خدمة راديو النطاق العريض BRS في الاتصالات

إنّ نطاق (2.5 جيجاهرتز) والمقسم إلى خدمة راديو النطاق العريض (BRS) وخدمة النطاق العريض التعليمية (EBS) متاح للخدمة التجارية، حيث يعتمد النطاق حاليًا لتوفير خدمة النطاق العريض عالية السرعة وعالية السعة بما في ذلك خدمة الإنترنت ثنائية الاتجاه عبر أنظمة الاتصالات الخلوية، كما توفر هذه الخدمات للمستهلكين وصولاً متكاملاً إلى الصوت والبيانات عالية السرعة والفيديو عند الطلب وخدمات التوصيل التفاعلية من جهاز لاسلكي.

ما هي خدمة راديو النطاق العريض BRS

خدمة راديو النطاق العريض (BRS): هي خدمة راديوية تستخدم ترددات معينة في النطاقين (2150 ميجاهيرتز) – (2162 ميجاهيرتز) و(2496 ميجاهيرتز) – (2690 ميجاهيرتز)، والتي يمكن استخدامها لتقديم الخدمات الثابتة والمتنقلة باستثناء خدمات الطيران.

ملاحظة: “BRS” هي اختصار لـ “Broadband-radio-service”.

أساسيات خدمة راديو النطاق العريض BRS

إنّ الخدمة الراديوية عريضة النطاق (BRS) المعروفة سابقًا باسم خدمة التوزيع متعدد النقاط (MDS) أو خدمة التوزيع متعدد النقاط متعدد القنوات (MMDS)، هي خدمة استخدام مرنة يمكن استخدامها لاستيعاب مجموعة متنوعة من الخدمات الثابتة والمحمولة والمتنقلة، حيث في الماضي كان يُستخدم بشكل عام لنقل البيانات وبرمجة الفيديو للمشتركين الذين يستخدمون أنظمة عالية الطاقة وتُعرف أيضًا باسم “الكابل اللاسلكي”.

ومع ذلك على مر السنين تطورت الاستخدامات لتشمل الأنظمة الرقمية ثنائية الاتجاه القادرة على توفير خدمة النطاق العريض عالية السرعة وعالية السعة، بما في ذلك خدمة الإنترنت ثنائية الاتجاه عبر أنظمة الاتصالات الخلوية، كما توفر هذه الخدمات للمستهلكين وصولاً متكاملاً إلى الصوت والبيانات عالية السرعة والفيديو عند الطلب وخدمات التوصيل التفاعلية من جهاز لاسلكي.

يُقترح مخطط توليف إشارات التردد الراديوي (RF) لتوليد إشارات (RF) ذات النطاق العريض مع شكل موجة قابل لإعادة التشكيل وتردد مركزي وعرض نطاق فوري، واستنادًا إلى أمشاط التردد البصري المزدوجة (OFCs) ذات نطاقات الطيف الحر المختلفة (FSRs)، يتم تحويل إشارات النطاق الضيق المتعددة وتوليفها في إشارة النطاق العريض.

يتم إنشاء أشكال موجة قابلة لإعادة التشكيل في المحاكاة بما في ذلك إشارة موجة مستمرة لتعديل التردد الخطي المثلث المتماثل (STLFMCW) وإشارة مفتاح إزاحة الطور الثنائي (BPSK)، وبالإضافة إلى ذلك لتحقيق استقرار الطور بين القنوات، كما يتم تعديل (OFCs) المزدوجة بشكل مختلف من خلال المشكِّلات الكهروضوئية لتعدد إرسال الاستقطاب (EOMs)، وتُظهر تجربة توليف إشارة التردد اللاسلكي أن تذبذب الطور النسبي بين القنوات يبلغ (1.8) درجة فقط.

ملاحظة:“MMDS” هي اختصار لـ “Multichannel-Multipoint-Distribution-Service” و”EOM” هي اختصار لـ ” End-of-Message”.

ملاحظة:“OFC” هي اختصار لـ “Optical-fiber-cables” و”BPSK” هي اختصار لـ “Binary-Phase-Shift-Keying”.

ملاحظة: “RF” هي اختصار لـ “Radio-frequency” و”MDS” هي اختصار لـ “multipoint-distribution-services”.

أهمية خدمة راديو النطاق العريض BRS

هناك حاجة ماسة لإشارات النطاق العريض من جيجا هرتز إلى عشرات الجيجاهيرتز في الوقت الحاضر في الرادار والاتصالات والتصوير الطبي وأنظمة الأجهزة الحديثة، حيث يتم توجيه جهود مكثفة لتوليد إشارات التردد اللاسلكي (RF) في المجال الإلكتروني، ولسوء الحظ عادةً ما يكون النطاق الترددي مقيدًا بتردد ساعة وحدة التحكم الدقيقة الإلكترونية ومعدل أخذ العينات من المحول الرقمي إلى التماثلي.

مقارنة بالطرق الإلكترونية أظهرت تقنية الفوتونات مزاياها مثل: السرعة العالية وعرض النطاق الترددي الكبير واستهلاك الطاقة المنخفض والمناعة من التداخل الكهرومغناطيسي، ونتيجةً لذلك يصبح توليد أشكال الموجة القابلة لإعادة التكوين في المجال البصري حلاً تنافسيًا للغاية، وبشكل عام يتم تطبيق النبضات الضوئية فائقة القصر كمصدر لتوليد أشكال موجية قابلة لإعادة التكوين.

