أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتقدمة Uplink MIMO Codebook

اعتماداً على نوع الشبكة يمكن أن يشير المصطلح المحطة الأساسية “BS” إلى أي مكون أو مجموعة من المكونات تم تكوينه لتوفير الوصول اللاسلكي إلى شبكة، مثل نقطة الإرسال “TP” ونقطة الإرسال والاستقبال “TRP” أو محطة أساسية محسّنة “eNodeB”، أو محطة قاعدة “5G (gNB)” أو “macrocell” أو “femtocell” أو نقطة وصول “Wi-Fi (AP)” أو أجهزة أخرى ممكّنة لاسلكياً.

أساسيات أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتقدمة Uplink MIMO Codebook

قد توفر المحطات الأساسية وصولاً لاسلكياً وفقاً لواحد أو أكثر من بروتوكولات الاتصال اللاسلكي، وعلى سبيل المثال واجهة / وصول راديو جديد “5G 3GPP (NR)”، وتطور طويل المدى “3GPP” و”LTE” متقدم ووصول عالي السرعة للحزم “HSPA” و”Wi-Fi 802.11a / b / g / n / ac”، وكما يتم استخدام المصطلحين “BS” و”TRP” بالتبادل للإشارة إلى مكونات البنية التحتية للشبكة التي توفر الوصول اللاسلكي إلى المحطات البعيدة.

كما يقترن جهاز التحكم أو المعالج بوصلة التوصيل أو واجهة الشبكة، حيث تسمح وصلة التوصيل أو واجهة الشبكة لـ “eNB” بالاتصال بالأجهزة أو الأنظمة الأخرى عبر اتصال التوصيل أو عبر الشبكة، ويمكن أن تدعم الواجهة الاتصالات عبر أي اتصال سلكي أو لاسلكي مناسب، وعلى سبيل المثال عند تنفيذ “eNB” كجزء من نظام اتصال خلوي مثل نظام يدعم “5G” أو “LTE” أو “LTE-A”، يمكن أن تسمح الواجهة لـ “eNB” بالاتصال مع “eNBs” الأخرى عبر وصلة توصيل سلكية أو لاسلكية الاتصال.

عندما يتم تنفيذ “eNB” كنقطة وصول يمكن أن تسمح الواجهة لـ “eNB” بالاتصال عبر شبكة محلية سلكية أو لاسلكية أو عبر اتصال سلكي أو لاسلكي بشبكة أكبر مثل الإنترنت، وتتضمن الواجهة أي بنية مناسبة تدعم الاتصالات عبر اتصال سلكي أو لاسلكي مثل “Ethernet” أو جهاز إرسال واستقبال “RF”.

توضح الخطوط المنقطة النطاقات التقريبية لمناطق التغطية، والتي تظهر بشكل دائري تقريباً لأغراض التوضيح والتفسير فقط، كما يجب أن تكون مناطق التغطية المرتبطة بـ “eNBs” مثل مناطق التغطية لها أشكال أخرى بما في ذلك الأشكال غير المنتظمة، واعتماداً على تكوين وحدات “eNB” والاختلافات في البيئة الراديوية المرتبطة بالطبيعية والبشرية.

كما تشتمل واحدة أو أكثر من تجهيزات المستعمل على دوائر أو برمجة أو توليفة منها لدفتر تشفير “MIMO” للوصلة الصاعدة في نظام اتصال لاسلكي متقدم، وفي تجسيدات معينة يشتمل واحد أو أكثر من وحدات “eNB” على دوائر أو برمجة أو مزيج منها، لدفتر رموز “MIMO” للوصلة الصاعدة في نظام اتصال لاسلكي متقدم.

يمكن أن تتضمن الشبكة اللاسلكية أي عدد من وحدات “eNB” وأي عدد من وحدات “UE” في أي ترتيب مناسب، كما يمكن لـ “eNB” الاتصال مباشرة بأي عدد من “UEs” وتزويد هذه الأجهزة بنفاذ لاسلكي عريض النطاق إلى الشبكة، وبالمثل يمكن لكل “eNB” الاتصال مباشرة بالشبكة وتزويد “UEs” بوصول لاسلكي عريض النطاق مباشر إلى الشبكة الشبكة.

وعلاوة على ذلك يمكن أن توفر وحدات “eNBs” الوصول إلى شبكات خارجية أخرى أو إضافية مثل شبكات الهاتف الخارجية أو أنواع أخرى من شبكات البيانات، وتقترن الذاكرة بوحدة التحكم ويمكن أن يشتمل جزء من الذاكرة على ذاكرة وصول عشوائي “RAM”، ويمكن أن يشتمل جزء آخر من الذاكرة على ذاكرة فلاش أو ذاكرة “ROM” أخرى.

• “BS” هي اختصار لـ “Base-Station” و”RAM” هي اختصار لـ “Random-access-memory”.

