اقرأ في هذا المقال
يستخدم “GSM FCCH” قناة تصحيح التردد “51 إطاراً” متعدد الأطر يُنقل على تردد البث “GSM”، وفي “51 إطاراً” متعدد الإطارات، تحتل الفتحة الزمنية الأولى “TS0” وتكرر الإرسال مرة واحدة في “10 أرتال” من “TDMA“.
ما هي قناة تصحيح التردد
قناة تصحيح التردد: هي قناة بث تستخدمها محطات “GSM” الرئيسية، كما يوفر نغمة فريدة من نوعها من “67.7 كيلو هرتز” لمحطات الهاتف المحمول، وتُستخدم هذه النغمة لمزامنة الساعة المحلية لجهاز الاستقبال المحمول مع المحطة الأساسية وهذا ضروري لاستخراج البيانات بشكل صحيح.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
- “FCCH” هي اختصار لـ “Frequency Correction Channel”.
- “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
أساسيات قناة تصحيح التردد
يتم توفير “FCCH” بشكل أساسي في إطار “GSM” لغرض المزامنة بين “BTS” و”GSM Mobile”، كما إنّها قناة للوصلة الهابطة، وتحمل إشارة موجة مستمرة تساعد الهاتف المحمول على إيجاد تخالف التردد بين “BTS” و”MS”، والمعلومات الواردة في هذه الرشقة هي جميع الأصفار التي تنتج موجة جيبية مستمرة تبلغ حوالي “67.7 كيلو هرتز” فوق التردد المركزي الحامل للترددات الراديوية، وتستخدم قناة “FCCH” هذه “FB” للإرسال.
المعيار الأكثر انتشاراً في الاتصالات اللاسلكية الخلوية هو حالياً النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM”، كما يستخدم “GSM” مزيجاً من الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” والنفاذ المتعدد بتقسيم التردد “FDMA” لغرض مشاركة مورد الطيف، كما تعمل شبكات “GSM” عادةً في نطاقات التردد “900 ميجاهرتز” و”1900 ميجاهرتز”.
وعلى سبيل المثال يستخدم “GSM-900” عادةً الطيف الراديوي في نطاقات “890 ميجاهرتز” – “915 ميجاهرتز” للوصلة الصاعدة أي محطة متنقلة إلى محطة الإرسال والاستقبال الأساسية، وفي نطاقات “935 ميجاهرتز” – “960 ميجاهرتز” للوصلة الهابطة أي محطة أساسية إلى محطة متنقلة، ممّا يوفر “124 RF” القنوات متباعدة عند “200 كيلو هرتز”.
ويستخدم “GSM-1900” نطاقات “1850 ميجاهرتز” – “1910 ميجاهرتز” للوصلة الصاعدة ونطاقات “1930 ميجاهرتز” – “1990 ميجاهرتز” للوصلة الهابطة، كما ينقسم الطيف لكل من الوصلة الصاعدة والهابطة إلى ترددات حاملة بعرض “200 كيلو هرتز” باستخدام “FDMA“، ويتم تخصيص تردد موجة حاملة واحد أو أكثر لكل محطة قاعدة.
ينقسم كل تردد موجة حاملة إلى ثماني فترات زمنية باستخدام “TDMA” بحيث تشكل ثماني فترات زمنية متتالية رتل “TDMA” واحداً بمدة “4.615 مللي ثانية”، كما تحتل القناة المادية فترة زمنية واحدة داخل رتل “TDMA” ويُشار أيضاً إلى كل فجوة زمنية داخل إطار ما باسم “رشقة”، ويتم ترقيم أرتال “TDMA” لتردد الموجة الحاملة وتشكيلها في مجموعات من “26 إطاراً” أو “51 إطاراً” من “TDMA” تسمى إطارات متعددة.
- “BTS” هي اختصار لـ “base transceiver station”.
- “FDMA” هي اختصار لـ ” Frequency division multiple access”.
- “MS” هي اختصار لـ “Mobile Station”.
- “RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.
التزامن مع إشارة FCCH
جهاز استقبال لاسلكي لنظام خلوي رقمي أو ما شابه ذلك والذي يرسل أو يستقبل وعلى سبيل المثال الإشارات الصوتية عن طريق تشفيرها ويكتشف بسهولة وموثوقية إشارة متزامنة، كما يتم الكشف عن إشارة التزامن “FCCH” عن طريق تحويل إشارة إرسال محولة للنطاق الأساسي مع دائرة محول تماثلي إلى رقمي، ثم عن طريق اكتشاف قيمة ارتباط بإشارة مرجعية محددة مسبقاً.
كما تم تصميم النظام الخلوي الرقمي وهو نوع من المهاتفة الراديوية للسماح لمجموعة من المطاريف باستخدام قناة واحدة، وفي نفس الوقت من خلال نهج تعدد الإرسال بتقسيم الوقت عن طريق تشفير الإشارات الصوتية للإرسال والاستقبال.
وعند تشغيله يقوم هذا النوع من المطراف بمسح الترددات المتلقاة بالتتابع في عدد محدد مسبقاً من القنوات وعلى سبيل المثال “124 قناة”، ويكشف “FCCH” التي يتم إدخالها في القناة في دورة محددة مسبقاً، وكما يتكون نموذجياً من “10 إطاراً” أو “11 إطاراً في تسلسل شدة مجال أقوى، للتعرف على القناة بما في ذلك القناة “FCCH” كقناة تحكم.
