In Long-Term-Evolution-Netzwerken (LTE) steht der Begriff SSB für Synchronization Signal Block. Der Synchronisationssignalblock ist ein wesentlicher Bestandteil der physikalischen LTE-Schicht und trägt zum Synchronisations- und Zellsuchprozess für Benutzergeräte (UEs) bei, die eine Verbindung zum LTE-Netzwerk herstellen möchten. Das Verständnis der Rolle von SSB ist entscheidend, um zu verstehen, wie LTE-Geräte eine Synchronisierung mit dem Netzwerk herstellen.
Synchronisationssignalblock (SSB) in LTE:
1. Definition:
- Der Synchronization Signal Block (SSB) ist eine spezielle Art von Signalstruktur, die im LTE-Standard definiert ist. Es dient als Referenzsignal, das UEs beim anfänglichen Synchronisierungsprozess unterstützt und ihnen dabei hilft, das Timing und die Frequenz einer bestimmten LTE-Zelle zu identifizieren und sich daran zu orientieren.
2. Schlüsseleigenschaften:
- Frequenz- und Zeitbereich:
- SSBs werden regelmäßig vom eNodeB (evolved NodeB) sowohl im Frequenz- als auch im Zeitbereich übertragen. Diese Periodizität ermöglicht es UEs, SSBs in bestimmten Intervallen zu erwarten und danach zu suchen.
- Feste Struktur:
- Der SSB hat eine feste Struktur und seine Parameter sind im LTE-Standard vordefiniert. Dazu gehören Details wie die Anzahl der Symbole, Unterträger und Modulationsschemata, die im SSB verwendet werden.
- Synchronisierungsreferenz:
- Der Hauptzweck des SSB besteht darin, als Synchronisationsreferenz für UEs zu dienen. Durch die Erkennung und Dekodierung des SSB kann ein UE sein Timing und seine Frequenz mit der LTE-Zelle synchronisieren und so die nachfolgende Kommunikation ermöglichen.
- Informationen zur Zellidentität:
- Der SSB trägt auch Informationen über die Zellidentität (CID) der bedienenden Zelle. Die CID ist eine eindeutige Kennung, die jeder Zelle zugeordnet ist und es UEs ermöglicht, zwischen verschiedenen Zellen im Netzwerk zu unterscheiden.
- Beamforming und MIMO:
- In Szenarien, in denen Beamforming oder Multiple Input Multiple Output (MIMO) verwendet wird, können die SSBs mithilfe mehrerer Strahlen übertragen werden. Dies verbessert die Fähigkeit von UEs, die versorgende Zelle zu erkennen und sich mit ihr zu synchronisieren, insbesondere in anspruchsvollen Funkumgebungen.
3. SSB-Übertragung und Konfiguration:
- SSB-Übertragungsperiodizität:
- SSBs werden periodisch in regelmäßigen Abständen übertragen, die als SSB-Übertragungsperiodizität bezeichnet werden. Der Standard definiert verschiedene Periodizitäten wie 20 ms, 40 ms und 80 ms und ermöglicht so Flexibilität basierend auf dem Einsatzszenario des Netzwerks.
- Frequenzbereich:
- Die SSBs werden in einem bestimmten Frequenzbereich übertragen, der als SSB-Frequenzbereich bezeichnet wird. Der Frequenzbereich und die Anzahl der SSBs innerhalb dieses Bereichs werden vom Netzwerk konfiguriert.
- SSB-Index:
- Im SSB-Frequenzbereich werden SSBs durch einen Index identifiziert, der als SSB-Index bezeichnet wird. Der SSB-Index wird von UEs verwendet, um den SSB zu identifizieren und zu synchronisieren, der der bedienenden Zelle entspricht.
4. Zellensuche und Erstzugriff:
- Zellensuchverfahren:
- Während des Zellsuchvorgangs durchsuchen UEs den Frequenzbereich nach SSBs. Durch die periodische Übertragung von SSBs können UEs ihr Timing und ihre Frequenz an die bedienende Zelle anpassen.
