مؤشر جودة القناة المشتركة في الاتصالات CQI

يرمز (CQI) إلى مؤشر جودة القناة، كما يوحي الاسم فهو مؤشر يحمل معلومات حول مدى جودة أو سوء جودة قناة الاتصال، وهذا (CQI) مخصص لـ (HSDPA) ويحتوي (LTE) أيضاً على (CQI) لغرضه الخاص.

أساسيات مؤشر جودة القناة المشتركة CQI

في (HSDPA)، تتراوح قيمة (CQI) من 0 إلى 30، ويشير 30 إلى أفضل جودة للقناة ويشير 0.1 إلى أفقر جودة للقناة، واعتمادًا على قيمة تقارير (UE) تنقل الشبكة البيانات بحجم كتلة نقل مختلف وإذا حصلت الشبكة على قيمة (CQI) عالية من (UE)، فإنّها تنقل البيانات ذات حجم كتلة النقل الأكبر والعكس صحيح.

ولو أرسلت الشبكة كتلة نقل كبيرة على الرغم من أنّ (UE) أبلغت عن انخفاض (CQI)، فمن المحتمل جدًا أن تكون (UE) قد فشلت في فك تشفيرها، أي تسبب خطأ (CRC) على جانب (UE) وأنّ (UE) ترسل (NACK) إلى الشبكة ويتعين على الشبكة إعادة إرسالها ممّا يؤدي بدوره إلى مضيعة لموارد الراديو.

وفي حالة إذا أبلغت (UE) عن جودة جودة عالية حتى عندما تكون جودة القناة الحقيقية رديئة، سترسل الشبكة حجمًا كبيرًا من كتلة النقل وفقًا لقيمة (CQI)، وسيصبح من المحتمل جدًا أن تكون (UE) قد فشلت في فك تشفيرها أي تسبب خطأ (CRC) على جانب (UE)، وأنّ (UE) ترسل (NACK) إلى الشبكة ويتعين على الشبكة إعادة إرسالها مما يؤدي بدوره إلى إهدار الموارد الراديوية.

• “CQI” هي اختصار لـ “Channel-Quality-Indicator”.

• “UE” هي اختصار لـ “User-Equipment”.

• “CRC” هي اختصار لـ “Cyclic-redundancy-check”.

• “NACK” هي اختصار لـ “Negative-ACKnowledgement”.

• “HSDPA” هي اختصار لـ “High-Speed-Downlink-Packet-Access”.

العوامل التي تلعب دوارا في قياس CQI

• نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR).

• الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء (SINR).

• إشارة إلى ضوضاء بالإضافة إلى نسبة التشويه (SNDR).

في معظم الحالات يشتق صانع الشرائح معادلة رياضية معقدة تسمى نموذج القناة ويشتق SNR / SINR / SNDR من نموذج القناة، وبعد ذلك يقومون بالكثير من الاختبارات لربط (SNR) المقاس و(BLER) المقاس بواسطة مجموعة الشرائح وإنشاء جدول داخلي أو معادلة للارتباط، وسيُستخدم جدول التعيين أي الوظيفة في النهاية لتحديد قيمة (CQI).

ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “signal-to-noise-ratio” و”SNDR” هي اختصار لـ “Signal-To-Noise-And-Distortion-Ratio”.

ملاحظة: “SINR” هي اختصار لـ “Signal-Quantity-and-Interference-and-Noise-Quantity” و”BLER” هي اختصار لـ “Block-Error-Rate”.

مبدأ عمل مؤشر جودة القناة CQI

في شبكات المستخدمين المتعددين والمتعددين والمخرجين والمخرجين طويل المدى (MU-MIMO-LTE) يلعب مؤشر جودة القناة (CQI) دورًا حيويًا، ويعتبر (CQI)، وأمراً بالغ الأهمية في وصف معلومات القناة لتخصيص مخطط التشكيل والتشفير المناسب (MCS)، ومع ذلك فإنّ الحصول على قيم (CQI) لكل فاصل زمني للإرسال (TTI) يستلزم حتماً الاستخدام، ويمكن أن يؤدي إلى تدهور غير مرغوب فيه في الكفاءة الطيفية (SE) بالإضافة إلى زيادة معدل الخطأ.

لذلك يًعد توفير (CQI) دقيقاً وموثوقًا به مع انخفاض النفقات مهمة معقدة، كما يتم اعتماد مخطط تنبؤ (CQI)، باستخدام خوارزمية التغذية الأمامية للشبكة (FF-NN) لأنظمة (MU-MIMO-LTE) المتقدمة، وفي البداية يتم تنفيذ نموذج قناة لشبكة (MU-MIMO-LTE) المتقدمة، ومن خلال هذا النموذج يتم توقع (CQI) ويتم ضغط القيم التي تم الحصول عليها باستخدام تقنية ضغط التغذية الراجعة.

كما تستخدم التقنية خوارزمية (FF-NN) لتدريب وتحقيق قيم (CQI) المحسنة، وعلاوة على ذلك يتم الحصول على قيم (CQI) محسنة ودقيقة، وتظهر النتائج أنّ النظام (SE) الخاص بالمستخدم الفردي (SU -MIMO) يزيد بشكل متناسب مع قيم (SNR) بتكلفة (BER)، لذلك يوصى باستخدام مخطط التنبؤ (MU-MIMO CQI) لتحسين المفاضلة بين (BER) و(SE).

