اقرأ في هذا المقال
يتم استخدام إجراء الوصول العشوائي في سيناريوهات مختلفة، بما في ذلك الوصول الأولي أو التسليم أو إعادة التأسيس، ومثل أنظمة (3GPP) الأخرى يوفر إجراء الوصول العشوائي طريقة للنفاذ القائم على التنازع وعدم التنازع، وتشتمل قناة الوصول العشوائي المادي (PRACH) على مكونات تمهيدية للوصول العشوائي (RA) تم إنشاؤها من تسلسلات (Zadoff-Chu).
أساسيات قناة PRACH
قد تتضمن طريقة الاتصال اللاسلكي التي يتم تنفيذها بواسطة كيان وظائف جهاز المستخدم (UEF) تحديد عامل قياس مرتبط بتحديد تواتر موارد قناة الوصول العشوائي المادي (PRACH)، وتحديد على الأقل جزئياً على عامل القياس ودورية موارد التوصيل (PRACH)، حيث يتم تمديد دورية موارد التوصيل (PRACH) مقارنةً بالتواتر الدوري لموارد الوصول (PRACH).
قد يشتمل كيان (UEF) للاتصال اللاسلكي على ذاكرة ومعالج واحد أو أكثر مقترن عمليًا بالذاكرة، وقد يتم تكوين الذاكرة ومعالج واحد أو أكثر، وقد يخزن وسيط غير عابر يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر واحدًا أو أكثر من الإرشادات للاتصال اللاسلكي، وقد يؤدي تنفيذ واحد أو أكثر من التعليمات عند تنفيذها بواسطة معالج واحد أو أكثر من كيان (UEF)، إلى قيام معالج واحد أو أكثر بتحديد عامل قياس (PRACH).
قد تتضمن طريقة الاتصال اللاسلكي التي يقوم بها كيان (ANF) تحديد عامل تحجيم ليتم استخدامه من قبل كيان (UEF) بالاشتراك مع تحديد تواتر موارد قناة الوصول العشوائي المادية (PRACH)، ويجب توسيع موارد التوصيل (PRACH) بالمقارنة مع دورية الوصول لموارد (PRACH)، والإشارة إلى عامل القياس لكيان (UEF).
يمكن تقديم (16 PRACHs) مختلفة كحد أقصى في خلية وفي (FDD) يتم تمييز (PRACHs) المختلفة إمّا عن طريق استخدام رموز خلط تمهيدية مختلفة، أو باستخدام كود التخليط المشترك مع توقيعات وقنوات فرعية مختلفة، وبين الحد الأقصى (8 ASC) ممكن وبالتالي توفير وسيلة لتحديد أولويات الوصول بين (ASC) من خلال تخصيص المزيد من الموارد، للفئات ذات الأولوية العالية مقارنة بالفئات ذات الأولوية المنخفضة؛ لإجراء مكالمات طوارئ ذات أولوية أكبر.
كما يتم تقسيم فتحات الوصول الـ 15 المتاحة بين 12 قناة فرعية لـ (RACH)، ولا يمكن اختيار معدات المستخدم (UE) إلّا لإرسال الوصلة الصاعدة إذا كانت متزامنة مع الوقت، بحيث تصبح قناة الوصول العشوائي المادية (PRACH) عاملاً رئيسياً بين تجهيزات المستعمل غير المتزامنة، ونظام الوصول المتعامد للوصلة الصاعدة (LTE).
يُعد التصميم المناسب ضرورياً لتوفير فرص وصول عشوائي متكررة كافية وتقدير دقيق لمزامنة تجهيزات المستعمل للتكيف مع نطاقات الخلايا المختلفة وظروف الشبكة دون استخدام موارد غير ضرورية، ممّا قد يؤدي إلى انخفاض في سعة الوصلة الصاعدة، ومع ذلك فإنّ كل هذه المتطلبات تجعل التصميم القوي إجراءً معقدًا للغاية.
- “3GPP” هي اختصار لـ “The 3rd Generation Partnership Project” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.
- “PRACH” هي اختصار لـ “Physical random access channel” و”RACH” هي اختصار لـ “random access channel”.
- “FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex” و”RA” هي اختصار لـ “Random Access”.
كيفية تصميم قناة الوصول العشوائي المادي PRACH
يتم إرسال نموذجي لقناة النفاذ العشوائي المادي (PRACH) في رتل فرعي خاص، ويمكن أن يستخدم (PRACH) شكل موجة نفاذ متعدد بتقسيم تردد مشقوق (B-IFDMA) جزئياً؛ لتلبية تنظيم عرض نطاق القناة المشغولة (OCB)، وفي بعض الأنظمة يمكن استخدام جزء (UL) من الإطار الفرعي الخاص لنقل (PRACH).
