ما هو نطاق التردد اللاسلكي التكيفي في الاتصالات

تتوفر أنظمو وأجهزة وطرق للاتصالات اللاسلكية متعددة النطاقات، بحيث يتم فيها تحديد نطاقات التردد أو تنسيقات الإرسال على أنّها متوفرة ضمن نطاق للاتصالات اللاسلكية، كما يقوم النظام بتقييم مقاييس جودة الإشارة لكل نطاق تردد ويختار طريقة اتصال بناءً على التقييم، ويمكن استخدام نطاقات تردد وطرق اتصال متعددة بواسطة النظام بحيث يمكن استخدام مجموعة من نطاقات التردد المرخصة وغير المرخصة وشبه المرخصة والمتداخلة للاتصال في وقت واحد.

أساسيات نطاق التردد اللاسلكي التكيفي في الاتصالات

يراقب النظام الاتصالات ويمكنه الإبلاغ عن أداء الارتباط للتحكم التكيفي في طرق الاتصال المحددة وتم تصميم الأجهزة اللاسلكية التقليدية للعمل، أو التشغيل في نطاق تردد محدد بمستويات قدرة إرسال محدودة، وتشمل الأنواع الرئيسية لنطاقات التردد التي تنظمها لجنة الاتصالات (FCC) النطاقات المرخصة والنطاقات شبه المرخصة والنطاقات غير المرخصة والنطاقات المتداخلة.

افتتحت لجنة الاتصالات (FCC) مؤخراً نطاقاً نصف مرئي في نطاق (3.65 جيجاهرتز) إلى (3.7 جيجاهرتز)، والنطاق شبه المرخص هو نطاق وطني متاح لجميع المرخص لهم بموجب شروط غير حصرية ويتعين على المرخص لهم في النطاق شبه المرخص لهم التنسيق فيما بينهم؛ لتقليل مستويات التداخل المتبادل ومشاركة النطاق بالتساوي عند التعايش داخل نفس المنطقة، النطاق شب المرخص مجانية لجميع المرخص لهم ولا يوجد حد معين لعدد المرخص لهم.

نطاقات التردد غير المرخصة مثل نطاقات التردد (ISM) ونطاقات التردد (UNIT) معروفة جيداً، ويمكن مشاركتها بواسطة أي عدد من الأجهزة وتتضمن هذه النطاقات غير المرخصة عادةً ترددات، مثل (900 ميجاهرتز) و(2.4 جيجاهرتز) و(5.0 جيجاهرتز) و(5.8 جيجاهرتز)، والتي تُستخدم عادةً للهواتف اللاسلكية وشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية (WLAN) وأجهزة (Bluetooth).

النطاقات المتداخلة هي نطاقات تردد ضمن النطاق من (3.1 جيجاهرتز) إلى (10.6 جيجاهرتز) وتم تخصيص مثال على النطاق المتداخل لاستخدام ما يسمى بأجهزة النطاق العريض للغاية (UWB)، ونطاق (UWB) هو نطاق تردد غير مرخص يتداخل مع العديد من النطاقات المرخصة ضمن مدى التردد الخاص به.

كما يتم تحديد نطاقات التردد أو تنسيقات الإرسال على أنّها متوفرة ضمن نطاق للاتصالات اللاسلكية، كما يتم تقييم مقاييس جودة الإشارة لكل نطاق تردد متاح، بحيث يمكن اختيار واحد على الأقل من نطاقات التردد المحددة للاتصال بناءً على جودة الإشارة المحددة، ويمكن استخدامها لتسهيل الاتصالات المحسنة بجهاز اتصال لاسلكي.

تتضمن أمثلة أجهزة الاتصالات اللاسلكية أجهزة الهاتف الخلوي وأجهزة مساعد البيانات الشخصية (PDA) التي تم تكوينها للاتصالات اللاسلكية، ويمكن لجهاز الاتصال اللاسلكي استخدام أي عدد من نطاقات التردد المتاحة سواء كانت مرخصة أو شبه مرخصة أو غير مرخصة أو متداخلة، لإنشاء رابط اتصال يتمتع بأفضل أداء متاح للرابط الراديوي أو أفضل كفاءة للطيف على النحو الذي تحدده مقاييس جودة الإشارة أو المعايير.

• “FCC” هي اختصار لـ “Federal-Communications-Commission”.

• “UWB” هي اختصار لـ “Ultra-Wide-band”.

• “ISM” هي اختصار لـ “Industrial-Scientific-Medical”.

• “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless-Local-Area-Network”.

• “PDA” هي اختصار لـ “Personal-Digital-Assistant”.

مبدأ عمل نطاق التردد اللاسلكي التكيفي في الاتصالات

• يتم تحديد نطاقات التردد أو تنسيقات الإرسال على أنها متوفرة ضمن نطاق للاتصالات اللاسلكية.

• يتم تقييم مقاييس جودة الإشارة لكل نطاق تردد بواسطة جهاز استقبال لتحديد نطاقات التردد المؤهلة.

• يمكن تصنيف نطاقات التردد المؤهلة وفقاً لمجموعة واحدة أو أكثر من مقاييس جودة الإشارة حيث يمكن توصيل قائمة النطاقات المؤهلة إلى جهاز إرسال.

• تم ترتيب جهاز الإرسال لتقييم قائمة النطاقات المؤهلة وتحديد طريقة اتصال بناءً على نطاقات التردد المتاحة وسيناريو تحسين الاتصال المحدد.

