نظام الاتصالات منخفض الطاقة باستخدام نسبة ISI

في أنظمة الاتصالات الهدف هو نقل المعلومات من موقع مادي إلى آخر، ومن المرغوب فيه عادةً أن يكون نقل هذه المعلومات موثوقاً وسريعاً ويستهلك الحد الأدنى من الموارد، وأحد وسائط نقل المعلومات الشائعة هو رابط الاتصالات التسلسلية والذي قد يعتمد على دائرة سلكية واحدة تتعلق بالأرض أو مرجع مشترك آخر، أو دوائر متعددة مرتبطة بالأرض أو مرجع مشترك آخر.

أساسيات نظام الاتصالات منخفض الطاقة باستخدام نسبة ISI

من الأمثلة الشائعة استخدام الإشارات ذات النهايات المفردة “SES”، حيث يعمل (SES) عن طريق إرسال إشارة على سلك واحد وقياس الإشارة بالنسبة إلى مرجع ثابت في المستقبل، كما قد يعتمد ارتباط الاتصال التسلسلي أيضاً على دوائر متعددة مستخدمة فيما يتعلق ببعضها البعض، ومثال شائع على هذا الأخير يستخدم الإشارة التفاضلية “DS”، وتعمل الإشارات التفاضلية عن طريق إرسال إشارة على سلك واحد وعكس تلك الإشارة على سلك مطابق، ويتم تمثيل معلومات الإشارة بالفرق بين الأسلاك وبدلاً من قيمها المطلقة بالنسبة إلى الأرض أو أي مرجع ثابت آخر.

إرسال المتجهات هي طريقة للإشارة، وباستخدام إشارات المتجهات يتم النظر في مجموعة من الإشارات على مجموعة من الأسلاك بشكل جماعي، على الرغم من أنّ كل مجموعة من الإشارات قد تكون مستقلة، ويشار إلى كل من الإشارات الجماعية على أنّها مكون ويشار إلى عدد تعدد الأسلاك باسم “بُعد” المتجه.

تعتمد الإشارة الموجودة على أحد الأسلاك بشكل كامل على الإشارة الموجودة على سلك آخر، كما هو الحال مع أزواج (DS)، لذلك في بعض الحالات قد يشير بُعد المتجه إلى عدد درجات حرية الإشارات على التعددية من الأسلاك بدلاً من عدد الأسلاك بالضبط في تعدد الأسلاك، كما تشير أي مجموعة فرعية مناسبة من شفرة إشارة متجه إلى “كود فرعي” لتلك الشفرة.

قد يكون هذا الرمز الفرعي في حد ذاته رمز إشارة متجه، موع إشارات المتجه الثنائي يأخذ كل مكون أو “رمز” للمتجه إحدى القيمتين المحتملتين، وباستخدام إشارات المتجه غير الثنائية يكون لكل رمز قيمة تمثل تحديدًا من مجموعة من أكثر من قيمتين محتملتين، وتسمى مجموعة جميع القيم المطلوبة لتمثيل جميع الرموز “الأبجدية” للرمز، وتتطلب شفرة إشارة المتجه الثنائي على الأقل أبجدية من قيمتين بينما تتطلب شفرة إشارة ناقلات ثلاثية على الأقل أبجدية من ثلاث قيم.

عند إرسالها كإشارات مادية على وسيط اتصالات يمكن تمثيل الرموز بقيم مادية معينة مناسبة لتلك الوسيلة، وقد يمثل الجهد البالغ (150 مللي فولت) رمز “+1” وقد يمثل الجهد البالغ (50 مللي فولت) رمز “1”، بينما في نموذج آخر يمكن تمثيل “+1″ بـ (800 مللي فولت) و” −1 ”مثل (−800 مللي فولت)، ورمز إشارة المتجه هو مجموعة من المتجهات بنفس الطول N، وتسمى كلمات مشفرة.

تسمى النسبة بين اللوغاريتم الثنائي لحجم والطول بكفاءة دبوس شفرة إشارة المتجه، والإشارات المتجهية المتعامدة التفاضلية أو رموز (ODVS) هي على أكواد إشارات المتجهات، والتداخل بين الرموز (ISI) هو تشويه رمز يتم فك تشفيره عند المستقبل من خلال التأثيرات المتبقية للرموز المرسلة سابقًا عبر النظام، ويرجع هذا التأثير بشكل أساسي إلى خصائص قناة الاتصال الأساسية وغالباً ما تكون الخاصية المحددة التي تمنع اتصالات السرعة الأعلى أو الخطأ الأقل.

• “SES” هي اختصار لـ “Single-ended signs”.

• “ODVS” هي اختصار لـ “Differential orthogonal vector signals”.

• “ISI” هي اختصار لـ “Intersymbol interference”.

• “DS” هي اختصار لـ “differential signal”.