يتم شد هذه النبضات فائقة القصر وتشكيلها إلى أشكال موجات موجات ميكروية عشوائية وعلى سبيل المثال التشكيل المباشر من الفضاء إلى الوقت، والتشكيل الطيفي ورسم خرائط الطول الموجي إلى الوقت والزمن لتشكيل النبض، ومع ذلك فإنّ المدة الزمنية المحدودة والتشكيل المماثل لجميع النبضات يقيدان التطور المستقبلي لتشكيل النبضات الضوئية فائقة القصر.

في حين أنّ تطوير تقنية توليد المشط وتطبيق المشط قد حفز الأعمال الحديثة في توليد أشكال موجية عشوائية قابلة لإعادة التشكيل، وإنّ التقنية الرئيسية لتوليد أشكال موجية عشوائية باستخدام مشط التردد البصري (OFC) هي المعالجة الفردية لمرحلة واتساع خطوط المشط بواسطة “الأقنعة”، والمعروفة باسم “تشكيل النبض سطراً بسطر”.

مبدأ عمل خدمة راديو النطاق العريض BRS

لتحقيق التكوين الفردي على أطراف (OFC) تم تنفيذ دائرة فوتونية غير متجانسة ودائرة استجابة نبضية محدودة بأربعة نقرات في مولدات الشكل الموجي التعسفي البصري، كما يتم استخدام جهاز تشكيل نبضات طيف ضوئي قابل للبرمجة في حلقة تحويل التردد لتشكيل (OFC)؛ لتوليد أشكال موجات (RF) ذات النطاق العريض.

في السنوات الأخيرة تلقى مزدوج (OFCs) اهتمامًا مستمرًا من مجتمع البحث كمصدر لتوليد الموجات القابلة لإعادة التشكيل، كما يتم استخدام واحد من (OFCs) المزدوجة كناقل لتقديم مصدر موحد في كل قناة والآخر يوفر مذبذبات محلية متعددة (LOs) لتحويل التردد، وبناءً على التغاير بين (OFCs) المزدوجة مع (FSRs) مختلفة يتم إنشاء أشكال الموجة فائقة الاتساع (UWB) وأشكال الموجة ذات التردد الخطي (LFM).

ونظراً لأنّ إشارة (LFM) ذات التردد المتوسط ​​الفردي (IF) هي متعددة البث على جميع أطراف (OFC)، فإنّ شكل الموجة الناتج يكون محدودًا ولا يمكن إعادة تكوينه، كما تُستخدم (OFCs) لتقطيع إشارة النطاق العريض إلى قنوات مختلفة لمعالجة الإشارات.

في هذه الحالة بافتراض إدخال شرائح متعددة من إشارات التردد الراديوي عريض النطاق وتحويلها لأعلى في نظام توليف قناة، سيتم إعادة بناء إشارة التردد الراديوي عريض النطاق المحددة وعلى غرار تقنية ربط الطيف، وعلاوةً على ذلك نظرًا للهيكل المتوازي المتأصل في مخططات (OFCs) المزدوجة المعتادة، فإنّ تقلبات الطور في فرعين تؤدي دائمًا إلى تدهور استقرار الطور بين القنوات بسبب المسارات البصرية غير المتسقة لفرعين ممّا يؤثر بشكل كبير على أداء الطور لإخراج الإشارة.

ملاحظة:“LO” هي اختصار لـ “Local-Operator” و”IF” هي اختصار لـ “intermediate-frequency”.

ملاحظة:“LFM” هي اختصار لـ “Linear Frequency Modulation” و”UWB” هي اختصار لـ “Ultra-wideband”.

إشارات خدمة راديو النطاق العريض BRS

في جزء صفيف التشكيل يتم تحقيق التعديل الفردي على كل سن من مشط إشارة التردد اللاسلكي بواسطة مُضاعِفات تقسيم الطول الموجي (WDMs)، ويتم تحقيق التعديل المختلف على (OFCs) المزدوجة بواسطة مُعدِلات كهروضوئية مُصممة خصيصًا لتعدد إرسال الاستقطاب (EOMs)، وعلى وجه التحديد من أجل التعديل الفردي، يختار (WDM) عدد (N) من أطراف من (OFCs) المزدوجة ويفصل الأطراف إلى قناة مختلفة.

لذلك لا يوجد سوى طرف (LO) واحد وإشارة (RF) واحد مع حالات الاستقطاب المتعامد في كل قناة، وبعد ذلك يتم إدخال إشارات (IF) ذات النطاق الضيق (N)، والمتمركزة في (ωIF) مع عرض نطاق (ωΔFSR) في هذه القنوات ومن خلال (EOM) الاستقطاب أي تعدد الإرسال (Polarization-Mux EOM) في كل قناة، وكما يمكن إكمال التشكيل الفردي على أطراف إشارة التردد الراديوي.

تتكون (EOM) من مُضاعِف الاستقطاب ومُعدِّد الاستقطاب ومُعدِّل الطور (PM) في فرع إشارة التردد اللاسلكي مع إدخال إشارة ضيقة النطاق وتيار مباشر (DC) في فرع (LO) مع مدخلات (DC)، ونظرًا لأن مُضاعِف الاستقطاب في (EOM) يقسم طرف إشارة التردد اللاسلكي، وطرف (LO) إلى فروع مختلفة وفقًا لحالة الاستقطاب، يتم تعديل سن مشط إشارة التردد اللاسلكي بإشارة الإدخال بينما يتم إدخال (LO) فقط مع إزاحة الطور.

ملاحظة: “WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing” و”DC” هي اختصار لـ “direct current”.

في النهاية، قد تؤدي عمليات إعادة تخصيص الطيف إلى وضع خدمات راديو النطاق العريض (BRS) بالقرب من الطيف الذي تستخدمه الرادارات ذات النطاق (2900-3100) ميجاهرتز.