주변촬영
  149. 149. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정의 실제: 측정점#32 행주초등학교 149 양시청 수신화면 확인 Attenuator 감쇄를 높여가면서 측정 수신전계강도 수신기 최소 입력 전계강도
  150. 150. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정의 실제: 측정점#32 행주초등학교 150 양시청 수신화면 확인 노이즈를 삽입해가면서 측정 수신전계강도 양시청 신호 대 잡음비 추가 삽입 노이즈 -53dBm 설정 수신신호 제거 후 노이즈 레벨 측정
  151. 151. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정결과 요약 (지향성 Log-Periodic Dipole Antenna, 75Ω 기준) ● 34개 모든 측정점에서, 지향성 및 무지향성 수신안테나 양시청 확인 ● 수신전계강도 : 다중경로 채널 영향 큼  (도심지) 수신레벨 평균 약 76.8dBμV/m, 변동폭이 35dBμV/m  (거리별) 관악산 송신소에서 10km 멀어질 때마다 수신레벨 5dBμV/m 감쇄 ● 수신기 최소 입력 전계강도  평균 46.7dBμV/m, 변동폭 8.76dBμV/m ※ 미래부 ‘지상파UHD 기술규정연구반’ 전계강도실무반 전송률 27Mbps 기준 45dBμV/m를 양시청 기준값(잠정)으로 논의 중 ● 양시청 신호 대 잡음비 : 수신 채널 환경에 따라 값 변화  평균 18.2dB, 변동폭 4.5dB
  152. 152. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 40 50 60 70 80 90 100 관악산까지의거리[km] 수신전계강도[dBuV/m] LP-LNA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 33 34 1 2 3 456 7 89 10 11 12 13 14 15 1617 18 19202122232425 26 27 28293031 32 33 34 거리에 따른 수신전계강도 [dBμV/m] 수신전계강도[dBμV/m] 관악산까지의 거리 [km] 45 dBμV/m 관악산 송신소에서 10km 멀어질 때마다 수신레벨 5dBμV/m 감쇄 관악산 3.5kW 단일 송신 평균 수신전계강도 = 76.7068 dBμV/m (표준편차 = 8.0339)도심 측정점 변동폭 35dBμV/m
  153. 153. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 126.4 126.5 126.6 126.7 126.8 126.9 127 127.1 37.4 37.45 37.5 37.55 37.6 37.65 37.7 37.75 37.8 18 1920 17 8 21 11 Namsan 10 7 12 KwanAk 9 2 1523 25 14 24 16 22 3 1 26 30 13 31 34 32 27 Longitude LP Antenna / LP-Direct-Level [dBm] 6 33 29 4 5 28 Latitude 45.000 50.556 56.111 61.667 67.222 72.778 78.333 83.889 89.444 95.000 거리에 따른 수신전계강도 [dBμV/m] GPS 경도 GPS위도 관악산 3.5kW 단일 송신 최대 93.34dBμV/m 양시청 고시 기준값 최소 57.96dBμV/m
  154. 154. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute LP Antenna / LP-Direct-Level [dBm] Namsan KwanAk 126.4 126.5 126.6 126.7 126.8 126.9 127 127.1 37.4 37.45 37.5 37.55 37.6 37.65 37.7 37.75 37.8 50 60 70 80 90 100 거리에 따른 수신전계강도 [dBμV/m] GPS 경도 GPS위도 관악산 3.5kW 단일 송신 최대 93.34dBμV/m 양시청 고시 기준값 최소 57.96dBμV/m 45
  155. 155. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 거리에 따른 / 전계강도에 따른 ToV C/N [dB] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 관악산까지의거리[km] ToVC/N[dB] LP-LNA 1 2 3 456 7 89 10 11 12 13 1415 1617 18 1920 2122 23 24 25 26 27 2829 30 31 32 3334 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 35 수신전계강도[dBuV/m] ToVC/N[dB] LP-LNA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 1617 1819 20 2122 23 24 25 26 27 2829 30 3132 3334 특이 측정점 #23,#24을 제외하면, 거리에 관계없이, 수신전계강도에 관계없이 일정. 다만, Multipath Channel 수신 환경 영향이 큼. 관악산 3.5kW 단일 송신 관악산 3.5kW 단일 송신 평균 ToV C/N = 17.8091 dB (표준편차 = 1.9055) 15.796 18.636
  156. 156. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 특이 측정점#23 서초구청 Non Line-of-Sight (LoS) 지역 관악산 방향보다 반사파가 더 강함
  157. 157. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 특이 측정점#23 서초구청 반사파 신호 변화가 심해, 전계강도를 특정하기 어려웠음. 수신레벨[dBm]도 많이 낮음. 하지만, TV 시청에는 문제 없음.
  158. 158. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 특이 측정점#24 학동공원 Non Line-of-Sight (LoS) 지역 관악산 방향보다 반사파가 더 강함
  159. 159. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 특이 측정점#24 학동공원 지대가 주변보다 높고, 주차가 가능한 지역
  160. 160. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 결론 및 의의 ● ATSC 3.0의 전송규격 및 성능 확인  Single-PLP 송출 및 수신해서 “영상이 나온다”만 확인  송수신 장비간 정합 확인  수신감도 및 수신기 안정성 개선 필요 ● 추가적인 정밀 성능검증 필요  프로토타입 수신기를 감안하여 기본 수신성능만 확인한 것  Multiple-PLP, SFN 환경, 이동수신 및 실내수신성능, 다중경로 및 약전계 성능 등은 추가 검증 필요
  161. 161. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 161
  162. 162. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 미래부/방통위 “지상파 UHD 방송 도입을 위한 정책방안” Ⅰ. 지상파 UHD 방송 개념 및 동향 162 2015. 12. 29.
  163. 163. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 미래부/방통위 “지상파 UHD 방송 도입을 위한 정책방안” IV. 지상파 UHD 방송 활성화를 위한 추진과제 163 2015. 12. 29. 방통위/방송사/가전사 '지상파UHD방송수신환경 개선 연구반'
  164. 164. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 지상파UHD 실내수신 성능 기초 실측 데이터 수집 164 ㅇ 기간: 2016.4.26.(화)~5.2.(월) 5일간 ㅇ 측정장소: KBS연구동 4동, 연세대학교 제1,2,3공학관
  165. 165. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 실내수신 기초실험용 전송 파라미터 설정 번호 항목 1안 SinglePLP 2안 MultiplePLP KBSCH55 PLP1=기본계층 SBSCH53 PLP2=일반계층 KBSCH55 PLP1=기본계층 KBSCH55 PLP2=일반계층 1 중심주파수 761MHz 707MHz 761MHz 2 변조 차수 4-QAM 256-QAM 4-QAM 256-QAM 3 부호율 1/2 (64kLDPC) 2/3 (64KLDPC) 1/2 (64kLDPC) 2/3 (64KLDPC) 4 FFT크기 32Kextended 32Kextended 5 보호 구간 1/16 1/16 6 파일럿 패턴 PP4 PP4 7 전송률 5.1Mbps 27.6Mbps 1.29Mbps 20.5Mbps 8 ToVC/N[dB] AWGN,Rayleigh 1.0,4.5 17.8,23.0 1.0,4.5 17.8,23.0 165
  166. 166. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정 시스템 구성 166 . ‘무지향성 Omni-안테나’ 사용 . 양시청 영상 확인을 위한 ‘갤럭시S6+외장형DVB-T2 수신기’ 사용 물리계층 성능 지표 계측은 자체개발 소프트웨어 활용 (좌) 양시청 영상 확인 화면 (우) 물리계층 성능 지표 계측 화면 @ 삼성전자 서초사옥 3층 회의실
  167. 167. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 측정 결과 요약 167 수신전계레벨 [dBm] v.s. 변조오류율 [dB] 수신전계레벨 [dBm] 및 변조오류율 [dB] ▷ 5Mbps 수신불량 ▶ 5Mbps 수신양호 ○ 27Mbps 수신불량 ● 27Mbps 수신양호 . 27Mbps의 경우, (Level,MER)=(-72.0,20.9) 이상 5Mbps의 경우, (Level,MER)=(-90.5, 3.7) 이상을 만족해야 양시청
  168. 168. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute T-DMB (OFDM SFN) 수신 커버리지로부터 ATSC3.0 (OFDM SFN) 실내수신 커버리지 추산 168 T-DMB ATSC3.0 T-DMB 보다 (-) UHDTV가 유리 (+) UHDTV가 불리 Transmitter Power [W] 기간국 ………. 중계소 < 100W 기간국 x 2배… 중계소 < 1.0kW -3 dB (2배) -10 dB (10배) 송신 사이트 [개소] 34 @ 기간국 37 @ 간이국 (71) 34 @ 기간국 308 @ 간이국 (342) 4.8배 더 많은 송신시설 Building Penetration Loss [dB] 9 @ Band III 11 @ Band IV/V +2 dB Receive Antenna Gain [dB] 0 0 - ToV C/N [dB] 6.4~7.4 @ AWGN 11.3 @ Rayleigh 15.5 @ AWGN 18.2 @ Rayleigh +8~9 dB @ AWGN +7 dB @ Rayleigh 동일 송중계소를 기반으로 ATSC3.0 SFN 망을 구축할 경우, 기간국 및 중계소 출력 증강 덕분에, 이론적으로는! T-DMB 수준의 실내수신 커버리지 확보 가능할 것으로 판단됨.
