13PR3800, Development of Next-Generation Digital Cable Transmission Technology,
Choi Dong Joon
Abstract
핵심기술 기존방식 대비 30%이상 전송효율을 향상시켜줌으로써 케이블망에서 대용량 고품질 콘텐츠 등 다양한 방송 서비스를 경제적이고 효과적으로 전송하기 위한 고효율 변복조 기술/채널부복호화 기술
최종목표 - 고효율 변복조 및 채널 부호화 기술 개발 ‥ 기존 OpenCable 방식 대비 30% 이상 전송률 향상 … 6MHz 기준 38.8Mbps의 디지털 케이블 전송 속도를 50.4Mbps 이상으로 향상 (채널 부호화 이전 기준) … 6MHz 기준 42.8Mbps의 디지털 케이블 전송 속도를 55.7Mbps 이상으로 향상 (채널 부호화 이후 기준) - 방송용 매체 접속 제어 기술 개발 - 고효율 케이블 전송 실험 시제품 개발 - 차세대 케이블 전송 방식 표준화 - 고효율 케이블 전송 시스템 현장 실험
개발내용 및 결과 o 채널 부복호화 기술 - 최대 70Mbps 데이터 입력에 대한 채널 부호화 처리 제공 - 사용자 입력 데이터 특성에 따라 다른 Robust Level(다중 블록 길이, 디중 부호율) 채널 부호화 기능 제공 - LDPC + BCH 연접의 강인한 채널 부호화 성능 제공 (특허 및 논문 게재) - 하드웨어 복잡도를 최소화 하는 QC(Quasi–Cyclic) LDPC 부호화 방식 도입 - 16QAM 에서 최대 4096QAM QAM Constellations o 고효율 변복조 기술 - OFDM기반 4096QAM 고차 변조 기능 지원 - 6/8 MHz 신호 대역 기능 지원 - MER 40dB 이상의 성능 지원 o 방송 매체 접속 제어(BMAC : Broadcast Medium Access Control) 기술 - 방송 콘텐츠 특성에 따른 대역 스케줄링 기술 - 통계적 다중화를 통한 유휴 대역 확보 가능 - MPEG2 비디오와 AVC 비디오 스트림 특성에 따른 채널 다중화(특허) - 가입자 셀의 채널 전송 특성을 고려한 PHY 계층 전송 제어 - 트래픽의 QoS를 고려한 트래픽 스케줄링 o 고효율 케이블 전송 시스템 실험시제품 개발 - 채널부호화 · 병렬 처리를 위한 QC(Quasi-Cyclic) LDPC 부호 · LDPC(Inner Coder) 다중 모드, 다중 부호율 부호 · 다중 변조 포맷(16/64/256/1024/4096 QAM) 심벌 맵핑 · LDPC(Inner Coder) 다중 모드, 다중 부호율 복호 · Fast Partial Parallel LDPC 디코딩 · 다중 변조 포맷 (16/64/256/1024/4096 QAM) 심벌 디맵핑 · 다중 변조 포맷 연판정 Fast LLR(Log Likely- hood Ratio) - 고효율 변복조 · 시간/주파수 인터리빙 기능 · 파일롯(연속, 분산, 경계, 프리앰블) 삽입 기능 · 프리앰블 삽입 기능 · 4k IFFT 기능 지원 · 순환확장(1/64, 1/128) 삽입 기능 · I/Q 부정합에 강한 DDC (Digital Down-Converter) · SDF (Single Delay Feedback) 방식의 FFT · ML (Maximum Likelihood) 방식의 OFDM 심벌타이밍 동기 · 프리앰블의 파일롯 시퀀스를 이용한 프레임 동기 · 순환 확장을 이용한 소수 주파수 옵셋 추정 · 프리앰블 파일롯을 이용한 정수 주파수 옵셋 추정 · 페이로드의 파일롯을 이용한 CPE(Common Phase Error) 추정 및 보상 · 프리앰블 파일롯을 이용한 채널 추정 및 보상 - 방송용 매체 접속 제어(BMAC) 및 송/수신 제어 · IP기반의 인터넷 데이터(DOCSIS 기반 IP 비디오 스트림)와 MPEG-2 TS 기반의 방송콘텐츠를 단일 채널 내에서 동시 수용 가능 · 전송 채널 트래픽 정보를 이용한 효율적 다중 채널 전송 알고리즘 구현 · IP기반 비디오 스트림의 교환 전송 알고리즘 · 하드웨어 초기화 및 사전 설정 기능 · 가입자 셀의 채널 전송 특성을 고려한 물리 계층 전송 제어 · IP 데이터, video over IP, MPEG TS, GSE 등 다양한 입/출력 포맷 지원 o 고효율 케이블 전송 현장 실험 시스템 구성 및 기능 - CJ헬로비전 양천방송에 현장 실험을 위한 송신 시스템 설치 - 송신 신호의 RF 출력 스펙트럼 및 채널 파워 측정 - CJ헬로비전 상암 DMC에 현장 실험을 위한 수신 시스템 설치 - 수신 신호의 RF 입력 및 채널 파워 측정 - 현장 실험에 대한 성능 홖인 · 영상 신호의 정상 수신 확인 · 에러 카운트를 통한 BER 계산
기술개발배경 o 케이블망의 주파수 이용 자원의 확보 - 현재의 OpenCable의 전송 방식 대비 약 30% 이상의 전송 용량 확보 - 전송 효율을 향상에 따른 에너지 사용 효율 증대 o 케이블망의 관련 사업의 부가 가치 상승 - UHDTV 등 다양한 신규 고품질 멀티미디어 서비스 및 콘텐츠 기술 개발에 파급 효과 - 고효율 전송 방식을 제공하는 송/수신 장치 등 관련 산업 활성화 - 대부분 해외 기술에 의존해 왔던 장비 및 핵심 부품의 수입 대체 및 수출 증대를 통한 기술 적 종속 탈피 - 핵심 기술 및 IPR을 확보하여 케이블 관련 주요 기술 규격인 OpenCable 및 DOCSIS 3.0 이후의 표준화 및 기술을 주도
핵심개발기술의 의의 o 고효율 변복조 기술 - 기존 대비 30% 이상 단위 대역 전송 속도 개선 - 가변 대역 송/수신 지원을 통한 주파수 자원 이용 효율 개선 o 고성능 오류정정 채널 부복호화 기술 - 채널 및 전송 데이터 특성을 고려한 적응형 구조 적용 - 기존 대비 성능 개선(5dB 이상) 및 고속 처리 가능 o 방송 통신 융합 환경을 고려한 신호 프레임 기술 - 양방향 서비스를 위한 전송 지연 최소화, 단말 소비 전력 절감을 위한 신호 프레임 기술 적용 o 방송 매체접속 제어(BMAC-Broadcast Media Access Control) 기술 - 망 상황에 따른 한정된 주파수 자원 이용 효율 극대화: 셀 단위 전송 파라미터 제어 - IP 패킷과 MPEG TS 등 다양한 입력 신호 다중화 및 통합 전송
적용분야 o 기존의 방송 시스템에서 대역제한으로 어려웠던 서비스가 가능 - 대용량 고품질 멀티미디어 (Ex. UHDTV, 다시점 3DTV 등) 서비스 - 케이블망 연동 서비스: 원격교육 등 - 대용량 서비스: 멀티미디어 프로그램 분배 등 o BcN망과 연결하여 국가 전반의 초고속 네트워크 인프라로 활용 - 방송/통신의 융합으로 고용량, 초고속의 정보를 제공.
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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