5G NR Engineering Beginner - Part 3

SSB, PBCH, MIB

5G NR에서 UE가 셀을 처음 찾을 때 사용하는 SSB, PSS, SSS, PBCH, MIB의 역할을 Cell Search와 Initial Access 흐름 중심으로 정리합니다.

 

Part 2에서 Resource Grid와 Numerology를 보면서 NR PHY의 시간·주파수 좌표계를 잡았습니다.
이제 UE가 전원을 켜고 가장 먼저 만나는 신호를 보겠습니다.
UE는 아직 gNB의 셀 ID도 모르고, 프레임 타이밍도 모르고, SIB1을 어디서 읽어야 하는지도 모릅니다.
 
이 첫 단서를 제공하는 묶음이 바로 SSB, 즉 SS/PBCH Block입니다.

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핵심 요약

• SSB는 Synchronization Signal Block 또는 SS/PBCH Block으로, PSS, SSS, PBCH가 함께 묶인 초기 접속용 신호 블록입니다.
• PSS는 UE가 대략적인 시간 동기와 셀 ID 후보를 찾는 첫 단서가 됩니다.
• SSS는 PSS와 함께 Physical Cell ID를 확정하는 데 사용되며, 프레임 타이밍을 더 정교하게 잡는 데도 도움이 됩니다.
• PBCH는 MIB를 싣는 물리 채널입니다. UE는 PBCH를 복호해서 셀의 가장 기본적인 시스템 정보를 얻습니다.
• MIB는 SIB1을 찾기 위한 핵심 단서, 예를 들어 SIB1용 PDCCH를 감시할 CORESET/Search Space 관련 정보를 제공합니다.
• SSB는 빔 스위핑과도 연결됩니다. UE는 여러 SSB 중 신호가 좋은 SSB를 고르고, 이후 RACH 절차에서 그 선택이 반영됩니다.

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이번 글에서 다룰 내용

1. Part 2 다음에 왜 SSB를 봐야 할까?
2. SSB를 한 문장으로 이해하기
3. PSS와 SSS: 셀을 찾는 첫 단서
4. PBCH와 MIB: 다음 문을 여는 최소 정보
5. SSB 구조: 4개의 OFDM Symbol과 240 Subcarrier
6. SSB는 언제, 어디에 나타날까?
7. MIB 이후 SIB1까지: CORESET#0과 SearchSpace#0
8. SSB와 Beam Sweeping
9. 초기 접속 로그에서 보는 순서
10. 장애가 날 때 자주 보이는 패턴

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1. Part 2 다음에 왜 SSB를 봐야 할까?

Resource Grid를 이해했다면 이제 “그 격자 위에 제일 먼저 무엇이 보이는가”를 볼 차례입니다.
 
UE가 전원을 켜거나 새로운 주파수를 탐색할 때는 아직 셀의 시간 기준도 모르고, 주파수 보정도 완벽하지 않으며, 어떤 물리 셀 ID를 가진 셀인지도 모릅니다.
 
이 상태에서 UE가 가장 먼저 찾는 신호가 동기 신호입니다.
 
5G NR에서는 이 초기 탐색의 중심에 SSB가 있습니다.
 
SSB는 PSS, SSS, PBCH를 묶은 블록입니다.
이름만 보면 복잡해 보이지만 역할을 순서대로 보면 간단합니다. 먼저 PSS/SSS로 셀을 찾고, 그 다음 PBCH에서 MIB를 읽고, MIB에서 얻은 단서로 SIB1을 찾습니다.
 
즉 SSB는 UE가 셀에 들어가기 위한 첫 번째 표지판입니다.
이후 Part에서 다룰 CORESET, PDCCH, RACH, RRC Setup도 결국 이 첫 표지판을 제대로 읽는 것에서 시작합니다.

UE는 SSB를 통해 셀 동기, 셀 ID, MIB를 얻고 SIB1 탐색으로 넘어갑니다.

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2. SSB를 한 문장으로 이해하기

SSB는 UE가 셀을 처음 인식하기 위해 필요한 동기 신호와 최소 시스템 정보를 묶은 블록입니다.
조금 더 정확히는 SS/PBCH Block이라고 부릅니다. 여기서 SS는 Synchronization Signal, PBCH는 Physical Broadcast Channel입니다.
 
SSB 안에는 크게 세 가지가 있습니다.
 
