[논문]사전보정기법을 사용한 새로운 지상파 DTV 대역외발사강도 측정법

허영태; 권원현

doi:10.7471/ikeee.2016.20.1.054

[국내논문] 사전보정기법을 사용한 새로운 지상파 DTV 대역외발사강도 측정법
Novel Out-of-band Emission Measurement Method for Terrestrial DTV Transmitter using Pre-Compensation Method 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.20 no.1, 2016년, pp.54 - 60

허영태 (National Radio Research Agency) , 권원현 (Dept. of Information & Communications, Anyang University)

초록
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본 연구에서는 우리나라 DTV 방송의 대역외발사강도 기술기준 및 기존 측정방식의 문제점들을 분석하였으며, 지상파 DTV 방송의 대역외발사강도를 효과적으로 측정할 수 있는 방안들을 제안하였다. 고가의 전용 측정장비로만 측정가능한 기존방식에 비해 제안한 방식은 범용장비로도 대역외발사강도를 손쉽게 측정할 수 있으며, 실제 측정시스템 구현을 통하여 제안한 방식의 유효성을 입증하였다. 본 논문에서 제안된 방식은 경제적이고도 간편하므로 방송장비 이외의 무선 송신장치 특성측정에도 널리 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, out-of-band emission regulations and measurement methods of terrestrial DTV broadcasting services are analyzed, and a novel method to evaluate the out-of-band emission characteristics of DTV transmitter is proposed. Experimental results show that proposed method can be easily used to measure the characteristics of DTV transmitter with inexpensive measuring equipments. With a few modifications, proposed method can be widely adopted to measure the RF performances of the general radio equipments efficiently.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 이러한 측정상의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 대역외발사강도 측정방법 및 시스템 구성방안을 제안하였다
본 논문에서는 현행 DTV 대역외발사강도 기술기준 측정시 발생되는 문제점들을 분석하고, 이를 해결하기 위한 새로운 측정방안을 제안하였다. 제안한 방식은 저가의 범용 계측기를 이용하여 –110dB DTV 이하의 DTV 중계기 대역외발사 강도 측정이 가능한 방식으로, 실제 측정시스템을 구성하여 그 유효성을 입증하였다.
본 연구에서는 값싼 범용 계측기로도 대역외발사강도 측정이 가능한 새로운 측정방법을 제안하 였다. 제안방식을 이용하여 -110dBm 이하의 대역외발사강도 측정이 가능한 측정시스템을 개발하였으며, 실제 측정실험을 통하여 그 유효성을 입증하였다.
본 연구에서는 필터 전단에서 측정한 RF 특성과 채널필터 주파수 응답특성 및 필터보정계수를 고려하여 DTV 대역외발사강도 특성을 자동으로 평가할 수 있는 평가프로그램도 함께 개발하였다. 개발된 프로그램에는 10kHz RBW 전력을 500kHz 부대역 전력으로 변환하는 기능과 500kHz 부대역별 기울기 보정계수를 구하여 500kHz 부대역 주파수 응답특성에 반영하는 기능까지 포함되어있어 더욱 정확한 RF 특성 평가가 가능하다.

제안 방법

다음으로 감쇠기를 이용하여 채널필터 앞단 및 뒷단에서의 대역외발사강도 신호특성을 측정한 후 제안방식에 따른 채널필터의 특성 보정과정을 이용하여 대역외발사강도 특성을 평가하였다.
먼저 기존 측정방식을 활용한 대역외발사강도를 측정하였다. 그림 8은 dummy 안테나 앞단 출력신호의 대역외발사강도 측정결과로서, 계측기의 잡음특성으로 인해 대역외발사강도 특성이 마치 기준에 미달하는 것처럼 보임을 알 수 있다.
본 논문에서 제안한 측정방식의 유효성을 확인 하기 위하여 하점 KBS DTV 방송보조국(인천시 강화군 소재)에 측정시스템을 구성한 후, 기존방식과 제안방식을 이용하여 대역외발사강도 특성을 측정하였다. 그림 7은 측정시스템 구성도이다.
본 연구에서는 값싼 범용 계측기로도 대역외발사강도 측정이 가능한 새로운 측정방법을 제안하 였다. 제안방식을 이용하여 -110dBm 이하의 대역외발사강도 측정이 가능한 측정시스템을 개발하였으며, 실제 측정실험을 통하여 그 유효성을 입증하였다.
제안한 방식은 저가의 범용 계측기를 이용하여 –110dB DTV 이하의 DTV 중계기 대역외발사 강도 측정이 가능한 방식으로, 실제 측정시스템을 구성하여 그 유효성을 입증하였다.
제안한 측정방식에서는 그림 4의 채널필터 전단 측정점 P에서 DTV 신호 전력을 충분히 가변 시키며 송신기 자체의 대역외발사특성을 측정하고, 필터제조업체에서 제공되는 필터특성을 이용하거나 네트워크 분석기로 실측한 주파수 응답 특성을 이용하여 전체 DTV 송신시스템의 대역 외발사강도 특성을 보정하여 구한다. 즉 전체시스템의 대역외발사강도 A _System 은,

