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
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