• “ROM” هي اختصار لـ “Read-Only-Memory” و”UE” هي اختصار لـ “user-equipment”.

• “MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-and-multiple-output” و”TRP” هي اختصار لـ “Target-rating-point”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution” و”TP” هي اختصار لـ “transmission-point”.

مبدأ عمل أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتقدمة Uplink MIMO Codebook

تتضمن الطريقة خطوات استقبال معلومات القناة من جهاز مستخدم وإرسال المعلومات عن مورد مخصص لجهاز المستخدم في إرسال الوصلة الصاعدة ومعلومات “PMI”، والتي تشير إلى مصفوفة تشفير مسبق لتطبيقها على منطقة من المورد بين مجموعة من مصفوفات التشفير المسبق، وإلى معدات المستخدم بناءً على معلومات القناة المستلمة.

كما يتم تخصيص المورد المخصص لمعدات المستخدم بواسطة وحدة حزمة لعدد محدد من الموجات الحاملة الفرعية، حيث يتم تطبيق كل مجموعة من مصفوفات التشفير المسبق على المناطق الناتجة عن قسمة نطاق تردد كامل في عدد محدد من المناطق، وحيث تحتوي مصفوفة التشفير المسبق المطبقة على المورد بين مجموعة من مصفوفات التشفير المسبق، وعلى مساحة قصوى ناتجة عن تداخل نطاق تردد يشغله المورد المخصص مع نطاق تردد به مصفوفة تشفير مسبقة مطبقة عليه.

تم الكشف أيضاً عن جهاز مستخدم “UE” بما في ذلك معالج وجهاز إرسال واستقبال متصلان عملياً بالمعالج، كما يتم تشكيل جهاز الإرسال والاستقبال لإرسال رسالة إلى محطة قاعدة “BS” تبلغ عن قدرة التماسك في تجهيزات المستعمل للإشارة إلى مؤشر مصفوفة الإرسال المسبق “TPMI”، وعدد من الطبقات.

كما تم تكوين جهاز الإرسال والاستقبال لاستقبال إشارة “TPMI” وعدد الطبقات عبر إشارات معلومات التحكم في الوصلة الهابطة “DCI” من المحطة القاعدة، حيث تم تكوين جهاز الإرسال والاستقبال لإرسال بيانات “UL” إلى “BS” و”UL” عبر قناة مشتركة للوصلة الصاعدة المادية “PUSCH” بناءً على الإشارة المستلمة لـ “TPMI” وعدد الطبقات.

• “TPMI” هي اختصار لـ “Tire-pressure-monitoring-system”.

• “PMI” هي اختصار لـ “Product Manufacturing Information”.

تطور عمل أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتقدمة Uplink MIMO Codebook

يتم تحديد عدد من البتات في إشارات “DCI” للإشارة إلى “TPMI” وعدد الطبقات من خلال حالة التماسك التي تعتمد على قدرة التماسك التي تبلغ عنها “UE”، وحالة التماسك هي واحدة من ثلاث حالات تماسك، حيث تتوافق كل حالة تماسك مع مجموعة فرعية من دفتر رموز “UL” للإشارة إلى “TPMI” وعدد الطبقات.

وبالتالي يتم تكوين حالة التماسك لتجهيزات المستعمل بواسطة المحطة القاعدة بحيث لا تتجاوز قدرة التماسك التي أبلغ عنها تجهيزات المستعمل، وقدرة التماسك التي أبلغ عنها “UE” هي قدرة كاملة أو جزئية أو عدم تماسك، وبالنسبة لحالة التماسك الأولى لحالات التماسك الثلاث تشتمل المجموعة الفرعية من الشفرات “UL” على مشفرات أولية كاملة وجزئية وغير متماسكة، ولحالة تماسك ثانية لحالات التماسك الثلاث.

وتشتمل المجموعة الفرعية من كتاب الشفرات “UL” فقط على جزئي و المشفرات المسبقة غير المتماسكة، ولحالة التماسك الثالثة لحالات التماسك الثلاث فإنّ المجموعة الفرعية من كتاب الشفرات “UL” لا تشمل سوى المشفرات المسبقة غير المتماسكة، كما تم الكشف أيضاً عن “BS” بما في ذلك المعالج وجهاز الإرسال والاستقبال المتصلين عملياً بالمعالج.

يتم تكوين جهاز الإرسال والاستقبال لتلقي من تجهيزات المستعمل رسالة تبلغ عن قدرة التماسك في تجهيزات المستعمل للإشارة إلى “TPMI” وعدد من الطبقات، كما تم تكوين جهاز الإرسال والاستقبال لإرسال إشارة “TPMI” وعدد الطبقات عبر إشارات “DCI” إلى “UE”، ويتم تكوين جهاز الإرسال والاستقبال لاستقبال بيانات “UE”، من “UE” عبر “PUSCH” بناءً على الإشارة المرسلة لـ “TPMI” وعدد الطبقات.