미래방송미디어표준포럼 ( 국문표준 ) 제정일 : 2017 년 6 월 15 일 FBMF S t a n d a r d 지상파디지털라디오방송송수신정합표준 Specification of Terrestrial Digital Radio Broadcasting
표준초안검토위원회디지털라디오방송분과위원회 표준안심의위원회 미래방송미디어표준포럼운영위원회 성명 소속 직위 위원회및직위 표준번호 표준 ( 과제 ) 제안 이상운 남서울대 위원장 표준초안작성자 양규태 ETRI - 이봉호 ETRI - 백승권 ETRI - 권기원 KETI - 김상진 SBS - 서정일 ETRI - 이태진 ETRI - 정해붕 YTN - 채영석 KBS - 최영학 CBS - - - - 본문서에대한저작권은미래방송미디어표준포럼에있으며, 미래방송미디어표준포럼과사전협의없이이문서의전체 또는일부를상업적목적으로복제또는배포해서는안됩니다. 본표준발간이전에접수된지식재산권확약서정보는본표준의 부록 ( 지식재산권확약서정보 ) 에명시하고있으며, 이후접수 된지식재산권확약서는미래방송미디어표준포럼웹사이트에서확인할수있습니다. 본표준과관련하여접수된확약서외의지식재산권이존재할수있습니다. 발행인 : 미래방송미디어표준포럼의장발행처 : 미래방송미디어표준포럼 06130, 서울특별시강남구테헤란로 7길 22 신관 1108호 Tel : 02-568-3556, Fax : 02-568-3557 발행일 : 2017.6.15
서 문 1. 표준의목적 본표준은국내지상파디지털라디오방송의기본송수신정합표준화를위하여작성하 였다. 2. 주요내용요약 본표준은국내지상파디지털라디오방송의전송메커니즘, 오디오부호화, 채널부호화, 주파수특성등국내지상파디지털라디오방송송수신정합규격을명시한다. 3. 인용표준과의비교 3.1 인용표준과의관련성 본표준은 ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05) Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio 표준을기반으로작성하였다. 3.2 인용표준과본표준의비교표 ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05) 비고 5. 지상파디지털라디오방송서 비스및시스템요구사항 - 추가 5. Audio 6. Transport error coding and 6. 지상파디지털라디오방송송 interleaving 수신정합규격 7. Signalling 8. Re-configuration. xhe-aac 프로파일을 수용할수있도록내용수정 i
Preface 1. Purpose The purpose of this standard is to define transmission specification of domestic terrestrial digital audio broadcasting. 2. Summary The standard defines domestic terrestrial digital audio broadcasting standard including transmission mechanism, audio encoding algorithm, channel coding, frequency characteristics etc. 3. Relationship to Reference Standards 3.1 Relationship to Reference Standards This standard was made based on ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05) Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio. 3.2 Differences between Reference Standards (Recommendations) and this Standard ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05) 비고 5. Service and system requirements of terrestrial digital audio broadcasting 6. Transmission specification of terrestrial digital audio broadcasting - Added 5. Audio 6. Transport error coding and. Extended transmission interleaving specification to include xhe- 7. Signalling AAC profile 8. Re-configuration ii
목 차 1. 적용범위... 1 2. 인용표준... 1 3. 용어정의... 1 4. 약어... 3 5. 지상파디지털라디오방송서비스및시스템요구사항... 5 5.1. 수신품질 (QUALITY OF RECEIVED SIGNAL)... 5 5.1.1. 오디오품질 (AUDIO QUALITY)... 5 5.1.2. 데이터품질 (DATA QUALITY)... 5 5.2. 오디오신호표현형태 (AUDIO SIGNAL FORMAT)... 5 5.3. 전력및스펙트럼효율 (EFFICIENCY OF POWER AND SPECTRUM)... 5 5.4. 수신성능의개선 (IMPROVEMENT OF RECEIVING PERFORMANCE)... 5 5.5. 다중화구성의용이성 (CAPABILITY OF MULTIPLEX CONFIGURATION)... 6 5.6. 커버리지확장의가능성 (CAPABILITY OF COVERAGE)... 6 5.7. 프로그램관련데이터 (PROGRAM-RELATED DATA)... 6 5.8. 서비스할당의융통성 (FLEXIBILITY OF SERVICE ASSIGNMENT)... 6 5.9. 시스템의구조 (STRUCTURE OF SYSTEM)... 6 5.10. 부가가치서비스 (VALUE-ADDED SERVICE)... 7 5.11. 송신설비의공동이용 (SHARING OF EMISSION FACILITY)... 7 5.12. 방송망구성 (ORGANIZATION OF BROADCAST NETWORK)... 7 5.13. 기존서비스에대한상호간섭 (INTERFERENCE TO EXISTING SERVICES)... 7 5.14. 채널대역폭... 7 6. 지상파디지털라디오방송송수신정합규격... 8 6.1. 시스템의구조 (STRUCTURE OF SYSTEM)... 8 6.2. 전송메커니즘 (TRANSPORT MECHANISMS)... 8 6.3. 다중화구성정보 (MULTIPLEX CONFIGURATION INFORMATION)... 10 iii
6.4. USAC 오디오부호화 (AUDIO CODING) 및전송... 12 6.4.1. XHE-AAC 규격개요... 12 6.4.2. 전송오디오데이터정보구성... 13 6.4.3. XHE-AAC DECODER CONFIGURATION... 15 6.4.4. 오디오슈퍼프레임설정... 20 6.4.4.1. 오디오슈퍼프레임내의 XHE-AAC 프레임배치... 23 6.4.4.2. 다수 XHE-AAC 오디오프레임비트열구성... 23 6.4.5. XHE-AAC 에러정정부호... 25 6.4.6. XHE-AAC 서비스시그널링... 26 6.5. 데이터기능 (DATA FEATURES)... 26 6.6. 제한수신 (CONDITIONAL ACCESS)... 28 6.7. 에너지분산 (ENERGY DISPERSAL)... 29 6.8. 길쌈부호화 (CONVOLUTIONAL CODING)... 30 6.9. 시간인터리브 (TIME INTERLEAVING)... 31 6.10. 공통인터리브프레임 (COMMON INTERLEAVED FRAME)... 31 6.11. 디지털라디오방송전송신호 (DAB TRANSMISSION SIGNAL)... 31 6.12. 라디오주파수특성 (RADIO FREQUENCY CHARACTERISTICS)... 32 6.13. 디지털라디오방송에적용되는기본문자 (CHARACTER SET)... 33 부록 Ⅰ-1 지식재산권확약서정보... 3 7 Ⅰ-2 시험인증관련사항... 3 8 Ⅰ-3 본표준의연계 (FAMILY) 표준... 3 9 Ⅰ-4 참고문헌... 4 0 Ⅰ-5 영문표준해설서... 4 1 Ⅰ-6 표준의이력... 4 2 iv
