اقرأ في هذا المقال
يتسبب التداخل بين القنوات عندما يتسبب نطاقي تردد منفصلان أي قناة في حدوث تداخل مع بعضهما البعض كما هو في نظام (HetNet)، وتعمل عدة أجهزة اتصالات لاسلكية ورقمية في مدى قريب وبسبب القرب المادي، يتداخل مرسل إشارة عالية القدرة مع مستقبل إشارة ضعيف يعرف باسم التداخل بين القنوات، حيث في الشبكة الحية يكون التداخل بين القنوات أحيانًا أمرًا لا مفر منه.
أساسيات التداخل بين القنوات
يمكن أن يتداخل جهاز إرسال اتصالات رقمي قوي يقع على مقربة مادية قريبة من مستقبل إشارة ضعيفة بشكل ملحوظ مع الأخير حتى، عندما تكون القنوات المعنية منفصلة عن بعضها بعشرات أو مئات الميجاهرتز وعند إجراء عمليات رصد للمجال الزمني في سلسلة إشارة المستقبل بين الخالط الأولـ والنطاق الأساسي فمن المرجح أن يظهر هذا التداخل اندفاعيًا.
في الوقت الحاضر أصبح من الشائع أكثر فأكثر أن العديد من أجهزة الاتصالات الرقمية بما في ذلك اللاسلكية تتعايش وتعمل بشكل متزامن في مكان قريب مادي، ومن الأمثلة النموذجية على ذلك هاتف ذكي مزود بشبكات (Wi-Fi) و(Bluetooth) و(GPS)، وقادر على العمل في بروتوكولات بيانات مختلفة وفي نطاقات تردد متعددة.
هذا القرب المادي جنبًا إلى جنب مع مجموعة واسعة من صلاحيات الإرسال والاستقبال الممكنة يخلق مجموعة متنوعة من سيناريوهات التداخل الصعبة، حيث تشير المصادر المتعددة للأدلة التجريبية إلى أن مثل هذا التداخل غالباً ما يظهر على أنه ضوضاء اندفاعية، والتي تهيمن في بعض الحالات على الضوضاء الحرارية.
ومع ذلك هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها فيما يتعلق بأصول ومظاهر معينة لهذا النوع من الضوضاء، وعلى سبيل المثال يمكن لجهاز إرسال قوي قريب (Wi-Fi) أن يتداخل بشكل ملحوظ مع مستقبل إشارة ضعيفة (GPS)، حتى عندما يتجاوز الفصل بين نطاقات التردد الخاصة بهم عرض النطاق الترددي الاسمي للقنوات بأوامر من حيث الحجم.
عندما يتم إجراء رصدات المجال الزمني لمثل هذا التداخل بعيد النطاق عند تردد المستقبل وعرض نطاق عريض نسبيًا لتجنب التوسع المفرط في العابرين، فمن المرجح أن يبدو هذا التداخل اندفاعيًا وإنّ فهم آلية هذا التداخل وطبيعته المندفعة كما تم تحليله مبدئياً مهم لتخفيفه بشكل فعال.
تشير الإشارة إلى الإشارة على أنّها اندفاعية إلى أنّ توزيع القوة اللحظية للإشارة له درجة عالية من الذروة بالنسبة لبعض التوزيع القياسي، مثل التوزيع الغوسي وقد يكون المحدد الكمي المشترك للذروة وعلى سبيل المثال التفرطح الزائد، ومع ذلك يتم اعتماد مقياس الذروة بالنسبة للإشارة الثابتة كنسبة “فائض إلى متوسط القدرة” واستخدام الوحدات “ديسيبل بالنسبة للثابت” أو ديسيبل.
- “GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.
الطبيعة الاندفاعية للتداخل بين القنوات
يمكن أن تكون مكونات الإشارة المستحثة في المستقبل بواسطة مرسلات الاتصال خارج النطاق نبضية وعلى سبيل المثال إذا كان المستقبل هو مستقبل تربيعي، مع مرشحات تمرير منخفضة متطابقة في القنوات، فقد يظهر المصطلح الرئيسي لإجمالي القدرة اللحظية للمكونات داخل الطور والمكونات التربيعية الناتجة عن مثل هذه الإرسالات خارج النطاق، كقطار نبضي تتكون من توليفة خطية من النبضات التي تنشأ في أوقات منفصلة وتتشكل على شكل الاستجابة النبضية التربيعية لهذه المرشحات.
بالنسبة إلى مرسل واحد تكون الفواصل الزمنية النموذجية بين تلك الأوقات المنفصلة مضاعفات مدة الرمز أو فترات زمنية منفصلة أخرى مستخدمة في مخطط التشكيل المصمم، وعلى سبيل المثال فترات الرقاقة والحراسة، كما أنّ عدم المثالية في تنفيذ الأجهزة لخطط التعديل المصممة مثل السلوك غير السلس للمعدِّل حول الصفر تساهم أيضًا في الأصول المنفصلة الإضافية للنبضات.
