audio data stream data stream FAC information SDC information normal prot. source encoder(s) [high prot.] normal prot. precoder precoder precoder multiplexer [high prot.] energy dispersal energy dispersal energy dispersal normal/[high] protection channel encoder channel encoder channerl encoder cell interleaver pilot generator flow of information MSC FAC SDC OFDM cell mapper OFDM signal generator modulator DRM transmission signal
항목 μ 유효심볼길이 보호구간길이 보호구간 유효심볼 전체심볼길이 프레임길이 주파수대역 대역폭 전송률 변조방식 오류정정부호 그림 3. DRM 분석기의 S/W 동작 Fig 3. The S/W Operation of DRM Analyzer 본연구는지식경제부및한국산업기술평가관리원의산업융합원천기술개발사업 정보통신 의일환으로수행하였음 전세계라디오수신기술및스마트기기연동을위한스마트플랫폼개발 그림 2. USB Type DRM 수신기의 H/W Fig 2. The H/W of Usb Type DRM Receiver
참고문헌
2011 년한국방송공학회추계학술대회 지상파방송직접수신환경구축과차세대방송을위한주파수활용연구 * 박성규, ** 이창형, *** 박종원, **** 김광호, ***** 박구만 서울과학기술대학교 IT 정책전문대학원 skpark@sbs.co.kr, leech@kbs.co.kr, circle8877@gmail.com, kkh@seoultech.ac.kr, gmpark@seoultech.ac.kr The frequency utilization research for the terrestrial broadcasting direct received environment construction and next generation broadcasting *Sungkyu Park,**Changhung Lee,***Jongwon Park,****Gwangho Kim,***** Gooman Park Seoul National University of Science and Technology 요 약 본논문에서는방송용주파수를좀더효율적으로활용하여시청자가쉽게지상파방송을직접수신할수있도록 DTV 방송수신환경개선방법에대해찾아보고난시청해소와차세대방송에필요한주파수소요량을정량적으로제시하고자한다. 특히디지털전환이후에회수되는 700MHz 대역 (108MHz 주파수폭 ) 에대하여 UDTV 와 Full-HD 3DTV 기술을적용한차세대방송을구축할때난시청해소와시청자와방송과산업에미치는효과를제시한다.. 1. 서론 지상파방송의성공적인디지털방송전환과 96% 이상난시청지역없는직접수신환경을만들기위해서는방송주파수의가치에대한이해와효과적활용과정책적, 기술적해결이필요하다. 지상파방송은무선을이용하는매체인만큼적은비용으로쉽게많은사용자에게접근할수있는장점을가지고있다. 그러므로무선의강점을잘이용한서비스를개척하고, 송출에서 TV 수신까지무선에의한수신환경을구축하는데노력한다면새로운미래를열어갈수있을것으로본다.. 그러나디지털전환이후회수되는방송용주파수 700MHz 대역 (698~806MHz) 총 108MHz 주파수폭에대해방송사측은차세대방송용으로재사용을요구하고있고통신사측은차세대통신용으로활용을요구하고있어주파수확보경쟁이가열되고있다. 지상파직접수신자도 10% 미만으로떨어진상황에서케이블 TV 와위성방송의성장과 IPTV 의등장과함께이동통신기술의발달로무선 IPTV 까지예고되어있어더욱지상파방송의위기가고조되고있다. 본논문에서는직접수신자를확대하고타매체와의경쟁력을회복하며충실한재난방송역활과차세대방송도입등지상파방송이발전할수있는요소와방법을파악하여, 주파수를효율적으로사용하고지상파방송의공공적공익적책무를다하면서시청자와방송과산업에혜택을주는방안을제시하고자한다.. 