지상파디지털라디오방송송수신정합표준 (Specification of Terrestrial Digital Audio Broadcasting) 1. 적용범위 본표준은국내지상파디지털라디오방송의오디오부호화알고리즘, 다중화, 채널부호화, 변조및문자코드등의송수신정합규격에대한사항을적용범위로한다. 본표준은오디오및데이터서비스를위한전송규격을포함하며, 그세부규격은별도표준을따른다. 2. 인용표준 2.1. 국제표준 [1] ETSI EN 300 401 V2.1.1 (2017-01) (Radio Broadcasting Systems: Digital Audio Broadcasting (DAB) to mobile, portable and fixed receivers) [2] ETSI TS 102 563 V1.2.1 (2010-05) (Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio) [3] ISO/IEC 23003-3: 2012 MPEG-D (MPEG audio technologies), Part 3: Unified speech and audio coding, 2012 [4] ETSI TS 101 756 V1.8.1 (2015-12) (Digital Audio Broadcasting (DAB); Registered Tables 2.2. 국내표준 [1] KS X 1005-1 [2] KS X 1001, KS X 1002 3. 용어정의 3.1 지상파디지털라디오방송 공중이직접수신할수있도록할목적으로디지털오디오및데이터를지상의송신설 비를이용하여지상파대역에서방송하는것을말한다. 3.2 지상파디지털라디오방송오디오서비스 디지털라디오방송에서기본적으로제공하는오디오에따른음성 음향또는그보조데 1
이터로구성되는서비스를말한다. 3.3 지상파디지털라디오방송데이터서비스 디지털라디오방송에서기본적으로제공하는오디오서비스와는독립적인정보를디지털 데이터형태로전송하는모든서비스를의미한다. 3.4 서비스요구사항 지상파디지털라디오방송서비스가갖추어야할기본적인요건을말한다. 3.5 시스템요구사항 서비스요구사항을만족할수있도록지상파디지털라디오방송시스템이갖추어야할 기본적인요건을말한다. 3.6 송수신정합규격 시스템요구사항을만족하는지상파디지털라디오방송을원활하게송출및수신하기위 한기술정보를말한다. 3.7 π/4 DQPSK 데이터전송시전압의크기를동일하게하고위상을바로전에전송된심볼의위상에 0 도, 90 도, 180 도, 270 도의 4 가지중에해당하는위상을더하고천이위상 45 도 (π/4) 를추 가하여전송하는방식을의미한다. 3.8 OFDM 상호직교성을갖는다수반송파를이용하여신호를변조하여다중화하는전송방식을 의미한다. 2
4. 약어 AIC AM AMSS AU CA CIF CRC CU DAB DQPSK ECM EEP EMM ETSI FEC FI FIB FIC FIDC FIG FM IEC ISO ITU-R KS LTO MCI MPEG MPS MSC OE OFDM OSI PAD PRBS PS RDS RS Auxiliary Information Channel Amplitude Modulation Amplitude Modulation Signalling System Access Unit Conditional Access Common Interleaved Frame Cyclic Redundancy Check Capacity Unit Digital Audio Broadcasting Differential Quadrature Phase Shift Keying Entitlement Control Message Equal Error Protection Entitlement Management Message European Telecommunications Standards Institute Forward Error Correction Frequency Information Fast Information Block Fast Information Channel Fast Information Data Channel Fast Information Group Frequency Modulation International Electrotechnical Commission International Organization for Standardization International Telecommunication Union Radiocommunication sector Korean industrial Standards Local Time Offset Multiplex Configuration Information Moving Picture Experts Group MPEG Surround Main Service Channel Other Ensemble Orthogonal Frequency Division Multiplexing Open Systems Interconnection Programme Associated Data Pseudo Random Binary Sequence Parametric Stereo Radio Data System Reed-Solomon (error correction code) 3
SBR Spectral Band Replication SC Synchronization Channel SI Service Information TII Transmitter Identification Information TS Technical Specification UEP Unequal Error Protection USAC Unified Speech and Audio Coding UTC Co-ordinated Universal Time VHF Very High Frequency X-PAD extended PAD xhe-aac extended High Efficiency Advanced Audio Coding 4
5. 지상파디지털라디오방송서비스및시스템요구사항 5.1. 수신품질 (Quality of received signal) 5.1.1. 오디오품질 (Audio quality) ( 의미 ) 오디오품질이란최종수신자가인지하는디지털오디오의품질을말한다. ( 요구사항 ) ITU-R 권고 BS.562 의주관적평가방법의 5 단계평가치로 4.5 이상또는 7 단 계비교평가치로 2.5 이상이되어야한다. 5.1.2. 데이터품질 (Data quality) ( 의미 ) 데이터품질이란최종수신자가획득하는데이터의품질을말한다. ( 요구사항 ) 해당서비스가요구하는비트오류율기준을만족하여야한다. 5.2. 오디오신호표현형태 (Audio signal format) ( 의미 ) 오디오신호표현형태란디지털오디오신호가표현되는형태를말한다. ( 요구사항 ) 소비자형고품질디지털오디오매체 (CD 급 ) 에상응하는품질의 2 채널스테레 오또는 5.1 채널을제공할수있어야한다. 5.3. 전력및스펙트럼효율 (Efficiency of power and spectrum) ( 의미 ) 전력및스펙트럼효율이란전파가점유하는주파수대역의효율및최종송 신전력의효율을의미한다. ( 요구사항 ) 기존의아날로그 FM 시스템보다좋은스펙트럼및전력효율을제공할수 있어야한다. 5.4. 수신성능의개선 (Improvement of receiving performance) ( 의미 ) 다중경로및차단환경에서의수신성능의개선을의미한다. ( 요구사항 ) 필요한경우송신단에서주파수및시간다이버시티와동일채널공간다이버 시티를사용하여수신성능을개선시켜야한다. 5
