KR102451618B1 - Method for detecting primary synchronization signal based on 5g new radio communication and apparatus thereof - Google Patents

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KR102451618B1 KR1020200052392A KR20200052392A KR102451618B1 KR 102451618 B1 KR102451618 B1 KR 102451618B1 KR 1020200052392 A KR1020200052392 A KR 1020200052392A KR 20200052392 A KR20200052392 A KR 20200052392A KR 102451618 B1 KR102451618 B1 KR 102451618B1
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Abstract

본 발명은 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법은 PSS 검출 장치가 FFT되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신하는 단계; 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하는 단계; 상기와 같이 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산하는 단계; 및 상기 상호상관 값을 이용하여 상기 수신 신호에 포함된 PSS를 검출하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 주파수 영역의 PSS가 실수인 5G NR 통신에서 셀 동기화를 위한 PSS 검출 과정의 연산량을 대폭 감소시킴으로써 신호 동기화 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 신호를 전송한 기지국을 빠르게 판단할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication.
A PSS detection method based on 5G NR communication according to the present invention comprises the steps of: receiving, by a PSS detection apparatus, a signal consisting of 2n symbols in a complex number form by FFT; adding the k-th symbol of the received signal and the real part of the 2n-k+1-th symbol, and multiplying it with the real part of the k-th symbol of the pre-stored PSS; calculating a cross-correlation value by summing the n multiplied result values as described above; and detecting the PSS included in the received signal by using the cross-correlation value.
As described above, according to the present invention, in 5G NR communication where PSS in the frequency domain is a real number, it is possible to not only improve the signal synchronization speed but also to quickly determine the base station that has transmitted the signal by significantly reducing the amount of calculation in the PSS detection process for cell synchronization. can have an effect.

Description

5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치{METHOD FOR DETECTING PRIMARY SYNCHRONIZATION SIGNAL BASED ON 5G NEW RADIO COMMUNICATION AND APPARATUS THEREOF}PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication

본 발명은 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주파수 영역의 PSS가 실수인 5G 통신에서 셀 동기화를 위한 PSS 검출 과정의 연산량을 대폭 감소시킬 수 있도록 하는 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication, and more particularly, to significantly reduce the amount of computation of a PSS detection process for cell synchronization in 5G communication where PSS in the frequency domain is a real number. It relates to a PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication.

5G NR(New Radio)은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)가 자동차, 헬스, 에너지 등의 산업 분야에서 5G 기술 확산을 위해 정의한 표준이다. 여기서 NR은 기존 LTE와 다른 무선접속기술이라는 의미를 가진다.5G NR (New Radio) is a standard defined by the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) for the spread of 5G technology in industries such as automobiles, health, and energy. Here, NR has the meaning of a radio access technology different from the existing LTE.

특히, 퀄컴과 SK 텔레콤은 5G 조기 상용화에 있어 NSA 5G NR 표준이 중요 모멘텀이 될 것으로 기대하며, 3.3GHz~5.0GHz 대역과 28GHz~39GHz 밀리미터파 대역에서 무선구간 및 상호운용성 시험을 진행하는 등 다양한 대역에서의 3GPP 기반 5G NR 기술 개발에 집중하고 있다.In particular, Qualcomm and SK Telecom expect the NSA 5G NR standard to be an important momentum for the early commercialization of 5G. It is focusing on the development of 5G NR technology based on 3GPP in the band.

5G NR은 LTE/LTE-Advanced 시스템 대비 플렉서블한 프레임 구조로 설계되므로 NR 시스템에 대한 셀 서치 과정과 동기 신호 검출을 수행하기 위해 동기 신호를 설정 및 전송할 수 있는 새로운 방안이 요구된다.Since 5G NR is designed with a flexible frame structure compared to the LTE/LTE-Advanced system, a new method for setting and transmitting a synchronization signal is required to perform a cell search process and synchronization signal detection for the NR system.

5G 기술을 사용하는 사용자 단말(이하, 스마트폰)이 켜지면 스마트폰은 자기 주변에 있는 기지국들의 정보를 수신하고, 그 중 원하는 네트워크로 접속을 시도한다. 이때 기지국의 무선접속정보를 수신하려는 행위를 셀 서치(Cell Search)라고 한다.When a user terminal (hereinafter referred to as a smartphone) using 5G technology is turned on, the smartphone receives information from base stations in its vicinity and attempts to connect to a desired network among them. In this case, the act of receiving radio access information of the base station is called cell search.

