KR20010064229A - Digital audio broadcasting system in fm band - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 디지털 오디오 방송(DAB: Digital Audio Broadcasting)에 관한 것으로, 특히 FM 대역 내에서의 디지털 오디오 방송 서비스 구현 및 높은 데이터 전송 속도의 확보와 아날로그 방송의 디지털 방송으로의 전환이 용이한 디지털 오디오 방송 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital audio broadcasting (DAB). In particular, the present invention relates to digital audio broadcasting service in the FM band, secured high data transmission speed, and easy conversion of analog broadcasting to digital broadcasting. A broadcast system.
종래의 아날로그 FM 방송은, 날로 증가하는 고층 빌딩 및 주택의 밀집화에 따른 다중경로 전파환경과 이동 수신시 반송파 주파수의 도플러 효과 등의 영향으로 인해, 음질 열화가 심화되고 있다. 또한, VHF 대역의 방송국 수가 늘어남에 따라, 주파수 혼잡도가 매우 심각한 실정이다. 이와 같은 아날로그 FM 방송의 문제점을 해결하고, CD(Compact Disc) 수준의 고음질 오디오 서비스와 다양한 데이터 서비스를 제공하기 위해서는, 아날로그의 디지털화가 필수적이다.In the conventional analog FM broadcast, sound quality deterioration is intensified due to the influence of multipath propagation environment due to the increasing density of skyscrapers and houses and the Doppler effect of the carrier frequency during mobile reception. In addition, as the number of broadcasting stations in the VHF band increases, the frequency congestion is very serious. In order to solve such problems of analog FM broadcasting and to provide a high quality audio service and various data services of CD (Compact Disc) level, analog digitization is essential.
디지털 오디오 방송은, 이동 수신시에도 완벽한 CD 수준의 음질을 제공할 수 있으며, 향후 영상 정보를 포함한 멀티미디어 데이터 서비스를 제공하기 위한 기반을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, GPS(Global Positioning System), 문자방송, 교통정보, Fax, 광역호출, 인터넷 접속과 같은 고부가가치 서비스로 확대 이용될 수 있는 잠재력을 지니고 있다.Digital audio broadcasting can provide perfect CD-level sound quality even when moving and receiving, and can form a basis for providing multimedia data service including image information in the future, as well as GPS (Global Positioning System), character broadcasting, It has the potential to be extended to high value-added services such as traffic information, fax, wide area calling and internet access.
현재, 종래의 아날로그 FM 라디오 방송 시스템이 갖는 한계를 극복하고 다양한 멀티미디어 방송 서비스를 제공하기 위한 다양한 형태의 디지털 오디오 방송 (DAB: Digital Audio Broadcasting) 시스템에 대한 연구가 진행되고 있으며, 현재 서비스를 실시하거나 준비중에 있다. 그러나, 지금까지 제안된 디지털 오디오 방송 시스템들은, 현실적으로 FM (88~108 MHz) 대역의 DAB 방송 서비스가 불가능하거나, 가능하더라도 낮은 데이터 전송속도로 인해 디지털 방송의 장점을 충분히 활용하지 못하는 문제점을 안고 있다.Currently, various types of digital audio broadcasting (DAB) systems are being researched to overcome the limitations of the conventional analog FM radio broadcasting system and provide various multimedia broadcasting services. I am preparing. However, the digital audio broadcasting systems proposed so far have a problem in that the DAB broadcasting service in the FM (88-108 MHz) band is not practical, or even the low data transmission rate does not fully utilize the advantages of digital broadcasting. .
본 발명은, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 전송시스템으로, FM 대역 내에서의 서비스 구현은 물론 다중 반송파를 이용하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조방식을 채용하여 스펙트럼의 이용효율을 극대화할 수 있는 디지털 오디오 방송 시스템을 구현하는 것을 목표로 하고 있다.The present invention is a transmission system capable of solving such a problem, and implements a service in the FM band, as well as adopting an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation scheme using multiple carriers, which can maximize the utilization efficiency of the spectrum It aims to implement an audio broadcasting system.