  169. 169. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 169 DTV와 DMB 송신 시설 비교 DTV/DMB 기간국 6 DTV 간이국 13 DTV/DMB 간이국 9 북감악 남산 계양산 관악산 광교 용문산 파평 하점 인천 송학 만월 광명 안산 운중 성남 송정 용인 이동 안성 화도 동두천 포천 가능 천보산 소흘 진접 불광 장위 백련
  170. 170. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute T-DMB 기준 성능 ETSI TR 101 758 V2.1.1 (2000-11) Digital Audio Broadcasting (DAB); Signal strengths and receiver parameters; Targets for typical operation 170 6.4 7.4 11.3 T-DMB ToV(Threshold of Visibility) C/N 6.4 dB @ AWGN 11.3 dB @ Rayleigh 15km/h RS+CC(Convolutional Code) 연접부호 기반
  171. 171. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC3.0 기준 성능 171 Constellation Code Rate 4 16 64 256 1024 4096 2/15 -6.22886 -2.72718 -0.26356 1.596616 3.227468 4.577175 3/15 -4.32072 -0.25009 2.273298 4.296663 6.165419 7.853002 4/15 -2.89242 1.459999 4.146081 6.572157 8.767982 10.72589 5/15 -1.70241 2.815962 5.962609 8.529686 11.07414 13.45159 6/15 -0.54388 4.213322 7.661679 10.60756 13.45784 16.04184 7/15 0.298052 5.210483 8.923863 12.10067 15.30078 18.21524 8/15 1.158732 6.302605 10.30595 13.91406 17.45827 20.68826 9/15 1.968204 7.318442 11.5543 15.54937 19.44639 23.05376 10/15 2.770135 8.357125 12.87869 17.13055 21.35471 25.54561 11/15 3.604945 9.502302 14.27832 18.75918 23.42619 28.11155 12/15 4.486697 10.57418 15.56909 20.43893 25.51998 30.33716 13/15 5.527566 11.83189 17.0279 22.22406 27.62322 32.83192 Constellation Code Rate 4 16 64 256 1024 4096 2/15 -5.72208 -1.84123 0.863411 2.893908 4.645057 6.225145 3/15 -3.62327 0.80703 3.608842 5.966847 8.041952 9.833506 4/15 -1.9741 2.686899 5.879885 8.463507 10.85384 12.95301 5/15 -0.54709 4.320958 7.738457 10.59462 13.24753 15.74962 6/15 0.862346 5.980674 9.722065 12.91591 15.90913 18.79111 7/15 1.950997 7.208199 11.09579 14.57968 17.84088 21.03127 8/15 3.162053 8.628059 12.74567 16.53867 20.13267 23.66746 9/15 4.352562 9.94132 14.247 18.23187 22.34219 26.37138 10/15 5.62316 11.40289 15.8088 20.05877 24.47019 28.64295 11/15 7.053631 12.78334 17.44462 21.93975 26.61128 31.18418 12/15 8.762026 14.60307 19.38501 24.01212 28.82071 33.82059 13/15 10.97472 16.85271 21.81763 26.62113 31.58884 36.54424 [참고] S32-4-031r5-ATSC_3_0_Use_Case_Calculations.xlsx • 2016년 3월, 지상파UHD 방송방식 결정 검증 실험방송 24.395Mbps @ 256-QAM 9/15 송신 파라미터로 필드테스트 실시 BCH+LDPC 연접부호 기반
  172. 172. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Building Penetration Loss 건물 투과 손실 172 T-DMB DTV/UHDTV
  173. 173. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 173
  174. 174. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 174 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 시간율 99.9%로 13 ㏈를 초과하지 않을 것 7. 변조오류율(MER)은 27 ㏈ 이상일 것
