5G PDSCH – Physical Downlink Shared Channel nel sistema NR
Il PDSCH, acronimo di Physical Downlink Shared Channel, è uno dei canali fisici fondamentali nel 5G NR (New Radio). Rappresenta il principale mezzo attraverso il quale i dati utente vengono trasmessi dalla rete al dispositivo finale. Se sei già familiare con concetti come PRB (Physical Resource Block) o MIMO, allora capire il PDSCH ti aiuterà a completare il quadro su come funziona il piano dati nel downlink di una rete 5G.
Oggi ti spiego come funziona esattamente il PDSCH, come viene mappato sulle risorse radio, e quali tecnologie lo rendono efficiente, come il beamforming e la codifica LDPC. Senza una comprensione chiara di questo canale, diventa difficile analizzare a fondo le performance di una rete NR reale.
Funzione del PDSCH nella rete 5G
Il PDSCH è responsabile della trasmissione dei dati utente (User Data), ma può anche trasportare alcune informazioni di controllo, come il contenuto di paging o messaggi RRC (Radio Resource Control). Nella catena di downlink, il contenuto destinato all’utente viene codificato, modulato, mappato su risorse fisiche e infine trasmesso via etere sul PDSCH.
Processo di trasmissione sul PDSCH
- Codifica del canale: i dati vengono protetti con codifica LDPC (Low-Density Parity-Check), più efficiente rispetto al turbo coding usato in LTE.
- Scrambling: i bit vengono randomizzati per ridurre interferenze.
- Modulazione: a seconda del tipo di servizio, possono essere usati QPSK, 16QAM, 64QAM o 256QAM.
- Mappatura su risorse fisiche: i dati vengono assegnati a specifici PRB (Physical Resource Block) all’interno della banda.
- Trasmissione tramite antenna: il segnale viene inviato utilizzando tecniche MIMO e beamforming per massimizzare l’efficienza del canale.
Relazione tra PDSCH e altri canali fisici
- PDCCH: Physical Downlink Control Channel. Indica al terminale dove cercare i dati nel PDSCH.
- PSS/SSS e PBCH: segnalano sincronizzazione e sistema, ma non trasportano traffico utente.
- PUCCH: è il corrispettivo uplink del canale di controllo. L’UE risponde usando il PUCCH o il PUSCH.
Assegnazione dinamica delle risorse
Uno degli aspetti più potenti del 5G è l’assegnazione dinamica delle risorse. Il PDSCH può occupare qualunque parte della larghezza di banda, adattandosi alla disponibilità e alle condizioni radio. La rete comunica all’UE tramite il PDCCH quali risorse utilizzare per decodificare correttamente il PDSCH in ogni slot.
Beamforming e MIMO nel PDSCH
Il 5G sfrutta il beamforming avanzato e configurazioni MIMO massicce per trasmettere il PDSCH in modo direzionale e ad alta efficienza. Queste tecnologie migliorano la qualità del segnale ricevuto e aumentano il throughput.
Nel beamforming, il segnale viene focalizzato verso un singolo utente attraverso una matrice di antenne, riducendo le interferenze e migliorando l’SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio). Questo è particolarmente utile in ambienti densi come città o stadi.
Scheduling del PDSCH
La rete decide quali dati inviare sul PDSCH e quando, in base alla qualità del canale, al tipo di servizio richiesto e alla priorità del traffico. Il concetto di HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) è usato per garantire affidabilità, con meccanismi di ritrasmissione rapida.
Struttura del PDSCH nello slot
Ogni slot nel 5G NR è diviso in simboli OFDM. Il PDSCH può essere allocato su uno o più simboli all’interno dello slot, e la posizione può variare. Questo consente flessibilità per coesistere con altri segnali come CSI-RS o segnali di sincronizzazione.
Codifica LDPC nel PDSCH
Una delle grandi innovazioni del 5G rispetto al 4G LTE è l’introduzione della codifica LDPC per i dati utente. LDPC offre migliori prestazioni con minor overhead e maggiore adattabilità ai vari livelli di SNR. Questa codifica rende il PDSCH estremamente efficiente, soprattutto nelle trasmissioni ad alta velocità e bassa latenza.
Risorse condivise e slicing
Il termine “shared” nel PDSCH riflette la capacità del canale di servire più utenti sulla stessa banda. Nel contesto del network slicing, il PDSCH può essere segmentato logicamente per supportare servizi verticali diversi come eMBB, URLLC o mMTC, ciascuno con requisiti specifici di latenza e throughput.
Importanza del PDSCH nella qualità della rete
Poiché il PDSCH è il principale canale dati in downlink, la sua efficienza determina direttamente la QoE (Quality of Experience) dell’utente finale. Ritardi, errori di decodifica o problemi di copertura impattano la qualità del servizio, soprattutto per applicazioni in tempo reale come video, VoNR e gaming.
Analisi e ottimizzazione del PDSCH
Durante il drive test o il monitoraggio della rete, parametri come CQI (Channel Quality Indicator), MCS (Modulation and Coding Scheme) e BLER (Block Error Rate) aiutano a capire come il PDSCH sta performando. L’ottimizzazione del PDSCH è una delle attività chiave degli ingegneri radio per migliorare la capacità della rete 5G.
Domani potremo approfondire come funziona il PUSCH (Physical Uplink Shared Channel), per completare il quadro tra trasmissione e ricezione dati all’interno della rete 5G NR e capire come avviene lo scheduling bidirezionale tra rete e utente.