dab-rs

🇰🇷 한국 최초 · 🌐 세계 최초 — 순수 Rust 로 만든 메모리 안전 DAB Mode I OFDM 디코더 / T-DMB 수신기.

YTN「뉴스특보」를 dab-rs 가 단독으로 디코드한 한 장면 — Airspy Mini 의 3 MSPS int16 raw I/Q → OFDM 동기/CFO/FFT → FIC → MSC → 16-슬롯 Forney 시간-디인터리브 → EEP 디펑크처/비터비 → PRBS → RS(204,188) → MPEG-TS → H.264, 마지막 그림만 ffmpeg 에 맡겼다. fudge factor 도 없고 magic number 도 없다. 모든 상수는 eti-stuff 또는 DAB/DVB 표준에서 유래한다. 약간의 매크로블록 아티팩트는 이 캡처의 SNR 에서 t=8 정정 한계를 초과한 RS(204,188) 블록 6.9% 와 정확히 일치한다.

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왜 "한국 최초 · 세계 최초"인가

항목	현황
한국 최초	순수 Rust 로 작성된 한국형 T-DMB 수신기. 한국 채널(K8B, YTN DMB)에서 raw I/Q → MPEG-TS → H.264 까지 end-to-end 검증 완료.
세계 최초	Rust 로 작성된 메모리 안전 DAB Mode I OFDM 디코더. WebAssembly 배포를 정조준 — unsafe 0줄, C/C++ 의존성 없음.
검증	C++ eti-stuff 와 byte 단위로 동등. fudge factor 0개, magic number 0개. 모든 상수는 spec 또는 eti-stuff 에 추적 가능.
로드맵	🌐 WASM 웹버전 — 브라우저에서 동작하는 세계 최초의 웹 DMB 수신기. 별도 앱/플러그인 없이 URL 만으로 라이브 DMB 시청.

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빠른 시연

60초 라이브 캡처 → MP4:

# 1) Airspy Mini 로 K8B(YTN DMB) 60초 캡처
airspy_rx -f 183.008 -a 3000000 -t 2 -l 14 -m 15 -v 12 -b 0 \
          -n 180000000 -r /tmp/live.iq

# 2) FIC: 앙상블 + 서비스 목록 확인
dab fic-iq /tmp/live.iq
# → fib_ok=7424/7524 (98.7%), EId=0xE040, label="YTN DMB", 5 services

# 3) MSC: SubCh 1 (mYTN 비디오) → MPEG-TS
dab msc-iq --scid 1 --ts /tmp/live.ts /tmp/live.iq
# → ts_packets=12872, rs_corrected=7240 (98.7%)

# 4) (선택) SL 헤더 strip + SPS prepend → MP4
python3 tools/extract_sl_h264_v2.py /tmp/live.ts --video-pid 0x113 \
        --out /tmp/live.h264
cat sps_pps.bin /tmp/live.h264 > /tmp/live_sps.h264
ffmpeg -r 30 -i /tmp/live_sps.h264 -c copy /tmp/live.mp4

결과: 320×240 H.264 Baseline, 1784 frames @ 30 FPS, 60초 영상.

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현재 상태

Week 3e + Week 4 완료 — raw I/Q 부터 MP4 까지 fudge-free end-to-end 동작.

크레이트	역할	상태
dab-ofdm	Mode I OFDM 복조기 (핵심 기여)	✅ fudge-free 90%+ (sim5, sim4, k8b_v4)
dab-iq	파일 I/Q reader (Cs8/Cs16Le/Cf32Le, JSON sidecar)	✅ done; libairspy 직결 streaming 은 추후
dab-fic	FIB CRC-16, FIG 0/x·1/x → Ensemble	✅ done — byte-identical vs eti-stuff
dab-viterbi	Rate-1/4 K=7 punctured 비터비 + EEP/FIC depuncture	✅ done
dab-descramble	에너지 분산 PRBS (x⁹ + x⁵ + 1)	✅ done
dab-msc	MSC sub-channel byte 추출	✅ done
dab-eti	ETI(NI, G.703) frame parser (ETSI EN 300 799)	✅ done
dab-fec	T-DMB outer FEC: sync-aligned Forney + RS(204,188)	✅ done
dab-cli	dab fic-iq + dab msc-iq CLI 바이너리	✅ done

