Transcript DTV 전송기술

DTV 전송기술
전유학, 윤여현
목차
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출처
디지털 방송의 특징
디지털 방송의 변천
디지털 TV란?
디지털 TV 표준의 발전역사
각 나라의 지상파 디지털 TV 방송
지상파 디지털 TV 방식의 비교
디지털 Tv 시스템의 개요
ATSC
DVB
ISDB-T
영상 부호화 기술
지상파 전송기술
VSB
OFDM
VSB 와 OFDM 의 비교
출처

디지털 방송론

디지털 Tv 기술/시장 보고서

디지털 방송

http://eevision1.sogang.ac.kr/seminar/data/team/
20020727-ÃÖ¿µ½Ä.PDF
http://blog.naver.com/unlawful.do?Redirect=Log&l
ogNo=60006417812

디지털 방송의 특징

(1/3)
고품질의 서비스
Analog 신호에 비해 잡음에 강함

동일 주파수 대역에서 보다 많은 채널 사용가능
영상, 음성 ,data 를 0,1로만 표현하기에 압축도 가능

부가 서비스 제공 가능
검색 , 가공 , 편집용이
디지털 방송의 특징

(2/3)
시청자 측
선명한 화상과 음성 , 부가 서비스

사업자 측
Business 기회의 확대, 에너지 절약

경제적 부담
설비 교체 및
신규교육
Contents 제작자 측
다 채널화 및 부가서비스 확대에 따른
수요의 폭증으로 인한 시장의 확대
기술력과 자본력이 앞선
일부업체의 독점우려
디지털 방송의 특징

(3/3)
경제적
디지털 방송수신기 , 셋톱박스나 디지털 캠코더등 관련기기 시장이나
영상컨텐츠시장의 활성화로 인하여 대규모 신규고용 창출이 발생

사회문화적
일방향적인 수신기의 기능을 넘어서
통합형멀티미디어이자 종합정보매체로
발전 및 주문형 서비스의 활성화로
범세계적인 정보 문화 유통과
상거래가 일반화됨
혜택을 받는 자와
받지 못하는 자의
격차의 심화
디지털 방송의 변천
Broadcasting Narrowcasting Personalcasting
전송신호
Analog
표시수단 NTSC/PAL/SECAM
Analog+Digital
DIgital
HDTV화
HDTV화, 이동화
서비스형태
일방적, 획일적
특정화, 개별화
개별 , 쌍방향
제작형태
대량 생산 · 공급
차별화
소량상품 · 소비자선택
시 기
90’ 전반
90’ 후반
00’ 전반
시청자
불특정 다수
불특정 다수/특정대상 불특정 다수/ 특정대상
디지털 TV란? (1/2)

디지털 Tv 시스템 정의
: 비디오, 오디오 및 데이터 등 모든 것을 디지털 처리한 후
디지털 전송방식에 의거 전송하는 시스템

서비스 경로로 구분
: 지상파 , 위성 , 케이블 , 웹 캐스팅

기술적 특성으로 구분
: HDTV , SDTV , eTV , PConTV(TVonPC)
※ 보통 디지털 TV라고 하면 지상파 DTV를 가리킨다.
디지털 TV란? (2/2)

아날로그 Tv 와의 비교
Analog Tv
Digital Tv
화
질
수평해상도 330선
수평해상도 약 700선
음
질
2채널 스트레오
5.1 채널 스트레오
화면비율
4 :3
16 : 9
데이터호환
X
○
부가서비스
X
○
디지털 Tv 표준의 발전역사(1/4)

세계 최초의 DTV(HDTV) 방송
MUSE
(84,일본)
: NTSC를 개량한 1125/60시스템
위성을 통해 일본 내에서 실험방송
미국의 방송 엔지니어 집단이 이를 개량하여 미국내
표준인 ANSI 에 제안하였으나 , 기존의 NTSC시스템에서
전환하기 어렵기에 기존의 서비스와 양립할 수 없다는
이유로 채택 되지 못함
디지털 Tv 표준의 발전역사 (2/4)