PSS, SSS, PBCH입니다.
 
PBCH에는 PBCH DMRS도 함께 고려해야 합니다.
DMRS는 UE가 PBCH를 복호할 때 채널 추정을 하기 위한 기준 신호입니다.
 
이 네 가지를 한 흐름으로 보면 SSB가 훨씬 덜 어렵습니다.

구성 요소	풀어 쓴 이름	핵심 역할
PSS	Primary Synchronization Signal	초기 시간 동기와 셀 ID 후보 탐색의 첫 단서입니다.
SSS	Secondary Synchronization Signal	PSS와 함께 Physical Cell ID를 확정하는 데 사용됩니다.
PBCH	Physical Broadcast Channel	MIB를 싣는 물리 채널입니다. UE는 PBCH를 복호해 기본 시스템 정보를 얻습니다.
PBCH DMRS	Demodulation Reference Signal for PBCH	PBCH 복호를 위한 채널 추정 기준 신호입니다.

SSB는 “Broadcast Signal”로만 보면 부족합니다. UE 입장에서는 셀을 찾고, 타이밍을 잡고, 셀 ID를 얻고, 다음 시스템 정보를 찾기 위한 실마리를 받는 초기 접속의 출발 패키지입니다.

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3. PSS와 SSS: 셀을 찾는 첫 단서

PSS와 SSS는 이름 그대로 동기 신호입니다.
 
UE는 수신한 신호 안에서 PSS를 찾으며 대략적인 타이밍과 주파수 오차를 맞춰갑니다.
이후 SSS를 함께 확인하면서 셀 ID를 확정합니다.
 
이 과정이 흔히 말하는 Cell Search의 핵심입니다.
 
NR의 Physical Cell ID는 두 값의 조합으로 표현할 수 있습니다.
직관적으로는 PSS가 작은 그룹 후보를 주고, SSS가 더 큰 그룹 정보를 보태서 최종 PCI가 결정된다고 보면 됩니다.
 
실제로 NR PCI는 N_ID_cell = 3 × N_ID_1 + N_ID_2 형태로 표현되며, 가능한 PCI는 0부터 1007까지입니다.

PSS N_ID_2 후보를 찾는 데 사용됩니다. 값은 0, 1, 2 중 하나입니다.

SSS N_ID_1을 찾는 데 사용됩니다. PSS와 함께 최종 PCI를 정합니다.

PCI 3 × N_ID_1 + N_ID_2로 계산되는 Physical Cell ID입니다.

현장에서 “PCI가 보인다”는 말은 단순히 숫자 하나를 찾았다는 뜻만은 아닙니다.

UE가 그 셀의 동기 신호를 잡았고, 이후 PBCH를 읽을 수 있는 준비 단계에 들어갔다는 의미에 가깝습니다.

 

물론 PCI만 찾았다고 접속 가능한 셀이라는 뜻은 아닙니다.

PBCH 복호, MIB 해석, SIB1 획득, RACH 성공까지 이어져야 실제 접속 절차가 진행됩니다.

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4. PBCH와 MIB: 다음 문을 여는 최소 정보

PSS/SSS로 셀을 찾았다고 해도 UE는 아직 그 셀의 상세 정보를 모릅니다.
예를 들어 SIB1을 어디서 읽어야 하는지, SIB1을 위한 PDCCH는 어떤 CORESET과 Search Space에서 모니터링해야 하는지 알아야 합니다.
 
이때 필요한 최소 정보가 MIB입니다.
 
MIB는 Master Information Block입니다.
이름처럼 시스템 정보의 출발점입니다.
MIB 자체가 모든 접속 정보를 다 담고 있지는 않습니다. 대신 UE가 SIB1을 찾기 위해 필요한 기본 단서를 줍니다.
SIB1을 읽으면 PLMN, TAC, CellBarred, RACH 관련 정보 등 더 많은 접속 정보로 넘어갈 수 있습니다.

MIB에서 보는 대표 정보	실무적으로 이해하는 의미
System Frame Number 관련 정보	UE가 프레임 기준을 맞추기 위한 시간 정보입니다. PBCH payload의 추가 비트와 함께 타이밍 판단에 사용됩니다.
subCarrierSpacingCommon	초기 BWP와 SIB1 관련 공통 SCS를 이해하는 단서입니다.
ssb-SubcarrierOffset	SSB와 공통 자원 위치 사이의 주파수 오프셋을 해석하는 데 사용됩니다.
dmrs-TypeA-Position	PDSCH DMRS 위치 해석에 필요한 기본 설정입니다.
pdcch-ConfigSIB1	SIB1을 스케줄링하는 PDCCH를 어디에서 감시할지 알려주는 핵심 정보입니다.
cellBarred / intraFreqReselection	해당 셀 접속 가능 여부와 동일 주파수 재선택 관련 기본 판단에 사용됩니다.