  175. 175. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 175 UHD 52 UHD 53 UHD 54 UHD 55 UHD 56 698 704 710 718 728 753 759 765 771 773 783 803 [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 5MHz [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 4. 대역외 발사강도는 다음 조건을 만족할 것 가. 안테나공급전력이 25 W를 초과하는 경우 [별표 20] 대역외 발사강도의 허용범위 (제13조제2항4호가목(4) 관련) -31.6 @ 2.93 DVB-T ITU-R 권고 BT.1206 참조 -83.0 @ 3.20 -95.0 @ 4.50 -126.0 @ 10.08-120.0 @ 9.0 구간 기울기 동일 Mobile Broadband 영향을 고려하여 6dB 추가 마진 적용 [dB] [MHz] 51.4 12.0 25.0 (1) 채널번호가 51번 이하인 경우 (2) 채널번호가 52번, 53번, 55번 및 56번인 경우
  176. 176. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 176 UHD 52 UHD 53 UHD 54 UHD 55 UHD 56 698 704 710 718 728 753 759 765 771 773 783 803 [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 5MHz [별표 20] 대역외 발사강도의 허용범위 (제13조제2항4호가목(4) 관련) -31.6 @ 2.93 DVB-T ITU-R 권고 BT.1206 참조 -83.0 @ 3.20 -95.0 @ 4.50 -126.0 @ 10.08 더 급한 구간 기울기 Mobile Broadband 영향을 고려하여 좌우 스펙트럼 비대칭 [dB] [MHz] 51.4 12.0 31.0 -95.0 @ 4.50 -126.0 @ 8.0 -126.0 @ 10.08 -95.0 @ 4.50 Guard Band (2) 채널번호가 52번, 53번, 55번 및 56번인 경우 (3) 채널번호가 54번인 경우 [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 4. 대역외 발사강도는 다음 조건을 만족할 것 가. 안테나공급전력이 25 W를 초과하는 경우
  177. 177. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 177 국내 ATSC1.0과 ATSC3.0 Mask 기준 비교 ※ 주1) 국내DTV(ATSC1.0기반, 8-VSB)의 측정대역폭은 500kHz로 규정하고 있어 UHD와 동일하게 4kHz 변환 주2) 국내UHD은 ATSC3.0기반의 방식을 말함 -31.6 dB @ ±3MHz -68 @ ±3~3.5 -131 dB @ ±9 -31.6 dB @ ±3MHz -83 @ ±3.2 -95 @ ±4.5 -120 @ ±9
  178. 178. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute R&S ETL을 활용한 Out-of-Band Emission 측정 178
  179. 179. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 179 R&S ETL을 활용한 Out-of-Band Emission 측정 Transducer 기능 활성화
  180. 180. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 180 R&S ETL을 활용한 Out-of-Band Emission 측정 Transducer 기능 활성화 Transducer ON
  181. 181. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 181 R&S ETL을 활용한 Out-of-Band Emission 측정 Marker를 활용하는 방법
  182. 182. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 182 R&S ETL을 활용한 Out-of-Band Emission 측정 Out-of-Band Emission 기능을 활용하는 방법
  183. 183. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC3.0 실제 적용 2016.08.05. SBS송신소 183 67dBm = 5.0kW
  184. 184. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 184 [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 주파수 기준값 분해 대역폭 비고 9 ㎑ 이상 174 ㎒ 미만 -36 ㏈m 100 ㎑ (그림1) 174 ㎒ 이상 400 ㎒ 미만 -82 ㏈m, P < 25 W 인 경우 -126 ㏈, 25 W ≤ P < 1,000 W 인 경우 -66 ㏈m, 1,000 W ≤ P 인 경우 4 ㎑ (그림2) 400 ㎒ 이상 718 ㎒ 미만 -36 ㏈m 100 ㎑ (그림1) 718 ㎒ 이상 960 ㎒ 미만 -76 ㏈m, P < 25 W 인 경우 -120 ㏈, 25 W ≤ P < 1,000 W 인 경우 -60 ㏈m, 1,000 W ≤ P 인 경우 4 ㎑ (그림2) 960 ㎒ 이상 1,000 ㎒ 미만 -36 ㏈m 100 ㎑ (그림1) 1,000 ㎒ 이상 4.5 ㎓ 미만 -30 ㏈m 100 ㎑ (그림1) ※ 비고 : 표 중 P는 송신기의 안테나공급전력을 말한다. [별표 22] 스퓨리어스영역 불요발사의 허용범위 (제13조제2항제5호 관련) 5. 스퓨리어스영역에서 불요발사는 별표 22과 같이 다음 조건을 만족할 것