이러한 셀 서치에 앞서 전체 주파수 중 RSRP(Reference Signal Received Power)이 가장 높은 대역을 찾는 주파수 탐색(Frequency Search)과정이 끝나면, 셀 동기화 과정과 셀 시스템 정보 수신 과정을 순차적으로 수행하는 셀 서치가 이루어진다.Prior to such a cell search, after a frequency search process for finding a band having the highest Reference Signal Received Power (RSRP) among all frequencies is completed, a cell search for sequentially performing a cell synchronization process and a cell system information reception process is performed.

셀 동기화 과정을 수행하기 위해서 기지국에서는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal)라는 동기 신호를 브로드캐스트 하고, 사용자의 스마트폰은 이를 수신하여 셀에 대한 동기화를 진행한다.In order to perform the cell synchronization process, the base station broadcasts synchronization signals called PSS (Primary Synchronization Signal) and SSS (Secondary Synchronization Signal), and the user's smartphone receives them and performs cell synchronization.

그러나 동기화를 진행하는 과정에서 복소수 형태를 가지는 PSS의 상관관계를 계산하기 위한 연산 과정이 다소 복잡하여 동기화 시간이 지연되는 문제점이 있다.However, there is a problem in that the synchronization time is delayed because the operation process for calculating the correlation of the PSS having a complex number form is somewhat complicated during the synchronization process.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0036565호(2018. 04. 09. 공개)에 개시되어 있다.The technology underlying the present invention is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2018-0036565 (published on April 09, 2018).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주파수 영역의 PSS가 실수인 5G NR 통신에서 셀 동기화를 위한 PSS 검출 과정의 연산량을 대폭 감소시킬 수 있도록 하는 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication that can significantly reduce the amount of computation in the PSS detection process for cell synchronization in 5G NR communication where PSS in the frequency domain is a real number it is to do

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법은, PSS 검출 장치가 FFT(Fast Fourier Transform)되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신하는 단계; 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하는 단계; 상기와 같이 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산하는 단계; 및 상기 상호상관 값을 이용하여 상기 수신 신호에 포함된 PSS를 검출하는 단계를 포함한다.To achieve this technical problem, a PSS detection method based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention includes: receiving, by a PSS detection apparatus, a signal consisting of 2n symbols in a complex number form by FFT (Fast Fourier Transform); adding the k-th symbol of the received signal and the real part of the 2n-k+1-th symbol, and multiplying it with the real part of the k-th symbol of a pre-stored Primary Synchronization Signal (PSS); calculating a cross-correlation value by summing the n multiplied result values as described above; and detecting the PSS included in the received signal by using the cross-correlation value.

또한, 상기 상호상관 값은 다음의 수학식과 같이 연산될 수 있다.In addition, the cross-correlation value may be calculated as follows.

Figure 112020044549282-pat00001
Figure 112020044549282-pat00001

여기서, C는 상호상관 값, real은 심볼의 실수부에 해당하는 실수값, Y는 상기 수신 신호, S는 기 저장된 PSS, k는 심볼 인덱스, 2n은 심볼의 총 개수이다Here, C is a cross-correlation value, real is a real value corresponding to the real part of a symbol, Y is the received signal, S is a pre-stored PSS, k is a symbol index, and 2n is the total number of symbols.

또한, 상기 PSS를 검출하는 단계는 상기 수신 신호 중 상기 연산된 상호상관 값이 가장 큰 2n개의 심볼을 상기 PSS로 검출할 수 있다.Also, in the detecting of the PSS, 2n symbols having the largest calculated cross-correlation value among the received signals may be detected as the PSS.

또한, 상기 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가질 수 있다.Also, the real part of the k-th symbol and the 2n-k+1-th symbol of the PSS may have the same value.

또한, 검출된 상기 PSS를 통해 상기 수신 신호와의 동기화를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include performing synchronization with the received signal through the detected PSS.

