أصبحت “TD-LTE” إحدى التقنيات السائدة لـ “4G”، حيث تم اختيار تقنيات جديدة مثل مضاعفة تقسيم التردد المتعامد “OFDM”، والمدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة “MIMO” للوصلة الهابطة “LTE” لتحسين أداء أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحالية، وفي نظام “TD-LTE” يُعد تقدير القناة أساساً مهماً للحصول على معلومات القناة ومتابعة تسوية القناة واختيار أساليب الإرسال.
ما هو نظام TD-LTE
التطور المزدوج بتقسيم الوقت على المدى الطويل “TD-LTE”: هو معيار سائد لاتصالات الهاتف المحمول من الجيل الرابع، حيث أنّ إشارة المحطة الأساسية “TD-LTE” لتحقيق الاكتشاف السلبي للأهداف كمصادر إشعاع خارجية.
- “TD-LTE” هي اختصار لـ “Time-division-Long-Term-Evolution”.
- “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-Input-Multiple-Output”.
- “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiplexing”.
أساسيات نظام TD-LTE
تمت دراسة بعض خوارزميات تقدير القنوات للوصلة الهابطة “LTE” أي أقل مربع “LS” والحد الأدنى لمتوسط الخطأ التربيعي “LMMSE”، وتحلل القيمة المفرد “svd”، حيث يمكن تحسين مسافة الكشف للرادار المنفعل باستخدام رادار متعدد السكون وفقاً لخصائص “TD-LTE”، كما يتم بعد ذلك تقديم معالجة إشارة الرادار المنفعلة لـ “TD-LTE”.
من خلال إعادة بناء الإشارة المرجعية وفقاً لمعيار “3GPP” يمكن الحصول على إشارات المحطات النقية متعددة القواعد دون إزالة التشكيل، حيث يتم تحليل خصائص وظيفة الغموض لإشارة “OFDM” وكما يتم استنتاج أسباب ومواقف القمم الجانبية ويتم حل الغموض عن طريق توليف مجال التردد، كما تم إثبات توفر الطريقة المقترحة باستخدام الإشارات الفعلية.
بدعم من تقنية التحليل المكاني “GIS” وبناءً على دراسة متعمقة لبيئة الانتشار اللاسلكي للمدينة جنباً إلى جنب مع التحليل، يتم استخدام نموذج “SPM” لتصحيح معلمات نموذج الانتشار باستخدام “SPM” حيث أدى نموذج الانتشار اللاسلكي، والبحث والتحليل لخوارزمية تصحيح نموذج الانتشار اللاسلكي “SPM” إلى مزيد من التصحيح لمعلمات نموذج الانتشار اللاسلكي “SPM” للمدينة.
وعلى هذا الأساس تتم مقارنة خسارة الانتشار للعديد من نماذج الانتشار الكلاسيكية في بيئات مختلفة ويتم اختيار نموذج انتشار “SPM” المناسب لنطاق تردد الإشارة وبيئة الانتشار، كما يعتمد تصحيح نموذج انتشار “SPM” على مبدأ التصحيح المصمم وعملية التصحيح، أي يتم استخدام طريقة المربع الأقل وزناً لملاءمة وتحليل بيانات المستوى المقاس للحصول على نموذج تحسين تنبؤ “SPM” بخصائص محلية.
كما يُظهر تقييم نتائج التصحيح تلبية متطلبات الدقة وبناءً على نموذج تنبؤ “SPM” المصحح تم إجراء حسابات خسارة الوصلة على “13 محطة اختبار قاعدية”، وتم الحصول على نصف قطر التغطية الفعال لكل مجتمع محطة قاعدة، وبالاقتران مع تقنية “GIS” شاركت معلمات النموذج والعاملين في كل محطة أساسية في تحميل الخرائط الإلكترونية للمنطقة.
كما يتم تخطيط الشبكة للحصول على خريطة توقع تغطية الإشارة اللاسلكية لكل محطة أساسية ووفقاً للمتطلبات الفنية لتخطيط شبكة نظام “TD-LTE” وهندسة تحسين الشبكة، يتم التحقق من موضوعية وعقلانية اختيار الموقع وعدد المحطات الأساسية في المنطقة والمشكلات المحددة المتعلقة بضعف التغطية والتغطية المتداخلة في تم اقتراح المنطقة.
- “LMMSE” هي اختصار لـ “Least-Minimum-Mean-Square-Error”.
- “SPM” هي اختصار لـ “Self-phase-modulation”.
- “GIS” هي اختصار لـ “Geographic-information-system”.
- “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.
- “svd” هي اختصار لـ “Simultaneous-Voice-and-Data”.
مبدأ عمل نظام TD-LTE
يُعد “TD-LTE” هي خدمة الشبكة الأكثر استخداماً ولكن نظراً لأنّ التكنولوجيا تم تطويرها بشكل مستقل فلا توجد خبرة ناضجة في إنشاء شبكة اتصالات للتعلم منها، لذا فإنّ تخطيط الشبكة اللاسلكية “TD-LTE” يمثل تحدياً، كما تتمثل الخطوة الأولى في تخطيط شبكة الاتصالات في تحديد نموذج الانتشار للتنبؤ بتغطية إشارة الموجات الراديوية، لأنّ نموذج الانتشار مناسب للتنبؤ بمتوسط خسارة الإشارة من الإرسال إلى الاستقبال.
