اقرأ في هذا المقال
- أساسيات أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
- أساسيات أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
- مبدأ أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
تشمل أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية على الطرق التي قد تسهل التشغيل البيني بين أجهزة التشتت العكسي وأجهزة الاتصال اللاسلكي، حيث يتم وصف أجهزة التشتت الخلفي وطرق التشتت الخلفي التي توفر إشارة مبعثرة مرتدة منسقة وفقًا لبروتوكول الاتصال اللاسلكي، مثل (Bluetooth) منخفض الطاقة أو (Wi-Fi) أو (IEEE 802.11) أو (IEEE 802.15.4)، وقد يقلل هذا الاتصال أو يلغي أي تعديلات مطلوبة لأجهزة الاتصال اللاسلكي اللازمة لتلقي وفك تشفير الإشارات المرتدة.
أساسيات أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
تنقل أجهزة الاتصالات اللاسلكية المعلومات عموماً عن طريق توليد حاملة ترددات راديوية باستخدام دائرة مثل مذبذب، وتعديل المعلومات على الموجة الحاملة باستخدام تعديل السعة وتعديل التردد وتشكيل الطور وتعديل اتساع التربيع (QAM) أو تقنيات أخرى بما في ذلك مزيج من أنواع التعديل، كما يمكن دمج العديد من هذه الإشارات المشكلة لتشكيل مخططات أكثر تعقيداً، مثل تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM).
عادة ما يكون الحامل عبارة عن جهد جيبي بتردد لاسلكي وهذا هو التردد الذي يمكن أن تنتشر فيه الطاقة في شكل موجة كهرومغناطيسية عن طريق توصيل الجهد الجيبي بهوائي، وتعدل عملية التشكيل الاتساع أو التردد أو طور الموجة الحاملة بطريقة متغيرة بمرور الوقت لنقل المعلومات.
تتمتع أجهزة الاتصالات اللاسلكية التقليدية بتوليد موجات حاملة للترددات الراديوية وعمليات التعديل التي يتم إجراؤها في جهاز واحد أو تركيب أجهزة مترابطة، وفي المقابل تُشير أجهزة الانتثار المرتد عموماً إلى طريقة اتصال بديلة يتم فيها إنشاء الموجات الحاملة وتشكيلها في أجهزة منفصلة، وعلى سبيل المثال قد يتم إنشاء تردد الموجة الحاملة في الجهاز الأول الذي يصدر موجة حاملة كهرومغناطيسية.
ينفذ الجهاز الثاني عملية التشكيل عن طريق نثر أو انعكاس الموجة الحاملة ممّا يؤثر على اتساع أو تردد أو طور الموجة الحاملة المنبعثة من الجهاز الأول، كما يمكن تحقيق ذلك عن طريق التشتت المعدل أي عن طريق الانعكاس الانتقائي لموجة الموجة الحاملة الساقطة عن طريق دائرة معدل، حيث قد تكون أجهزة التشتت العكسي التي تتطلب معدلاً قد يكون بسيطاً مثل الترانزستور بسيطة جداً ومنخفضة الطاقة.
تُستخدم الاتصالات المرتدة على نطاق واسع في أنظمة (RFID) عالية التردد، ومن خلال استخدام التشتت الخلفي المعدل للتواصل، تُعد علامات (RFID) موفرة للطاقة مقارنة بالنُهج البديلة التي تستخدم أنظمة الاتصالات اللاسلكية التقليدية، ومع ذلك تتطلب علامات (RFID) قارئاً متخصصاً أو جهاز استقبال لاستقبال الإشارة المتناثرة.
قارئات (RFID)، على سبيل المثال هي أجهزة معقدة تتضمن دائرة إرسال والتي تقوم بعملية توليد الموجة الحاملة جنباً إلى جنب مع دائرة استقبال، والتي تستقبل إشارة التشتت المرتجع المعدلة وتستخرج البيانات المرسلة بواسطة علامة (RFID)، كما يمثل هذا الجهاز المتخصص عبئاً من حيث التكلفة والتعقيد على مستخدمي نظام (RFID)، حيث يجب شراء أجهزة قراءة (RFID) وتثبيتها وصيانتها على شبكة اتصالات البيانات للاستفادة من علامات (RFID).
- “RFID” هي اختصار لـ “Radio-Frequency-Identification”.
- “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiplexing”.
- “QAM” هي اختصار لـ “Quadrature-amplitude-modulation”.
أساسيات أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
تتضمن أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية هنا أجهزة التشتت الخلفي مثل أجهزة الإرسال أو أجهزة الإرسال والاستقبال، والتي تستخدم إشارات متناثرة للتواصل مع بعضها البعض أو الأجهزة الأخرى وفقاً لبروتوكولات الاتصال اللاسلكي المعمول بها، وقد يشتمل النظام على جهاز انتثار ارتجاعي تم تكوينه لإرسال البيانات عن طريق تعديل نسخة مبعثرة ارتجاعية لإشارة الحادث وخلط تردد الموجة الحاملة لإشارة الحادث مع تردد موجة حاملة فرعية.
قد يكون نطاق التردد المحدد مسبقاً على سبيل المثال نطاق تردد محدد بواسطة بروتوكول اتصال لاسلكي مثل (BLE) والذي يُسمى أحياناً (Bluetooth Smart)، كما يمكن أيضاً استخدام بروتوكولات الاتصال اللاسلكي الأخرى مثل (Wi-Fi (IEEE 802.11)) و(Zigbee) و(IEEE 802.15.4) وما إلى ذلك.
