5G NR 기반 Cellular V2X 시스템의 사이드링크 데이터 처리량 분석

김명진(Myoung Jin Kim) 대한전자공학회 2021 전자공학회논문지 Vol.58 No.7

5G NR(New Radio) 기반의 C-V2X(cellular V2X) 기술이 자율주행이나 고도화된 주행 서비스를 위한 핵심 기술로 주목을 받고 있다. 단순한 안전 운행을 넘어서 자율 주행이 이루어지기 위해서는 초저지연과 높은 상대 속도에서의 안정적인 데이터 처리량(throughput)이 보장되어야 한다. 차량 간 상대 속도가 높은 경우 채널은 특성이 빠르게 변하기 때문에 시변(time varying) 주파수 선택적 페이딩 환경에서의 신뢰성 있는 통신이 이루어지도록 해야 한다. 채널의 시변성에 대처하기 위하여 LTE나 5G NR 표준에서는 송신측에서 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal: DM-RS)를 전송하여 채널 추정에 이용하도록 하고 있다. 5G NR 사이드링크에서는 DM-RS 심볼을 슬롯당 2~4개 가변적으로 적용할 수 있도록 되어 있다. 또한 5G NR에서는 부반송파 간격(sub-carrier spacing: SCS)을 가변적으로 설정할 수 있게 되어 있는데, 이에 따라 슬롯 길이를 다양하게 선택할 수 있고, 결과적으로 DM-RS 심볼의 시간축상 밀집도를 변화시킬 수 있다. 본 논문에서는 5G NR 사이드링크 통신에 대하여 SCS 및 슬롯당 DM-RS 심볼 수의 설정에 의해 DM-RS 시간축상 밀집도를 변화시켜가면서 데이터 처리량 관점에서 시스템의 성능을 평가하였다. 다양한 도플러 주파수 및 채널의 지연확산 조건에서 SCS와 DM-RS에 관한 시스템 설정을 변화시키면서 데이터 처리량을 측정하였다. C-V2X (cellular V2X) technology based on 5G NR (New Radio) is attracting attention as a core technology for autonomous driving or advanced driving services. In order to achieve autonomous driving beyond simple safe driving, it is necessary to ensure stable data throughput at ultra-low latency and high relative speeds. When the relative speed between vehicles is high, since the characteristics of the channel change rapidly, reliable communication in a time varying frequency selective fading environment must be achieved. In order to cope with the time variability of the channel, in the LTE or 5G NR standards, a demodulation reference signal (DM-RS) is transmitted at the transmitting side to be used for channel estimation. In the 5G NR sidelink, 2 to 4 DM-RS symbols can be variably applied per slot. In addition, in 5G NR, variable sub-carrier spacing (SCS) is supported, and accordingly, the slot length can be variously selected, and as a result, the density of the DM-RS symbol on the time axis can be changed. In this paper, the performance of the system was evaluated in terms of data throughput while changing the density of DM-RS density on the time axis by setting the SCS and the number of DM-RS symbols per slot for 5G NR sidelink communication. Data throughput was measured while changing the system configuration for SCS and DM-RS under various Doppler frequencies and delay spread conditions of channels.

5G NR 기지국의 전자파 노출량 평가 방법 제안

김창주,전상봉,최형도 한국전자파학회 2022 한국전자파학회논문지 Vol.33 No.3

The proliferation of 5G new radio (NR) base stations (gNBs) worldwide sheds light on electromagnetic field (EMF) measurements of gNB to assess human exposure. Over-the-air (OTA) measurement of gNBs is mandatory because 5G NR uses an active array antenna. Furthermore, it is well known that 5G NR provides various types of services such as enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low-latency com- munications (URLLC), and massive machine-type communications (MTC). Therefore, in the case of 5G NR gNB, a reliable method of EMF measurement for each gNB is required because the traffic information varies greatly depending on the services provided, and many gNBs are installed in a hotspot area. Thus, EMF measurements involve the selection of the synchronization signal/physical broadcast channel (SS/PBCH) block, which is “always-on” and does not depend on traffic signals. In this study, we analyze the methods used to measure EMF for 5G NR, which involve the application of instruments such as a dedicated NR decoder or spectrum analyzer. Consequently, we assert that EMF measurement methods should be classified and implemented according to their evaluation purposes. In addition, we propose that the compliance for installing gNBs should be measured by using a dedicated NR decorder based on a secondary synchronization signal (SSS) that can not only increase the reliability of the measurement but also accurately measure the EMF exposure for each gNB.