이하에서, 현재 개발중이거나 실시하고 있는, 대표적인 국가의 DAB 시스템을 종래 기술로서 살펴보고자 한다.Hereinafter, the DAB system of a representative country, which is currently being developed or implemented, will be described as a prior art.
디지털 오디오 방송시스템은, 기존 FM 대역을 사용하여 아날로그 방송과 동시에 서비스 할 수 있는 인밴드(In-Band) 시스템과, FM 대역이외의 새로운 주파수 대역을 필요로 하는 아웃오브밴드(Out-of-Band) 시스템으로 나눌 수 있다.The digital audio broadcasting system is an in-band system that can simultaneously service analog broadcasting using the existing FM band, and an out-of-band that requires a new frequency band other than the FM band. ) Can be divided into systems.
미국의 디지털 오디오 방송은, 인밴드 시스템으로의 구현이 고려되고 있으며, 다중반송파를 이용하는 IBOC(In-Band On-Channel) 시스템이 제안되어 실험 중에 있다. 유럽의 유레카 147(Eureka 147)은, 아웃오브밴드 시스템으로서, 다중반송파를 사용하는 코딩된 OFDM(COFDM)을 전송방식으로 하고 있으며, 1994년 말에 표준화가 완료되어 현재 상용 서비스가 진행 중에 있다. 일본의 경우는 TV와 오디오 방송을 통합 서비스할 수 있는 ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting) 구현을 위해, 전송방식으로서 일정 크기로 분할된 각 세그먼트(주파수 대역)의 조합에 의해 구현되는 BST-OFDM(Band Segmented Transmission-OFDM)을 개발 중에 있다.In the US, digital audio broadcasting is considered to be implemented as an in-band system, and an IBOC (In-Band On-Channel) system using multiple carriers has been proposed and is being tested. The European Eureka 147, an out-of-band system, uses a multi-carrier coded OFDM (COFDM) as a transmission method, and standardization is completed at the end of 1994, and commercial service is currently in progress. In the case of Japan, BST-OFDM (Band) implemented by a combination of each segment (frequency band) divided into a certain size as a transmission method for implementing ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting), which can provide integrated service of TV and audio broadcasting. Segmented Transmission (OFDM) is under development.
유럽의 유레카 147 시스템은, 다중반송파를 이용하는 COFDM을 적용함으로써 다중경로 전파에 강점을 갖는 동시에 보호 구간을 사용하여 이를 더욱 보완하고 있으므로, 단일 주파수 방송망(SFN : Single Frequency Network) 구현에 유리할 뿐만 아니라, 이동 수신 서비스도 가능하다. 또한, 유레카 147 시스템은, 30MHz ~ 3GHz의 VHF, UHF 및 L/S 대역에서 운용될 수 있으며, 1.536MHz의 광대역 전송으로 오디오 및 데이터 서비스 제공이 가능하다. 그러나, 이와 같은 광대역 전송으로 인해 FM 방송 주파수 대역 내에서의 구현은 기존 아날로그 서비스를 중단하지 않고서는 불가능하기 때문에, FM 대역이외의 새로운 주파수 대역이 필요하다는 단점이 있다.또한, 유레카 147 시스템은, 오디오 소스코딩 시스템으로서 MPEG-1을 채택하고 있으나, 이는 최근 표준화가 완료된 MPEG-2 BC (Backward Compatibility) 및 NBC (Non-BC : Advanced Audio Coding로 불리움) 시스템에 비해 낮은 성능을 보인다. 이와 같이 우수한 성능의 오디오 소스코딩 방식을 채용하지 않음으로 인하여 MPEG-2 BC 및 NBC 시스템과 동일한 CD 수준의 음질을 얻기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요하며, 이로 인해 전송할 수 있는 데이터량은 적어질 수 밖에 없는 단점이 있다.The European Eureka 147 system has advantages in multipath propagation by applying COFDM using multicarrier, and supplements it by using a guard interval, so it is not only advantageous for implementing a single frequency network (SFN). Mobile reception service is also available. In addition, the Eureka 147 system can operate in the VHF, UHF and L / S bands of 30 MHz to 3 GHz, and can provide audio and data services with a broadband transmission of 1.536 MHz. However, due to such broadband transmission, implementation within the FM broadcast frequency band is impossible without interrupting the existing analog service, which requires a new frequency band other than the FM band. Although MPEG-1 is adopted as an audio source coding system, it shows lower performance than MPEG-2 BC (Backward Compatibility) and NBC (Non-BC: Advanced Audio Coding) systems which have recently been standardized. Due to the lack of such a high performance audio source coding scheme, a large amount of data is required to obtain the same CD-quality sound as that of MPEG-2 BC and NBC systems, which can reduce the amount of data that can be transmitted. There are only drawbacks.