MIB를 “셀의 모든 정보”로 이해하면 헷갈립니다.

MIB는 UE에게 SIB1을 찾을 수 있는 최소 지도를 주는 역할로 보는 편이 좋습니다.

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5. SSB 구조: 4개의 OFDM Symbol과 240 Subcarrier

Part 2에서 Resource Grid를 보았기 때문에 이제 SSB 위치를 격자 위에서 떠올릴 수 있습니다.
 
SSB는 시간축으로 4개의 OFDM Symbol, 주파수축으로 240개의 Subcarrier를 차지하는 블록으로 이해할 수 있습니다.
이 안에 PSS, SSS, PBCH, PBCH DMRS가 정해진 규칙에 따라 배치됩니다.
 
정확한 RE 매핑은 표준을 보면서 확인해야 하지만, 처음 공부할 때는 “SSB는 짧은 시간 동안 넓은 주파수 폭에 나타나는 초기 탐색 블록” 정도로 잡으면 충분합니다.
UE는 주파수 후보를 스캔하면서 SSB를 찾고, 그 SSB를 기준으로 셀 동기를 맞춥니다.

SSB는 4개의 OFDM Symbol과 240개의 Subcarrier 영역에 PSS, SSS, PBCH를 배치한 블록입니다.

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6. SSB는 언제, 어디에 나타날까?

UE가 SSB를 찾으려면 주파수 위치와 시간 위치를 모두 고려해야 합니다.
주파수 측면에서는 SSB가 특정 raster 후보, 즉 GSCN 기반의 후보 위치에서 탐색됩니다.
시간 측면에서는 하나의 SSB가 단발로만 나오는 것이 아니라, 일정 주기로 반복됩니다.
 
SSB는 보통 SS burst set이라는 묶음으로 생각합니다.
gNB는 여러 SSB를 서로 다른 시간 위치에 송신할 수 있고, 각 SSB는 서로 다른 빔 방향과 연결될 수 있습니다.
 
UE는 이 중 수신 품질이 좋은 SSB를 선택합니다.

관점	확인할 내용	로그/측정에서 보이는 단서
주파수 위치	SSB 중심 주파수 또는 GSCN 후보를 찾습니다.	ARFCN, GSCN, SSB frequency, frequency offset
시간 위치	SSB가 어느 half-frame, 어느 symbol 위치에서 검출되는지 확인합니다.	SSB index, half-frame bit, timing offset
반복 주기	SSB periodicity에 따라 탐색 지연과 측정 기회가 달라집니다.	5/10/20/40/80/160 ms 등 설정값
빔 관계	여러 SSB가 서로 다른 송신 빔과 연결될 수 있습니다.	SSB RSRP, beam index, best SS-RSRP

SSB가 잘 안 잡히는 문제는 단순히 “신호가 약하다”로 끝나지 않습니다. SSB 주파수 후보, SCS, raster, 빔 방향, 측정 주기, UE capability까지 함께 봐야 하는 경우가 많습니다.

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7. MIB 이후 SIB1까지: CORESET#0과 SearchSpace#0

UE가 PBCH를 복호해서 MIB를 읽으면 다음 목표는 SIB1입니다.
SIB1은 PBCH에 직접 실리지 않습니다. SIB1은 PDSCH로 전달되고, 그 PDSCH를 스케줄링하는 DCI는 PDCCH를 통해 전달됩니다.
 
결국 UE는 SIB1용 PDCCH를 어디서 감시해야 하는지 알아야 합니다.
 
여기서 등장하는 것이 CORESET#0과 SearchSpace#0입니다.
 
MIB 안의 pdcch-ConfigSIB1 정보는 UE가 SIB1을 스케줄링하는 PDCCH를 찾기 위한 초기 CORESET과 Search Space 설정을 유도합니다.
 
쉽게 말해 MIB가 “다음 안내문은 저쪽 게시판에서 찾아라”라고 알려주는 셈입니다.