또한, 검출된 상기 PSS를 이용하여 상기 수신 신호를 송신한 기지국 ID를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include detecting an ID of a base station that has transmitted the received signal by using the detected PSS.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 장치는, FFT(Fast Fourier Transform)되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신하는 신호 수신부; 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하며, 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산하는 연산부; 및 상기 상호상관 값을 이용하여 상기 수신 신호에 포함된 PSS를 검출하는 검출부를 포함한다.In addition, the PSS detection apparatus based on 5G NR communication according to another embodiment of the present invention, a signal receiving unit for receiving a signal consisting of 2n symbols in a complex form subjected to FFT (Fast Fourier Transform); The kth symbol of the received signal and the real part of the 2n-k+1th symbol are summed, multiplied by the real part of the kth symbol of the pre-stored PSS (Primary Synchronization Signal), and cross-correlation by summing the n multiplied results a calculator for calculating a value; and a detector configured to detect the PSS included in the received signal by using the cross-correlation value.

이와 같이 본 발명에 따르면, 주파수 영역의 PSS가 실수인 5G NR 통신에서 셀 동기화를 위한 PSS 검출 과정의 연산량을 대폭 감소시킴으로써 신호 동기화 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 신호를 전송한 기지국을 빠르게 판단할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in 5G NR communication where PSS in the frequency domain is a real number, it is possible to not only improve the signal synchronization speed but also to quickly determine the base station that has transmitted the signal by significantly reducing the amount of calculation in the PSS detection process for cell synchronization. can have an effect.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 S310단계에서 수신하는 수신 신호를 설명하기 위한 참고 도면이다.
도 5는 S320 내지 S330 단계의 연산 과정을 설명하기 위한 참고 도면이다.1 is a block diagram illustrating a 5G NR communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a PSS detection apparatus based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation flow of a PSS detection method based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention.
4 is a reference diagram for explaining a received signal received in step S310.
5 is a reference diagram for explaining the operation process of steps S320 to S330.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a 5G NR communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신 시스템은 신호를 송신하는 기지국(100)과 송신된 신호를 수신하는 PSS 검출 장치(200, UE)를 포함한다.As shown in FIG. 1 , the 5G NR communication system according to an embodiment of the present invention includes a base station 100 for transmitting a signal and a PSS detection device 200 (UE) for receiving the transmitted signal.

먼저 기지국(100)은 슬롯 타이밍, 주파수 동기 및 셀 ID 획득을 위한 PSS(Primary Synchronization Signal)와 프레임의 시작을 알리는 SSS(Secondary Synchronization Signal)가 포함된 신호를 PSS 검출 장치(200)에 전송한다.First, the base station 100 transmits a signal including a primary synchronization signal (PSS) for slot timing, frequency synchronization, and cell ID acquisition and a secondary synchronization signal (SSS) indicating the start of a frame to the PSS detection apparatus 200 .

이때, 각각의 기지국(100)은 고유 ID가 부여되고, 각 기지국 별로 서로 다른 PSS(Primary Synchronization Signal)를 가지며, 기지국 별 PSS는 기 정의되어 있는 신호로 구성된다.In this case, each base station 100 is assigned a unique ID, has a different primary synchronization signal (PSS) for each base station, and the PSS for each base station consists of a predefined signal.

또한, 기지국(100)은 주파수 도메인에서 특정 주파수 영역에 실수 형태의 M-시퀀스로 구성된 PSS를 FFT하여 전 주파수 영역에 복소수 형태로 분포되는 2n개의 심볼을 생성하고, 생성된 심볼을 p/s(parallel/serial) 컨버팅하여 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 에어채널을 통해 송신한다. 여기서, n은 자연수를 의미한다.In addition, the base station 100 FFT the PSS composed of M-sequence of real form in a specific frequency domain in the frequency domain to generate 2n symbols distributed in complex form over the entire frequency domain, and convert the generated symbols to p/s ( parallel/serial) and transmits a signal composed of 2n symbols in the form of a complex number through an air channel. Here, n means a natural number.

또한, PSS 검출 장치(200)는 기지국(100)에서 송신한 복소수 형태의 심볼로 이루어진 신호를 수신하여 기 정의되어 있는 PSS와의 상호상관을 통해 수신 신호에 포함된 PSS를 검출한다.In addition, the PSS detection apparatus 200 receives a signal composed of a symbol in the form of a complex number transmitted from the base station 100 and detects the PSS included in the received signal through cross-correlation with a predefined PSS.

또한, PSS 검출 장치(200)는 검출된 PSS를 통하여 신호를 송신한 기지국(100)의 ID를 검출할 수도 있다. 이때, PSS 검출 장치(200)는 유저단말(UE)일 수도 있다.Also, the PSS detection apparatus 200 may detect the ID of the base station 100 that has transmitted a signal through the detected PSS. In this case, the PSS detection apparatus 200 may be a user terminal (UE).

