8VSB

1. 개요

2. 8-VSB 송신 시스템의 계통도

3. 세부과정

4. 8-VSB 및 COFDM 비교

 

1. 개요
 - 미국 지상파 디지털 TV의 표준인 ATSC 방식의 RF 변조 포맷

 - 단일 반송파 진폭변조 잔류측파대 방식(8레벨 잔류측파대 방식)

 - 6MHz 채널에 19.39Mbps(유효 속도는 19.28Mbps)의 데이터 전송 가능

 

2. 8-VSB 송신 시스템의 계통도

  - 크게 세가지 기능(오류 정정 부호화, 동기 신호 삽입 과정, 8-VSB 변조과정)으로 구분 가능

 

3. 세부 과정

 3.1 8-VSB 변조기 입력신호는 MPEG-2 TS로 19.39Mbps(패킷당 188byte)

 3.2 Frame Synchroniser

     - 188byte의 첫 byte는 Sync byte로 동기화 후 버려짐

           19.39Mbps×187/188=19.28Mbps(effective data rate) 

 3.3 Data Randomiser(주파수 도메인에서의 인터리빙)

     - '0'이나 '1'의 데이터만 연속적으로 들어올 경우에도 random한 신호로 만들어 줌으로써 signal이 white noise와 같은 스펙트럼 형태를 갖도록 해줌

     - 특정 대역에 집중된 에너지를 평탄화시키기 위함

 3.4 Reed-Solomon Encoder

     - Foward Error Correction(outer Encoder)

     - 전송과정에서 발생할 수 있는 비트에러를 보정하기 위해서 20byte의 RS Parity를 추가

     - 187byte를 블록으로 묶어서 블록당 20byte의 Parity를 추가, 수신쪽에서는 10byte 에러 보정 가능

       RS(n,k)=RS(207,187)=187byte data+20byte redundancy,   Error Correction (n-k)/2=10byte

     - burst 에러에 강함

 

 3.5 Data interleaver

     - 52단의 convolutional interleaving

     - 버스트 에러를 랜덤 에러로 바꿔줌, 즉 전송신호를 간섭에 강하도록 하기 위해서 데이터를 분산

    <참조>

       디지털 무선 전송시스템에서 Interleaving

        - 데이터 열의 순서를 일정 단위로 재배열시킴으로써 순간적인 잡음에 의하여 데이터 열 중간의 비트가 손실되더라도 그 영향을 국부적으로 나타나게하여 그것을 복구할 수 있게함 

        - 즉 어떤 한 시점에서 간섭등으로 정보가 손실된 채 신호를 수신한 경우에, 이 신호를 다시 원래의 순서대로 재배열해 봄으로써 손실된 정보가 분산되며 단지 부분적으로만 정보가 손실되게 됨

        - CDMA에서 블록반복과 블록 인터리빙 사용

        - 인터리빙 방식의 종류

           가. 블록인터리빙

           나. 컨볼루션 인터리빙

 3.6 Trellis Encoder

       - FEC scheme중 convolutional coding 기술

       - 2bit information+ 1bit redundancy(coding rate 2/3)

       - 207byte=1656bits, 1656bits+828bits=2484bits=828symbol  (1symbol=3bits)

  3.7 Sync & Pilot 삽입

       - DTV 수신단에서 RF 신호를 검출하고 복조하는데 도움을 주기위해 Segment 및 Field sync와 pilot 신호를 삽입

        3.7.1 segment 및 fiel sync

               - 매 828 symbol당  4symbol의 segment sync 삽입('1001'로 정의, +5,-5,-5,+5로 맵핑)

               - 일반 데이터는 8개의 레벨로 표현되지만 필드 동기신호나 Segment 동기 신호는 수신기에서의 안정적인 검출을 위해 2레벨로 규정

               - 1segment=828 symbols(=748 symbols+80 symbols(20byte의 Reed-solomon code))+4 symbols(segment sync)=832 symbols

