채널 적응형 위성방송을 위한 DVB-S2 기술동향

원문: http://kidbs.itfind.or.kr/WZIN/jugidong/1121/112101.htm

채널 적응형 위성방송을 위한 DVB-S2 기술동향

장대익* 김내수* 이호진**

고차변조기법에 연접된 새로운 채널코딩 기법을 기존의 DVB-S와 DVB-DSNG의 코딩과 변조기법에 적용함으로써 주어진 위성중계기 대역폭과 전송 EIRP에서 30% 이상의 채널대역폭 용량이득(capacity gain)을 가져올 수 있다. 따라서 광대역 전송이 가능하고 기존의 SDTV급 전송뿐만 아니라 HDTV급 방송 및 광대역 멀티미디어 서비스의 제공을 원활하게 하며 특히 광대역 방송ㆍ통신 융합 서비스에 적합한 전송구조를 갖는다. 또한 위성통신 채널의 상태에 적응적으로 최적의 변조방식 및 부호화율을 선택하여 전송하는 채널 적응형 코딩 및 변조 기법(ACM)은 100~200%까지의 위성채널 용량 확장을 가능하게 한다[1]. ▧

I. 서 론

채널코딩의 발전으로 오류정정부호의 이론적 한계인 Shannon Limit에 근접한 데이터 성능을 보이는 채널코딩 기법이 연구됨에 따라 링크마진이 확대되고 있고, 비선형 증폭기 특성에 적합한 APSK 계열의 고차 변조기법이 출현됨으로써 대역폭 효율이 증가하고 있다. 따라서 주어진 위성중계기의 전송대역폭과 신호전력에서 기존 방식보다 훨씬 높은 전송용량 확보가 가능해졌으며, HDTV와 대용량 멀티미디어통신 등 신규 서비스 확보 및 통신과 방송융합을 위해 고차변조방식의 전송기법과 광대역 통신ㆍ방송 서비스를 제공하기 위해 Ka대역의 주파수 사용이 요구된다. 그런데 고차변조방식이나 Ka 대역 통신은 강우에 심각한 영향을 받아 가용도가 낮아지며, 현재 많이 사용되고 있는 Ku대역의 경우 강우에 의한 시간율을 99%에서 99.9%로 0.9%(80시간/년) 높이기 위해 6~8dB이상의 링크마진을 높여 운용하며 위성전력의 반 이상이 1% 이하의 가용도 개선을 위해 소비된다[2]. 따라서 1년 중 99%인 대부분의 시간 동안은 多심볼의 고차변조방식으로 데이터를 전송하고 강우 시 적응형 변조기법(Adaptive Coding and Modulation: ACM)을 적용하여 전송효율을 약 30% 이상 높일 수 있다. Ka대역에서는 Ku 대역에 비해 강우감쇠가 크기 때문에 이러한 효과가 더욱 커진다[3].

DVB(Digital Video Broadcasting)에서는 주어진 중계기 대역폭과 신호전력에서 기존방식보다 훨씬 더 높은 전송용량을 제공하기 위해 기존의 DVB-S(1.0)을 DVB-S(2.0)으로 개정 진행 중에 있으며, 규격 개정의 주요 목적은 주어진 중계기 대역폭에서 더 높은 전송용량 확보, 개선된 링크 마진을 통한 서비스 가용도 증대, HDTV와 같은 광대역 방송의 신규 서비스 요구 실현, Ka 대역 위성시스템 출현으로 기존 DVB-S(1.0) 시스템 사용의 한계인 대역폭문제 및 강우감쇠에 대한 대책 마련, 통신방송 융합에 따른 양방향 방송 서비스 제공을 목적으로 하고 있다. 본 고에서는 채널 대역폭 효율을 높이고 방송과 통신 융합 서비스를 제공하며, 채널상태에 적응적으로 반응하여 가용도를 높이는 DVB-S2 기술동향에 대해 기술한다.