5.5. 다중화구성의용이성 (Capability of multiplex configuration) ( 의미 ) 다중화구성의용이성이란필요에따라서다중화된구성에대한재구성의가 능성을의미한다. ( 요구사항 ) 오디오품질에대한오디오서비스수와데이터품질에대한데이터서비스 수를절충할수있는구성및재구성을허용해야한다. 5.6. 커버리지확장의가능성 (Capability of coverage) ( 의미 ) 커버리지확장의가능성이란필요에따라서주어진송신출력으로커버리지를 조절할수있음을의미한다. ( 요구사항 ) 주어진송신출력으로커버리지를확장하기위하여서비스품질과오디오프 로그램수및데이터서비스수의절충을허용해야한다. 5.7. 프로그램관련데이터 (Program-related data) ( 의미 ) 프로그램관련데이터란디지털오디오프로그램과관련된각종데이터를의 미한다. ( 요구사항 ) 프로그램관련데이터 ( 예 : 서비스식별자, 프로그램레이블링, 프로그램배송 제어, 판권제어, 제한수신, 동적프로그램링크, 시청각장애인을위한서비 스등 ) 에대한향상된설비를제공할수있어야한다. 5.8. 서비스할당의융통성 (Flexibility of service assignment) ( 의미 ) 서비스할당의융통성이란다중화기내에서융통성있는서비스의할당을의 미한다. ( 요구사항 ) 주어진다중화내에서융통성있는서비스의할당을허용해야한다. 5.9. 시스템의구조 (Structure of system) ( 의미 ) 시스템의구조란통신모델과시스템다중화의구조를의미한다. ( 요구사항 ) 계층화된 ISO 개방시스템상호접속 (OSI) 모델을따르며, 정보기술장치와통 신망의접속을허용하는시스템다중화구조를따라야한다. 6
5.10. 부가가치서비스 (Value-added service) ( 의미 ) 부가가치서비스란부가가치를지닌영상, 오디오및데이터서비스를의미 한다. ( 요구사항 ) 서로다른데이터용량을갖춘부가가치서비스 ( 예, 교통메시지채널, 비즈 니스데이터, 호출신호및정지영상 / 그래픽 ) 공급이가능해야한다. 5.11. 송신설비의공동이용 (Sharing of emission facility) ( 의미 ) 송신설비의공동이용이란여러개의오디오및데이터를전송하는데단일 송신기와단일안테나사용을의미한다. ( 요구사항 ) 여러개의오디오또는데이터를단일송신기와안테나를통해송신할수있 어야한다. 5.12. 방송망구성 (Organization of broadcast network) ( 의미 ) 방송망구성이란송신기, 중계기등을사용하여방송망을구성함을의미한다. ( 요구조건 ) 동일채널중계기 (on-channel repeater) 의사용이가능해야한다. 5.13. 기존서비스에대한상호간섭 (Interference to existing services) ( 의미 ) 기존서비스에대한상호간섭이란기존에실시되고있는방송및통신서비 스에대한상호간섭을의미한다. ( 요구사항 ) 디지털라디오방송은다른서비스로부터의간섭에강건하고다른서비스에간 섭신호로작용하지않도록하여야한다. 5.14. 채널대역폭 ( 의미 ) 지상파디지털라디오방송의각앙상블이사용하는주파수대역폭을의미한다. ( 요구사항 ) 지상파디지털라디오방송의채널대역폭은 1.536MHz 의대역폭을사용한다. 7
6. 지상파디지털라디오방송송수신정합규격 6.1. 시스템의구조 (Structure of system) ( 그림 6-1) 지상파디지털라디오방송시스템구성도 지상파디지털라디오방송시스템은 ( 그림 6-1) 에나타낸바와같이송신단과수신단으로 구성되며, 송신단은오디오및데이터서비스신호의입력장치, 다중화기, OFDM 변조 기, 지상파링크등으로구성된다. 본지상파디지털라디오방송송수신정합표준은 ( 그림 6-1) 의좌측에서우측순으로서술되어있다. 디지털라디오방송의전송메커니즘과다중화구성정보는각각 6.2절과 6.3절에규정되어있다. 6.4절에는디지털라디오방송의주기능인오디오부호화가규정되어있다. 6.5절에는데이터기능을규정하고, 6.6절에는제한수신을규정한다. 6.7절, 6.8절, 6.9절에는디지털라디오방송신호를강건하게하기위한채널부호화를규정한다. 6.10절에는공통인터리브프레임을규정하고, 6.11절은디지털라디오방송신호를규정한다. 6.12 절에는라디오주파수특성이규정되어있다. 마지막으로, 6.13절에는디지털라디오방송에사용되는기본문자가규정되어있다. 6.2. 전송메커니즘 (Transport mechanisms) 디지털오디오서비스와데이터서비스를위한디지털라디오방송시스템에사용되는일 반전송메커니즘은 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 5 장 Transport mechanisms 를따른다. 기본적인전송메커니즘을 ( 그림 6-2) 에나타내었다. 8
FIC 데이터서비스 다중제어데이터 서비스정보 선택적수신제한스크램블러 다중화제어기 FIDC 구성기 서비스정보결합기 선택적수신제한스크램블러 패킷다중화구성기 FIDC MCI SI 패킷모드 SI 고속정보블록구성기 에너지분산스크램블러 FIB 제어신호 에너지분산스크램블러 길쌈부호화기 시간인터리버 길쌈부호화기 CIF 전송프레임다중화기 오디오서비스 데이터서비스 선택적수신제한스크램블러 MPEG 오디오레이어 II 부호화기 패킷다중화구성기 오디오프레임 선택적수신제한스크램블러 선택적수신제한패킷스크램블러모드데이터 에너지분산스크램블러 에너지분산스크램블러 길쌈부호화기 길쌈부호화기 시간인터리버 시간인터리버 주서비스다중화기 FIC 및 MSC 심볼발생기 동기, 채널심볼발생기 OFDM 신호발생기 비디오서비스 비디오부호화기 TS 패킷구성기및외부호화기 비디오스트림 선택적수신제한스크램블러 에너지분산스크램블러 길쌈부호화기 시간인터리버 TII 신호발생기 데이터서비스 스트림모드데이터 선택적수신제한스크램블러 에너지분산스크램블러 길쌈부호화기 시간인터리버 전송신호 ( 그림 6-2) 디지털라디오방송전송메커니즘개념도 디지털라디오방송신호의전송프레임은 ( 그림 6-3) 과같이세개의채널로구성된다. 첫째는동기채널 (SC) 이고, 둘째는고속정보채널 (FIC) 이며셋째는주서비스채널 (MSC) 이다. FIC는고속정보블록 (FIB) 으로구성되며, 기본기능은 MSC의구성을해석하는데필요한제어정보전달이다. 이제어정보의핵심부분은다중화구성정보 (MCI) 이고이것은다중화구조에대한정보를포함하며필요한경우그재다중화구조를포함한다. FIC에포함될수있는기타의정보는서비스정보 (SI), 제한수신 (CA) 관리정보그리고고속정보데이터채널 (FIDC) 이있다. MCI를신속하고안전하게획득할수있도록하기위해 FIC는시간인터리빙을하지않고높은수준의전송오류보호를적용하여전송한다. MSC는공통인터리브프레임 (CIF) 시퀀스로구성된다. 하나의 CIF는 55,296 비트의데이터단위이고, 매 24ms 마다전송된다. CIF에서주소를할당할수있는가장작은단위는 CU이고한 CU는 64 비트이다. 여러개의 CU가연결되어기본전송단위인하나의 MSC가구성되고, 이것을서브채널 (Sub-channel) 이라한다. 그러므로 MSC는다중서브채널들로구성된다. 9
전송프레임 시간인터리브적용않음 시간인터리브적용 동기채널고속정보채널 (FIC) 주서비스채널 (MSC).. FIB FIB CIF CIF 고속정보블록들 (FIBs) 공통인터리브프레임들 (CIFs) ( 그림 6-3) 디지털라디오방송의전송프레임구조 MSC의서비스컴포넌트용으로스트림모드와패킷모드의두가지전송모드가지원된다. 스트림모드는정보원에서목적지까지지정된한서브채널을통하여고정비트율로투명한 (Transparent) 전송을제공한다. 패킷모드는한서브채널에수개의데이터서비스컴포넌트를전달하려는목적으로정의된다. 각서브채널은한개또는그이상의서비스컴포넌트를전달할수있다. 6.3. 다중화구성정보 (Multiplex Configuration Information) 시스템의다중화구성정보는 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 6 장 Multiplex Configuration Information 을따른다. MCI 는 FIC 로전달되며, 디지털라디오방송다중화에대한구성정보를제공한다. 구체적 으로 MCI 는다음과같은정보를제공한다. 가. 나. 다. 라. 마. 서브채널구성앙상블내에서가능한서비스목록 ( 앙상블은디지털라디오방송의오디오서비스및데이터서비스로구성되는최상위컨테이너이다.) 서비스와서비스컴포넌트에대한연결정보서브채널과서비스컴포넌트에대한연결정보다중화재구성 (Multiplex re-configuration) 관리정보 10
