كيفية إرسال تكرار البيانات في نظام الاتصالات اللاسلكية

يتعلق نظام إرسال تكرار البيانات في نظام الاتصالات اللاسلكية بطريقة وجهاز لإرسال نسخ البيانات في نظام اتصال لاسلكي وفي إحدى طرق تكوين جهاز المستخدم لتكرار البيانات، بحيث ينسخ جهاز المستخدم وحدة البيانات إلى وحدة البيانات الأولى ووحدة البيانات الثانية، ويبني جهاز المستخدم وحدة بيانات بروتوكول التحكم في الارتباط اللاسلكي الثانية لإرسال وحدة البيانات الثانية.

أساسيات إرسال تكرار البيانات في نظام الاتصالات اللاسلكية

تقوم وحدة البيانات وهي وحدة بيانات خدمة التحكم في الارتباط اللاسلكي بتلقى من جهاز المستخدم أوامر التحكم من عقدة الشبكة، بحيث يتم استخدام أمر التحكم لتعطيل نسخ البيانات ويتجاهل جهاز المستخدم وحدة بيانات بروتوكول التحكم في الارتباط اللاسلكي الثانية، إذا كانت وحدة بيانات بروتوكول التحكم في الارتباط الراديوي الثانية تحتوي على وحدة بيانات خدمة التحكم في الارتباط الراديوي الثانية.

مع الزيادة السريعة في الطلب على كميات كبيرة من البيانات التي سيتم نقلها من وإلى أجهزة الاتصالات المحمولة، تطورت شبكات الاتصالات الصوتية المتنقلة التقليدية إلى شبكات تتواصل مع حزم بيانات بروتوكول الإنترنت (IP)، وقد توفر اتصالات حزم بيانات (IP) هذه خدمات الصوت عبر بروتوكول الإنترنت والوسائط المتعددة والبث المتعدد وخدمات الاتصال عند الطلب لمستخدمي أجهزة الاتصالات المحمولة.

إنّ بنية الشبكة النموذجية هي شبكة النفاذ الراديوي العالمي المتطور (E-UTRAN)، بحيث يمكن لنظام (E-UTRAN) أن يوفر سرعة نقل بيانات عالية، من أجل تنفيذ خدمات الصوت عبر بروتوكول الإنترنت والوسائط المتعددة الموصوفة أعلاه، كما أنّ نظام اتصال لاسلكي متعدد الوصول يتضمن شبكة النفاذ (AN) مجموعات هوائيات متعددة، ويظهر هوائيان فقط لكل مجموعة هوائي ولكن يمكن استخدام عدد أكبر أو أقل من الهوائيات لكل مجموعة هوائي.

كما إنّ محطة الوصول (AT) متصلة بالهوائيات، حيث ترسل الهوائيات المعلومات للوصول إلى المحطة عبر الوصلة الأمامية وتلقي المعلومات من محطة الوصول عبر الوصلة العكسية، كما أنّ محطة الوصول (AT) هي في الاتصال بالهوائيات، حيث يرسل الهوائيان معلومات إلى (AT) عبر الوصلة الأمامية ويتلقى معلومات من (AT) عبر الوصلة العكسية، وفي نظام (FDD) تكون وصلات الاتصال تستخدم ترددات مختلفة للاتصال، وعلى سبيل المثال قد تستخدم الوصلة الأمامية (120 تردداً) مختلفاً عن ذلك المستخدم في الوصلة العكسية.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

• “AT” هي اختصار لـ “Access-Terminal”.

• “FDD” هي اختصار لـ “Frequency-Division-Duplex”.

• “E-UTRAN” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Terrestrial-Radio-Access-Network”.

• “AN” هي اختصار لـ “access-network”.

مبدأ إرسال تكرار البيانات في نظام الاتصالات اللاسلكية

غالباً ما يشار إلى كل مجموعة من الهوائيات أو المنطقة التي تم تصميمها للتواصل فيها على أنها قطاع من شبكة الوصول، كما يتم تصميم كل مجموعة من مجموعات الهوائيات للتواصل مع أطراف الوصول في قطاع من المناطق التي تغطيها شبكة الوصول، وفي الاتصال عبر الوصلات الأمامية يمكن لهوائيات الإرسال لشبكة الوصول أن تستخدم تشكيل الحزمة، من أجل تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء للوصلات الأمامية لمطارفي الوصول المختلفة.

وأيضاً تستخدم شبكة نفاذ تستخدم تشكيل الحزمة للإرسال إلى محطات الوصول المبعثرة عشوائيًا عبر التغطية الكاملة لشبكة الوصول، وبشكل عام يتسبب في تداخل أقل لمطاريف الوصول في الخلايا المجاورة مقارنة بشبكة الوصول، والتي ترسل عبر هوائي واحد إلى جميع محطات الوصول الخاصة بها وقد تكون شبكة نفاذ (AN) محطة ثابتة أو محطة قاعدة تُستخدم للاتصال بالمطاريف، وقد يُشار إليها أيضاً بنقطة وصول (AN) أو عقدة (B) أو محطة قاعدة أو محطة قاعدة (AN) محسنة أو عقدة (eNB).

