Master's Thesis

Analysis of LTE-based 5G Broadcast digital TV transmission

Final Thesis 5.04 MB Appendix 207.28 kB

Author of thesis: Bc. Petr Vaněk

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ivo Veřtát, Ph.D.

Abstract:

The diploma thesis theoretically summarizes the description of the LTE – based 5G Broadcast. The description includes the development of the standardization, where the various releases are summarized. The thesis also describes the general architecture of the system, where various functional structures of the reference architecture are described. The theoretical part also includes the physical layer and the radio interface. The thesis also briefly summarizes the DVB – T2 system and compares it with 5G Broadcast. The practical part of the thesis is devoted to transmission and coverage simulations. Transmission simulations include a model that generates a time waveform  for different subcarrier spacing, transmission channel with fading, and a receiver with BER and BLER decoding error rate evaluation as a function of SNR. System simulations include coverage and evaluation of 95% SNR level in the transmitter network.

Keywords:

5G Broadcast, DVB – T2, radio channel propagation model, subcarrier spacing, simulation, Matlab, system – level, link – level, transmitter, receiver, MBSFN

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentuje výsledky a řešení své diplomové práce. Následně odpovídá na dotazy oponenta práce. dr. Král: Které odevzdané kódy jsou práce studenta? Student odpovídá Jakým způsobem jsou spojeny výsledky system-level simulace a link-level simulace? Student popisuje řešení doc. Kadlec: Jaké parametry kanálu jsou v práci modelovány? Student popisuje částečně

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (MPC-EKT)

Composition of Committee

prof. Ing. Tomáš Kratochvíl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jan Král, Ph.D. (člen)
mjr. Ing. Markéta Vršecká, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jitka Dluhá, Ph.D. (člen)

Úkolem studenta Bc. Petra Vaňka bylo prostudovat standardizaci přenosu digitální televize se zaměřením do oblasti mobilních aplikací nové generace a standardu LTE-based 5G Broadcast. Měl vytvořit zjednodušený simulační model vysílače a přijímače s nastavitelnými parametry fyzické vrstvy, modulátorů a přenosových kanálů a model přenosového kanálu s vícecestným šířením a Dopplerovým posunem apod. Dále měl provést simulace a analýzu přenosu pro zvolené přenosové scénáře a sledovat vliv přenosových parametrů na chybovost přenosu. Správnost simulací měla být ověřena např. experimentálním laboratorním měřením.

Mohu konstatovat, že předložený projekt obsahuje detailní rešerši standardů a norem pro přenosový systém LTE-based 5G Broadcast a také standard pro terestrický přenos digitální televize DVB-T2. V rešerši se student zaměřil jak na fyzickou vrstvu a strukturu modulátorů, tak i na modely přenosových kanálů a šíření radiového signálu. V klíčové čtvrté kapitole věnované simulačním modelům uvádí strukturu simulací na úrovních System Level a Link Level, pro která také samostatně vytvořil uživatelské rozhraní GUI v Matlabu.

Experimentální část práce se věnuje simulacím přenosu, ve kterých model vytváří časový průběh pro různá schémata subnosných kmitočtů a využívá standardizované a doporučené modely přenosových kanálů s úniky. V rámci vyhodnocení přenosu kvantifikuje chybovosti BER a BLER v závislosti na změně šumových poměrů kvantifikovaných hodnotami SNR. Systémové simulace pak zahrnují pokrytí a vyhodnocení 95 % úrovně SNR v jednofrekvenční síti vysílačů SFN. Výsledky pak po dohodě s vedoucím práce srovnává zejména s dostupnými informace z technických norem a doporučení, protože vhodné laboratorní vybavení pro případný experiment bohužel nakonec nebylo v době řešení diplomové práce na pracovišti Ústavu radioelektroniky FEKT VUT v Brně dostupné.

Po formální a grafické stránce je diplomová práce na velmi dobré úrovni a její rozsah je nadstandardní (110 stran včetně příloh). Seznam použité literatury obsahuje dostatečný počet až 38 položek, které představují zejména odkazy na dostupné normy a technická doporučení a s tématem související technické zprávy, a dokonce aktuální vědecké i univerzitní práce.

Závěrem shrnuji, že zadání diplomové práce bylo ve všech bodech splněno. Student pracoval samostatně, kdy na pravidelných konzultacích prezentoval postupně dosažené výsledky. Funkčnost simulačních modelů a uživatelského rozhraní byla studentem prokázána v rámci pravidelných konzultací. Diplomovou práci Bc. Petra Vaňka proto doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A/90 bodů. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ivo Veřtát, Ph.D.

Student se v předložené diplomové práci věnuje popisu standardizace přenosu digitálního televizního vysílání pomocí broadcastové služby mobilních sítí, srovnání s konvenčním přenosem systémem DVB-T2 a tvorbou simulačních nástrojů v Matlabu pro ověření vlastností LTE-based 5G broadcast. Téma považuji z hlediska potřeby prostudování velkého množství standardů, způsobů modelování přenosů a jejich implementace v prostředí Matlab jako poměrně náročné. Po odborné stránce považuji zadání práce za splněné a doporučuji k obhajobě. Student pro realizaci simulačních nástrojů zvolil jako základ několik ETSI studií a jejich modelových scénářů, čímž bylo možné porovnat dosažené výsledky z navrženého nástroje s těmito studiemi. Případné odchylky výsledků z důvodů zjednodušení metodiky jsou komentovány. K odbornému tématu práce předkládám několik dotazů k případné diskuzi.
Výraznější připomínky mám pouze ke kvalitě a strukturování psaného textu, kde se velmi často objevují chyby ve skloňování a interpunkcích, slohově slabé (např. abstrakt práce). Toto je dnes možné korigovat pomocí AI založených nástrojů. Dále je také text vzhledem k enormnímu množství zkratek v některých částech nepřehledný. Je to způsobeno pravděpodobně snahou popsat velmi rozsáhlou oblast standardizace obou popisovaných systémů na omezeném prostoru práce. Vzhledem k tomu, že to ale nebylo požadováno v zadání (student měl tuto problematiku pouze prostudovat, aby byl schopen splnit další body zadání), měla být tato část popsána možná pouze obecněji z vyšší úrovně, se základním srovnáním rozdílů principů obou technologií. Toto se týká zejména kapitoly 1. Topics for thesis defence:
  1. 1) V tabulce 8 na str. 53 uvádíte výšku antény základnové stanice (100 m) stejnou pro všechny scénáře. To mi nepřijde reálné. Jedná se pouze o překlep a bylo počítáno se správnými hodnotami? Odkazované studie používají rozdílné výšky pro jednotlivé scénáře.
  2. 2) Pro výpočty jste volil doporučení ITU-R P.1546. Zvažoval jste také využití ETSI TR 138.901, kde jsou také modelovány Urban NLOS, Urban LOS, Rural NLOS, Rural LOS kanály a úniky?
  3. 3) Jakým způsobem byl modelován zisk antény při výpočtu SINR percentilů pokrytí? Byl použit 3D vyzařovací diagram a výpočet azimutu a elevace mezi anténou a konkrétním bodem v síti? Jak byl volen elektrický/mechanický tilt antény s ohledem na její výšku a velikost oblasti?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová