위성방송 시스템의 효율적인 프레임 동기와 리드-뮬러 복호의 단순화

Abstract

디지털 신호처리, 반도체 및 전송 기술의 발달함에 따라 위성 방송을 이용해 단순히 디지털 방송만을 전송하는 것이 아니라 쌍방향 방송이나 인터넷 사용이라는 다양한 욕구들이 생기고 있다. 이를 위해 ETSI에서 기존의 DVB-S를 개량한 DVB-S.2를 발표하였다. DVB-S.2는 고품질, 고기능 위성방송을 위한 시스템으로 최대 155Mbps 의 전송속도를 가지며 30Ghz 부근의 Ka대역을 사용한다. 그리고 위성채널의 단점인 강우감쇄에 효율적으로 대처하기 위해 적응형 부호화와 고차 변조를 이용한다. 본 연구는 차세대 유럽형 위성방송 표준인 DVB-S.2의 수신단의 복조기 설계에 대한 논문이다. 위성 방송 수신기에서 수신한 신호에는 AWGN성분과 주파수 오차 , 위상 오차들을 포함한다. 복조기는 기저 대역 신호에 포함된 잡음과 주파수 오차 성분들을 추정하고 이를 보상하여 원래 전송한 신호로 만들어주는 역할을 한다. 이를 수행하기 위해 프레임의 시작위치와 송신기에서 전송 신호를 만들 때 사용한 변조방식 및 FEC 프레임 길이, 파일럿 유무 정보를 알고 있어야 한다. 본 논문에서는 DVB-S.2 복조기의 처음 부분인 프레임 시작 위치를 찾는 방법을 연구했고, 변조방식 및 FEC 프레임길이, 파일럿 유무 별로 한 프레임의 길이가 다르다는 점을 착안하여 프레임 시작위치를 이용하여 리드-뮬러 복호화 수행 전에 변조방식 및 FEC 프레임길이, 파일럿 유무 정보들을 알아내었다. 이로써 리드-뮬러 복호화의 일부분만 복호를 해도 송신기에서 전송한 신호의 모든 전송정보를 알아내어 효율적으로 고차변조를 지원하는 복조기를 설계 할 수 있었다. 이러한 방법을 적용한 하드웨어 구조는 SPW™를 이용하여 부동 소수점과 고정 소숫점 모델링 하였으며 성능 검증을 위해 시뮬레이션을 수행하였다. 고정 소수점 모델링을 통해 SPW™를 사용하여 최적화된 비트 폭을 찾아 HDL을 이용하여 하드웨어 설계를 하였다.