يتم توفير بيانات حركة المرور لعدد من تدفقات البيانات من مصدر البيانات إلى معالج بيانات الإرسال (TX) كما يتم إرسال كل تيار بيانات عبر هوائي إرسال خاص به، ومعالج بيانات (TX) تنسيقاً ورموزاً وإرسال إشارات بيانات حركة المرور لكل تدفق بيانات، استناداً إلى مخطط تشفير معين تم اختياره لتدفق البيانات هذا لتوفير بيانات مشفرة.

يمكن مضاعفة البيانات المشفرة لكل قطار بيانات ببيانات تجريبية باستخدام تقنيات (OFDM)، حيث عادةً ما تكون بيانات الدليل عبارة عن مخطط بيانات معروف تتم معالجته بطريقة معروفة، ويمكن استخدامه في نظام المستقبل لتقدير استجابة القناة، كما يتم بعد ذلك تشكيل البيانات التجريبية والمشفرة متعددة الإرسال لكل تدفق بيانات أي تعيين رمز بناءً على مخطط تشكيل معين، وعلى سبيل المثال (BPSK) أو (QPSK) أو (M-PSK) أو (M-QAM) المختارة لتيار البيانات هذا لتوفير رموز التشكيل .

يمكن تحديد معدل البيانات والتشفير والتشكيل لكل تدفق بيانات من خلال التعليمات التي يقوم بها المعالج، وفي نظام الاستقبال من (NR) يتم استقبال الإشارات المشكّلة المرسلة عن طريق الهوائيات ويتم توفير الإشارة المستقبلة من كل هوائي إلى جهاز الاستقبال المعني (RCVR)، وكما يتضمن المستقبل المرشحات والتضخيم وتحويل الإشارات إلى أسفل إشارة مستقبلة معنية، وترقيم الإشارة المكيفة لتوفير عينات وتعالج العينات بشكل إضافي لتوفير تيار رمز “مُستقبل” مقابل.

ثم ينتقل معالج بيانات (RX) من (N) بناءً على تقنية معالجة المستقبل الخاصة ويستقبل مستقبل (RA) ويعالج دفق (NRA) للرموز المستقبلة لتوفير تدفق (NTA) للرموز “المكتشفة”، كما يقوم معالج البيانات (RX) بعد ذلك بإزالة التشكيل وإزالة التداخل، وفك تشفير كل دفق رمز تم اكتشافه لاستعادة بيانات حركة المرور لتدفق البيانات، كما تُعد المعالجة بواسطة معالج (RX) مكملة لتلك التي يقوم بها معالج (MIMO TX) ومعالج بيانات (TX) في نظام الإرسال.

• “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiplexing” و”MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-multiple-output”.

• “NRA” هي اختصار لـ “Network-Remote-Access” و”RCVR” هي اختصار لـ “radio-receiver”.

• “BPSK” هي اختصار لـ “Binary-phase-shift-keying” و”QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature-Phase-Shift-Keying”.

• “M-PSK” هي اختصار لـ “Mary-Phase-Shift-Keying” و”M-QAM” هي اختصار لـ “M-ary-quadrature-amplitude-modulation”.

طريقة إرسال تكرار البيانات في نظام الاتصالات اللاسلكية

يحدد المعالج بشكل دوري مصفوفة التشفير المسبق التي يجب استخدامها، كما يقوم المعالج بصياغة رسالة ارتباط عكسي تشتمل على جزء فهرس مصفوفة وجزء قيمة رتبة، وقد تشتمل رسالة الارتباط العكسي على أنواع مختلفة من المعلومات المتعلقة برابط الاتصال أو تدفق البيانات المستلم، وتتم معالجة رسالة الارتباط العكسي بعد ذلك بواسطة معالج بيانات (TX)، والذي يتلقى معالج بيانات (TX) أيضاً بيانات حركة المرور لعدد من تدفقات البيانات من مصدر بيانات، ويتم تعديلها بواسطة مُعدِّل مشروط بأجهزة الإرسال.

في نظام الإرسال يتم استقبال الإشارات المعدلة من نظام الاستقبال عن طريق الهوائيات، بشرط استقبال وإزالة التشكيل بواسطة مزيل التشكيل، ومعالجتها بواسطة معالج بيانات (RX) لاستخراج رسالة الارتباط العكسي المرسلة بواسطة نظام الاستقبال، والمعالج يحدد بعد ذلك مصفوفة التشفير المسبق التي يجب استخدامها لتحديد أوزان تشكيل الحزمة ثم تعالج الرسالة المستخرجة.

كما يمكن استخدام جهاز اتصال في نظام اتصال لاسلكي لتنفيذ (UEs) أو (AT) أو المحطة الأساسية (AN)، ويفضل أن يكون نظام الاتصالات اللاسلكية هو نظام (AN LTE) وقد يشتمل جهاز الاتصال على جهاز إدخال وجهاز إخراج ودائرة تحكم، ووحدة معالجة مركزية (CPU) وذاكرة ورمز البرنامج وجهاز الإرسال والاستقبال، كما تقوم دائرة التحكم بتنفيذ كود البرنامج في الذاكرة عبر (CPU) وبالتالي تتحكم في تشغيل جهاز الاتصال.

• “CPU” هي اختصار لـ “Central-Processing-Unit”.

• “LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.