미국의 IBOC(In-Band On-Channel) 시스템은, 기존의 FM 라디오 대역을 사용하여 아날로그 방송과 동시에 서비스하는 DAB 시스템으로서, 기존의 아날로그 방송 커버리지를 그대로 재현할 수 있는 강화된 서비스를 제공하도록 개발되고 있다. 이 시스템은, 아날로그 라디오 서비스 채널의 중심에서 일정 주파수만큼 떨어진 양측파대를 이용하는 OFDM 구조를 가지며, 오디오는 MPEG-2 AAC에 의해 압축되어 스테레오 CD 수준의 음질을 제공한다. IBOC 시스템은 전송 모드에 따라 혼성형 모드와 전디지털형 모드의 두 동작 모드가 있으며, 혼성 IBOC는 디지털 신호를 기존의 아날로그 신호와 함께 동일한 채널로 동시 전송하는 시스템으로 아날로그 방송이 디지털로 전환되는 기간동안 사용되며, 전디지털 IBOC는 FM 대역으로 디지털 신호만을 전송하는 방식이다.In-Band On-Channel (IBOC) system in the United States is a DAB system that simultaneously services analog broadcasting using existing FM radio bands and is developed to provide enhanced services that can reproduce existing analog broadcasting coverage. It is becoming. The system has an OFDM structure that uses bilateral bands separated by a certain frequency from the center of an analog radio service channel, and audio is compressed by MPEG-2 AAC to provide stereo CD level sound quality. The IBOC system has two operation modes, hybrid mode and all-digital mode, depending on the transmission mode. Hybrid IBOC is a system that transmits digital signals simultaneously on the same channel with existing analog signals. All digital IBOC transmits digital signal only in FM band.
일본의 BST-OFDM은, DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) 전송시스템과 유사하며, 대역폭 조절이 가능한 시스템으로 디지털 TV/오디오 통합 서비스 형태인 ISDB의 구현을 목적으로 한다. 이 시스템은, 아날로그 TV의 VHF 대역을사용하며, 대역폭의 유연성과 확장성을 특징으로 한다. 아울러, 단일 주파수망 구현이 가능하므로 혼잡한 주파수 대역에 대한 도입에 적합할 뿐만 아니라, 계층적 전송을 채용하여 이동 수신에 유리하도록 개발될 것으로 알려져 있다. ISDB에서는 전체 주파수 대역을 약 430kHz 대역폭을 갖는 세그먼트 단위로 분할하고, 오디오 신호 전송에는 1개 세그먼트(3개로 확장 가능)를 할당하는 식으로 대역폭을 융통성 있게 사용한다. 오디오 압축 및 다중화 규격으로는 각각 MPEG-2 NBC 및 MPEG-2 시스템을 채용한다. 부반송파의 수에 따라 2k, 4k 및 8k FFT의 3가지 모드를 지원한다. 부반송파의 변조 레벨은 QPSK, 16-QAM, 64-QAM 및 DQPSK를 채용하며, 채널 코딩으로는 RS 부호와 컨볼루션 부호의 연접 부호를 적용한다. 또한, 광대역 ISDB는 13개의 OFDM 블록(각 블록을 세그먼트라고 하며, 약 430kHz의 대역폭을 가짐)과 파일럿 신호로 구성되며, 세그먼트 단위로 전송 파라미터가 개별적으로 정의된다. 즉, 채널 대역 내에서 각 세그먼트 단위로 독립적으로 변조 레벨과 오류 정정 부호를 적용하여 최대 3가지의 계층적 전송을 지원할 수 있다.Japan's BST-OFDM is analogous to the DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) transmission system, and is a bandwidth-adjustable system for the purpose of implementing ISDB, a digital TV / audio integrated service. The system uses the VHF band of analog TV and features bandwidth flexibility and scalability. In addition, since it is possible to implement a single frequency network, not only is it suitable for introduction into a congested frequency band, it is known to be developed to be advantageous for mobile reception by employing hierarchical transmission. The ISDB uses the bandwidth flexibly by dividing the entire frequency band into segments with approximately 430 kHz bandwidth and allocating one segment (expandable to three) to transmit audio signals. The audio compression and multiplexing standards adopt MPEG-2 NBC and MPEG-2 systems, respectively. It supports three modes of 2k, 4k and 8k FFT depending on the number of subcarriers. The modulation level of the subcarrier is QPSK, 16-QAM, 64-QAM, and DQPSK, and the convolutional code of the RS code and the convolutional code is applied to the channel coding. In addition, the wideband ISDB consists of 13 OFDM blocks (each block is called a segment and has a bandwidth of about 430 kHz) and a pilot signal, and transmission parameters are individually defined in units of segments. That is, up to three hierarchical transmissions can be supported by applying a modulation level and an error correction code independently for each segment in a channel band.