직접수신자는 10.1% 에불과하다고발표되었다. 2010 년방통위자료에는 2009 년 12.1% 였고 2010 년에는 9.7% 로더떨어진것으로발표되었다. 이토록지상파의직접수신자가줄어들고있는데에는그동안지상파의안일한대처에문제가있었다. 아울러 DTV 정책과전략과기술적문제등다양한요소가복합적으로작용하였기때문이기도하다. 디지털방송이시작되면서방송의품질은고품질이되었지만수신방법과내용면에서달라진것이없는디지털방송수신환경이오히려시청자의디지털전환의식을떨어트리고있다. 디지털방송수신방법에있어서여전히예전처럼옥외수신과고정수신환경이다. 문제는 DTV 전송방식으로미국방식 ATSC 방식을사용함으로써 MFN(Multi Frequency Network) 형태의송신망을구성해야만하므로주파수부족으로인해난시청해소와수신환경개선에한계가있을수밖에없다는원인도크다. 3. MMS, 서비스확대와직접수신자확보방안 2. 지상파방송, 직접수신자이탈위기 지상파방송은무선전파를이용하는방송매체이다. 특히대출력전파를사용하므로쉽게넓은지역의시청자에게접근할수있다. 전송로설치와선로유지와보수에많은비용과노력을필요로하는유선매체에비해지상파방송은다양한무선의장점을가지고있다. 2009 년한국방송광고공사통계발표에의하면 2008 년지상파 < 그림 1> 미국 LA 근교의 DTV 멀티채널수신현황 (2006 년 ) 2006 년독일월드컵방송당시지상파방송은 MMS(multi Mode Service) 방송을시험방송하였다. TV 1 채널에 HD 방송과 SD 급방송을 1~2 개를동시에전송하는시험방송이었다 MMS 는우리
2011 년한국방송공학회추계학술대회 와동일한 ATSC DTV 전송방식을사용하고있는미국에서도 Multi Channel Service 라는이름으로이미보편화되어있는서비스이다. 영국의경우는 Freeview 라는이름으로무료다채널방송을하면서직접수신자가계속늘어나고있다. 극소출력중계기는동일채널중계기와이종채널중계기두종류가있다. 현재정부에서는동일채널극소출력중계기설치를추진하고있으며이종채널극소출력중계기에대해서는불허하고있다. 동일채널극소출력중계기의경우추가주파수할당이필요없지만이종채널극소출력중계기경우는방송사의대출력송신기마다이종채널극소출력중계기채널을별도로필요하게된다. 이종채널극소출력중계기를수도권에적용할경우에도대출력송신기별로각각 1 개이상의서로다른추가채널할당이필요하다. 즉수도권방송국별로최소 3 개씩의극소출력중계기용주파수가필요하므로총 108MHz 이상의주파수가필요하다. (6 개방송사 ) x (3 개채널 ) x 6MHz/ 채널 = 18 x 6MHz = 108MHz < 그림 2> 영국지상파직접수신자증가추이 MMS 는기존아날로그방송프로그램과동일한 HD 방송외별도의 SD 방송혹은증권이나날씨 Graphic 화면등다양한서비스화면을부가서비스로보내줌으로써 DTV 시청자에게는특별한서비스를제공하게된다. 그러므로아날로그 TV 시청자들은 MMS 의특별한서비스를공유하지못하기때문에 MMS 는시청자스스로 HDTV 를구매하고안테나도달게하는등가정의디지털전환을유도하는데효과적인방안이다. 4. K-View 등장과포괄적개념의 MMS 효과 2009 년부터는 KBS 에서 K-View(Korea-View) 라는 MMS 의변형기술을제안하고있다. MPEG-2 HD 영상은기존 17Mbps 용량에서 12Mbps 정도로줄이고나머지영역에 MMS 방법의 MPEG- 2 SD 부가서비스대신 H.264 고효율압축방법을써서 SD 방송 3 개를전송하자는제안이다. K-View SD 화면을수신하자면가정에서는별도의추가 H.264 용셋톱박스가필요하지만더많은부가서비스를제공할수있는장점도있다. MPEG-2 HD 영상과함께 H.264 부가 SD 영상을합성하여전송하는포맷은새로운 2-Stream 3DTV 기술과 ATSC-M/H(Mobile Handheld) 등의기술과비슷한형태를띄고있다.. 그러므로 MMS 와 K-View 그리고 2-Stream 3DTV 기술과 ATSC-M/H 등비슷한기술들을모두포함한포괄적개념의 MMS 표준을만들어하루빨리디지털방송의특징인다양한서비스를제공하는것이바람직하다고본다. 