MIB는 SIB1을 직접 담기보다, SIB1을 찾기 위한 PDCCH 감시 위치를 알려줍니다.

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8. SSB와 Beam Sweeping

LTE의 초기 동기 신호를 떠올리면 하나의 넓은 셀 신호처럼 상상하기 쉽습니다.
하지만 NR, 특히 높은 주파수 대역에서는 빔이 중요합니다.
gNB는 여러 방향으로 SSB를 송신할 수 있고, UE는 여러 SSB 중 가장 잘 들리는 것을 선택합니다.
이 선택은 이후 Random Access에서도 중요한 단서가 됩니다.
 
예를 들어 UE가 특정 SSB index에서 가장 좋은 SS-RSRP를 측정했다면, 네트워크는 그 SSB와 연결된 RACH occasion이나 beam 관계를 통해 UE가 어느 방향에서 잘 들리는지 추정할 수 있습니다.
그래서 SSB는 단순한 동기 신호가 아니라, 초기 빔 선택의 기준점이기도 합니다.

항목	의미	분석 포인트
SSB Index	여러 SSB 후보 중 특정 SSB를 구분하는 인덱스입니다.	UE가 어떤 SSB를 best beam으로 선택했는지 확인합니다.
SS-RSRP	SSB 기반 수신 전력 측정값입니다.	초기 셀 선택, beam selection, cell reselection 분석에 사용됩니다.
SS-SINR	SSB 기반 신호 품질 지표입니다.	전력은 충분하지만 간섭이 큰 상황을 구분하는 데 도움이 됩니다.
RACH 연계	선택한 SSB와 PRACH occasion이 연결될 수 있습니다.	PRACH 실패 시 SSB 선택과 RACH resource mapping을 함께 봅니다.

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9. 초기 접속 로그에서 보는 순서

초기 접속 문제를 볼 때는 SSB부터 SIB1까지 순서를 끊어서 보는 것이 좋습니다.
“RRC Setup이 안 된다”는 증상도 실제 원인은 SSB 미검출, PBCH 복호 실패, SIB1 수신 실패, RACH 실패 등 여러 단계로 나뉠 수 있습니다.

1. SSB 후보를 찾았는지 확인합니다.
   주파수 후보, GSCN, SCS, raster 설정이 맞는지 확인합니다.
2. PSS/SSS 검출과 PCI 계산이 되는지 봅니다.
   PCI가 안정적으로 검출되는지, 같은 위치에서 흔들리지 않는지 확인합니다.
3. PBCH 복호가 성공하는지 확인합니다.
   PBCH CRC 실패, DMRS 기반 채널 추정 문제, 주파수 오프셋 문제를 봅니다.
4. MIB 값이 기대와 맞는지 확인합니다.
   subCarrierSpacingCommon, ssb-SubcarrierOffset, pdcch-ConfigSIB1 등을 봅니다.
5. SIB1용 PDCCH를 감시하는지 확인합니다.
   CORESET#0/SearchSpace#0 해석이 맞는지, DCI가 검출되는지 봅니다.
6. SIB1 PDSCH 수신까지 성공하는지 확인합니다.
   SIB1을 받은 뒤에야 RACH와 RRC 관련 상세 설정으로 넘어갈 수 있습니다.

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10. 장애가 날 때 자주 보이는 패턴

SSB와 PBCH 주변 장애는 생각보다 원인이 다양합니다.
RF 신호가 약한 문제일 수도 있고, 주파수 후보가 잘못된 문제일 수도 있으며, SIB1을 찾는 설정 해석이 틀어진 문제일 수도 있습니다.
 
아래처럼 단계별로 나누면 원인 범위를 좁히기 쉽습니다.

증상	가능한 원인	우선 확인할 로그
SSB 미검출	주파수 후보 오류, SCS 불일치, RF 신호 약함, 빔 방향 문제	scan result, GSCN, SSB frequency, RSSI/RSRP
PCI 불안정	인접 셀 간섭, 낮은 SINR, 주파수 오프셋, 동기 불안정	PSS/SSS correlation, PCI history, SS-SINR
PBCH CRC 실패	채널 품질 부족, PBCH DMRS 추정 실패, timing/frequency offset	PBCH decode result, CFO, timing offset, channel estimate
MIB는 읽지만 SIB1 실패	CORESET#0/SearchSpace#0 해석 문제, PDCCH 검출 실패, PDSCH 품질 문제	pdcch-ConfigSIB1, DCI detect, SIB1 PDSCH decode
특정 위치에서만 접속 실패	빔 커버리지 홀, SSB beam mismatch, PRACH resource 연계 문제	best SSB index, SS-RSRP per beam, PRACH occasion

초기 접속 장애를 볼 때는 “RACH가 안 된다”로 바로 들어가기보다, 

SSB 검출 → PBCH/MIB → SIB1이 모두 정상인지 먼저 확인하는 습관이 좋습니다.