كما يمكن استخدام منطقة الفترة الزمنية التجريبية للوصلة الصاعدة (UpPTS) أو منطقة (UpPTS) الممتدة التي تشغل آخر أربعة رموز (OFDM) للإطار الفرعي الخاص لإرسال (PRACH)، وبدلاً من ذلك يمكن نقل (PRACH) عبر إطار فرعي UL منتظم والذي يمكن أن يكون مفيدًا للخلايا الكبيرة، ويمكن أن يشتمل الإطار الفرعي الخاص على جزء (DL) وجزء (UL).
يمكن استخدام رموز N الأولى في الرتل الفرعي الخاص لعمليات إرسال (DL)، حيث يمثل N عددًا صحيحاً وكما يمكن أن تكون هناك فجوة بين جزء (DL) وجزء (UL)، ممّا يمكّن جهاز الإرسال من التبديل بين استقبال (DL) وإرسال (UL)، ويمكن إرسال (PRACH) أثناء جزء (UL) من الرتل الفرعي الخاص ويمكن لـ (PRACH) استخدام (4 رموز)، ولكن يمكن استخدام عدد مختلف من الرموز لـ (PRACH) أيضًا.
ويمكن إرسال (PRACH) باستخدام بنية إطار فرعي متشابك مثل بنية إطار فرعي (B-IFDMA) لتلبية تنظيم (OCB)، ويمكن فصل إجمالي عرض النطاق الترددي للنظام إلى عدة (interlaces) ويمكن فصل نظام (20 ميجاهرتز) إلى (10 interlaces)، ويمكن أن يشتمل التشابك الواحد على 10 مجموعات موارد (RBs).
- “OCB” هي اختصار لـ “occupied channel bandwidth” و”B-IFDMA” هي اختصار لـ “Block Interleaved Frequency Division Multiple Access”.
- “DL” هي اختصار لـ “Downlink” و”UL” هي اختصار لـ “Uplink”.
- “UpPTS” هي اختصار لـ “Uplink Pilot Time Slot” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.
تطور تصميم قناة PRACH
يتم استخدام (PRACH) لتقدم التوقيت، ومع ذلك في تصميم (3GPP LTE) لا يمكن أن يوفر (PRACH) مع الهيكل المتشابك أداء تقدير توقيت مناسب، ولا يوجد حد أدنى لعرض النطاق الترددي للقناة وتنظيم (PSD) على النطاق (3.5 جيجاهرتز) ممّا يضعف الدافع وراء البنية المتداخلة، لذلك من الممكن الحصول على تصميم (PRACH) عبر (PRBs) المستمرة في الطيف غير المرخص به (3.5 جيجاهرتز).
كما يمكن أن يشتمل تصميم (PRACH) الجديد على تمهيد (PRACH) يتم نقله عبر (PRBs) المستمرة والتي يمكن أن يكون لها فوائد مختلفة، ويمكن أن يكون لـ (PRACH) عبر (PRB) المستمر دقة تقدير توقيت أفضل مقارنة بالبنية المتداخلة، ولا يوجد تنظيم بشأن الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي للقناة وقيود (PSD) وبالتالي لا توجد عقوبة لإرسال (PRACH) عبر (PRBs) المستمرة.
يمكن أن تكون تفاصيل المورد لنقل (PRACH) أصغر وبالتالي يمكن تقليل الحمل لنقل (PRACH)، ويمكن استخدام عدد من (PRBs) أقل من 10 لإرسال (PRACH)، حيث أنّ الهيكل المتشابك يحتوي على 10 (PRBs) لكل دمج، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن يكون التأثير على القنوات الأخرى ذات البنية المتداخلة محدودًا، وبالتالي فإنّ تصميم (PRACH) الجديد مع (PRBs) المستمرة للتشغيل على الطيف (3.5 جيجاهرتز) يمكن أن يقلل من الحمل (PRACH) ويحسن دقة تقدير التوقيت مقارنة بالبنية المتداخلة.
كما يمكن تمديد تمهيد (PRACH) من نظام (LTE) القديم، وعلى غرار تصميم (PRACH) في نظام (LTE) القديم يمكن تقليل تباعد الموجات الحاملة الفرعية، ويمكن إرسال تنسيق (PRACH) مشابه لتنسيق التمهيد عبر إطار فرعي (UL) عادي، وتباعد الموجة الحاملة الفرعية لتنسيق تمهيد (PRACH) هو (1.25 كيلو هرتز) ومدة (CP) هي (103.13 ميكرومتر)، والتي يمكن تطبيقها على الخلايا التي يبلغ نصف قطرها حوالي (14 كم) أي مع أقصى انتشار تأخير يبلغ (6.25 ميكرومتر).
- “PSD” هي اختصار لـ “Power Spectral Density”.
- “CP” هي اختصار لـ “circular periodic”.