유럽의 유레카 147 DAB 시스템은 1.536MHz 대역의 광대역 전송의 특성상 FM 대역이외의 새로운 주파수 대역이 필요하다. 그러나, 대부분의 국가는 새로운 DTV 방송을 위한 채널전환으로 인한 주파수 부족으로 기존 TV 대역의 활용은 현실적으로 실현여부가 불투명하다. 또한, 미국의 IBOC 시스템은 단순한 아날로그 방송의 디지털화로 인해 데이터 전송속도가 작으므로, 향후 서비스의 발전 가능성이 문제될 뿐만 아니라, 다양한 데이터 서비스 요구에 대응할 수 없다. 따라서, 충분한 디지털 오디오 방송의 이점을 수용할 수 없고, 기존 아날로그 시스템과의 차별성이부각되지 않는다. 그리고, 일본의 ISDB-T는, 우리나라의 경우와 같이 DTV 시스템이 이미 결정된 국가에서는 TV와 라디오를 통합 전송하는 시스템은 구현 불가능하다.The European Eureka 147 DAB system requires a new frequency band other than the FM band due to the broadband transmission in the 1.536 MHz band. However, in most countries, the lack of frequency due to channel switching for new DTV broadcasting makes it difficult to use existing TV bands in reality. In addition, the IBOC system of the United States has a small data transmission rate due to the digitization of the analog broadcast, so that not only the possibility of future service development but also cannot respond to various data service requirements. Therefore, it cannot accept the advantages of sufficient digital audio broadcasting and does not stand out from the existing analog system. In addition, ISDB-T of Japan cannot implement a system that integrates TV and radio in a country where a DTV system has already been determined as in the case of Korea.
따라서, 본 발명은, 상기와 같은 기존의 여러 DAB 전송시스템이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, FM 대역에서의 서비스 및 다양한 데이터 서비스가 가능하고 디지털 오디오 방송의 이점을 충분히 살릴 수 있는 시스템, 즉 미국의 IBOC 시스템의 문제점을 개선한 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the existing various DAB transmission systems as described above, a system capable of providing services in the FM band and various data services and fully utilizing the advantages of digital audio broadcasting. That is, to provide a system that improves the problems of the US IBOC system.
도 1 은 FM 대역에서의 OFDM 변조방식을 이용한, 본 발명에 따른 혼성형 디지털 오디오 방송(Hybrid DAB) 시스템 송신기의 블록도.1 is a block diagram of a hybrid digital audio broadcasting (Hybrid DAB) system transmitter in accordance with the present invention using OFDM modulation in the FM band.
도 2 는 FM 대역에서의 OFDM 변조방식을 이용한, 본 발명에 따른 전디지털형 디지털 오디오 방송 (All Digital DAB) 시스템의 송신기 블록도.2 is a transmitter block diagram of an All Digital DAB system in accordance with the present invention using OFDM modulation in the FM band.