إذا كانت القيمة النموذجية لتلك الفترات الزمنية المنفصلة كبيرة بالمقارنة مع عرض النطاق العكسي للمستقبل فقد يكون قطار النبض هذا شديد الاندفاع، وتظهر إشارة التشكيل وتمثل تسلسل بتات عشوائي بسرعة (10 ميجابت / ثانية) أي (T = 100 نانوثانية)، كما يتم استخدام مرشح (FIR) لجيب التمام مفرط في أخذ عيناته مع عامل الانقلاب 0.35، وتأخير المجموعة لتشكيل النبض.
من المهم ملاحظة أنّ قطار النبضات النبضي لا ينتج بالضرورة بشكل مباشر عن الانقطاعات في اتساع أو طور الإشارة المرسلة، ولكن بالأحرى بسبب الانقطاعات في مشتقات الرتبة الأعلى لإشارة التعديل ولا علاقة لها عمومًا بحجم الغلاف أو نسبة الذروة إلى المتوسط للإشارة المرسلة، وعلى سبيل المثال فإنّ تعديل الطور المستمر (CPM) مع تقليل حجم التداخل النبضي بشكل عام عن طريق زيادة ترتيب المشتق الأول المتقطع بواحد، ولا يلغي التأثير تمامًا.
عند النظر إليها كدالة لكل من الوقت والتردد فإنّ إجمالي القدرة في مستقبل تربيعي هو مخطط طيفي في النافذة الزمنية للإشارة المرسلة، كما يمكن أن ينتج عدم سلاسة التعديل عن مجموعة متنوعة من عيوب الأجهزة، والأهم من ذلك طبيعة أي مخطط تعديل للاتصالات الرقمية ويحدد عدم النعومة هذا شروط التداخل في أجهزة الاستقبال خارج النطاق لتبدو مندفعًا.
- “CPM” هي اختصار لـ “Continuous phase modulation”.
- “FIR” هي اختصار لـ “Finite impulse response”.
مبدأ التداخل بين القنوات
إذا كان التعايش بين أجهزة اتصال متعددة في الهاتف الذكي وعلى سبيل المثال مصمماً استنادًا إلى متوسط قوة التداخل بين القنوات، فقد يؤدي ارتفاع نسبة الطاقة الزائدة إلى المتوسط للاضطرابات الاندفاعية إلى تدهور الأداء حتى عند التشغيل ضمن المواصفات، ومن ناحية أخرى فإنّ الطبيعة الاندفاعية للتداخل توفر فرصة لتقليل قوتها.
نظراً لأنّ ذروة الذروة الظاهرة لمرسل معين تعتمد على خصائص المستقبل ولا سيما عرض النطاق الترددي الخاص به، يمكن أن يكون النهج الفعال لتخفيف التداخل خارج النطاق كما يلي:
- السماح للمرحلة الأولية للمستقبل نطاق ترددي كبير نسبيًا، بحيث لا يتم توسيع العابرين بشكل مفرط ويظل التداخل خارج النطاق شديد الاندفاع.
- تنفيذ التخفيض النهائي لعرض النطاق الترددي ضمن المواصفات من خلال وسائل غير خطية، مثل المرشحات التناظرية.
كما يؤدي استخدام (DoL) إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء وزيادة معدلات البيانات لقناة الاتصال وعلى سبيل المثال (GPS) أو (WCDMA) في ظل وجود تداخل بين القنوات، أي من عمليات إرسال (Wi-Fi) ودراسة تجريبية؛ للتخفيف من التداخل الاندفاعي الناجم عن الوصول إلى حزم الارتباط عالي السرعة ؛1.95 جيجاهرتز (HSDPA)) من خلال عمليات إرسال (Wi-Fi) بسرعة (2.4 جيجاهرتز).
يمكن أن ينتج عدم سلاسة التعديل عن مجموعة متنوعة من عيوب الأجهزة والأهم من ذلك طبيعة أي مخطط تعديل للاتصالات الرقمية، ويحدد عدم النعومة هذا شروط التداخل في أجهزة الاستقبال خارج النطاق لتبدو مندفعًا، وإذا كان التعايش بين أجهزة اتصال متعددة في الهاتف الذكي مصمماً استناداً إلى متوسط قوة التداخل بين القنوات، فقد يؤدي ارتفاع نسبة الطاقة الزائدة إلى المتوسط للاضطرابات الاندفاعية إلى تدهور الأداء حتى عند التشغيل ضمن المواصفات.
- “WCDMA” هي اختصار لـ “Wideband Code Division Multiple Access”.
- “DoL” هي اختصار لـ “differential over-limiter”.
- “HSDPA” هي اختصار لـ “High Speed Downlink Packet Access”.