성능/효과

범용 계측 장비의 유한한 동작영역 및 잡음특성 때문에 채널필터에 의한 스퓨리어스 억제효과를 제대로 측정하지 못하고 있음을 알 수 있다. ⓹는 본 논문에서 제안한 방식을 사용한 보정값으로, 그림에서 알 수 있는 것처럼 측정대상 중계기는 대역외 발사강도 기술기준을 잘 따르고 있음을 알 수 있다. 따라서 기존 방식에서는 측정할 수 없었던 하위 부대역에서의 RF 특성도 제안방식을 사용 하면 계측기의 한계성능과 무관하게 더욱 정확하고 신뢰성 있는 측정 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 연구에서는 필터 전단에서 측정한 RF 특성과 채널필터 주파수 응답특성 및 필터보정계수를 고려하여 DTV 대역외발사강도 특성을 자동으로 평가할 수 있는 평가프로그램도 함께 개발하였다. 개발된 프로그램에는 10kHz RBW 전력을 500kHz 부대역 전력으로 변환하는 기능과 500kHz 부대역별 기울기 보정계수를 구하여 500kHz 부대역 주파수 응답특성에 반영하는 기능까지 포함되어있어 더욱 정확한 RF 특성 평가가 가능하다. 제안방식은 스펙트럼 분석기의 측정가능전력 범위 내에서 RF 성능을 측정하므로 기존방식에 비해 정확한 대역외발사특성을 측정할 수 있으며, 저렴하고 간편한 측정시스템 구축이 가능하여 주로 산악지역에 위치한 지상파 중계시설의 특성측정에 매우 효과적인 방식으로 사용될 수 있다.
이는 정해진 측정범위를 측정할 수 없는 기존 측정방식으로는 피측정장비의 특성만족여부를 알 수 없어, 계측기 상으로는 ‘미달’로 판정된다. 그러나 본 논문의 제안 방식을 사용하면 피측정장비의 기본 성능특성을 프로그램상에서 사전 보정하여 측정하므로 성능을 정확히 측정할 수 있다.
⓹는 본 논문에서 제안한 방식을 사용한 보정값으로, 그림에서 알 수 있는 것처럼 측정대상 중계기는 대역외 발사강도 기술기준을 잘 따르고 있음을 알 수 있다. 따라서 기존 방식에서는 측정할 수 없었던 하위 부대역에서의 RF 특성도 제안방식을 사용 하면 계측기의 한계성능과 무관하게 더욱 정확하고 신뢰성 있는 측정 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
제안방식은 스펙트럼 분석기의 측정가능전력 범위 내에서 RF 성능을 측정하므로 기존방식에 비해 정확한 대역외발사특성을 측정할 수 있으며, 저렴하고 간편한 측정시스템 구축이 가능하여 주로 산악지역에 위치한 지상파 중계시설의 특성측정에 매우 효과적인 방식으로 사용될 수 있다. 또한 본 논문에서 제안한 방식은 대역외발사강도 이외의 다른 RF 특성 측정에도 쉽게 적용할 수 있다.
본 논문에서 제안한 측정방안을 도입할 경우, 현재 1,323개 DTV 방송국의 준공검사 또는 재허 가시 방송국의 허가지연 또는 불합격 등 불합리한 규제가 없어져 정부기관의 신뢰성 향상에 크게 기여할 것으로 예측되며, 매우 간편한 계측기로 측정시스템을 구성할 수 있으므로 산간 등지에 분포한 중계기 특성측정을 매우 효율적으로 실시할 수 있다.
개발된 프로그램에는 10kHz RBW 전력을 500kHz 부대역 전력으로 변환하는 기능과 500kHz 부대역별 기울기 보정계수를 구하여 500kHz 부대역 주파수 응답특성에 반영하는 기능까지 포함되어있어 더욱 정확한 RF 특성 평가가 가능하다. 제안방식은 스펙트럼 분석기의 측정가능전력 범위 내에서 RF 성능을 측정하므로 기존방식에 비해 정확한 대역외발사특성을 측정할 수 있으며, 저렴하고 간편한 측정시스템 구축이 가능하여 주로 산악지역에 위치한 지상파 중계시설의 특성측정에 매우 효과적인 방식으로 사용될 수 있다. 또한 본 논문에서 제안한 방식은 대역외발사강도 이외의 다른 RF 특성 측정에도 쉽게 적용할 수 있다.