- Synchronisationssignalempfang:
- Sobald ein UE einen SSB erkennt, dekodiert es die Synchronisationssignale innerhalb des SSB, um die Timing- und Frequenzsynchronisationsinformationen zu bestimmen.
- Identifizierung der Zellidentität:
- Der SSB trägt auch Informationen über die Zellidentität (CID) der bedienenden Zelle. UEs verwenden diese Informationen, um die spezifische LTE-Zelle zu identifizieren, mit der sie sich synchronisieren.
- Erster Zugriff:
- Nach erfolgreicher Synchronisierung können UEs mit dem Erstzugriffsverfahren fortfahren, einschließlich Direktzugriff und Netzwerkregistrierung.
5. SSB und Strahlmanagement:
- Strahlmanagement und SSBs:
- Bei fortgeschrittenen LTE-Einsätzen mit Beamforming wird das Konzept der Beams eingeführt. Jeder Strahl kann seinen Satz von SSBs haben, und UEs müssen möglicherweise Strahlverwaltungsverfahren durchführen, um sich auf den stärksten oder am besten geeigneten Strahl auszurichten.
- Strahlumschaltung:
- UEs müssen möglicherweise eine Strahlumschaltung basierend auf den sich ändernden Funkbedingungen oder der Mobilität durchführen. Dabei geht es um die Überwachung und Auswahl des optimalen Strahls für die Kommunikation.
6. NR SSBs in 5G (NR):
- Entwicklung zu 5G (NR):
- Mit der Entwicklung zu 5G führt New Radio (NR) ein ähnliches Konzept von Synchronization Signal Blocks (SSBs) ein. NR-SSBs spielen eine Rolle bei den anfänglichen Zellsuch- und Synchronisierungsverfahren für 5G-fähige UEs.
- Verbesserungen für 5G-Funktionen:
- NR-SSBs können Verbesserungen zur Unterstützung neuer 5G-Funktionen beinhalten, einschließlich breiterer Frequenzbänder, höherer Datenraten und verbesserter spektraler Effizienz.
7. Frequenzbereich und Trägerbandbreite:
- Auswirkungen der Trägerbandbreite:
- Die im Netzwerk konfigurierte Trägerbandbreite hat Auswirkungen auf den den SSBs zugewiesenen Frequenzbereich. Größere Trägerbandbreiten erfordern möglicherweise Anpassungen im Frequenzbereich und der Anzahl der SSBs.
- Bereitstellungsszenarien:
- Die Wahl des SSB-Frequenzbereichs und der Trägerbandbreite hängt vom Einsatzszenario, den Netzwerkanforderungen und den Überlegungen zur Funkumgebung ab.
8. Interferenz und Signalqualität:
- Abschwächung von Störungen:
- SSBs sind als robuste Signale konzipiert, und bei der Netzwerkplanung werden Techniken zur Störungsminderung berücksichtigt, um eine zuverlässige Erkennung durch UEs sicherzustellen.
- Überlegungen zur Signalqualität:
- Die Qualität von SSB-Signalen ist entscheidend für eine erfolgreiche Synchronisation. Faktoren wie Signalstärke, Signal-Rausch-Verhältnis und Interferenzpegel beeinflussen die Wirksamkeit des Synchronisierungsprozesses.
Zusammenfassend ist der Synchronization Signal Block (SSB) in LTE-Netzwerken ein grundlegendes Element, das UEs beim Synchronisierungs- und Zellensuchprozess unterstützt. Durch die periodische Übertragung von SSBs stellt der eNodeB den UEs ein Referenzsignal zur Abstimmung ihres Timings und ihrer Frequenz zur Verfügung und erleichtert so die Einrichtung der anfänglichen Synchronisation und die anschließende Kommunikation mit dem LTE-Netzwerk. Die Konfiguration, Periodizität und Eigenschaften von SSBs sind im LTE-Standard definiert, um eine effektive Synchronisierung über verschiedene Einsatzszenarien hinweg sicherzustellen.