أنظمة الراديو المتنقلة Mobile Radio Systems

لن يبقى نظام الهاتف التقليدي حتى عندما يعمل “ISDN” ذو النطاق العريض بالكامل غير قادر على تحقيق الأهداف للأشخاص أثناء التنقل، وبالتالي هناك منافسة متزايدة من الأنظمة التي تستخدم التقنيات اللاسلكية للاتصالات، كما تريد العديد من الشركات في الكمبيوتر والهاتف والأقمار الصناعية وغيرها من الصناعات القيام بتطوير أنظمة الراديو المتنقلة.

ما هي أنظمة الراديو المتنقلة Mobile Radio Systems؟

أنظمة الراديو المتنقلة Mobile Radio Systems”: هي نظام إرسال هاتفي مزدوج الاتجاه أو رقمي أو تناظري يستخدم ترددات الراديو، وبدلاً من وجود أجهزة إرسال قوية تغطي منطقة معينة يتم تقسيمها إلى مناطق أو خلايا أصغر يمكن تغطيتها بواسطة أجهزة إرسال أقل قوة، كما ترتبط الخلايا معاً لتشكيل شبكة يتحكم فيها مكتب تبديل الهاتف المحمول المركزي “MTSO” والذي يضمن أنّه في كل مرة ينتقل فيها الهاتف المحمول داخل نطاق خلية معينة أو خارجها يتم تحويل المكالمة إلى خلية مجاورة.

• “MTSO” هي اختصار لـ “Mobile Telephone Switching Office”.

• “ISDN” هي اختصار لـ “Integrated Services Digital Network”.

أساسيات أنظمة الراديو المتنقلة Mobile Radio Systems:

تُعد أنظمة الراديو المتنقلة فريدة من نوعها لأنّ الوسائط مفتوحة ويتم إعادة استخدام الترددات عدة مرات وينشأ التداخل في نفس القناة من إشارة أخرى في نفس النطاق، ولكن من مستخدم مختلف، ويكون المقياس التقريبي لهذا النوع من التداخل هو “النسبة القريبة من النهاية البعيدة”، وتُقيَّم نسبة خسائر المسير عند المسافة “d” و”d”، ومعبراً عنها بالديسيبل

تتبع الخسارة منحدراً قدره “40 ديسيبل” لكل عقد ويمكن تقريب النسبة بالديسيبل على أنّها 40 ضعف لوغاريتم أي نسبة المسافة، وهذا التداخل ليس مهماً في أعماق الخلايا الفردية ولكن يمكن أن يصبح مهماً عندما تقترب الوحدة المتنقلة من حدود الخلية، كما يوجد لدى العديد من أنظمة الراديو المتنقلة خطة تخصيص تردد تراقب استخدام نطاق التردد في الخلايا المجاورة.

يمكن أن يصبح تداخل القناة المجاورة بدلاً من القناة المشتركة مهماً أيضاً في أنظمة الراديو المتنقلة حيث هناك تداخلان آخران مهمان أيضاً، هُما:

• تداخل التشكيل البيني في الأنظمة متعددة القنوات وتعدد الإرسال بتقسيم التردد.

• التداخل بين الرموز في الأنظمة الرقمية.

في الأنظمة الرقمية يتكون إغلاق العين في الاتجاه “Y”من عنصرين هامين الضوضاء الغاوسية وخبو رايلي، كما يتأثر ارتعاش التوقيت أيضاً بعدم استقرار الميقاتية في المستقبل والاختلال الساكن لإشارات التوقيت، وتأثير تشتت التأخير الزمني للوسيط. في أنظمة “QAM“، كما يجب توسيع الحسابات في الأبعاد الحقيقية والخيالية لمساحة الإشارة.

• “QAM” هي اختصار لـ “Quadrature-amplitude-modulation”.

نظام هاتف لاسلكي متنقل:

في نظام هاتف لاسلكي محمول به محطات قاعدة متعددة يتم التحكم فيها بواسطة وحدة تحكم أحادية الخط، كما تستخدم جميع المحطات الأساسية قناة تحكم مشتركة واحدة بالإضافة إلى قنواتها الصوتية للتواصل مع محطة متنقلة، حيث إذا تم استقبال إشارة اتصال من محطة متنقلة بواسطة محطتين أساسيتين أو أكثر في وقت واحد على قناة التحكم العامة، يتم اختيار المحطة الأساسية ذات أعلى مستوى إشارة مستقبلة.

إذا تدهورت جودة الإشارة الصوتية أثناء المكالمة يتم تسليم المكالمة إلى المحطة الأساسية ذات أعلى مستوى إشارة مستلمة، والغرض من نظام الهاتف اللاسلكي المحمول هو تمكين الوصول إلى شبكة مثل شبكة الهاتف العامة المحولة من محطة متنقلة مثل السيارة، كما يشتمل هذا النظام على مجموعة من المناطق لكل منها محطة قاعدة للاتصال مع المحطات المتنقلة في تلك المنطقة.

