طريقة تتبع الإشارات المرجعية PTRS

في شبكة اتصالات لاسلكية موجودة مثل شبكة (2G) أو (3G) أو (4G)، تقع جميع نطاقات تردد التشغيل لنظام الاتصالات ضمن نطاق تردد أقل من (6 جيجاهرتز)، ولكن يتوفر عدد أقل من نطاقات تردد التشغيل ضمن نطاق التردد هذا وتتزايد لا يمكن تلبية متطلبات الاتصال، ومع ذلك لم يتم استخدام الكثير من نطاقات التردد بشكل كامل في نطاق تردد أعلى من (6 جيجاهرتز).

أساسيات تتبع الإشارات المرجعية PTRS

تقوم الصناعة بالبحث والتطوير لشبكة اتصالات لاسلكية من الجيل التالي كشبكة (5G) يكون نطاق تردد التشغيل فيها أعلى من (6 جيجاهرتز) لتوفير خدمة اتصالات بيانات فائقة السرعة، ويشمل نطاق التردد المتاح لشبكة اتصالات لاسلكية من الجيل التالي ضمن نطاق التردد فوق (6 جيجاهرتز)، كنطاق تردد يبلغ (28 جيجاهرتز) أو (39 جيجاهرتز) أو (60 جيجاهرتز) أو (73 جيجاهرتز.

ونظراً لأنّ نطاق تردد التشغيل لشبكة الاتصالات اللاسلكية من الجيل التالي يزيد عن (6 جيجاهرتز)، فإن شبكة الاتصالات اللاسلكية من الجيل التالي تتميز بخصائص ملحوظة لنظام اتصالات عالي التردد، مثل النطاق الترددي الكبير وصفيفات الهوائيات المتكاملة للغاية وذلك لتسهيل تنفيذ إنتاجية عالية نسبيًا، ومع ذلك مقارنة بشبكة الاتصالات اللاسلكية الحالية، فإنّ شبكة الاتصالات اللاسلكية من الجيل التالي التي تعمل في النطاق فوق (6 جيجاهرتز) تخضع لتشويه تردد الراديو الوسيط الأكثر شدة، وخاصة التأثير الناتج عن ضوضاء الطور (PHN).

بالإضافة إلى ذلك فإنّ التأثير الناتج عن تأثير دوبلر وإزاحة التردد المركزي (CFO) على أداء نظام الاتصالات عالية التردد يصبح أكثر حدة مع ارتفاع نطاق التردد، والسمة المشتركة لضوضاء الطور وتأثير دوبلر هي أنّ خطأ في الطور يتم إدخاله في استقبال البيانات لنظام الاتصالات عالي التردد، وبالتالي فإنّ أداء نظام الاتصالات عالية التردد يتدهور أو حتى الأداء العالي لا يمكن لنظام الاتصالات الترددية العمل.

يتم استخدام ضوضاء المرحلة كمثال، ويتدهور مستوى ضوضاء الطور عند مستوى 20 * لوغاريتم (f1 / f2) مع زيادة نطاق التردد، فمثلاً يكون مستوى ضوضاء الطور في نطاق تردد (28 جيجاهرتز) أعلى بمقدار (23 ديسيبل) من مستوى ضوضاء الطور في نطاق تردد (2 جيجاهرتز)، ويفرض مستوى ضوضاء الطور الأعلى تأثيرًا أكبر على خطأ الطور الشائع (CPE).

لحل المشكلة التقنية لخطأ الطور يستخدم نظام الاتصالات اللاسلكية من الجيل الجديد نوعين من أشكال الموجات، وهما تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) وتعدد إرسال فورييه المنفصل لتقسيم التردد المتعامد (DFT-s-OFDM)؛ لإجراء الإرسال في اتجاه الوصلة الصاعدة، بالإضافة إلى ذلك يتم تصميم الإشارة المرجعية لتتبع الطور (PTRS) في كلا النوعين من أشكال الموجة.

• “OFDM” هي اختصار لـ “” و”PTRS” هي اختصار لـ  “Phase Tracking Reference Signal”.

• “CPE” هي اختصار لـ “common phase error” و”CFO” هي اختصار لـ  “center frequency offset”.

• “PHN” هي اختصار لـ “Phase noise” و”DFT” هي اختصار لـ  “Discrete Fourier Transformation”.

كيفية تتبع الإشارات المرجعية PTRS

يتم تعيين (PTRS) في المجال الزمني قبل إجراء تحويل فورييه المنفصل (DFT) على رموز مشكلة لرمز (DFT-s-OFDM)، وعادة يشار إلى M المتتالية (PTRSs) المعينة إلى نفس رمز (DFT-s-OFDM) على أنّها قطعة، ويُشار إلى اثنين من (PTRSs) متتاليتين على أنهما مقطع واحد ويتضمن رمز (DFT-s-OFDM) هذا أربعة أجزاء.

عندما تشكل مجموعة من مستخدمي (DFT-s-OFDM) في نفس الخلية مجموعة من المستخدمين في تقنية متعددة المدخلات ومخرجات متعددة (MU-MIMO)، يتم تعيين (PTRSs) إلى رموز (DFT-s-OFDM) التي يتم إرسالها وقد يتداخل مستخدمو (DFT-s-OFDM) هؤلاء في المجال الزمني، وعلى الرغم من أنّه يمكن إجراء تعويض الطور لـ (PTRSs) بعد اكتشاف (MIMO)، فقد يظل التداخل المتبقي يؤثر على أداء تقدير (PTRS)، وبالتالي يقلل من أداء تتبع ضوضاء المرحلة.

