خطأ الطور المشترك في الاتصالات CPE

يستقبل الجهاز اللاسلكي رمز تعدد إرسال بتقسيم التردد (FDM) للمركبات الحاملة الفرعية لبيانات (FDM) المتساوية المكونة، بحيث ينقسم مخطط كوكبة مخطط التعديل إلى منطقتين أو أكثر ولكل منطقة من المناطق يتم استخلاص مجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية، والتي تقع داخل المنطقة ويتم حساب تقدير (CPE) الخاص بالمنطقة على هذا الأساس.

ما هو خطأ الطور المشترك CPE

خطأ الطور المشترك (CPE): هو دوران طور شائع عبر جميع الموجات الحاملة الفرعية لإرسال (OFDM) ويظهر (CPE) كدوران مشترك لكوكبة أزال تشكيلها، كما تقدم ضوضاء الطور عند كل تردد موجة حاملة فرعية أيضًا (ICI) للموجات الحاملة الفرعية المجاورة، وهذا التسرب الطيفي يحط من تعامد شكل موجة (OFDM) بحيث يتجلى هذا التدهور على أنّه “ضبابية” في كل نقطة كوكبة تمت إزالتها، ويمكن قياس مستوى (ICI) من خلال تدهور حجم متجه الخطأ (EVM) لوصلة الاتصال، بحيث تزداد ضوضاء الطور عادةً مع تردد الموجة الحاملة، وعلى سبيل المثال أحد الافتراضات العامة هو أنّ كثافة طيف القدرة (PSD) المرتبطة بضوضاء الطور تزداد بنحو (20 ديسيبل لكل عقد) من التردد.

• “CPE” هي اختصار لـ “co-phase error”.

• “ICI” هي اختصار لـ “Inter-Cell Interference”.

• “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”.

• “FDM” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiplexing”.

• “PSD” هي اختصار لـ “Power Spectral Density”.

أساسيات خطأ الطور المشترك CPE

يتم حساب متوسط ​​تقديرات (CPE) الخاصة بكل منطقة لإنتاج تقدير (CPE) شامل يستخدم لتعويض الموجات الحاملة الفرعية، وعلاوة على ذلك يُحسب تقدير أول (CPE) باستخدام رموز تجريبية مدمجة في أول رمز (FDM) مُستقبل ويستخدم لتعويض الموجات الحاملة الفرعية، كما يتم تعويض رمز (FDM) ثانٍ لا يحتوي على رموز تجريبية مضمنة باستخدام تقدير (CPE) الأول، ويتم حساب تقدير (CPE) ثانٍ باستخدام طريقة تقدير أعمى على الموجات الحاملة الفرعية المعوضة برمز (FDM)، والتي يتم تعويضها باستخدام تقدير (CPE) الثاني.

يتمثل أحد أهداف السطوح البينية الهوائية (5G) في التشغيل من ترددات حاملة أقل من (1 جيجاهرتز) إلى (100 جيجاهرتز) في إطار تقني واحد وذلك باستخدام التشكيل (OFDM)، بالنسبة لهذا الهدف تصبح ضوضاء الطور (PN) ضعفًا كبيرًا عند ترددات الموجة الحاملة فوق (6 جيجاهرتز) تقريباً، كما تشتمل ضوضاء الطور في إرسال (OFDM) على مكونين أساسيين:

• خطأ الطور المشترك (CPE).

• التداخل بين الموجات الحاملة (ICI).

نظراً لأنّ (CPE) ثابت لجميع الموجات الحاملة الفرعية داخل رمز (OFDM) ويمكن تقديره ويمكن إجراء تعويض (CPE) من خلال إدخال إشارات مرجعية لضوضاء الطور (PNRS) أو تجريبية ضمن إرسالات (OFDM)، وبالتالي فإنّ إضافة (PNRS) تسمح بتعويض (CPE)، ولكن فقط على حساب حمل إشارة دليلية إضافية ضمن رموز (OFDM).

لذلك فإنّ تقدير (CPE) هذا المستند إلى نمط تجريبي ثابت له عيب في ارتفاع النفقات بسبب التشوير التجريبي المطلوب لتعويض (PN)، وعلاوة على ذلك فإنّ الأجهزة المختلفة وسيناريوهات النشر لها مستويات مختلفة من المتطلبات لتخفيف ضوضاء الطور (PN)، وعلى سبيل المثال تمتلك معدات المستخدم (UE) والمحطات القاعدية متطلبات (PSD) لضوضاء الطور مختلفة اختلافًا كبيراً.

• “PNRS” هي اختصار لـ “Phase noise references signal”.

• “PN” هي اختصار لـ “Phase noise”.

• “UE” هي اختصار لـ “User Equipment”.

مبدأ عمل خطأ الطور المشترك CPE

يمكن تصنيف تجهيزات (UE) إلى مجموعات مختلفة فيما يتعلق بأداء (PN) استناداً إلى نطاق تردد التشغيل الخاص بها وتطبيق النظام اللاسلكي، مثل (eMBB) أو (URLLC) أو (mMTC) أو حالات استخدام أخرى، كما يوفر محطة أساسية لاسلكية أو معدات مستخدم تعوض خطأ طور شائع (CPE) في رمز تعدد إرسال بتقسيم التردد المستلم (FDM)، حيث تقوم المحطة الأساسية اللاسلكية أو جهاز المستخدم بمعالجة رمز (FDM) مسبقاً إلى الحصول على الموجات الحاملة الفرعية، والمعادلة لبيانات (FDM) المكونة لها.