앙상블 대한민국디지털라디오방송앙상블 1 번 서비스 알파 1 라디오 알파 1TV 베타라디오 알파 2 라디오 서비스컴포넌트 오디오 알파 TMC 알파 SI 비디오 오디오 2 nd -ry 오디오 오디오 MCI SI FIDC 서브채널 a 서브채널 b 서브채널 c 서브채널 d 서브채널 e 서브채널 63 고속정보채널 주서비스채널 ( 그림 6-4) 디지털라디오방송다중화구성의예 데이터서비스컴포넌트타입 (DSCTy) 은 ETSI EN 300 401 V2.1.1의 6.3.1에정의된타입코드이외에한가지의타입코드를추가로지원하여야한다. DSCTy는 MCI로전달되며데이터형태를띤서비스컴포넌트에대한타입정보를제공한다. 이에따라, 적용되는 DSCTy는 < 표 6-1> 과같다. < 표 6-1> ETSI EN 300 401 V2.1.1 의 DSCTy DSCTy (Data Service Component Type): this 6-bit field shall indicate the transport protocol used by the data service component. The interpretation of this field shall be as defined in ETSI TS 101 756 V1.8.1 [4]. b13 - b8 000000 Unspecified data 000101 Transparent Data Channel (TDC) 011000 Digital Multimedia Broadcasting (DMB), 지상파디지털멀티미디어방송비디오송수신 정합표준참조 111100 Multimedia Object Transfer (MOT) 111101 Proprietary service, no DSCTy signalled 111110 Not used 111111 Not used 11
6.4. USAC 오디오부호화 (Audio coding) 및전송 xhe-aac 오디오스트림을 DAB망을통해전송하기위해서는 xhe-aac 오디오코덱의파라미터범위와특성에맞는프로파일이정의되어야한다. 또한압축된 xhe-aac 스트림을 DAB 주서비스채널을통해다중화하여전송하고자할경우오디오슈퍼프레임으로구성하여실제전송조건에맞도록전송해야한다. 또한 xhe-aac 오디오스트림의강건한전송을보장하기위해별도의 FEC를적용해야한다. 또한 xhe-aac 복호화기는기존 DAB+ 와역호환성을보장하기위하여 HE-AAC v2를적용하는 DAB+ 스트림의디코딩기능을포함하여지원하여야한다. 6.4.1. xhe-aac 규격개요 xhe-aac 규격은총 4개의프로파일 Level로정의되어있으며, 모든프로파일 Level은 USAC 프로파일 Level 2를포함하고있다. USAC 프로파일 Level 2는 mono와 stereo 디코딩기능을지원하는프로파일이다. 따라서 xhe-aac 규격은 mono와 stereo 신호에대해서 USAC으로디코딩할수있어야한다. 본전송규격에서는 xhe-aac 프로파일 Level 2만을지원하는것으로한다. 즉, USAC의 mono와 stereo 비트스트림을디코딩할수있어야하며, 동시에 HE-AAC v2의 mono와 stereo 비트스트림에대해서디코딩을수행할수있어야한다. 다채널신호에대한지원은 MPEG Surround 기술을활용함으로써, mono와 stereo 신호에대한하위호환성을유지시킬수있다. xhe-aac의압축시스템구조는 ( 그림 6-5) 와같이도시할수있다. xhe-aac는기존 AAC 계열의코딩방식과선택적구조로인코딩 / 디코딩과정을거쳐재생될수있다. 추가적으로다채널오디오신호나다채널을위한바이노럴신호를전송하기위한 MPS 인코딩방식이적용될경우, 오디오채널코어인코딩과정이전에 MPS 인코딩을수행하고출력된모노혹은스테레오신호에대해서코어인코딩과정을수행한다. xhe-aac의구성요소는 AAC 계열의코딩툴과마찬가지로, SBR, 스테레오코딩툴을포함하고있으나독립적인개정안으로표준이진행되지않고 xhe-aac 표준기술에모두포함되어있으므로하나의 xhe-aac 인코딩블록으로표현하는것이적절하다. 스테레오코딩툴에차이가있다면, AAC 계열의코딩툴은 PS 코딩방식을활용하고있으나, xhe-aac는스테레오버전의 MPS212를활용하여보다향상된스테레오음질을제공할수있다. SBR 모듈도몇가지기능이추가되어 esbr(enhanced SBR) 로정의되어활용되고있다. 12
(a) 오디오소스인코딩 (b) 오디오소스디코딩 ( 그림 6-5) 오디오소스인코딩 / 디코딩개요 6.4.2. 전송오디오데이터정보구성 xhe-aac 오디오스트림은다수의프레임이경계구분없이하나의오디오슈퍼프레임으로구성되어전송된다. 전송된오디오슈퍼프레임을해석하기에앞서, 기본적인전송오디오프레임에대한구문정보를추출하여야한다. 표 <6-2> 은이를나타내는구문정보를포함하는구문함수이다. 13
< 표 6-2> Audio_super_frame( ) 신택스 Syntax No.of bits Mnemonic Audio_super_frame( ) { audio_coding; 2 uimsbf switch (audio_coding) { uimsbf case xhe-aac: audio_mode; 2 audio_sampling_rate; 3 uimsbf audio_specific_config; 1 uimsbf xheaac_super_frame( ); break; case AAC: heaac_super_frame( ); break; } } < 표 6-3> audio_coding 신택스 Index audio_coding 00 AAC 01 Reserved 10 Reserved 11 xhe-aac < 표 6-4> audio_mode 신택스 Index audio_mode 00 mono 01 Reserved 10 Stereo 11 reserved 14
< 표 6-5> audio_sampling_rate 신택스 Index audio_sampling_rate 000 12 001 19.6 010 24 011 25.6 100 28.8 101 35.2 110 38.4 111 48 < 표 6-6> audio_specific_config 신택스 Index audio_specific_config 00 xhe-aac header not included 01 xhe-aac header included audio_coding audio_mode audio_sampling_rate audio_specific_config sbr_flag 전송오디오프레임의해당오디오코덱방식을알려준다. 본구문정보로부터 AAC 혹은 xhe-aac 디코더가선택된다. xhe-aac 코덱이선택되면 xhe-aac 프로파일을나타내기위한구문정보로, 모노혹은스테레오코딩모드가결정된다. 디코딩하기위한표본주파수를결정한다. 코딩모드인 xhe- AAC의내부표본주파수가달리정의된다. xhe-aac의헤더정보포함여부를결정하는플레그비트로값이설정되면 xhe-aac 헤더정보가포함된다. AAC로디코딩시, SBR 사용여부를결정하는플레그비트로값이설정되면 SBR 코딩모드를적용한다. 6.4.3. xhe-aac Decoder configuration xhe-aac 디코딩형상및관련파라미터는전송되는비트스트림의정보에따라결정되 며, 인코딩과정에서도입력비트율에따라서자동적으로결정되어야한다. xhe-aac 부 호화시고려해야하는파라미터는다음과같다. Ÿ Ÿ Ÿ 오디오코덱비트율 : 전송환경에따른오디오비트율설정 오디오레이아웃타입 : Mono or Stereo MPEG Surround 사용여부 : 멀티채널서비스및스테레오신호와하위호환성 15
제공 단순히방송사업자가위와같은파라미터를입력하면 xhe-aac 오디오인코더는자동적으로인코딩을위한파라미터를세팅해야한다. 대부분의파라미터는정적인파라미터로세팅되어전송되며, 간혹프레임단위로변경이되는파라미터도있다. SBR의 Dynamic Config 정보가그예이나, 대부분의파라미터는정적으로한번세팅되면그대로활용된다. xhe-aac Static Config 정보는다음과같은구문함수로정의되어있다. 다음은상기방송사업자가세팅한파라미터정보부터최적의인코더파라미터값을세팅하기위해정적으로정의되는구문요소로 xheaacstaticconfig( ) 로부터시작하여각구문요소정보로부터디코더파라미터값을추출한다. < 표 6-7> xheaacstaticconfig( ) 신택스 Syntax No.of bits Mnemonic xheaacstaticconfig( ) { coresbrframelengthindexdabplus; 2 uimsbf xheaacdecoderconfig( ); usacconfigextensionpresent; 1 uimsbf if (usacconfigextensionpresent==1) { UsacConfigExtension( ); } } NOTE: coresbrframelengthindexdabplus 는 USAC의 coresbrframelengthindex-1과 동일하다. ( 예, coresbrframelengthindexdabplus==0는 coresbrframelengthindex==1이다.) 16