도 3 은 혼성형 DAB 전송시스템의 DAB 신호와 FM 신호의 스펙트럼을 도시하는 그래프.3 is a graph showing the spectra of a DAB signal and an FM signal of a hybrid DAB transmission system;
도 4 는 전디지털형 DAB 전송시스템의 DAB 신호의 스펙트럼을 도시하는 그래프.4 is a graph showing the spectrum of a DAB signal of an all-digital DAB transmission system.
도 5 는 FCC(Federal Communications Commission:연방통신위원회) 스펙트럼 마스크를 고려한 혼성형 DAB 전송시스템의 DAB 신호와 FM 신호의 스펙트럼을 도시하는 그래프.FIG. 5 is a graph showing the spectra of the DAB signal and the FM signal of the hybrid DAB transmission system in consideration of the Federal Communications Commission (FCC) spectrum mask. FIG.
도 6 은 FCC 스펙트럼 마스크를 고려한 전디지털형 DAB 전송시스템의 DAB 신호의 스펙트럼을 도시하는 그래프.FIG. 6 is a graph showing the spectrum of a DAB signal of an all-digital DAB transmission system taking into account FCC spectrum masks. FIG.
도 7 은 혼성형 DAB 전송시스템에 대한 주파수 영역에서의 OFDM 부반송파 위치를 도시하는 그래프.7 is a graph illustrating OFDM subcarrier positions in the frequency domain for a hybrid DAB transmission system.
도 8 은 전디지털형 DAB 전송시스템에 대한 주파수 영역에서의 OFDM 부반송파 위치를 도시하는 그래프.8 is a graph showing OFDM subcarrier positions in the frequency domain for an all-digital DAB transmission system.
도 9 는 R=1/3, K=7 인 컨벌루션 인코더(convolutional encoder)의 구조를 설명하기 위한 개략도.9 is a schematic diagram for explaining the structure of a convolutional encoder with R = 1/3, K = 7;
도 10 은 보수쌍 컨벌루션(CPC: Complementary Pair Convolutional) 인코더의 펑처링 패턴(puncturing pattern)을 설명하기 위한 도면.FIG. 10 is a diagram for explaining a puncturing pattern of a complementary pair convolutional (CPC) encoder. FIG.
도 11 은 인터리버의 배열 결정 방법을 설명하기 위한 도면.11 is a view for explaining a method of determining the arrangement of an interleaver.
도 12 는 인터리버 파티션 인덱스의 할당 방법을 설명하기 위한 도면.12 is a diagram for explaining a method of allocating an interleaver partition index.
도 13 은 k번째 파티션 인덱스에 대한 인터리버 배열을 도시하는 도면.FIG. 13 shows an interleaver array for the kth partition index. FIG.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기존의 아날로그 FM 신호가 존재하는 채널에 적용되는 혼성형 DAB (Hybrid Digital Audio Broadcasting) 시스템 및 기존의 아날로그 FM 신호가 존재하지 않는 채널에 적용되는 전디지털형 DAB (All Digital Digital Audio Broadcasting) 시스템을 구비하는 DAB 시스템을 제공하는데: 기 혼성형 DAB 시스템은, 샘플링된 신호를 주파수 변조(FM)시켜서 FM 신호를 생성시킴과 동시에, 상기 샘플링된 신호를 오디오 코딩, 채널 코딩 및 인터리빙을 겪게하고 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)으로 변조하여 DAB 신호를 생성시키며, 상기 FM 신호와 상기 DAB 신호를 합성하여 상기 FM 주파수대역으로 전송하고; 상기 전디지털형 DAB 시스템은, 샘플링된 오디오 신호를 오디오 코딩, 채널 코딩 및 인터리빙을 겪게하고 OFDM으로 변조하여 DAB 신호를 생성시켜서 상기 DAB 신호를 상기 FM 주파수대역으로 전송하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hybrid DAB (hybrid digital audio broadcasting) system applied to a channel in which an existing analog FM signal exists and an all-digital type applied to a channel in which an existing analog FM signal does not exist. A DAB system having an All Digital Digital Audio Broadcasting (DAB) system is provided: A hybrid DAB system generates an FM signal by frequency modulating (FM) a sampled signal, while simultaneously audio coding the sampled signal. Undergoing channel coding and interleaving and modulating with Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) to generate a DAB signal, synthesizing the FM signal and the DAB signal and transmitting it to the FM frequency band; The all-digital DAB system is characterized in that the sampled audio signal undergoes audio coding, channel coding and interleaving, modulates with OFDM to generate a DAB signal, and transmits the DAB signal to the FM frequency band.