قد تتضمن أنظمة وأجهزة وطرق توفير إشارات التبعثر المرتد والتي قد يكون لها نفس الخصائص مثل إشارات الاتصال اللاسلكي التقليدية، ممّا يسمح للأجهزة اللاسلكية التقليدية باستقبال إشارات متناثرة بدلاً من تقييد الاتصالات المرتدة للقراء المتخصصين في بعض الأمثلة، ووفقاً لذلك قد تتلقى أجهزة الاتصالات اللاسلكية أمثلة على إشارات متناثرة باستخدام نفس المكونات، مثل مجموعات الشرائح أو الأجهزة الأخرى أو البرامج أو مجموعات منها، المستخدمة لاستقبال إشارات الاتصال التي قد لا تكون إشارات مبعثرة ارتدادية.
قد يكون مصدر الإشارة بشكل عام أي جهاز قادر على إرسال إشارة مناسبة للتشتت الخلفي بواسطة جهاز التشتت الخلفي، كما قد تكون الإشارة إشارة تردد لاسلكي مثل إشارة اتصال لاسلكي وقد يكون للإشارة تردد الموجة الحاملة، مثل تردد الموجة الحاملة التي يمكن تشكيلها بإشارة إدخال لتوفير البيانات في الإشارة.
يمكن تنفيذ الإشارة بشكل عام باستخدام أي إشارات قد يتم استقبالها وتشتت ارتدادها بواسطة أجهزة التشتت الخلفي، ويمكن تنفيذ الإشارة باستخدام إشارة (RF) بما في ذلك إشارة اتصال لاسلكي وتتضمن أمثلة الإشارات المستخدمة لتنفيذ الإشارة إشارات الإرسال التلفزيوني، وإشارات الإرسال اللاسلكي وإشارات الاتصال الخلوي وإشارات (Bluetooth) و(Wi-Fi) مثل (IEEE 802.11) وإشارات (Zigbee) و(IEEE 802.15.4).
تشمل الأجهزة التي يمكن استخدامها لتنفيذ مصدر الإشارة أجهزة الإرسال التلفزيونية والمحطات الأساسية، بما في ذلك محطات القاعدة الخلوية ومحطات البث (AM) أو (FM) ومحطات الراديو الرقمية والرادار ونقاط وصول (Wi-Fi)، مثل (IEEE 802.11) وأجهزة (Bluetooth) والأجهزة المحمولة والهواتف وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التوجيه وأجهزة الإرسال والاستقبال والأجهزة اللوحية والساعات.
- “BLE” هي اختصار لـ “Bluetooth-Low-Energy” و”” هي اختصار لـ “radio-frequency”.
- “AM” هي اختصار لـ “amplitude-modulation” و”FM” هي اختصار لـ “Frequency-modulation”.
مبدأ أنظمة الاتصالات باستخدام بروتوكولات الاتصالات اللاسلكية
قد يكون مصدر الإشارة أرضياً بينما في أمثلة أخرى قد يكون مصدر الإشارة موجوداً على متن طائرة أو قمر صناعي أو مركبة فضائية، ويجب أن يكون مفهوماً أنّه يمكن استخدام أي موجة حاملة مولدة خارجياً كجهاز الانتثار المرتد لها مكون تردد واحد على الأقل في مدى التردد المعني ويُشار إليه أحياناً بالحاملة (F).
كما قد يوفر مصدر الإشارة على الأقل جزءاً من طاقة التشغيل لجهاز التشتت الخلفي، وقد يشتمل جهاز التشتت الخلفي على دائرة تجميع طاقة التردد الراديوي؛ لاستخراج كل أو أجزاء من قوته التشغيلية من الإشارة أو إشارات بيئية أخرى، وقد تكون الإشارة موجودة في البيئة من مصادر إشارة موجودة بالفعل في بيئة ما، أو قد يتم توفير الإشارة بواسطة مصدر إشارة موضوع في بيئة بغرض توفير إشارة لجهاز التشتت العكسي.
أثناء العرض نظراً لوجود هوائي واحد يمكن تنفيذ مصدر الإشارة به أي عدد من الهوائيات بما في ذلك هوائي صفيف مرحلي أو مجموعة هوائيات متعددة المدخلات ومخرجات متعددة (MIMO)، كما قد تكون الإشارة بحد ذاتها إشارة حاملة للبيانات والتي يمكن ترتيبها وفقاً لبروتوكول اتصال لاسلكي، وقد يشتمل مصدر الإشارة على مصدر تردد، مثل المذبذب أو مُركِّب التردد والذي قد يزود طاقة تردد الراديو للهوائي في بعض الأمثلة عبر مضخم طاقة مدرج في مصدر الإشارة.
قد يشتمل مصدر التردد على مصدر أو واحد أو أكثر من مصدر تردد ثابت ومصدر قفز تردد أو مصدر طيف منتشر بالتتابع المباشر، وقد يتم تشغيله بواسطة البطاريات أو بواسطة مصدر طاقة تيار متردد أو عن طريق الطاقة التي يتم حصادها من بيئتها، وعلى سبيل المثال عن طريق خلية شمسية أو حاصدة طاقة حرارية أو اهتزازية، وقد يكون مصدر الإشارة مثل جهاز الإرسال ثابتاً في الموقع أو قد يكون متحركاً.
