ما هي ملاحظات معلومات حالة القناة في نظام الاتصالات المتنقلة

بشكل عام، من المعروف أنّ (MIMO) ذات الحلقة المغلقة قد تستخدم معلومات القناة بشكل تكيفي وبالتالي يكون لها أداء أكبر للنظام بالمقارنة مع (MIMO) مفتوح الحلقة، والسبب هو أنّه في حين أنّ (MIMO) ذو الحلقة المغلقة لديه عملية اختيار التشفير المسبق، والذي تفضله (UE) وإخطاره بـ (eNB) فإنّ (MIMO) ذو الحلقة المفتوحة ليس لديه مثل هذه العملية، وبالتالي يواجه صعوبة في تطبيق التشفير المسبق الذي تفضله (UE) كلما يرسل (eNB) إشارة إلى تجهيزات المستعمل.

أساسيات ملاحظات معلومات حالة القناة في نظام الاتصالات المتنقلة

يتطلب إرسال أو استقبال الإشارات عبر (MIMO) ذي الحلقة المغلقة حملاً إضافياً، مثل إرسال (PMI) من (UE) إلى (eNB)، بالإضافة إلى ذلك في الحالة التي تكون فيها سرعة تحرك تجهيزات المستعمل سريعة جدًا أو تتغير القناة فجأة، يتغير نمط حزمة إشارة التداخل بسرعة مع مرور الوقت وقد يحدث فقدان في الأداء بسبب تغيير إشارة التداخل.

كما يتمتع نظام (MIMO) ذو الحلقة المفتوحة ببعض المزايا مثل التأثيرات الصغيرة للتداخل الديناميكي والتغذية المرتدة الصغيرة لمؤشر (PMI)، على الرغم من أنّ كفاءة أداء النظام نفسه أقل من تلك الموجودة في نظام (MIMO) ذي الحلقة المغلقة، ويمكن اعتبار (MIMO) شبه مغلق الحلقة لاستغلال مزايا (MIMO) ذات الحلقة المفتوحة و(MIMO) ذات الحلقة المغلقة ولتعويض عيوبها، وفي (MIMO) شبه مغلق الحلقة إلى (eNB) وجزء من معلومات (PMI) بخلاف معلومات (PMI) بأكملها، ويقوم (eNB) بتعميم جزء (PMI) غير المبلغ عنه في الجزء المقابل من معلومات (PMI) وينقل البيانات إلى (UE).

وفي الوقت نفسه في (MIMO) ذو الحلقة المغلقة أو (MIMO) شبه مغلق الحلقة، حيث توفر (UE) معلومات التغذية الراجعة إلى (eNB)، تزداد كمية معلومات التغذية المرتدة التي سيتم إرسالها على الموارد المحدودة بسبب تجميع الموجة الحاملة (CA)، وبالتالي مما يؤدي إلى مشكلة علوية في الإشارة، لذلك هناك حاجة إلى طريقة وجهاز للإبلاغ عن حالة القناة باستخدام إشارة مرجعية لمعلومات حالة القناة (CSI-RS) في نظام اتصالات متنقل.

• “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input-multiple-output” و”CSI-RS” هي اختصار لـ “Channel state information reference signal”.

• “eNB” هي اختصار لـ “Evolved Node B” و”UE” هي اختصار لـ “User Equipment”.

• “PMI” هي اختصار لـ “Property Management Interface”.

مبدأ إيجاد ملاحظات معلومات حالة القناة في نظام الاتصالات المتنقلة

يتم توفير طريقة وجهاز لإرسال معلومات حالة الخلية (CSI) في نظام اتصالات متنقل، وتشتمل طريقة إرسال (CSI) بواسطة جهاز مستخدم (UE) على تلقي معلومات التكوين، لمجموعة من الإشارات المرجعية لمعلومات حالة القناة (CSI-RSs)، وتوليد معلومات التغذية الراجعة عن طريق قياس واحد على الأقل من الإشارات المرجعية لمعلومات حالة القناة.

و(CSI-RSs) على أساس المعلومات ذات الأولوية ونقل معلومات التغذية الراجعة، وترتبط معلومات الأولوية بمحرك (CSI-RS) غير مشفر مسبقاً، ومحطة (CSI-RS) مُشكَّلة بالحزمة خاصة بالخلية ومحطة (CSI-RS) مُشكَّلة بالحزمة خاصة بتجهيزات المستعمل، وكما يشتمل جهاز جهاز المستخدم (UE) لإرسال (CSI) على وحدة اتصال مهيأة لإرسال واستقبال الإشارات، ومعالج واحد على الأقل مهيأ لاستقبال معلومات التكوين لمجموعة من (CSI-RSs).