그러나 2011 년 10 월현재지상파방송의 MMS 나 K-View 서비스에대해방통위의허락이없어시청자스스로의디지털전환을유도할수있는기회를상실하고있다. 5. 이종채널극소출력중계기활용과난시청해소 디지털전환이후아날로그방송이중단되고나면예상외의지역이난시청지역으로나타날수있다. 이때규모에따라중. 소형 DTVR 이필요한지역도나타날수있지만특정아파트단지나소규모마을과같이작은지역이지형적요소혹은인위적장애물에의해난시청지역으로나타날수있다. 이러한지역에는소형극소출력중계기를설치하는것이더효과적일수있다. DTVR 로추가난시청지역을해소할경우방송사의대출력기간송신기마다서로다른주파수로받아서중계하는 DTVR 주파수가필요하므로수도권의경우 6 개 (KBS1,2, MBC, SBS, EBS, OBS) 각방송사별로 3 개 ( 관악, 남산, 용문산 ) 이상의예비주파수가추가로필요하므로 108MHz 의주파수가필요하게된다. (6 개방송사 ) x (3 개채널 ) x 6MHz/ 채널 = 18 x 6MHz = 108MHz 만약동일채널극소출력중계기의경우지형적으로잘가려진특수한지역에배치해야하는설치조건의한계가있을수있으며그수요가많아지면메인송신기신호수신에오히려혼신을야기시키거나메인신호측정에장애가될수있다. 반면에이종채널수신기의경우메인송신기신호에는전혀지장을주지않는다. 장기간사용으로경년변화나고장이발생해도메인신호에영향을주지않으므로주변에피해를덜주게된다. 극소출력중계기는비면혀소출력중계기이므로가격이매우저렴하고배치가자유롭다. 아파트단지나소규모마을과학교와지하상가등많은곳에서유용하게사용할수있다. 오히려기존의공시청안테나시설과신호분배와증폭장치및케이블에의한옥내배선비용을생각하면무선에의한극소출력중계기가더경제적이고간편할수있다극소출력중계기사용으로베란다에서도소형안테나로수신이가능할수있어직접수신자확보에도유리하게작용하게된다. < 사진 1> 이종채널극소출력중계기와동일채널극소출력중계기 6. End-to-End 무선기반수신환경구축이목표 지상파방송은근본적으로무선기반방송매체이므로송신기에서 TV 까지 End-to-End 를무선기반으로환경을만들었을때수신이편리할뿐아니라스마트시대에맞는무선기반새로운서비스개발과시청자확보에유리하며경쟁력을키울수있다.. 무선환경으로 TV 수신환경이진화하자면케이블이나옥내배선에의존하려는마음부터버려야한다. 언제어디서나쉽게무선에의해수신할수있는환경으로점차바꾸어가고무선환경에맞는킬러서비스를개발해내어사용자스스로무선환경구축에함께노력할수있도록유도해낼수있어야한다. 그러자면디지털전환이후아날로그채널이중단되었을때첫째, DTV 송신기의출력을최대한끌어올리는방법을생각해봐야하고둘째, DTVR 의추가배치와함께셋째, 극소출력중계기의무제한배치역시구상해볼만하다. 극소출력중계기설치
2011 년한국방송공학회추계학술대회 는의외로공시청수신시설보다더경제적일수있으며미래에는훨씬더높은부가가치를가져올수있기때문에고려해볼가치가있다고본다. 네번째가 DTV 수신안테나보급확산이고. 여섯번째가창문부착형 DTV 신호리피터가필요하다. 시청자가 DTV 를쉽게수신할수있는환경과도구를제공하는것이지상파방송의의무이자목표여야한다. 7. 개인형셋톱박스시대 일단아파트의베란다에서수신이가능한정도로만환경이만들어져도지상파방송으로서는대단한성공으로볼수있다. 앞으로무선에의한수신환경이이루어지고가전사들은스마트폰이나태브릿 PC 에 DTV 수신기능을첨가하게되면사용자들은각자가개인형 DTV 셋톱박스를가지고다니게된다. 개인형셋톱박스시대가이루어지면사용자는각자의스마트폰이나태블릿 PC 로수신된 DTV 프로그램을주변의대형디스플레이나 PC 모니터에 DLNA(Digital Living Network Alliance) 나 Wi-Di(Wireless Display) 등의규격을이용하여장비간서로영상을교환하여다양한스크린으로 DTV 를시청할수있다. 거실의대형디스플레이로보다가자기방으로들어가자신의 PC 모니터로화면을옮겨서시청할수있고다시침실에서스마트폰이나태블릿 PC 로계속볼수있어시청의연속성을갖게된다. 9. 지상파, 재난방송역할과주파수효용성 지구촌곳곳에서지진과해일과화산을비롯하여홍수와폭설과산불피해가속출하는기후와자연환경의변화로인해수많은사람들의생명과재산피해가발생하고있다. 더구나우리나라는남북한이군사적으로대치하고있어도발과전쟁의위험에항상노출되어있는상황에서자연적재난과함께인위적재앙에대한긴장의끈도놓을수없다. 