II. DVB-S2 주요 쟁점사항

DVB-S2의 최우선 목표는 현재의 전송 방식과 동일한 환경에서 월등히 높은 전송 효율과 고신뢰 전송을 가능하게 하는 것이다. 즉, 주어진 중계기 대역폭과 신호전력에서 기존방식보다 높은 전송용량을 제공하고, 고효율 코덱과 대역폭 효율 고차 모뎀의 개발에 의해 개선된 링크 마진을 통한 서비스 가용도 증대, HDTV와 같은 광대역 신규 서비스 제공, 채널 적응형 기법에 의한 강우감쇠 대책 마련, 통신ㆍ방송 융합에 따른 양방향 방송 서비스 제공이 가능하게 되었다.

DVB-S2는 미국과 유럽의 각기 다른 필요성에 의해 표준화가 시작되었다. 미국의 경우 현재 미국이 확보하고 있는 방송 궤도에서의 가용한 위성 대역폭은 고정되어 있어서 HDTV와 같은 신규 서비스 제공을 위해서는 현재보다 더 많은 용량을 절실히 필요로 하고 있으며, Echostar는 상업적인 요구에 의해 DVB-S에 비해 약 40% 정도의 용량 증가를 달성할 수 있는 새로운 시스템을 요구하게 되었다. 그러나 유럽의 경우는 가용한 위성대역폭의 제한에 대한 필요성과 HDTV 서비스에 대한 요구는 약한 편이나, 위성방송 사업자들은 주로 Unicast/multicast 서비스에 관련된 인터넷과 케이블 head-end에 대한 contribution 링크 등과 같은 광대역 서비스에 대한 새로운 요구와 신뢰성 있는 전송 서비스에 대한 요구가 DVB-S2의 표준화 추진의 기폭제가 되었다.

DVB-S2애플리케이션 시나리오는 위성상의 순방향 링크에서 방송 애플리케이션, interactive애플리케이션, 그리고professional systems(DSNG, Internet trunking, cable feeds,..)으로 구분되며, 방송 애플리케이션에 대해서는 DVB1.0과 호환을 이루는 BC(Backwards compatible) 구조와 비호환 구조인 NBC(Non-backwards compatible) 구조로 구분한다[4]. 특히, interactive애플리케이션과 professional systems에서는 최대 전송 효율을 획득하기 위하여 적응형 부호/변조(ACM) 방식을 포함한다. ACM 방식은 다음과 같은 특징을 갖고있다.

- ACM은 시간적으로 변화하는 위성 채널 환경에서 보다 높은 대역 효율을 제공함

- ACM은 특히 링크마다 물리계층이 최적화되어야 하는 유니캐스트 환경에 적합함

- ACM에서는 리턴링크에 의해 수신기의 수신상태가 모니터링되어야 함

- ACM은 point-to-point의 unicast 환경에 적합한 구조임

ACM 전송에서는 수신측의 데이터 수신성능에 따라 송신부에서 적응적으로 부호/변조방식을 변경하고 부호방식과 변조방식 정보인 MODCOD 정보와 함께 데이터를 전송하며 수신측에서는 MODCOD정보에 의해 수신신호의 복조ㆍ복호 방식을 변경하여 데이터의 신뢰도를 유지하도록 한다. 따라서 ACM 변조방식은 수신성능정보를 리턴채널을 통해 제공받아야 하고 MODCOD 정보는 중요성에 비추어 강력한 채널로 보장해야 한다. 따라서 ACM 변조방식은 Unicast의 통신환경에 적합한 구조이나 프레임 구조를 변경하여 방송의 환경에 적용할 수 있다.

III. 채널 적응형 DVB-S2 전송시스템

1. DVB-S2 시스템 구조

DVB-S2 시스템의 구조는 (그림 1)[1]과 같이 Mode Adaptation, Stream Adaptation, FEC (Forward Error Correction) 부호화, Mapping, Physical Layer Framing, 변조로 구성된다.

Mode Adaptation은 애플리케이션에 따라 결정되는데 입력 스트림 인터페이스, 입력 스트림 동기, ACM 모드와 TS 입력 포멧을 위한 null-packet 제거, 오류검출을 위한 CRC-8 부호화, 다중 입력 스트림을 위한 입력 스트림 혼합 기능을 수행한다. 프레임을 구성하는 포멧으로 BB(Base-Band) 헤더는 입력 스트림 포멧과 Mode Adaptation 형태를 수신기에 알려주기 위해 데이터필드의 앞단에 부가된다.