< 표 6-8> xheaacdecoderconfig( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic xheaacdecoderconfig( ) { elemidx == 0; switch (audio_mode){ case: 00 usacelementtype[elemidx]= ID_USAC_SCE; UsacSingleChannelElementConfig( ): break; case: 10 usacelementtype[elemidx]= ID_USAC_CPE; UsacChannelPairElementConfig( ); break; } } < 표 6-9> UsacSingleChannelElementConfig( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic UsacSingleChannelElementConfig(sbrRatioIndex) { noisefiling; 1 bsblf if (sbrratioindex > 0) { SbrConfig( ); } } < 표 6-10> UsacChannelPairElementConfig( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic UsacChannelPairElementConfig(sbrRatioIndex) { noisefilling; 1 bsblf 17
} if (sbrratioindex > 0) { SbrConfig( ); stereoconfigindex; 2 uimsbf } else { stereoconfigindex = 0; } if (stereoconfigindex > 0) { Mps212Config(stereoConfigIndex); } < 표 6-11> SbrConfig( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic SbrConfig( ) { harmonicsbr; 1 bsblf bs_intertes; 1 bsblf bs_pvc; 1 bsblf SbrDfltHeader( ); } < 표 6-12> SbrDfltHeader( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic SbrDfltHeader( ) { dflt_start_freq; 4 uimsbf dflt_stop_freq; 4 uimsbf dflt_header_extra1; 1 uimsbf dflt_header_extra2; 1 uimsbf if (dflt_header_extra1 == 1) { dflt_freq_scale; 2 uimsbf dflt_alter_scale; 1 uimsbf dflt_noise_bands; 2 uimsbf 18
} } if (dflt_header_extra2 == 1) { dflt_limiter_bands; 2 uimsbf dflt_limiter_gains; 2 uimsbf dflt_interpol_freq; 1 uimsbf dflt_smoothing_mode; 1 uimsbf } < 표 6-13> Mps212Config( ) 신택스 Syntax No. of bits Mnemonic Mps212Config(stereoConfigIndex) { bsfreqres; 3 uimsbf bsfixedgaindmx; 3 uimsbf bstempshapeconfig; 2 uimsbf bshighratemode; 1 uimsbf bsphasecoding; 1 uimsbf bsottbandsphasepresent; 1 uimsbf if (bsottbandsphasepresent) { bsottbandsphase; 5 uimsbf } if (bsresidualcoding) { bsresidualbands; 1 uimsbf bsottbandsphase = max(bsottbandsphase,bsresidualbands); bspseudolr; 1 uimsbf } } 디코더형상을결정하는정보를담고있는구 xheaacstaticconfig( ) 문함수이다. 본함수의시작으로디코더형상이세팅된다. xheaacsinglechannelelementconfig( ) mono 신호를디코딩하기위해디코더세팅에필요한정보를제공하는구문함수이다. xheaacchannelpairelementconfig( ) stereo 신호를디코딩하기위해디코더세팅에필요한정보를제공하는구문함수이다. 19
UsacCoreConfig( ) SbrConfig( ) SbrDfltHeader( ) MPS212Config( ) 이하구문함수및정보는 xhe-aac에정의된것들과동일하다. UsacCoreConfig 함수는 xhe-aac에서코어코딩에해당되는디코더를구동하기위해필요한구문정보를불러온다. xhe-aac 음질에주된영향을미치는 noisefilling 구문정보만정의하며, 고도의연산량을필요로하는 Time-warpping 툴 (tw_mdct) 은사용하지않는것으로정의한다. 본구문함수는 xhe-aac의 SBR 디코더형상을정의한다. 주된성능영향을미치는 harmonicsbr은전송되는비트정보로부터구문정보를파싱하고, 성능에크게영향을미치지못하며, 복잡도를증가시키는기타툴들 (bs_intertes, bs_pvc) 은활용하지않는다. SBR 파라미터를디코딩하기위한세팅이다. 모두 USAC의구문과동일하며추가적인변동사항은없다. MPS212의디코더형상을세팅하기위한구문함수이다. xhe-aac에서 MPS 형상은비트율에따라 SBR 코딩모드와결합되어다양하게세팅될수있다. 각각의구문정보는 xhe- AAC과동일하다. 특이사항은 bsdecorrconfig 에대한구문정보는전송하지않는다. 이는 xhe-aac의 MPS 모듈이항상 bsdecorrconfig == 0이기때문이다. 6.4.4. 오디오슈퍼프레임설정 xhe-aac 오디오슈퍼프레임은고정된크기를가지며다음과같이세가지섹션 (section) 으로구성된다. Ÿ Header section 오디오슈퍼프레임에포함되어있는오디오프레임의경계의개수정보를가지 고있어야하며, 첫번째오디오프레임의비트소진레벨 (reservoir fill level) 에 대한정보를가지고있다. 따라서헤더섹션에는다음과같이세가지정보를구 문정보로전달해주어야한다. Ÿ Payload section 오디오프레임에대한비트정보를가지고있는섹션으로바이트단위로비트열을 20
저장한다. 프레임간의경계에는별다른추가패딩 (padding) 바이트없이프레임 별로비트열의길이에상관없이연속적으로붙여서전송되는섹션이다. Ÿ Directory section 프레임별비트열의경계위치정보를가지고있으며, 위치정보는해당슈퍼프 레임내에서만정의된다. 위치정보는바이트단위카운트로위치를설명해줄 수있으며헤더섹션에서추출한 b 개의프레임경계에대한위치정보를제공 한다. ( 그림 6-6) xhe-aac 슈퍼프레임구조예시 21
< 표 6-14> xheaac_super_frame( ) 신택스 Syntax xheaac_super_frame( ) { No.of bits Mnemonic } bsframebordercount; 12 bsbitreservoirlevel; 4 FixedHeaderCRC; 8 if(codec_specific_config) xheaacstaticconfig(); for(n=0;n<bsframebordercount;n++){ xheaac_au[n]; 8 x u[n] xheaac_crc[n]; 4 } for (n=0;n<b;n++){ auborderindex[b-n-1] = bsframeborderindex; bsframebordercount; } 임의의하나의슈퍼프레임유료부하부분에실어보낼수있는오디오프레임비트열의경계수를나타내는정보이다. 만일에 bsframebordercount 슈퍼프레임에포함되는마지막프레임의비트열이온전히슈퍼프레임안에포함될수있다면프레임경계카운트의수는페이로드섹션에전송되는프레임수와동일하다. 슈퍼프레임에포함되는첫번째오디오프레임의비트소진레 bsbitreservoirlevel 벨을표시한다. 만일에포함된프레임경계가없다면슈퍼프레임의전체비트소진레벨을나타낸다. FixedHeaderCRC Header section에대한 CRC 코드로 8 비트를할당한다. bsframeborderindex bsframebordercount 프레임경계위치는슈퍼프레임에포함된마지막오디오프레임의경계부터역순으로그위치정보를제공한다. 14 비트는위치에대한인덱스정보를나타내고, 4 비트는프레임경계카운트에대한정보를가진다. 4 비트의경계카운트정보는만일에헤더정보에에러가발생하더라도다수의경계카운트정보가존재하여디코더에서프레임경계를찾아가는데문제가발생하지않는다. 22
