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A prescrição para uma configuração SSB precisa

Conforme o 5G passa do laboratório para o campo, equipes de implementação dos provedores de serviço (SP) estão aprendendo sobre as nuances das diversas implementações de 5G NR. Sem surpresas, nem todas as implementações de 5G NR são iguais, entretanto compreender beamforming e o impacto da configuração de perfil é uma orientação confiável para o desempenho saudável de redes 5G.

Fabricantes de equipamentos para redes (NEMs) fornecem equipamentos 5G NR conforme as normas, entretanto, como de praxe, as normas permitem uma certa flexibilidade para se atingir as metais finais de desempenho 5G NR. Isso pode ser um desafio para engenheiros de campo e laboratório de SP à medida que trabalham para estabelecer uma linha de base para o desempenho entre as marcas de equipamentos que formam sua infraestrutura de 5G NR. Da conformidade de rádio básica a recursos complexos de beamforming, esses fatores precisam ser entendidos e analisados para que os SPs possam incrementar suas implementações. Além disso, validar o ambiente de RF existente, ou seja, a liberação do espectro, e identificar quaisquer problemas de interferência são providências essenciais para executar um plano de implementação de 5G robusto.

Da perspectiva de rádio 5G, os seguintes fatores devem ser entendidos durante o estágio de teste em campo antes que um SP possa crescer com confiança, para executar implementações em massa:

  1. Configuração MIMO
  2. Largura de banda de radio
  3. Espaçamento de subportadora
  4. Espectro sub 6 GHz x mmWave

O conhecimento desses elementos forma a base para um entendimento do que precisa ser testado e quais ferramentas e soluções de teste serão ideais para validar o desempenho da próxima geração de Node B (conhecido como gNB) em campo. Por exemplo, um analisador de espectro de varredura típico pode não ser a solução correta para validar o desempenho de RF em uma implementação de rede TDD (Time Division Duplex). Vou explorar esse tema em um blog futuro; aqui o meu foco é a importância do entendimento e análise do beamforming e revelar o impacto de uma configuração de perfil variável.

Definição de beamforming: beamforming é a capacidade de gerar e formatar vários feixes usando uma grade de antena bem maior, manipulando a fase e a amplitude das grades, direcionando assim a energia para a área de serviço específica de um usuário. Em frequências mais elevadas, ondas na faixa de milímetros (comprimento de onda pequeno) facilitam a integração de uma grade maior em um fator de forma relativamente menor.

Antes de entendermos as minúcias do beamforming, é essencial dedicar algum tempo a estudar o bloco de sinalização de sincronização (SSB). O SSB transporta o sinal de sincronismo primário (PSS), o sinal de sincronismo secundário (SSS) e o canal de transmissão física (PBCH).

Por que então o SSB é relevante? O SSB é utilizado pelas UEs ou CPEs (telefones, modems etc.) para aquisição da rede. Basicamente, o SSB transmite os diversos sinais de referência que permitem que os dispositivos do usuário conectem-se às redes. Assim, ao instalar e comissionar uma nova rede móvel 5G, um dos primeiros passos é verificar se o SSB está transmitindo corretamente. Se este não for o caso, os dispositivos não serão capazes de se conectar à rede.

Em todo momento, múltiplos SSBs estão transmitindo conforme mostrado abaixo. O número possível de feixes de referência transmitidos em 5G NR depende do range de frequência (FR) da operação. Em FR2, as normas 3GPP permitem até 64 feixes; entretanto, para frequências mais baixas em FR1, podem ser 4 ou 8 feixes.

Revendo o conceito, o SSB inclui os sinais de referência que conformam os feixes de referência (algumas vezes chamados de feixes de cobertura) e esses feixes são usados para a aquisição da rede pelos dispositivos do usuário.

Vamos ver um exemplo de aquisição de rede.

Primeiramente, a rede móvel transmite o bloco de sincronismo em rajadas de 5 milissegundos dentro de um quadro de 10 milissegundos. Isto produz a transmissão real dos feixes de referência. Neste exemplo, até 8 feixes serão transmitidos. Esses feixes de referência estão disponíveis agora no ar a qualquer UEs dentro da área de cobertura. Lembre-se que a radiação de cada feixe ocorre em um ângulo diferente e, portanto, cada telefone pode “ver” predominantemente o feixe que é mais intenso, dependendo do ângulo real de chegada.

Neste exemplo simples mostramos como a UE 1 poderia identificar e se conectar à rede através do feixe número 1, no qual a UE-2 faz o mesmo, entretanto através do feixe número 7.

Beamforming Diagram

O desafio que muitos SPs enfrentam agora é que as normas 3GPP são mais flexíveis quando se trata de definir o local real do bloco SSB, particularmente para portadoras FR2. Os provedores de serviço não têm qualquer visibilidade na forma como diferentes NEMs configuram suas políticas de beamforming para 1x/2x/4x/8x ou 64x as distribuições de feixe usando deslocamento de fase. Lembre-se, se os SSBs não forem configurados corretamente, o procedimento de conexão da UE vai falhar.

O que pode ajudar em uma situação como esta é um analisador de espectro em tempo real (RTSA) persistente para testar os sinais de 5GNR. Um analisador de sinal 5G NR com a função RTSA pode identificar rapidamente a presença e a localização do SSB dentro da portadora 5G. Com a ajuda de uma antena direcional (sonora) e um RTSA com capacidade 5G NR, os engenheiros do SP podem identificar com eficácia cada transmissão de feixe individual de cada ângulo de downlink.

Beam Analysis
Análise de perfil do beamforming do CellAdvisor-5G

Os provedores de serviço em todo o mundo confiam no VIAVI CellAdvisor 5G para testar perfis de beamforming e o desempenho MIMO, para garantir que suas redes 5G proporcionam uma experiência confiável ao usuário final. Acesse VIAVI 5G Deployment para verificar mais recursos de teste 5G, incluindo os listados a seguir:

Case Study: Using CellAdvisor for Beam Analysis

RCR Wireless Editorial Report: 5G Beamforming Technology:  Key to new network and device experiences

 

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