지금 이 순간

1. 개요

2. 계층적 변조의 개념

3. 6MHz에서 HD/SD 동시 방송하는 경우 시스템 변수의 예

1. 개요

 - 두개의 서로 다른 전송 quality를 가진 방송신호를 하나의 신호열로 전송하는 것(하나의 송신기를 통해 전송)을 말함

 - 수신 환경의 좋고 나쁨에 따라 2개의 stream 중의 하나를 선택 수신할 수 있음

 - 유럽형 지상파 시스템인 DVB-T에 적용

2. 계층적 변조의 개념

 - 일반적으로 QAM 성상도의 크기가 커지면 비트전송률은 증가하지만 전송성능은 저하됨

 - 계층적 변조에서는 중요한 데이터에 대해서는 낮은 성상도의 변조방식을 상대적으로 우선 순위가 낮은 데이터에 대해서는 높은 성상도의 변조방식을 적용하여 전송

 - 표준 해상도의 데이터 스트림은 높은 우선 순위, 고화질 정보는 낮은 우선 순위에 의해 변조 방식을 적용하여 전송 채널이 열악한 환경에서도 최소한의 표준 해상도의 방송을 시청할 수 있도록 보장함

 - 독립적인 2개의 stream이 하나의 성상도상에 맵핑된 후, 수신 환경의 좋고 나쁨에 따라 HP와 LP를 선택적으로 수신할 수 있음

 - HP(High Priority)라고 불려지는 스트림이 LP(Low Priority) 스트림에 조합(Embedded)됨

 - 수신 환경이 좋은 수신기는 HP stream과 LP stream을 모두 수신하지만, 수신 환경이 좋지 않은 수신기는 HP stream만 수신

  가. 계층적 변조 구조

    나. 계측정 변조 성상도

        - QPSK in 16QAM

http://www.terjin.com/dl/summit/2004_baumgartner.pdf

       - QPSK in 64QAM

http://www.terjin.com/dl/summit/2004_baumgartner.pdf

            다. HP와 LP 비교

3. 6MHz에서 HD/SD 동시 방송하는 경우 시스템 변수의 예

      - 변조: QPSK가 내재된 64QAM 적용(QPSK+16QAM)

     - Guard interval: 1/32 ㎲

     - Code rates: Low priority(HD) service:3/4, High priority(SD) service:1/2

     - Video resolution: HD(720p), SD(480i)

     - Bit rate:HD layer(13.6Mbps), SD layer(4.5 Mbps)

<Reference>

http://www.msip.go.kr/www/brd/m_171/down.do?brd_id=w_g0407&seq=62&data_tp=A&file_seq=1

http://www.transmitter.com/DTV/Hierarchical_6.pdf

https://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_294-weck.pdf
http://www.terjin.com/dl/summit/2004_baumgartner.pdf

1. 개요

2. 발생원인

3. Nyquist 채널

   3.1 필터효과를 고려한 전송채널 모델

   3.2 심볼간 간섭(ISI)을 영으로 만드는 Nyquist 채널 특성

   3.3 Nyquist 채널 응답의 구현

4. ISI 방지 대책

5. Eye pattern

1. 개요

 - Inter Symbol Interference의 약자로 심벌간 간섭을 의미

 - ISI는 전송되는 디지털 심볼 신호가 다중경로 페이딩, 대역제한된 채널을 통과하는 등의 문제를 겪으면서 발생되는 디지털 심볼간에 상호 간섭현상을 말한다.

 - 이로 인해 디지털 펄스 전송 간에 비트중첩과 간섭에 의한 오류가 발생

 - PCM 통신 채널에서  펄스 파형이 일그러져 수신기에서 각 비트에 할당된 타임 슬롯을 벗어나 인접 슬롯으로 들어가 복원과정에서 정보를 판정할 때 간섭을 주는 현상

