يتم استخدام تقنيات معالجة الإشارات في مجال الاتصالات اللاسلكية لتحسين أداء النظام كما ينشر مقدمو الخدمة محطات قاعدة لاسلكية من الجيل الثالث (3G) تمكن المستخدم من تصفح الويب والتحقق من البريد الإلكتروني وعقد مؤتمرات الفيديو والوصول إلى مجموعة واسعة من الخدمات الجديدة من أجهزتهم اللاسلكية حيث تعمل تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرات العريضة (WCDMA) على ابتكارات الجيل الثالث وهي تدفع توقعات الشبكات اللاسلكية إلى ما هو أبعد من القيود السابقة لـ (1G و2G).
حيث يجب أن يتعامل نظام (WCDMA) مع سعة أكبر ومعدلات بيانات أعلى ودعم معايير الوسائط المتعددة بينما يقلل في نفس الوقت الحجم والتكلفة واستهلاك الطاقة، وتعتمد التوقعات الكبيرة من خلال (WCDMA) على مرونتها فيما يتعلق بقدرات الوسائط المتعددة والقدرة العالية، ومع ذلك فإنّ حركة المرور للبيانات المطلوبة تنمو بسرعة وهناك حاجة إلى تحسينات جديدة في السعة من أجل تلبية الاحتياجات المستقبلية والهدف من هذه الدراسة هو اختيار عائلة تشكيل نبض أسي مناسبة لمحاكاة نموذج (WCDMA) عند 5 ميجا هرتز وتم تطبيق نهج الترشيح الرقمي للتحليل المقارن لعائلتين مختلفتين لتشكيل النبض ولقد وجد أن توهين الفص الرئيسي هو 1.5 في عائلة (s1) بينما 0.75 في اسرة (s2) يكون أكثر في عائلة (s2) بالمقارنة مع (s1).
ما هو النبض الأسي؟
النبض الأسي (Exponential pulse): هي مجموعة متنوعة لا نهائية من إشارات النبض المختلفة ممكنة، ولقد تم تحليل النبضات المختارة ذات الأشكال الموجية ويعتمد على عدة وظائف شائعة الاستخدام مثل اللوغاريتم والتربيع.
سهل التوليد باستخدام كل من الدوائر المنفصلة والتماثلية وفي التحليل أخذت في الاعتبار خمس إشارات
على النحو التالي: (s1 (t أي نبضة أسية واحدة و(s2 (t أي مزدوج نبض أسي و(s3 (t أي نبض عادي (غاوسي) و(s4 (t أي النبض اللوغاريتمي العادي بالإضافة إلى مستطيلة نبض للأغراض المقارنة.
مرشحات تشكيل النبض الأسي:
1. نبضة جيب التمام المرفوع – Raised cosine:
يتبع مرشح (RC) معيارين لتجنب تداخل النبضات، أولاً يجب أن يكون للنبض صفر عبور في كل لحظة أخذ عينات إلّا من تلقاء نفسه، وثانياً يجب أن تتحلل سعة الفصوص الجانبية بسرعة وعرض النطاق المشغول كما يعتمد معدل الاضمحلال على عامل التدحرج ويتحلل نبض (RC) بشكل مقارب مثل (t– 3 (Assalini & Tonello، لذلك يتم تقليل تأثيرات (ISI) لأنّ الفصوص الجانبية تتحلل بسرعة كافية.
2. مرشح نبض الجذر التربيعي لجيب التمام – SRRC:
تتمثل إحدى طرق تكوين نبضة (SRRC) في أخذ الجذر التربيعي لمرشح جيب التمام المرتفع في مجال التردد كما يتم تنفيذه في كل من المرسل والمستقبل كمرشح مطابق حيث يتحلل نبض (SRRC) بشكل أبطأ مقارنة بنبض (RC (Sklar، 2001.
3. مرشح نبض أسي مقلوب – FEXP:
يحتوي مرشح (FEXP) على مخطط عين أفضل ممّا يعطي قوة ضوضاء مكافئة أصغر، ونتيجة لذلك يتم الحصول على أداء أقل لمعدل الخطأ في البتات (BER) وأخطاء توقيت أقل في الرموز بالمقارنة مع نبضة (RC).
إنّ مرشح (FEXP) يحتوي على فصوص جانبية أضعف مقارنة بنبض (RC) كما يُعد استخدام مرشح (FEXP) يجعل النظام أكثر قوة ضد (ISI) ويكون النبض لديه معدل انحلال t2 وكما ثبت أنّ النبضات ذات معدل انحلال t -2 لها فصوص جانبية أصغر من تلك التي بها معدل انحلال t -3، ولوحظ أول فص جانبي رئيسي في العينة 55 لقيمة ألفا 1، وعند النظر إلى (alpha = 0.5) لوحظ أول فص جانبي رئيسي في العينة 53 ولقيمة (alpha 0.1) كما يتم تسجيل الفص الجانبي الرئيسي في العينة الخمسون.