검증 결과 (실측)

캡처	경로	FIB CRC	RS(204,188)	MP4 frames
60s live capture	cs16le → LinearResampler → 전체 chain	98.7% (7424/7524)	98.7% (7240/7332)	1784 @ 30 FPS
k8b_v4.iq (20s)	cs16le → LinearResampler	87.4% (2193/2508)	92.8% (3383/3646)	475 @ 23.75 FPS
sim5_resampled.cf32 (12s)	cf32 bypass	90.4% (1704/1884)	96.8% (1381/1426)	—

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로드맵

상향식 구축: 각 단계는 다음 단계가 쌓이기 전에 reference 와 검증된다. Oracle 은 C++ eti-stuff (byte-identical 목표) 와 Python airspy-mini-dmb.

✅ 완료

• Week 1 — Outer FEC + ETI plumbing. dab-eti (ETI(NI) frame parser), dab-msc (sub-channel extraction), dab-fec (sync-aligned Forney deinterleaver + RS(204,188)). Python reference 와 byte-identical.
• Week 2 — Inner FEC. dab-viterbi (rate-1/4 K=7 비터비 + EEP depuncturing), dab-descramble (energy-dispersal PRBS). eti-stuff verbatim 포팅.
• Week 3a-d — dab-iq + OFDM stages 1-7. 3MSPS → 2.048 MSPS resampler, null detect, CP autocorrelation sync, NCO + integer CFO, FFT, differential reference, π/4-DQPSK demap.
• Week 3e — Fudge-free FIC chain. 25개 슬라이스 의 진단 → integer-CFO 를 rotate_spectrum 대신 시간-영역 NCO 로 통합 (eti-stuff 와 정확히 동일한 구조). 모든 magic number 제거. K8B 에서 FIB CRC 87-90%, EId 0xE040, 5 services 식별. eti-stuff linear-interp resampler 이식 (+2.5 dB SNR).
• Week 4 — MSC sub-channel decode. 75 data symbol demap, 16-슬롯 Forney 시간 디인터리버 (eti-generator.cpp:207 verbatim), EepProtection + KoreanTDmbOuterFec wiring. K8B SubCh 1 → MPEG-TS → H.264 → MP4 (320×240, 1784 frames, 30 FPS). 라이브 60초 캡처 검증 완료.

🔨 진행 예정

• Week 5 — libairspy FFI + streaming. 파일 I/O 대신 Airspy Mini 직결. Manual gain L14/M15/V12 default (실측 -G 0 대비 20× RS 개선). 영구 ring buffer 기반 streaming pipeline (현재는 batch).
• Week 6 — Performance margin. SNR threshold 튜닝, lock 시간 최적화, criterion 벤치마크 (throughput, latency, memory).

🌐 차기 핵심: WebAssembly 웹 DMB

• Week 7 — WASM 웹버전 (★ 세계 최초). wasm-pack 빌드 + 브라우저 SDR 연결 (WebUSB 로 Airspy Mini 직결, 또는 미리 녹화된 .iq 파일 업로드).
  • 라이브 데모 페이지: 사용자가 URL 만 열면 앱/플러그인 없이 브라우저에서 DMB 시청 가능
  • 모바일 PWA: 안드로이드/iOS Chrome 에서 WebUSB 지원 시 SDR dongle 연결 가능 (한국 K-block 6 채널 스캔 → 채널 선택 → 라이브 영상)
  • 학술/교육 자료 활용: spec.html → 실시간 OFDM constellation/FFT bin 시각화 (signal-processing 강의용)
• Week 8 — 논문. SoftwareX / JOSS / IEEE BMSB 타깃 — "dab-rs: A Memory-Safe Software-Defined DAB Mode I Demodulator in Rust with WebAssembly Deployment."