6.4.4.1. 오디오슈퍼프레임내의 xhe-aac 프레임배치 오디오슈퍼프레임의유로부하부분에전송되는오디오프레임비트열은실제고정된프레임단위오디오신호를입력받아인코딩한결과의비트열로표현되어오디오프레임을구성한다. 바이트단위로비트열이구성되며, 16 비트의 CRC 코드가포함되어있다. Ÿ xhe-aac AU xhe-aac AU 는실제 xhe-aac 디코더를통하여오디오신호를생성하는데활 용되는정보이다. xhe-aac의가변비트율에따라인코딩을진행하므로, AU의사이즈는동일한사이즈의오디오프레임신호라도달라질수있다. AU의첫번째비트는 usacindependencyflag에대한것으로 usacindependencyflag이 1 이어야이전프레임의정보없이현재프레임의오디오신호를디코딩할수있다. 따라서하나의슈퍼프레임에적어도한개의오디오프레임이존재하여야하며, 적어도하나의 usacindependencyflag는 1로되어있어야한다. Ÿ xhe-aac AU CRC xhe-aac AU 에대한 CRC 코드도생성하며프레임당 16 비트를할당하여 CRC 코드를생성한다. 6.4.4.2. 다수 xhe-aac 오디오프레임비트열구성 연속적으로입력되는오디오프레임신호는각각이 xhe-aac 인코딩과정을거쳐 AU로변환된다. 고정비트율은장구간을두고보장할수있으나, 각프레임별소진되는비트수는고정적이지않다. 따라서오디오프레임의 AU는그길이를슈퍼프레임내에서달리될수있다. 이는인코딩되는오디오품질을높이기위한것으로장구간에서난이도가높은프레임에대해서많은비트를할당하고지각적으로중요하지못한프레임에대해서적은비트를할당할수있도록비트소진레벨을참조하여결정할수있다. 비트소진레벨을디코더에전달하는이유는입력되는 AU 버퍼사이즈를줄일수있으며, 추가적인오디오디코더지연시간을줄일수있기때문이다. 23
( 그림 6-7) 다수의 xhe-aac 오디오프레임의슈퍼프레임유료부하구성예시 xhe-aac 오디오인코더는전송을위한슈퍼프레임을생성한다. 오디오프레임비트열 의바이트정렬을위해 xhe-aac AU 는 Null 비트를채워바이트단위로맞춘다. 오디오프레임의경계는슈퍼프레임과그경계를맞출필요가없다. 오디오프레임의 AU에대한비트열은오디오입력에따라순차적으로가변비트열로연결되어슈퍼프레임의고정비트율에맞추어잘라져서전송된다. 따라서하나의슈퍼프레임에는가변적개수의오디오프레임 AU가포함될수있다. 그러나슈퍼프레임의헤더정보와디렉토리정보에서추출된 AU 경계정보를기반으로오디오프레임의 AU를추출하여디코딩할수있다. 만일에임의의오디오프레임 AU의비트열이하나의슈퍼프레임에 1 바이트이상걸치지않는다면, 디렉토리섹션에서는 프레임경계정보 에대한구문정보를포함하지않는다. 정확히는 프레임경계정보 관련 2 바이트를포함해서 3 바이트미만의오디오프레임데이터 AU의경계정보는현재슈퍼프레임에서경계정보를추출할수없다. 이경우에는다음슈퍼프레임에서이를표현하는데디렉토리섹션의마지막 프레임경계정보 가이에대한정보를나타낸다. 예를들어, 마지막 프레임경계정보 가 0xFFF로명시되어있으면마지막오디오프레임 AU의마지막바이트정보는이전프레임에걸쳐있다는것이며, 디코더는마지막 AU 프레임의디코딩을위하여이전슈퍼프레임의유료부하부분에서 2 바이트의데이터를항상버퍼링하고있어야한다. 비트소진제어장치는 MPEG 코드에서일반적으로활용되는메커니즘이다. 이는단구간에서는가변적인비트율을보이나장구간에서는고정된비트율을출력할수있으므로, 주어진구간내에서최선의음질을제공할수있다. 따라서 xhe-aac 오디오인코더는비트소진레벨이충분히높다면, 현재프레임들을인코딩하는데비트를추가적으로필요하면할당하고그비트소진레벨을낮춘다. 반대로더이상비트를소진해야할상황이아니라면, 비트소진레벨을높여서이후필요한구간에서비트를활용할수있도록한다. 24
6.4.5. xhe-aac 에러정정부호 xhe-aac 스트림에대한강인한전송을보장하기위해서는 RS 부호화및가상인터리버 (virtual interleaver) 를적용하며 ETSI TS 102 563 V1.2.1 Digital Audio Broadcasting (DAB); Transport of Advanced Audio Coding (AAC) audio 의 6. Transport error coding and interleaving 규격을따른다. ( 그림 6-8) RS 및 Virtual interleaving xhe-aac 부호화기로부터생성된오디오슈퍼프레임은가상인터리빙을위해 sub channel index 수만큼의바이트를수직으로배치하여, 최종적으로수직으로는 sub channel index 바이트길이를가지며수평으로는 110 바이트크기의가지는 2차원배열의데이터를구성한다. 이후수평으로구성된 110 바이트에 RS(120, 110, t=5) 부호화를적용한후 10 바이트의패러티바이트열을수평으로연속적으로배열한다. 실제전송은 ( 그림 6-8) 과같이 USAC 오디오슈퍼프레임을순차적으로전송한후패러 티바이트를이어전송한다. 25
6.4.6. xhe-aac 서비스시그널링 DAB+ 가 USAC 오디오코덱으로인코딩된데이터를전송하고있다는것을수신단에시 그널링하기위해서는 FIG 0/2 Service organization 에관련정보를실어보내야한다. 이 를위해 < 표 6-15> 와같이 USAC 오디오코덱필드를추가로정의한다. < 표 6-15> FIG 0/2 Service organization 의 ASCTy field ASCType field b13-b8 의미 000000 foreground sound (MPEG1 or II coding) 000001 background sound (MPEG1 or II coding) 000010 multi-channel audio extension (MPEG II coding) 111110 USAC 111111 HE-AAC v2 또한 USAC 은 EEP 프로파일을사용하므로 FIG 0/1 Sub-channel organization 의 Short/Long form field 값을 1 로설정하여 long form 파라미터를사용하여야한다. 6.5. 서비스정보 (Service Information) FIC 를통해서전달될수있는서비스정보 (SI) 는 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 8 장 Service Information 을따른다. FIC를통해서전달될수있는서비스정보 (SI) 에는서비스컴포넌트언어 (Service component language), 서비스연결정보 (Service linking information), 날짜와시간, 프로그램타입 (PTy: Program Type), 어나운스먼트 (Announcement), 타앙상블서비스 (OE services), 주파수정보 (FI), 앙상블레이블, 서비스레이블, 서비스컴포넌트레이블등이포함되어야하며디지털라디오수신기는반드시모든서비스정보를디코딩할수있어야한다. FIC 의용량이제한적이므로보통시스템제어관련정보를표시하는 MCI 를우선적으로 전송한다. 26