 - 전송로의 잡음에 의해 일어나지만 잡음이 없는 상황에서도 불완전한 필터 작용과 시스템 대역의 제한으로 심볼 간의 간섭이 일어날 수 있음

2. 발생 원인

  2.1 전송로 잡음

  2.2 불완전한 필터 

  2.3 시스템 대역 제한

       - 실제 전송채널은 대역폭이 제한

       - 데이터 심벌은 채널 통과 시 필터링 효과로 퍼지고 훼손된다

       - 연속되는 심벌의 퍼짐은 심벌간 간섭(ISI)을 야기

3. Nyquist 채널

  3.1 전형적인 Baseband 디지털 시스템

      - 송신단, 채널, 수신단의 필터효과를 고려한 전송 모델에서 전체적인 등가전달함수 H(f)는 다음과 같다

         H(f)=Ht(f)×Hc(f)×Hr(f)

     - 필터링 효과 때문에 수신된 펄스 신호는 그림처럼 서로 Overlap 되어 Intersymbol Interference(ISI)를 일으킨다

     - 잡음이 있는 경우는 비트에러율이나 심벌에러율 더 악화

     <출처>  http://cnx.org/content/m26781/latest/?collection=col10805/latest 

   3.2 심볼간 간섭(ISI)을 영으로 만드는 Nyquist 채널 특성

        - Nyquist는 Rs[Symbols/sec]의 심벌 전송률로 전송되는 데이터를 ISI 없이 검출하기 위해 필요한 최소한의 대역폭은 W=1/2×Rs or 1/2T[Hz]임을 증명함

        - 아래는 이상적인 Nyquist 필터의 특성을 나타냄

                                             (a) H(f)=T×rect(f/(1/T))

                                             (b) h(t)=sinc(t/T)

        - 전형적인 디지털 Baseband system 전달함수가 나이퀴스트 필터 특성을 갖도록 할 경우 ISI 없이 입력신호 검출 가능

            H(f)=Ht(f)×Hc(f)×Hr(f)=Nyquist 필터

        - 2개의 펄스(h(t), h(t-T))가 Long-tail을 갖고 있음에도 h(t-T)가 sampling 되는 시점에 h(t)는 항상 Zero point를 통과하여 Zero ISI가 됨

   - 근사화된 이상적인 나이퀴스트 필터로 가장 많이 사용하는 것은 올림 코사인 함수(the raised cosine)임

     (Roll off 계수, r=(W-Wo)/Wo, 0≤r≤1)

     (Rs[Symbols/sec]의 심벌 전송률에 대하여 ISI가 발생하지 않기 위해 필요한 최소한의 대역폭 W=1/2×Rs(1+r)) 

  3.3 Nyquist 채널 응답의 구현

     - 시스템 전달함수인 H(f)가 Nyquist 채널 특성을 갖도록 수신측에서 보상하는 회로를 등화기라한다

         Hrc(f)=Ht(f)×Hc(f)×Hr(f)×He(f)

          여기서 He(f)가 등화기의 주파수 전달함수이다

      - 송신과 수신단 필터가 올림 코사인 제곱근(Root Raised Cosine, RRC)인 주파수 전달함수를 갖는다면         

       채널 왜곡을 보상하기 위한 등화기의 전달함수는 단순히 채널 전달함수의 역(He(f)=1/Hc(f))으로 하면된다.

4. ISI 방지 대책

 - 부호 간 간섭이 '0'이 되도록 하는 펄스 성형 필터(올림 코사인 제곱근 필터)를 사용

 - 진폭과 위상 왜곡과 같은 전송로의 왜곡의 보상을 위한 등화기(equaliser)를 사용

 - 등화기의 특성을 조정하기 위해 눈 패턴을 사용함

5. Eye pattern

 - 오실로스코우프로 측정 가능

 - 수신 신호를 오실로스코우프의 수직편향판에 가하고 전송된 심볼율(Rs[symbol/sec]=1/T[sec/symbol])과 동일한 주기를 갖는 톱날파를 수평편향판에 가하면 눈패턴이 생김