그러므로앞으로는무선의강점을가진라디오와 DMB 와지상파 DTV 모두재난방송의역활을더욱충실히할수있어야한다고본다. DMB 는대도시서비스위주로되어있고아직농어촌과산악지형에서는시청에어려움이있다. 대신라디오는전국모든지역에서시청이가능하지만동영상전달이안되어정확한상황전달이어렵다. 그러므로 DTV 방송이재난방송으로제대로역할을하기위해서는난시청없는환경구축이필요하다. 특히지상파의강점을살려무선으로수신하는환경확산이필요한데그러자면충분한주파수확보와주파수의효율적이용이필요하다. 10. SFN, 주파수의효율적이용방법 주파수는효율적으로운영되어야한다. 그러나우리나라는 DTV 전송방식을 MFN 방식의 ATSC 를선정하였으므로 SFN 방식처럼효율적으로사용하기에는매우어려운처지이다. 앞으로 UDTV 나 Full-HDTV 등차세대방송도입때에는 SFN 방법을이용하면하나의주파수로허가권역을커버하게되므로주파수를매우효과적으로사용하게된다. < 그림 3> 무선환경 DTV 수신과개인형셋톱박스시대 8. DTV 수신안테나판매와설치문제 DTV 직접수신자확보를위해서는소형안테나나실내안테나의보급이급선무이다. 이제는동네전파사도사라지고안테나구매가쉽지않다. 디지털전환이국가적과제이라면 DTV 제조사에서안테나를함께동봉하는것이기본으로규정되어야하고, 모든가전매장에서 DTV 안테나를판매하여시청자가쉽게안테나를구매할수있는환경조성이필요하다 < 그림 4> 지역국있는방송국의 SFN 채널배치도 < 사진 2> DTV 안테나사진 DTV 신호는고스트신호도수신에도움이되기도하고의외로작은안테나로도좋은신호를수신할수있는특징이있다. 경우에따라서는무지향성안테나에의한효과도볼수있다. 아날로그때보다작은노력으로도큰효과를볼수있으므로직접수신홍보와안테나보급이지속적으로이루어지고 MMS 서비스를제공할수있다면상당한직접수신자를확보할수있을것으로예상된다. < 그림 5> 1 개채널이용 SFN 과 2 개채널이용 SFN 구성도 차세대방송을 SFN 이되는방식으로구성할때지역 Local 국이있는방송사 (KBS1,2, MBC, SBS) 의경우는 4 개의주파수로권역별 SFN 을커버하고 EBS 와 OBS 는각각 1 개의주파수로권역을커버한다면총 108MHz 의주파수가필요하게된다. {(4 개방송국 x 4 개채널 ) +( 2 개방송국 x 1 개채널 )} x 6MHz/ 채널 = (16+2) 개채널 x 6MHz/ 채널 = 108MHz
2011 년한국방송공학회추계학술대회 본논문에서는 SFN 구성을위한프로그램용회선비용을절약하고원활한프로그램전송망을확보하기위하여 SFN 을구성하는데기본주파수외에또하나의주파수로합성하여구성할것을제안하고자한다. 만약 2 개의주파수로 SFN 을구성한다면 VHF 채널과 UHF 채널을서로복합적으로이용하여총 216MHz 대역이필요하다. {(4 개방송국 x 8 개채널 ) + (2 개방송국 x 2 개채널 )} x 6MHz/ 채널 = 216MHz 가필요하게된다.. VHF 채널의신호는방송국과송신소간다수의송신기나 DTVR 혹은 Gapfiller 에프로그램을공급하는데사용된다. 이신호는시청자도직접수신이가능하므로시청자에게는주. 예비 2 개의수신채널을확보하게되는장점도있다. 프로그래망은 UHF 채널도가능하지만상대적으로낮은주파수가유리하다.. 2013 년디지털전환이후 VHF 주파수를차세대방송프로그램망과시청자예비채널역할로재활용한다면아파트나공동주택에서기존에사용하던 VHF 공청시설과분배시설이철거되거나방치되지않고재활용될수있다. 더구나 VHF 주파수를사용하던방송사메인송신기와안테나도재활용되어국가적낭비를크게줄일수있다. 더불어미래에남북한공동방송이시작되어도 VHF 시설이그대로살아있으므로산악지형이많은우리국토에적합한방송환경을쉽게제공할수있다고본다. 