후속연구

본 논문에서 제안한 방식은 대역외발사강도 이외의 다른 RF 특성측정 방식으로도 다양하게 응용될 수 있을 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지상파 방송 서비스란?	지상파 방송 서비스는 주어진 주파수 자원을 활용하여 다수의 수요자에게 방송정보를 동시에 전송할 수 있는 대표적인 무료 보편적 서비스의 하나로, 최근 대두되고 있는 국가안전망 구축에도 필수적으로 요구되는 분야이다. 우리나라는 2012년 말부터 고품질 영상방송이 가능한 ATSC 방식의 지상파 디지털 TV(DTV) 서비스를 제공 하고 있으며, 우수한 방송환경 구축과 산악이나 건물들로부터의 난시청 현상을 극복하기 위한 다양한 형태의 DTV 방송국 및 송신 시스템 구축이 요구된다[1],[2].
	무선송신기의 중요 특성 중 하나인 불요발사의 특징은?	무선기기, 특히 무선송신기의 중요 특성 중의 하나인 불요발사(Unwanted Emission)는 모든 원하지 않는 성분을 갖는 발사를 총칭하는 용어로서, 측정주파수 대역 및 특성에 따라 대역외 발사와 스퓨리어스 발사 (Spurious Emission)로 구분한다.
	DTV 대역외발사강도 기준을 측정하는 부분에 있어서 발생하는 제한상황은 무엇인가?	방송기간망에 사용되는 Rigid Mask 형태의 DTV 대역외발사강도 기준은 -110dBm 이하의 매우 낮은 전력레벨값로 규정되어 있다. 이 기준 값은 고가의 DTV 전용계측기가 아닌 범용 계측기로는 측정이 불가능하므로 방송품질 확보를 위한 인·허가와 검사업무를 효율적으로 실시할 수 없는 상황이다.

참고문헌 (12)

Korea Communications Commission, Frequency Plan and Policy for Future Network Evolution, 2011.7
ATSC, ATSC Digital Television Standard - Part 2:RF/Transmission System Characteristics, 2011
FCC CFR 47 $\S$ 73.622, Digital television table of allotments, 1990
FCC CFR47 Part74, Experiment radio, auxiliary, special broadcast and other program distributional services, 1997
MSIP Notification No. 2014-92, Recommendations on Radio Communication Equipments, 2014.12
ATSC Document #97-06, An Evaluation of the FCC RF Mask for the Protection of DTV Signals from Adjacent Channel DTV Interference, July 17, 1997.
G. Sgrignoli, "DTV Repeater Emission MAsk Analysis", IEEE Trans. on Broadcasting, vol.49, No.1, pp32-80, April 2003

상세보기
http://www.npstc.org, Digital Television(DTV) Transition:700MHz Regional Planning Guidebook, v 2.0 Appendix L, pp98-109, 2014
Advanced Television Systems Committee, ATSC Digital Television Standard, Part 2 - RF/Transmission System Characteristics, Document A/53-Part2:2007, 3 Jan. 2007. Clause 6.9.2, pp. 40.
Engelson, Morris, Modern Spectrum Analyzer Theory and Applications, Arttech House, (C)1984, pp. 190-191
ITU Recommendation of ITU-R BT.1368, Planning criteria for digital terrestrial television services in the VHF/UHF bands, 2006
Advanced Television Systems Committee, Transmission Measurement and Compliance for Digital Television, ATSC Standard A/64, Revision A, Clause 4.1.6, p. 6

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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