5G NR V2X에서 데이터 처리량 기준 QoS 유지를 위한 적응 수비학-DMRS 기법

김명진 대한전자공학회 2022 전자공학회논문지 Vol.59 No.8

Maintaining stable data throughput in V2X services such as remote driving is one of the most important requirements. When the moving speed of UE (User Equipment) is high, since the channel characteristics change rapidly, reliable communication in a time varying frequency selective fading environment must be achieved. In LTE or 5G NR standards, a demodulation reference signal (DMRS) is transmitted and used for channel estimation at the receiving end. In 5G NR, numerology can be variably set, so sub-carrier spacing (SCS) is variable, and the number of DMRS symbols per slot can also be variably applied. In this paper, we propose a technique to maintain the target data throughput even under fluctuating channel environment conditions by adaptively setting numerology parameters and DMRS symbols per slot by recognizing the channel environment in 5G NR based V2X systems. The feature of this algorithm is that, in addition to using the DMRS symbol for demodulation, it is used to estimate the delay spread of the channel. Link-level simulation was performed to evaluate the performance of the proposed adaptive numerology-DMRS system. We analyzed whether the target data throughput can be maintained in a complex environment where the delay spread of the channel changes while the UE moves at various speeds, and the performance of the proposed system was compared and evaluated with the system using fixed parameters. 원격 주행과 같은 V2X 서비스에서 안정적인 데이터 처리량 유지는 매우 중요한 요구사항 중의 하나이다. UE(User Equipment)의 이동 속도가 높은 경우 채널은 특성이 빠르게 변하기 때문에 시변(time varying) 주파수 선택적 페이딩 환경에서의 신뢰성 있는 통신이 이루어지도록 해야 한다. LTE나 5G NR 표준에서는 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal: DMRS)를 전송하여 수신측에서 채널 추정에 이용하도록 하고 있다. 5G NR에서는 수비학(numerology)을 가변적으로 설정할 수 있게 되어 있어서 부반송파 간격(sub-carrier spacing: SCS)이 가변적이며, 또한 슬롯당 DMRS 심볼 수도 가변적으로 적용할 수 있다. 본 논문에서는 5G NR 기반의 V2X에서 채널 환경을 인지하여 수비학 파라미터와 슬롯당 DMRS 심볼 수를 적응적으로 설정함으로써 채널 환경이 변동하는 조건에서도 목표 데이터 처리량이 유지되도록 하는 기법을 제안한다. 본 알고리즘의 특징은 DMRS 심볼을 복조에 이용하는 것 외에 채널의 지연확산 정도를 추정하는 데 이용하는 것이다. 제안된 적응 수비학-DMRS 시스템의 성능을 평가하기 위하여 링크 레벨 모의실험을 수행하였다. UE가 여러 속도로 이동하는 중에 채널의 지연확산이 변화하는 복합적인 환경에서 목표 데이터 처리량 유지가 얻어지는지 분석하였으며, 제안된 시스템의 성능을 고정 파라미터를 사용하는 시스템과 비교 평가하였다.

NR 기반 5G 통신 시스템에서 ISC 데이터 검출 기법

배사라(Sara Bae),문상미(Sangmi Moon),권순호(Soonho Kwon),김현성(Hyeonsung Kim),송병규(Byeonggyu Song),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2019 전자공학회논문지 Vol.56 No.2

