اقرأ في هذا المقال
تتوفر موثوقية الاتصال للأنظمة اللاسلكية ذات المدخلات المفردة والمخرجات المتعددة ذات مقاييس الطور منخفضة الدقة، بحيث يُشتق كاشف الاحتمالية القصوى مع تكميم الطور (n -bit) عندما يكون هناك N هوائيات في المستقبل، وبعد ذلك تعتمد ثلاثة استراتيجيات لانتقاء الهوائيات منخفضة التعقيد من أجل كشف المعطيات وتحدد أداء احتمالية الخطأ في الرموز.
ما هو نظام SIMO
نظام مدخل واحد وناتج متعدد (SIMO): هو نظام تابع لـ (MIMO)، تأتي جميع إشارات القناة المقدمة للتصفية من واجهة إدخال واحدة.
- “SIMO” هي اختصار لـ “single input, multiple output”.
- “MIMO” هي اختصار لـ “multiple input, multiple output”.
أساسيات نظام SIMO
إنّ وجود (3 بتات) أو أكثر كافٍ لتحقيق ترتيب التنوع الكامل N، الذي يمكن تحقيقه باستخدام مقادير بتات لا نهائية؛ لتشكيل مفتاح إزاحة الطور التربيعي تحت خبو رايلي، وعلى وجه الخصوص إنّ استراتيجيات اختيار الهوائي المقترحة منخفضة التعقيد والمسافة القصوى، وكذلك المعيارية القصوى تؤدي نفس أداء كاشف الاحتمال الأقصى من حيث موثوقية النظام المقارب لـ (n≥3).
من ناحية أخرى يتناقص ترتيب التنوع بشكل كبير من N إلى N2 عندما تكون n تساوي 2، كما أنّ النتائج العددية تحققت وثبت في حالة (N = 2)، كم يتم إجراء دراسة عددية ومحاكاة مكثفة لتوضيح دقة النتائج المشتقة وأداء موثوقية النظام المقارب، وكذلك التحقق من الفرضية في نظام نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية.
في نظام (SISO) مثلاً، يتم استخدام هوائي واحد فقط في جهاز الإرسال ويتم استخدام هوائي واحد في جهاز الاستقبال، بينما يتم استخدام هوائيات متعددة في حالة (MIMO) ويحقق نظام (MIMO) معدل خطأ بت أفضل مقارنة بنظيره (SISO) في نفس (SNR)، كما يتم تحقيق ذلك باستخدام تقنية تسمى تشفير كتلة الوقت في الفضاء (STBC) ويمكن تحسين تغطية (STBC).
يوفر نظام MIMO معدل بيانات أعلى بسبب إرسال رموز بيانات متعددة في وقت واحد باستخدام هوائيات متعددة وتسمى هذه التقنية بالتعدد المكاني (SM)، ومع معدل بيانات (SM) يمكن تحسينها ويمكن استخدام تقنية (MIMO) مع (SM) وتشكيل الحزمة؛ للحصول على تحسين لكل من متطلبات التغطية ومعدل البيانات في نظام لاسلكي.
يتم استخدام (SISO) في أنظمة الراديو والأقمار الصناعية و(GSM) و (CDMA)، بينما يتم استخدام (MIMO) في تقنيات الجيل التالي اللاسلكية، مثل (Mobile Wimax-16e) و (WLAN-11n.11ac) و(11ad) و(3GPP LTE) وما إلى ذلك.
- “SM” هي اختصار لـ “space modulation” و”SNR” هي اختصار لـ “Signal-to-Noise Ratio”.
- “3GPP” هي اختصار لـ “3rd Generation Partnership Project” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.
- “WLAN” هي اختصار لـ “Wireless Local Area Network” و”GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
- “SISO” هي اختصار لـ “single input, single output” و”CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division Multiple Access”.
- “STBC” هي اختصار لـ “Space-Time Block Code”.
مبدأ عمل نظام SIMO
في (MISO) يمكن مشاركة قسم فارق معدل أخذ العينات المنخفض بين قنوات أكثر من أقسام تكامل تردد أخذ العينات الأعلى، لذلك تتميز هذه البنية بمثيل واحد لقسم التفاضل ومثيلات متوازية متعددة لأقسام التكامل.
نظام تحكم متعدد المخرجات ومدخل واحد مفيد بشكل خاص في التوزيع المتساوي لتأثيرات الضوضاء أو الاختلافات البارامترية بين المخرجات المتعددة، والتي تشتمل على نظامين فرعيين أو أكثر من أنظمة التحكم، ولكل نظامين فرعيين أو أكثر من أنظمة التحكم الفرعية المقابلة تتطابق عقدة الخطأ (Nei) والمخرج (Yi) مع أحد المخرجات المتعددة، والعقدة المساعدة (Nc) التي تم تكييفها لتوصيل عقد الخطأ المذكورة (Nei) مع بعضها البعض.