Stream Adaptation에서는 BB Frame을 만들기 위해 Padding과 BB 스크램블을 수행한다.

FEC 부호화에서는 외부부호로 BCH와 내부부호로 다양한 부호율의 LDPC(Low Density Parity Check) 부호에 의해 오류정정을 수행하며 응용에 따라 FEC 부호블록의 길이는 64,800비트 또는 16,200비트로 구성된다. 또한 비트 인터리빙은 8PSK, 16APSK, 32APSK변조에서 수행되며 BPSK와 QPSK 변조에서는 수행할 필요가 없다.

Mapping에서는 BPSK, QPSK, 8PSK, 16APSK, 그리고 32APSK 성상도로 수행되며 응용되는 영역에 따라 또는 전송채널의 상태에 따라 비트 매핑을 결정한다. 낮은 비트 오율을 달성하기 위해 BPSK, QPSK, 8PSK 성상도에서는 Gray 매핑한다.

물리계층(PL) 프레이밍에서는 블록 부호인 FEC 프레임과 동기되며, 심볼속도를 유지시키기 위해 필요에 따라 Dummy Frame을 삽입하고, 프레임 동기와 변조/부호율 정보인 PL Header와 수신기의 반송파 복구를 위한 파일롯 심볼을 삽입하여 PL Frame을 구성하며, 에너지 분산을 위해 PL 스크램블링을 수행한다.

직교변조(Quadrature Modulation)에서는 기저대역 데이터에 대한 여파기능을 roll-off factor 0.35, 0.25, 0.20중 하나의 SRC(Square Root Raised Cosine) 성형여파기에 의해 수행하고, 직교변조에 의해 70MHz 또는140MHz의 IF 신호로 변조한다.

2. DVB-S2 프레임 구조

DVB-S2 프레임 구조는 크게 입력 스트림 적응부의 출력인 BBFRAME, FEC부의 출력인 FECFRAME, 물리계층 및 시그널링부의 출력인 PLFRAME 구분할 수 있다. BB Frame에서는 Data Field에 관한 정보가 헤더에 삽입된다. FEC부에서는 BCH 외부 부호와 LDPC의 내부 부호가 수행되어 각각의 패리티가 붙게 된다. 이 때 입력신호는 K_{_bch} 비트를 갖는 BB 프레임(프레임의 길이는 FEC 코딩률에 따라 결정됨)이며 출력은 NBC 방송의 경우 64,800 비트의 고정 프레임이다. 물리계층 프레임은 변복조를 통한 실제 전송을 위한 프레임 과정으로서 FEC 블록은 작은 단위의 슬롯으로 구분하여 전송한다. 그리고 각 프레임에 대한 전송 방식을 알려주기 위한 시그널링 정보와 필요한 경우 캐리어 복원을 위한 파일럿 신호가 삽입된다. 각 슬롯의 길이는 전송 모드에 상관없이 90 심볼로 고정되며, 변조 방식에 따라서 슬롯의 수는 가변적이다.

가. BB Frame 구조

입력 스트림 적응부에서는 FEC로 입력되는 신호에 대한 인터페이스 처리를 하는 단계로서 응용 서비스에 맞는 기능을 수행 한다. 즉 현재 188 바이트의 MPEG2 TS 스트림의 경우에는 sync 바이트를 오류 검출을 위한 CRC 코드로 대체하고 에너지 분산을 위한 스크램블링 등이 수행된다. 오류 검출을 위한 CRC 생성 다항식은 g(X)= X8+X7+X6+X4+X2+1이다.

 (그림 2)는 Mode Adapter 출력 포멧으로 BB Frame을 만드는 과정이다. DFL(Data Field Length)은 Data Field(DF)의 길이로서 프레임 길이와 LDPC 부호의 부호율에 의해 결정되며 KBCK – (10*8) ≥ DFL ≥ 0과 같은 길이를 갖는다.