  185. 185. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 185 [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 1kW 이상의 경우, 주파수 [MHz] 기준값[dBm] 100 ㎑ 100 ㎑ 100 ㎑ 4 ㎑ 4 ㎑ -36 ㏈m -66 ㏈m -36 ㏈m -60 ㏈m -36 ㏈m -30 ㏈m 100 ㎑ [별표 22] 스퓨리어스영역 불요발사의 허용범위 (제13조제2항제5호 관련)
  186. 186. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 186
  187. 187. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 187 스펙트럼 분석기를 활용한 스퓨리어스 영역 측정 실제 [출처] 김종명 차장, 로데슈바르즈코리아, UHD스퓨리어스 및 대역외발사강도 측정, 2016.10.
  188. 188. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [미래부 고시] 방송구역 전계강도의 기준.작성 요령 및 표시방법 양시청 전계강도 정의 188 방송국 방송구역전계강도(㏈㎶/m) 비 고 고잡음지역 중잡음지역 저잡음지역 표준방송을 하는 방송국 77 74 71 초단파 방송을 하는 방 송국의 전계강도 측정 은 지상 4m 높이를 기 준으로 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 하 는 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 보호 구 간 1/16(GI7_2048), 파 일 럿 패 턴 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 대역 폭에서 유효 데이터전송률 27 Mbps 이하인 경우에 적용한다. 3. 다만, 위의 경우에서 유효 데이터전송률이 27 Mbps를 초과할 경우에는 위 표의 전계강 도에 제1호의 기준 송신조건 중 최소 신호 대잡음비 20 ㏈(라이시안 채널)와의 차이 만큼 증가한 기준 값을 방송구역 전계강 도로 적용한다.
  189. 189. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [미래부 고시] 방송구역 전계강도의 기준.작성 요령 및 표시방법 양시청 전계강도 정의 189 [참조 문서] ITU-R Rec. BT.2033 ITU-R Rep. BS.1203 RRC-006 안테나높이 10m(고정수신)
  190. 190. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute dBm, dBμV, dBμV/m E(dBµV) = P(dBm) + 106.9897 (50Ω) + 108.7506 (75Ω) P = V2/ R (옴(Ohm)의 법칙) V에 대해서 정리하고 양변에 10log10을 취하면, 10log10(P) = 10log10(V2) - 10log10(R) 따라서, 10log10((V/106)2) = 10log10(P/103) + 10log10(R) [dBW] [dBV] [dBmW][dBμV] E(dBµV) – 120dB = P(dBm) -30 + 10log10(50) 10log10(75) 10log10(50) = 16.9897, 10log10(75)=18.7506 이므로 E(dBµV) = P(dBm) + 90 + 16.9879 + 90 + 18.7506
  191. 191. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute dBm, dBμV, dBμV/m E(dBµV/m) = E(dBµV) + 20log10 f(MHz) – G(dB) - 29.7707 (50Ω) - 31.5316 (75Ω) E(dBµV/m) = E(dBµV) + AF(dB) Antenna Factor(AF)란? 1m 안테나에 1V 전압을 만들어 내기 위해 요구되는 전계강도 E(dBµV)에 제곱 성분이 있기 때문에, 20log10을 포함하고 있음. 따라서, AF 양변에 20log10을 취하면, Intrinsic Impedance c(m/s) = 299.792458 x 106 빛의 속도 G(dB) = 수신 순이득 f (MHz) = 중심 주파수 Z=50Ω 29.7707 Z=75Ω 31.5316
  192. 192. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute dBm, dBμV, dBμV/m 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
  193. 193. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 193 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 시간율 99.9%로 13 ㏈를 초과하지 않을 것 7. 변조오류율(MER)은 27 ㏈ 이상일 것