• يمكن للمرسل استخدام نطاقات تردد وطرق اتصال متعددة بحيث يمكن استخدام مجموعة من نطاقات التردد المرخصة وغير المرخصة، ونصف المرخصة والمتداخلة للاتصال في وقت واحد.

• يراقب جهاز الاستقبال الاتصالات باستمرار ويمكنه الإبلاغ عن أداء الارتباط لجهاز الإرسال للتحكم التكيفي في طرق الاتصال المحددة.

• هناك نوعان من المكونات التي يتم استخدامها في النظام الحالي وهُما المحطة الأساسية أو نقطة الوصول وجهاز الهاتف أو جهاز عميل البيانات.

• يحتوي كل مكون من مكونات النظام المختلفة على بنية جهاز راديو مماثلة.

تطور عمل نطاق التردد اللاسلكي التكيفي في الاتصالات

إنّ بنية الجهاز الراديوي على مستوى الكتلة تتضمن واحداً أو أكثر من أجهزة الإرسال والاستقبال (RF) متعددة النطاق، ومعالج واحد أو أكثر من معالجات النطاق الأساسي وواجهة تطبيق ويتم ترتيب كل جهاز إرسال واستقبال متعدد النطاقات بالاتصال بهوائي واحد على الأقل، وواحد على الأقل من معالجات النطاق الأساسي ويتم ترتيب معالجات النطاق الأساسي لمعالجة الإشارات المستقبلة، والإشارات التي سيتم إرسالها إلى أجهزة الإرسال والاستقبال (RF) متعددة النطاقات والتنسيق مع واجهة التطبيق.

يمكن ترتيب كل جهاز إرسال واستقبال (RF) لتغطية نطاق تردد واحد بحيث توفر أجهزة الإرسال والاستقبال (RF) بشكل جماعي وسيلة للاتصالات متعددة النطاقات، ويمكن ترتيب جهاز إرسال واستقبال (RF) فردي لاستخدام سلاسل (RF) المتكيفة مع النطاق الواسع لمركب التردد الذي يتم تكييفه بشكل مناسب للاستخدام متعدد النطاقات.

يتم ترتيب جهاز إرسال واستقبال لاسلكي ناعم لتغطية جميع نطاقات التردد الممكنة وتتضمن أمثلة تطبيقات الراديو الناعم خدمات الاتصالات الشخصية أو نطاقات تردد (PCS)، مثل نطاقات (1800 جيجاهرتز) أو (1900 جيجاهرتز) أو نطاقات (ISM)، والبنية التحتية للمعلومات الوطنية غير المرخصة أي وحدة نطاقات التردد مثل نطاقات (5.0 جيجاهرتز) و(5.8 جيجاهرتز).

يمكن أن يكون الهوائي عبارة عن هوائي واحد متعدد النطاقات أو مجموعة من الهوائيات، حيث يتم ترتيب كل هوائي فردي لتغطية نطاق تردد معين، كما يمكن لأجزاء جهاز الإرسال والاستقبال لكل جهاز إرسال واستقبال (RF) متعدد النطاقات استخدام هوائيات منفصلة، ويمكن ترتيب أجزاء المرسل والمستقبل من جهاز الإرسال والاستقبال (RF) لاستخدام هوائي مشترك.

على الرغم من وصفه أعلاه من حيث جزء منفصل من جهاز الاستقبال والمرسل إلّا أنّه من المتصور أنّ تعيينات المستقبلات والمرسلات يمكن دمجها في فترة واحدة لجهاز الإرسال والاستقبال، أو تقسيمها إلى أجزاء منفصلة لجهاز الإرسال والاستقبال ومعالجات النطاق الأساسي مسؤولة عن جميع وظائف معالجة إشارة الإرسال.

كما يمكن لمعالج النطاق الأساسي تحديد نوع إرسال واحد للاتصال عبر نطاق تردد واحد أو دمج أنواع إرسال متعددة بشكل تكيفي للاتصال عبر نطاقات تردد متعددة، ويتم تكوين معالجات النطاق الأساسي لتقييم جميع مقاييس جودة إشارة الاتصال ذات الصلة، كمستوى الضوضاء ومستوى التداخل ومستوى إشارة المستقبل.

وكذلك أداء الوصلة ومعدل الخطأ في البتات لتحديد نطاقات التردد التي يجب استخدامها للاتصال، ويمكن استخدام نظام الاتصال في شبكة من نقطة إلى نقطة أو في شبكة من نقطة إلى نقطة متعددة (PMP) أو في شبكة منطقة محلية لاسلكية (WLAN) أو في شبكة متداخلة.

في نظام الشبكة من نقطة إلى نقطة يكون الجهاز الأول على اتصال مباشر بجهاز آخر، ويشتمل كل جهاز على معالج النطاق الأساسي، وجهاز إرسال واستقبال متعدد النطاقات مرتبة للإرسال والاستقبال عبر نطاقات متعددة على سبيل المثال (f1 وf2 .. fn) باستخدام اتصالات تكيفية، ويمكن أن يكون الجهاز “A” جهاز محطة أساسية أو نقطة وصول حسب خدمات الاتصال المتاحة داخل المنطقة، ويمكن أن يكون الجهاز (B) أيضاً نقطة وصول أو جهاز اتصال لاسلكي مثل الهاتف الخلوي أو جهاز (Wi-Fi) أو أي جهاز آخر.

• “RF” هي اختصار لـ “Radio-Frequency”.

• “PMP” هي اختصار لـ “Point-to-Multi-Point”.

• “PCS” هي اختصار لـ “Personal-Communications-Service”.