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문제 정의
- 본 고에서는 평창올림픽/페럴림픽 기간 3개월 동안에 추진한 세계최초 UHD / 모바일HD 동시방송을 위한 실험국 시설구축 및 필드테스트 진행 결과에 대해 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 모바일 HD 이동측정은 평창 올림픽 기간 동안 운행되는 UHD 모바일 체험버스의 예상코스를 따라 진행하였다. 체험버스의 코스는 초기에는 경포호를 한 바퀴 도는 짧은 거리였는데, 최종적으로는 [올림픽 선수촌 ⇒ 아이스아레나 ⇒ 기자단 숙소]을 순환하는 방향으로 변경되었다.
- 모바일 환경뿐만 아니라 고정된 환경에서 평창 내 UHD의 수신환경을 측정하기 위해, 강원도 평창군 대화면에 있는 장미아파트로 측정차를 옮겨 측정하였다.
- 필드테스트를 통한 대관령 UHD 실험국 커버리지를 분석하기 전에 모의실험을 통해 방송 서비스 영역을 분석하였다. 모의실험에서는 예측의 정확도를 높이고자 대관령 TVR에 적용된 설계 파라미터를 적용하여 시뮬레이션을 실행하였으며, 활용된 주요 파라미터는 다음과 같다.
- 시뮬레이션 결과가 정확한지 확인하기 위해 모바일 HD 수신환경을 측정하기 위해 <그림 6>과 같이 필드 테스트 측정차량을 구성하였다. 방송 신호를 수신하기 위한 안테나와 GPS를 수신하기 위한 안테나를 차량 외부에 설치하고, 내부에 ATSC 3.0 측정장비, PC 및 모니터를 설치하여 수신환경을 조사하였다.
- 위와 같은 필드테스트 결과를 바탕으로, 평창 올림픽기간 동안 UHD 모바일 체험 버스를 운용하였다. 버스에는 49인치 삼성 UHD 수상기와 모바일 HD 수신 테블릿 등을 구성하여 ATSC 3.
- 0 송신 신호 발사를 위해, <그림 1>과 같이 대관령 TVR에 UHD 실험국을 구성하였다. <표 1>은 실험국 허가를 위한 송신기 재원정보를 나타내는데, 출력 주파수는 UHF 채널 52/56번을 사용하였고, 출력은 900W, 안테나구성은 4-Dipole 수평편파로 구성하여, 전방향 안정적인 신호송출 환경을 구성하였다. 또한 <그림 2>에 나타낸 것처럼 콘텐츠는 KBS 본사에서 생성한 게이트웨이 STLTP 출력신호를 IP 광케이블 전용회선을 통해 실험국 엑사이터로 전달하면, 엑사이터에서 ATSC 3.
- 필드테스트를 통한 대관령 UHD 실험국 커버리지를 분석하기 전에 모의실험을 통해 방송 서비스 영역을 분석하였다. 모의실험에서는 예측의 정확도를 높이고자 대관령 TVR에 적용된 설계 파라미터를 적용하여 시뮬레이션을 실행하였으며, 활용된 주요 파라미터는 다음과 같다.
대상 데이터
- 시뮬레이션 결과가 정확한지 확인하기 위해 모바일 HD 수신환경을 측정하기 위해 과 같이 필드 테스트 측정차량을 구성하였다.
- 평창 올림픽/패럴림픽 기간 동안 강릉 지역 ATSC 3.0 송신 신호 발사를 위해, 과 같이 대관령 TVR에 UHD 실험국을 구성하였다.
성능/효과
- 최종 코스의 모든 구간에서 양호한 수신 상태를 보임을 확인하였다. 강원민방 G1의 경우 HD 해상도가 아닌 UHD 해상도의 영상을 방송하고 있어서, 높은 MER 요구사항으로 인해 시연구간에서 간혹 끊기는 지점이 있음을 확인하였다.
- 결과 데이터를 보면 전파법에 따른 “방송표준방식 및 방송업무용 무선설비의 기술기준”에 부합하는 것을 알 수 있으며, 특히 MER 성능은 약 36~38dB로 무선국 기준(33dB 이상)보다 우수한 성능을 보임을 알 수 있다.
- 고정측정이지만, 지역자체가 산으로 둘러싸인 지형으로 안테나를 송신소 방향으로 지향해야 UHD 수신이 잘 되는 것을 확인할 수 있었으며, 앞서 전파예측 모의 실험 결과와 어느 정도 유사한 경향을 보임을 알 수 있다.
- 또한 최종적으로 와 같이 대관령 TVR 내에 실내안테나 및 UHDTV 상용 수신기를 설치하여 온에어 신호의 영상에 문제가 없다는 것을 관찰하였다.
- 1dBuV/m 이상의 수신레벨이 확보되는 양시청 지역에 대해서만 노란색 영역으로 표기하였다. 모의 실험결과, 대관령 TVR로 인해 올림픽 스타디움, 스카힐라운지, 선수촌 인근 지역에 대해 UHD 서비스가 수신될 것으로 예상됨을 알 수 있으며, 동계올림픽/페럴림픽 기간동안 평창 지역에 안정적인 ATSC3.0 4K-UHD 서비스가 가능하다고 판단된다.
- 체험버스의 코스는 초기에는 경포호를 한 바퀴 도는 짧은 거리였는데, 최종적으로는 [올림픽 선수촌 ⇒ 아이스아레나 ⇒ 기자단 숙소]을 순환하는 방향으로 변경되었다. 최종 코스의 모든 구간에서 양호한 수신 상태를 보임을 확인하였다. 강원민방 G1의 경우 HD 해상도가 아닌 UHD 해상도의 영상을 방송하고 있어서, 높은 MER 요구사항으로 인해 시연구간에서 간혹 끊기는 지점이 있음을 확인하였다.
- 0 4KUHD / 모바일 HD 서비스를 체험할 수 있도록 하였다. 특히 고화질 DMB와 ATSC 3.0 모바일 HD 서비스 간의 화질 비교도 함께 홍보하였는데, 이번 체험버스를 통해 ATSC 3.0 기반 모바일 HD 서비스가 이동 환경에서 훨씬 더 선명한 비디오 품질을 제공해 줄 수 있음이 확인되었다.
후속연구
- 한국의 지상파 방송사들은 UHD 방송용으로 할당된 6MHz 대역폭 내에서 4K-UHD 방송과 모바일 HD 방송을 동시에 송신하여, 언제 어디서나 방송 시청이 가능한 시청자 친화적인 수신 환경을 제공할 수 있다. 따라서 2018년 평창 동계올림픽의 생생한 현장을 전 세계인들에게 4K-UHD와 모바일 HD 방송으로 서비스할 수 있을 것이며, 그 현장에서 지상파 방송사의 송신시설 구축 및 난시청 해소 기술 경쟁력을 보여주게 될 것이다.
- 지상파 UHD 서비스의 발전은 본방송 전파발사로부터 시작된다고 해도 과언이 아니며, 국내 기술 발전에 KBS가 기여할 수 있게 된 점은 공영방송사로써 정말 뜻깊은 일이다. 평창 동계올림픽/페럴림픽 기간 동안 지상파 방송사와 국내 수상기 업체와 합심하여, 체험버스를 통한 ATSC 3.0 기반 4K-UHD/모바일 HD 서비스 홍보는 향후 UHD 직접수신 환경 구축과 지상파 UHD 서비스 산업 활성화에 크게 이바지 할 것으로 사료된다.
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