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차세대 방송서비스에 대한 소비자의 요구에 맞추어 ATSC에서는 ATSC 3.0 표준을 제정하였다. ATSC 3.0 물리계층 표준은 기존의 ATSC 1.0 규격 대비 30% 이상 향상된 전송률을 제공할 수 있으며, 4K UHD와 이동 HD 서비스를 동시에 지원할 수 있는 전송 다중화 기술을 도입하였다. 또한, UHD 방송, 이동 HD 방송, 방통융합서비스, 개인맞춤형 서비스 및 재난방송 등 차별화된 성능 및 서비스 개선이 기대된다. 이에, 한국에서도 UHD 방송을 위해 ATSC 3.0을 표준으로 채택하여, 2017년 5월부터 이를 활용한 지상파 UHD 방송을 시작하였다.
초고해상도 및 대형 스크린에 대한 소비자의 요구에 따라 8K UHD 서비스에 대한 수요가 발생하였으며, 가전업체들은 이를 만족시키기 위하여 8K 해상도를 갖는 TV를 판매하기 시작하였다. 한편, 현재까지 8K UHD 해상도를 제공하기 위한 지상파 방송 기술은 도입된 바 없으며, ATSC 3.0 물리계층 표준은 LDPC 채널부호화 등의 사용으로 Shannon’s 채널용량에 거의 근접하는 전송 성능을 보여주지만, 채널 대역폭에 따른 제한에 따라 하나의 채널만을 이용하여 8K UHD 서비스를 안정적으로 제공하는 것은 어렵다. 이를 위하여, ATSC 3.0 표준은 복수의 채널을 이용하여 지상파 방송의 데이터 전송율을 높일 수 있는 채널본딩 기술을 정의하고 있다.
본 ATSC 3.0 채널본딩 시뮬레이터는 복수의 채널을 이용하여 신호를 송수신하는 물리계층 시뮬레이터를 포함한다. 본 시뮬레이터는 ATSC 3.0 물리계층 표준인 A/322 문서에 정의된 채널본딩 표준 내용에 부합하도록 구현되었다. 또한, 표준상에 정의된 채널본딩에 부합하는 송신 신호를 생성하는 기능 뿐만 아니라 여러가지 채널 환경에서의 성능 분석을 위한 채널 환경 생성 및 수신 알고리즘을 포함하는 성능 분석 전산실험 기능을 포함하고 있다.

ATSC 3.0 표준은 차세대 방송서비스 제공을 위하여 향상된 시스템 전송용량을 제공하고, 이를 위한 최신 물리계층 기술들을 포함하고 있다. 대표적인 기술로는 UHD 서비스와 HD 서비스를 동시에 제공할 수 있는 LDM (Layered-Division Multiplexing) 기술, 전송률 극대화를 위한 LDPC (Low-Density Parity Check) 채널 부호화 기술, LDPC 채널 부호화와 최적화된 결합으로 전송률을 향상시킬 수 있는 NUC(Non-Uniform Constellation) 기술 등이 있다. 상기 기술들은 ATSC 3.0 물리계층 표준의 필수 기술이다.
ATSC 3.0 표준은 상기 필수 기술들 이외에도 전송율을 추가로 향상시키기 위한 기술들을 포함하고 있다. 그 중 한가지 기술이 복수의 채널을 이용하는 채널본딩 기술이다. ATSC 3.0은 최신 기술 채택을 통하여 전송률을 획기적으로 향상시켰으나, 20MHz의 채널 대역폭을 이용하는 Wi-Fi나 LTE 등에 비하여 채널 대역폭의 제한으로 인하여 절대적인 전송률 제한이 존재한다. 이를 극복하기 위하여 종래 하나의 채널 이외에 추가적인 채널을 이용하여 신호를 송수신할 수 있는 채널본딩 기술을 ATSC 3.0 표준에 포함하고 있다. ATSC 3.0 채널본딩 기술은 서로 인접한 채널 또는 인접하지 않은 채널을 동시에 이용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있도록 정의되어 있다. 또한 2가지의 채널본딩 모드를 지원하면서 방송사의 요구조건에 따라서 시스템 구성을 가변적으로 수행할 수 있도록 정의하고 있다. 첫번째 채널본딩 모드는 플레인(Plain) 채널본딩 모드이다. 플레인 채널본딩 모드에서는 개별 채널에 대한 물리계층 파라미터를 독립적으로 설정하여 신호를 송수신할 수 있다. 다른 하나의 채널본딩 모드는 SNR 평균화 모드이다. SNR 평균화 모드에서는 2개의 채널으로 전송되는 신호를 데이터의 셀 인덱스에 따라서 교차시켜주는 블록이 추가되어 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있다. 다만, SNR 평균화 모드에서는 2개 채널에 사용되는 물리계층 파라미터가 동일해야하는 제한이 있다.
본 기술이전에서는 ATSC 3.0 A/322 표준을 만족하는 ATSC 3.0 채널본딩 시뮬레이터를 제공한다. 해당 시뮬레이터를 통해 수요업체에서는 ATSC 3.0 채널본딩 환경 구성에 따른 물리계층 성능 분석을 수행할 수 있으며, 주어진 채널환경에 대하여 달성가능한 전송률을 추정할 수 있다.

