انتشار تحويل فورييه المنفصل Discrete Fourier Transform Spread

تستخدم تقنية طيف انتشار تحويل فورييه المنفصل “DFT-Spread” لتوسيع مجال التردد للحاملات الفرعية العمودية في مضاعفة تقسيم التردد المتعامد “OFDM”، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال “PAPR” من نظام “CO-OFDM” لتقسيم التردد المتعامد البصري.

أساسيات انتشار تحويل فورييه المنفصل DFTS:

استناداً إلى نظرية نظام “DFT-Spread-COOFDM” وتحليل المحاكاة تتميز هذه الطريقة بأنّه لا يمكنها فقط تقليل “PAPR” لنظام الكشف المتماسك إشارة “CO-OFDM”، حيث في نفس الوقت ومقارنةً بنظام “OFDM” التقليدي فإنّ التحليل يضيف فقط إلى تعقيد تحويل فورييه “FFT” ومقدار الحساب من التعيين الانتقائي التقليدي “SLM”، وتقنية تسلسل الإرسال الجزئي “PLS” لتقليل خوارزمية “PAPR” لها تعقيد أقل.

اكتسب تعدد الإرسال بتقسيم التردد المعمم “GFDM” أهمية كبيرة كمنافس للجيل الخامس “5G” من الواجهة الهوائية، ونسبة القدرة من الذروة إلى المتوسط “PAPR” لـ “GFDM” عالية بسبب استخدام نفس مرشح تشكيل النبضة لكل موجة حاملة فرعية، وكذلك إضافة موجات حاملة فرعية مختلفة عند المرسل، وتم استخدام تحويل فورييه المنفصل “DFT” القائم على الانتشار “GFDM” لتقليل “PAPR”.

كما أنّ انتشار “DFT” يساعد على تقليل “PAPR” لـ “GFDM” بشكل كبير، ويُلاحظ أيضاً أنّ أداء معدل الخطأ في البتات، والذي يُحسب من خلال المحاكاة وباستخدام تعبير تحليلي لنسبة الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء، ولا يتأثر بتمديد “DFT” بل يتحسن في قناة الخبو الانتقائي للتردد.

يجب أن يلبي شكل الموجة من الجيل الخامس “5G” أداءً فائقاً في القنوات متعددة المسارات إلى جانب انخفاض نسبة الذروة إلى متوسط ​​القدرة “PAPR” خاصةً في الإرسال عبر الوصلة الصاعدة، ومن بين الأشكال الموجية المرشحة فإنّ انتشار “OFDM” ذي النهاية الصفرية “ZT” له نسبة “PAPR” منخفضة ومع ذلك تحتوي “ZT-DFT-s-OFDM” على عينات غير صفرية عند نهايتها ممّا يتسبب في حدوث تداخل بين الرموز “ISI” في القنوات متعددة المسارات.

كما تم استخدام مفهوم الموجات الحاملة الفرعية الزائدة في كلمة فريدة “UW OFDM” لإبطال نهاية “ZT DFT-s-OFDM”، كما يستفيد الشكل الموجي الذي تم تحقيقه والمسمى “DFT Spread (s) Zero Word (ZW) OFDM” من التخفيف العالي في “ISI” مقارنةً بـ “ZT DFT-s-OFDM”.

• “DFTS” هي اختصار لـ “Discrete-Fourier-Transform-Spread”.

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

• “CO-OFDM” هي اختصار لـ “coherent-optical-orthogonal-frequency-division-multiplexing”.

• “PAPR” هي اختصار لـ “peak-to-average-power-ratio”.

• “GFDM” هي اختصار لـ “Generalized-frequency-division-multiplexing”.

• “DFT” هي اختصار لـ “discrete-Fourier-transform”.

• “FFT” هي اختصار لـ “Fast-Fourier-Transformation”.

• “ZT” هي اختصار لـ “Zero-Tail”.

• “ISI” هي اختصار لـ “Inter-symbol-interference”.

