ما هي كتلة إشارة التزامن في الاتصالات SSB

إنّ (SSB) تشير إلى التزامن أو كتلة (PBCH)، حيث يتم دائمًا تجميع إشارة التزامن وقناة (PBCH) معاً، وذلك لأنّ إشارة التزامن وقناة (PBCH) معبأة ككتلة واحدة تتحرك دائمًا معًا، ومكونات هذه الكتلة هي إشارة التزامن الأولية (PSS) وإشارة التزامن الثانوية (SSS).

ما هي كتلة إشارة التزامن SSB

كتلة إشارة التزامن (SSB): هو جزء أساسي من إدارة الحزمة، لتمكين الجهاز من العثور على خلية أثناء الدخول إلى النظام، وكذلك للعثور على خلايا جديدة عند التحرك داخل النظام، ويتم إرسال إشارة التزامن التي تتكون من (PSS) و(SSS) بشكل دوري على الوصلة الهابطة من كل خلية (NR).

• “SSB” هي اختصار لـ “Synchronization Signal Block”.

• “PSS” هي اختصار لـ “Primary Synchronization Signal”.

• “SSS” هي اختصار لـ “Secondary Synchronization Signal”.

• “NR” هي اختصار لـ “5G New Radio”.

أساسيات كتلة إشارة التزامن SSB

إنّ عملية المزامنة هي في الأساس عملية يحصل فيها المطراف المتنقل على الوقت والتردد للشبكة اللاسلكية وهي أيضًا شرط مسبق للطرف للوصول إلى الشبكة، ويحتاج الجهاز إلى معرفة التردد والوقت الذي ترسل فيه الشبكة الرسالة وهذا يساعد على تلقي المعلومات التي ترسلها الشبكة بشكل صحيح.

عملية المزامنة عبارة عن سلسلة من العمليات الجيدة للمحطة لمعرفة معلومات التردد والوقت، كما يُعرف اتجاه الإرسال بالوصلة الصاعدة ويسمى اتجاه الاستقبال بالوصلة الهابطة، وبالتالي هناك نوعان من المزامنة، أحدهما هو مزامنة الوصلة الصاعدة والآخر يُعرف بمزامنة الوصلة الهابطة:

• مزامنة الوصلة الهابطة: يكتشف تجهيزات المستخدم حدود الرتل وحدود الرمز، ويتم تنفيذ عملية الكشف هذه بواسطة (SSB).

• مزامنة الوصلة الصاعدة: تعين تجهيزات المستعمل لتحديد الفترة الزمنية التي سيتم فيها إرسال البيانات.

بشكل عام، يحتاج (gNodeB) إلى معالجة (UEs) متعددة، حيث يجب أن يضمن جانب الشبكة وصول إشارة الوصلة الصاعدة لكل (UE) إلى الشبكة لفترة زمنية مشتركة، ويتعين على الشبكة أن تتأكد من أنّ إشارة الوصلة الصاعدة من كل تجهيزات المستعمل يجب أن تتماشى مع مؤقت استقبال مشترك للشبكة، وهذا ما يسمى إجراء (RACH).

ملاحظة:“RACH” هي اختصار لـ “Random Access Channel”.

خصائص كتلة إشارة التزامن SSB

• البحث عن الخلية هو الإجراء الذي تقوم به تجهيزات المستعمل للحصول على تزامن الوقت والتردد مع خلية واكتشاف معرّف خلية الطبقة المادية (PCI) للخلية.

• أثناء عمليات البحث الخلوي التي يتم إجراؤها عند تشغيل تجهيزات المستعمل، والتنقل في الوضع المتصل والتنقل في وضع الخمول مثل عمليات إعادة الاختيار، والتنقل بين (RAT) لنظام (NR) وما إلى ذلك، تستخدم تجهيزات المستعمل إشارات تزامن (NR) و(PBCH) لاشتقاق ما يلزم من المعلومات المطلوبة للوصول إلى الخلية.

• تتكون إشارة التزامن أو كتلة (PBCH (SSB)) من (PSS) و(SSS) وقناة البث المادية (PBCH).

• يمكن أيضاً استخدام إشارات التزامن بواسطة تجهيزات المستعمل من أجل قياسات (RSRP) و(RSRQ).

• (5G NR)، هو نهج جديد تمامًا فيما يتعلق بالإشارات الخاصة بالخلايا، ويبث (5G NR) فقط الحد الأدنى من الإشارات الخاصة بالخلية بتسلسل معروف يمكن قياسه بواسطة مستقبل قياس معاير.

• جميع الإشارات الأخرى خاصة بوحدة المستعمل، ويرتبط ظهورها في مجال التردد والوقت بحركة البيانات.

• الإشارة الوحيدة التي تعمل دائمًا هي مجموعة إشارة التزامن (SSB).

• كما هو الحال في (LTE)، تمثل (PSS) و(SSS) في (5G NR) هوية الخلية المادية (PCI) وتحمل (PBCH) كتلة المعلومات الرئيسية (MIB) بالإضافة إلى عدد قليل من بتات الحمولة الإضافية.