كيفية عمل نظام الاتصالات منخفض الطاقة باستخدام نسبة ISI

تشمل الأمثلة المعروفة للقنوات المعرضة لمؤشر (ISI) الاتصالات اللاسلكية مع تداخل متعدد المسارات وقنوات محدودة النطاق في الأنظمة السلكية، ونظراً لأنّ تدهور (ISI) حتمي فمن المستحسن إلغاء تأثيره قبل محاولة فك تشفير الرمز الحالي للحصول على معلوماته المضمنة، وفي بعض الحالات سلسلة من الرموز المرسلة مسبقاً والتي تتحد بشكل بناء لزيادة تأثيرها على هامش الكشف للرمز الحالي.

نظراً لأنّ أنماط رموز الحالة الأسوأ تحدث عادةً باحتمالية عالية مقارنة بمعدل الخطأ المستهدف للنظام فإنّ تأثيرها وكيفية تحديد سلوكها التدميري وتقليله يمثل مصدر قلق كبير في تصميم أنظمة الاتصالات، حيث بخلاف هذا التحديد المخصص للأنماط الإشكالية، لا يوجد مقياس موثوق لتقييم تأثير (ISI) على أداء نظام الاتصالات ولا لاقتراح تعديلات القناة أو الترميز للتخفيف من هذه الآثار.

تتمثل إحدى طرق مكافحة مشكلة (ISI) في استخدام المعادلات التي تجعل القناة المكافئة خالية من (ISI)، والمعادلات عبارة عن كتل معالجة وظيفية أو دوائر تحاول قلب القناة بطريقة تجعل البيانات المرسلة في كل فترة رمز مستقلة عن الرموز الأخرى المرسلة عبر النظام، ويُعد ترشيح استجابة النبضة المحدودة (FIR) ومعادلة خطية مستمرة للوقت (CTLE) طريقتين معروفتين للمعادلة الخطية المستخدمة على التوالي في جانبي المرسل والمستقبل للنظام، بينما تسوية ردود الفعل على القرار (DFE) هي طريقة معادلة غير خطية من جانب المتلقي.

من ناحية أخرى يمكن أن تكون المعادلات باهظة الثمن من حيث تعقيد التنفيذ واستهلاك الطاقة ومتطلبات المعايرة خاصة في أنظمة الاتصالات متعددة الجيجابت / ثانية، وبالتالي هناك حاجة لكل من المقاييس التي تعكس بدقة تأثير (ISI) على أداء نظام الاتصالات، وحلول معالجة القنوات التي تخفف من تأثيرات (ISI) بطريقة فعالة وعالية الأداء.

• “FIR” هي اختصار لـ “Finite Impulse Response”.

• “CTLE” هي اختصار لـ “continuous linear equation of time”.

• “DFE” هي اختصار لـ “Decision Feedback Equalization”.

العلاقة بين نظام الاتصالات منخفض الطاقة باستخدام نسبة ISI والإشارات

في نظام الاتصال الذي يستخدم رمز إشارة ناقل، تكون بيانات المصدر لجهاز الإرسال تدخل ككلمة بيانات مصدر في المشفر، وقد يختلف حجم كلمة بيانات المصدر ويعتمد على معلمات شفرة إشارة المتجه ويولد المشفر كلمة مشفرة لشفرة إشارة المتجه التي صمم النظام من أجلها، حيث أثناء التشغيل يتم استخدام كلمة الشفرة التي أنتجها المشفر للتحكم في ترانزستورات (PMOS) و(NMOS) داخل المحرك لتوليد جهدين أو تيارات متميزة أو اثنين أو ثلاثة أو أكثر على كل من أسلاك الاتصال N لقناة الاتصالات.

كما يظهر حجم كلمة بيانات المصدر في شكل خمس بتات وحجم كلمة التشفير ستة رموز، وهكذا تظهر قناة الاتصالات على أنّها تتألف من ستة أسلاك إشارة وكل منها ينقل رمز كلمة مشفر واحد، كما قد يوصف على التشفير هذا الرمز أيضاً على أنّه يبلغ طول كتلة ستة أي إنتاج كلمة إخراج من ستة رموز وحجم رمز 32 أي وجود (32 كلمة) مشفرة مميزة وكافية لترميز (5 بتات ثنائية) من البيانات.

إرسال الإشارات هو وسيلة لنقل المعلومات عبر قنوات الاتصال، ويُشار إلى أي شكل من أشكال معلومات الخرائط التي يتم تمثيلها عادةً على شكل بتات للكميات المادية، والتي يتم نقلها على قناة الاتصال بالإشارة، ويتم تعديل المعلومات المراد نقلها على قناة اتصال من خلال نبضة مشكلة لها وظيفة ذات قيمة حقيقية للدعم المحدود، والإشارات المرسلة على الأسلاك هي من الشكل:

Σi = −∞ + C i P (t − iT)

ملاحظة:“PMOS” هي اختصار لـ “”P-Channel Metal Oxide Semiconductor.

ملاحظة:“NMOS” هي اختصار لـ “N-type metal oxide semiconductor”.