이하에서는 도 2를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 장치에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a PSS detection apparatus based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 장치를 나타낸 블록구성도이다.2 is a block diagram illustrating a PSS detection apparatus based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention.

도 2에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 PSS 검출 장치(200)는, 신호 수신수(210), 연산부(220), 검출부(230) 및 제어부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 2 , the PSS detection apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes a signal reception number 210 , an operation unit 220 , a detection unit 230 , and a control unit 240 .

먼저, 신호 수신부(210)는 FFT(Fast Fourier Transform)되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 기지국(100)으로부터 수신한다.First, the signal receiver 210 receives, from the base station 100, a signal composed of 2n symbols in the form of a complex number subjected to Fast Fourier Transform (FFT).

그리고 연산부(220)는 신호 수신부(210)를 통해 수신한 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하며, 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산한다.And the operation unit 220 sums the real part of the kth symbol of the received signal received through the signal receiving unit 210 and the real part of the 2n-k+1th symbol, and the real part of the kth symbol of the pre-stored Primary Synchronization Signal (PSS). , and calculates a cross-correlation value by summing the n multiplied values.

이때, 5G NR 통신에서 PSS는 실수(정수)로 되어있기 때문에 FFT를 거치면 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일하고 허수부의 부호는 반대인 복소수 형태를 가지는 대칭 구조로 출력된다.At this time, since PSS is a real number (integer) in 5G NR communication, after FFT, the real part of the k-th symbol and the 2n-k+1-th symbol is the same and the sign of the imaginary part is opposite. .

본 발명의 실시 예에 따르면, PSS 검출 장치(200)는 PSS를 검출하기 위해 수신 신호와 기 정의된 PSS를 상호상관 하여 연산값이 최대가 되는 지점을 검출하며, 이때 허수 부분의 연산은 제외하고 실수 부분만 연산하여 연산량을 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the PSS detection apparatus 200 cross-correlates a received signal and a predefined PSS to detect the PSS and detects a point at which the calculated value becomes the maximum, in this case, the calculation of the imaginary part is excluded. The amount of computation can be reduced by calculating only the real part.

따라서, 연산부(220)는 다음의 수학식 1을 이용하여 상호상관 값을 연산한다.Accordingly, the calculator 220 calculates the cross-correlation value using Equation 1 below.

Figure 112020044549282-pat00002
Figure 112020044549282-pat00002

여기서, C는 상호상관 값, real은 심볼의 실수부에 해당하는 실수값, Y는 수신 신호, S는 기 저장된 PSS, k는 심볼 인덱스, 2n은 심볼의 총 개수이다.Here, C is a cross-correlation value, real is a real value corresponding to the real part of a symbol, Y is a received signal, S is a pre-stored PSS, k is a symbol index, and 2n is the total number of symbols.

그리고 검출부(230)는 연산부(220)에서 연산된 상호상관 값을 이용하여 수신 신호에 포함된 PSS를 검출한다.In addition, the detector 230 detects the PSS included in the received signal by using the cross-correlation value calculated by the calculator 220 .

이때, 검출부(230)는 수신 신호 중 연산부(220)에서 연산된 상호상관 값이 가장 큰 2n개의 심볼을 수신 신호의 PSS로 검출한다.In this case, the detector 230 detects 2n symbols having the largest cross-correlation values calculated by the calculator 220 among the received signals as PSSs of the received signal.

마지막으로 제어부(240)는 검출부(230)에서 검출된 수신 신호의 PSS를 통해 수신 신호와의 동기화를 수행할 수 있다.Finally, the controller 240 may perform synchronization with the received signal through the PSS of the received signal detected by the detector 230 .

또한, 제어부(240)는 검출부(230)에서 검출된 수신 신호의 PSS를 이용하여 수신 신호를 송신한 기지국(100)의 ID를 검출할 수도 있다.Also, the controller 240 may detect the ID of the base station 100 that has transmitted the received signal by using the PSS of the received signal detected by the detector 230 .

이하에서는 도 3 내지 도 5를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a PSS detection method based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.3 is a flowchart illustrating an operation flow of a PSS detection method based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention. A detailed operation of the present invention will be described with reference to this.