상기 혼성형 DAB 시스템에서, 상기 DAB 신호는 상기 FM 신호가 전송되는 주파수대역의 하위측대역 및 상위측대역을 통하여 전송되는 것이 바람직하다.In the hybrid DAB system, the DAB signal is preferably transmitted through a lower side band and an upper side band of a frequency band in which the FM signal is transmitted.
상기 전디지털형 DAB 시스템에서, 상기 FM 주파수대역을 통하여 DAB 신호만이 전송되는 것이 바람직하다.In the all-digital DAB system, it is preferable that only the DAB signal is transmitted through the FM frequency band.
상기 혼성형 DAB 시스템에서 상기 DAB 신호를 전송하기 위하여 사용되는 상기 하위측대역은 상기 FM 주파수대역의 중심으로부터 -199.361 ~ -129.361 kHz 이고, 상기 상위측대역은 상기 FM 주파수대역의 중심으로부터 129.361 ~ 199.128 kHz 이며, 상기 혼성형 DAB 시스템에서의 유효 반송파의 수는 190(95×2)개인 것이 바람직하다.The lower side band used for transmitting the DAB signal in the hybrid DAB system is -199.361 to -129.361 kHz from the center of the FM frequency band, and the upper side band is 129.361 to 199.128 from the center of the FM frequency band. kHz, and the number of effective carriers in the hybrid DAB system is preferably 190 (95 × 2).
상기 전디지털형 DAB 시스템에서 상기 DAB 신호를 전송하기 위하여 사용되는 주파수 대역은 상기 FM 주파수대역의 중심으로부터 -199.128 ~ 199.128 kHz 이며, 유효 반송파의 수는 584개인 것이 바람직하다.In the all-digital DAB system, the frequency band used for transmitting the DAB signal is -199.128 to 199.128 kHz from the center of the FM frequency band, and the number of effective carriers is preferably 584.
전술한 바와 같이, 본 발명은, FM 대역 내에서의 서비스 구현은 물론, 다중 반송파를 이용하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조방식을 채용하여 스펙트럼의 이용효율을 극대화할 수 있는 디지털 오디오 방송 시스템을 구현하기 위하여 안출된 것이다.As described above, the present invention implements a digital audio broadcasting system capable of maximizing spectrum utilization by adopting an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation scheme using multiple carriers as well as implementing a service in the FM band. It was designed to do so.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
본 발명은, 기존의 아날로그 FM 대역에서 DAB(Digital Audio Broadcasting) 시스템을 구현하기 위한 전송시스템을, 혼성형(Hybrid) DAB 와 전디지털형(All Digital) DAB 두 가지 형태로 구성하고 있다. 혼성형 DAB 시스템은 기존의 아날로그 FM 신호가 존재하는 영역에 DAB 시스템을 적용하는 경우에 사용되는 시스템이고, 전디지털형 DAB 시스템은 기존의 아날로그 FM 신호가 존재하지 않는 영역에 DAB 시스템을 적용하는 경우에 사용된다. 이와 같은 구성을 이용하면, DAB를 위한 새로운 대역을 필요로 하지 않으며 기존의 FM대역을 사용하면서, 기존의 인밴드(In-Band) DAB 시스템에 비해 데이터 전송속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 상기 두 전송 시스템에 대한 대략적인 구성이 도 1 및 2 에 각각 도시되어 있다.In the present invention, a transmission system for implementing a DAB (Digital Audio Broadcasting) system in the existing analog FM band is composed of two types, a hybrid DAB and an all-digital DAB. Hybrid DAB system is used when the DAB system is applied to the area where the existing analog FM signal exists, and all-digital DAB system is used when the DAB system is applied to the area where the existing analog FM signal does not exist. Used for Using this configuration, there is no need for a new band for the DAB, and there is an advantage that the data rate can be increased compared to the existing in-band DAB system while using the existing FM band. An approximate configuration for the two transmission systems is shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
도 1 은 종래의 아날로그 FM 신호가 존재하는 채널에서의 디지털 오디오 방송(DAB) 시스템을 도시한다. 샘플링된 오디오 신호는, 종래의 변조 방식인 FM 전송방식을 통하여 전송되고(아날로그 FM), 오디오 코딩, 채널 코딩 및 인터리빙을 거친 신호는 OFDM에 의해 아날로그 FM 신호와 동일한 대역으로 혼성/변조되어 전송된다.1 illustrates a digital audio broadcasting (DAB) system in a channel where a conventional analog FM signal is present. The sampled audio signal is transmitted through a conventional FM transmission scheme (analog FM), and a signal that has undergone audio coding, channel coding, and interleaving is mixed / modulated in the same band as an analog FM signal by OFDM and transmitted. .
