Perfiles de conformación de haces (beamforming) 5G
Consejos para una configuración precisa del bloque de señales de sincronización
A medida que la tecnología 5G pasa del laboratorio al campo, los equipos de implementación de los proveedores de servicios están aprendiendo cuáles son los matices que caracterizan a las distintas implementaciones de la tecnología 5G NR. Como cabe esperar, no todas las implementaciones de la tecnología 5G NR son iguales, pero comprender en profundidad la conformación de haces (beamforming) y el impacto de la configuración de los perfiles permite ofrecer un asesoramiento confiable para un rendimiento óptimo de las redes 5G.
Los fabricantes de equipos de red (NEM) ofrecen equipos 5G NR de conformidad con los estándares, pero, como suele pasar, los estándares no permiten cierta flexibilidad a la hora de alcanzar los objetivos finales de rendimiento de la tecnología 5G NR. Esto puede suponer un desafío para los ingenieros de campo y laboratorio de los proveedores de servicios a la hora de establecer un punto de partida en cuanto al rendimiento entre las marcas de los equipos que constituyen su infraestructura de 5G NR. Desde la conformidad básica con la tecnología de radio hasta complejas características de conformación de haces (beamforming) , es necesario comprender y analizar estos factores para que los proveedores de servicios puedan ampliar sus implementaciones. Además, es esencial validar el entorno de radiofrecuencia existente, lo que implica la liberación del espectro, e identificar cualquier problema de interferencias para poner en práctica un plan sólido de implementación de la tecnología 5G.
Desde el punto de vista de la radio 5G, es necesario comprender los siguientes aspectos durante la fase de ensayos de campo para que los proveedores de servicios puedan adoptar con confianza una implementación masiva:
- Configuración de la tecnología MIMO
- Ancho de banda de radio
- Separación entre subportadoras
- Espectro de menos de 6 GHz frente al espectro de ondas milimétricas
El conocimiento de estos conceptos constituye la base para comprender qué pruebas hay que realizar y qué herramientas y soluciones para pruebas serían idóneas para validar el rendimiento del Nodo B de próxima generación (gNB) en campo. Por ejemplo, el típico analizador de espectro con barrido podría no ser la solución adecuada para validar el rendimiento de radiofrecuencia en la implementación de una red de duplexación por división en el tiempo (TDD). Profundizaremos en este tema en un futuro blog. De momento, nos centraremos en la importancia de entender y analizar la conformación de haces (beamforming) y en explicar el impacto de la configuración de perfiles de carácter variable.
Definición de conformación de haces (beamforming): la conformación de haces (beamforming) es la capacidad de generar y dar forma a diversos haces mediante un conjunto de antenas de tamaño mucho mayor manipulando la fase y la amplitud de los conjuntos, de modo que se dirija la energía al área de servicio específica del usuario. Con frecuencias más altas, la onda milimétrica (longitud de onda pequeña) facilita la integración de un conjunto más grande en un factor de forma relativamente más pequeño.
Para poder entender las complejidades de la conformación de haces (beamforming), es esencial estudiar primero el bloque de señales de sincronización (SSB). El SSB engloba la señal de sincronización principal (PSS), la señal de sincronización secundaria (SSS) y el canal físico de radiodifusión (PBCH).
¿Por qué es importante el SSB? El SSB lo emplean equipos de usuario y equipos de las instalaciones del cliente (teléfonos, módems, etc.) para la adquisición de redes. Básicamente, el SSB transmite las distintas señales de referencia que permiten a los dispositivos de usuario vincularse a las redes. Así pues, al instalar y poner en servicio una nueva estación base 5G, uno de los primeros pasos que hay que llevar a cabo es comprobar que el SSB está realizando la transmisión correctamente. De lo contrario, los dispositivos no podrán conectarse a la red.
En todo momento, se transmiten varios SSB como se indica a continuación. El número de haces de referencia transmitido en la red 5G NR depende del rango de frecuencias (FR) de funcionamiento. En el rango FR2, los estándares de 3GPP permiten hasta 64 haces. Sin embargo, para las frecuencias más bajas del rango FR1, puede haber cuatro u ocho haces.
Como repaso, el SSB incluye las señales de referencia que conforman los haces de referencia (denominados a veces haces de cobertura), que emplean los dispositivos de los usuarios para la adquisición de redes.
Veamos un ejemplo de adquisición de red.
En primer lugar, la estación base transmite el bloque de sincronización en ráfagas de 5 milisegundos dentro de una trama de 10 milisegundos. De esta manera, se produce la difusión de haces de referencia. En este ejemplo, se trasmitirán hasta ocho haces. Estos haces de referencia están disponibles ahora por radio para cualquier equipo de usuario que se encuentre dentro del área de cobertura. Tenga en cuenta que cada uno de los haces se emite con un ángulo diferente y, por lo tanto, cada teléfono puede “ver” preferentemente el haz que tenga más fuerza en función de su ángulo real de recepción.
En este ejemplo sencillo, se muestra cómo el equipo de usuario (UE) 1 identificaría y se vincularía a la red por medio del haz 1, mientras que el UE 2 haría lo mismo, pero por medio del haz 7.
El desafío al que se enfrentan actualmente muchos proveedores de servicios es que los estándares del programa 3GPP son muy flexibles a la hora de definir la ubicación real del SSB, especialmente para las portadoras del rango FR2. Los proveedores de servicios no tienen ninguna visibilidad en lo que respecta al modo en que los distintos NEM configuran sus políticas de conformación de haces (beamforming) en las distribuciones de 1, 2, 4, 8 o 64 haces mediante desfases. Recuerde que, si los SSB no se configuran correctamente, se producen fallos en el procedimiento de vinculación del UE.
Algo que puede ayudar en una situación como esta es un analizador de espectro en tiempo real (RTSA) persistente para realizar pruebas de las señales 5G NR. Un analizador de señal 5G NR con función RTSA puede identificar rápidamente la presencia y la ubicación del SSB dentro de la portadora 5G. Con la ayuda de una antena direccional (de bocina) y un RTSA compatible con la tecnología 5G NR, los ingenieros de los proveedores de servicios pueden identificar cada transmisión de haz independiente desde cualquier ángulo de enlace descendente.
Proveedores de servicios de todo el mundo confían en VIAVI CellAdvisor 5G para realizar pruebas de los perfiles de conformación de haces (beamforming) y del rendimiento de la tecnología MIMO a fin de garantizar que sus redes 5G ofrecen una experiencia confiable al usuario final. Visite el estand (n.º 2352) de VIAVI en el Mobile World Congress de Los Ángeles y compruebe la diferencia que puede suponer para sus clientes un RTSA. Además, diríjase al centro de implementación de tecnología 5G de VIAVI para consultar más recursos para pruebas de 5G, incluidos los que se indican a continuación:
Caso práctico: uso de CellAdvisor para el análisis de haces
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