차세대 지상파 4K UHD & HD 융합방송을 위한 전송 시스템 개발에 관한 연구

Abstract

세계적으로 아날로그 방송에서 디지털 방송으로의 전환이 마무리되고 있는 가운데, 앞으로 다가올 UHDTV 등 실감의 대용량 방송 및 방송 통신 융합 환경에 대비하기 위한 새로운 차기 방송 표준에 관한 연구의 필요성이 날로 높아져 가고 있다. 특히, 저해상도 서비스에 머물러 있던 모바일 방송에서는 기존 HD급의 서비스 제공이 가능한 모바일 실감방송으로 진화하기 때문에 고정/이동 방송 서비스가 동시에 가능한 고효율 전송 원천 기술 개발이 이루어질 필요가 있다. 이에 최근 지상파 단일 채널을 통해 4K UHD (거치형) & HD (모바일) 방송 서비스를 동시에 제공하는 융합방송 시스템 개발에 대해서 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 최신의 디지털 방송 전송 기법 및 영상 압축 기술에 대해서 소개하고, 지상파 단일 채널을 통해 4K & HD 융합방송 서비스를 제공하기 위한 서비스 모델 및 전송 요구 사항들에 대해서 분석한다. 이 후 최신의 방송 전송 기법 및 영상 압축 기술을 적용하였을 때, 6MHz & 8MHz 대역폭에서 지상파 4K UHD & HD 융합방송을 전송하기 위해 필요한 최적의 전송 파라메터를 도출하고 이를 이용해 AWGN 및 TU-6 채널에서의 융합방송 수신 성능을 검증하였다. 이를 통해 6MHz 대역폭에서의 원활한 HD 모바일 데이터의 수신이 140 Km/h 수신기 속도까지는 가능하나, 그 이상에서는 대역폭의 한계로 인해 원활한 수신이 이루어지지 않음을 확인하였다. 그리고 대역폭을 8 MHz로 확장할 경우, 매우 빠른 다중경로 페이딩 채널에서도 4K UHD 및 HD 계층 데이터의 수신이 원활히 이루어지는 것을 보였다. The worldwide transition from analog to digital broadcasting has now been completed and the need to study next generation standards for Ultra High Definition TV (UHDTV) broadcasting, and broadcasting & communication convergence systems is rapidly growing. In particular, high resolution mobile broadcasting services are needed to satisfy recent consumers. Therefore, the development of highly efficient convergence broadcasting systems that provide fixed/mobile broadcasting through a single channel is needed. In this paper, a service scenario and requirements for providing 4K UHD & HD convergence broadcasting services through a terrestrial single channel are analyzed by employing the latest transmission and A/V codec technologies. Optimized transmission parameters for 6 MHz & 8 MHz terrestrial bandwidths are drawn, and receiving performances are measured under Additive White Gaussian Noise (AWGN) and time-varying multipath channels. From the results, in a 6 MHz bandwidth, the reliable receiving of HD layer data can be achieved when the receiver velocity is maximum 140 Km/h and is not achieved when the velocity is over 140 Km/h due to the limit of bandwidth. When the bandwidth is extended to 8 MHz, the reliable receiving of both 4K UHD and HD layer data is achieved under a very fast fading multipath channel.