يتضمن تصنيف القناة الكشف عن مصدر التداخل، وهناك عدة طرق لإنجاز هذه العملية مثل قياسات “RSSI” وحزم الأخطاء المتتالية وحزم الخطأ المتوسطة، وهناك مزايا وعيوب لكل طريقة على سبيل المثال يسمح “RSSI” للجهاز بشكل سلبي بتقييم كل قناة، ويمكن حتى أن تسمح بتقييم قنوات “ISM” المختلفة بفاصل زمني قدره “625”.
ما هو قفز التردد في الاتصالات المتنقلة
قفز التردد: هو أسلوب بديل للاتصالات اللاسلكية المتنقلة، كما يُعنى بأداء معدل الخطأ في البتات “BER” لنظام قفزة واحدة خلوية و نظام قفز التردد متعدد النفاذ “FHMA” يعمل من خلال قناة خبو رايلي متعددة المسارات، كما يؤخذ في الاعتبار تشكيل “MFSK” مع إزالة تشكيل غلاف القانون التربيعي غير المتماسك وتشفير “Reed-Solomon”.
تمت دراسة الوصول المتعدد والتداخل الخلوي المجاور لنظام “FHMA الخلوي” لتوضيح مدى حساسية كلا النظامين للمشكلة القريبة أو البعيدة، كما تتم مقارنة أداء نظام “FHMA” بأداء نظام “DS-CDMA” لعرض نطاق متساوٍ للنظام، وكذلك تأثير قيم عامل إعادة استخدام التردد “N” على سعة نظام نظام قفز التردد الخلوي.
- “MFSK” هي اختصار لـ “M-ary FSK”.
- “RSSI” هي اختصار لـ “Received Signal Strength Indicator”.
- “FHMA” هي اختصار لـ “Frequency-hopping Multiple Access”.
- “ISM” هي اختصار لـ “Industrial, Scientific, and Medical”.
- “DS-CDMA” هي اختصار لـ “Direct Sequence Code Division Multiple Access”.
- “BER” هي اختصار لـ “Bit Error Ratio”.
أساسيات قفز التردد
يشهد سوق الهواتف المحمولة زيادة كبيرة في حجم الطلب وكذلك في متطلبات الجودة، والمورد المحدد في هذا السوق شديد التنافسية هو طيف التردد المتاح، وفي شبكات “GSM” كانت إعادة استخدام التردد هي الأداة الأساسية لتحسين إدارة الطيف وهذه الطريقة في بعض الأحيان غير كافية، ومع ذلك بالنسبة للشبكات الأكثر ازدحاماً.
وقفز التردد “FH” هو أسلوب يسمح للمرء بتوسيع السعة المتاحة للشبكات المتنقلة أو تحسين جودة الخدمة من خلال متوسط التداخل وتنوع التردد، كما تعتمد التطبيقات الحالية لـ “FH” على أنماط التنقل العشوائي أو الدوري، كما تم تحسين “FH” من خلال خوارزمية إرشادية بسيطة لتخصيص الترددات للخلايا وجدولة التنقل التردد لكل هاتف محمول.
وتتم مقارنة أداء النهج في شبكة متزامنة مع “FH” العشوائي والدوري والتطبيقات المثلى لإعادة استخدام التردد الثابت، كما أنّ خوارزميات التنقل التي تستخدم شكلاً من أشكال التحسين المتحكم فيه بخلاف التنقل العشوائي والدوري يمكن أن تحسن بشكل كبير جودة الخدمة وتحقق متوسط التداخل، وإذا قررت الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات تنفيذ مثل هذه الميزة أو السماح للمشغلين بالتحكم في قفز التردد عن طريق باستخدام الخوارزميات الخاصة بهم.
يشتمل مزيل تشكيل الطيف الممتد بقفزات التردد على مرشح واسع النطاق يغطي عرض نطاق انتشار الطيف ومرشح ضيق النطاق، ويمكن اختياره لتمرير أي واحد من عدد من النطاقات الفرعية التي تشكل عرض نطاق انتشار الطيف، كما يتم تبديل عامل التصفية من النطاق الواسع إلى النطاق الضيق استجابةً لتحديد اكتساب المزامنة.
كما يتم الحصول على التزامن نفسه في أحد التجسيدات عن طريق جمع المخرجات من مجموعة قنوات كل منها يتلقى بشكل انتقائي واحداً من عدد من ترددات التنقل المحددة مسبقاً، ومقارنة العتبة للإشارة المجمعة لاختبار التزامن وفي تكوين بديل يتم ربط الإشارة المستقبلة والإشارة المرجعية المحلية، ويتم دمج الإشارة المرتبطة ثم تتم مقارنة الإشارة المدمجة بالعتبة ومع تحديد التزامن عندما يكون النواتج من أحد مقارنات العتبة أو المُدمج.
أجبر الطلب على الاتصالات اللاسلكية الباحثين على استغلال التكنولوجيا الرقمية لتلبية الطلب المتزايد على الخدمة، وقد أدى هذا الطلب إلى قيود شديدة على السعة في العديد من المجالات ويجري النظر في تقنيات انتشار الطيف كوسيلة لدعم هذه الخدمات.
