الهندسةهندسة الاتصالات

هوائيات IS-95 Air Interface

اقرأ في هذا المقال
  • أنواع الوصلات في IS-95
  • رموز الانتشار في IS-95 CDMA
  • كيفية بناء إشارة لاسلكية لهوائيات IS-95
  • الارتباط الأمامي في IS-95
  • الارتباط العكسي في IS-95

كانت هوائيات “IS-95” مختلفة تماماً عن أي شيء تم استخدامه سابقاً نتيجةً استخدام “CDMA”، حيث يختلف الرابط الأمامي “IS 95” والوصلة العكسية “IS-95” في بنائهما؛ نظراً لوجود متطلبات مختلفة لكل منهما، كما يعتمد السطح البيني للهوائيات “IS-95” على استخدام “CDMA” ضمن قناة “1.25 ميغاهرتز” كما يمكن للنظام استخدام نفس القناة لعدد كبير من الإشارات، كل واحدة تخصص رمزاً مختلفاً للوصول إلى النظام.

 

أنواع الوصلات في IS-95:

 

بهدف التمكن من تحديد اتجاهات الإرسال داخل نظام خلوي، يتم تحديد الوصلات من وإلى المحطة الأساسية، حيث تختلف الأسماء المستخدمة في “IS-95″ و”cdma2000” عن تلك المستخدمة في “GSM” و”UMTS“، أمّا بالنسبة لهوائيات “IS-95″، فإنّه يعتمد على ما يلي:

 

  • الوصلة الأمامية أي الارتباط من المحطة الأساسية إلى الهاتف.

 

  • الوصلة العكسية أي الارتباط من الهاتف إلى المحطة الأساسية.

 

ملاحظة: “IS” هي اختصار لـ “Interim Standard” و”” هي اختصار لـ “Global System for Mobile“.

 

ملاحظة: “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System” و”CDMA” هي اختصار لـ “Code-Division Multiple Access”.

 

رموز الانتشار في IS-95 CDMA:

 

يعتمد نظام “CDMA” على تقنيات طيف التتابع المباشر، حيث تدور وظيفة النظام حول استخدام الشريحة المتعامدة أو رموز الانتشار.

 

  • رموز Walsh: هي الرموز المستخدمة داخل “IS-95” بطول “64 بت ثابت”، حيث توفر بحد أقصى “64 قناة” مادية فردية ليتم نقلها بواسطة النظام، ومع ذلك فإنّ عدد القنوات القابلة للاستخدام عادةً ما يكون محدوداً بمستوى التداخل الناتج عن عدد القنوات النشطة وبياناتها داخل الخلية، وكذلك التداخل من الخلايا المجاورة.

 

  • رموز PN: هي الرموز الشبه عشوائية التي تُستخدم في تجميع إشارة الهوائي “IS-95” حيث إنّها تتكون من سلسلة من البتات التي لها خصائص عشوائية، كما يتم استخدام ثلاثة رموز “PN” داخل “IS-95″، حيث يكون رمزان قصيران وواحد طويل.

 

يتم استخدام هذه الرموز؛ لأنّه وجد أنّه إذا تم تبديل رمز واحد يصبح الرمز غير مرتبط بنفس الكود غير المحول، ممّا يعني أنّه يمكن استخدام نفس الشفرة مرتين، ولكن يتم تغيير الوقت لتقديم تسلسلين غير مرتبطين، وعند استخدامها في الشبكة تتم مزامنة الرموز بواسطة إشارات توقيت “GPS“، ومن أجل استخدام رموز “PN” في “IS-95″، تم اعتماد نهج باستخدام أسلوب التخفي، أمّا الشفرات التي يتم إرسالها في إزاحة زمنية مختلفة تكون غير مرتبطة، وبالتالي من خلال اعتماد مجموعة معينة معروفة من التعويضات، ويمكن إنشاء مجموعة من “الرموز” التي يمكن استخدامها.

 

يبلغ طول الرموز القصيرة “32768 بت” ويقابلها “64 بت”، ممّا يُعطي إجمالي “512 إزاحة” يمكن استخدامها في “IS-95″، ونظراً لأنّه يتم إرسال الرمز القصير بمعدل بيانات “CDMA” البالغ “1.2288 ميجابت في الثانية”، فإنّ هذا يعادل وقت دورة كامل يبلغ “26.667 مللي ثانية”، كما يجمع نظام “IS-95” بين أكواد “Walsh” هذه مع شفرتين للضوضاء العشوائية الزائفة لكل قناة اتصال، وبهذه الطريقة يمكن إنشاء العديد من القنوات المختلفة.

 

يمكن استخدام القنوات المختلفة إمّا لتطبيقات التحكم أو لنقل حمولة البيانات، كما يمكن بعد ذلك فصل القنوات المختلفة عن طريق جهاز الاستقبال، حيث أنّ جهاز الاستقبال قادر فقط على ربط القنوات التي تم تزويده من أجلها برموز “Walsh” المطلوبة، وكما أنّ جميع الإشارات الأخرى التي تستخدم رموز “Walsh” الأخرى تظهر فقط كضوضاء.

 

  • “GPS” هي اختصار لـ “Global Positioning System”.

 

  • “PN” هي اختصار لـ “Pseudo-Noise”.

 

كيفية بناء إشارة لاسلكية لهوائيات IS-95:

 

تختلف إرسالات “CDMA” اختلافاً كبيراً عن تلك المستخدمة في أنظمة “FDMA” و”TDMA” السابقة، حيث احتل النظام عرض نطاق ضيق نسبياً “narrow bandwidth”، أمّا بالنسبة لنظام “CDMA”، يتم استخدام عرض نطاق أوسع بكثير، وفي حالة “IS-95 / cdmaOne” يتم استخدام عرض نطاق للقناة يبلغ “1.25 ميجاهرتز”، كما يتم تعيين النطاق الترددي الفعلي بواسطة معدل الرقاقة وهو “1.228 Mcps”.