유럽 (표준 DVB)
1. 86년에 유럽에 알맞은 1250/50의 HDTV표준개발 착수
2. 88년에 유럽표준인 HD-MAC (Hign definition multiplexed
analog componant)을 선 보임
3. 유럽 각 나라 방송사업자간의 이해충돌로 93년에 공식
철회
4. 93년 말에 유럽 내 미디어 집단에 의한 DTV표준개발
프로젝트인 DVB(Digital Video Broadcasting)착수
5. 97년에 DVB가 유럽표준으로 공식 채택
디지털 Tv 표준의 발전역사 (3/4)

미국 (표준 ATSC)
1. 87년 초 HDTV 개발을 위한 자문기구 ACATS (advisory
Committee on Advanced Television System) 설립
2. 88년 여러 사업자가 제출한 표준안을 평가할 ATTC
(Advanced Television Test Center) 설립함.
당시 표준안이 모두 기준 미달
3. ACATS가 사업자들에게 공동표준안을 내놓을 것을 제안
4. 95년에 ACATS의 검토를 거쳐서 ATSC(Advanced
Television Systems Committee)의 등장
디지털 Tv 표준의 발전역사 (4/4)

일본 (ISDB-T)
1. 68년부터 NHK가 차세대 텔레비전 개발에 착수
2. 80년에 기존 방식을 1125/60으로 개량한 시스템 발표
3. 84년에 세계최초의 DTV방송을 위성으로 실험방송
4. 89년부터 하루 4시간씩 본 방송을 시작
5. 97년에 디지털의 추세가 불가피해 기존의 아날로그와
디지털 혼합방식인 MUSE를 버리고 ISDB-T(Integrated
Services Digital Broadcasting-Terrestrial)을 채택
각 나라의지상파 디지털 Tv 방송(1/5)

영국 (세계 최초의 지상파 DTV방송)
98’ 9’ 23’ 영국의 BBC에 의해 최초로 지상파 DTV방송이 시작
멀티 플렉스
방영당시
현멀티플렉스
재
Analog
멀티플렉서개념을 도입하여 멀티플렉스 6개의 멀티플렉스를
멀티플렉스 통해
:
TV채널 1개에 해당하는 6㎒의 할당 주파수
Tv
의 반을 기존방송사업자에게 나머지를
(5개의
아날로그채널포함)
대역을Ondigital)에게
주파수 블록으로
쪼갠 것
의 30개의
BDB(현
배당함
멀티플렉스
9개의 무료채널과
유료채널, 6개의
98년에 BBC에서 4개 채널로 본방송을
대text채널
멀티플렉스
시작, 년말에 Ondigital에서 15개의 채널 및 5개의 PPV채널을
역 제공
멀티 플렉서
멀티플렉스
로 유료방송시작
폭
: 멀티플렉스를
가지고
사업하는
자 아날로그 방송을 중단할 예정
2006년과
2010년
사이에
각 나라의 지상파 디지털 Tv 방송(2/5)

미국
기존 아날로그 사업자들에게 우선권을 부여하면서
디지털 방송주파수를 무료로 할당
상위 4대 네트워크방송사인 ABC, CBS, FOX,NBC를
선두로 99년부터 03년까지 모든 방송사가
Digital방송을 개시토록 규정
01’ 8’월에 TV를 가진 가구수 70%를 커버하고 있음
06년까지 85% 보급률을 전제로 아날로그방송을 중단
각 나라의 지상파 디지털 Tv 방송(3/5)

일본
94년에 12개의 업체가 DTV컨소시엄을 구성한 것으로 시작
96년에 독자적인 DTV개발에 착수
97년에 우정성이 지상파 Tv 디지털 계획을 발표
98년에 DTV 기술기준을 지정
방송 주파수의 부족으로 2000년에 시험방송을 시작하면서
전국적으로 디지털 방송으로 전환을 완료할 예정이었지만,
주파수의 부족으로 2003년에 할 본방송 실시계획도 연기중
각 나라의 지상파 디지털 Tv 방송(4/5)