منهجية التحكم أي ثبات العقوبات للأنظمة من هذا النوع معروفة أيضاً، والتي تقوم على الترابط المتبادل لأنظمة التحكم الفردية لآليات المؤازرة الفردية بالتوافق مع عقد الخطأ ذات الصلة، وتسمح هذه المنهجية بالحصول على هوية جوهرية لجميع مخرجات النظام، وبصرف النظر عن الأوزان المخصصة لمعاملات سلاسل التغذية الراجعة، ولكن مع ذلك فإن لها العيب الذي يتطلبه على أي حال تحقيق الدوائر والأجهزة المعقدة، وكلما زاد ذلك عندما يتم زيادة عدد آليات المؤازرة وعندما تكون المسافة المادية بين آليات المؤازرة المعنية كبيرة.
علاوة على ذلك فإنّ الأنظمة من هذا النوع بحيث تتلقى جميع آليات المؤازرة إشارة دخل متطابقة، ومن أهداف هذا النظام اقتراح حل للمشكلات استناداً إلى نظام تحكم متعدد المدخلات ومدخل واحد، ويشتمل على نظامين فرعيين أو أكثر من أنظمة التحكم الفرعية، وكل نظام من نظامي التحكم الفرعيين أو أكثر به خطأ مقابل تتطابق العقدة والمخرج مع أحد المخرجات المتعددة، والتي تتميز بأن أنظمة التحكم تشتمل على عقدة مساعدة.
وكذلك تتكيف مع ثنائية الاتجاه لربط عقد الخطأ المذكورة مع بعضها البعض، ويكون الترتيب على هذا النحو عند إشارات الضوضاء أو الاختلافات البارامترية في حالة وجودها، يتم الحصول على توزيع متساوٍ لإشارات الضوضاء أو التغيرات البارامترية بين المخرجات المتعددة.
ميزات نظام SIMO
- تنبع الميزة الرئيسية لنظام التحكم وفقاً لهذا النظام من حقيقة أنّه يسمح بالتوزيع المتساوي لتأثيرات الضوضاء أو التغيرات البارامترية، والتي قد تؤثر على أنظمة التحكم الفردية بين مخرجات النظام المتحكم فيه.
- إنّ النظام الذي تم تحقيقه لا يتضمن أي اتصال ميكانيكي بين نقاط الهيكل المراد التحكم فيه، وعلاوة على أنّه يجعل من الممكن تجنب أي اتصال كهربي سلكي بين الآليات الفردية.
- إنّ جميع آليات المؤازرة المضمنة فيه مزودة بمدخل واحد ، يتم تطبيقه على أي من آليات المؤازرة، ةهذا يبسط بشكل ملحوظ الإدراك المادي للنظام بأكمله لأنّه يتجنب أي حاجة لتوفير مدخلات متطابقة لجميع آليات المؤازرة المستخدمة.
تطور عمل نظام SIMO
- يمكن ملاحظة أنّه عند استخدام عقدة مساعدة تعاونية (Nc)، فإنّ العدد الضروري من التوصيلات هو (2N)، حيث N هو عدد الأنظمة الفرعية وفي حين أنّ عدد الإشارات المراد إرسالها يساوي (N + 1).
- في المقابل، عندما تتحقق التوصيلات المباشرة بين عقد الخطأ أي حالة التقنية الصناعية السابقة يكون العدد الضروري من التوصيلات هو (N 1)، مساوياً لعدد الإشارات التي سيتم إرسالها.
- تزداد الحالة عند تضمين أنظمة ترتيب يساوي أو أعلى من ثلاثة.
- إنّ إشارة العودة من العقدة المساعدة Nc إلى عقد الخطأ هي نفسها لجميع عقد الخطأ الثلاثة وهذا يؤدي بالطبع إلى بساطة إدراك أعلى للنظام.
- في الحالة التي يتم فيها إرسال الإشارات عن طريق الأنظمة اللاسلكية سيكون كافياً إرسال إشارة واحدة عن طريق جهاز إرسال واحد من العقدة C، وستستقبلها جميع نقاط الخطأ بنفس الطريقة .
- تصبح هذه الميزة بالطبع أكثر أهمية مع زيادة عدد آليات المؤازرة وزيادة مسافاتها.
- يجب تكريس اهتمام خاص لتحقيق ردود الفعل الإيجابية التي تساوي +1 على عقد الخطأ.
- بهدف تجنب أن يصبح النظام غير مستقر، من الضروري أن تكون الإشارات القادمة من العقدة المساعدة وكذلك إشارات التفاعل المقابلة متاحة في نفس الوقت.
- على أي حال، من خلال تحديد (| βk | = k = 1 − ε)، مع ε صغيرة بما فيه الكفاية يمكن بسهولة تجنب عدم الاستقرار المحتمل دون تعريض سلوك النظام بأكمله للخطر.