 

بالإضافة إلى ذلك، تستطيع الخلايا المجاورة استخدام نفس التردد، أمّا الرموز المختلفة التي تستخدمها الخلايا المجاورة لتمكينها من العمل جنباً إلى جنب، حيث تختلف خصائص الإرسال بين الوصلات الأمامية والخلفية قليلاً، كما ينشأ الكثير من هذا من حقيقة أنّ الرابطين على ترددات مختلفة، وأنّ أطوال المسار تختلف من حيث عدد الأطوال الموجية التي يتم قطعها، كما أنّ متطلبات المسارات مختلفة قليلاً.

 

يتم إرسال الوصلة الأمامية بواسطة محطة واحدة، حيث يكون التزامن بين القنوات المختلفة ضمنياً، وحيث يتم إنشاؤها جميعاً داخل نفس الجهاز، وكما يتم إنشاء الارتباط العكسي “IS-95” بواسطة عدد كبير من الهواتف المختلفة التي لا يمكن مزامنتها بسهولة، وتقع على مسافات متفاوتة من المحطة الأساسية، وكما أنّ تنسيق التعديل يجب أن يأخذ في الاعتبار متطلبات الطاقة للهاتف.

 

  • “Mcps” هي اختصار لـ “Mega chips per second”.

 

  • “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.

 

  • “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.

 

الارتباط الأمامي في IS-95:

 

يستخدم الارتباط الأمامي “IS-95” شكلاً من أشكال التعديل يُعرف باسم تربيع طور التحول “QPSK”، حيث يسمح هذا بإرسال بتتين لكل رمز، وبالتالي فهو وسيلة فعالة لإرسال البيانات، كما يتكون الارتباط الأمامي “IS-95” من عدد من العناصر، وهناك قناة تجريبية وقنوات أخرى لكل منها وظائفها الخاصة، حيث تتوافق القناة التجريبية مع قناة التحكم في “GSM” وتمكن الهاتف المحمول من تقدير خسارة المسار؛ ونتيجة لذلك يحدد مستوى طاقته وفقاً لذلك.

 

بالإضافة إلى ذلك، هناك قنوات أخرى للترحيل والكلام والبيانات، حيث يتم تشفير الكلام باستخدام مشفر صوت، وبعد ذلك يتم تطبيق تصحيح الخطأ على هذه البيانات لتمكين حملها حتى في ظل الظروف السيئة، ممّا يجعل معدل البيانات يصل إلى “19.2 كيلو بايت في الثانية”، كما تتمثل المرحلة التالية في توليد الإشارة في مضاعفة البيانات بواسطة كود “Walsh”، وهو شكل الشفرة المتعامدة المستخدمة لنشر الإشارة عند إنشاء إشارة “CDMA” نفسها، ونظراً لأنّ هذا رمز “64 بت”، فإنّه يضاعف معدل البيانات بمقدار “64” ليصل معدل البيانات الإجمالي إلى “1.228 ميجابت في الثانية”، وبعد ذلك يتم إرسال هذه الإشارة.

 

  • “QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature Phase Shift Keying”.

 

الارتباط العكسي في IS-95:

 

في القناة العكسية، يتم استخدام شكل من أشكال التعديل يُعرف باسم إزاحة تربيع الطور “OQPSK”، وهذا شكل من أشكال المفاتيح المزاحة في الطور التربيعي “QPSK”، حيث يتم إزاحة مكون التربيع “Q” للإشارة عن المكون في الطور “I” بمقدار نصف فترة الرمز، كما يتم استخدام هذا الشكل من التعديل لأنّ سعة شكل الموجة لا تعبر الصفر، وهذا يقلل من نسبة الذروة إلى المتوسط، وله مزايا لمضخمات الطاقة لأنّه يقلل من نسبة الذروة إلى المتوسط، ​​ويسمح بمضخمات إشارة أكثر كفاءة في الهاتف المحمول، حيث يكون استهلاك البطارية معلمة رئيسية.

 

يتم إنشاء الارتباط العكسي “IS-95” بطريقة مختلفة عن الارتباط الأمامي، وعلى الرغم من استخدام نفس مشفر الصوت، فإنّ البيانات الناتجة تتمتع بدرجة أكبر من تصحيح الخطأ أو تطبيق الحماية، وفقاً لذلك يصل معدل البيانات الناتج إلى “28.8 كيلو بايت في الثانية”، حيث يتم استخدام طريقة أكثر تعقيداً للنشر باستخدام كود “Walsh”، كما ينتج عن تدفق بيانات “307 كيلو بت في الثانية”، ولزيادة عرض النطاق إلى “1.25 ميجا هرتز” بالكامل، يتم توفير درجة أخرى من الانتشار باستخدام شفرة “PN” إضافية، حيث يتم مضاعفة هذا مع الإشارة لزيادة معدل بياناتها بمقدار أربعة حتى يصل إلى معدل البيانات النهائي البالغ “1.228 ميجابت في الثانية”، وهو نفس معدل إشارة الوصلة الهابطة.

 

  • “OQPSK” هي اختصار لـ “Offset Quadrature Phase Shift Keying”.

 

 

المصدر
IS-95 Air Interface - forward and reverse linksAir Interface)NVESTIGATION OF #$-! !IR )NTERFACE AND 0ROTOCOLSThe IS95 Reverse Channel

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى