5G SS – Synchronisation Signal nel sistema NR
Il Synchronisation Signal (SS) è uno degli elementi fondamentali nella struttura di trasmissione del 5G NR (New Radio). Senza un meccanismo di sincronizzazione preciso, un dispositivo non potrebbe mai connettersi alla rete, né tantomeno iniziare a decodificare i segnali ricevuti. Ecco perché il 5G SS è così essenziale. Oggi ti guiderò nella comprensione tecnica di cosa rappresenta questo segnale, come viene trasmesso, e in che modo si inserisce nel processo di accesso iniziale alla rete 5G.
Cos’è il 5G SS
Il Synchronisation Signal (SS) in 5G NR è parte della struttura nota come SS Block (SSB), un blocco che contiene sia segnali di sincronizzazione sia informazioni di broadcast. La funzione principale di questo segnale è quella di permettere al terminale (UE – User Equipment) di sincronizzarsi in tempo e frequenza con la rete.
Il blocco SS è composto da:
- PSS (Primary Synchronisation Signal): permette al dispositivo di ottenere la sincronizzazione in tempo e di identificare un ID di settore primario.
- SSS (Secondary Synchronisation Signal): consente la sincronizzazione in frequenza e l’identificazione completa della cella (Cell ID).
- PBCH (Physical Broadcast Channel): trasporta informazioni essenziali come il System Frame Number (SFN), e configurazioni base della rete.
Posizionamento e periodicità degli SS Block
In 5G NR, i Synchronisation Signal Block non sono trasmessi in maniera continua, come avveniva nel 4G LTE. Invece, vengono trasmessi in modo discontinuo secondo una configurazione detta burst set. Questo approccio riduce il consumo energetico ed è più efficiente dal punto di vista spettrale.
Ogni SS burst set può contenere da 1 fino a 64 SS Block (SSB), in base alla banda utilizzata e alla configurazione della cella. Tipicamente, la periodicità standard per la trasmissione degli SSB è ogni 20 ms, ma può essere configurata anche a 5, 10, 40, 80 o 160 ms.
Frequenze e posizionamento nel tempo
L’allocazione degli SS Block nel dominio frequenza e tempo è altamente flessibile in 5G. Gli SSB sono trasmessi in specifici slot e subcarrier, dipendenti dalla numerologia adottata (cioè dal valore di μ, che definisce la spaziatura dei subcarrier). Le bande mmWave, per esempio, richiedono configurazioni con spaziatura più ampia, come 120 o 240 kHz.
Funzione del Synchronisation Signal nell’accesso iniziale
Quando un dispositivo si accende e cerca una rete, il primo passo è rilevare e decodificare il Synchronisation Signal. Questo processo, chiamato cell search, è cruciale per permettere al dispositivo di sincronizzarsi correttamente ed entrare nella procedura di Random Access.
Il processo di accesso include i seguenti passaggi:
- L’UE rileva il PSS e il SSS per sincronizzarsi e ottenere il Cell ID.
- Decodifica il PBCH per ricevere il System Information Block (SIB1).
- Accede alla rete tramite PRACH (Physical Random Access Channel).
Differenze tra 5G SS e segnali di sincronizzazione LTE
Importanza per il beamforming e le antenne direzionali
Nel 5G, specialmente nelle bande mmWave, gli SS Block sono trasmessi attraverso diversi beam (fasci). Ogni beam corrisponde a una direzione specifica, e il terminale seleziona il beam con la potenza ricevuta più alta. Questo è fondamentale per il funzionamento del beamforming, una delle tecnologie chiave del 5G che consente di superare le limitazioni della propagazione ad alta frequenza.
SSB Index e identificazione del fascio
Ogni SSB ha un proprio SSB Index, un numero che aiuta a identificare il beam usato. Questo valore è importante per la configurazione dell’accesso casuale e per i report RSRP (Reference Signal Received Power), utilizzati durante le procedure di handover o beam switching.
Rilevanza nel contesto SA e NSA
In architettura NSA (Non-Standalone), il dispositivo può utilizzare il segnale di sincronizzazione LTE per iniziare il collegamento, ma nel 5G SA (Standalone) è il SS Block che guida l’intera fase iniziale di accesso. Quindi, comprendere la struttura e il comportamento del Synchronisation Signal è particolarmente importante nel rollout delle reti 5G SA.
Domani potremo esplorare insieme in dettaglio come funziona il PRACH (Physical Random Access Channel), e quale sia il ruolo del segnale di sincronizzazione nella fase di inizializzazione della connessione. Così potrai avere una visione completa del processo di accesso in 5G, partendo proprio da questi segnali fondamentali.