본 발명의 실시 예에 따르면, 먼저 PSS 검출 장치(200)의 신호 수신부(210)는 FFT되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신한다(S310).According to an embodiment of the present invention, first, the signal receiving unit 210 of the PSS detecting apparatus 200 receives a signal composed of 2n symbols in the form of a complex number by FFT ( S310 ).

이때, S310 단계에서는 기지국(100)에서 PSS와 SSS가 포함된 신호가 송신되면 이를 수신한다.At this time, in step S310, when a signal including PSS and SSS is transmitted from the base station 100, it is received.

도 4는 S310단계에서 수신하는 수신 신호를 설명하기 위한 참고 도면이다. 4 is a reference diagram for explaining a received signal received in step S310.

도 4를 참고하여 기지국(100)에서 송신되는 신호를 자세히 설명하자면, 기지국(100)은 주파수 도메인에서 특정 주파수 영역에 실수 형태의 M-시퀀스로 구성된 PSS와 SSS를 각각 FFT하여 전 주파수 영역에 복소수 형태로 분포되는 심볼을 생성하고, 생성된 심볼을 p/s(parallel/serial) 컨버팅하여 복소수 형태의 심볼로 이루어진 신호를 에어채널을 통해 순차적으로 송신한다.4 to describe the signal transmitted from the base station 100 in detail, the base station 100 performs an FFT on each of PSS and SSS composed of real M-sequences in a specific frequency domain in the frequency domain to obtain complex numbers in the entire frequency domain. A symbol distributed in the form is generated, and the generated symbol is converted to p/s (parallel/serial) to sequentially transmit a signal composed of a symbol in the form of a complex number through an air channel.

따라서, PSS 검출 장치(200)는 순차적으로 수신되는 수신 신호의 PSS를 검출하여 동기화를 수행할 수 있다.Accordingly, the PSS detection apparatus 200 may perform synchronization by detecting the PSS of the sequentially received signals.

그 다음 연산부(220)는 S310 단계에서 수신한 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈한다(S320).Then, the operation unit 220 sums the real part of the k-th symbol of the received signal received in step S310 and the real part of the 2n-k+1-th symbol, and multiplies it with the real part of the k-th symbol of the pre-stored Primary Synchronization Signal (PSS). (S320).

이때, 5G NR에서 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가지는 대칭 구조를 가진다.In this case, in 5G NR, the k-th symbol of the PSS and the real part of the 2n-k+1-th symbol have a symmetric structure having the same value.

그 다음 연산부(220)는 S320 단계와 같이 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산한다(S330).Next, the operation unit 220 calculates a cross-correlation value by summing the n multiplied result values as in step S320 (S330).

이때, 연산부(220)는 수학식 1을 이용하여 상호상관 값을 연산한다.In this case, the calculator 220 calculates the cross-correlation value by using Equation (1).

도 5는 S320 내지 S330 단계의 연산 과정을 설명하기 위한 참고 도면이다.5 is a reference diagram for explaining the operation process of steps S320 to S330.

도 5를 참고하여 연산 과정을 자세히 설명하자면, 특정 주파수 영역에 실수로 이루어진 127비트의 PSS를 FFT하여 복소수 형태로 변형된 256비트의 신호가 수신되면, 연산부(220)는 수신 신호의 첫번째 심볼(Y1)의 실수부와 마지막 심볼(Y256)의 실수부를 합산하고, 합산된 값을 기 정의된 PSS의 첫번째 심볼(S1)의 실수부와 곱한다. 5, when a 256-bit signal transformed into a complex number form by FFT of a 127-bit PSS made of real numbers in a specific frequency domain is received, the operation unit 220 generates the first symbol ( The real part of Y 1 ) and the real part of the last symbol (Y 256 ) are summed, and the summed value is multiplied by the real part of the first symbol (S 1 ) of the predefined PSS.

이때, 5G NR에서 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가지는 대칭 구조인 점을 이용하여, 연산부(220)는 동일한 방법으로 연산한 n개 즉, 128개의 결과값을 합산하여 상호상관 값(C)을 출력한다.In this case, in 5G NR, the k-th symbol of the PSS and the real part of the 2n-k+1-th symbol have a symmetric structure having the same value, so that the operation unit 220 calculates n numbers, that is, 128 results in the same way. The cross-correlation value (C) is output by summing the values.

이해의 편의를 위해 기 정의된 PSS(S)의 심볼을 각각 (a1+b1i), (a2+b2i), ..., (a256+b256i)로 표현하고, 수신 신호(Y)의 심볼을 각각 (c1+d1i), (c2+d2i), ..., (c256+d256i)로 표현했을 때, 상호상관 값(C)는 연산값이 최대가 되는 지점을 검출하기 위한 것이므로, 연산부(220)는 PSS(S)의 심볼과 수신 신호(Y)의 심볼의 허수 부분을 제외한 실수 부분만 반영하여 다음의 수학식 2와 같이 연산할 수 있다.For convenience of understanding, the predefined symbols of PSS(S) are expressed as (a 1 +b 1 i), (a 2 +b 2 i), ..., (a 256 +b 256 i), respectively, When the symbol of the received signal (Y) is expressed as (c 1 +d 1 i), (c 2 +d 2 i), ..., (c 256 +d 256 i), the cross-correlation value (C) Since is for detecting the point at which the operation value becomes the maximum, the operation unit 220 reflects only the real part excluding the imaginary part of the symbol of the PSS (S) and the symbol of the received signal (Y) as in Equation 2 below. can be calculated.

Figure 112020044549282-pat00003
Figure 112020044549282-pat00003

그러나, 5G NR에서 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가지는 대칭 구조로서, a1과 a256 값은 동일하고, a2과 a255 값은 동일하다. However, in 5G NR, the k-th symbol of the PSS and the real part of the 2n-k+1-th symbol have the same value as a symmetric structure. The values of a 1 and a 256 are the same, and the values of a 2 and a 255 are the same.

마찬가지로, a3과 a256 값은 동일하며, a127과 a129 값은 동일한 값을 가진다. Similarly, the values of a 3 and a 256 are the same, and the values of a 127 and a 129 are the same.

따라서, 수학식 2는 다음의 수학식 3과 같이 전개가 가능하다. Therefore, Equation 2 can be developed as Equation 3 below.

Figure 112020044549282-pat00004
Figure 112020044549282-pat00004

수학식 3을 통하여 종래 기술과 비교할 때 연산량이 줄어드는 것을 알 수 있다. Through Equation 3, it can be seen that the amount of computation is reduced when compared with the prior art.

즉, 종래 기술에 따르면, 상호상관 값을 구하기 위하여, (a1+b1i)*(c1+d1i) + (a2+b2i)*(c2+d2i) + ... + (a255+b255i)*(c255+d255i) + (a256+b256i)*(c256+d256i) 값을 연산해야 했다. 연산과정에서 상기 수학식을 전개하면, (a1+b1i)*(c1+d1i)의 경우, (a1*c1 - b1*d1) + (b1*c1 - a1*c1)i 와 같이 총 4번의 곱셈과 3번의 덧셈(뺄셈 포함)을 수행하여야 했으며, 이와 같은 과정이 총 256개 텀(term)에서 수행이 되어야 했다. That is, according to the prior art, in order to obtain a cross-correlation value, (a 1 +b 1 i)*(c 1 +d 1 i) + (a 2 +b 2 i)*(c 2 +d 2 i) + ... + (a 255 +b 255 i)*(c 255 +d 255 i) + (a 256 +b 256 i)*(c 256 +d 256 i) Expanding the above equation in the operation process, in the case of (a 1 +b 1 i)*(c 1 +d 1 i), (a 1 *c 1 - b 1 *d 1 ) + (b 1 *c 1 ) - As in a 1 *c 1 )i, a total of 4 multiplications and 3 additions (including subtraction) had to be performed, and this process had to be performed in a total of 256 terms.

그러나, 본 발명에 따르면, 수학식 3과 같이 간소화하여 상호상관 값을 구하므로, 총 128개의 텀(term)에서 연산을 수행하면 되고, 각 텀마다 1번의 곱셈과 1번의 덧셈만 필요로 하므로 연산량이 크게 간소화될 수 있는 것이다. However, according to the present invention, since the cross-correlation value is obtained by simplifying Equation 3 as shown in Equation 3, it is enough to perform the operation in a total of 128 terms, and only one multiplication and one addition are required for each term, so the amount of computation This can be greatly simplified.

그 다음 검출부(230)는 S330 단계에서 연산된 상호상관 값을 이용하여 S310 단계에서 수신한 수신 신호에 포함된 PSS를 검출한다(S340).Next, the detector 230 detects the PSS included in the received signal received in step S310 using the cross-correlation value calculated in step S330 (S340).