ITU-R (International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector)에서는 5G 이동통신의 개념을 정립하고 기존 LTE (Long Term Evolution) 규격에서 크게 진화한 5G 용도의 NR (New Radio) 규격을 활발히 개발하고 있다. 5G 통신 서비스의 주요 요구사항은 높은 전송률, 초저지연 및 고신뢰성 등이 있다. 하지만 요구사항을 만족시키기 위해서는 신호처리 속도가 빠르고, 더 정확한 정보를 복호해야 한다. 본 논문에서는 NR 기반 5G 통신 시스템을 위한 ISC (Intelligent Suppression and Cancellation) 데이터 검출 기법을 제안한다. 제안한 데이터 검출 기법은 IRC (Interference Rejection Combining)와 SIC(Successive Interference Cancellation)를 결합하여 간섭을 억제 및 제거 할 수 있다. 또한, SIC 과정에서 최적의 정렬화를 적용하여 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다. 시뮬레이션 결과 제안한 데이터 검출 기법이 높은 신뢰성과 데이터 전송률을 갖는 것을 알 수 있다. The International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector (ITU-R) establishes the concept of 5G communication and actively develops new radio (NR) standards for 5G applications that have evolved significantly from the existing long term evolution (LTE) standard. The main requirements of 5G communication service are high data rate, ultra low delay and high reliability. In order to meet the requirements, the signal processing speed is fast and more accurate information should be decoded. In this paper, we propose the intelligent suppression and cancellation (ISC) data detection scheme for NR-based 5G communication system. The proposed data detection scheme can suppress and cancel the interference by combining interference rejection combining (IRC) with successive interference cancellation (SIC). In addition, optimal ordering is applied to cancel the interference effectively in SIC. Simulation results show that the proposed data detection scheme improves the data rate and reliability.

셀룰러 V2X 응용을 위한 5G NR상향 링크 데이터 처리량 분석

김명진 대한전자공학회 2022 전자공학회논문지 Vol.59 No.2

C-V2X (cellular V2X) technology based on 5G NR (New Radio) is drawing attention as a core technology for autonomous driving or advanced driving services. In order to achieve autonomous driving beyond simple safe driving, stable data throughput at ultra-low latency and high moving speed must be ensured. When the moving speed of UE (User Equipment) is high, since the channel characteristics change rapidly, reliable communication in a time varying frequency selective fading environment must be achieved. In LTE or 5G NR standards, a demodulation reference signal (DM-RS) is transmitted and used for channel estimation at the receiving end. In order to cope with the high time variability of the channel, it is necessary to increase the DM-RS time density. In 5G-V2X, the DM-RS time density can be changed by setting sub-carrier spacing (SCS) in addition to the number of DM-RS symbols per subframe. Since the two parameters have different effects on system performance, it is necessary to find an appropriate combination according to the system operating environment. In this paper, assuming a service such as remote driving, the target data throughput of the uplink is set to 20 Mbps, and the system parameter setting criteria are found so that the target data throughput can be obtained in various environments. To this end, performance analysis was performed based on data throughput while changing the settings for SCS and DM-RS under various Doppler frequencies and channel delay spread conditions. Based on the analysis results, we propose a system setting method suitable for C-V2X operating conditions. 5G NR(New Radio) 기반의 C-V2X(cellular V2X) 기술이 자율주행이나 고도화된 주행 서비스를 위한 핵심 기술로 주목을 받고 있다. 단순한 안전 운행을 넘어서 자율 주행이 이루어지기 위해서는 초저지연과 높은 이동 속도에서의 안정적인 데이터 처리량(throughput)이 보장되어야 한다. UE(User Equipment)의 이동 속도가 높은 경우 채널은 특성이 빠르게 변하기 때문에 시변 주파수 선택적 페이딩 환경에서의 신뢰성 있는 통신이 이루어지도록 해야 한다. LTE나 5G NR 표준에서는 복조 참조 신호(Demodulation Reference Signal: DM-RS)를 전송하여 수신측에서 채널 추정에 이용하도록 하고 있다. 채널의 높은 시변성에 대처하기 위해서는 DM-RS 시간 밀집도를 높일 필요가 있다. 5G-V2X에서는 서브프레임당 DM-RS 심볼 수 외에 부반송파 간격(sub-carrier spacing: SCS) 설정에 의해 DM-RS 시간 밀집도를 변화시킬 수 있다. 두 가지 파라미터가 시스템 성능에 미치는 영향이 다르기 때문에 시스템 운용 환경에 따른 적절한 조합을 찾을 필요가 있다. 본 논문에서는 원격 주행과 같은 서비스를 가정하여 상향 링크의 목표 데이터 처리량을 20Mbps로 설정하고, 여러 환경에서 목표 데이터 처리량이 얻어지도록 하는 시스템 파라미터 설정 기준을 찾는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 다양한 도플러 주파수 및 채널의 지연확산 조건에서 SCS와 DM-RS에 관한 설정을 변화시키면서 데이터 처리량 기준의 성능 분석을 수행하였다. 분석 결과를 토대로 C-V2X 운용 조건에 적합한 시스템 설정 방법을 제안한다.

