Co to jest fizyczny wspólny kanał łącza w dół 5G?

Fizyczny współdzielony kanał łącza w dół (PDSCH) jest kluczowym elementem systemów komunikacji bezprzewodowej 5G. Odgrywa znaczącą rolę w dostarczaniu danych ze stacji bazowej (eNodeB lub gNodeB) do sprzętu użytkownika (UE) lub urządzenia mobilnego. Aby zapewnić szczegółowe zrozumienie PDSCH w 5G, omówmy jego kluczowe aspekty, funkcje i cechy charakterystyczne.

1. Cel PDSCH:

Podstawowym celem fizycznego współdzielonego kanału łącza w dół (PDSCH) jest przenoszenie danych użytkownika i informacji kontrolnych z infrastruktury sieciowej (stacji bazowej) do urządzenia użytkownika (UE) w systemie komunikacji bezprzewodowej 5G. Jest to kanał emisji pojedynczej, co oznacza, że obsługuje w danym momencie jednego konkretnego użytkownika lub UE. Dane przesyłane przez PDSCH obejmują wideo, przeglądanie stron internetowych, pliki do pobrania i inne treści specyficzne dla użytkownika.

2. Udostępniony zasób:

Termin „współdzielony” w PDSCH oznacza, że ten kanał jest zasobem współdzielonym pomiędzy wieloma urządzeniami UE w tej samej komórce lub obszarze pokrycia. Wiele urządzeń UE może jednocześnie korzystać z kanału PDSCH, ale stacja bazowa wykorzystuje zaawansowane techniki planowania, aby zapewnić uczciwą i efektywną alokację zasobów.

3. Kluczowa charakterystyka PDSCH:

Modulacja i kodowanie: Dane PDSCH są modulowane i kodowane w celu zapewnienia niezawodnej i wydajnej transmisji danych. W sieci 5G stosowane są zaawansowane schematy modulacji, takie jak 256-QAM (kwadraturowa modulacja amplitudy), aby osiągnąć wysokie szybkości transmisji danych.
Alokacja dynamiczna: Zasoby PDSCH są przydzielane dynamicznie w oparciu o bieżące warunki sieci, jakość kanału bezprzewodowego i wymagania dotyczące danych każdego UE. Ta dynamiczna alokacja zapewnia optymalną dystrybucję zasobów wśród użytkowników w celu maksymalizacji wydajności sieci.
Korekcja błędów: W celu zwalczania zakłóceń i zakłóceń kanałów, do danych PDSCH stosowane są techniki kodowania z korekcją błędów, takie jak LDPC (Low-Density Parity-Check) i kody Polar. Kody te pomagają poprawić niezawodność transmisji danych.
Kształtowanie wiązki: W sieci 5G kształtowanie wiązki służy do skupiania przesyłanego sygnału w kierunku konkretnego UE, zwiększając siłę sygnału i poprawiając ogólną wydajność systemu. Kształtowanie wiązki może być adaptacyjne i sterowane elektronicznie w celu śledzenia pozycji UE.
Massive MIMO: Technologia wielu wejść i wielu wyjść (MIMO) służy do zwiększenia wydajności PDSCH. Massive MIMO polega na zastosowaniu dużej liczby anten na stacji bazowej, co umożliwia multipleksację przestrzenną, lepszą jakość sygnału i zwiększoną pojemność.
Pasma częstotliwości: PDSCH działa w różnych pasmach częstotliwości, w tym w pasmach poniżej 6 GHz i mmWave. Różne pasma częstotliwości oferują różną charakterystykę propagacji i szybkości transmisji danych, umożliwiając operatorom wdrażanie 5G w różnych scenariuszach.

4. Mapowanie do zasobów fizycznych:

W sieci 5G dane przesyłane przez kanał PDSCH są mapowane na zasoby fizyczne zarówno w domenie czasu, jak i częstotliwości. To mapowanie osiąga się za pomocą elementów zasobów (RE) i bloków zasobów fizycznych (PRB). Dokładne mapowanie zależy od konkretnej zastosowanej numerologii 5G, która może się różnić w zależności od pasma częstotliwości i scenariuszy wdrożenia.