BB 헤더는 10바이트로 구성되고 Data Field의 앞에 삽입되며, FEC Frame의 길이인 h_ldpc에 따라 64,800비트일 경우 0.25%, 16,200비트일 경우 1%의 efficiency loss가 발생한다. BB 헤더의 내용은 2바이트의 MATYPE, 2바이트의 UPL, 2바이트의 DFL, 1바이트의 SYNC, 2 바이트의 SYNCD, 1바이트의 CRC-8로 구성되며 구체적 내용은 다음과 같다.

1) MATYPE: 2바이트로서 첫 번째 MATYPE은 입력 스트림 포멧, Mode Adaptation 형태, Roll-off Factor 등을 나타내며 <표 1>과 같고 두 번째 MATYPE은 다중 입력 스트림용으로 사용하고 그 밖에는 예비로 사용한다.

2) UPL: 2바이트로서 User Packet Length이며 비트단위의 길이를 표시하고 범위는 [0,65535]이다. UPL의 예로서 0000_HEX은 continuous stream, 000A_HEX은 10비트의 UP 길이, UPL=188x8D 은 MPEG TS 패킷을 의미한다.

3) DFL: 2바이트로서 Data Field Length이며 비트단위의 길이를 나타내고 범위는 [0,58112]이다. DFL의 예로서 000A_HEX은 Data Field length가 10비트임을 의미한다.

4) SYNC: 1바이트로서 User Packet의 Sync-byte로 수신기에서 Sync-byte를 복원하는데 사용되며 예로서 SYNC= 47_HEX은 MPEG TS를, SYNC= 00_HEX은 GS가 sync-byte 를 포함하지 않았을 경우를 의미한다.

5) SYNCD: 2바이트로서 DATA FIELD의 시작점으로부터 Sync-byte 시작까지의 거리를 의미하며, SYNCD=65535D 은 DATA FIELD 내에 완전한 UD의 시작이 없음을 의미한다.

6) CRC-8: 1바이트로서 BBHEADER의 첫 번째 9바이트에 적용된 CRC부호를 의미한다.

나. FEC Frame 구조

FEC부에서는 오류 정정을 위하여 BCH 외부 부호와 LDPC의 내부 부호화가 수행되어 각각의 패리티가 붙게 된다. 따라서 (그림 3)과 같이 K_{_bch} 비트를 갖는 BB 프레임은 외부 부호화기와 내부 부호화기에 의해 부호화되며 출력은 NBC 방송의 경우 64800 비트의 고정 프레임이고 short FECFRAME은 16,200비트이다. (그림 3)은 인터리빙 이전의 FECFRAME 포멧이다.

다. PL Frame 구조

물리계층(PL) 프레임은 변조를 통한 실제 전송을 위한 프레임 과정으로서 FEC 프레임 블록을 90심볼의 작은 단위 슬롯으로 구분하여 전송한다. 그리고 각 프레임에 대한 시작점 정보인 SOF(Start Of Frame)와 전송 방식을 알려주기 위한 MODCOD의 시그널링 정보 그리고 필요한 경우 캐리어 복원을 위한 파일럿 신호가 삽입되어 PL프레임을 구성한다. 각 슬롯의 길이는 전송 모드에 상관없이 90 심볼로 고정한다. 따라서 변조 방식에 따라서 슬롯의 수가 가변적이다. (그림 4)는 DVB-S2 프레임의 구성과정을 나타낸다.

FEC FRAME은 변조방식과 부호율에 관계없이 64,800비트 또는 16,200비트로 구성되어 있으며 90심볼 단위의 슬롯으로 블록화한다. 따라서 슬롯이 비트가 아닌 심볼 단위에 의해 구성되기 때문에 슬롯의 수는 변조방식에 의존한다. 또한 (그림 4)와 같이 파이럿 블록은 36심볼로 구성되며 16슬롯 단위로 파일럿 블록이 삽입된다. 프레임 당 슬롯의 수 S와 파이럿 블록을 포함할 때의 프레임 효율 h는 다음식과 같다.

은 변조방식에 따른 심볼 당 비트 수, P는 파일럿블록의 심볼 수로 36심볼이다. 변조방식에 따른 프레임의 슬롯 갯수 및 파일롯 블롯 수, 프레임 효율은 <표3>과 같다.