ملاحظة:“PCI” هي اختصار لـ “Physical Cell Id” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

ملاحظة:“MIB” هي اختصار لـ “main information block” و”PBCH” هي اختصار لـ “Physical Broadcast Channel”.

هيكل الوقت والتردد لـ SSB

• دائمًا ما تكون (PSS) و(SSS) و(PBCH) معاً في رموز (OFDM) متتالية.

• يحتل كل (SSB) حوالي (4 رموز OFDM) في المجال الزمني وينتشر على (240) موجة حاملة فرعية أي (20 RBs) في مجال التردد.

• يحتل (PSS) أول رمز (OFDM) ويمتد على (127 موجة حاملة فرعية).

• يقع (SSS) في الرمز الثالث (OFDM) ويمتد على (127 موجة حاملة فرعية).

• توجد (8 موجات حاملة فرعية) غير مستخدمة أسفل (SSS) و(9 موجات حاملة فرعية) غير مستخدمة فوق (SSS).

• تحتل (PBCH) رمزي (OFDM كاملين) ويمتدان (240 موجة حاملة فرعية) وفي الرمز الثالث (OFDM) الذي يمتد (48 موجة حاملة فرعية) أسفل وفوق (SSS).

• ينتج عن هذا احتلال (PBCH) لـ (576 موجة حاملة فرعية) عبر ثلاثة رموز (OFDM 240 + 48 + 48 + 240 = 576).

• يشغل (PBCH DM-RS) حوالي (144 وحدة طاقة (REs)) وهو ما يعادل ربع إجمالي (REs) ويتبقى لحمولة (PBCH) (576-144 = 432 وحدة طاقة).

ملاحظة:“OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing” .

مبدأ عمل كتلة إشارة التزامن SSB

• قد تحتوي كتلة (SS) على رمزي (OFDM) متطابقين للقناة (PBCH)، لذا فإنّ كتلة (SS) تمتد على أربعة رموز (OFDM) في المجال الزمني و(240 موجة حاملة فرعية) في مجال التردد.

• ترسل (PSS) في أول رمز (OFDM) لكتلة (SS) وتحتل (127 موجة حاملة فرعية) في مجال التردد.

• تكون الناقلات الفرعية المتبقية فارغة.

• يُرسل (SSS) في الرمز (OFDM) الثالث لكتلة (SS) ويحتل نفس مجموعة الموجات الحاملة الفرعية مثل: (PSS).

• هناك ثمانية وتسع ناقلات فرعية فارغة على كل جانب من (SSS).

• بالإضافة إلى ذلك، يستخدم إرسال (PBCH) أيضًا (48 موجة حاملة فرعية) على كل جانب من جوانب الخدمة (SSS).

• وبالتالي، فإنّ العدد الإجمالي لعناصر الموارد المستخدمة لإرسال (PBCH) لكل كتلة (SS) يساوي (576)، والتي تشمل عناصر الموارد لسطر (PBCH) جنبًا إلى جنب مع عناصر الموارد للإشارات المرجعية لإزالة التشكيل (DMRS) اللازمة لإزالة التشكيل المتسقة للقناة (PBCH).

• إشارات التزامن وقناة البث المادية ضمن فدرة إشارة التزامن يتم إرسالهما بمرور الوقت.

• يتمثل أحد الاختلافات المهمة بين كتلة (SS) والإشارات المقابلة لـ (LTE) في إمكانية تطبيق نقل الحزمة للإرسال (SS-block)، أي إمكانية إرسال كتل (SS) في حزم مختلفة بطريقة متعددة الإرسال عبر الزمن.

• يمكن ضبط توقيت كتلة (SS) بواسطة مشغل الشبكة.

• القيمة الافتراضية لإرسال (SSB) هي (20 مللي ثانية)، ولكن يمكن ضبطها بين (5 مللي ثانية) و(160 مللي ثانية).

• خلال هذا الوقت الذي حدده المشغل، سيتم إرسال عدد من كتل (SS) في اتجاهات مختلفة (تسمى الحزم) خلال فترة (5 مللي ثانية).

• يشار إلى كل كتلة من كتل (SS) المرسلة باسم مجموعة اندفاع (SS).

• على الرغم من أنّ دورية مجموعة رشقات (SS) مرنة مع فترة لا تقل عن (5 مللي ثانية) وفترة قصوى تبلغ (160 مللي ثانية)، فإنّ كل مجموعة رشقات (SS) تكون دائمًا محصورة بفاصل زمني (5 مللي ثانية)، إمّا في النصف الأول أو الثاني من إطار (10 مللي ثانية).

ملاحظة:“DMRS” هي اختصار لـ “demodulation reference signal” و”NB-IoT” هي اختصار لـ “Narrowband internet of things”.

من المقال أعلاه، لاحظنا أنّه في التقنيات الخلوية (LTE) و(LTE-M) و(NB-IoT) يتم استخدام المزامنة الخاصة بالخلايا والإشارات المرجعية، ويتم توزيع الإشارات المرجعية الدائمة على كامل الطيف لتقدير دقيق للقناة وهو يحتوي على إشارات التزامن الأولية والثانوية (PSS) و(SSS) وقناة البث المادية (PBCH).