فوائد انتشار تحويل فورييه المنفصل:

• تحسين أداء حوالي “3 ديسيبل” في معدل خطأ البت “BER” مقارنة بالبادئة الدورية “CP -OFDM” في قنوات التشتت الزمني.

• حوالي “0.7 ديسيبل” أقل “PAPR” مقارنة بـ “CP-OFDM”.

• “UW OFDM” التي لها طول فاصل حراسة مرن في ناتج “IFFT” جوهرياً، ومن أجل دعم المطالبات يتم توفير نتائج المحاكاة التي تصور الدقة والأداء المعزز لشكل الموجة المقترح مقارنة بالموجات المرشحة.

ملاحظة:“BER” هي اختصار لـ “bit-error-rate” و”IFFT” هي اختصار لـ “inverse-Fast-Fourier-transform”.

انتشار تحويل فورييه المنفصل الجزئي في نظام OFDM:

• قد تتضمن طريقة إرسال البيانات تحويل تيار من بتات البيانات التسلسلية إلى مجموعة من رموز تشكيل اتساع التربيع المتوازي “QAM”.

• قد تتضمن الطريقة بالإضافة إلى ذلك تطبيق تقنية انتشار تحويل فورييه المنفصلة الجزئية لتحويل كتلة من الموجات الحاملة الفرعية منخفضة التردد إلى إشارة “QAM” بموجة حاملة واحدة.

• قد تحمل إشارة “QAM” أحادية الموجة معلومات عن مجموعة فرعية أولى من رموز “QAM” من مجموعة رموز “QAM” المتوازية.

• قد تتضمن الطريقة بالإضافة إلى ذلك تحويل واحد أو أكثر من رموز “QAM” المتبقية لتشكيل موجة حاملة فرعية واحدة أو أكثر.

• قد تحمل كل موجة حاملة فرعية واحدة أو أكثر معلومات عن رمز “QAM” المقابل من رمز “QAM” المتبقي أو أكثر.

• قد تتضمن الطريقة بالإضافة إلى ذلك توليد إشارة هجينة تتضمن إشارة “QAM” أحادية الموجة الحاملة وواحدة أو أكثر من الموجات الحاملة الفرعية.

• قد تتضمن الطريقة بالإضافة إلى ذلك إرسال الإشارة الهجينة.

ملاحظة:“QAM” هي اختصار لـ “Quadrature-Amplitude-Modulation”.

مجال التردد المنفصل لتحويل فورييه لنظام معمم متعدد الموجات وتحليل أدائه:

يُعد مخطط ناقل فورييه المنفصل المنفصل “DFT-S-GMC” مرشحاً مهم لنقل الوصلة الصاعدة للجيل الجديد من الاتصالات المتنقلة ذات النطاق العريض، ونظراً لانخفاض نسبة الذروة إلى متوسط ​​الطاقة وقوتها للمستخدمين المتعددين التداخل، وإذا ما قورن بمخططات الإرسال المتعددة القائمة على تقسيم التردد المتعامد التقليدي “OFDM”، ومع ذلك فإنّ نظام “DFT-S-GMC” للمجال الزمني لديه تعقيد تنفيذ مرتفع نسبياً ويصعب تحليل الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء “SINR”.

بالإضافة إلى ذلك لا يمكن استخدام طرق رسم خرائط الارتباط الحالية للأنظمة القائمة على “OFDM” في أنظمة “DFT-S-GMC”، حيث تم اقتراح نموذج لجهاز الإرسال والاستقبال لمجال التردد لنظام “DFT-S-GMC” والذي يمكنه تبسيط تحليل “SINR” بشكل فعال، وبعد ذلك تم أخذ تعبيرات “SINR” ذات الشكل المغلق لرسم خرائط الارتباط بالنظام لنظام “DFT-S-GMC” مع تشفير كتلة الزمان والمكان “STBC” على غرار “Alamouti”.

• “SINR” هي اختصار لـ ” signal-to-interference-plus-noise-ratio”.