이용방법 방송사수 방송사당채널소요량 DTVR KBS1,2,MBC, 대출력중계 방법 SBS, EBS, OBS 기당각 1 개 수도권 6 개 수도권 3 개 이종채널극소출력방법차세대방송 SFN 구성 2 개방법 KBS1,2, MBC SBS ( 지역국이있는방송 ) EBS,OBS 대출력송신기당각 1 개수도권 3 개 4 개방송사각 4 개필요 2 개방송사각 1 개필요 계산식 6x3=18 채널 6x3=18 채널 4x4+2 = 18 채널 Or 36 채널 주파수소요량 108MHz 108MHz 108MHz Or 216MHz < 표 1> 난시청해소와차세대방송용지상파추가주파수소요량 IT 강국으로계속국가경쟁력을키우자면차세대방송과 SFN 에의한효율적인주파수활용을먼저제주도에서 2012 년까지새로운전송방식에의한차세대방송의전송과수신환경을실험한다. 그후 2013 년부터수도권과대도시에서반납되는주파수를이용하여실험방송을시작할수있다. 앞으로도 ATSC 방송과동시서비스를시작하면 5~6 년뒤 2020 년안에다시한번차세대디지털전환을이룰수있게된다.. 11. UDTV, Full-HD 3DTV, 차세대방송산업효과 우리나라의 HDTV 와 3DTV 그리고스마트 TV 등이세계시장을선점하고있으므로앞으로 UDTV 와 Full-HD 3DTV 등방송환경을조기에구축한다면고품질콘텐츠산업육성과초고화질디스플레이산업의세계경쟁력이높아지고시청자에게도지금보다 4 배이상더고품질서비스를제공하게된다. 3DTV 방송은대부분 Side-By-Side 방식을사용하고있고이방식은기존의 2D HDTV 에서는시청하기혼란스러워역호환성이떨어지며 3D 해상도도절반으로반감되는단점이있다. 2011 년들어와기존 2D HDTV 로시청하는데역호환성을유 지하면서 3DTV 시청이가능한좌측영상은 MPEG-2 12Mbps HD 와우측영상은 H.264 5Mbps HD 방식의 2Stream 3DTV 가연구되고있지만화질이가전사나시청자가요구하고있는 Full-HD 3DTV 에는해상도가부족한화면이된다. 그러므로지상파방송은향후차세대방송전송방식으로의조기전환이필요하다. 차세대방송에서는 3D 방송도 Side-by-Side 방식의 4 배화질의 Full- HD 3D 방송도가능하게되고 HD 영상도 4 배좋은 4K-UDTV 영상전송이가능하게된다 12. 결론 < 그림 6 > 차세대방송스트림이용포맷제안 디지털전환이후아날로그방송을종료하고나면예측불허의장소에 DTV 난시청지역이나타날수있다. 이때의가장빠른난시청해소방법이결국 DTVR 을설치하거나극소출력중계기를배치하는것이다. 이때메인송신기와서로다른주파수를사용하는이종채널극소출력중계기가동일채널중계기보다더효과적이라고본다.. 결국꾸준히난시청해소사업을추진하고, 스마트폰과태블릿 PC 에서의 DTV 시청과개인형셋톱박스를요구하는시대적흐름에따라점차지상파방송수신환경을무선환경으로바꾸어나가자면더많은주파수가필요함을최소소요량과함께제시하였다.. MMS 역시 K-View 와 2-Stream 3DTV 방식과 ATSC-M/H 가모두비슷한포맷의부가서비스이므로시청자의혜택과스스로의디지털전환을위해서라도포괄적으로허가해야한다고본다. 차세대방송은 Full-HD 3DTV 나 4K-UDTV 영상전송을전송할수있어야하고별도의주파수에더고효율압축방식을적용한새로운전송방식이필요하게된다. 본논문은난시청없는무선환경과고화질차세대방송구현을통해시청자와방송과산업의미래를보장할수있는방송용주파수의보존과효율적활용의중요성을강조하고자한다. [ 참고문헌 ] [1] DTV Korea, 디지털 TV 방송공동수신설비, 2010 P60 [2] 방통위,46 차방통위회의록, 2008 [3] 박상호, KOBA2010 컨퍼런스발표문, 2010, P14 [4] 방통위,3DTV 산업발전전략, 2010c [5] 이재명, 한국방송기술인연합회발표문, 2009 [6] 기술인연합회,KOBA 방송주파수토론회, 2010, P27 [7] 방통위, 새로운주파수분배계획 ( 안 ), 2008 [8] 방통위, TV 유휴대역이용세미나자료, 2011, P21 [9] 유지상,SBS 기술인협회세미나자료, 2010, P124 [10] 배상현, DVB-T2 소개, 2010 [11] 방송협회, 지상파방송의차세대서비스, 2011.8
dbfs 0 주조최대출력 LEVEL (0dBFS) 디지털에러가발생할있는 LEVEL 제작최대출력 LEVEL (-3dBFS) 제작시 Peak 운용 LEVEL 대사 Target LEVEL (-8dBFS) -10 CM Target LEVEL (-12dBFS) -20 제작시올려주어야하는 LEVEL -30-40 -60