자율주행자동차를 위한 이중대역 평판 모노폴 안테나

윤용현(Yonghyun Yoon) 한국정보전자통신기술학회 2019 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.12 No.4

본 논문에서는 자율주행자동차를 지원하기 위한 전방향성 특성의 이중대역 안테나를 제안한다. 제안된 안테나는 4G/LTE 대역 (1,710~2,170MHz)과 5G/NR 대역 (3,400~3,700MHz)을 동시에 지원하기 위한 50Ω의 단일급전이 이용된 새로운 구조의 이중대역 평판 모노폴(Dual-band Planar Monopole) 안테나의 특징을 가진다. 이중대역 특성을 위해 평판 모노폴 안테나에 측면 방사체를 추가 한 후 슬릿을 통하여 목표 성능에 최적화 되었다. 평판 모노폴 구조는 LTE 대역에서 동작하며, 동일 급전을 사용하는 모노폴 구조에 추가된 측면 방사체와 함께 5G NR 대역에서 동작을 한다. 제안된 안테나는 96.0mm의 지름을 갖는 접지면 위에 38.5 × 36.0 × 1.0[mm³]의 크기로 설계되었다. 제작과 측정결과로부터 LTE 대역의 1,710~2,170MHz와 5G NR 대역의 3,400~3,700MHz에 대하여 VSWR 2:1 이하를 만족하였으며, 해당 주파수 대역에서 각각 1,480~2,260MHz와 3,310~3,930MHz의 넓은 임피던스 대역폭을 얻을 수 있었다. 또한 무반사 챔버의 측정결과로부터 제안된 평판 모노폴 안테나의 이득과 전방향성 방사패턴(Omni-directional Radiation Pattern)을 확인하였다. In this paper, a dual-band antenna is proposed for the autonomous vehicle as well as omni-directional. The proposed antenna operates in the 4G/LTE band (1,710~2,170MHz) and 5G/NR band (3,400~3,700MHz). In order to obtain the dual-band operation, the planar monopole antenna is proposed as the novel structure with single port of the 50ohm. To give the properties of dual-band, an additional antenna element with slit was added to the planar monopole antenna, and then a structural adjustment parameter was optimized for achieving the target performance in bands. The planar monopole antenna in the LTE band acts as the coupled feed for the added parasitic radiator in the 5G NR band. The proposed antenna has 38.5 × 36.0 × 1.0[mm³] on a ground with diameter of 96mm. From the fabrication and measurement results, the impedance bandwidth (VSWR<2) of the proposed antenna covers 1,480~2,260MHz (LTE band: 1,710~2,170MHz) and 3,310~3,930MHz (5G NR band: 3,400~3,700MHz). The proposed planar monopole antenna also obtained the measured gain and radiation pattern of omni-directional radiation pattern in the anechoic chamber.

A Comparative Study on 3D Data Performance in Mobile Web Browsers in 4G and 5G Environments

남덕균,이대현,이승현,권순철 한국인터넷방송통신학회 2019 International Journal of Internet, Broadcasting an Vol.11 No.3

