PRB je základní jednotkou alokace rádiových zdrojů v LTE a NR, která definuje časově-frekvenční mřížku subnosných a OFDM symbolů sloužících k plánování dat uživatelů a řídicích kanálů.

Popis

Fyzický zdrojový blok (PRB) je nejmenším prvkem alokace zdrojů, který může být přidělen uživatelskému zařízení (UE) v downlinku nebo uplinku systémů LTE (E-UTRA) a NR (New Radio). Představuje souvislý blok zdrojů ve frekvenční a časové doméně. Ve frekvenční doméně se PRB skládá z 12 po sobě jdoucích subnosných. V časové doméně zahrnuje jeden slot, který obsahuje konfigurovatelný počet OFDM symbolů (např. 7 nebo 14 symbolů pro normální a rozšířený cyklický prefix v LTE a flexibilní numerologii v NR). Součin těchto rozměrů definuje celkový počet zdrojových elementů (RE) v rámci jednoho PRB, přičemž každý RE je jedna subnosná na dobu trvání jednoho symbolu.

Z architektonického hlediska je PRB ústředním konstruktem schémat Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) a Single-Carrier FDMA (SC-FDMA) používaných v LTE a NR. Celková systémová šířka pásma je rozdělena na sadu dostupných PRB. Plánovač v základnové stanici (eNodeB v LTE, gNodeB v NR) dynamicky přiděluje konkrétní PRB různým UE na základě faktorů, jako je kvalita kanálu, požadavky QoS a zatížení provozem. Tato granulární alokace umožňuje diverzitu více uživatelů a frekvenčně-selektivní plánování, kdy jsou uživatelům přidělovány zdroje v těch částech spektra, kde jsou jejich kanálové podmínky nejlepší.

Jak funguje, zahrnuje mapování dat a řídicích informací z vyšších vrstev na mřížku fyzických zdrojů. Transportní bloky z vrstvy řízení přístupu k médiu (MAC) jsou kanálově kódovány, modulovány a následně mapovány na zdrojové elementy přidělených PRB. Řídicí kanály, jako je Physical Downlink Control Channel (PDCCH), a referenční signály (např. Cell-Specific Reference Signals v LTE, Demodulation Reference Signals v NR) jsou také mapovány na specifické RE v rámci struktury PRB. Úroveň výkonu na PRB, jak je definována ve specifikacích, je klíčovým parametrem pro adaptaci spoje a správu interferencí.

V NR se tento koncept vyvinul se zavedením flexibilní numerologie. Rozteč subnosných (SCS) a délka slotu nejsou pevné, ale škálují se s numerologií (μ). Proto se absolutní šířka pásma PRB (12 * SCS) a jeho trvání podle toho mění. To umožňuje NR efektivně podporovat různé typy služeb, od rozšířeného mobilního širokopásmového připojení (eMBB) se širokými PRB až po ultra-spolehlivou komunikaci s nízkou latencí (URLLC) s kratšími a časově početnějšími PRB. PRB zůstává atomární jednotkou plánování, ale jeho rozměry jsou přizpůsobitelné scénáři nasazení.

K čemu slouží

PRB byl vytvořen, aby poskytl standardizovanou, efektivní a flexibilní jednotku pro správu rádiových zdrojů v buňkových systémech založených na OFDMA. Před LTE používal 3G UMTS mnohonásobný přístup s kódovým dělením (CDMA), kde byly zdroje primárně rozlišovány rozprostíracími kódy, což znemožňovalo jemně odstupňované plánování ve frekvenční doméně. Přechod na OFDMA v LTE vyžadoval nový paradigmat pro dělení a přidělování sdíleného časově-frekvenčního zdroje mezi uživateli.

PRB řeší problém granulární alokace zdrojů. Rozdělením spektra na malé, plánovatelné bloky umožňuje systému využívat frekvenčně-selektivní útlum – přidělovat zdroje uživatelům na jejich nejlepších frekvencích. To ve srovnání s širokopásmovou alokací dramaticky zlepšuje spektrální účinnost a propustnost uživatelů. Také usnadňuje pokročilé techniky, jako je částečné frekvenční využití pro koordinaci interferencí v heterogenních sítích.

PRB navíc poskytuje společný referenční bod pro definování šířek kanálů, úrovní výkonu a požadavků na výkon. Specifikace definují parametry jako ‘vysílaný výkon na přidělený RB’, aby zajistily konzistentní RF výkon. Mřížka PRB také strukturovaně umisťuje nezbytné signály, jako jsou referenční signály a synchronizační signály, a zajišťuje předvídatelné chování sítě. Jeho návrh v LTE (od Release 8) a následné vylepšení v NR (od Release 15) bylo motivováno potřebou škálovatelné jednotky zdrojů, která by mohla podporovat neustále rostoucí datové toky, různé požadavky na latenci a široké spektrum kmitočtových pásem od pásem pod 1 GHz až po milimetrové vlny.

Klíčové vlastnosti

• Definován jako 12 po sobě jdoucích subnosných ve frekvenci a jeden slot v čase
• Nejmenší plánovatelná jednotka zdrojů pro data uživatelů a řídicí kanály
• Umožňuje frekvenčně-selektivní plánování a diverzitu více uživatelů
• Rozměry jsou v NR flexibilní na základě škálovatelné numerologie (rozteče subnosných)
• Poskytuje strukturu pro mapování referenčních signálů a řídicích informací
• Základní pro definování šířky kanálu a výkonové spektrální hustoty

Související pojmy

• OFDMA – Orthogonal Frequency Division Multiple Access
• SC-FDMA – Single Carrier – Frequency Division Multiple Access

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TR 25.912 (Rel-19) — Evolved UTRA and UTRAN Technical Report
• TS 28.627 (Rel-19) — SON Policy NRM IRP: Requirements
• TS 32.521 (Rel-11) — SON Policy NRM IRP Requirements
• TS 36.108 (Rel-19) — Satellite Access Node RF Requirements
• TS 36.141 (Rel-19) — E-UTRA BS Conformance Testing
• TS 36.181 (Rel-19) — E-UTRA RF Test Methods for Satellite Access Node
• TS 36.211 (Rel-19) — LTE Physical Layer Specification
• TS 36.213 (Rel-19) — LTE Physical Layer Procedures
• TS 36.216 (Rel-19) — LTE Relay Node Physical Layer
• TS 36.300 (Rel-19) — E-UTRAN Radio Interface Protocol Architecture Overview
• TS 36.302 (Rel-19) — E-UTRA Physical Layer Services
• TS 36.314 (Rel-19) — E-UTRA Radio Measurements Specification
• TS 36.355 (Rel-19) — LTE Positioning Protocol (LPP)
• TS 36.747 (Rel-14) — Enhanced CRS and SU-MIMO IM Performance Requirements
• … a dalších 41 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: PRB na 3GPP Explorer