[논문]셀룰러 방송을 위한 LTE 기반 5G MBMS와 5G NR의 PBCH 검출 성능 평가

안해성; 김형석; 차은영; 김정창; 안석기; 권선형; 박성익; 허남호

doi:10.5909/jbe.2021.26.6.766

셀룰러 방송을 위한 LTE 기반 5G MBMS와 5G NR의 PBCH 검출 성능 평가
Performance Evaluation of PBCH Detection of LTE-Based 5G MBMS and 5G NR for Cellular Broadcast 원문보기

방송공학회논문지 = Journal of broadcast engineering, v.26 no.6, 2021년, pp.766 - 777

안해성 (한국해양대학교 전자통신공학과 해양인공지능융합전공) , 김형석 (한국해양대학교 전자통신공학과 해양인공지능융합전공) , 차은영 (한국해양대학교 전자통신공학과 해양인공지능융합전공) , 김정창 (한국해양대학교 전자통신공학과 해양인공지능융합전공) , 안석기 (한국전자통신연구원) , 권선형 (한국전자통신연구원) , 박성익 (한국전자통신연구원) , 허남호 (한국전자통신연구원)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 셀룰러 방송(cellular broadcast)을 위한 LTE (long term evolution) 기반 5G (fifth-generation) MBMS (multimedia broadcast and multicast services)와 5G NR (new radio)의 PBCH (physical broadcast channel) 검출 성능을 평가하고 5G NR의 PBCH 검출 성능을 향상시키는 방법을 제시한다. 시간 영역에서 수신 신호와 모든 가능한 PSS (primary synchronization signal)의 상관(correlation)을 계산하고, 상관 값을 결합(combining)하여 SS/PBCH 블록의 시작 위치와 프레임 동기를 획득한다. 또한, PBCH 검출 성능 향상을 위해 프레임 내에 존재하는 모든 SS/PBCH 블록에 포함된 PBCH 신호를 결합하는 방법을 제시한다. 본 논문에서 적용한 PBCH 결합 방법에 대한 성능을 평가하고 기존 LTE 기반 5G MBMS의 PBCH 검출 성능과 비교한다. 전산 실험 결과는 가산 백색 가우시안 잡음(additive white Gaussian noise: AWGN) 환경과 고정 및 이동 환경에서 5G NR의 PBCH를 결합함으로써 검출 성능이 향상되고 기존 LTE 기반 5G MBMS 보다 우수한 성능을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents an improved scheme for detection of the physical broadcast channel (PBCH) in long-term evolution (LTE)-based fifth-generation (5G) multimedia broadcast and multicast services (MBMS) and 5G new radio (NR) for cellular broadcast. In the time domain, by combining the correlations between the received signal and primary synchronization signal (PSS) within all SS/PBCH blocks, the frame synchronization and the start position of the SS/PBCH blocks can be obtained. In this paper, to improve the detection performance of PBCH for 5G NR, a combining scheme of PBCH signals within a frame is proposed. In addition, the performance of the proposed detection scheme is evaluated and the performance is compared with the conventional scheme for PBCH detection of LTE-based 5G MBMS. The simulation results show that the detection performance of PBCH for 5G NR is improved by combining the PBCH signals and outperforms LTE-based 5G MBMS under the additive white Gaussian noise (AWGN), fixed, and mobile environments.

주제어

표/그림 (12)