이때, 검출부(230)는 S310 단계에서 수신한 수신 신호 중 S330 단계에서 연산된 상호상관 값이 가장 큰 2n개의 심볼을 수신 신호의 PSS로 검출한다.In this case, the detector 230 detects 2n symbols having the largest cross-correlation values calculated in step S330 among the received signals received in step S310 as PSSs of the received signal.

그 다음 제어부(240)는 S340 단계에서 검출된 PSS를 통해 수신 신호와의 동기화를 수행한다(S350).Then, the control unit 240 performs synchronization with the received signal through the PSS detected in step S340 (S350).

즉, 기지국(100)에서 송신되는 모든 신호는 PSS와 SSS를 포함하여 전송되므로, PSS 검출 장치(200) 즉, 수신측에서는 PSS를 검출함으로써, 이후에 입력되는 SSS를 검출할 수 있으므로 PSS 검출을 통해 수신 신호와의 동기화를 수행할 수 있다.That is, since all signals transmitted from the base station 100 are transmitted including the PSS and the SSS, the PSS detection apparatus 200, that is, the receiving side, detects the PSS, so that the SSS input thereafter can be detected through PSS detection. Synchronization with the received signal may be performed.

마지막으로 제어부(240)는 S340 단계에서 검출된 PSS를 이용하여 수신 신호를 송신한 기지국(100)의 ID를 검출한다(S360).Finally, the control unit 240 detects the ID of the base station 100 that has transmitted the received signal by using the PSS detected in step S340 (S360).

즉, 각각의 기지국마다 PSS가 다르므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변의 복수의 기지국들 중에서 어느 기지국으로부터 신호가 수신된 것인지를 PSS 를 통하여 정확하게 검출할 수 있다. That is, since the PSS is different for each base station, according to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately detect through the PSS from which base station a signal is received from among a plurality of neighboring base stations.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법 및 그 장치는 주파수 영역의 PSS가 실수인 5G NR 통신에서 셀 동기화를 위한 PSS 검출 과정의 연산량을 대폭 감소시킴으로써 신호 동기화 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 신호를 전송한 기지국을 빠르게 판단할 수 있는 효과가 있다.As described above, the PSS detection method and apparatus based on 5G NR communication according to an embodiment of the present invention greatly reduce the amount of computation of the PSS detection process for cell synchronization in 5G NR communication in which the PSS in the frequency domain is a real number. There is an effect that not only can the signal synchronization speed be improved, but also the base station that has transmitted the signal can be quickly determined.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the following claims.

100 : 기지국 200 : PSS 검출 장치
210 : 신호 수신부 220 : 연산부
230 : 검출부 240 : 제어부100: base station 200: PSS detection device
210: signal receiving unit 220: calculating unit
230: detection unit 240: control unit

Claims (12)

5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 방법에 있어서,
PSS 검출 장치가 FFT(Fast Fourier Transform)되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신하는 단계, 여기서, n은 자연수를 의미한다;
심볼의 허수 부분은 제외하고, 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하는 단계;
상기와 같이 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산하는 단계; 및
상기 상호상관 값을 이용하여 상기 수신 신호에 포함된 PSS를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 상호상관 값은,
다음의 수학식과 같이 연산되는 PSS 검출 방법:
Figure 112022048984821-pat00012

여기서, C는 상호상관 값, real은 심볼의 실수부에 해당하는 실수값, Y는 상기 수신 신호, S는 기 저장된 PSS, k는 심볼 인덱스, 2n은 심볼의 총 개수이다.In the PSS detection method based on 5G NR communication,
receiving, by the PSS detection apparatus, a signal consisting of 2n symbols in a complex number form by performing Fast Fourier Transform (FFT), where n means a natural number;
excluding the imaginary part of the symbol, summing the real part of the k-th symbol and the 2n-k+1-th symbol of the received signal, and multiplying it with the real part of the k-th symbol of a pre-stored Primary Synchronization Signal (PSS);
calculating a cross-correlation value by summing the n multiplied result values as described above; and
Detecting the PSS included in the received signal by using the cross-correlation value,
The cross-correlation value is
PSS detection method calculated by the following equation:
Figure 112022048984821-pat00012

