يتم تخصيص الموجة الحاملة الفرعية (GFDM) والحاملة الفرعية (GAP_SC) لمنطقة الموجة الحاملة الفرعية المتبقية في نطاق تردد النظام (BW) نتيجة لتخصيص مورد (OFDMA)، كما تتوفر هناك العديد من المتطلبات الجديدة في شبكات الجيل الخامس (5G) الخلوية، وهي تشمل موثوقية ومتانة عالية وزمن انتقال منخفض للغاية وسعة بيانات عالية وانبعاثات منخفضة خارج النطاق (OOB).
كيفية معالجة GFDM لكل ناقل فرعي
أصبح إطار تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد العادي (OFDM) غير قادر على توفير المتطلبات والإنترنت اللمسي هو واحد من عدة حالات استخدام مقترحة لشبكات الجيل الخامس، تتطلب زمن انتقال منخفض للغاية وكفاءة طيفية عالية، ورد الفعل في الوقت الفعلي الذي يقل عن جزء من ميلي ثانية هو التحدي الرئيسي في الإنترنت اللمسي.
إذا كانت التأخيرات ذهابًا وإيابًا بين إدخال الأمر كبيرة جدًا، فإنّ استجابة الأجهزة ستؤدي إلى جودة رديئة في التجربة (QoE)، وهذا المطلب يجعل حجم الإطار الإجمالي محدودًا وهذا يعني أنّه ينبغي تقييد طول تصحيح الخطأ الأمامي (FEC)، وبالإضافة إلى ذلك يؤدي تعدد الإرسال بتقسيم تعامدي للتردد (OFDM) ببادئة دورية واحدة (CP) لكل رمز إلى كفاءة طيفية منخفضة.
هناك بعض المرشحين الواعدين لتلبية متطلبات شبكة (5G) ومتعدد الموجات الحاملة العالمية المرشحة (UFMC) هو شكل موجة قائم على (OFDM)، يستخدم مرشاح قصير الطول لترشيح مجموعة من الموجات الحاملة الفرعية، وكما تظل هذه الناقلات الفرعية متعامدة مع بعضها البعض ومن أجل مكافحة التداخل بين الرموز (ISI)، لا تستخدم (UFMC CP) وتستخدم حشوة صفرية لتوفير انتشار المرشح.
ومن ثم فإنّ (UFMC) أكثر حساسية من حيث اختلال الوقت مما يؤدي إلى فقدان الأداء، وشكل موجة آخر قائم على (OFDM) هو تعدد إرسال بتقسيم متعامد مرشّح (F-OFDM)، وفي (F-OFDM) يستخدم الإنتاج الأنظف لتقليل (ISI) في القنوات متعددة المسارات، ومع ذلك فإنّ (F-OFDM) يستخدم (CP) واحد لكل رمز ممّا يقلل من كفاءة الطيف عند الحاجة إلى رموز قصيرة.
ملاحظة:“UFMC” هي اختصار لـ “Universal Filtered Multi-Carrier”.
ملاحظة:“OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.
ملاحظة:“ISI” هي اختصار لـ “Inter-Services Intelligence”.
ملاحظة:“F-OFDM” هي اختصار لـ “Filtered Orthogonal frequency-division multiplexing”.
ملاحظة:“QoE” هي اختصار لـ “Quality of Experience”.
ملاحظة:“GFDM” هي اختصار لـ “Generalized Frequency Division Multiplexing”.
مبدأ عمل معالجة GFDM لكل ناقل فرعي
هذا القيد لا يناسب تطبيق الإنترنت اللمسي، حيث يأتي (GFDM) كواحد من المنافسين القادرين على تغطية المتطلبات، كما يمكن ضغط رمز (GFDM) لتقليل زمن الانتقال بينما يمكن استخدام نافذة زمنية وفتحة زمنية فارغة لتقليل (OOB) أكثر.
يتم استخدام مخططين مختلفين للرموز الدليلية، حيث يتم إدخال هذه الرموز الدليلة في موجات حاملة فرعية مختلفة لتقييم أداء كل مخطط رمز دليلي وكما يتم تشغيل نظام (GFDM) لتطبيق (5G)، حيث تكون معلمات (GFDM) المستخدمة في هذا العمل مناسبة لحالة استخدام الإنترنت اللمسية، ونموذج القناة الذي نستخدمه هو قناة (5G)، والذي تم تقديمه في كقناة (NYUSIM).
القناة مناسبة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية ذات الموجة المليمترية، كما يعمل نموذج القناة على نطاق واسع من الترددات الحاملة (500 ميجاهرتز) إلى (100 جيجاهرتز)، مع عرض نطاق (من 0 ميجاهرتز) إلى (800 ميجاهرتز)، وكما يتم اختبار السيناريوهات المتوفرة في محاكي (NYUSIM) مثل الخلية الصغيرة الحضرية والخلية الكلية الحضرية والخلية الريفية الكلية، في نظام (GFDM) باستخدام تقدير القناة باستخدام (DFT).