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DAB Mode I 파라미터

파라미터	값
내부 sample rate	2.048 MSPS
Useful symbol	2048 samples (1 ms)
Guard interval	504 samples
Sub-carriers	1536 (−768..+768, DC null)
Modulation	π/4-DQPSK (differential)
Inner FEC	rate-1/4 conv, K=7, polys (0o133, 0o171, 0o145, 0o133)
Outer FEC (T-DMB)	RS(204,188) DVB params + Forney TI (N=12, M=17)

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발견된 함정 (Discovered subtleties)

포팅 과정에서 마주친 미세한 구현 디테일들. 다음 기여자(또는 다음 논문 reviewer)가 미리 알아둬야 할 사항들.

1. Integer-CFO 는 시간영역 NCO 에 포함시켜야 한다 (Week 3e slice 25)

eti-stuff 는 coarseCorrector + fineCorrector 를 하나의 시간영역 NCO 로 함께 mix 한다 (getSamples(coarseCorrector + fineCorrector)). 정수-CFO δ 가 매 심볼마다 NCO 위상 진폭 2π·δ·T_s/T_u ≈ 1.55 rad/sym (δ=+1) 를 부여하는데, dab-rs 의 초기 구현은 정수-CFO 를 rotate_spectrum 으로 post-FFT 처리해서 그 per-symbol 위상이 빠졌다. 수학적으로 같아 보이지만, π/4-DQPSK 차동 복조 단계에서 constellation 이 1.55 rad 회전된 채로 도착 → 비트 매핑 wrong.

fix: 데이터 심볼은 cfo_hz + δ·1000 을 NCO 에 통합해 mix, rotate 생략. PRS 만 rotate (δ 를 측정하려면 PRS FFT 가 먼저 필요하기 때문). 결과: sim5 FIB CRC 4% → 90.4%, fudge-free.

2. Linear-interpolation resampler 가 polyphase FIR 보다 +2.5 dB (Week 3e slice 17)

dab-ofdm 의 초기 resampler 는 polyphase FIR (Blackman-sinc) 이었는데 한계 SNR(11 dB K8B) 에서 decoding 절벽 아래. eti-stuff 의 airspy-handler.cpp:157-162 linear-interp resampler 를 verbatim 이식 (LinearResampler struct). 같은 입력에서 band_ratio +2.5 dB, k8b_v4.iq cs16le FIB 0/2496 → 2193/2508.

3. DAB MSC 시간 디인터리버는 비트-위치 기반 16-슬롯 Forney (Week 4 slice 1)

eti-stuff eti-generator.cpp:207:

const int16_t interleaveMap[] = {0,8,4,12,2,10,6,14,1,9,5,13,3,11,7,15};

비트 위치 i & 0xF 마다 16-슬롯 ring buffer 의 서로 다른 슬롯에서 읽어와 디인터리브한다. CIF 1개당 55296 비트, 18개 OFDM 심볼 → 1 CIF, 1 DAB frame = 4 CIFs. 15-CIF warmup 후 출력이 valid.

4. Airspy AGC (-G 0) 는 한계 SNR 에서 sub-optimal

같은 indoor K8B 안테나 셋업에서 17-config gain sweep 결과: hardware AGC (-G 0) 는 small-signal regime 에서 under-amplify 한다 (firmware 가 mixer 는 working level 로 잡지만 VGA 는 default 10 으로 고정 → ~20 dB headroom 미사용). Manual LNA 14 / Mixer 15 / VGA 12 가 25초당 4619-4852 RS corrected blocks 를 산출, -G 0 의 241 대비 20× 개선. fibquality 100 포화. Live air-receive 시 manual L14/M15/V12 기본 권장.

5. SFN multipath 가 null symbol 을 얕게 만든다 (Week 3a)

DAB null symbol 은 96ms frame 마다 ~0 envelope 이어야 하는데, K8B 는 single-frequency network 환경에서 5개 송신탑(남산/관악산/용문산/광교산/운정산) 이 시간차로 도착해 null 간격이 다른 송신탑의 신호로 채워진다. min/µ ≈ 0.72-0.78 (교과서 값 0.1-0.3 와 다름). 고정 threshold 는 모든 null 을 놓침. NullDetector 는 adaptive threshold p1 + 0.30·(p99 − p1) 를 smoothed envelope 에 적용해 ~7 dB SNR 에서도 96ms cadence 회복.