ATSC 3.0 채널본딩 시뮬레이터는 2개의 RF 채널을 통해 전송하기 위한 신호의 Bootstrap, Preamble, Subframe 및 Subframe 내 PLP의 구조를 정의하기 위해 필요한 파라미터를 입력 받아, random하게 생성된 input 정보에 대한 ATSC 3.0 물리 계층 신호를 생성, 전송하고 주어진 채널본딩 모드에 따라 해당 신호에 대한 수신 및 복호를 수행한다.
사용자는 시뮬레이터 입력 인터페이스를 통하여 원하는 송신 신호를 구성할 수 있고 채널 환경을 결정할 수 있다. 이러한 환경에서 수신 SNR에 따라 시스템의 성능을 확인할 수 있다. 이를 기반으로 사용자는 실제 성능 검증이 어려운 환경에 대한 시스템 성능을 간접적으로 추정할 수 있으며, 이를 기반으로 채널본딩 시스템의 커버리지 예측 또는 주어진 위치에서의 전송률 예측 등을 수행할 수 있다.

단계 : 4 기술의 성숙도란?

ATSC 3.0 표준 기반의 채널본딩을 이용한 방송시스템의 송수신 장비 및 신호 계측 장비 제작, 전산실험기반의 성능분석, 개발장비의 다양한 환경에서의 성능 예측 등에 활용 가능

ATSC 3.0 물리계층 표준인 A/322에 정의된 2개의 RF 채널을 이용하여 신호를 송수신하는 ATSC 3.0 채널본딩 시뮬레이터
- 요구사항서
- 시험절차 및 결과서
- ATSC 3.0 채널본딩 PLP 구성부 (소스코드)
- ATSC 3.0 채널본딩 PLP 구성에 따른 OFDM 신호 생성부 (소스코드)
· Framing 블록
· BICM Encoder 블록
· Time/Frequency Interleaver 블록
· Cell-exchange 블록
· Signaling Protection 부호 블록
- 채널본딩 채널 생성부 (소스코드)
· AWGN 채널
· RC20 채널
· RL20 채널
· TU-6 채널
- ATSC 3.0 채널본딩 신호 수신부 (소스코드)
· 채널 추정 블록
· Time/Frequency De-interleaver 블록
· De-framing 블록
· BICM Decoder 블록
· Cell-Re-exchange 블록

비독점적 통상실시권 계약체결일로부터 5 년간 ※ 착수기본료(단위:천원)

구분	중소기업	중견기업	대기업
착수기본료	50,000	100,000	100,000
매출정률사용료(%)	1.25	3.75	5

2 개월 / 1,500 천원정(부가세 별도)

기술개발 발표당시	미디어방송연구실 박성익 (042-860-6648, psi76@etri.re.kr)
현재	미디어방송연구실 박성익 (042-860-6648, psi76@etri.re.kr)

기술이전실 김영규 (042-860-, kyk@etri.re.kr)