Since their emergence in 2007, smart phones have advanced up to the point that 5G mobile communication in 2019 started to be commercialized. Accordingly, now it is possible to share 3D modeling files and collaborate by means of a mobile web. As the recently commercialized 5G mobile communication network is so useful in sharing 3D modeling files and collaborating that even large-size geometry files can be transmitted at ultra high speed with ultra low transfer delay. We examines characteristics of major 3D file formats such as STL, OBJ, FBX, and glTF and compares the existing 4G LTE (Long Term Evolution) network with the 5G NR (New Radio) mobile communication network. The loading time and packets of each format were measured depending on the mobile web browser environments. We shows that in comparison with 4G LTE, the loading time of STL and OBJ file formats were reduced as much as 6.55 sec and 9.41 sec, respectively in the 5G NR and Chrome browsers. The glTF file format showed the most efficient performance in all of the 4G/5G mobile communication networks, Chrome, and Edge browsers. In the case of STL and OBJ, the traffic was relatively excessive in 5G NR and Edge browsers. The findings of this study are expected to be utilized to develop a 3D file format that reduces the loading time in a mobile web environment.

5G NR-Unlicensed의 물리 계층 표준 규격과 기술 분석

정소연,조익현,최수한 한국통신학회 2023 韓國通信學會論文誌 Vol.48 No.8

본 논문은 비면허대역(Unlicensed Spectrum) 서비스를 위해 3GPP Release 16에서 표준화된 5G NR(New Radio)-Unlicensed(NR-U)의 물리 계층 규격과 기술에 대해 분석한다. 특히, Release 15에서 표준화된 기본적인NR과 비교하여 NR-U를 위해 개선된 기술에 대해서도 함께 고찰한다. 좀 더 구체적으로, NR-U를 위한 타깃 스펙트럼, NR-U의 물리 계층에서 수행되는 채널 접속 절차, 데이터 전송, 제어 신호 전송, 초기 접속 절차 등에 대해 분석한다.

5G 통신 시스템을 위한 NSC 데이터 검출 기법

배사라(Sara Bae),문상미(Sangmi Moon),권순호(Soonho Kwon),김현성(Hyeonsung Kim),송병규(Byeonggyu Song),황인태(Intae Hwang) 대한전자공학회 2019 전자공학회논문지 Vol.56 No.1

급증하는 데이터 사용량에 대비하고 신규 응용 서비스를 창출하기 위해 3GPP (3rd Generation Partnership Project)에서는 기존 LTE (Long Term Evolution) 규격에서 크게 진화한 5G 용도의 NR (New Radio) 규격을 개발하고 있다. 본 논문에서는 5G 요구사항 중 높은 전송률 및 고신뢰성을 만족시키기 위해 256 QAM 변조 방식과 LDPC (Low Density Parity Check) 코드를 적용한다. 더불어, 데이터 검출 기법인 IRC (Interference Rejection Combining)와 SIC (Successive Interference Cancellation)를 결합한 NSC (Novel Suppression and Cancellation)를 제안하여 신뢰성을 더 높이고자 한다. 모의실험 결과 제안한 NSC가 높은 신뢰성과 데이터 전송률을 갖는 것을 알 수 있다. In order to prepare for rapidly increasing data usage and to create new application services, 3rd Generation Partnership Project (3GPP) is developing new radio (NR) standard for 5G use which has evolved greatly from existing long term evolution (LTE) standard. In this paper, 256 QAM modulation and low density parity check (LDPC) code are applied to satisfy the high data rate and high reliability requirements of 5G. In addition, we propose a data detection scheme called novel suppression and cancellation (NSC) which combines interference rejection combining (IRC) and successive interference cancellation (SIC). Simulation results show that the proposed NSC has high reliability, and high data rate.

5G NR 통신을 위한 GaAs HBT 3.5 GHz 대역 도허티 전력 증폭기

손정택,임정택,이재은,송재혁,김준형,백민석,이은규,김철영 한국전자파학회 2023 한국전자파학회논문지 Vol.34 No.12

This paper discusses the design of a 3.5-GHz band Doherty power amplifier using a 0.5-μm GaAs process. The design was optimized through load-pull simulations, employing the second harmonic trap filter at the output of the peaking amplifier to maintain high linearity. Measurement results of the fabricated power amplifier showed a maximum saturated power of 27.8 dBm and power-added afficiency (PAE) of 34.3 % in the 3.5 GHz band. Additionally, with a 5G NR 64-QAM 100-MHz modulated signal, it achieved a linear output power of 22 dBm with an EVM of 5.6 % and a linear output power added efficiency of 19.8 %.