6. Viterbi soft-bit polarity convention (Week 2)

eti-stuff 의 viterbi-handler.cpp 주석은 +255 → bit 0 이라 적혀있지만 trellis metric update 를 추적하면 +255 → bit 1 가 실제 동작. dab-rs 는 verbatim 포팅이라 실제 동작을 그대로 따라가며, 따라서 OFDM 디매퍼도 같은 + ⇒ 1 convention 으로 soft bit 를 emit 해야 한다.

7. Airspy 12-bit packed sample format (Week 5 예정)

Airspy Mini 의 native USB 출력은 12-bit ADC 샘플을 16-bit 쌍에 packed 한다 (zero-extended Complex<i16> 가 아님). libairspy 가 transparent 하게 unpack 해서 Complex<f32> 또는 Complex<i16> 로 노출한다. 따라서 dab-iq-airspy (Week 5) 는 pure-Rust libusb 대신 bindgen FFI 로 libairspy 를 호출한다. 직접 libusb 경로는 unpacking + 게인 stage 제어 (LNA/Mixer/VGA)

• bias-tee 토글 모두 새로 derive 해야 하므로 부담이 크다.

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빌드 & 테스트

Rust stable (1.83+). macOS 기준:

brew install fftw libsndfile libsamplerate pkg-config libusb airspy
cargo build --workspace --release
cargo test  --workspace --release

CLI 사용 예

# 라이브 캡처
airspy_rx -f 183.008 -a 3000000 -t 2 -l 14 -m 15 -v 12 -n 180000000 -r live.iq

# FIC (앙상블 + 서비스 목록)
dab fic-iq live.iq

# MSC (특정 sub-channel → MPEG-TS)
dab msc-iq --scid 1 --ts mYTN.ts live.iq

# 다른 format/rate
dab fic-iq --format cf32le --rate 2048000 pre_resampled.cf32

검증 captures

airspy-mini-dmb repo (Git LFS) 에 reference captures (k8b_v4.iq + k8b_v4.eti + sim5_resampled.cf32 등) 존재. 로컬 경로 지정 후 통합 테스트:

export DAB_RS_K8B_V4_IQ=/path/to/k8b_v4.iq
cargo test -p dab-cli --test k8b_v4_fic_iq -- --include-ignored

기대 수치는 tests/golden/ 에 기록되어 있다.

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학술/교육 활용

dab-rs 는 production-quality SDR 소프트웨어인 동시에 학부/대학원 통신·방송· 신호처리 강의용 교재로 설계됐다. 각 단계가 isolated crate + unit tests + diagnostic dump 로 분리되어, 다음 시연이 모두 가능하다:

• OFDM 동기 시각화: docs/diag/cp_autocorr_manual.py 가 CP 자기상관 metric 을 plot 해 fine timing + fractional CFO 추정의 동작 원리 노출
• FFT bin alignment: docs/diag/fft_by_pos.py 가 sync_pos 기반으로 dab-rs FFT 와 eti-stuff FFT 를 sample-aligned 비교 (|cc|=0.9994 도달 검증)
• 시간 디인터리버 위상 분석: docs/diag/sync_pos_compare.py 가 PRS alignment 의 ±T_s oscillation 을 dump
• outer FEC visualization: crates/dab-viterbi/examples/encode_dump.rs
  • verify_expected_soft.rs 가 Python ↔ Rust convolutional encode 의 bit-identity 확인

각 발견(Discovered subtlety #1-#7) 은 reference 와의 측정 → 가설 → 정확한 수정 cycle 로 도출됐다 (Week 3e 의 25 슬라이스 = docs/diag/ 의 진단 인프라).

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라이센스

코드: MIT. Reference captures 는 별도 link, redistribute 하지 않음 (CC-BY-4.0).

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인용

이 프로젝트를 학술 자료에서 인용한다면:

@software{dab_rs_2026,
  author  = {{zobithecat}},
  title   = {{dab-rs: A Memory-Safe Software-Defined DAB Mode I Demodulator
              in Rust with WebAssembly Deployment}},
  year    = {2026},
  url     = {https://github.com/zobithecat/dab-rs},
  note    = {The first pure-Rust DAB OFDM decoder and the first
             T-DMB receiver implementation in Rust.}
}

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