FEF (Future Extension Frame) 다중화 기법을 이용한 지상파 단일 채널 고정 4K UHD & 이동 HD 융합방송 전송시스템 개발에 관한 연구

Abstract

UHDTV (Ultra High Definition TV)와 같은 실감의 대용량 방송과 방송망과 통신망을 결합한 융합방송 (Convergence Broadcasting)에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 DVB (Digital Video Broadcasting) - T2 (2nd Generation Terrestrial) 방송 전송 시스템에 채용된 Multiple-PLP (Physical layer Pipe) 다중화 및 전송 기법들과 최근 표준이 완료된 SHVC (Scalable High efficiency Video Coding) 영상 압축 기술을 채용하여, 지상파 단일 채널을 통해 4K UHD & HD 모바일 방송을 전송하는 전송시스템 개발에 관한 연구가 수행되었다. 하지만 Multiple-PLP 다중화 기법은 서로 다른 계층의 데이터를 각각 다른 채널 부호율과 변조 성상도를 적용하여 하나의 프레임을 통해서 전송할 수 있는 반면, 프레임 내의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌의 크기나 보호구간의 크기는 달리할 수가 없다. 이에 본 논문에서는 다른 계층의 데이터의 FFT & 보호구간의 크기를 달리하여 전송할 수 있는 FEF (Future Extension Frame) 다중화 기법을 이용한 지상파 고정 4K UHD & 이동 HD 융합 방송의 전송 가능성 및 성능을 검증해 보았다. 이를 위해 DVB-T2 지상파 방송 전송 시스템에 채용된 전송 기법들과 FEF 다중화 기법을 적용한 지상파 단일 채널 고정 4K UHD & 이동 HD 융합방송 전송시스템의 구조들을 제안하였다. 이후에는 예측 분석한 SHVC 압축 후의 데이터 전송 요구량을 바탕으로, 제안한 융합방송 전송 시스템을 통해 6 MHz & 8 MHz 대역폭에서 두 계층의 데이터를 전송할 수 있는 최적의 전송 파라메터를 도출하고, 이에 따른 TOV (Threshold of Visibility)를 찾기 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise), 정적 Brazil-D, 그리고 TU (Typical Urban)-6 채널 하에서 수신 성능을 검증해 보았다. 그리고 이를 통해 6MHz 및 8MHz 대역폭에서 4K UHD & HD 계층의 데이터를 고정 수신 그리고 수신 속도가 매우 빠른 이동 환경에서 원활히 수신할 수 있음을 보였다. In this paper, the possibility of a terrestrial fixed 4K UHD (Ultra High Definition) and mobile HD (High Definition) convergence broadcasting service through a single channel employing the FEF (Future Extension Frame) multiplexing technique in DVB (Digital Video Broadcasting)-T2 (Second Generation Terrestrial) systems is examined. The performance of such a service is also investigated. FEF multiplexing technology can be used to adjust the FFT (fast Fourier transform) and CP (cyclic prefix) size for each layer, whereas M-PLP (Multiple-Physical Layer Pipe) multiplexing technology in DVB-T2 systems cannot. The convergence broadcasting service scenario, which can provide fixed 4K UHD and mobile HD broadcasting through a single terrestrial channel, is described, and transmission requirements of the SHVC (Scalable High Efficiency Video Coding) technique are predicted. A convergence broadcasting transmission system structure is described by employing FEF and transmission technologies in DVB-T2 systems. Optimized transmission parameters are drawn to transmit 4K UHD and HD convergence broadcasting by employing a convergence broadcasting transmission structure, and the reception performance of the optimized transmission parameters under AWGN (additive white Gaussian noise), static Brazil-D, and time-varying TU (Typical Urban)-6 channels is examined using computer simulations to find the TOV (threshold of visibility). From the results, for the 6 and 8 MHz bandwidths, reliable reception of both fixed 4K UHD and mobile HD layer data can be achieved under a static fixed and very fast fading multipath channel.