اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
- مبدأ نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
- تطور عمل نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
يتعلق نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية بنظام اتصالات ما قبل الجيل الخامس (5G)، والذي سيتم توفيره لدعم معدلات البيانات الأعلى وراء نظام اتصالات الجيل الرابع (4G) مثل التطور طويل الأمد (LTE)، كما يتم توفير طريقة للمحطة الطرفية لإدارة الحزمة في نظام اتصال لاسلكي.
أساسيات نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
يشتمل نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية على استقبال معلومات التكوين من محطة قاعدة (BS)، بما في ذلك معلومات تعريفات (IDs) لحزم الاستقبال (Rx) المرتبطة بحزم (Rx) واستقبال الإشارات المرجعية من المحطة القاعدة لتحديد حزم (Rx)، حيث حزم (Rx) تشمل معرفات حزم (Rx) مختلفة وتقوم بناءً على معلومات التكوين بإجراء كنس حزمة (Rx) لحزم (Rx) لاستقبال قنوات الوصلة الهابطة.
يتعلق النظام بشكل عام بالإشارات المرجعية لإدارة الحزمة في اللاسلكي، ويتعلق أيضاً بالإشارات الضمنية والصريحة للإشارة المرجعية لإدارة الحزمة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، ولتلبية الطلب على حركة البيانات اللاسلكية التي ازدادت منذ نشر أنظمة اتصالات الجيل الرابع (4G)، بُذلت جهود لتطوير الجيل الخامس المحسّن (5G) أو نظام اتصالات ما قبل (5G).
يُعتبر نظام الاتصالات (5G) مطبقاً في نطاقات تردد أعلى (mmWave) كنطاقات (28 جيجاهرتز) أو (60 جيجاهرتز)، وذلك لتحقيق معدلات بيانات أعلى لتقليل خسارة انتشار الموجات الراديوية وزيادة مسافة الإرسال فإنّ تقنيات تشكيل الحزمة، ومخرجات متعددة المدخلات الضخمة (MIMO) و(FD-MIMO) وهوائي الصفيف وتشكيل الحزمة التناظرية، وتقنيات الهوائي واسع النطاق هي تمت مناقشته في أنظمة الاتصالات (5G).
بالإضافة إلى ذلك في أنظمة اتصالات (5G) يجري تطوير لتحسين شبكة النظام على أساس الخلايا الصغيرة المتقدمة وشبكات الوصول إلى الراديو السحابي (RAN)، والشبكات فائقة الكثافة والاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D) وإعادة التوصيل اللاسلكي، ونقل الشبكة والتواصل التعاوني والنقاط المتعددة المنسقة (CoMP) وإلغاء تداخل نهاية الاستقبال وما شابه.
كما يتم اعتماد مفتاح تحويل التردد الهجين (FSK) وتعديل اتساع التربيع (FQAM) وتشفير تراكب النافذة المنزلقة (SWSC) كتحويل ترميز متقدم (ACM)، وفلتر متعدد الناقلات المصرفية (BMC) ووصول متعدد غير متعامد (NOMA) وتم تطوير وصول متعدد الشفرات (SCMA) كتقنية وصول متقدمة.
- “LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”BS” هي اختصار لـ “Base Station”.
- “ID” هي اختصار لـ “Identifier” و”Rx” هي اختصار لـ “Receive”.
- “MIMO” هي اختصار لـ “multiple input, multiple output” و”FD-MIMO” هي اختصار لـ “Full Dimension multiple input, multiple output”.
- “RAN” هي اختصار لـ “radio access network” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.
- “CoMP” هي اختصار لـ “Coordinated Multipoint Transmission” و”FSK” هي اختصار لـ “Frequency-shift keying”.
- “QAM” هي اختصار لـ “Quadrature Amplitude Modulation” و”SWSC” هي اختصار لـ “Sliding window overlay encryption”.
- “ACM” هي اختصار لـ “Abstract Control Model” و”FBMC” هي اختصار لـ “Filter Bank Multicarrier”.
- “NOMA” هي اختصار لـ “Non-orthogonal multiple access” و”SCMA” هي اختصار لـ “Sparse Code Multiple Access”.
مبدأ نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
يتم توفير محطة طرفية لإدارة الحزمة في نظام اتصال لاسلكي ويشتمل المطراف على جهاز إرسال واستقبال تم تكوينه لاستقبال معلومات التكوين من محطة قاعدة (BS)، بما في ذلك معلومات تعريفات الاستقبال (Rx) المرتبطة بحزم (Rx) واستقبال الإشارات المرجعية من المحطة القاعدة؛ لتحديد حزم (Rx) وتتضمن حزم (Rx) معرفات مختلفة لحزمة (Rx).