بعد ذلك يكتشف الجهاز ويستقبل قناة تحكم مخصصة للمنطقة التي تنتمي إليها، كما تم تصميم قناة التحكم لتشكيل فجوة زمنية لإرسال المعلومات المختلفة، حيث يستقبل كل مطراف وفي النظام الخلوي الرقمي وفي قناة التحكم من أجل تلقي معلومات، مثل معلومات عن محطة أساسية ترسل قناة التحكم ومعلومات عن محطة قاعدة مجاورة ومعلومات لاستدعاء المحطة.
ولهذه الغاية يصحح الجهاز توقيت المعالجة بناءً على “FCCH” ويكشف تقريباً توقيت إرسال المعلومات الضرورية و”FCCH” هي إشارة مزامنة مخصصة بنمط بت، حيث عندما يتم فك تشفيرها تستمر البيانات ذات القيمة “0” لعدد محدد مسبقاً من البتات، وفي النظام الخلوي الرقمي يكون مخطط البتات مشفراً تفاضلياً ثم يتم تشكيل مفتاح إزاحة أدنى بمرشح غاوسي “GMSK” للإرسال.
آلية عمل قناة FCCH
تُرسل القناة “FCCH” كموجة مشتركة من الإشارات “I” و”Q” التي يتغير مستوى الإشارة فيها في موجة جيبية مع اختلاف طور قدره “90 درجة”، وفي قناة التحكم يخالف تردد الموجة الحاملة “+67.7 كيلوهرتز” أثناء إرسال “FCCH”.
وبالتالي يتم ترتيب النظام الخلوي الرقمي لاكتشاف توقيت “FCCH” عن طريق استخراج مكونات إشارة القناة “FCCH” من إشارة مستقبلة مع مرشح تمرير النطاق، ومزامنة العملية بأكملها تقريباً مع قناة التحكم بناءً على نتيجة الكشف عن التوقيت .
في مثل هذه الحالة التي يتم فيها استخراج مكونات إشارة “FCCH” باستخدام مرشح تمرير النطاق، كلما كان عرض نطاق مرشح تمرير النطاق أضيق وزادت دقة الكشف، ومع ذلك إذا كان عرض النطاق أضيق فإنّ خصائص استجابة مرشح تمرير النطاق تميل إلى التدهور، ومن ناحية أخرى يتميز هذا النظام الخلوي الرقمي بأنّ مدة “FCCH” قصيرة مثل “550 ثانية”، بحيث إذا تدهورت خصائص استجابة مرشح تمرير النطاق يصبح من الصعب العثور على “FCCH”.
بالإضافة إلى ذلك في النظام الخلوي الرقمي قد تكون هناك حالة يتم فيها إزاحة التردد عن طريق إزاحة دوبلر أو حيث يكون للتردد الناقل نفس طيف التردد، مثل إزاحة “FCCH” في بيانات أخرى غير “FCCH” بحيث عندما يكون النطاق يتم استخدام مرشح تمرير، فهناك مشكلة تتمثل في اكتشاف توقيت “FCCH” بشكل خاطئ أو لا يمكن اكتشافه على الإطلاق.
وبالتالي إذا تم اكتشاف توقيت “FCCH” عن طريق الخطأ أو تعذر اكتشافه على الإطلاق، كما تتم إعادة محاولة الكشف عن “FCCH” الذي يتم إرساله مراراً وتكراراً في دورة محددة مسبقاً، بحيث يكون الوقت مطلوباً في النظام الخلوي الرقمي حتى تصبح المكالمة ممكنة.
ومن ناحية أخرى هناك طريقة لاكتشاف “FCCH” من دفق بيانات تم فك تشفيره، أي إذا تم تشكيل “FCCH” بواسطة تدفق بيانات بقيمة “0” فيمكن اكتشافه عن طريق الكشف عن الارتباط بين تدفق البيانات المستخرج من التشكيل وتيار البيانات بقيم متتالية “0”.
ومع ذلك في مثل هذا النظام الخلوي الرقمي قد تكون نتيجة فك التشفير خاطئة بسبب الضوضاء أو الخبو بالإضافة إلى انزياح دوبلر، وعلى وجه الخصوص بالنسبة لمستوى الضوضاء قد تكون هناك حالة يتدهور فيها “Eb / NO” إلى 10 [dB] أو أقل، حيث أنّ “Eb” هي طاقة الإرسال لكل بت و”NO” هي كثافة قدرة الضوضاء، وفي مثل هذه الحالة يكون لتدفق البيانات المُزيل تشكيله معدل خطأ أعلى بحيث لا يمكن اكتشاف “FCCH” بشكل صحيح.
ومن ناحية أخرى يمكن النظر في نهج يتم فيه إنشاء إشارات “I” و”Q” عن طريق الكشف المتعامد للإشارة المستقبلة، ويتم اكتشاف الارتباط بين إشارات “I” و”Q” من خلال الاستفادة من حقيقة أن فرق الطور لديهم يبلغ “90 درجة” في “FCCH”، وبالتالي الكشف عن “FCCH”.
