كيفية تحديد المؤشر الجزئي للنطاق الترددي في الاتصالات اللاسلكية

يتعلق تحديد المؤشر الجزئي للنطاق الترددي بشكل عام بالاتصال اللاسلكي، وبشكل خاص بطريقة إرسال إشارة إلى مؤشر جزئي لعرض النطاق الترددي وجهاز اتصال لاسلكي، كما يتم اعتماد الراديو الجديد (NR) في (3GPP) كتقنية رئيسية؛ لدعم تشغيل الجيل التالي من الشبكات اللاسلكية، كما توفر تقنية (NR) هياكل وبنيات بروتوكول راديوي مرنة لتلبية مجموعة متنوعة من متطلبات سيناريو الخدمة، مثل الإنتاجية العالية والموثوقية العالية والكمون المنخفض والاستهلاك المنخفض للطاقة.

أساسيات تحديد المؤشر الجزئي للنطاق الترددي في الاتصالات اللاسلكية

يُنظر إلى ملف تعريف (RAN) كأحد تقنيات تحقيق (NR) المهمة، وتقوم خلية في شبكة متصلة لاسلكيًا بتكوين معلمات الطبقة المادية بشكل تكيفي، بما في ذلك معلمات شكل الموجة ومعلمات التشفير ومعلمات التشكيل، للتكيف مع الاتصال بين محطة قاعدة وأجهزة المستخدم الخاصة بها (UE).

من المستحسن أن تقوم الخلية ديناميكياً بتكوين إعدادات ملف تعريف (RAN) لاستيعاب إمكانيات الاتصال ومتطلبات الخدمة لكل جهاز مستخدم في الخلية، ومع ذلك في كل مرة تتصل فيها تجهيزات المستعمل ترسل وتستقبل بالمحطة الأساسية، وقد تحدث حمل إشارة ممّا يؤدي إلى إهدار موارد الشبكة واستهلاك كبير للطاقة.

لذلك هناك حاجة في المجال لطرق توفير معلومات ملف تعريف (RAN) مع تقليل الحمل والتأخير في الإشارات، ويتم تشغيل ملف تعريف الوصول الراديوي لخلية من خلال تكوين مجهر النطاق الترددي المقترن (BWP)، وهو غير مزدوج وكما أنّ أي وظيفة أو خوارزمية للشبكة يمكن إجراؤها في الأجهزة أو البرامج أو مجموعة من البرامج والأجهزة.

قد تتوافق الميزات مع الوحدات النمطية التي قد تكون برامج أو أجهزة أو برامج ثابتة أو أي مجموعة منها وقد يشتمل تنفيذ البرنامج على إرشادات قابلة للتنفيذ، بواسطة الكمبيوتر مخزنة على وسيط يمكن قراءته بواسطة الكمبيوتر، مثل الذاكرة أو أي نوع آخر من أجهزة التخزين وعلى سبيل المثال واحد أو أكثر من المعالجات الدقيقة أو أجهزة الكمبيوتر ذات الأغراض العامة القادرة على معالجة الاتصالات، وقد تؤدي وظائف الشبكة أو الخوارزميات المبرمجة.

قد يكون المعالج الدقيق أو الكمبيوتر للأغراض العامة مصنوعاً من دائرة متكاملة خاصة بالتطبيق أو مصفوفة منطقية قابلة للبرمجة أو قد تستخدم معالج إشارة رقمية واحدًا أو أكثر (DSPs)، وتعمل على تلك الأجهزة ولكن كبرامج ثابتة أو في الأجهزة أو الأجهزة، ويستخدم التطبيق الحالي ملف تعريف (RAN) لإرسال إشارة إلى معلمات (RAN)، وتسهيل عمليات الإرسال والاستقبال بين خلية في شبكة نفاذ راديوي ومحطة متنقلة واحدة على الأقل (مثل UE).

• “NR” هي اختصار لـ “New Radio” و”UE” هي اختصار لـ “User Equipment”.

• “DSP” هي اختصار لـ “Digital signal processing” و”RAN” هي اختصار لـ “Radio access network”.

• “BWP” هي اختصار لـ “Band-Width Part” و”3GPP” هي اختصار لـ “Third Generation Partnership Project”.

مبدأ تحديد المؤشر الجزئي للنطاق الترددي

يوفر ملف تعريف (RAN) طريقة تتميز بالتوافق مع تكوين الطبقة المادية، ومن خلال تقديم معلومات ملف تعريف (RAN) باستخدام آلية الفهرسة، يمكن تقليل مقدار التأخير في الإشارة المتولدة في ملف تعريف (RAN) بشكل كبير مع دعم مرونة نظام شبكة (NR)، وبنية شبكة الاتصالات اللاسلكية على سبيل المثال نظام  (LTE) أو نظام (LTE-A) أو نظام (LTE Advanced Pro)، هو على الأقل محطة أساسية واحدة وجهاز مستخدم واحد (UE) وشبكة.

يشتمل عادةً على عنصر واحد أو أكثر من عناصر الشبكة العشوائية التي توفر الاتصال ويمكن أن تكون (UE) شبكة كشبكة أساسية (CN) أو شبكة حزمة متطورة (EPC)، أو شبكة وصول راديوي عالمي متقدم (E-UTRA) أو نواة من الجيل التالي (NGC) أو الإنترنت، وتواصل من خلال شبكة الوصول اللاسلكي (RAN) التي حددتها المحطة الأساسية.

وكما أنّ تجهيزات المستعمل تشمل على محطة متنقلة و(UE) متنقل أو جهاز متنقل و(UE) لاسلكي لاتصالات المستخدم، وقد تكون (UE) جهازاً لاسلكياً محمولًا، والذي قد يتضمن هاتفاً محمولاً ويتم تكوين تجهيزات المستعمل لإرسال واستقبال الإشارات عبر واجهة راديوية مع خلية واحدة أو أكثر في شبكة نفاذ لاسلكي.

تشمل المحطات الأساسية العقدة  (NB) كما في (LTE) والعقدة المتطورة (eNB) كما في (LTE-A) ووحدة التحكم في الشبكة اللاسلكية (RNC) كما في (UMTS) و(GSM / GERAN)، والتحكم في وحدة التحكم في المحطة الأساسية (BSC)، وعقدة تطور الراديو الجديدة (NR-eNB) كما في (NR) والجيل التالي من العقدة (gNB) كما في (NR)، والاتصال اللاسلكي أي جهاز آخر قادر على إدارة موارد الراديو.

يمكن توصيل المحطة الأساسية بالشبكة من خلال واجهة لاسلكية لاستيعاب واحدة أو أكثر من تجهيزات المستعمل، ويتم تكوين المحطة الأساسية لتوفير خدمات الاتصال وفقًا لواحدة على الأقل من تقنيات الوصول إلى الراديو التالية (RATs)، وتتضمن تقنية الوصول اللاسلكي (RAT) إمكانية التشغيل البيني العالمي (WiMAX) للوصول إلى الميكروويف، ونظام الاتصالات المتنقلة العالمي (GSM) وشبكة الوصول اللاسلكي (GSM EDGE).

• “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

• “RAT” هي اختصار لـ “Radio Access Technology” و”RNC” هي اختصار لـ “Radio Network Controller”.

• “BSC” هي اختصار لـ “base station controller” و”GERAN” هي اختصار لـ “GSM EDGE Radio Access Network”.

• “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System” و”EPC” هي اختصار لـ “Evolved Packet Core”.

• “NGC” هي اختصار لـ “Next Generation Core” و”E-UTRA” هي اختصار لـ “Evolved Universal Mobile”.

تطور عمل تحديد المؤشر الجزئي للنطاق الترددي

تعمل المحطة الأساسية على توفير تغطية راديوية لمنطقة جغرافية معينة باستخدام عدد وافر من الخلايا التي تشكل شبكة نفاذ راديوي، كما تدعم المحطة الأساسية تشغيل الخلية وتعمل كل خلية لخدمة تجهيزات (UE) واحدة على الأقل ضمن تغطيتها الراديوية، كما يشار إليها بواسطة (3GPP TS36.300) وتقدم كل خلية خدمات لاستيعاب واحد أو أكثر من تجهيزات المستعمل داخل تغطيتها الخلوية وتقع كل خلية ضمن تغطيتها الراديوية.

وجدولة موارد الوصلة الصاعدة والوصلة الصاعدة اختيارياً للوصلة الهابطة وإرسال حزمة الوصلة الصاعدة اختيارياً لتجهيزات (UE) واحدة على الأقل، ويمكن للمحطة الأساسية الاتصال بواحدة أو أكثر من تجهيزات المستعمل في نظام الاتصالات اللاسلكية من خلال تعدد الخلايا، وقد تخصص الخلية موارد الارتباط الجانبي (SL) لدعم خدمة التقارب (ProSe)، وقد تحتوي كل خلية على منطقة تغطية متداخلة مع خلايا أخرى.

كما يلبي هيكل إطار (NR) متطلبات الموثوقية العالية وسرعة البيانات العالية والتأخير المنخفض كالسعة الكبيرة عالية السرعة (eMBB)، والاتصال من خلال عدد كبير من (UEs (mMTC))، والموثوقية الفائقة والتأخير المنخفض (URLLC)، والغرض من ذلك هو دعم التكوينات المرنة من أجل تلبية متطلبات اتصالات الجيل التالي وعلى سبيل المثال (5G) بشكل أكثر كفاءة.

قد يعمل تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) على النحو المتفق عليه في (3GPP) كمرجع لأشكال موجة (NR)، ويمكن أيضاً استخدام تعداد (OFDM) القابل للتطوير مثل تباعد الموجات الحاملة الفرعية التكيفية وعرض نطاق القناة والبادئة الدورية (CP)، وعلاوة على ذلك يمكن تصور ثلاثة أنظمة تشفير مرشحة لـ NR وهي:

• فحص التكافؤ منخفض الكثافة (LDPC).

• الشفرة القطبية.

• شفرة توربو، ويمكن تشكيل تكييف نظام التشفير بناءً على ظروف القناة أو تطبيقات الخدمة.

ملاحظة:“URLLC” هي اختصار لـ “Ultra Reliable Low Latency Communications” و”LDPC” هي اختصار لـ “low-density parity-check”.

ملاحظة:“OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing” و”eMBB” هي اختصار لـ “enhanced Mobile Broadband”.

ملاحظة:“mMTC” هي اختصار لـ “Massive Machine-Type Communications” و”SL” هي اختصار لـ “Side-link”.