كما أنّ خصائص الوصول المتعدد لتقسيم الشفرات “CDMA” تجعله مثالياً للتطبيق في شبكة الراديو الخلوية المتنقلة، كما تم تقديم منهجية تصميم نظام “CDMA” الخلوي باستخدام “FH / FSK” غير المتماسك، كما تم عرض معادلة سعة “CDMA” ونموذج التداخل للبيئة الخلوية.
- “FH” هي اختصار لـ “Frequency hopping”.
- “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
مبدأ عمل وتطور قفز التردد
قفز التردد هو أسلوب فعال يتم فيه تصحيح الخطأ عن طريق التوزيع العشوائي لخطأ الكساد الناتج عن الخبو، كما يتم تطبيق ترجمة التردد على أساس معالجة الإشارات الرقمية ويقترح هيكل جهاز إرسال واستقبال القفز السريع للترددات، ويتم أولاً وصف مبادئ مُعدِّل قفزات التردد ومرشح ترجمة التردد لاستقبال الإشارة القفزة.
ثم تم تطوير جهاز إرسال واستقبال تجريبي “1.5 جيجاهرتز” أي 128 كيلوبت في الثانية” مشفر تفاضلياً أو رباعي الأطوار رباعي الإزاحة “QPSK“، وكشف تفاضلي يمكنه القفز بين “96 تردداً” وعرض نطاق “12.288 ميجاهرتز”، كما تم التأكيد على أنّ زمن تبديل التردد “32 ثانية” يتحقق في المرسل أي المستقبل وأنّ تردد المستقبل يترجم ويفكك تشكيل الإشارة المقطوعة في غضون “75 ثانية تقريباً”.
كما يتم تقييم التأثير المشترك لقفزات التردد في بيئة الخبو ومع تصحيح الخطأ الأمامي بشكل تجريبي ويحل الهيكل المقترح محل أجهزة توليف التردد التقليدية، والتي تتكون من مقسم التردد وحلقة مغلقة الطور بواسطة مذبذبات التردد الثابت بحيث يمكن تحقيق تبديل التردد السريع، وعلاوةً على ذلك يستخدم النظام المقترح طاقة قليلة جداً وهو صغير ممّا يجعله مناسباً لتصغير “LSI”.
يتم تقديم تقنية للتحكم في تخصيص التردد في تسلسل قفزة لنظام اتصالات رقمية لقفز التردد، كما يتم تشكيل تسلسل القفزة مبدئياً، بحيث من المرجح أن تختلف القنوات المتتالية اختلافاً جوهرياً في التردد لذلك يمكن إرسال أوامر استبدال القناة مرتين على قفزات متتالية دون إشعار، حيث يتم تقليل احتمال قيام مصدر ضوضاء عريض النطاق بحظر القنوات المتتالية.
كما تتم مراقبة عدد القنوات التي تم تحديدها على أنّها تتطلب الاستبدال في تسلسل القفزة بحيث يمكن تنفيذ عملية إصلاح تسلسل قفزة، أو إنهاء ارتباط الاتصالات إذا أصبحت حركة بيانات استبدال القناة كبيرة جداً، وأصبحت الأجهزة التي تتضمن تقنيات الاتصالات اللاسلكية منتشرة بشكل متزايد في المجتمع الحديث، والنتيجة الحتمية لهذا الاتجاه هي أنّ أطياف التردد ستصبح أكثر ازدحاماً وأكثر عرضة للتداخل.
وفي الوقت نفسه أصبح المستهلكون مهتمين بشكل متزايد بخصوصية وأمن الاتصالات، وبالتالي فإنّ مهندسي الأنظمة الذين يصممون مجموعة متنوعة من أنظمة الاتصالات اللاسلكية، بما في ذلك الهواتف الخلوية واللاسلكية ويتجهون بشكل متزايد إلى طرق إشارات الطيف الرقمية المنتشرة لتحقيق جودة صوت أفضل وأمن أكبر، واستخدام عرض النطاق الترددي بشكل أكثر كفاءة ممّا يمكن تحقيقه مع طرق الإشارات الأخرى مثل الاتساع أو تعديل التردد دون تمديد عرض النطاق.
تم تقديم تقنية محسنة لاختيار قناة تسلسل قفزة واستبدالها في نظام اتصالات قفز التردد، وكما يتم اشتقاق تسلسل قفزة أولي بتقسيم تعدد قنوات التردد، والتي قد تحدث الاتصالات عبرها إلى مجموعات فرعية بحيث لا تتداخل نطاقات تردد القنوات داخل كل مجموعة فرعية، كما يتم تبديل الترددات داخل كل مجموعة فرعية بشكل شبه عشوائي، حيث يكون التقليب الخاص فريداً لوصلة الاتصالات التي تم اشتقاق تسلسل القفزة من أجلها.
كما يتم بعد ذلك تشكيل تسلسل القفزة من خلال دمج القنوات من المجموعات الفرعية بحيث لا توجد قناتان من نفس المجموعة الفرعية متجاورتين مع بعضهما البعض، وعلى سبيل المثال عن طريق إرسال إشارات المجموعات الفرعية، وقنوات التردد المتاحة التي لم يتم دمجها في تسلسل القفزة محجوزة لاستخدامها كترددات احتياطية.
- “LSI” هي اختصار لـ “Large-scale integration”.
- “QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature phase shift keying”.
