Cosa sono PSS e SSS nel 5G?

Nelle reti mobili 5G NR (New Radio), PSS (Primary Synchronization Signal) e SSS (Secondary Synchronization Signal) sono due segnali fondamentali utilizzati nel processo di sincronizzazione iniziale tra il dispositivo dell’utente (UE, User Equipment) e la rete cellulare. Questi segnali permettono al dispositivo di identificare una cella 5G, acquisire la sincronizzazione temporale e avviare la procedura di accesso alla rete.

PSS e SSS fanno parte della struttura chiamata Synchronization Signal Block (SSB), che include anche il PBCH (Physical Broadcast Channel). L’SSB è trasmesso in modo periodico dalle stazioni base 5G (gNodeB) e costituisce il primo elemento ricevuto e decodificato da un dispositivo alla ricerca di una rete 5G.

Funzione del PSS (Primary Synchronization Signal)

Il PSS viene utilizzato dal dispositivo per ottenere la sincronizzazione temporale a livello di simbolo OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Aiuta il terminale a determinare il timing corretto per iniziare a ricevere e decodificare i segnali successivi. È anche il primo passo per individuare l’identificativo di cella.

Nel 5G NR, esistono 3 possibili sequenze PSS, ognuna delle quali corrisponde a un valore dell’identificativo parziale di cella denominato N_ID² (che può valere 0, 1 o 2). Questo valore viene successivamente combinato con l’SSS per determinare l’identificativo completo di cella.

Caratteristiche del PSS

Utilizza una sequenza m-sequence (massima lunghezza) di tipo Zadoff-Chu
Permette la sincronizzazione temporale a livello di simbolo
Aiuta l’UE a determinare la posizione dell’SSB nel tempo
È trasmesso su una larghezza fissa di 127 subcarrier

Funzione del SSS (Secondary Synchronization Signal)

Il SSS viene ricevuto dopo il PSS e serve a ottenere ulteriori informazioni di sincronizzazione. Aiuta il dispositivo a sincronizzarsi nel dominio della trama (frame timing) e a determinare la direzione della trama radio, cioè se si tratta di subframe dispari o pari.

Il SSS, assieme al PSS, è essenziale per calcolare l’identificativo completo della cella, chiamato N_CellID, che nel 5G può assumere valori da 0 a 1007. Il SSS fornisce anche indicazioni sulla configurazione dell’SSB e il tipo di duplexing (FDD o TDD).

Caratteristiche del SSS

Composto da 336 possibili sequenze univoche
Viene utilizzato per determinare N_ID¹, che va da 0 a 335
Combinato con N_ID² per ottenere l’identificativo completo di cella
Aiuta nella sincronizzazione del frame radio

Struttura del Synchronization Signal Block (SSB)

Nel 5G, PSS e SSS fanno parte del Synchronization Signal Block, che include anche il PBCH (Physical Broadcast Channel). La struttura è trasmessa su una larghezza fissa di 240 subcarrier e occupa 4 simboli OFDM nel tempo. L’SSB viene trasmesso a intervalli regolari, in posizioni temporali e frequenziali predefinite, e può essere ripetuto in diverse direzioni spaziali (beam sweeping) per coprire l’intera area di servizio.

Ogni SSB è identificato da un Beam ID e consente la selezione del miglior fascio di trasmissione per iniziare la comunicazione con l’UE.

Composizione di un SSB

PSS: sincronizzazione simbolo e identificativo parziale di cella
SSS: sincronizzazione frame e identificativo parziale complementare
PBCH: trasporta le informazioni di sistema iniziali (MIB)

Importanza di PSS e SSS nella procedura di accesso iniziale

Il rilevamento di PSS e SSS è il primo passo nella procedura di cell search, che consente al dispositivo 5G di:

Identificare la presenza di una cella 5G NR
Acquisire sincronizzazione nel tempo e nella frequenza
Determinare l’identificativo della cella
Decodificare il PBCH e ottenere il MIB (Master Information Block)

Solo dopo aver completato questa sincronizzazione iniziale, l’UE può procedere con le fasi successive, come la lettura del SIB1 (System Information Block), la random access procedure e la registrazione alla rete.

Domande correlate

Cosa succede se l’UE non riesce a trovare il PSS?

Se il dispositivo non riesce a rilevare il PSS, non può avviare la procedura di sincronizzazione e quindi non potrà accedere alla rete. Il PSS è indispensabile per identificare la presenza di una cella.

Il PSS è sempre trasmesso nella stessa posizione in frequenza?

La posizione del PSS può variare in base alla configurazione della rete e alla banda utilizzata. Tuttavia, segue regole predefinite standardizzate per essere rilevabile dall’UE.

Quanti SSB possono essere trasmessi in una cella 5G?

Il numero massimo varia in base alla banda e alla configurazione della rete. In alcune bande millimetriche possono esserci fino a 64 SSB trasmessi ciclicamente tramite beamforming.

Il 4G usa PSS e SSS?

Sì, anche nel 4G LTE esistono PSS e SSS, ma la loro struttura e sequenza sono diverse da quelle del 5G NR. Nel 5G la trasmissione è più flessibile grazie al beamforming e alla struttura SSB.