ملاحظة:“DFT” هي اختصار لـ “Discrete Fourier transform”.
كيفية تعديل وإزالة تعديل إشارة GFDM
يمكن تطبيق طريقة تعديل إشارة (GFDM) التي يتم توفيرها على طرف إرسال كجهاز إرسال إشارة مثل جهاز إرسال إشارة (GFDM)، ويمكن تطبيق طريقة إزالة التشكيل لإشارة (GFDM) المقدمة على طرف مستقبِل على جهاز استقبال إشارة مثل مستقبل إشارة (GFDM)، وكما تشتمل طريقة التعديل في:
- الحصول على إشارة أصلية يتم تعديلها وإجراء تشكيل النبضة للحصول على نبضات مرشح عشوائية.
- إجراء معالجة التفاف دوري على تسلسل إشارة يتم تشكيله ونبضة مرشح عشوائية للحصول على إشارة تشكيل أولى.
- تعيين نبضة المرشح العشوائية في تسلسل طور عشوائي.
- أخذ المنتج الرقمي لإشارة التعديل الأولى وتسلسل الطور العشوائي كإشارة تعديل ثانية، والعودة إلى خطوة الحصول على تسلسل ثنائي عشوائي يتوافق مع الإشارة المراد تعديلها، حتى يصل رقم الدورة إلى قيمة محددة مسبقًا.
- حساب نسبة الذروة إلى القدرة المتوسطة لكل مسار لإشارة مجال الوقت.
- تحديد مسار إشارة المجال الزمني مع الحد الأدنى لنسبة القدرة من الذروة إلى المتوسط كإشارة مشكلة يتم إرسالها.
- لذلك من خلال تشكيل النبضة ومعالجة رسم الخرائط لتسلسل الطور العشوائي، يمكن تحديد مسار إشارة واحد مع الحد الأدنى لنسبة القدرة من الذروة إلى المتوسط كإشارة يتم إرسالها، ونسبة الذروة إلى متوسط القدرة لـ (GFDM) من الواضح أنّ الإشارة تقل.
خصائص تعديل وإزالة تعديل إشارة GFDM
تحصل محطة الإرسال على إشارة أصلية ليتم تعديلها وتعالج الإشارة الأصلية المراد تعديلها للحصول على تسلسل إشارة يتم تعديله، ويحصل على تسلسل ثنائي عشوائي يتوافق مع تسلسل الإشارة المراد تعديلها، أمّا في عملية التضمين يقوم النبض بتشكيل تسلسل الإشارة المراد تعديلها، من خلال اعتماد وضع تشكيل نبضي محدد مسبقًا يتوافق مع قيمة الرقم الثنائي وفقًا لقيمة كل رقم ثنائي؛ للحصول على نبضة مرشح عشوائية.
وكما يقوم بمعالجة التفاف دوري على تسلسل الإشارة إلى يتم تعديلها ونبضة المرشح العشوائية للحصول على إشارة التعديل الأولى، وتعيين نبضة المرشح العشوائية في تسلسل طور عشوائي وفقًا لقيمة استجابة النبض لنبضة الفلتر العشوائي ووضع التعيين المسبق، وتحويل إشارة التعديل الأولى إلى مجال تردد الإشارة وتأخذ حاصل ضرب عدد إشارة مجال التردد وتسلسل الطور العشوائي كوحدة نمطية ثانية عند الإشارة، ويعود إلى خطوة الحصول على التسلسل الثنائي العشوائي المقابل للإشارة المراد تعديلها.
كما يتم تحويل كل مسار لإشارة التعديل الثانية إلى إشارة مجال زمني على التوالي وحساب نسبة الذروة إلى متوسط القدرة لكل منهما مسار إشارة المجال الزمني، وتحديد مسار إشارة المجال الزمني مع الحد الأدنى لنسبة القدرة من الذروة إلى المتوسط كإشارة مشكلة يتم إرسالها.
لذلك من خلال تشكيل النبض العشوائي ورسم خرائط تسلسل الطور العشوائي والمعالجة العشوائية الأخرى يتم تقليل نسبة الذروة إلى متوسط القدرة لإشارة (GFDM)، المتكونة من تداخل مجموعة من إشارات الموجة الحاملة الفردية، والإشارة مع الحد الأدنى من الذروة يمكن تحديد متوسط نسبة القدرة لاستخدامها كإشارة يتم إرسالها، ويتم تجنب تشويه إشارة (GFDM) الناجم عن تجاوز النطاق الخطي للأجهزة البصرية مثل المغير البصري.
في النهاية، في عملية معالجة (GFDM) لكل ناقل فرعي يتم تقليل نسبة القدرة من الذروة إلى المتوسط لإشارة (GFDM)، وتوفر جهازًا لتعديل إشارة (GFDM) وطريقة لإزالة تشكيل إشارة (GFDM).