PL 시그널링에 해당하는 PL 헤더는 전송 프레임의 프레임 동기를 위한 26심볼의 SOF, 변조방식 및 부호율 정보 제공을 위한 5심볼의 MODCOD, 프레임 블록의 길이 및 파일럿의 유무 정보를 제공하기 위한 2심볼의 TYPE으로 구성되며, SOF를 제외한 MODCOD와 TYPE 심볼의 보호를 위해(64,7) RM(Reed-Muller) 부호기를 이용하여 64 심볼로 부호화 하며 구체적인 내용은 다음과 같다.

SOF: 26 심볼로 구성되며 전송되는 프레임의 동기를 위해 수신기에서 사용되고 프레임의 시작을 표시한다. SOF의 내용은 18D2E82_hex로 변조방식 및 부호율에 관계없이 일정하다.

MODCOD: 5 심볼로 구성되며 전송되는 프레임의 변조방식과 LDPC 부호기의 부호율에 대한 26가지 정보를 포함하며 구체적 내용은 <표 4>와 같다.

TYPE: 2 심볼로 구성되며 전송되는 프레임의 길이에 따라 64,800비트 블록은 normal로서 “0,” 16,200비트 블록은 short로 “1”로 세팅하며, 파일럿의 유무에 따라 파일럿을 삽입하는 경우는 “1,” 파일럿이 없는 경우는 “0”으로 세팅한다.

3. FEC Coding

채널 코딩은 DVB-S2에서 요구하는 주어진 중계기 대역폭과 전송 EIRP에서 30% 이상의 전송 용량을 획득할 수 있도록 코딩이득이 높은 채널코딩 기법을 선택하였다. 따라서 BCH 외부 부호와 LDPC 내부 부호의 연접부호를 선정하였으며 LDPC 부호화된 블록부호의 크기를 64,800비트 또는 16,200비트로 결정하는 구조를 갖도록 한다. LDPC의 부호율에 따라 BBFRAME의 크기, BCH 부호의 크기, LDPC 부호어의 크기가 <표 5>와 같이 결정된다. 

BCH 부호는 외부부호로 <표 5>와 같이 t-error 정정 BCH(N_bch, k_bch) 부호로 블록크기가 정해지며 BBFRAME(kbch)이 BCH 부호기에 의해 N_bch, 크기로 부호화된다. BCH 부호의 정보비트 m _{은 생성다항식 g(x)에 의해 의 부호어로 부호화 된다.}

LDPC 부호는 내부 부호로서 <표 5>와 같이 블록크기가 정해지며 FECFRAME(n_ldpc)과 같다. BCH 부호의 부호어인 k_ldpc i=(i₀,i₁,…,i_kldpc-1) 크기의 정보 블록을 입력 받아 n_ldpc 크기의 부호어 c=(i₀,i₁,…,i_kldpc-1,p₀,p₁,…p_{nldpc-kldpc-1})로 systematic 부호화 된다.

RM부호기는 5비트의 MODCOD와 FECFEAME 크기에 해당하는 1비트의 TYPE을 bi-orthogonal RM(32,6) 부호기에 의해 부호어 와 같이 부호화 하며 파일럿의 유무에 따라 파일럿 모드에서는 RM부호화 결과를 와 같이 생성하고 파일럿이 없을 경우는 와 같이 복사하여 64비트로 부호화 한다.

4. Modulation

가. PL 프레임의 구성 제어

PL FRAME은 PL헤더, FEC FRAME, 파일럿 블록으로 구성되며 각각은 정해진 길이에 따라 프레임 구성을 제어해야 한다. 프레임은 블록단위로 매핑 시각이 다음과 같이 결정된다. PL 프레임의 프레이밍 구성은 (그림 5)와 같다.

1) PL헤더를 90심볼동안 π/2-BPSK 변조한다.

2) FECFRAME을 16 SLOT(1440심볼)동안 변조방식에 따라 변조한다.

3) Pilot삽입을 위해 36심볼동안 I는 1, Q는 0으로 매핑한다.

4) FECFRAME 블록동안 2)와 3)을 반복하고, FECFRAME이 끝나면 새로운 FECFRAME에 대해 1) ~ 4)의 과정을 반복한다.

