Up to now, there have been many researches on the efficient use of the broadcast spectrum in advanced television systems committee (ATSC), and finally the single frequency network (SFN) is made possible. There are a few methods to implement a SFN, and one of them is the distributed translator (DTxR) network. But, the DTxR network requires special devices to synchronize multiple translators comprising a SFN, which inhibits broadcasters from investing on the networks.
To make implementing a DTxR network easy, this dissertation proposes a new design and implementation method for a new DTxR, termed as a baseband equalization DTxR (EDTxR), which does not require additional devices to synchronize the translators in the network. To satisfy this purpose, probable synchronization technologies among translators are studied.
For identical symbol outputs from all the translators, the equalization digital on-channel repeater (EDOCR) scheme, which omits the decoding and re-encoding of the channel codes, is adopted for EDTxR.
For frequency synchronization among translators, a method using a recovered clock from received signals is reviewed. By using the method, all the translators in a network can be synchronized in frequency on the average, but the receivers within the overlapped coverage area of two translators show about 4 dB performance degradation compared to a natural multipath condition. This phenomenon is mainly caused by the degraded phase noise of the recovered clock, and such phase noise degradation is confirmed through the theoretical analysis and the computer simulations on the phase noise characteristics of a timing recovery loop.
To reduce the receiver performance degradation, a new frequency synchronization method using its own crystal oscillator in each translator is proposed. In addition, a scheme to eliminate the effect of the frequency offset of the crystal oscillator on translator output frequency is proposed.
To verify the proposed EDTxR technology, a few EDTxRs are implemented and tested in the laboratory and in the field. Through the tests, it is confirmed that the EDTxR is a simple and economic DTxR for a distributed translator network which does not need the special synchronizing devices, and an EDTxR network shows 2 dB of performance gain than other DTxR networks using a recovered clock. Therefore, the EDTxR will be a promising translator of ATSC system for the coverage extension under spectrum deficient situations.
ATSC 에서는 디지털 지상파 텔레비전방송 주파수를 효율적으로 사용하기 위해 단일주파수방송망 표준을 제정하였으며, 다양한 단일주파수방송망 구현방안을 제시하였다. 그 중에서 분산중계기를 사용하는 단일주파수방송망은 주파수 효율성에도 불구하고, 구성의 복잡함으로 인해 실제 방송 현장에 적용되지 못하고 있는 실정이다.
본 학위 논문에서는 방송주파수를 효율적으로 이용할 뿐 아니라, 단순한 구조를 가짐으로써 실제 방송망에 적용이 용이한 새로운 분산중계기 (등화형 분산중계기)의 설계와 구현 방안을 제안한다.
모든 분산중계기들이 동일한 입력에 대해 동일한 출력 심볼을 가지도록 하기 위해서 등화형 동일채널중계기의 구조를 채용한다. 등화형 동일채널중계기는 입력신호의 심볼과 출력신호의 심볼을 동일하게 하기 위해 채널부호의 복호와 재부호화부를 제외시키는 구조를 가지고 있다.
또한, 분산중계기들의 출력 주파수를 동기화시키기 위한 방법으로 제시되어 있는 복원된 심볼 클럭을 이용하는 방법에 대해 검토하였다. 심볼 클럭을 이용하는 방법은 분산중계기들의 주파수를 평균적으로 동일하게 할 수 있지만, 분산중계기 신호가 겹치는 곳에 있는 수신기의 성능을 자연적인 다중경로 신호 입력에 비해 약 4 dB 정도 악화시키는 결과를 보여주고 있다. 이러한 현상은 채널에 의해 손상된 신호로부터 복원된 심볼 클럭의 위상잡음에 의해서 발생하며, 본 논문에서는 이를 수학적 모델과 컴퓨터 시뮬레이션으로 검증하였다.
본 논문에서는 복원된 클럭의 위상잡음으로 인한 수신기의 성능열화를 극복하기 위해 각각의 분산중계기마다 자체 수정발진기를 사용하는 방법을 제안한다. 더불어 수정발진기마다 서로 다른 주파수 옵셋으로 인한 분산중계기 출력신호의 주파수 차이를 보상하기 위한 방법도 함께 제안하며, 제안한 방법의 주파수 일치 여부를 수학적 모델로 검증하였다.
제안된 등화형 분산중계기의 성능 검증을 위해 실험실 테스트 및 필드 테스트를 수행하였으며, 기존의 복원된 클럭을 이용하는 주파수 동기화 방법에 비해 약 2 dB 이상의 성능 향상이 있음을 확인하였다. 결론적으로, 등화형 분산중계기는 간단한 구조와 적용의 용이성을 가짐으로써 주파수 부족상황에서도 디지털 지상파 텔레비전방송의 방송구역 확장에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 제안된 중계기 간의 주파수 동기화 방법은 그 구조의 단순성으로 인해 타 분야의 주파수 동기화에도 활용이 가능할 것으로 기대된다.