 - 눈을 많이 뜰수록 잡음이 없는 것이고 눈이 완전히 감기면 ISI 간섭이 매우 심한 경우임

  가. Timing error

      - sampling에서의 에러에 관련한 것으로서 눈이 열린 최대 높이의 위치가 최적의 샘플링 순간이 된다

   나. Sensitivity

      - 아이 패턴의 기울기를 통해 시간 오차에 대한 민감도를 알 수 있다

   다. Noise Margin

      - 눈이 열린 높이만큼을 잡음에 대한 여분으로 잡을 수 있다

   라. Maximum Distortion

      - 눈 패턴의 맨 위와 아래의 파형들의 진동폭은 신호가 샘플링되는 순간 왜곡되는 최대값을 나타냄 

<References>

http://blog.naver.com/jhongban?Redirect=Log&logNo=100042576027

http://www.rfdh.com/bas_com/1-8.htm

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=887

1. 개요

2. COFDM 도입 배경

3. 개념도

4. COFDM 특징

5. 응용

6. 8VSB vs COFDM

1. 개요

 - OFDM은 고속의 송신신호를 다수의 직교하는 협대역 반송파로 다중화시키는 변조방식을 OFDM이라 함

 - 일반적인 병렬 데이터 전송시스템의 스펙트럼 저사용 효율을 개선한 변조방식으로 주파수 이용효율이 높고, 다중경로에 의한 ISI에 강해 고속 데이터 전송에 적함함

 - COFDM은 Coded OFDM의 약칭

 - OFDM 변조전단에 채널부호화를 먼저 수행하여 채널에서 발생하는 오류를 정정하여 시스템의 성능을 향상시킨 기술을 말함

2. COFDM의 도입배경

 - OFDM은 다중경로에 의한 (페이딩과 ISI)의 영향에 의한 성능의 열화를 줄일 수 있으나 특정 부채널의 감쇠가 심한 경우 오류확률이 증가함

 - 다시 말하면, OFDM 방식을 사용함으로써 다중경로 채널에 의한 심볼간 간섭과 Fading의 영향을 줄일 수 있으나, 특정 부채널의 감쇠가 심한 경우에는 수신 SNR이 낮아 그 부채널로 전송된 데이터의 오류확률이 증가하게 됨

 - 이러한 성능저하를 방지하기 위해서 OFDM 방식에서는 전방오류정정(Foward Error Correction) 부호를 함께 사용

* 다중경로 채널의 페이딩

 -  서로 다른 경로를 따라 수신된 전파들이 서로 상호 작용을 일으켜 특정 장소에서 진폭, 위상, 입사각 등이 불규칙하게 요동치는 현상

3. 개념도

 3.1 채널부호화기

    - 전송 매체상에서 발생한 Error를 극복하기 위한 FEC부호 사용

    - 사용되는 오류정정부호로는 Reed-Solomon 부호, 컨볼루션 부호 등 강력한 오류정정부호를 사용함

    - FEC 부호와 함께 버스트 에러방지를 위한 인터리빙을 사용함

  3.2 OFDM 변조기

    - OFDM은 전체 대역폭을 많은 수의 협대역 서브채널로 나누고, 직렬입력 심볼열을 병렬심볼열로 변환한 후 이를 각 부반송파에 의해 병렬 전송함

    - 다중경로전파에 의해 발생하는 Inter Symbol Interference와 Intra Symbol Interference를 피하기 위해 보호구간(Guard Interval)에 CP(Cyclic Prefix)를 삽입함

    - 송신기는 IFFT, 수신기는 FFT를 이용하여 구현

4. COFDM의 특징

 - 육상의 방송채널에 적합한 변조방식 중 하나임

 - 다중경로 전파에 강함

 - 높은 스펙트럼 효율성

 - 협대역 동일채널간섭에 강함

 - 단일채널네트워크(SFN) 구성이 용이함

 - 채널부호화를 사용하여 낮은 SNR에서 BER 성능을 개선함

 - 구조가 복잡하고 복호화에 따른 데이터처리지연 발생함

5. 응용

 - COFDM은 유럽형 지상파 DTV 표준인 DVB-T에 적용

 - DVB-T는 두 번의 인터리버와 두 번의 채널부호화 과정을 통해 이동수신이 가능함

  6. 8-VSB vs COFDM

<References>

http://blog.naver.com/hence74?Redirect=Log&logNo=110072859349

1. 개요

2. Multicarrier(OFDM) 방식 출현

  2.1 Frequency Selective Fading

  2.2 ISI(Inter-Symbol Interference)

  2.3 Orthogonality

3. Block diagram of an OFDM

4. Guard Interval and Cyclic Prefix

5. Time Frequency Domain Description

6. OFDM 특징

1. 개요
 - 고속의 송신 신호를 다수의 직교하는 협대역 반송파로 다중화시키는 변조 방식

 - 고속의 전송률을 갖는 데이터 열을 낮은 전송률을 갖는 많은 수의 데이터 열로 나누고, 이들을 다수의 협대역 부반송파를 사용하여 동시에 전송하는 것