나. 비트매핑

PL FRAME은 PL헤더와 FEC FRAME 데이터, 그리고 파일럿 블록에 따라 각각 정해진 변조방식으로 비트 매핑을 통해 심볼단위 변조한다.

PL 헤더는 입력되는 심볼의 순서에 따라 홀수번째와 짝수번째로 구분되어 홀수번째는 I 축에 BPSK로, 짝수번째는 Q축에 BPSK로 변조되며 데이터 비트의 내용에 따라 (그림 6)과 같이 결정한다.

파일럿은 PL 헤더 슬롯(슬롯-0) 다음부터 매 16 슬롯(1440심볼) 마다 36 심볼의 파일롯 블록이 삽입되며 각 파일럿 신호는 변조되지 않은 반송파로 I = 1, Q = 0과 같이 매핑한다. 또한 변조방식에 따라 파일롯 블록의 개수가 아래와 같이 결정된다.

BPSK의 경우: 45 pilot blocks

QPSK의 경우: 22 pilot blocks

8PSK의 경우: 15 pilot blocks

16APSK의 경우: 11 pilot blocks

32APSK의 경우: 9 pilot blocks

FEC FRAME 데이터 비트열은 변조방식(MODCOD)에 따라 다음과 같이 심볼수가 정해진다. 여기서 N은 FEC FRAME 데이터열의 비트 수이며, 정해진 변조방식에 따라 (그림 7)과 같이 성상도로 매핑한다.

BPSK: 비트i,  i = 0, 1, 2, …, N-1

QPSK: 비트2i, 2i+1,  i = 0, 1, 2, …, (N/2)-1

8PSK: 비트3i, 3i+1, 3i+2,  i = 0, 1, 2, …, (N/3)-1

16APSK: 비트4i, 4i+1, 4i+2, 4i+3,  i = 0, 1, 2, …, (N/4)-1

32APSK: 비트5i, 5i+1, 5i+2, 5i+3, 5i+4,  i = 0, 1, 2, …, (N/5)-1

APSK 변조의 경우 성상도 상에서 내부 및 외부링이 다른 전력을 갖도록 성상도로 매핑한다. 매핑하는 성상도의 내/외부 전력비율은 부호율과 심볼비트의 내용에 따라 <표 6, 7>을 참조하여 성상도 점를 위치시킨다.

다. 물리계층 스크램블링

성상도 비트 매핑된 FECFRAME과 Pilot 신호의 I와 Q 블록 신호는 에너지 분산을 위해 랜덤화 하지만 PL 헤더에 해당하는 SLOT-0은 스크램블링하지 않는다. 스크램블링은 FECFRAME 블록의 시작점인 SLOT-1 시점에 초기화 되어 PL 스크램블링한다.

스크램블링은 impulse함수의 연속으로 표현되며 심볼구간은 Ts=1/Rs로 I와 Q의 진폭에 곱하여 복소수 영역으로 스크램블링한다. 또한 스크램블링을 위한 복소수 랜덤 비트열 C_scrb은 C_p와 C_Q로 복소수이며 다음식과 같이 표현한다.

스크램블될 원본 신호가 I+jQ 라면 스크램블된 복소수 영역의 신호는 각각 다음과 같으며 물리계층 스크램블러의 I와 Q 출력은 <표 8>과 같다.

라.성형필터

성형필터는 SRC(Square root Raised Cosine) 필터로서 전송되는 입력 데이터 펄스의 대역폭을 제한하여 심볼간 간섭(ISI)을 방지하기 위해 사용된다. SRC 성형필터의 roll-off factor는 0.35, 0.25, 0.20으로 심볼속도와 중계기 대역폭에 의해 결정한다.

IV. DVB-S2 전송시스템의 채널 적응형 기법

AWGN 채널에서 변조방식에 따른 요구 C/N과 스펙트럼 효율의 시뮬레이션 결과는 (그림 9)[1]와 같다. 따라서 전송채널 환경에 의해 결정되는 수신 C/N의 상태에 따라 변조방식을 선정함으로써 요구되는 수신성능을 만족시킬 수 있다.