هذه الظاهرة هي تصادم (PTRS) بين المستخدمين، وبالمثل عندما ترسل مجموعة من مستخدمي (DFT-s-OFDM) في خلايا مختلفة رموز (DFT-s-OFDM) على مورد تردد زمني واحد، فقد يحدث تصادم (PTRS) بين المستخدمين، ولا يوجد حل لتضارب PTRS بين المستخدمين ويتم توفير طريقة معالجة (PTRS)، بما في ذلك:

• تلقي معلومات المؤشر الأول ومعلومات المؤشر الثانية من جهاز الشبكة، حيث يتم استخدام معلومات المؤشر الأولى للإشارة إلى موقع النطاق الزمني، والذي سيتم إرسال (PTRS) فيه ويتم استخدام معلومات المؤشر الثانية للإشارة إلى إزاحة موقع النطاق الزمني الأولي الذي تم تعيين (PTRS) إليه.

• ربط (PTRS) بواحد أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM) بناءً على معلومات البيان الأولى ومعلومات البيان الثانية.

• إخراج رمز (DFT-s-OFDM) واحد أو أكثر.

• كما يتم إرسال بواسطة جهاز شبكة معلومات المؤشر الأول ومعلومات المؤشر الثاني إلى محطة طرفية، حيث يتم استخدام معلومات المؤشر الأولى للإشارة إلى موقع المجال الزمني، وحيث يجب إرسال (PTRS) بواسطة الجهاز، ويتم استخدام معلومات المؤشر الثانية للإشارة إلى إزاحة موقع النطاق الزمني الأولي الذي يتم تعيين (PTRS) إليه بواسطة المطراف.

ملاحظة:“MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input-multiple-output”.

مبدأ تتبع الإشارات المرجعية PTRS

يتم استقبال رمز (DFT-s-OFDM) أو أكثر من رموز (DFT-s-OFDM) المرسلة بواسطة الجهاز، حيث يتم تعيين رمز (DFT-s-OFDM) واحد أو أكثر بواسطة الجهاز إلى (PTRS)، بناءً على معلومات الإشارة الأولى والثانية معلومات دلالة، ويتم تعيين (PTRS) إلى رمز (DFT-s-OFDM) استنادًا إلى موقع المجال الزمني لـ (PTRS) وإزاحة موقع المجال الزمني الأولي الذي تكون (PTRS) فيه تقابل؛ لتجنب مشكلة تداخل المجال الزمني بين (PTRSs) المعينة إلى رموز (DFT-s-OFDM) لمطاريف مختلفة إلى حد ما، وبالتالي التغلب على مشكلة تصادم (PTRS) بين مستعملين مختلفين.

يتم استخدام معلومات الدلالة الثانية للإشارة إلى إزاحة موقع النطاق الزمني الأولي الذي تم تعيين (PTRS) إليه، بواسطة المحطة تتضمن على وجه التحديد معلومات الإشارة الثانية يستخدم للإشارة إلى تخالف موقع المجال الزمني الأولي الذي تقابل إليه (PTRS)، والذي يتعلق برمز (DFT-s-OFDM) الأول وأول رمز (DFT-s-OFDM) هو أول رمز (DFT-s-OFDM) في رتل فرعي تقابل إليه (PTRS)، ويشتمل الإطار الفرعي على رمز (DFT-s-OFDM) واحد أو أكثر.

تتم موازنة (PTRS) المعينة إلى رمز (DFT-s-OFDM) عند مستوى رمز (DFT-s-OFDM)، بحيث يمكن تجنب تصادم (PTRS) بين المطاريف إلى حد ما وبالتالي تحسين دقة تتبع الطور، وكما إنّ أول رمز (DFT-s-OFDM) الذي تقابل إليه (PTRS) هو أول رمز (DFT-s-OFDM) والذي يتم ربط (PTRS) إليه، وفي إطار فرعي يتضمن رمز (DFT-s-OFDM) واحدًا أو أكثر ويتضمن كل رمز (DFT-s-OFDM) عددًا من الرموز المشكلة.

يتم موازنة (PTRS) المعينة إلى رمز (DFT-s-OFDM) عند مستوى رمز مُشكل بحيث يمكن تجنب تصادم (PTRS) بين المطاريف إلى حد ما وبالتالي تحسين دقة تتبع الطور، وتكون معلومات البيان الثانية واحدة على الأقل من المعلومات التالية رقم منفذ إشارة مرجعية لإزالة التشكيل (DMRS) للطرف، ورقم منفذ (PTRS) للطرف أو هوية خلية (ID) للجهاز، وقد تكون معلومات الإشارة الثانية عبارة عن رقم منفذ (DMRS) لإشارة مرجعية لإزالة التشكيل للطرف أو رقم منفذ (PTRS) للطرف.

وبالنسبة للمطاريف الموجودة في نفس الخلية تختلف أرقام منافذ (DMRS) الخاصة بها عن بعضها البعض وأنّ أرقام منافذ (PTRS) تختلف أيضًا عن بعضها البعض، لذلك فإنّ إزاحات مواقع المجال الزمني الأولية لـ (PTRSs) التي تم الحصول عليها بناءً على أرقام منافذ (DMRS) الخاصة بالمطاريف المختلفة مختلفة أيضًا أو تختلف أيضًا إزاحات مواقع المجال الزمني الأولية لـ (PTRSs)، والتي تم الحصول عليها بناءً على أرقام منافذ (PTRS) الخاصة بالمطاريف المختلفة.

• “DMRS” هي اختصار لـ  “Demodulation Reference Signal”.