تشتمل المحطة الأساسية اللاسلكية أو معدات المستخدم على مخطط كوكبة مقسم إلى منطقتين أو أكثر حيث يرتبط مخطط الكوكبة بخطة تعديل يستخدمها جهاز إرسال لجهاز مستخدم آخر، أو محطة قاعدة لتوليد حوامل بيانات فرعية (FDM) لرمز (FDM) والتي تم إرسالها بواسطة جهاز الإرسال، كما يقوم مقدر (CPE) المستند إلى رمز (FDM) لكل منطقة من المناطق، باستخراج مجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية المعادلة لبيانات (FDM)، والتي تقع داخل المنطقة ويحسب تقدير (CPE) الخاص بالمنطقة على مجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية المعادلة لبيانات (FDM) التي تقع ضمن منطقة.

يقوم مقدر (CPE) أيضاً بوضع متوسطات تقديرات (CPE) الخاصة بكل منطقة خاصة بالمناطق لإنتاج تقدير إجمالي (CPE)، كما يقوم معوض (CPE) بتعويض كل من الموجات الحاملة الفرعية لبيانات (FDM) المتساوية باستخدام تقدير (CPE) الإجمالي، ويوفر طريقة لتعويض خطأ الطور الشائع (CPE) في رمز تعدد الإرسال بتقسيم التردد (FDM) المُستقبل بواسطة جهاز استقبال لاسلكي، حيث تتم معالجة رمز (FDM) مسبقًا للحصول على بيانات مكونه المعادل (FDM) ناقلات فرعية.

تتضمن الطريقة تقسيم مخطط كوكبة فرعيًا إلى منطقتين أو أكثر، حيث يرتبط مخطط الكوكبة بخطة تعديل يستخدمها المرسل لتوليد الموجات الحاملة الفرعية لبيانات (FDM) لرمز (FDM)، الذي تم إرساله بواسطة المرسل وتتضمن الطريقة أيضاً لكل منطقة من المناطق، استخراج مجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية لبيانات (FDM) المتساوية التي تقع داخل المنطقة، وحساب تقدير (CPE) الخاص بالمنطقة على مجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية المتساوية لبيانات (FDM) التي تقع داخل المنطقة.

• “eMBB” هي اختصار لـ “Mobile Enhanced Mobile Broad Band”.

• “mMTC” هي اختصار لـ “massive Machine Type Communications”.

• “URLLC” هي اختصار لـ “Ultra-reliable low-latency communication”.

كيفية تقدير خطأ الطور المشترك CPE

تتضمن الطريقة حساب متوسط ​​تقديرات (CPE) الخاصة بكل منطقة خاصة بالمناطق لإنتاج تقدير إجمالي (CPE)، كما تتضمن الطريقة كذلك تعويض كل موجة حاملة فرعية لبيانات (FDM) المتساوية باستخدام تقدير (CPE) الإجمالي، ويوفر محطة قاعدة لاسلكية أو جهاز مستخدم يعوض خطأ طور مشترك (CPE) في كل سلسلة من رموز تعدد إرسال بتقسيم التردد المستقبَل (FDM)، حيث تكون المحطة الأساسية اللاسلكية أو جهاز المستخدم مسبقاً، أي تعالج رموز (FDM) للحصول على الموجات الحاملة الفرعية لبيانات (FDM) المتساوية المكونة لها.

تشتمل المحطة الأساسية اللاسلكية أو معدات المستخدم على مستقبل يتلقى أول رمز (FDM) في السلسلة التي تحتوي على رموز تجريبية مضمنة، ومقدر (CPE) يحسب تقدير (CPE) الأول لرمز (FDM) الأول باستخدام الرموز التجريبية، ومعوض (CPE) الذي يعوض الموجات الحاملة الفرعية المعادلة لبيانات (FDM) للرمز الأول (FDM) باستخدام تقدير (CPE) الأول.

كما يستقبل المستقبل رمز (FDM) ثانٍ يتبع رمز (FDM) الأول في السلسلة ولا يحتوي على رموز تجريبية مضمنة، بحيث يعوض المقدر (CPE) الموجات الحاملة الفرعية المعادلة لبيانات (FDM) لرمز (FDM) الثاني باستخدام تقدير (CPE) الأول، ويحسب مقدِّر (CPE) تقديرًا ثانيًا لـ (CPE) لرمز (FDM) الثاني باستخدام طريقة تقدير أعمى على الموجات الحاملة الفرعية المعوضة لبيانات (FDM) لرمز (FDM) الثاني، ويقوم المعوض (CPE) بتعويض الموجات الحاملة الفرعية المعوضة لبيانات (FDM) المعادلة لرمز (FDM) الثاني باستخدام تقدير (CPE) الثاني.