• “TTI” هي اختصار لـ “Transmission-Time-Interval” و”MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-multiple-output”.

• “BER” هي اختصار لـ “Bit-Error-Ratio” و”MCS” هي اختصار لـ “Modulation-and-Coding-Scheme”.

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

تقدير القناة ومؤشر جودة القناة CQI

يتم تجميع عدة فترات زمنية للإطار معًا لتقدير جودة القناة وإرسال معلومات التخصيص والبيانات إلى المحطة المتنقلة (MS) بجودة قناة جيدة ضمن نظام (GSM / GPRS / EDGE) الحالي، بحيث يتم توفير خوارزمية تتيح دوران مستخدمي (MS)، بحيث يستفيد كل منهم من قياس جميع الفترات الزمنية للإطار مما يؤدي إلى إرسال أكثر موثوقية ودقة.

في نظام حزم البيانات عالي السرعة عند استلام رسائل الاستدعاء من محطة قاعدة واحدة أو أكثر تقيس (MS) نسبة الإشارة إلى الضوضاء والتداخل (SNIR) لإشارات الوصلة الأمامية، وترسل مؤشر جودة القناة (CQI) إلى المحطة الأساسية (BS) في كل رتل أو مجموعة من الفترات الزمنية، وترسل (BS) هذه بدورها معلومات التخصيص أو البيانات إلى (MS) التي تتمتع بنوعية قناة جيدة.

إنّ معيار الاتصالات اللاسلكية للنظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM) عبارة عن مجموعة من بروتوكولات الاتصالات الرقمية المتاحة على نطاق واسع، لاستخدامها في نظام الهاتف اللاسلكي الرقمي، وتم تطوير مواصفات (GSM) بجهد دولي واعتمدها المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) خودمة راديو الحزمة العامة (GPRS) هي مجموعة من خدمات حامل (GSM) الجديدة، والتي توفر نقلًا عالي السرعة في وضع الحزمة داخل شبكة (PLMN) ونحو الشبكات الخارجية.

كما تم تقديم معدلات البيانات المحسّنة للتطور العالمي (EDGE) لتحسين تبديل الدارة وخدمات بيانات (GSM)، ويتم عرض نظام الهاتف اللاسلكي الذي تم تكوينه بطريقة تتوافق مع استخدام معايير (GSM / GPRS / EDGE) ويبدل أو يربط المكالمات الهاتفية بين شبكة الوصول إلى النظام اللاسلكي، أي الأنظمة الفرعية للمحطة الأساسية (BSS)، وشبكة الهاتف العامة المحولة (PSTN) والتي قد تكون أيضًا شبكة الهاتف المحمول الأرضية العامة (PLMN)، ويوفر (GSM MSC) التبديل الهاتفي والفوترة وتتبع وحدة المشتركين وترخيص وحدة المشترك وبعض وظائف التحكم في التسليم.

ويتكون (BSS) من وحدة تحكم المحطة الأساسية (BSC) وأي محطة جهاز إرسال واستقبال قاعدية (BTS) مقترنة بها، كما هو محدد في مواصفات (GSM) يُشار إلى الواجهة بين (GSM MSC) و(BSS) باسم واجهة (GSM A) أو (Iu-CS)، والتي تفصل معدات تبديل شبكة (GSM / GPRS / EDGE) عن الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA) معدات الراديو القائمة.

تشارك (BSC) في معالجة التسليم وتخصيص موارد معالجة الإشارات داخل (BTSs) بحيث يمكن لوحدات المشتركين المتعددة، والتي يشار إليها أيضًا باسم محطات الهاتف المحمول (MS) وإجراء مكالمات هاتفية في وقت واحد، ويتعامل (BTS) مع وحدات المشترك عبر إشارات التردد اللاسلكي (RF) وبروتوكول (OTA) المحدد جيدًا لشبكة (GSM / GPRS / EDGE) اللاسلكية، ويشتمل (BTS) على أجهزة إرسال واستقبال راديوية بما في ذلك أجهزة الهوائي، وكذلك جميع عمليات معالجة الإشارات الخاصة بالسطح البيني الراديوي.

يمكن اعتبار (BTSs) أجهزة مودم راديوية معقدة، وتوفر وحدة المشترك (MS) وظائف الراديو والمعالجة للوصول إلى شبكة (GSM / GPRS / EDGE)، ومن خلال واجهة الراديو إما لمستخدم وحدة المشترك أو بعض المعدات الطرفية الأخرى، وقد تقوم وحدة مشتركة معينة (MS) بتبديل (BTS) التي تتفاعل معها مع تغير موقعها، ولكن لا يمكنها الاتصال إلّا مع (BTS) واحد في لحظة معينة، ويُشار إلى القدرة على التبديل من (BTS) إلى (BTS) آخر، حيث يوجد واجهة راديوية واحدة فقط في أي حالة وعلى أنّها التسليم الثابت لوحدة المشترك.

• “EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced-Data-GSM-Environment” و”BTS” هي اختصار لـ “Base-Transceiver-Station”.

• “GPRS” هي اختصار لـ “General-Packet-Radio-Services” و”GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile”.

• “OTA” هي اختصار لـ “over-the-air” و”BSS” هي اختصار لـ “Basic Service Set”.

• “BSC” هي اختصار لـ “Base-Station-Controller” و”MS” هي اختصار لـ “Mobile-Station”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time-division-multiple-access” و”PLMN” هي اختصار لـ “Public-Land-Mobile-Network”.