도 2 는 기존의 아날로그 FM 신호가 존재하지 않는 채널에서의 DAB 시스템을 도시한다. 샘플링된 오디오 신호는 오디오 코딩, 채널 코딩 및 인터리빙을 거치고 도 4 에 도시된 바와 같은 주파수 대역에서 OFDM으로 변조되어 전송된다.2 shows a DAB system in a channel without a conventional analog FM signal. The sampled audio signal is subjected to audio coding, channel coding and interleaving, and then modulated and transmitted in OFDM in the frequency band as shown in FIG.
소스코딩에 있어서는, CD 수준의 음질을 높은 데이터 압축율로 만족시키는 MPEG AAC(Advanced Audio Coding)를 채용하고, 변조방식으로는, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 채용한다. OFDM의 각 부반송파 신호는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)로 매핑(mapping)되며, 변복조에 사용되는 IFFT/FFT(Inverse Fast Fourier Transform/Fast Fourier Transform)의 크기는1024(1k FFT/IFFT)이고, 각 부반송파의 간격은 726.7456055 Hz (44100*135/8192)이다. DAB 신호의 스펙트럼 형태는 혼성형 DAB 와 전디지털형 DAB 전송시스템에 따라 각각 도 3 및 도 4 와 같으며, 각 스펙트럼을 FM 대역의 FCC(Federal Communications Commission:연방통신위원회) 스펙트럼 마스크(spectral mask)를 고려하여 재구성하는 경우, 도 5 및 도 6 과 같은 형태가 된다.In source coding, MPEG AAC (Advanced Audio Coding), which satisfies CD quality sound at a high data compression rate, is employed, and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is employed as a modulation method. Each subcarrier signal of OFDM is mapped by Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), and the size of Inverse Fast Fourier Transform / Fast Fourier Transform (IFFT / FFT) used for modulation and demodulation is 1024 (1k FFT / IFFT). The subcarrier spacing is 726.7456055 Hz (44100 * 135/8192). The spectral shape of the DAB signal is shown in Figs. 3 and 4, respectively, according to the hybrid DAB and the all-digital DAB transmission system, and each spectrum is assigned to the FCC (Federal Communications Commission) spectrum mask of the FM band. In consideration of the reconstruction, the form is the same as that of FIGS. 5 and 6.
이와 같은 신호 스펙트럼 형태를 만족하기 위해 사용되는 유효 반송파의 개수는, 도 7 및 8 에 도시된 바와 같이 1024 IFFT/FFT에서 혼성 DAB 시스템의 경우 양쪽에 95개씩(±129.361 ~ ±199.128 kHz 대역)의 부반송파를 사용하고 나머지 부분은 제로 패딩(zero padding)하며, 전디지털형 DAB 시스템의 경우는 584개 (-199.128 ~199.128 kHz 대역)의 부반송파를 사용하고 나머지 부분은 제로 패딩한다. ISI로 인한 영향을 제거하기 위해 보호구간에 56개의 샘플을 삽입한다. 이것은 전체 심볼 길이의 5.46%( 7/128 )에 해당한다.As shown in FIGS. 7 and 8, the number of effective carriers used to satisfy such a signal spectral shape is 95 (± 129.361 to ± 199.128 kHz band) on both sides in a hybrid DAB system at 1024 IFFT / FFT. Subcarriers are used and the rest is zero padding. For all-digital DAB systems, 584 subcarriers (-199.128 to 199.128 kHz) are used, and the rest are zero-padded. To eliminate the effects of ISI, 56 samples are inserted in the guard zone. This corresponds to 5.46% (7/128) of the total symbol length.
