اقرأ في هذا المقال
- ما هو نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
- أساسيات نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
- مبدأ نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
- تطور عمل نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
لقد خدمت شبكات الجيل الرابع اللاسلكية الجمهور بشكل جيد، حيث وفرت الوصول إلى الإنترنت في كل مكان وتمكنت من انتشار تطبيقات الأجهزة المحمولة، والهواتف الذكية والتطبيقات المعقدة للبيانات مثل الفيديو المحمول وكما يستمر هذا في تطور التقنيات الخلوية، حيث يجلب كل جيل جديد فوائد كبيرة للجمهور ، مما يتيح مكاسب كبيرة في الإنتاجية والراحة ونوعية الحياة.
ما هو نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية: هو نظام وطريقة للتواصل المتعامد الزماني للترددات الفضائية وتوليد شكل الموجة، بحيث تتضمن الطريقة تلقي مجموعة من رموز المعلومات وتشفير مصفوفة (N × M) تحتوي على تعدد رموز المعلومات في مصفوفة ثنائية الأبعاد من رموز التشكيل، عن طريق نشر كل مجموعة من رموز المعلومات فيما يتعلق بالوقت والتردد، ثم يتم إرسال المصفوفة ثنائية الأبعاد لرموز التشكيل باستخدام أشكال موجة متعامدة متبادلة مدرجة في نطاقات التردد M الفرعية.
أساسيات نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
بالنظر إلى المطالب التي يفرضها الاستخدام المتزايد والمتنوع للبيانات على الشبكات الحالية أصبح من الواضح للصناعة أنّ شبكات (4G) الحالية لن تكون قادرة على دعم الاحتياجات المتوقعة في استخدام البيانات، ويرجع ذلك جزئياً إلى أنّ حجم حركة البيانات كان ولا يزال يتزايد بمعدل أسي، وعلاوة على ذلك من المتوقع أن تطغى التطبيقات الجديدة، مثل الواقع الغامر والتشغيل الآلي عن بعد إلى جانب التوسع المستمر في الفيديو المحمول، على القدرة الاستيعابية لأنظمة الشبكة الحالية.
يتمثل أحد أهداف تصميم نظام (5G) في القدرة على التوسع الاقتصادي لإمكانيات الشبكات في المناطق الحضرية الكثيفة وعلى سبيل المثال (750 جيجابت في الثانية لكل كيلومتر مربع)، وهو أمر غير ممكن باستخدام التكنولوجيا التي تم نشرها تجارياً، بالإضافة إلى القدرة على التعامل مع أحجام أكبر من البيانات ستحتاج أنظمة الجيل التالي إلى تحسين جودة توصيل البيانات من أجل دعم التطبيقات المستقبلية المرغوبة.
يتوقع الجمهور بشكل متزايد أن توفر الشبكات اللاسلكية تجربة “سلكية” تقريباً للمستخدم غير المربوط وقد يُترجم هذا إلى شرط يزيد عن (50 ميجابت في الثانية) في جميع أنحاء مناطق التغطية، وحتى عند حواف الخلية والأمر الذي سيتطلب تقنيات متقدمة لتخفيف التداخل ليتم تحقيقها، وجانب آخر من جوانب جودة تجربة المستخدم هو التنقل، حيث تميل سرعة نقل الشبكات اللاسلكية الحالية إلى الانخفاض بشكل كبير جنباً إلى جنب مع زيادة سرعات الأجهزة المحمولة بسبب تأثيرات دوبلر.
تهدف أنظمة الجيل الخامس المستقبلية ليس فقط إلى زيادة السرعات المدعومة حتى (500 كم / ساعة) للقطارات عالية السرعة والطيران، ولكن أيضاً لدعم مجموعة من تطبيقات السيارات الجديدة للاتصالات من مركبة إلى مركبة ومن مركبة إلى البنية التحتية، وفي حين أنّ دعم حركة مرور البيانات المتزايدة وذات الجودة العالية ضروري للشبكات اللاسلكية لمواصلة دعم احتياجات المستخدمين، فإنّ شركات النقل تستكشف أيضًا تطبيقات جديدة ستمكن من تحقيق إيرادات جديدة وحالات استخدام مبتكرة.
وتشمل التطبيقات الأخرى المرغوبة نشر شبكات فائقة الموثوقية للسلامة العامة واستخدام الشبكات الخلوية لدعم الانخفاض في الشبكة الهاتفية العمومية التبديلية، وعلاوة على ذلك من المتوقع أن تؤدي شبكات (5G) إلى نشر أعداد كبيرة من الأجهزة المتصلة بالإنترنت، والمعروفة أيضاً باسم إنترنت الأشياء (IoT)، ومع ذلك فإنّ الشبكات الحالية ليست مصممة لدعم عدد كبير جداً من الأجهزة المتصلة بحركة مرور منخفضة جداً لكل جهاز.