한국
97년에 정통부가 지상파 Tv 디지털화를 위한
기본방침을 정함
01년에 SBS을 시작으로 KBS, MBC ,EBS등 서울
소재의 지상파 방송들이 본 방송을 시작
지역별로 2005년까지 전국적으로 확대함
2010년에 아날로그방송을 종료
각 나라의 지상파 디지털 Tv 방송(5/5)

그 밖의 나라들
•스웨덴 유럽에서 두 번째로 본 방송을 시작 ,
세계최초로 지상파 방송을 이용해 쌍방향 홈쇼핑 서비스를
개시함
•호주
98년에 디지털 법을 확정하여 방송의 디지털화를 추진
HDTV의 의무방송시간이 지정
그 밖의 유럽의 나라들은 스페인이나 아일랜드 같은 나라들이 디지털방송
을 실시하고 있으며 다른 나라들도 01~03년 사이에 본방송을 개시할 예정
지상파 디지털 Tv 방식의 비교(1/2)

표준방식
ISDB-T
압축 영상
방식 음성
AAC-3
다중화방식
채널간격
구 분
특 징
DVB-T
MPEG-2 video
MPEG-2
ATSC
AC-3
MPEG-2 Transport
6Mhz
6,7MHz
멀티 캐리어
이동수신에 강함 이동수신도 가능
6MHz
싱글 캐리어
생산이 용이
휴대단말에 사용가능멀티패스 방해에 강함 이동수신이 어려움
지상파 디지털 Tv 방식의 비교(2/2)

HDTV 와 SDTV
SDTV 기존의 주파수
SDTV
대역을 쪼개서 디지털
디지털 화에 따른
기존의 아날로그 Tv보다는
기존의
아날로그
Tv보다
다 서비스를
하는
것
신호화질이나
압축의 음질이
기술로좋음
4~6배 가량 화질이 좋음
SDTV
SDTV
(Standard
SDTV
Definition TV)
인해
동일
주파수
(HDTV보다는
못함)
대역을HDTV
이용한 20 ~
6 아날로그
Or 여유주파수 Or
대역에서
보다
많은다양한가용한서비스의
데이터를 보다
지상파를
통해서
가능선명한 화질과 30 Mhz
Mhz
DATA
Tv
1채널
데이터
가능
음질개선으로
하는 것
채널처리
운용이
가능
SDTV
전용 수상기를 따로 구입
DATA HDTV
(High Definition TV)
셋톱 박스만으로 여러 가지
서비스를 받을 수DATA
있음
대부분의 유럽국가가
사용
DATA
미국과 우리나라가 SDTV와
병행하되
SDTV 최종적으로는
HDTV를 지향함
디지털 TV 시스템의 개요
Video
Video source
coding and
compression
1. 소스
부호화
및및
압축부
•RF
서비스
다중
전송부
/
Transmission
부
(source
coding
and
compression)
(service multiplex and
transprot)
Channel
coding
채널
부호화
및 변조를
수행 정보를
Transport
:Bit:: Rate를
줄이는
부분으로서
오디오,비디오
디지털
데이터
스트림을
갖는,
및패킷으로
보조
디지털데이터
스트림을
Channel
Coding
나누는 방법
, 패킷압축함
또는 패킷
Service
Audio
Audio source
coding and
compression
Ancillary Data
유형을
고유하게
규정하는
방법 , 그리
: 데이터
비트 스트림에
정보추가(전송
Modulation
2. Multiplex
보조
데이터
고 모든
스트림
패킷을 하나의
과정
중에 데이터
손상된 신호를
복구하는데
사용)
: 제어데이터
, 제한 수신
데이터 및 적합한
프로그램
데이터
스트림으로
다중화하는
Modularation
오디오/비디오
방법을 규정 서비스 관련 데이터 포함,
Control Data
ITU-R에서 채택한 모델
: 디지털
데이터 스트림 정보를
이용하여
독립적
프로그램서비스를
의미할
수도 있음
전송된 신호를 변조함
ATSC