Domena czasu: Dane PDSCH są przesyłane w ramkach radiowych, z których każda składa się z wielu szczelin. Sloty te można dalej podzielić na symbole. Mapowanie danych PDSCH na gniazda i symbole jest określone przez numerologię wybraną dla wdrożenia 5G.
Domena częstotliwości: Dane PDSCH są rozprowadzane na wielu podnośnych w ramach danej szerokości pasma. Przydział podnośnych jest dynamiczny i może się zmieniać w zależności od warunków kanału i wymagań UE.

5. Informacje kontrolne na PDSCH:

Oprócz danych użytkownika, PDSCH przenosi również informacje sterujące, które są istotne dla działania UE. Informacje kontrolne obejmują:

Informacje sterujące łączem w dół (DCI): DCI służy do instruowania UE, jak dekodować i przetwarzać dane w PDSCH. Dostarcza informacji o alokacji zasobów, schematach modulacji i kodowania oraz innych parametrach niezbędnych do odbioru.
Żądanie planowania (SR): UE mogą używać kanału PDSCH do wysyłania żądań planowania do stacji bazowej, wskazując zapotrzebowanie na zasoby łącza zwrotnego. Pomaga to w efektywnym zarządzaniu zasobami.

6. Zaawansowane funkcje i wydajność:

Sieci 5G zaprojektowano tak, aby były wysoce wydajne i zdolne do zapewniania dużych szybkości transmisji danych. Aby osiągnąć tę wydajność, PDSCH zawiera kilka zaawansowanych funkcji:

Planowanie dynamiczne: Stacja bazowa dynamicznie planuje transmisje PDSCH w oparciu o warunki kanału w czasie rzeczywistym. Zapewnia to efektywną alokację zasobów, redukując zakłócenia i optymalizując przepustowość.
Beamforming i Massive MIMO: Technologie te poprawiają stosunek sygnału do szumu i zwiększają obszar pokrycia transmisji PDSCH, umożliwiając większą liczbę jednoczesnych użytkowników i wyższe szybkości transmisji danych.
Adaptacyjna modulacja i kodowanie (AMC): Techniki AMC dynamicznie dostosowują schematy modulacji i kodowania stosowane w PDSCH w oparciu o jakość kanału bezprzewodowego. Gwarantuje to, że dla każdego UE zostanie zastosowany najbardziej odpowiedni schemat, aby zmaksymalizować szybkość transmisji danych i niezawodność.

7. Współistnienie z innymi kanałami:

PDSCH współistnieje z innymi kanałami fizycznymi w systemie 5G, takimi jak kanał wskaźnika formatu kontroli fizycznej (PCFICH), kanał wskaźnika fizycznego hybrydowego ARQ (PHICH) i kanał kontroli fizycznego łącza w dół (PDCCH). Kanały te współpracują ze sobą, aby umożliwić efektywną komunikację i kontrolę pomiędzy stacją bazową a UE.

Fizyczny współdzielony kanał łącza w dół (PDSCH) to krytyczny element systemów komunikacji bezprzewodowej 5G, odpowiedzialny za dostarczanie danych użytkownika i informacji sterujących ze stacji bazowej do sprzętu użytkownika (UE). Działa zarówno w dziedzinie czasu, jak i częstotliwości, wykorzystując zaawansowane techniki, takie jak modulacja, kodowanie, kształtowanie wiązki i masowe MIMO, aby zapewnić wydajną i niezawodną transmisję danych.

PDSCH odgrywa kluczową rolę w dostarczaniu szybkich usług transmisji danych w sieciach 5G i jest kluczowym czynnikiem wpływającym na poprawę komfortu użytkownika, którą obiecuje zapewnić sieć 5G. Dynamiczna alokacja i zaawansowane funkcje sprawiają, że jest to wszechstronny i elastyczny kanał w ekosystemie 5G, zdolny do obsługi różnorodnych przypadków użycia i scenariuszy.