مبدأ نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
يتم توجيه النظام إلى طريقة إرسال البيانات عبر قناة اتصال وتتضمن الطريقة تلقي عدد كبير من رموز المعلومات، وتتضمن الطريقة كذلك ترميز مصفوفة (N × M) تحتوي على تعدد رموز المعلومات في مصفوفة ثنائية الأبعاد من رموز التشكيل عن طريق نشر كل مجموعة من رموز المعلومات فيما يتعلق بالوقت والتردد، ثم يتم إرسال المصفوفة ثنائية الأبعاد لرموز التشكيل باستخدام أشكال موجة متعامدة متبادلة مدرجة في نطاقات التردد M الفرعية.
قد يشمل التشفير كذلك تحويل الصفيف (N × M) إلى مصفوفة من رموز (OFDM) المرشحة باستخدام تحويل فورييه واحد على الأقل، وعملية ترشيح وتحويل صفيف رموز (OFDM) المرشحة إلى صفيف من رموز (OTFS) باستخدام فورييه واحد ثنائي الأبعاد على الأقل تحول، كما يتعلق بطريقة آلية للاتصال اللاسلكي عبر قناة بيانات معطلة وتتضمن الطريقة تلقي عدد كبير من رموز البيانات.
وتشتمل الطريقة كذلك على ترميز مصفوفة ثنائية الأبعاد (N × M) تحتوي على تعدد رموز البيانات في مصفوفة ثنائية الأبعاد من رموز التعديل، عن طريق نشر كل مجموعة من رموز البيانات باستخدام مجموعة من قواعد إزاحة الوقت وتغيير التردد دورياً المهام، ويتم إرسال المصفوفة ثنائية الأبعاد لرموز التشكيل باستخدام أشكال موجية لاسلكية متعامدة بشكل متبادل مدرجة في نطاقات التردد M الفرعية.
قد يشمل الترميز كذلك تحويل الصفيف (N × M) إلى مصفوفة من رموز (OFDM) المرشحة باستخدام تحويل فورييه واحد على الأقل، وعملية ترشيح وتحويل صفيف رموز (OFDM) المرشحة إلى صفيف من رموز (OTFS) باستخدام فورييه واحد ثنائي الأبعاد على الأقل تحول.
وقد يشتمل الترميز على ترميز صفيف واحد على الأقل ثنائي الأبعاد من رموز البيانات (N × M) على مشعب واحد على الأقل، متوافق مع تحليل شبيه بالضمير موزع على محور زمني بطول T ومحور تردد الصف بطول F وبالتالي ينتج عند مجمع معلومات واحد على الأقل، وبالإضافة إلى ذلك قد يشتمل التشفير على تحويل مشعب معلومات واحد على الأقل وفقًا لتحويل فورييه ثنائي الأبعاد وبالتالي إنتاج مشعب معلومات فورييه المحولة ثنائي الأبعاد على الأقل.
- “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.
تطور عمل نظام الاتصالات المتعامد الزمني للترددات الفضائية
يتعلق النظام بطريقة توليد شكل موجة للإرسال عبر قناة اتصال وتتضمن الطريقة تلقي مجموعة من رموز المعلومات، وإنشاء مجموعة من رموز التعديل باستخدام كل رمز من رموز المعلومات المتعددة لتعديل واحدة من مجموعة وظائف ثنائية الأبعاد على مستوى تردد زمني، لكل مجموعة ثنائية الأبعاد ترتبط وظائف الأساس بشكل فريد بأحد رموز المعلومات المتعددة.
تتضمن الطريقة إنشاء شكل موجة إرسال يتألف من مجموعة من أشكال الموجة النبضية وكل مجموعة من أشكال موجة النبضة المقابلة؛ لمزيج من واحد من مجموعة رموز التشكيل وواحد من مجموعة من الإصدارات المترجمة عبر الزمن والمشكلة التردد من نبضة إرسال أساسية، وفي تنفيذ واحد ترتبط كل مجموعة من الإصدارات المترجمة عبر الزمن، والمعدَّلة بالتردد لنبضة الإرسال الأساسية بترجمة زمنية بواسطة أحد مضاعفات N للقيمة T وتشكيل التردد بواحد من مضاعفات M Δƒ، حيث يكون شكل موجة الإرسال تبلغ المدة الإجمالية NT ثانية وإجمالي عرض النطاق الترددي MΔƒ Hz.
قد يكون لنبضة الإرسال الأساسية خاصية كونها متعامدة مع الترجمات بمضاعفات الوقت T والتشكيل بواسطة مضاعف Δƒ، ويتعلق بجهاز اتصال بما في ذلك جهاز إرسال لاسلكي ومعالج وذاكرة بما في ذلك رمز البرنامج القابل للتنفيذ بواسطة المعالج،و يشتمل رمز البرنامج على رمز للتسبب في أن يتلقى المعالج عدداً من رموز المعلومات.