تشتمل تجهيزات المستعمل كذلك على معالج واحد على الأقل مهيأ لأداء بناءً على معلومات التكوين كحزمة (Rx) لحزم (Rx) لاستقبال قنوات الوصلة الهابطة، ويتم توفير محطة قاعدة (BS) لإدارة الحزمة في نظام اتصال لاسلكي، وتشتمل (BS) على جهاز إرسال واستقبال تم تكوينه لإرسال معلومات التكوين إلى جهاز ثلاثي بما في ذلك معلومات تعريفات (IDs) لحزم الاستقبال (Rx) المرتبطة بحزم (Rx).
كما توجد إشارة مرجعية للحزمة (BRS) وإشارة مرجعية لمعلومات حالة القناة (CSI) -RS) المرسلة من المحطة القاعدة، وعلى أساس حزم Rx وإرسال إشارات مرجعية إلى المطراف لتحديد حزم (Rx) المرتبطة برمز واحد على الأقل من رموز تعدد إرسال بتقسيم متعامد (OFDM) أو فواصل مختلفة، كما تشتمل حزم (Rx) على معرفات مختلفة لحزمة (Rx) ويتم إجراء مسح لحزمة (Rx) عند المطراف لحزم (Rx) المقاسة بناءً على معلومات التكوين لاستقبال قنوات الوصلة الهابطة.
يتم توفير طريقة للمحطة الطرفية لإدارة الحزمة في نظام اتصال لاسلكي وتشتمل الطريقة على استقبال معلومات التكوين من محطة قاعدة (BS)، بما في ذلك معلومات تعريفات (IDs) لحزم الاستقبال (Rx) المرتبطة بحزم (Rx) واستقبال الإشارات المرجعية من المحطة القاعدة لتحديد حزم (Rx)، وتشتمل حزم (Rx) على معرفات مختلفة لحزمة (Rx)، وتقوم بناءً على معلومات التكوين بمسح حزمة (Rx) لحزم (Rx) لاستقبال قنوات الوصلة الهابطة.
- “BRS” هي اختصار لـ “Block Received Signal” و”OFDM” هي اختصار لـ “orthogonal frequency-division multiplexing”.
تطور عمل نظام الإشارات المرجعية لإدارة حزمة البيانات في أنظمة الاتصالات اللاسلكية
الاتصالات المتنقلة من الجيل الخامس (5G) والتي من المتوقع تسويقها الأولي في حوالي عام 2020م تجمع مؤخراً زخماً متزايداً، مع جميع الأنشطة التقنية في جميع أنحاء العالم على مختلف التقنيات المرشحة من الصناعة والأوساط الأكاديمية، وتشمل عوامل التمكين المرشحة لاتصالات الهاتف المحمول (5G) تقنيات الهوائيات الضخمة.
ومن نطاقات التردد الخلوية القديمة إلى الترددات العالية لتوفير كسب في تكوين الحزمة ودعم زيادة السعة، وشكل موجة جديد كتقنية وصول لاسلكية جديدة (RAT) لاستيعاب مختلف الخدمات أو التطبيقات ذات المتطلبات المختلفة.
وكذلك أنظمة الوصول المتعددة الجديدة لدعم الاتصالات الضخمة وما إلى ذلك، بحيث صنف الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) سيناريوهات الاستخدام للاتصالات المتنقلة الدولية (IMT) لعام 2020، وما بعده في 3 مجموعات رئيسية مثل النطاق العريض المتنقل المعزز، والاتصالات الضخمة من نوع الماكينة (MTC) والاتصالات فائقة الموثوقية وذات زمن الانتقال المنخفض.
بالإضافة إلى ذلك حدد مركز التجارة الدولية متطلبات مستهدفة مثل معدلات بيانات الذروة البالغة (20 جيجابت في الثانية)، ومعدلات بيانات المستخدم التي تبلغ (100 ميجابت في الثانية) وتحسين كفاءة الطيف بمقدار (3 أضعاف)، ودعم ما يصل تنقل إلى (500 كيلومتر في الساعة) وزمن انتقال قدره (1 مللي ثانية)، وكثافة اتصال تبلغ (106 أجهزة / كيلومتر مربع).
وكذلك تحسين كفاءة طاقة الشبكة بمقدار (100 مرة) وسعة حركة مرور للمنطقة تبلغ (10 ميجابايت / ثانية / متر مربع)، بينما لا يلزم تلبية جميع المتطلبات في وقت واحد وقد يوفر تصميم شبكات (5G) المرونة لدعم التطبيقات المختلفة التي تلبي جزءاً من المتطلبات على أساس حالة الاستخدام.
- “IMT” هي اختصار لـ “International Mobile Telecommunications” و”ITU” هي اختصار لـ “The International Telecommunication Union”.