ومن المستحسن أن يكون للنظام وظيفة تسليم لتبديل الاتصال من محطة قاعدة إلى أخرى عندما تنتقل محطة متنقلة من منطقة إلى أخرى، حيث تعمل وظيفة تسليم المكالمة على النحو التالي:

• يتم تخصيص قنوات تحكم منفصلة لأجهزة إرسال واستقبال قناة التحكم من “A” إلى “C” في كل منطقة خلوية “A” و”B” و”C”.

• عادةً ما يتم إرسال أرقام النظام وإشارات القناة الخاملة على قنوات التحكم في كل منطقة “A” و”B” و”C”.

• تكون “A” محطة متنقلة ويمسح جميع قنوات التحكم.

• عندما تكون في المنطقة الخلوية “B” على سبيل المثال تستقبل إشارة قناة التحكم التي تبث من المحطة الأساسية “B” وتغلق على هذه القناة، وتنتظر في وضع الاستعداد.

• عندما تصدر المحطة المتنقلة 6 مكالمة، فإنّها ترسل إشارة طلب مكالمة على قناة التحكم التي تم قفلها حالياً.

• يتم استقبال إشارة طلب النداء بواسطة الهوائي “B” وجهاز الإرسال والاستقبال لقناة التحكم ويتم إرسالها من خلال وحدة التحكم في المحطة الأساسية “B” إلى وحدة التحكم في الخط.

• تخصص وحدة التحكم في المحطة الأساسية “B” قناة صوتية خاملة لجهاز الإرسال والاستقبال للقنوات الصوتية “B” إلى المحطة المتنقلة، ثم ترسل المحطة المتنقلة إشارة تبديل القناة عبر جهاز الإرسال والاستقبال لقناة التحكم “B”، وتطلب من المحطة المتنقلة التبديل إلى الجهاز المخصص قناة صوتية.

• تقوم وحدة التحكم في الخط بفك تشفير إشارة طلب المكالمة من المحطة المتنقلة وإرسال إشارة اتصال إلى خط الهاتف، وتوصيل القناة الصوتية للمحطة الأساسية “B” بخط الهاتف.

• عندما يكون الطرف المجيب على خط الهاتف ينقطع الاتصال ويتم إنشاء اتصال بين المحطة المتنقلة والطرف المجيب.

• إذا تحركت المحطة المتنقلة خارج المنطقة الخلوية “B” أثناء المكالمة، تنخفض جودة الإشارة على القناة الصوتية.

• يتم الكشف عن التدهور بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال للقنوات الصوتية “B”، والذي يرسل طلب تسليم إلى وحدة التحكم في الخط عبر وحدة التحكم في المحطة الأساسية “B”.

• ترسل وحدة التحكم في الخط طلب قياس ميداني إلى المحطات القاعدة، مثل المحطتين القاعدتين “A” و”C” المتاخمتين للمحطة الأساسية “B”.

• باستخدام مستقبلات تحديد المواقع “A” و”C”، تقيس هذه المحطات القاعدية وتبلغ شدة المجال المستقبلة على القناة الصوتية المخصصة للمحطة الأساسية “B”.

• تقوم وحدة التحكم في الخط 1 بتبديل القناة الصوتية للمحطة الأساسية التي تبلغ عن أعلى كثافة مجال تم قياسها، والمحطة الأساسية “A” على سبيل المثال إلى قناة المحطة المتنقلة وتبديل خط الهاتف من المحطة الأساسية “B” إلى القاعدة المحطة “A”، وبالتالي تسليم المكالمة من المحطة الأساسية “B” إلى المحطة الأساسية “A”.

• عندما ينهي خط الهاتف أو المحطة المتنقلة المكالمة بالربطk ترسل المحطة الأساسية “A” أو المحطة المتنقلة إشارة نهاية المكالمة وتعود المحطة المتنقلة إلى وضع الاستعداد على قناة التحكم.

هوائيات أنظمة الراديو المحمول:

يتطلب إرسال واستقبال موجات الراديو هوائيات، وفي توفير بوابات لإرسال واستقبال الإشارات الراديوية تلعب الهوائيات أدواراً مهمة في كل من المحطة الأساسية والمطاريف المتنقل، وعلى الرغم من أنّ قدرة الإرسال الأعلى وحساسية المستقبل الأكبر يمكن أن تحسن جودة وموثوقية الوصلة الراديوية، إلّا أنّ السلطات التنظيمية تضع حداً أقصى لقدرة الإرسال من أجل الحد من التداخل مع المستخدمين الآخرين.

كما يتم تحديد حساسية المستقبل من خلال تكاليف التصنيع وأجهزة الاستقبال ذات الحساسية الأكبر تكون أكثر تكلفة بكثير، وبالتالي يمكن أن يؤدي التصميم الجيد للهوائي إلى تحسين كبير في أداء النظام.