                 - 매 312 segment당 1segment의 field sync segment 삽입

                  - 8VSB 방식의 데이터 프레임 구조

      3.7.2 ATSC Pilot signal 삽입

             - 변조 직전에 약간의 DC편이(1.25V)가 8-VSB기저대역 신호(DC성분은 없이 0볼트 근처로 사전에 집중)에 인가됨

             - 약간의 잔류 반송파가 변조된 스펙트럼의 제로 주파수 포인트에 나타남
             - 이것이 ATSC 파이롯트 신호임
             - 전송신호와 무관하게 수신기의 RF PLL회로에 동기시키는 역할을 함
             - 성격은 유사하나 ATSC 파이롯트 신호는 NTSC영상 반송파보다 훨씬 작으며 송신전력의 7%(0.3dB)에 불과함 

     

     

 3.8 AM 변조

     - 8-level 베이스밴드 신호(Pilot & Sync 신호 삽입된 신호)는 IF 주파수를 이용하여 AM 변조됨

     - 변조 전 삽입된 DC 전압에 의해 Zero 축에서 위, 아래 대칭이 되지 않음을 알 수 있다

     - 이것은 주파수상에서 캐리어 주파수에 작은 파일럿 신호를 생성 

     - AM 변조에 의해 아래 그림과 같은 Double Sideband Spectrum이 만들어짐

     - 구형파는 무수히 많은 측파대를 만들기 때문에 6MHz내에 전송하기에는 너무나 대역이 넓음

  3.9 나이키스트 필터

•        - 원래의 MPEG-II스트림에 여러 가지 데이터를 부가시킨 결과 엑사이터 입력단의 데이터 레이트가 19.39Mbit/s에서 트렐리스 코더 출력단에서는 32.28Mbit/sec로 증가
•        - 심볼레이트 = 32Mbit/3 = 10.76Million symbols/sec(∵1심볼=3비트)
•        - 나이키스트 이론에 따라 점유대역폭은 1/2×10.76MHz = 5.38MHz
•          <참고>

•           Nyquist의 채널 용량

              - Gauss 잡음이 없는 이상적인 통신 채널에서 신뢰성 있는 통신을 위하여 전송 가능한 최대 정보 전송률

              - C=2W*log2M

                  C:채널용량[bps], W:대역폭{Hz], M:신호의 레벨수(한 번에 보낼 수 있는 비트수)

              - 즉, 이상적인 통신채널에서 32Mbp를 전송하기위해 필요한 최소한 대역폭은 5.38MHz임을 의미

         

  http://www.rfdh.com/invite/ni/10/10.htm

  
  

   

•        - ATSC채널 할당대역폭 : 6MHz
•        - 잉여 대역폭 : 620kHz, 여유도(α) =(W-Wo)/Wo=(6-5.38)/5.38=0.115, 11.5%, α가 클수록 시스템 설계(필터 설계, 클럭 정밀도 등)가 용이

 

 

 4. ATSC 8VSB 및 DVB-T COFDM 비교

구분	8VSB	COFDM
데이터 전송률	높음(대역 효율이 높다)	보통 (낮은 대역 효율, 보호간격 및 파일럿 신호 삽입)
HD 구현	HD 구현	SD 기준임
이동수신	어려움	우수
다중경로 수신	중간	우수
SFN	어려움	용이
서비스 영역	넓음 (Single Carrier 방식, 낮은 PAR(Peak to Average Ratio), 효율적인 송신기 전력, 서비스 영역 넓어짐)	좁음(멀티 캐리어 방식, 높은 PAR)
기타	고정된 변조 및 채널 코딩 기법	Flexible System  - 2k, 8k mode  - 유연한 변조 방식    (QPSK, 16QAM, 64QAM)  - 유연한 채널 코딩 rate    (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8)  - 다양한 보호 간격    (1/4, 1/8, 1/16, 1/32) Frequency offset 민감 전송로의 비선형 특성 존재 시 상호 변조에 의한 특성 열화 발생

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<References>

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=2&m_temp1=2909&id=714

http://www.rfdh.com/bas_com/3-5.htm

http://www.stny.info/sbe1/8vsb/8vsb.htm