Nelle reti wireless 5G (quinta generazione), RB (Resource Block) e PRB (Physical Resource Block) sono concetti fondamentali associati all’allocazione e alla gestione delle risorse all’interno dell’interfaccia radio. Questi blocchi sono cruciali per un’efficiente trasmissione e ricezione dei dati, svolgendo un ruolo chiave nel raggiungimento delle elevate velocità di trasmissione dei dati, della bassa latenza e della flessibilità promesse dalla tecnologia 5G.
Blocco risorse (RB):
- Definizione:
- Un Resource Block (RB) nel 5G rappresenta l’unità base di risorse di frequenza e tempo che possono essere assegnate a un utente o a un servizio. È un elemento fondamentale nell’allocazione delle risorse nel dominio tempo-frequenza.
- Frequenza e divisione temporale:
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Gli
- RB sono organizzati sia nel dominio della frequenza che nel dominio del tempo. Nel dominio della frequenza, gli RB sono blocchi contigui di spettro e nel dominio del tempo rappresentano intervalli di tempo consecutivi all’interno di un sottoframe.
- Dimensioni e configurazione:
- La dimensione di un RB nel dominio della frequenza è determinata dalla larghezza di banda del sistema. Ad esempio, in un sistema 5G NR (New Radio), un RB corrisponde tipicamente a 12 sottoportanti nel dominio della frequenza. Il numero di RB allocati nel dominio del tempo dipende dalla configurazione dello slot e del sottoframe.
- Flessibilità e adattabilità:
-
Gli
- RB offrono flessibilità in termini di allocazione delle risorse, consentendo agli operatori di rete di adattare l’allocazione in base ai requisiti specifici degli utenti, delle applicazioni e delle condizioni della rete. Questa adattabilità è fondamentale per ottenere un utilizzo efficiente dello spettro.
- RB downlink e uplink:
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Gli
- RB vengono utilizzati sia nella direzione downlink che in quella uplink. Nel downlink, gli RB vengono allocati dalla stazione base (gNodeB) all’apparecchiatura utente (UE) per la trasmissione dei dati. Nell’uplink, gli RB vengono allocati dall’UE per trasmettere i dati al gNodeB.
- Ortogonalità:
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Gli
- RB sono progettati per essere ortogonali, il che significa che l’assegnazione degli RB a diversi utenti o servizi riduce al minimo le interferenze. Questa ortogonalità migliora l’efficienza spettrale complessiva del sistema.
- MIMO e beamforming:
-
Gli
- RB svolgono un ruolo cruciale nel supportare tecnologie avanzate come MIMO (Multiple Input Multiple Output) e beamforming. L’allocazione degli RB può essere ottimizzata per sfruttare la diversità spaziale e migliorare le prestazioni complessive del collegamento wireless.
Blocco risorse fisiche (PRB):
- Definizione:
- Un Physical Resource Block (PRB) è un’istanza specifica di un Resource Block nel livello fisico del sistema di comunicazione wireless. Si riferisce all’insieme effettivo di sottoportanti e intervalli di tempo assegnati per la trasmissione dei dati.
- Allocazione sottoportante e simboli:
- Nel dominio della frequenza, un PRB è costituito da un gruppo di sottoportanti contigue e nel dominio del tempo rappresenta un insieme di simboli consecutivi o intervalli di tempo. L’allocazione delle sottoportanti e dei simboli all’interno di un PRB è determinata dalla configurazione del sistema e dallo schema di modulazione.
- Mappatura al livello fisico:
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I
- PRB sono le entità fisicamente mappate sui segnali radio trasmessi via etere. Le informazioni trasportate da un PRB includono sia i dati utente che le informazioni di controllo necessarie per gestire il collegamento di comunicazione.
- Modulazione e codifica:
- L’allocazione delle sottoportanti all’interno di un PRB consente la trasmissione simultanea di più flussi di dati utilizzando tecniche come QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Gli schemi di modulazione e codifica possono essere adattati in base alle condizioni del canale e alle caratteristiche specifiche del PRB.
- Allocazione dinamica delle risorse:
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I
- PRB supportano l’allocazione dinamica delle risorse, consentendo al sistema di adattarsi alle mutevoli condizioni del canale e ai diversi requisiti di velocità dati. Questa adattabilità è fondamentale per ottenere un’elevata efficienza spettrale e soddisfare le diverse esigenze di diversi servizi.
- Feedback sulla qualità del canale:
- La qualità del canale associato ad uno specifico PRB è continuamente monitorata. Il feedback sulla qualità del canale viene fornito dall’UE al gNodeB, consentendo aggiustamenti dinamici nell’allocazione delle risorse per mantenere una comunicazione affidabile.
- Programmazione e concessione:
- La programmazione e la concessione dei PRB sono funzioni fondamentali nel sistema 5G. Il gNodeB pianifica l’allocazione dei PRB agli UE in base a fattori quali le condizioni del canale, i requisiti QoS (Qualità del servizio) e i livelli di priorità.
- Funzionamento ibrido TDD e FDD:
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I
- PRB sono adattabili alle modalità operative Time Division Duplex (TDD) e Frequency Division Duplex (FDD). Questa flessibilità consente alle reti 5G di operare in modo efficiente in vari scenari di implementazione.
- Numerologia e configurazione degli slot:
- Il concetto di numerologia nel 5G si riferisce alla combinazione di spaziatura delle sottoportanti e durata degli slot. Vengono definite numerologie diverse per soddisfare casi d’uso diversi. L’allocazione del PRB è strettamente legata alla numerologia e alla configurazione degli slot, influenzando la granularità dell’allocazione delle risorse.
- Gestione e mobilità del raggio:
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I
- PRB svolgono un ruolo nella gestione del fascio e nelle strategie di gestione della mobilità. Il beamforming e il tracciamento degli utenti mobili comportano aggiustamenti dinamici alle allocazioni PRB per ottimizzare i collegamenti di comunicazione.
- Adattamento ed efficienza dei collegamenti:
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I
- PRB supportano tecniche di adattamento del collegamento, in cui gli schemi di modulazione e codifica vengono regolati dinamicamente in base alle condizioni del canale. Questa adattabilità contribuisce all’efficienza e all’affidabilità della trasmissione dei dati.
In sintesi, Resource Blocks (RB) e Physical Resource Blocks (PRB) sono concetti fondamentali nelle reti wireless 5G, poiché forniscono le basi per l’allocazione dinamica delle risorse nel dominio tempo-frequenza. Gli RB offrono flessibilità, adattabilità e ortogonalità, mentre i PRB rappresentano le entità fisiche che trasportano i dati dell’utente e le informazioni di controllo sull’interfaccia aerea. La gestione efficace di RB e PRB è essenziale per raggiungere gli obiettivi ad alte prestazioni del 5G, tra cui velocità dati elevate, bassa latenza e utilizzo efficiente dello spettro.