كما يتم إنشاء معلومات التغذية الراجعة عن طريق قياس واحد على الأقل من (CSI-RSs) بناءً على المعلومات ذات الأولوية ونقل معلومات التغذية الراجعة، وترتبط معلومات الأولوية بمحرك (CSI-RS) غير مشفر مسبقاً، ومحطة (CSI-RS) مُشكَّلة بالحزمة خاصة بالخلية ومحطة (CSI-RS) مُشكَّلة بالحزمة خاصة بتجهيزات المستعمل، ويرسل جهاز إرسال (eNB) إشارة لاسلكية باستخدام عشرات من هوائيات الإرسال أو أكثر.

يتم ترتيب هوائيات الإرسال ذات الصلة للحفاظ على أدنى مسافة من بعضها البعض، وعندما يتم الحفاظ على مسافة تقابل نصف الطول الموجي للإشارة الراديوية بين هوائيات الإرسال، تتأثر الإشارات المرسلة من هوائيات الإرسال المعنية بالقنوات الراديوية ذات الارتباط المنخفض، وإذا كان عرض النطاق الترددي للإشارة الراديوية المرسلة هو (2 جيجاهرتز)، فإنّ هذه المسافة تكون (7.5 سم) وإذا كان عرض النطاق الترددي أعلى من (2 جيجاهرتز) تصبح هذه المسافة أقصر.

من أجل التنفيذ الفعال لنظام (FD-MIMO) ينبغي أن تقيس تجهيزات المستعمل بدقة حالة القناة وحجم التداخل وأن ترسل باستخدامها معلومات حالة القناة الفعالة إلى (eNB)، ويحدد نظام (eNB) الذي يستقبل معلومات حالة القناة تجهيزات معينة، ومعدل نقل بيانات محدد وترميز مسبق محدد وفي حالة نظام (FD-MIMO) الذي يحتوي على العديد من هوائيات الإرسال، قد تحدث مشكلة في الوصلة الصاعدة تتطلب إرسال الكثير من معلومات التحكم عبر الوصلة الصاعدة، عندما تكون طريقة إرسال أو استقبال معلومات حالة القناة لنظام (LTE) أو (LTE-A).

• “FD-MIMO” هي اختصار لـ “Full Dimensional Multiple Input Multiple Output”.

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

خصائص ملاحظات معلومات حالة القناة في نظام الاتصالات المتنقلة

في أنظمة الاتصالات المتنقلة تكون موارد الوقت والتردد والطاقة محدودة، لذلك إذا تم تخصيص المزيد من الموارد لإشارة مرجعية يتم تقليل الموارد المخصصة لإرسال قناة حركة البيانات، وبالتالي قد يتم تقليل المقدار المطلق لبيانات الإرسال، وفي هذه الحالة على الرغم من إمكانية تحسين أداء قياس القناة وتقديرها قد ينخفض ​​أداء سعة النظام الإجمالية بسبب انخفاض المقدار المطلق لبيانات الإرسال، لذلك من أجل اشتقاق الأداء الأمثل في ضوء سعة النظام الإجمالية، ويلزم تخصيص مناسب بين مورد لإشارة مرجعية ومورد لإشارة إرسال قناة حركة.

في النظام الخلوي يلزم إرسال إشارة مرجعية لقياس حالة قناة الوصلة الهابطة، وفي حالة نظام (3GPP LTE-A)، تقيس تجهيزات المستعمل حالة القناة مع (eNB) باستخدام (CRS) أو (CSI-RS) المرسلة بواسطة (eNB)، وبشكل أساسي يجب أن تأخذ حالة القناة بعين الاعتبار بعض العوامل بما في ذلك مقدار التداخل على الوصلة الهابطة، كما يشتمل مقدار تداخل الوصلة الهابطة على إشارة تداخل وضوضاء حرارية يسببها هوائي (eNB) المجاور، وهو مهم لتجهيزات المستعمل لتحديد حالة قناة الوصلة الهابطة.

عندما يرسل (eNB) الذي يحتوي على هوائي إرسال واحد إشارة إلى تجهيزات المستعمل التي لها هوائي استقبال واحد، ينبغي أن تحدد تجهيزات المستعمل باستخدام إشارة مرجعية مستلمة من (eNB) وطاقة لكل رمز (Es) يمكن استقبالها على الوصلة الهابطة ومقدار التداخل (Io)، والذي سيتم استقباله في وقت واحد في قسم يتلقى الرمز ثم تحديد (Es / Io).

يتم تحويل (Es / Io) المحدد إلى معدل نقل بيانات أو قيمة مقابلة ثم يتم إخطاره إلى (eNB) في شكل مؤشر جودة القناة (CQI)، لذلك قد تحدد الشبكة الإلكترونية (eNB) معدل نقل البيانات الذي يتعين استخدامه لإرسال الوصلة الهابطة إلى تجهيزات المستعمل.

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

• “Es / Io” هي اختصار لـ “Energy per Symbol / Input Overlap”.

• “3GPP ” هي اختصار لـ “The 3rd Generation Partnership Project”.