Here, C is a cross-correlation value, real is a real value corresponding to the real part of a symbol, Y is the received signal, S is a pre-stored PSS, k is a symbol index, and 2n is the total number of symbols. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 PSS를 검출하는 단계는,
상기 수신 신호 중 상기 연산된 상호상관 값이 가장 큰 2n개의 심볼을 상기 PSS로 검출하는 PSS 검출 방법.According to claim 1,
Detecting the PSS comprises:
A PSS detection method for detecting 2n symbols having the largest calculated cross-correlation value among the received signals as the PSS. 제1항에 있어서,
상기 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가지는 PSS 검출 방법.According to claim 1,
A PSS detection method having the same value as the real part of the kth symbol of the PSS and the 2n-k+1th symbol. 제1항에 있어서,
검출된 상기 PSS를 통해 상기 수신 신호와의 동기화를 수행하는 단계를 더 포함하는 PSS 검출 방법.According to claim 1,
PSS detection method further comprising the step of performing synchronization with the received signal through the detected PSS. 제1항에 있어서,
검출된 상기 PSS를 이용하여 상기 수신 신호를 송신한 기지국 ID를 검출하는 단계를 더 포함하는 PSS 검출 방법.According to claim 1,
The method further comprising the step of detecting the ID of the base station that has transmitted the received signal by using the detected PSS. 5G NR 통신을 기반으로 하는 PSS 검출 장치에 있어서,
FFT(Fast Fourier Transform)되어 복소수 형태의 2n개의 심볼로 이루어진 신호를 수신하는 신호 수신부, 여기서, n은 자연수를 의미한다;
심볼의 허수 부분은 제외하고, 수신 신호의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부를 합산하고, 기 저장된 PSS(Primary Synchronization Signal)의 k번째 심볼의 실수부와 곱셈하며, 곱셈한 n개의 결과값을 합산하여 상호상관 값을 연산하는 연산부; 및
상기 상호상관 값을 이용하여 상기 수신 신호에 포함된 PSS를 검출하는 검출부를 포함하며,
상기 상호상관 값은,
다음의 수학식과 같이 연산되는 PSS 검출 장치:
Figure 112022048984821-pat00006

여기서, C는 상호상관 값, real은 심볼의 실수부에 해당하는 실수값, Y는 상기 수신 신호, S는 기 저장된 PSS, k는 심볼 인덱스, 2n은 심볼의 총 개수이다.In the PSS detection device based on 5G NR communication,
A signal receiver for receiving a signal consisting of 2n symbols in a complex number form subjected to FFT (Fast Fourier Transform), where n means a natural number;
Except for the imaginary part of the symbol, the kth symbol of the received signal and the real part of the 2n-k+1th symbol are summed, multiplied by the real part of the kth symbol of the pre-stored PSS (Primary Synchronization Signal), and multiplied n a calculation unit for calculating a cross-correlation value by summing the result values; and
and a detector for detecting PSS included in the received signal by using the cross-correlation value,
The cross-correlation value is
PSS detection device calculated by the following equation:
Figure 112022048984821-pat00006

Here, C is a cross-correlation value, real is a real value corresponding to the real part of a symbol, Y is the received signal, S is a pre-stored PSS, k is a symbol index, and 2n is the total number of symbols. 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 수신 신호 중 상기 연산된 상호상관 값이 가장 큰 2n개의 심볼을 상기 PSS로 검출하는 PSS 검출 장치.8. The method of claim 7,
The detection unit,
A PSS detection apparatus for detecting 2n symbols having the largest calculated cross-correlation value among the received signals as the PSS. 제7항에 있어서,
상기 PSS의 k번째 심볼과 2n-k+1번째 심볼의 실수부는 동일한 값을 가지는 PSS 검출 장치.8. The method of claim 7,
A PSS detection apparatus having the same value as the real part of the kth symbol and the 2n-k+1th symbol of the PSS. 제7항에 있어서,
상기 검출부에서 검출된 상기 PSS를 통해 상기 수신 신호와의 동기화를 수행하는 제어부를 더 포함하는 PSS 검출 장치.8. The method of claim 7,
PSS detection apparatus further comprising a control unit for performing synchronization with the received signal through the PSS detected by the detection unit. 제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 검출부에서 검출된 상기 PSS를 이용하여 상기 수신 신호를 송신한 기지국 ID를 검출하는 PSS 검출 장치.12. The method of claim 11,
The control unit is
A PSS detection apparatus for detecting an ID of a base station that has transmitted the received signal by using the PSS detected by the detection unit.
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