서비스컴포넌트언어 (Service component language) 정보 (information) 는서비스컴포넌트와연관된언어를수신기에게알려주기위한것으로디지털라디오송신기에서는이를위해 FIG 0/5(Type 0, Extension 5) 데이터구조로가공되어 (encoded) 전송되어야한다. 디지털라디오수신기에서는반드시서비스컴포넌트언어데이터를디코딩하여야하며관련언어를지원해야한다. 기본적으로한국어를지원해야하며추가로영어및기타언어를지원해야한다. 시간및국가정보는위치에무관한시간정보인 UTC 데이터와각국가별시간을식별하기위한국가정보를제공하기위한목적으로, date and time 정보는 FIG 0/10 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 또한지역별시간차이 (local time offset) 데이터를제공하기위한국가식별정보 (Country, LTO and International table) 는 FIG 0/9 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 수신기에서는 UTC 시간및국가식별데이터를수신하여수신지역의시간을구성하여디스플레이하거나수신기구동에적용할수있다. 프로그램타입 (Program type) 정보는청취자의의도에따라프로그램을분류하기위한목적으로 FIG 0/17 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 서비스제공자가분류한프로그램콘텐츠를기반으로청취자가원하는서비스에접근하기위한다른형태의서비스접근기능을제공하기위한목적의정보에해당한다. 프로그램타입정보는반드시전송되어야하며수신기는이를수신하여청취자가프로그램타입별로프로그램을구성하거나안내받고자할경우관련기능을제공할수있도록수신및처리기능을제공해야한다. 어나운스먼트 (Announcements) 정보는 RDS의교통정보어나운스먼트와유사한기능으로뉴스속보 (news flashes) 및간단한일기예보 (weather bulletins) 와같은범주의속보를전하는기능으로어나운스먼트타입을지정하기위한 announcement support와다른서비스로연계를위한 announcement switching으로분류하여관련데이터를제공한다. Announcement support은 FIG 0/18로 Announcement switching은 FIG 0/19 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 수신기는어나운스먼트데이터를수신하여현재청취또는수신중인서비스나오디오소스로부터해당어나운스먼트가제공되는프로그램서비스로즉시이동할수있는기능을지원해야한다. 국내디지털라디오수신기는어나운스먼트정보를반드시수신하여관련기능을제공하여야한다. 주파수정보 (Frequency information) 은 DAB 앙상블에대한주파수정보와현재수신중인앙상블의주서비스컴포넌트 (Primary service component) 를전송하는인접 DRM, FM 및 AM 주파수정보를제공하기위한목적으로 FIG 0/21 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 수신기는서비스연계 (Service following) 서비스제공을위해서반드시주파수 27
정보를수신디코딩하여관련기능을제공하여야한다. 타앙상블서비스 (OE services) 은다른인접한 DAB 앙상블에서전송되고있는서비스를식별하기위한목적으로 FIG 0/24 데이터구조로가공되며 service following 기능을위해서반드시전송되어야한다. 디지털라디오수신기는타앙상블정보를수신하여관련데이터베이스를구성하고서비스연계와같은기능을지원하여야한다. 타앙상블프로그램타입및타앙상블어나운스먼트정보는현재수신중인앙상블과유사한방법으로인접한다른앙상블에대한관련정보를제공하기위한데이터이다. 타앙상블프로그램타입의경우 FIG 0/17, 타앙상블의어나운스먼트의경우 FIG 0/25(OE announcement support) 및 FIG 0/26(OE announcement switching) 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 앙상블레이블 (Ensemble label) 은앙상블에대한라벨정보를제공하기위한목적으로 FIG 1/0 및 FIG 2/0 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 본정보는반드시전송되어야하며수신기는해당라벨정보를수신디코딩하여청취자에게화면또는음성으로앙상블의라벨정보를제공할수있어야한다. 서비스레이블 (Service label) 은서비스에대한라벨정보를제공하기위한목적으로프로그램서비스라벨인경우는 FIG 1/1 및 FIG 2/1 데이터구조로, 데이터서비스라벨인경우에는 FIG 1/5 및 FIG 2/5 데이터구조로가공되어제공되어야한다. 또한서비스컴포넌트라벨을제공하고자할경우에는 FIG 1/4 및 FIG 2/4 데이터구조로가공하여전송하여야한다. X-PAD user application 라벨인경우는 FIG 1/6 및 FIG 2/6 데이터구조로가공하여전송하여야한다. 서비스연결정보 (Service linking information) 는서비스연계 (service following) 서비스를위한목적으로 FIG 0/6 데이터구조로가공되어전송되어야한다. 디지털라디오수신기는반드시서비스연결정보와앙상블정보및주파수정보를수신하여서비스연결데이터베이스 (service linkage set database) 를구축하고해당기능을지원하여야한다. 6.6. 제한수신 (Conditional Access) 제한수신에대한일반적인내용은 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 9 장 Conditional Access 를따른다. 28
CA 의목적은일반적으로사용권한이있는사용자만이서비스또는서비스컴포넌트에 접근하는것을허용하기위한것이다. ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 9 장 Conditional Access 에는스트림모드및패킷모드에대 한스크램블과정과고속정보데이터채널에대한스크램블과정이규정되어있으며, CA 의신호와동기를제공하기위해사용되는파라미터들이규정되어있다. 또한 CA 를위해전송되는자격검사메시지 (ECM) 와자격관리메시지 (EMM) 가규정되어있 다. MCI 는서비스컴포넌트에대한스크램블여부를지시하는파라미터와디스크램블하 기위해필요한파라미터를찾는방법을포함한다. 6.7. 에너지분산 (Energy dispersal) 디지털라디오방송신호의에너지분산방법은 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 10 장 Energy dispersal 을따른다. 에너지분산의목적은전송되는디지털라디오방송신호가바람직하 지않은규칙성에의하여발생되는전송신호패턴의왜곡을방지하기위함이다. PRBS 신호발생기 ( 그림 6-9 참조 ) 는생성다항식에따라구현된피드백쉬프트레지스터를통하여의사랜덤이진시퀀스 (PRBS) 를얻고이를입력신호에모듈로 2 (modulo-2) 연산후그값을다시더하여길쌈부호기측으로출력한다. PRBS 신호의첫비트정보는 < 표 6-16> 과같다. 초기화워드 1 1 1 1 1 1 1 1 1 PRBS ( 그림 6-9) PRBS 신호발생기 < 표 6-16> PRBS 신호의첫 16 비트정보 비트인덱스 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 29
비트값 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 6.8. 길쌈부호화 (Convolutional coding) 길쌈부호화과정은각에너지분산스크램블러의출력단에적용되며 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 11 장 Convolutional coding 을따른다. 이는신호왜곡전파조건에대항하기 위해필요한오류보호메커니즘의일부로서여분데이터를생성하는과정이다. 길쌈부호화파라미터는전달되는서비스의형식, 순비트율 (Net bit rate) 그리고오류보호레벨에따라다르며, 오류보호방법에는비균등오류보호 (UEP) 와균등오류보호 (EEP) 가있다. UEP는근본적으로오디오를위해설계되었으나데이터에도적용할수있으며, EEP 는데이터뿐만아니라오디오에도적용할수있다. 입력신호에길쌈부호를적용하면모부호화율 1/4 을사용할경우정보량이약 4 배로증 가하게된다. 출력신호에대해서사전에정해진비트율에대응하도록비트데이터를뽑 아내게되는데이과정을펑크쳐링 (Puncturing) 처리라한다. 채널부호화는길쌈부호화와펑크쳐링처리로구성되며, 길쌈부호화의생성다항식에대 한정의는 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의 11.1.1 을따르고, 펑크쳐링처리는 11.1.2 를따른다. 길쌈부호의 4 개부호벡터에대한생성다항식의 8 진수형식은 133, 171, 145, 133 이며, ( 그 림 6-10) 에길쌈부호화기를나타내었다. a i x 0,i x 1,i x 2,i x 3,i ( 그림 6-10) 길쌈부호화기 30
