ازدواج تقسيم التردد FDD

يُعتبر ازدواج تقسيم التردد “FDD” بأنّه تقنية يعمل فيها المرسل والمستقبل على ترددات حاملة مختلفة، فعلى سبيل المثال في الشبكات اللاسلكية المتنقلة، يتم تخصيص كتلة واحدة من الطيف للوصلة الصاعدة، والتي تنقل البيانات من الهواتف المحمولة إلى محطة أساسية بينما يتم تخصيص كتلة أخرى للوصلة الهابطة.

ما هو ازدواج تقسيم التردد FDD؟

الإرسال المزدوج بتقسيم التردد “FDD”: هو طريقة لإنشاء ارتباط اتصالات ثنائية الاتجاه تستعمل ترددين راديويين متنوعين لتشغيل المرسل والمستقبل، حيث تقوم العملية عادةً بتعيين المرسل والمستقبل لقنوات اتصال مختلفة، كما يتم استخدام تردد واحد للتواصل في اتجاه واحد، والتردد الآخر مطلوب للتواصل في الاتجاه المعاكس، حيث يتم فصل اتجاه الإرسال وترددات اتجاه الاستقبال عن طريق تخالف تردد محدد.

تُعد وحدة الإرسال بتقسيم التردد “FDD” تقنية اتصال مزدوج ترسل فيها الأطراف المتصلة على ترددات مختلفة للاتصالات المنبع والمستقبل، ونظراً لأنّه يتم إرسال البيانات في نطاقات تردد مختلفة، يمكن تحقيق الإرسال والاستقبال في نفس الوقت ولا تتداخل البيانات المرسلة والمستلمة مع بعضها البعض، حيث في “FDD”،  ولتجنب التداخل بين إشارات الإرسال والاستقبال من الضروري توفير فجوة كافية بين ترددات الاتصال وهذا ما يعرف باسم نطاق الحماية.

يكون “FDD” غير فعال إذا كان نمط الإرسال غير متساوٍ؛ لأنّ عرض النطاق يتم توزيعه من قبل المنظمين ولا يمكن تشكيل السعة في كلا الاتجاهين إلّا من خلال إعادة تخصيص القنوات، كما يتم تنفيذ “FDD” على نطاق واسع في الاتصالات المتنقلة، حيث يتم تخصيص كتلة واحدة من الطيف الكهرومغناطيسي للوصلة الصاعدة، أي بين المستخدم المتنقل والمحطة الأساسية بينما يتم تخصيص كتلة منفصلة من الطيف الكهرومغناطيسي للوصلة الهابطة، أي الاتصال من المحطة الأساسية إلى المستخدم المتنقل.

• “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplexing”.

تطبيقات استخدام ازدواج تقسيم التردد FDD:

يتم تنفيذ “FDD” في خط المشترك الرقمي غير المتماثل “ADSL” وخط المشترك الرقمي عالي السرعة “VDSL” لخدمات البيانات، وأيضاً يمكن اعتماد “FDD” في وضع الإرسال المزدوج بتقسيم التردد “UTMS” أو “WCDMA” وكذلك نظام “CDMA2000“، ويعرّف “IEEE 802.16” تطبيقاً آخر لـ “FDD” في وضع الإرسال المزدوج بتقسيم تردد “WiMax“، أي قابلية التشغيل البيني عالمياً للوصول إلى الميكروويف في وضع تقسيم التردد على الوجهين.

تُستخدم تقنية “FDD” في وضع “2G” أو “LTE FDD” داخل الشبكات اللاسلكية، حيث تقوم بتشغيل خدمات الصوت والبيانات،

• “TDD” هي اختصار لـ “Time Division Duplex”.

• “ADSL” هي اختصار لـ “Asymmetric Digital Subscriber Line”.

• “VDSL” هي اختصار لـ “Very high bit rate Digital Subscriber”.

• “WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband Code Division Multiple Access”.

• “UTMS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.

• “IEEE” هي اختصار لـ “Institute of Electrical and Electronics Engineers”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

• “TD-SCDMA” هي اختصار لـ “Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access”.

آلية عمل ازدواج تقسيم التردد FDD:

في الإرسال المزدوج بتقسيم التردد “FDD” يتم توفير نطاقي تردد منفصلين للمستعملين من أجل “TX” و”Rx”، حيث في “FDD” يتم تخصيص ترددين مختلفين من الموجات الحاملة، واحد من كل نطاق للمستخدم، وتردد ناقل واحد للإرسال من المستخدم ويُعرف أيضاً باسم المنبع أو وصلة العودة أو الوصلة الصاعدة، وكذلك تردد ناقل واحد للاستقبال من قبل المستخدم يُعرف أيضاً باسم المصب أو الوصلة الأمامية أو الوصلة الهابطة.

يبقى الفرق بين الترددين المخصصين، المعروف أيضاً باسم تقسيم التردد ثابتاً، كما يجب أن يكون كبيراً بما يكفي للسماح باستخدام تقنيات منخفضة التكلفة للفصل بين الإشارتين، وخلاف ذلك قد تتأثر إشارات الإرسال والاستقبال سلباً من قبل بعضها البعض.

• “TX” هي اختصار لـ “Transmission”.

• “Rx” هي اختصار لـ “Receiver”.

الشبكات الخلوية وازدواج تقسيم التردد FDD:

تستخدم الشبكات الخلوية “FDD” لفصل القنوات، حيث يتم تخصيص كتلة واحدة من الطيف الكهرومغناطيسي للوصلة الصاعدة، والتي تنقل البيانات من الهواتف المحمولة إلى المحطة الأساسية، كما يتم تخصيص كتلة مختلفة من الطيف للوصلة الهابطة، لنقل البيانات من محطة قاعدة إلى الهواتف المحمولة، وكل كتلة مقسمة إلى عدد من القنوات.

في أنظمة الهاتف المحمول المتقدمة “AMPS”، يتم استخدام “832 قناة ثنائية الاتجاه”، وكل منها يتكون من زوج من قنوات الإرسال الفردي واحدة للوصلة الصاعدة والأخرى للوصلة الهابطة، كما يتم فصل قنوات الوصلة الصاعدة عن قنوات الوصلة الهابطة من خلال نطاقات الحماية.

• “AMPS” هي اختصار لـ “Advanced Mobile Phone Service”.

مزايا ازدواج تقسيم التردد FDD:

• سعة البيانات الكاملة متاحة دائماً في كل اتجاه لأنّ وظيفتي الإرسال والاستلام منفصلتان.

• إنّه يوفر زمن انتقال منخفض جداً نظراً لأنّ وظائف الإرسال والاستقبال تعمل بشكل متزامن ومستمر.

• يمكن استخدامه بكفاءة في النطاقات المرخصة والمعفاة من الترخيص.

• تعتمد معظم النطاقات الترددية المرخصة في جميع أنحاء العالم على “FDD”.

• نظراً للقيود التنظيمية يتم تنسيق أجهزة الراديو “FDD” المستخدمة في النطاقات المرخصة وحمايتها من التداخل، على الرغم من أنّها ليست محصنة ضده.

عيوب ازدواج تقسيم التردد FDD:

• أنظمة “FDD” معقدة التركيب، حيث يتطلب أي مسار توافر زوج من الترددات، وإذا كان أي من الترددات في الزوج غير متاح، فقد لا يكون من الممكن نشر النظام في هذا النطاق.

• يتم تخصيص الترددات بشكل منفصل للوصلة الصاعدة والهابطة، وهذا يؤدي إلى ضياع الطيف عند عدم استخدامه.

• تتطلب أجهزة الراديو أزواج قنوات معدة مسبقاً، ممّا يجعل عملية التجنيب معقدة.

• أي توزيع للحركة بخلاف تقسيم “50:50” بين عائدات الإرسال والاستقبال للاستخدام غير الفعال لأحد الترددين المقترنين، ممّا يقلل من كفاءة الطيف.

• لا يمكن نشر “FDD” في حالة عدم ازدواج الطيف.

نظام وطريقة الاتصال اللاسلكي في منطقة ازدواج تقسيم التردد:

طريقة ونظام استخدام محطات قاعدية أحادية الاتجاه وعقد ثنائية الاتجاه في منطقة ازدواج تقسيم التردد لتوفير اتصال لاسلكي بين المحطات القاعدية أحادية الاتجاه والعملاء في قطاعات متعددة من الخلية، حيث يمكن للطريقة والنظام استخدام قناتين ماديتين لتشكيل قناتين منطقتين، كما تشترك كل قناة منطقية في كلتا القناتين الماديتين خلال الأطر الزمنية المناوبة.

كما يمكن أن تشتمل العقد أحادي الاتجاه على مُركب تردد نطاق الموجة المليمترية تم تكوينه للإرسال والاستقبال على قنوات مختلفة من وإلى المحطة الأساسية أحادية الاتجاه، حيث تُستخدم مخططات إعادة استخدام القنوات المادية لنشر المحطات القاعدية نصف المزدوجة والعقد أحادية الإرسال في منطقة الإرسال بتقسيم التردد “FDD” لتقليل التداخل والتداخل في نفس القناة بسبب الخبو الناجم عن النشر غير المترابط.

طريقة الاتصالات المزدوجة بتقسيم التردد:

يتم تمكين اتصالات “PCS” عالية الجودة في البيئات التي تعمل فيها نطاقات خدمة “PCS” المجاورة مع التوافقيات خارج النطاق التي قد تتداخل مع تشغيل النظام، كما تجمع طريقة الاتصالات عالية الكفاءة لعرض النطاق الترددي شكلاً من أشكال الإرسال المزدوج بتقسيم الوقت “TDD” وتقسيم التردد المزدوج “FDD” والنفاذ المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA”.

وكذلك تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد “OFDM” والتنوع المكاني وتنوع الاستقطاب في مختلف أنواع فريدة من نوعها، كما توفر الطريقة مقاومة ممتازة للبهتان، حيث تتيح الطريقة تغيير النطاق الترددي المتاح للمستخدم عند الطلب عن طريق تعيين فتحات “TDMA” إضافية أثناء جلسة المستخدم.

• “PCS” هي اختصار لـ “Personal Communications Service”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.

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