앞단이 흔들리면 뒤 절차는 당연히 실패합니다.

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FAQ

SSB와 PBCH는 같은 건가요?

같지 않습니다.
SSB는 PSS, SSS, PBCH를 포함하는 블록이고, PBCH는 그 안에서 MIB를 전달하는 물리 채널입니다.
즉 PBCH는 SSB의 구성 요소 중 하나입니다.
 

PSS만 찾으면 셀을 찾은 건가요?

아직 충분하지 않습니다.
PSS는 초기 동기와 셀 ID 후보 탐색의 첫 단서입니다.
SSS까지 함께 확인해야 Physical Cell ID를 확정할 수 있고, 이후 PBCH/MIB 복호까지 성공해야 다음 단계로 넘어갈 수 있습니다.
 

MIB에는 SIB1 내용이 들어 있나요?

아닙니다.
MIB에는 SIB1을 직접 담기보다, UE가 SIB1을 찾기 위해 필요한 초기 PDCCH 감시 정보와 기본 시스템 정보를 담습니다.
SIB1 자체는 별도 PDSCH로 전달됩니다.
 

SSB는 왜 여러 개가 보이나요?

NR에서는 여러 SSB가 서로 다른 시간 위치와 빔 방향에 대응될 수 있습니다.
gNB가 빔 스위핑을 하면서 여러 방향으로 SSB를 송신하면 UE는 그중 수신 품질이 좋은 SSB를 선택합니다.
 

SSB RSRP와 CSI-RS RSRP는 같은 측정인가요?

둘 다 RSRP 계열 측정이지만 기준 신호가 다릅니다.
SSB RSRP는 SS/PBCH block 기반 측정이고, CSI-RS RSRP는 CSI-RS 기반 측정입니다.
초기 셀 탐색과 초기 빔 선택에서는 SSB 기반 측정이 특히 중요합니다.

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3GPP 공식 참고자료

• 3GPP TS 38.211 - NR Physical channels and modulation. PSS, SSS, PBCH, SS/PBCH Block, physical signal/channel mapping을 확인할 때 사용합니다.
• 3GPP TS 38.212 - NR Multiplexing and channel coding. PBCH payload, channel coding, CRC, scrambling 관련 세부 내용을 확인할 때 참고합니다.
• 3GPP TS 38.213 - NR Physical layer procedures for control. SSB, CORESET#0, SearchSpace#0, SIB1 scheduling 관련 절차를 볼 때 중요합니다.
• 3GPP TS 38.331 - NR RRC Protocol specification. MIB, SIB1, RRC 시스템 정보 구조를 확인할 때 사용합니다.
• 3GPP TS 38.300 - NR Overall description. NR 초기 접속과 시스템 정보 흐름을 큰 구조에서 볼 때 참고합니다.
• 3GPP TS 38.304 - NR User Equipment procedures in idle mode and inactive state. 셀 선택/재선택과 SSB 기반 측정 흐름을 볼 때 참고합니다.

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마무리

Part 3의 핵심은 SSB를 “초기 접속용 신호 묶음”으로 보는 것입니다.
 
UE는 PSS/SSS로 셀 동기와 PCI를 잡고, PBCH에서 MIB를 읽고, MIB가 알려주는 단서로 SIB1을 찾습니다.
이 흐름이 잡히면 Initial Access 로그를 볼 때 어느 단계에서 끊겼는지 훨씬 쉽게 분리할 수 있습니다.
 
다음 Part 4에서는 MIB 이후에 바로 이어지는 CORESET, Search Space, PDCCH를 이해하면 좋습니다.
SIB1을 찾는 과정뿐 아니라, 이후 모든 DL/UL 스케줄링의 출발점이 PDCCH이기 때문에 NR MAC/PHY를 연결해서 이해하는 데 중요한 주제가 됩니다.