وتتميز الاستجابة بألفا المعروفة باسم عامل التدحرج ويؤثر عامل التراجع على عرض النطاق الترددي للطيف المرسل واتساع الفصوص حيث أنّه كلما زادت قيمة ألفا من 0.1 إلى 1 يضعف الفص الجانبي الرئيسي ممّا يجعل النظام أكثر فعالية في تقليل (ISI).
4. مرشح نبض القاطع الزائدي المقلوب – FSECH:
يتم اشتقاق (FSECH) من خلال توسيع سلسلة من الأسي ولها معدل انحلال قدره t -3 مثل (RC) ويعمل مرشح (FSECH) كمرشح (RC) ولكن أحد الاختلافات الصغيرة هو أنّ نبضة (FSECH) لها مستوى فص جانبي رئيسي أصغر مقارنة بنبضة (RC) ويتحلل نبض (FSECH) بمعدل t 3 مثل نبضة (Assalini وTonello).
5. نبض أسي حدودي – PEXP:
تنتمي نبضة (PEXP) إلى المجموعة البارامترية لنبضات (Nyquist) وتم اختيارها لتقليل نسبة الذروة إلى متوسط الطاقة (PAPR) في إشارة (SC-FDMA) ويُعد نبض (PEXP) له معدل تحلل t2.
نبض (PEXP) له معدل تحلل t-2 لها نفس مخططات مجال الوقت والتردد مثل نبض (FEXP) وبالنسبة لقيم ألفا البالغة (0.1 و0.5 و1) يحدث الفص الجانبي الرئيسي في العينات (50 و53 و55) على التوالي أمّا بالنسبة لعامل التدحرج المتزايد، يضعف الفص الجانبي الرئيسي ممّا يجعل النظام قوياً ضد (ISI).
تؤدي زيادة ألفا إلى ارتفاع في التكلفة، ولكن لأنّ النظام يتحسن فيجب الحفاظ على المقايضة والسبب هو أنّ المُستقبل لا يستطيع عادةً أخذ عينات بالضبط في منتصف كل نبضة، وهذا لأنّ الفصوص لا تُظهر سوى اتساع صفري في منتصف فترات النبضة المجاورة، وبالتالي فإنّ عينة المُستقبل التي لا تتطابق مع نقطة منتصف فترة النبض تقوم بالضرورة بتجميع بعض الفصوص من النبضات المجاورة.
6. نبضة تركيبة خطية جديدة من نيكويست – NNLCP:
نبضة (NNLCP) هي مزيج من (RC وPEXP) وقد لوحظ أنّ (NNLCP) يمكن أن يقلل بشكل فعال (PAPR OF IFDMA) مع الحفاظ على نفس عرض النطاق الترددي مقارنة (RC) لذلك سيكون مرشح (NNLCP) أكثر فاعلية في تقليل تأثيرات (ISI) في النظام مقارنة بمرشح (RC) ونبضة (NNLCP) لها مستويات فص جانبي رئيسي أصغر مقارنة بنبضة (RC).
7. هجين من نبضات FEXP وPEXP:
نبضة (HFPEXP) عبارة عن مزيج خطي من نبضات (PEXP وFEXP)حيث تم تصميم المرشح عن طريق تعديل وظيفة نقل نبض (FEXP) ودمجها مع نبض (PEXP).
في هذا المرشح عند زيادة (α) تضعف الفصوص الجانبية الرئيسية أكثر مقارنةً بفلتر (FEXP وPEXP) الأصلي، لذلك سيكون مرشح (HFPEXP) أكثر فعالية في تقليل تأثيرات (ISI) في النظام.
8. نبض أسي مقلوب معدل – MFEXP:
يستخدم مرشح (MFEXP) وظيفة نقل مختلفة ويمكن استخدامها في كل من المرسل والمُستقبل ونبض (MFEXP) له مستويات منخفضة من الفص الجانبي مع زيادة (α)، ومع ذلك هناك مفاضلة بين اتساع الفص الجانبي وعرض الفص الرئيسي لقيم أكبر لـ(α)، وإذا أصبح عرض الفص الرئيسي صغيراً جداً فستكون هناك حاجة إلى مزيد من عرض النطاق الترددي الزائد ولن تكون النبضات فعالة جداً لأنّ تكلفة التنفيذ سترتفع.
