In draadloze 5G-netwerken (vijfde generatie) zijn RB (Resource Block) en PRB (Physical Resource Block) fundamentele concepten die verband houden met de toewijzing en het beheer van bronnen binnen de radio-interface. Deze blokken zijn cruciaal voor efficiënte datatransmissie en -ontvangst en spelen een sleutelrol bij het bereiken van de hoge datasnelheden, lage latentie en flexibiliteit die de 5G-technologie belooft.
Bronblok (RB):
- Definitie:
- Een Resource Block (RB) in 5G vertegenwoordigt de basiseenheid van frequentie- en tijdbronnen die aan een gebruiker of dienst kunnen worden toegewezen. Het is een fundamentele bouwsteen bij de toewijzing van hulpbronnen in het tijd-frequentiedomein.
- Frequentie en tijdverdeling:
- RB’s zijn zowel in het frequentiedomein als in het tijddomein georganiseerd. In het frequentiedomein zijn RB’s aaneengesloten spectrumblokken, en in het tijddomein vertegenwoordigen ze opeenvolgende tijdsleuven binnen een subframe.
- Grootte en configuratie:
- De grootte van een RB in het frequentiedomein wordt bepaald door de systeembandbreedte. In een 5G NR (New Radio)-systeem komt een RB bijvoorbeeld doorgaans overeen met 12 subdraaggolven in het frequentiedomein. Het aantal RB’s dat in het tijddomein wordt toegewezen, hangt af van de slot- en subframeconfiguratie.
- Flexibiliteit en aanpassingsvermogen:
- RB’s bieden flexibiliteit op het gebied van de toewijzing van middelen, waardoor netwerkbeheerders de toewijzing kunnen aanpassen op basis van de specifieke vereisten van gebruikers, applicaties en netwerkomstandigheden. Dit aanpassingsvermogen is cruciaal voor het bereiken van efficiënt spectrumgebruik.
- Downlink- en Uplink-RB’s:
- RB’s worden zowel in de downlink- als de uplinkrichting gebruikt. In de downlink worden RB’s door het basisstation (gNodeB) toegewezen aan de gebruikersapparatuur (UE) voor datatransmissie. In de uplink worden RB’s toegewezen door de UE om gegevens naar de gNodeB te verzenden.
- Orthogonaliteit:
- RB’s zijn ontworpen om orthogonaal te zijn, wat betekent dat de toewijzing van RB’s aan verschillende gebruikers of diensten interferentie minimaliseert. Deze orthogonaliteit verbetert de algehele spectrale efficiëntie van het systeem.
- MIMO en Beamforming:
- RB’s spelen een cruciale rol bij de ondersteuning van geavanceerde technologieën zoals MIMO (Multiple Input Multiple Output) en beamforming. De toewijzing van RB’s kan worden geoptimaliseerd om de ruimtelijke diversiteit te benutten en de algehele prestaties van de draadloze verbinding te verbeteren.
Fysieke hulpbronnenblok (PRB):
- Definitie:
- Een Physical Resource Block (PRB) is een specifiek exemplaar van een Resource Block in de fysieke laag van het draadloze communicatiesysteem. Het verwijst naar de daadwerkelijke set subdragers en tijdslots die zijn toegewezen voor datatransmissie.
- Subcarrier en symbooltoewijzing:
- In het frequentiedomein bestaat een PRB uit een groep aaneengesloten subdraaggolven, en in het tijddomein vertegenwoordigt deze een reeks opeenvolgende symbolen of tijdsleuven. De toewijzing van subdraaggolven en symbolen binnen een PRB wordt bepaald door de systeemconfiguratie en het modulatieschema.
- Toewijzing aan fysieke laag:
- PRB’s zijn de entiteiten die fysiek in kaart worden gebracht op de radiosignalen die via de ether worden verzonden. De informatie die door een PRB wordt gedragen, omvat zowel gebruikersgegevens als besturingsinformatie die nodig is voor het beheren van de communicatieverbinding.
- Modulatie en codering:
- De toewijzing van subdraaggolven binnen een PRB maakt de gelijktijdige verzending van meerdere datastromen mogelijk met behulp van technieken zoals QAM (Quadrature Amplitude Modulation). De modulatie- en coderingsschema’s kunnen worden aangepast op basis van kanaalomstandigheden en de specifieke kenmerken van de PRB.
- Dynamische toewijzing van middelen:
- PRB’s ondersteunen dynamische toewijzing van bronnen, waardoor het systeem zich kan aanpassen aan veranderende kanaalomstandigheden en variërende datasnelheidsvereisten. Dit aanpassingsvermogen is cruciaal voor het bereiken van een hoge spectrale efficiëntie en het voldoen aan de uiteenlopende behoeften van verschillende diensten.
- Feedback kanaalkwaliteit:
- De kwaliteit van het kanaal dat aan een specifieke PRB is gekoppeld, wordt voortdurend bewaakt. Feedback over kanaalkwaliteit wordt door de UE aan de gNodeB geleverd, waardoor dynamische aanpassingen in de toewijzing van middelen mogelijk zijn om betrouwbare communicatie te behouden.
- Planning en toekenning:
- Het plannen en toekennen van PRB’s zijn kernfuncties in het 5G-systeem. De gNodeB plant de toewijzing van PRB’s aan UE’s op basis van factoren zoals kanaalomstandigheden, QoS-vereisten (Quality of Service) en prioriteitsniveaus.
- Hybride TDD- en FDD-werking:
- PRB’s zijn aanpasbaar aan de werkingsmodi Time Division Duplex (TDD) en Frequency Division Duplex (FDD). Deze flexibiliteit zorgt ervoor dat 5G-netwerken efficiënt kunnen werken in verschillende implementatiescenario’s.
- Numerologie en slotconfiguratie:
- Het concept van numerologie in 5G verwijst naar de combinatie van subdraaggolfafstand en slotduur. Er zijn verschillende numerologieën gedefinieerd om tegemoet te komen aan uiteenlopende gebruiksscenario’s. PRB-toewijzing is nauw verbonden met numerologie en slotconfiguratie, en beïnvloedt de granulariteit van de toewijzing van middelen.
- Straalbeheer en mobiliteit:
- PRB’s spelen een rol in strategieën voor straalbeheer en mobiliteitsbeheer. Beamforming en tracking van mobiele gebruikers omvatten dynamische aanpassingen aan PRB-toewijzingen om communicatieverbindingen te optimaliseren.
- Linkaanpassing en efficiëntie:
- PRB’s ondersteunen linkaanpassingstechnieken, waarbij de modulatie- en coderingsschema’s dynamisch worden aangepast op basis van kanaalomstandigheden. Dit aanpassingsvermogen draagt bij aan de efficiëntie en betrouwbaarheid van datatransmissie.
Samenvattend zijn Resource Blocks (RB’s) en Physical Resource Blocks (PRB’s) fundamentele concepten in draadloze 5G-netwerken, die de basis vormen voor de dynamische toewijzing van bronnen in het tijdfrequentiedomein. RB’s bieden flexibiliteit, aanpassingsvermogen en orthogonaliteit, terwijl PRB’s de fysieke entiteiten vertegenwoordigen die gebruikersgegevens en controle-informatie over de etherinterface transporteren. Het effectieve beheer van RB’s en PRB’s is essentieel voor het bereiken van de hoogwaardige doelstellingen van 5G, waaronder hoge datasnelheden, lage latentie en efficiënt spectrumgebruik.