فترة كود المرحلة في الاتصالات PCI

في أنظمة الاتصالات الساتلية بسبب الحركة النسبية بين الأقمار الصناعية والأرض، يؤثر تخالف تردد “دوبلر” الناتج بشكل سلبي على مزامنة الاتصالات، كما يقضي تعويض إزاحة تردد “دوبلر” وطريقة تعويض إزاحة الطور من تأثير دوبلر على التزامن، ويتم إجراء تخالف التردد المقابل وتعويض إزاحة الطور، وتُظهر نتائج المحاكاة أنّ نتائج المُزال تشكيله بعد تخالف التردد وتعويض إزاحة الطور تتفق جيدًا مع بيانات التشكيل الأصلية، ممّا يشير إلى أنّ الخوارزمية صحيحة ودقيقة.

أساسيات فترة كود المرحلة في الاتصالات PCI

نظراً لأنّ سرعة الحركة النسبية بين المطراف الأرضي المتنقل والساتل للمدار الأرضي المنخفض كبيرة جداً فإنّها تولد إزاحة كبيرة جدًا في التردد الدوبلري، وتؤثر بشكل خطير على أداء نظام الاتصالات الساتلية في المدار الأرضي المنخفض، لذلك فإنّ إحدى المشكلات المهمة التي يتعين حلها في أنظمة الاتصالات المتنقلة الساتلية ذات المدار المنخفض هي تقدير وإلغاء تخالف تردد “دوبلر”.

تحتوي خوارزمية تقدير تخالف التردد بشكل أساسي على خوارزمية مساعدة البيانات وخوارزمية مساعدة خالية من البيانات، والفرق بين الاثنين هو ما إذا كان ينبغي إضافة بيانات مساعدة معروفة في الرشقة وتعتمد معظم خوارزميات إزاحة التردد المدعومة بالبيانات على تقدير الاحتمالية القصوى، ومن بينها الخوارزميات الكلاسيكية مثل: خوارزمية (Fitz) وخوارزمية (Kay) وخوارزمية (Luise M).

• يتم استخدام فرق التأخير للحصول على معلومات زيادة المرحلة.

• بعد التنعيم والترجيح الخطي يتم الحصول على تخالف التردد.

• تدرك الخوارزمية الالتقاط السريع لمرحلة الكود بطريقة (FFT + IFFT)، وتستخدم طريقة البحث التسلسلي لتحقيق البحث عن تردد “دوبلر”.

• في مرحلة تتبع وتعويض إزاحة التردد، تُستخدم خوارزمية الحلقة المفتوحة الأمامية لتقدير تقريبي للتردد، وتُستخدم خوارزمية تقدير تخالف الطور للموجة الحاملة الأمامية؛ لتصحيح تخالف التردد المتبقي وتخالف الطور.

• تظهر نتائج المحاكاة أنّ الخوارزمية المقترحة تحافظ على دقة تقدير عالية في ظل انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، ولديها نطاق تقدير واسع.

• يتم تطبيقه في كوكبة إنترنت الأشياء الفعلية للقمر الصناعي.

ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “Signal to Noise Ratio”.

ملاحظة:“PCI” هي اختصار لـ “Phase Code Interval”.

ملاحظة:“IFFT” هي اختصار لـ “Inverse Fast Fourier Transform”.

ملاحظة:“FFT” هي اختصار لـ “Fast Fourier Transform”.

كيفية إنشاء إشارات فترة كود المرحلة PCI بالتتابع المباشر

يتم معالجة إشارة طيف ممتدة بالتتابع المباشر لنظام (DSSS) وهي الطريقة التي تشمل:

• إجراء امتلاك (DSSS) للحصول على تقديرات لتخالف التردد ومرحلة شفرة الانتشار.

• وتتبع الموجة الحاملة (DSSS) بناءً على تخالف التردد المقدر ومرحلة شفرة الانتشار من خلال استخدام إجراء ارتباط قائم على تحويلات الوقت والتردد؛ للحصول على دالة ارتباط معقدة بين مقطع إشارة (DSSS) ونسخة طبق الأصل من كود الانتشار، ولكل مجموعة من المقاطع لإشارة (DSSS) المستقبلة بناءً على تخالف التردد المقدر وطور كود التمديد لتعويض دوبلر التقريبي.

• تحديد طور الموجة الحاملة لكود الانتشار المقابلة لقمة الارتباط في دالة الارتباط المعقدة.

• المحاذاة في الطور لوظائف الارتباط المعقدة عن طريق تطبيق دوران طور على واحدة أو أكثر من وظائف الارتباط المعقدة باستخدام طور حامل كود الانتشار المحدد، للتعويض عن انزياح تردد “دوبلر” بين وظائف الارتباط المعقدة المتعاقبة.