특징
공식 비트 전송속도 : 19.4Mbps
다중 화상 포맷
디지털 오디오 / 비디오 압축
Rf 신호 변조 기술 – VSB
ATSC

비디오 시스템의 특징
SDTV
HDTV
수 직승인
화규격에
소
횡따르면
종 비 DTV
스캐닝
모드업자는응용
분야
최종
방송
허가 받은
채널에서
HDTV 급과
SDTV순차
급 ,프로그램을
어떻게
480
640
4:3/1:1
비월
VGA급
영상데이터
편성하던지 영상신호의 비율이나 순차주사 / 비월주사,
480
4 : 3
, 비월 멀티미디어영상(DVD)
정방구조
/704
비정방구조
화소순차
어느
방식이든지 구속 받지 않고
480
704 변경해서
16 : 9 방송가능
순차 , 비월 멀티미디어영상(DVD)
프로그램마다
심지어는
기존에 16:9
없던/1:1
규격의
영상이나 데이터 전송가능
720
1280
순차 , 비월 스포츠 , 애니메이션
1080
1920
16:9/ 1:1
순차 , 비월
HDTV , 고해상 필름
DVB

2k
와 8k 모드의 비교
특징
다양한 규격 : DVB-S , DVB-C , DVB-T , DVB-MC ,
캐리어 대역폭 반송파번호
DVB-MS…
복조
반송파간격
2 K
1,705 8(7.61)M 0 / 1,704 64QAM
4,464Hz
변조
방식
: COFDM에 기초한 2k 와 8k 모드
8 K
6,817 8(7.61)M 0 / 6,816
개방 정책 , 공통기술의 사용
공식 비트 전송속도 : 23.5Mbps
64QAM
1,116Hz
ISDB-T

특징
티비나 라디오나 동일한 방식(사용하는 세그먼트 차이)
한 개의 아날로그 티비 대역폭으로 1개의 HDTV 또는 3개의 SDTV 가능
6Mhz
6Mhz
양호한 휴대 / 이동 수신이 가능 (에러정정기능이
강함)
Radio
TV
영상 부호화 기술 (1/2)
 MPEG-2
DCT
모든 디지털
Tv의n개의
영상 및Cosine
음성 부호화
, 정보다중화
기술의 기본
n개의
데이터를
함수의
합으로 표현하여
데이터의 양을 줄이는 방식
ISO가 채택한 국제 표준화 부호화 방식으로 1995년에 완성
time 보상
domain에서
값은 frequenct
domain에서의
움직임
프레임간n개의
DCT(Discrete
Cosine Transform)을
n개의 삼각함수로
표현할 수 있다는
기본으로
함
Fourier Transform에서
출발한
것 화질의 계층화를 실현
확장성이라는
개념을 도입하여
해상도와
JPEG/MPEG에서는 영상을 8x8 즉, 64개의 블럭 단위로
인코딩하는데, 이 64개의 데이터를
64개의 Cosine 함수로 표기하는 것
영상 부호화 기술 (2/2)

MPEG-2 움직임 보상 예측 기술
프레임 움직임 보상 예측
필드 움직임 보상 예측
듀얼 프라임
지상파 전송기술

지상 방송에 사용하는 전송방식의 특징
지상파 전송의 특징
비교적 낮은 주파수이기 때문에 회절과 반사가 자주 일어남
산과 빌딩 등의 반사파에 의해
방해가 자주 발생
수신점이 보이지 않더라도 반사와
회절을 통해 수신 전계확보가 쉬움
VSB