 - OFDM은 데이터 열을 여러 개의 부채널로 동시에 나란히 전송하는 다중반송파 전송 방식의 특별한 형태

2. Multicarrier(OFDM) 방식 출현

 2.1 Frequency Selective Fading

    - Frequency Selective Fading이란 전파가 날아다니면서 겪게 되는 채널의 특성이 주파수별로 달라서 생기는 페이딩

    - 기존의 통신기법에서 사용되던 Wideband signal은 Frequency Selective Fading을 극복하기 위해 복잡한 channel equalisation 기법들이 필요하였음

    - 그래서 나온 solution이 multicarrier 방식임

    - 광대역을 협대역으로 쪼개서 생각하면 각 서브캐리어에서는 채널왜곡이 단순히 gain의 차이로 나타나서 One-tap으로 구성된 필터만으로 equalisation을 수행 가능함 

 2.2 ISI(Inter-Symbol Interference)

     - Multipath등에 의하여 전파 전달 지연 시간 발생하며 이는 다음 심벌에 간섭을 일으킨다

     - 심벌 S1의 길이가 Ts라고 가정하면, S1이라는 symbol을 보냈을 때 수신된 신호의 길이는 Ts-alpha가 됩니다. 이때 늘어진 alpha 부분이 다음 symbol S2에 영향을 미치는 것

     - 심벌의 길이가 짧아질수록, ISI의 영향은 커지게 됨(symbol의 길이가 짧아져도 alpha는 그대로 유지). 따라서 ISI로 인해 data(symbol) rate를 올리는데 한계가 있음

     -  Multicarrier 방식을 사용할 경우 한 timeslot에 subcarrier 수만큼 symbol을 보낼 수 있어서 Symbol rate를 올려도 ISI 없이 전송이 가능

 2.3 Orthogonality

     - multicarrier 방식은 guardband를 필요로 함, 그러므로 주파수 효용성이 떨어짐

     - 이를 보완하기 위한 solution이 Orthogonal Frequency Division Multiplexing임

     - 직교하는 subcarrier들을 중첩시켜서 구성, 주파수 효율을 높임

3. OFDM Block diagram

 - f0, f1, f2, f3는 교성을 갖는 주파수

 - Transmitter는 IFFT로, Receiver는 FFT로 구현

 - Receiver에서는 수신 신호에 각각의 주파수를 곱한 후 적분을 하면 직교성을 갖고 있기 때문에 곱한 주파수 성분에 실려있는 데이터 만이 추출된다.

※IFFT/FFT

  - 한 개의 파동에 여러 데이터를 담기 위해 주파수 별로 데이터를 담은 후 IFFT를 해서 한 개의 파동으로 만든 다음 전송

 - 수신된 신호는 FFT를 해서 다시 주파수 별로 쪼개어 특정 주파수의 데이터만 취득

4. Guard Interval and Cyclic Prefix

  - OFDM은 데이터를 Symbol 단위로 전송

  - 다중 경로 채널에 의한 전파 전달 지연시간 발생, 이는 ISI(Inter Symbol Interference) 심벌간 간섭을 야기함 

  - 이러한 ISI를 방지하기 위해 연속된 OFDM symbol 사이에 채널의 최대 전달 지연시간보다 긴 보호구간(Guard Interval)을 두어 신호를 전송하지 않는다

     OFDM Symbol 주기= 유효 데이터를 위한 Symbol 주기+ 보호 Interval

  - 약간의 시간 지연을 갖고 들어오는 자신의 신호끼리 또한 간섭 발생(Intra Symbol Interference, 내부 심벌간 간섭)

  - 내부 심벌간 간섭으로 인한 직교성 파괴를 방지하기 위해 유효 Symbol 구간에서 마지막 구간의 신호를 복사하여 삽입(Cyclic Prefix)

5. Time Frequency Domain Description