ATSC3.0 LDM-MIMO 방송시스템의 새로운 저복잡도 Core-Layer 복조 기법 연구 = A Study on the New Low-Complexity CL Modulation Technique for ATSC3.0 LDM-MIMO Broadcasting System

국문 초록 (Abstract)

현재의 지상파 초고화질(UHD) 방송 서비스에 대한 수요가 늘어남에 따라 방송 표준인 ATSC3.0에 대한 관심이 증가하고 있으며, ATSC3.0 표준에는 UHD 방송 서비스 구현을 위한 여러 가지 기법을 포함하고 있다. 또한, 이를 위해 한정된 자원 안에서 전송데이터 효율을 높이기 위해 Multiple Inputs Multiple Outputs(MIMO) 시스템이 적용되어야 할 것이다.
본 논문에서는 ATSC3.0에 적용된 Layered Division Multiplexing(LDM)과 다중 송수신 안테나(MIMO) 방송 시스템에서 Core-Layer(CL) 신호 복조 시 기존 Gaussian-Approximation(GA) 기법과 Partial GA(PGA) 기법을 선택적으로 사용하여 PGA 기법과 성능은 동일하며 복잡도는 더 작은 새로운 Hybrid PGA(HPGA) 복조 기법을 제안하고자 한다.
최적의 복조 기법인 Optimum Soft Decoding(OSD)는 CL 신호와 Enhanced Layer(EL) 신호의 모든 성상을 이용하여 복조하는 기법으로 현실적으로 복잡도 면에서 적용에 어려움이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 GA 기법은 EL 신호 전부를 잡음으로 취급하여 복조를 진행하므로 EL 신호에 대한 CL 신호의 상대적으로 높은 평균 송신 전력비를 나타내는 Injection Level(IL) 값이 낮아짐에 따라 성능 열화가 심해진다는 문제점이 있다. 게다가, 이 문제는 MIMO 시스템에 적용할시 더욱 큰 문제를 야기하게 된다. 이러한 단점들을 보완한 PGA는 성능은 비슷하지만 GA 기법과 비교할시 복잡도면에서 단점이 생긴다.
새로운 복조 기법은 수신단 신호의 IL값에 따라서 유동적으로 GA 기법과 PGA 기법을 선택하게 하여 성능은 PGA와 동일하거나 비슷하게 나오며 복호 복잡도 면에서 PGA 대비 약 50% 정도 작아짐을 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the demand for current terrestrial UHD broadcasting services increases, interest in ATSC3.0, the broadcasting standard, is increasing, and the ATSC3.0 standard includes various techniques for implemneting UHD broadcasting services. In addition, a Multiple Inputs Multiple Outputs(MIMO) system will need to be applied to increase transmission data efficiency within limited resources.
In this paper, we would like to propose a new Hybrid PGA (HPGA) soft decoding technique, which has the same performance of PGA technique and less complexity, using the existing Gaussian-Approximation (GA) technique and Partial GA (PGA) technique selectively in the Core-Layer (CL) signal decoding system applied to ATSC3.0.
Optimum Soft Decoding (OSD), an optimal decoding technique, is a technique that uses all the constellations of CL signals and Enhanced Layer (EL) signals, and is practically difficult to apply in complexity. To solve this problem, GA techniques proceed with demodulation by treating all EL signals as noise. The problem with this is that the Injection Level (IL) value, which represents the relatively high average transmission power ratio of the CL signal to the EL signal, is reduced, resulting in a severe deterioration in performance. Furthermore, this problem creates a bigger problem when applied to the MIMO system. Complementing these shortcomings, the PGA has similar performance, but it has disadvantages in terms of complexity compared to GA techniques.
The new decoding technique allows the flexibility to select GA and PGA techniques based on the IL value of the received signal, resulting in the same or similar performance as or about 50 percent less than PGA in terms of the complexity.

목차 (Table of Contents)

• 그림목차 ii
• 표목차 iv
• 국문초록 v
• 1. 서론 1
• 2. 시스템 모델 3
• 가. ATSC3.0의 LDM 시스템 3 나. LDM-MIMO 시스템 10
• 3. 기존의 LDM-MIMO 시스템에서의 CL 신호 연판정 복조 기법들 15
• 1) Optimum-Soft-Decoding (OSD) 15
• 2) Gaussian-Approximation (GA) 16
• 3) Partial-Gaussian-Approximation (PGA) 17
• 4. 새로운 Hybrid-Partial-Gaussian-Approximation (HPGA) 복조 기법 20
• 5. 실험 환경 및 결과 25
• 가. 실험 환경 25
• 나. 실험 결과 27
• 1) AWGN, Rayleigh 페이딩 채널 환경에서 복조 기법 간 성능 비교 27
• 2) K-factor에 따른 복조 기법 간 성능 비교 29
• 3) 부호화율(code rate)에 따른 복조 기법 간 성능 비교 35
• 4) Multipath MGM 채널 환경에서 복조 기법 간 성능 비교 40
• 6. 결론 41
• 참고문헌(Bibliography) 42
• 영문초록 43