• مجموع وظائف الارتباط المعقدة المحاذية في الطور على رمز البيانات.

• تقدير قطبية رمز البيانات بناءً على وظائف الارتباط المعقدة المجمعة، حيث يتضمن إجراء الارتباط بناءً على تحويل الوقت والتردد، لكل مجموعة من مقاطع إشارة (DSSS) المستلمة والحصول على مجموعة من العينات وإجراء وقت لتحويل التردد، وكذلك ضرب العينات المحولة بواسطة اقتران معقد من الوقت إلى نسخة متماثلة محولة التردد من كود الانتشار وإجراء تحويل زمني معكوس إلى التردد.

ملاحظة:“DSSS” هي اختصار لـ “Direct sequence spread spectrum”.

كيفية تتبع إشارات فترة كود المرحلة بالتتابع المباشر

قد يشتمل تنفيذ تتبع الناقل (DSSS) على الحصول على تقديرات مرحلة الموجة الحاملة والرمز وقد تشتمل الطريقة أيضًا على:

• الحصول على تقدير لتغير الطور لكود الانتشار بمرور الوقت بناءً على تقديرات مرحلة الموجة الحاملة والكود باستخدام إجراء ملاءمة المنحنى.

• يمكن أن يوفر تقدير مرحلة كود الانتشار بمرور الوقت باستخدام تركيب المنحنى أداءً محسنًا في سيناريوهات الإشارة إلى الضوضاء المنخفضة.

• يمكن تطبيق تركيب المنحنى على سبيل المثال عن طريق الانحدار الخطي أو مرشح “كالمان”.

• الحصول على مجموعة من النطاقات الزائفة باستخدام التقدير الذي تم الحصول عليه من انتشار طور الكود بمرور الوقت.

• استقبال عدد كبير من إشارات (DSSS) من مسيرات إشارة منفصلة مكانياً.

• الحصول لكل من إشارات (DSSS) المستقبلة على تعدد وظائف الارتباط.

• مواءمة وظائف الارتباط التي تم الحصول عليها من مختلف إشارات (DSSS) المستقبلة في الوقت المناسب.

• كما يمكن أن تشتمل الطريقة كذلك على اكتشاف التخالف بين قمم الارتباط في اثنتين من وظائف الارتباط المتعددة.

• تطبيق دوران طور على إحدى وظيفتي الارتباط، ومحاذاة قمم الارتباط في وظيفتي الارتباط.

• استيفاء قمم الارتباط بين المراحل في وظائف الارتباط المتتالية، والحصول على قيمة إزاحة جزئية.

• محاذاة قمم الارتباط في تعدد وظائف الارتباط بناءً على التحول الجزئي الذي تم الحصول عليه.

• قد يشمل تنفيذ استحواذ (DSSS) في الحصول على عدد من وظائف ارتباط الاستحواذ.

• تقدير تحول “دوبلر” من التغيرات في مرحلة ذروة الارتباط ضمن وظائف ارتباط الاستحواذ التي تم الحصول عليها.

• مع باستمرار وظائف الارتباط للاكتساب بناءً على تحول “دوبلر” المقدر، ويتم تحديد أن الاستحواذ ناجح إذا تجاوزت ذروة الارتباط في دالة ارتباط الاستحواذ المجمعة لعتبة محددة مسبقًا.

• قد تكون إشارة (DSSS) المستقبلة إشارة مفتاح إزاحة الطور (PSK)، ويمكن أن تشتمل الطريقة أيضًا على الحصول على وظيفة ارتباط لكل مجموعة من رموز البيانات في إشارة (DSSS) المستقبلة.

• تقدير قطبية البيانات لكل من وظائف الارتباط التي تم الحصول عليها.

• القضاء على قطبية البيانات المقدرة من كل من وظائف الارتباط التي تم الحصول عليها، وتلخيص دوال الارتباط لتعدد رموز البيانات بعد إزالة استقطاب البيانات المقدرة.

ملاحظة:“PSK” هي اختصار لـ “Phase shift keying”.

قد يكون لكل مجموعة من المقاطع طول أقل من مدة رمز البيانات، وقد يشتمل الحصول على وظيفة الارتباط لكل مجموعة من رموز البيانات في إشارة (DSSS) المستقبلة على: الحصول على وظائف الارتباط لكل من عدد محدد مسبقًا من الشرائح مواءمة وظائف الارتباط التي تم الحصول عليها في المرحلة، بناءً على تقدير “دوبلر” الذي تم الحصول عليه أثناء الحصول على (DSSS)، وإضافة العدد المحدد مسبقًا لوظائف الارتباط المتوافقة للحصول على دالة ارتباط متكاملة لأحد رموز البيانات المتعددة.