وعلى الرغم من أنّ العلماء المحليين والأجانب قد حصلوا على العديد من نماذج الانتشار الكلاسيكية من خلال البحث التجريبي، وأنّ هذه النماذج الكلاسيكية تتمتع بشمولية معينة إلّا أنّ البيئة في مشاهد معينة تتغير ممّا يؤدي إلى تنبؤات أقل دقة، لذلك في تخطيط الشبكة يجب تصحيح معادلة خسارة المسار أو نموذج الانتشار للحصول على مزيد من خسائر التنبؤ بالانتشار الدقيقة، ويتم إجراء الاستعدادات للتخطيط اللاحق للتغطية وتخطيط السعة وميزنة الوصلة.
في التطبيقات العملية يُعد تخطيط نظام الاتصالات القائم على نظم المعلومات الجغرافية والتنبؤ بالتغطية وتحليل البيانات ومعالجتها، ومراقبة جودة الشبكة وتحليلها وجميع أنواع بيانات الاتصال ذات السمات الجغرافية وتكنولوجيا الكمبيوتر، كما يتيح الجمع بين تقنية التحليل المكاني “GIS” والتصور وتكنولوجيا المحاكاة للمستخدمين رؤية تأثير التغطية والنطاق والحصول على الدعم الفني لتخطيط الشبكة وتحسينها بسهولة وبشكل حدسي.
يتم توفير ضرورة وأهمية إدخال تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية من منظور الاحتياجات الفعلية وآفاق التطبيق، وبناء أنواع مختلفة من أنظمة معلومات الاتصالات المخصصة الحديثة القائمة على التطوير المتكامل مع نظم المعلومات الجغرافية وإدارة وتحليل وتخطيط جميع موارد الاتصال، كما تحلل الأساليب والوسائل الجديدة تماماً المشكلات الرئيسية الفعلية لبيانات موارد شبكة الاتصال وتُدرك وظيفة إدارة المعلومات المرئية باستخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية في إدارة موارد شبكة الاتصالات.
ويتم اقتراح طريقة استخدام بيانات اختبار محرك الأقراص نموذج لتصحيح الانتشار والتي يمكن تطبيقها على شبكات الهاتف المحمول بمعايير ومعايير مختلفة، ووفقاً لنموذج التنبؤ بانتشار الإشارة اللاسلكية الحالي باستخدام طريقة اختبار الموجة المستمرة “CW”، ومن خلال تحسين خوارزمية النموذج التقليدي وعملية التصحيح والتنبؤ بتغطية الإشارة في بيئة انتشار معينة وتقدير قيمة خسارة الانتشار لمسافة معينة من حصلت الإشارة على نتائج محاكاة جيدة.
كما يوفر طريقة هندسية قوية للتنبؤ الدقيق بالتغطية للإشارات اللاسلكية في مجالات بحث محددة أثناء التطبيق الواسع لأنظمة الاتصالات المتنقلة من الجيل الثاني “GSM” و”CDMA“، وتطور العمل البحثي على نماذج الانتشار بشكل غير مسبوق وتم تشكيل نموذج الانتشار.
- “CW” هي اختصار لـ “Continuous-wave”.
- “GSM” هي اختصار لـ “Global-System-for-Mobile”.
- “CDMA” هي اختصار لـ “Code-division-multiple-access”.
تطور عمل نظام TD-LTE
يُعد نموذج الانتشار مناسباً للعديد من بيئات الانتشار اللاسلكية المختلفة وفقًا لسيناريوهات التطبيق المختلفة لنماذج الانتشار ويمكن تقسيمها عموماً إلى ثلاث فئات:
- نماذج انتشار الخلايا الكبيرة.
- نماذج الانتشار الخلوية الدقيقة.
- نماذج الانتشار الداخلية.
يتم تحليل واتجاهات تكنولوجيا نظم المعلومات الجغرافية في صناعة الاتصالات ويتم الجمع بين تصور نظم المعلومات الجغرافية وإدارة توجيه الألياف الضوئية، وموقع أخطاء شبكات الاتصال للحصول على القيمة المهمة لنظام المعلومات الجغرافية في إدارة شبكات الاتصالات، وبناءً على مقارنة بين مختلف نماذج الانتشار المحلية والأجنبية الموجودة وشبه الخبرة، يتم استخدام كل نموذج لممارسة المحاكاة.
كما أنّ بيئات الانتشار المختلفة يجب أن تختار نماذج مختلفة لانتشار “LTE” واستخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية للحصول على منطقة البحث ارتفاع المبنى وكثافته ومعلومات أخرى، وجمع كمية كبيرة من البيانات المقاسة ونموذج التنبؤ الذي تم الحصول عليه يتوافق مع الوضع الفعلي، وطريقة محددة للتنبؤ بتغطية إشارات الاتصال اللاسلكي القائمة تم تصميم المعلومات الميدانية للمبنى.
وفقاً لنظرية انتشار الموجات الكهرومغناطيسية الأساسية في الاتصالات المتنقلة تتأثر موجات الراديو بعوامل مثل التضاريس والتردد والمسافة، وهي تنتشر في فضاء الانتشار بفقدان المسير وخبو بطيء وخبو سريع ويتم إنشاء المسارات المتعددة من جانبين، وضياع الوقت والمكان والمتأثرين بالتضاريس والسمات ممّا ينتج عنه تأثيرات الظل والتأثيرات القريبة والبعيدة وتأثيرات دوبلر.