  194. 194. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [중앙전파관리소 고시] 무선국 및 전파응용설 비의 검사업무 처리 기준 [별표2] 성능검사 194 검사방법ㆍ기준 및 성적 구분 검사항목 검사방법 검사기준 및 성적 개 별 적 용 지상파 방송국 지상파 초고화질 텔레비전 방송용 대역외 발사 지정채널 이외에서 방사되는 스펙트럼 을 디지털 스펙트럼 분석기로 측정하 여 기준치 이내인가 확인 설비규칙 제20조의 규정에 적합 하지 아니하는 경우에는 “부적합” 으로 한다. 스퓨리어스 스퓨리어스영역에서 방사되는 스펙트럼을 디지털 스펙트럼 분석기로 측정하여 기준치 이내인가 확인 설비규칙 제20조의 규정에 적합 하지 아니하는 경우에는 “부적합” 으로 한다. 첨두전력대 평균전력비 첨두전력대 평균전력비가 첨두전력억 압을 행하지 않은 상태에서 기준치 이내인가 확인 (기준치 : 13 ㏈ 이하) 설비규칙 제20조의 규정에 적합 하지 아니하는 경우에는 “부적합” 으로 한다. 변조오류율 변조오류율(MER)이 27 ㏈이상인가 확인 설비규칙 제20조의 규정에 적합 하지 아니하는 경우에는 “부적합” 으로 한다. 마스크 필터 응답 특성 스펙을 수검시 제출
  195. 195. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -1 -0.5 0.5 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 4 6 *1 *(-1) *(-1) *1 = f1 f2 f3 f4 f1-f2-f3+f4 Peak-to-Average Power Ratio 발생 원리
  196. 196. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ACE Active Constellation Extension Modification of constellation
  197. 197. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TR Tone Reservation Using additional reserved carriers If TR is in use than the net data rate is reduced 전송률 손실
  198. 198. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute DVB-T2 PAPR 곡선 32k-FFT 기준 PAPR
  199. 199. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [미래부 고시] 방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준 199 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 시간율 99.9%로 13 ㏈를 초과하지 않을 것 7. 변조오류율(MER)은 27 ㏈ 이상일 것
  200. 200. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 송신기 설정 및 계측 수신기 화면(예) 200 4096-QAM 11/15
  201. 201. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [중앙전파관리소 고시] 무선국 및 전파응용설 비의 검사업무 처리 기준 [별표1] 대조검사 201 검사방법ㆍ기준 및 성적 구분 검사항목 검사방법 검사기준 및 성적 개 별 적 용 방 송 국 및 무 선 표 지 국 원격제어 및 감시장치 허가신청서 등을 대조 설비규칙의 규정에 적합하지 아니하는 경우에는 “부적합”으로 한다. 의사공중선 의사공중선 비치여부 확인 설비규칙 제14조 내지 제24조의 규정에 의하여 비치하지 아니한 경우에는 “부적 합”으로 한다. 예비장치 예비장치 설치여부 확인 설비규칙 제14조 내지 제24조의 규정에 의하여 설치하지 아니한 경우에는 “부적 합”으로 한다. 채널번호 단, 가상채널을 별도로 표기한다 지상파텔레비전방송국을 식별할 수 있는 ID BSID 지상파 UHD 송신기를 식별할 수 있는 ID (TTA표준제정 후 반영) TxID
  202. 202. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TSID(ATSC1.0) BSID(ATSC3.0) 202 Transport Stream Identifier Broadcast Stream Identifier IP-MUX
  203. 203. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 203 BSID(ATSC3.0) TSID(ATSC1.0) TSID는 FCC에서 할당하는 고유번호 BSID는 규제기관에서 할당하는 고유번호
  204. 204. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 204
  205. 205. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute ATSC3.0의 SFN측정 ● 측정방법 : KBS ATSC3.0 측정차량 ● 측정항목 : ATSC3.0의 단일채널측정 항목 ● 주요항목 : SFN 환경에서 송신소별 전계 측정 시간축에서 서로 섞이더라도 구분 가능한 TxID 신호 활용! ?