(vestigial sideband modulation) 구조
구조
Data
Randomiser
6Mhz 채널 19.39Mbps 유효속도
Reed
Solomon
Encoder
Data
Interleaver
Trellis
Encoder
MUX
Segment Sync
Field Sync
RS
2/3부호가
비율의버스트
트렐리스
에러에
부호(사전부호화
대해 효과적이지만
되어 부호화하지
데이터 보호를
않는 한
위해서
비트를
인터
포
입력데이터에
난수를
발생시켜서
스펙트럼을
전
대역에
걸쳐
RS 부호기라고
리빙을
함)를
채택하고
해준다. 하며
있음 데이터 블록의 크기는 187 byte이며 , 여기
분산시켜
특정 주파수에
에너지가
집중되는
것을 세그먼트당
방지하고 주기
에 에러정정을
위해 20 byte
를 추가하여
데이터
즉 byte
,패턴으로
2개의
중에
부호화
않고
하나만
½ 비율의일
컨볼루션
Burst
error
어떤
현상이
짧은
시간 하지
안에
집중적으로
일어나는
적인
인한비트
수신기의
오동작을
방지하는데
있다.
207
RS: 입력
블록을
전송.
부호를 사용하여 2개의 출력비트 생성하여 총 3개의 비트를 생성함
Interleaving : 데이터 열의 순서를 일정단위로 재배열함으로써 순간적인
잡음에
이렇게
의해
해서
데이터
8레벨(3bit)로
열 중간의되어
일부수신기의
bit가 손실되더라도
구성상 유리해지고
그것을 복구할
, 전송된
수
있도록
신호를해주는
8VSB역할을
라고 함
한다
Data
Trellis
Interleaver
Encoder
DATA
Randomiser
Reed Solomon encoder
VSB

(vestigial sideband modulation) 특징(1/2)
특징
1. 낮은 C/N (Carrier to Noise Ratio) 임계치
디지털 TV가 에러(화면깨짐) 없이 수신하는데 필요한 최소한의
신호 대 잡음비를 C/N@Threshold라고 한다.
TOV (Threshold of Visibility) : 사람의 눈으로 에러유무를 판단
Threshold
BER (Bit Error Rate) : 장비를 사용하여 에러 유무를 판단
QEF (Quasi Error Free) : 장비를 사용하여 에러 유무를 판단
일반적으로 시청자가 다른 장비를 사용하기 어려우므로 TOV를 기준으로 측정
VSB

(vestigial sideband modulation) 특징(2/2)
특징
2. 임펄스 잡음에 대한 강인성
: 임펄스 잡음은 집에서 쓰는 가전기구로 인해 VHF 밴드와 일부 낮은
대역의 UHF 밴드에서 종종 일어난다. 이러한 잡음에 상당히 강한 이유는
10비트의 오류정정의 RS부호와 52단의 인터리버를 갖기 때문
3. 낮은 피크 대 평균 전력비
: 일반적으로 디지털 방송에서 송출되는 전력은 평균전력으로 표시를 한다.
이유는 전체적으로는 어느 일정한 평균 전력 값을 나타내게 되므로 이 평균
전력 값을 측정하게 된다. 기존의 아날로그 방송과 동일한 구역을 서비스
하는데 낮은 출력을 갖는 송신기를 사용하면서도 가능하므로 초기 송신기
설치 비용 및 운전비용이 상대적으로 저렴
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

개요
멀티 캐리어 변조 방식의 일종으로 , 다중경로 및 이동수신 환경에서
송신신호는 각 다수의 변조파를
우수한 성능을 발휘
합쳐 놓은 것
각 변조 방식으로는 음성방송용에
QPSK, 지상계 디지털 Tv 방송용
으로 64QAM 을 사용
ODFM에 의한 데이터 전송은
전송심볼을 단위로 하고 있다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

특징
데이터를 전송대역 전체에 분산시키기 때문에 특정 주파수
대역에 방해신호가 있어도 영향을 받는 것은 일부이며 ,
인터리브등으로 개선가능
멀티패스에 강한 특징을 이용해서 소전력의 다수 송신국을
통해서 단일 주파수로 서비스영역을 커버할 수 있음
반송파가 같은 주파수 간격이므로 전송로에 비선형 특성이
존재하여 상호변조에 의한 특성변화가 발생하기 쉬우므로
충분한 선형영역에서 사용할 필요가 있음
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

응용분야
디지털 음성 방송에의 응용
지상계 디지털 Tv 방송에 응용
핸드폰등 무선 단말기에 응용
VSB 와 OFDM 의 비교
VSB
데이터
전송률
단일 주파수
방송망
평균전력비율
신호 포착의
용이성
하드웨어
복잡도
고
속
어려움
낮
음
용 이 함
다 소 복 잡
OFDM
고속에서 저속까지 가변
쉬
움
다 소 높 음
다 소 복 잡
다 소 복 잡