DSNG와 같이 단일 수신기에 전송하는 point-to-point ACM 링크에서는 (그림 10)과 같이 수신지역의 채널상태 C/N+I에 따라 TS 패킷을 보호한다. 즉, 전송채널의 조건을 수신기가 모니터링하며 위성망이나 지상망의 리턴링크를 통해 채널상태를 송신국에 전송하고 송신국에서는 (그림 9)와 같은 시뮬레이션 결과에 따라 최적의 전송방식 M_i, M_j, 또는 M_k를 결정하여 수신기에 전송함으로써 데이터의 수신성능을 유지하도록 한다. 

방송의 경우 수신지역의 채널환경이 다를 수 있으며 중단 없는 방송서비스를 제공하기 어렵다. 즉, 전 지역의 수신기 채널 상태를 모니터링하기도 어렵고 모든 수신기에 최적의 전송방식으로 방송하는 것은 불가능하다. 따라서 시분할 ACM의 전송프레임 구조 개념을 도입하여 VCM (Variable Coding and Modulation) 방식으로 방송신호를 전송하도록 한다. 송신국에서는 동일한 방송 프로그램에 대해 방송품질을 몇 개로 계층화 하여 시분할로 송신하고 수신측에서는 수신환경에 맞는 최적의 전송방식을 선택하게 함으로써 중단 없는 서비스가 가능하도록 할 뿐만 아니라 수신지역의 전송채널상태를 모니터링 할 리턴링크가 필요 없는 특징을 갖는다. (그림 11)은 VCM 을 이용한 채널 적응형 방송 전송구조를 보인다.

V. 결 론

본 고에서는 주어진 전송 대역폭과 신호전력에서 기존 방식보다 높은 전송용량을 확보하고 신호의 신뢰성을 높이기 위한 DVB-S2 전송기술에 대해 기술하였다. DVB-S2에서는 ACM 전송방식을 기반으로 채널의 신뢰성을 높여주는 기술로서 최적의 프레임 포멧을 제시하고 있다. 또한 코딩이득을 높이기 위해 LDPC와 BCH의 연접부호를 제안하였고, 비선형 특성에 강하고 대역폭 효율 특성이 높은 고차 APSK 변조방식을 선정하였다.

ACM 전송방식은 점 대 점 통신환경에 적합한 채널 적응형 전송방법으로 단일 전송로를 구성하며 송ㆍ수신지역의 채널상태에 국한하여 전송환경이 결정되며 최적의 변조방식 선정에 의해 전송채널을 보장할 수 있다. 그러나 방송환경에서는 수신지역이 넓고 수신지역의 채널환경이 다양하기 때문에 동일한 전송방식에 의한 적응형 변조방식으로는 모든 지역의 통신환경을 만족시킬 수 없는 특징이 있다. 따라서 방송환경에서는 다양한 전송방식을 시분할로 전송하며 수신기에서는 전송채널환경에 적합한 최적의 변조방식을 선택할 수 있는 VCM 방식을 적용한 전송 프레임을 제안함으로써 채널상태에 적응적으로 신뢰성 있는 방송을 시청하도록 한다.

결과적으로 DVB-S2시스템은 통신과 방송의 융합에 적합한 기술이고 광대역 전송과 신뢰성 높은 전송채널을 보장해 줄 수 있는 기술로서 다양한 응용분야에 적용될 것이 확실하며, 표준화가 진행중이기 때문에 기술선점의 전략에서 기술개발의 필요성이 절대적으로 요구된다.

<참 고 문 헌>

[1]    DVBS2-74r9, “2nd Generation framing structure, channel coding and modulation system for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite applications,” ETSI, Sept., 2003.

[2]    Alberto Morello, “Turbo Codes & Higher Order Modulations in Satellite Digital Broadcasting and News Gathering,” RAI-ESA, March, 2003.

[3]    RAI, “Draft Report of the Fifth Meeting”, DVB-TM-AHG DVBS2, Geneva, 25~26 Mar.2003.

[4]    DVB-CM 373r1, “Advanced Coding and Modulation Schemes for Broadband Satellite Service – Commercial Requirement,” DVB-S, May.2003.