  206. 206. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute Cross-Correlation 두 신호가 얼마만큼 닮았는지 확인해보는 방법
  207. 207. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 207 TxID Signal Generation 필요할 때만 TxID 삽입 필요 없을 때는 TxID OFF
  208. 208. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 208 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 TxID Sequence 0 1 0 1 0 1 …. TxID Sequence 0 1 0 1 0 1 …. -1 1 -1 1 -1 1 …. -0.031 0.031 -0.031 0.031 -0.031 0.031 …. BPSK Modulation TxID Injection Level 1 → 1 0 → -1 Injection Level 9, 12, 15, …, 42, 45 30dB Injection Level 적용시
  209. 209. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TxID Sequence 예제 209 관악 x1 남산 x2 수신신호 = 관악 x1 + 남산 x2
  210. 210. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TxID Sequence 예제 210 CrossCorrelation( 관악 x1, 남산 x2 ) CrossCorrelation( 남산 x2, 관악 x1 ) TxID signal Cross Correlation
  211. 211. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute TxID Sequence 예제 211 CrossCorrelation( 수신신호, 관악 x1 ) CrossCorrelation( 수신신호, 남산 x2 ) Table 8.7 Approximate Elementary Periods T bsr_coefficient 2 Elementary period T (us) 0.1447
  212. 212. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute [예] TxID 신호를 이용한 수신전력 추정 212 [출처] 박성익, 김흥묵, 오왕록, "TxID 신호를 이용한 수신전력 추정", 방송공학회논문지 2009년 제14권 제3호 TX#1 TX#2 Site#12 EIRP 600W EIRP 300W 실제 송신기 단독 수신 전력 TxID로추정한수신전력 TII는 수신 전력 차이만 알 수 있지만, TxID는 수신 전력 차이 뿐만 아니라, 개별 송신기의 채널 프로파일(CIR)을 알 수 있다. 앙상블 평균(ensemble average) = 20회
  213. 213. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 필드테스트에서 TxID 측정하기 213 관악 Sequence 광교 Sequence 용문 Sequence 1.0 10km 0.9 15km 0.8 25km 0.6 30km 측정점 남산 Sequence 거리 차이 => 빛의 속도 나눠서 시간으로 변환 => Elementary period로 나눠서 tap 수로 환산 4개의 Sequence
  214. 214. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 수신점에서의 채널 분석 결과 214 남산-수신점 관악산-수신점 광교-수신점 용문-수신점
  215. 215. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 수신점에서의 채널 분석 결과 215 남산1.0 관악0.9 용문0.5 광교0.8각 송신소별 수신전력 추정가능 각 송신소별 채널프로파일CIR 측정 가능
  216. 216. Korean BroadcastingSystem | Technical Research Institute 끝까지 들어 주셔서 감사합니다. 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 김호겸, 서재현, 김흥묵, ‘지상파 UHDTV 전송 기술,’ 한국통신학회지 정보와 통신, 제33권 7 호, 2016년 7월. https://www.kics.or.kr/home/kor/magazine/bulletin_view.aspx?BulletinUID=5d936654-a79a- 4741-bf54-a61bda85368e&BillboardUID=73c1ee2d-bca5-439b-8e80-af3565cd81bc 이유석, 류관웅, 김영민, 서재현, 김흥묵, ‘지상파 디지털 방송 전송 기술 동향,’ 전자통신동향 분석, 제31권 3호, 2016년 6월. https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/paper.do?paperno=0905002130 216 == 함께 읽으면 좋은 글 ==

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