6.9. 시간인터리브 (Time interleaving) 시간인터리브과정은 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 12 장 Time interleaving 을따른다. 시 간인터리브는각길쌈부호화기의출력단에적용된다. 단, MSC 의서브채널신호에적용 되나 FIC 에는적용되지않는다. 6.10. 공통인터리브프레임 (Common Interleaved Frame) CIF 의구조는 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 13 장 Common Interleaved Frame 을따른다. 시간인터리브가적용된논리프레임을 CIF 라는구조에조합하는방법이규정되어있다. 한 CIF는 55,296 비트로서 864 CU에해당하며 24ms마다전송된다. CIF 구성정보는 FIC 에의하여전달되는 MCI에포함된다. CU로구성되는서브채널은 CIF 프레임내에서고유의서브채널식별자 (Id) 를가지며서브채널의집합이 CIF 전체를채우지못하는경우 CU 단위로 6.7절에규정된 PRBS를이용하여패딩 (padding) 한다. ( 그림 6-11) 에 CIF 구조의예를나타내었다. 서브채널 SubChId=p 서브채널 SubChId=m 패딩 (padding) 서브채널 SubChId=k 서브채널 SubChId=l 패딩 (padding) CIF 0 1 2 34...... 862 863 CU 주소 ( 그림 6-11) CIF 구조의예 6.11. 디지털라디오방송전송신호 (DAB transmission signal) 디지털라디오방송의시간영역전송신호에대한규정은 ETSI EN 300 401 V2.1.1의제14 장 DAB transmission signal을따른다. 전송프레임지속시간은 96ms이다. 전송프레임은연속적인직교주파수분할다중 (OFDM) 심볼로구성되며, OFDM 심볼은 CIF와길쌈부호화가적용된 FIB들을조합하는다중화기로부터출력된다. OFDM 심볼생성과정은 QPSK 심볼매핑, 주파수인터리빙, 차동변조 (π/4 DQPSK), 직교주파수분할다중화 (OFDM) 등을포함한다. 전송프레임은동기채널심볼 (Synchronization channel symbol), 고속정보채널심볼 (FIC symbol), 주서비스채널심볼 (MSC symbol) 등의 3 가지 OFDM 심볼시퀀스로구성된다. 동 기채널심볼은널 (Null) 심볼과위상기준심볼을포함한다. 31
널심볼은송신기식별정보를제한된 OFDM 반송파를통해전달하기위해서도사용된다. 6.12. 라디오주파수특성 (Radio frequency characteristics) 디지털라디오방송앙상블의라디오주파수특성에관한규정은 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의제 15 장 Radio frequency characteristics 를따른다. 이론적인디지털라디오방송전송신호스펙트럼을 ( 그림 6-12) 에나타내었다. 전력스펙트럼밀도 db -0-10 -20-30 -40-50 fc-2,000 fc-1,000 fc fc+1,000 fc+2,000 주파수 KHz ( 그림 6-12) 전송신호의이론적스펙트럼마스크 대역외의신호스펙트럼은 ( 그림 6-13) 의마스크에의하여제한되어야한다. 실선으로표시된것은인접채널에대한혼신의영향이예상될경우에적용하는엄격한주파수마스크이고, 점선으로표시된것은인접채널혼신의영향이예상되지않을경우에적용하여야한다. 32
4 KHz 의분해대역폭 (RBW) 로측정한경우, 대역외전력대 1.5 MHz 블록에서의총전력의비율 db 0-20 -26-40 0.77 MHz 인접채널간섭임계영역에서의 VHF 송신기를위한스펙트럼마스크 인접채널혼신을엄격하게규제하지않아도될경우의 VHF 송신기를위한스펙트럼마스크 -56-60 0.97 MHz -71-80 0.97 MHz -100-106 1.75 MHz 3.0 MHz -120 0 1 2 3 중심주파수로부터의오프셋, MHz ( 그림 6-13) 대역외스펙트럼마스크 중심주파수 는 16KHz 의배수이어야한다. 실제의중심주파수는스펙트럼공유의목적 으로모든전송모드에대해서공히 ±1/2 캐리어간격 (1/ ) 의오프셋을갖는다. 6.13. 디지털라디오방송에적용되는기본문자 (Character set) 디지털라디오방송에서는 ETSI EN 300 401 V2.1.1 에서정의된문자이외에 KS X 1005-1( 유니코드 ) 과 KS X 1001( 완성형코드 ) 등두가지의한글코드를추가로지원하여야한 다. 이에따라, 적용되는기본문자표는 < 표 6-17> 과같다. 추가로한글코드가지원됨에따라 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의 5.2.2.2 와 7.4.5.2 는 < 표 6-18> 과같이수정후적용되어야한다. 33
< 표 6-17> 지상파디지털라디오방송에적용되는기본문자표 구분 KS X 1005-1( 유니코드 ) KS X 1001( 완성형코드 ) 블록이름범위 (Hex) 블록이름범위 (Hex) 라틴 (Basic Latin) 0020 ~ 007E 1 바이트로마문자 (7 Bit) 20 ~ 7E 영문 (95 자 ) (95 자 ) ( 로마문자 ) 라틴보충 -1(Latin-1 Supplement) 00A0 ~ 00FF (96 자 ) 한글 한글 (Hangul) (5,586 자 ) AC00 ~ D7A3 2 바이트완성형한글 *2) (2,350 자 ) B0A1 ~ C8FE 특수문자 KS X 1001 완성형코드의 2 바이트완성형 2 바이트완성형특수문자 *2) A1A1 ~ ACFE ( 약물 ) 특수문자와동일문자집합 (986 자 ) *1) (986 자 ) 한자 7,744 자 *3) 4,888 자 *1) KS X 1005-1 유니코드의특수문자 ( 약물 ) 는여러블록에산재되어있으므로범위를별도로명기하지않음. *2) KS X 1001 2 바이트완성형코드의경우, 두번째바이트의범위는 Hex 코드 A1 ~ FE임. *3) KS X 1001 및 KS X 1002 규격에서사용되는한자만을사용함. < 표 6-18> 한글코드추가에따른 ETSI EN 300 401 V2.1.1 의수정내용 5.2.2.2 FIG type 1 data field Charset: b7 - b4 0 0 0 0 : complete EBU Latin based repertoire 0 0 0 1 : EBU Latin based common core, Cyrillic, Greek 0 0 1 0 : EBU Latin based core, Arabic, Hebrew, Cyrillic and Greek 0 0 1 1 : ISO Latin Alphabet No 2 1 1 1 1 : ISO 10646-1 using UTF-8 transformation format 0 1 0 0 : KS X 1005-1 ( 유니코드 ) 0 1 1 0 : KS X 1001 ( 완성형코드 ) 7.4.5.2 Dynamic label segment 5.2.2.2 FIG type 1 data field 에정의된내용을따른다. 34
부록 Ⅰ-1 지식재산권확약서정보 본표준의 지적재산권확약서 제출현황은미래방송미디어표준포럼웹사이트에서확인 할수있다. 상기기재된지식재산권확약서이외에도본표준이발간된후접수된확약서가있 을수있으니, 미래방송미디어표준포럼웹사이트에서확인하시기바랍니다. 35
부록 Ⅰ-2 시험인증관련사항 Ⅰ-2.1 시험인증대상여부 해당사항없음 Ⅰ-2.2 시험표준제정현황 해당사항없음 36
부록 Ⅰ-3 본표준의연계 (family) 표준 해당사항없음 37
부록 Ⅰ-4 참고문헌 해당사항없음 38
부록 Ⅰ-5 영문표준해설서 해당사항없음 39
부록 Ⅰ-6 표준의이력 판수채택일표준번호내용담당위원회 제1판 2017.6.15 제정 - 디지털라디오분과위원회 40