그림 그림 1. LTE 기반 5G MBMS의 PBCH 송수신기 블록 다이어그램, (a) 송신기 구조, (b) 수신기 구조 Fig. 1. Block diagrams of transmitter and receiver for PBCH of LTE-based 5G MBMS, (a) Transmitter structure, (b) Receiver structure
표 표 1. 부반송파 간격에 따른 부프레임 당 슬롯 개수 및 OFDM 심볼 개수 Table 1. Number of slots and OFDM symbols per subframe corresponding subcarrier spacing
표 표 2. 부반송파 간격과 중심 주파수에 따라 가능한 SS/PBCH 블록의 첫 번째 심볼 인덱스와 최대 가능한 개수 Table 2. First symbol index and maximum number of candidate SS/PBCH blocks corresponding subcarrier spacing and carrier frequency
그림 그림 2. 5G NR의 PBCH에 대한 송수신기 블록 다이어그램, (a) 송신기 구조, (b) 수신기 구조 Fig. 2. Block diagrams of transmitter and receiver for PBCH of 5G NR, (a) Transmitter structure, (b) Receiver structure
그림 그림 3. 시간 영역에서 수신 신호와 PSS 신호의 상관 계산 결과의 스냅샷, 상관 값들의 결합 미적용, AWGN 채널. (a) SNR=-10 dB, (b) SNR=-18 dB Fig. 3. Snapshot of correlation outputs of the received signal and PSS signals in the time domain, without correlation combining, AWGN channel, (a) SNR=-10 dB, (b) SNR=-18 dB
표 표 3. 전산 실험을 위한 파라미터 Table 3. Parameter for computer simulation
그림 그림 4. 4개 SS/PBCH 블록의 PSS 신호에 대한 상관 계산 값을 결합한 결과의 스냅샷, AWGN 채널. (a) SNR=-10 dB, (b) SNR=-18 dB Fig. 4. Snapshot of combined correlation outputs of the received signal and PSS signals for 4 SS/PBCH blocks, with correlation combining, AWGN channel, (a) SNR=-10 dB, (b) SNR=-18 dB
표 표 4. RL20 채널 프로파일 Table 4. RL20 channel profile
표 표 5. TU-6 채널 프로파일 Table 5. TU-6 channel profile
그림 그림 5. AWGN 채널하에서 LTE 기반 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), 방송시스템을 위한 5G NR (4 SS/PBCH blocks)에 대한 PBCH 블록 에러율 비교Fig. 5. Comparison of BLER for PBCH of LTE-based 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), and 5G NR for broadcast system (4 SS/PBCH blocks) under AWGN
그림 그림 6. RL20 채널 하에서 LTE 기반 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), 방송시스템을 위한 5G NR (4 SS/PBCH blocks)에 대한 PBCH 블록 에러율 비교 Fig. 6. Comparison of BLER for PBCH of LTE-based 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), and 5G NR for broadcast system (4 SS/PBCH blocks) under RL20
그림 그림 7. TU-6 채널 하에서 LTE 기반 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), 방송시스템을 위한 5G NR (4 SS/PBCH blocks)에 대한 PBCH 블록 에러율 비교 (speed=120 km/h) Fig. 7. Comparison of BLER for PBCH of LTE-based 5G MBMS, 5G NR (1 SS/PBCH block), and 5G NR for broadcast system (4 SS/PBCH blocks) under TU-6 (speed=120 km/h)

참고문헌 (13)

D. He et al., "Overview of Physical Layer Enhancement for 5G Broadcast in Release16," IEEE Trans. Broadcast., Vol. 66, No. 2, Jun. 2020.

상세보기
A. Sengupta, A. R. Alvarino, A. Catovic and L. Casaccia, "Cellular Terrestrial Broadcast-Physical Layer Evolution From 3GPP Release 9 to Release 16," IEEE Trans. Broadcast., Vol. 66, No. 2, pp. 459-470, Jun. 2020.

상세보기
"Overall description of LTE-based 5G broadcast, v16.0.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TR 36.976, Mar. 2020.
"Study on architectural enhancements for 5G multicast-broadcast services, v17.0.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TR 23.757, Mar. 2021.
A. Omri, M, Shaqfeh, A. Ali and H. Alnuweiri, "Synchronization Procedure in 5G NR Systems," IEEE Access., Vol. 7, pp. 41286-41295, Mar. 2019.

상세보기
"Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation, v16.3.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TS 36.211, Sep. 2020.
"NR; Physical channels and modulation, v16.3.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TS 38.211, Sep. 2020.
K. Ota, M. Sawahashi, S. Nagata, "Physical Cell ID Detection Probability Using Synchronization Signals for NR Radio Interface Below 6GHz," 2019 IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium(APWCS)., Sep. 2019.
H. Ahn, H. Kim, E. Cha, J. Kim, "Cell ID Detection Schemes Using PSS/SSS for 5G NR System," Journal of Broadcast Engineering, Vol. 25, No. 6, Nov. 2020.
"NR; Multiplexing and channel coding, v16.3.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TS 38.212, Sep. 2020.
"NR; User Equipment (UE) radio transmission and reception; Part 1: Range 1 Standalone, V16.5.0," 3GPP, Sophia Antipolis, France, Rep. TS 38.101-1, Sep. 2020.
Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, ETSI EN 300 744, V1.6.1, Jan. 2009.
COST 207 Management Committee, "COST 207: Digital land mobile radio communications-Final report," Commission Eur. Communities, Brussels, Belgium, ISBN 92-825-9946-9, pp. 135-147, 1989.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증