소스코딩에서 채널 코딩으로 사용되는 보수쌍 컨벌루션(CPC: Complementary Pair Convolutional) FEC(Forward Error Correction)는, ARQ(Automatic Repeat reQuest) 개념에서 발전된 형태로, 동일한 코드열을 전송하지 않고 보수 코드를 전송하는 방법이다. 본 발명의 DAB 시스템에서 사용되는 CPC는, 도 9 에 도시된 바와 같이 구속장 K=7 을 갖는 1/3 컨벌루션 코딩을 적용한 신호를 4/5 CPC 펑처링(puncturing)한다. 선택적으로 2/3 CPC 코드를 설정할 수 있는데, 그 펑처링 패턴(Puncturing Pattern)이 도 10 에 도시되어 있다.Complementary Pair Convolutional (CPC) Forward Error Correction (FEC), which is used as channel coding in source coding, is an evolution from the concept of automatic repeat request (ARQ), which transmits a complementary code without transmitting the same code string. Way. The CPC used in the DAB system of the present invention punctures the signal with 1/3 convolutional coding with constrained length K = 7 as shown in FIG. 9. Alternatively, a 2/3 CPC code can be set, the puncturing pattern is shown in FIG.
인터리빙(interleaving)은, 먼저 도 11 에 도시된 바와 같이, 인터리버의 배열을 결정하고, 도 12 의 파티션을 이용하여 인터리버 파티션 인덱스를 할당하며, 도 13 과 같이 k번째 파티션 인덱스를 갖는 인터리버 배열을 구하면 된다.Interleaving, as shown in FIG. 11, first determines an array of interleavers, allocates an interleaver partition index using the partition of FIG. 12, and obtains an interleaver array having a k-th partition index as shown in FIG. 13. do.
상기한 본 발명에 따르면, FM 대역에서 디지털 오디오 방송 서비스를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 높은 데이터 전송 속도를 확보할 수 있게 되며, 아날로그 방송의 디지털 방송으로의 전환이 용이해진다.According to the present invention, it is possible not only to implement a digital audio broadcasting service in the FM band, but also to ensure a high data transmission rate, and to switch from analog broadcasting to digital broadcasting.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 기존 아날로그 FM 대역을 이용함으로써 DAB 시스템용의 별도의 새로운 주파수 대역이 필요하지 않기 때문에, 유한 자원인 스펙트럼의 이용효율을 극대화할 수 있으며, 새로운 방송 인프라 구축 및 이에 수반되는 스펙트럼 이전에 소요되는 비용의 절감, 그리고 송신탑이나 부지 등 기존의 방송 인프라를 그대로 사용함에 따른 경제적 비용의 절감이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따른 DAB 시스템은 종래의 인밴드(In-Band) DAB 시스템에 비해 전디지털형 전송 방식에서 높은 전송 데이터속도를 확보함으로써, 향후 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 기반을 제공한다. 또한, 본 발명은 FM 대역에서 서비스 중인 아날로그 방송의 디지털 방송으로의 전환을 용이하게 하기 때문에, 전환기간 및 그에 따른 경제적 비용을 최소화할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, since a separate new frequency band for the DAB system is not required by using the existing analog FM band, it is possible to maximize the utilization efficiency of the spectrum, which is a finite resource, and to establish a new broadcasting infrastructure and accompanying it. The cost savings incurred before the spectrum can be reduced, and the economic cost of using the existing broadcasting infrastructure such as transmission tower or site can be reduced. In addition, the DAB system according to the present invention secures a high transmission data rate in the all-digital transmission scheme compared to the conventional in-band DAB system, thereby providing a basis for providing a variety of multimedia services in the future. In addition, since the present invention facilitates the conversion of the analog broadcast in service from the FM band to the digital broadcast, it is possible to minimize the switching period and the resulting economic cost.
Claims (5)
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