اتصالات VLC المحسّنة القائمة على OFDM والانتشار DFT مع مصادر الإضاءة المتعددة:

أظهر تحويل فورييه المنفصل تعدد الإرسال المتعامد بتقسيم التردد “DFT-S-OFDM” قدرته على تقليل نسبة الذروة إلى المتوسط “PAPR” مع الحفاظ على عمليات إرسال موثوقة، كما تم تطبيق تقنية “DFT-S-OFDM” في اتصالات الضوء المرئي “VLC” وتكشف عن آلية كيفية تأثير تخطيط الإضاءة المتعددة الموزعة على أدائها.

بالإضافة إلى ذلك تم اقتراح نهج أمثل لتخطيط الإضاءة من خلال إجراء مفاضلة بين المناطق شديدة التداخل وأقصى انتشار للتأخير بالداخل، كما تم تحقيق نموذج أولي للوصلة الهابطة متعددة الإضاءة يعتمد على “Gbit / s DFT-S-OFDM” لأول مرة في شكل مودم النطاق الأساسي في الوقت الحقيقي ومكونات صغيرة الحجم.

• “VLC” هي اختصار لـ “Visible-light-communication”.

DFT-Spread OFDM للتخفيف من الألياف اللاخطية:

أداء الإرسال لشكل تعدد الإرسال المتعامد بتقسيم التردد المتعامد “MB-DFT-S-OFDM” المقترح مؤخراً متعدد النطاقات المنفصلة لتحويل فورييه، حيث يكون كل نطاق فرعي في جوهره إشارة حاملة واحدة مع عرض نطاق “نيكويست”، وكما أنّ عرض النطاق الترددي الأمثل لإشارة “MB-DFT-S-OFDM” بسعة “428 جيجابت / ثانية” هو “15 جيجاهرتز” و”3 جيجاهرتز” لتعويض التشتت المضمن “IDC” وروابط الألياف غير المعوضة “NDC” على التوالي.

يتفوق “MB-DFT-S-OFDM” المُحسَّن على الموجة الحاملة الواحدة المتماسكة بمقدار “1 ديسيبل” أو “0.8 ديسيبل” بعد الإرسال لمسافة “1000 كيلومتر” عبر وصلات “IDC NDC”، ومحاكاة رموز انتشار تحويل فورييه المنفصلة المعممة المستخدمة في تقنية التعديل في الوصول المتعدد لقسم الكود في نظام الوقت الفعلي باستخدام بيئة “MATLAB”، كما يمكن استخدام التسلسلات الثنائية كرمز انتشار مختلف في تقنية التشكيل الرقمي.

يتم استخدام رموز الانتشار لزيادة انتشار الطيف والاستخدام المناسب للطيف المنتشر في نظام الاتصالات الخلوية، وفي “CDMA” لتقنية التعديل الرقمي يتم استخدام العديد من أكواد الانتشار مثل الرموز الذهبية وتسلسلات “M-ary” الثنائية ورموز “Walsh” ومجموعة دالة المعامل الثابت “GDFT”، كما يمكن استخدام هذه الرموز في تطبيقات مختلفة مثل الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد “OFDM” والوصول المتعدد النغمات المنفصل وقسم الكود المتعدد.

تم استخدام نموذج نظام في الوقت الفعلي يتم فيه تعديل كود نشر “GDFT” بالصوت أو الكلام كإشارة إدخال تماثلية، ويتم تحديد أداء تحويل فورييه المنفصل المعمم مع الطور غير الخطي بواسطة بعض العوامل، وهي معدل الخطأ في البتات ونسبة الإشارة إلى الضوضاء ومتوسط ​​القيمة التربيعية للارتباط التلقائي ومتوسط ​​القيمة التربيعية للارتباط المتبادل المسؤول عن الحفاظ على جودة الخدمات في التشكيل الرقمي.

• “NDC” هي اختصار لـ “New-Distribution-Capability”.

• “IDC” هي اختصار لـ “Included-Dispersion-Compensation”.

• “GDFT” هي اختصار لـ “Generalized-Discrete-Fourier-Transform”.

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