عملية الإرسال والاستقبال بالناقلات المتعددة في الاتصالات المتنقلة

تشتمل طريقة إرسال أو استقبال البيانات من خلال محطة عن طريق استخدام عدة ناقلات في نظام اتصالات متنقل على تلقي رسالة تحكم إضافة خلية تخدم معلومات نمط الإطار الفرعي للوصلة الصاعدة، على مجموعة خلايا خدمة رئيسية أو خدمة تابعة لمجموعة خلايا من محطة أساسية، وإنشاء التزامن مع خلية خدمة مدرجة في رسالة التحكم في إضافة خلية الخدمة.

أساسيات الإرسال والاستقبال بالناقلات المتعددة

عند استلام أمر لتنشيط خلية الخدمة التي تم إنشاء التزامن معها، يتم إرسال أو استقبال البيانات من أو إلى المحطة الأساسية عبر خلية الخدمة المضافة التي تم إنشاء التزامن معها، وقد تتضمن معلومات مخطط الإطار الفرعي للوصلة الصاعدة واحدة على الأقل من المعلومات على رتل فرعي يقبل إرسال الوصلة الصاعدة لمجموعة خلايا الخدمة الرئيسية، ومعلومات عن رتل فرعي يقبل إرسال الوصلة الصاعدة لمجموعة خلايا الخدمة التابعة، ومعلومات عن إطار فرعي لا يسمح بإرسال الوصلة الصاعدة إليه.

بالإضافة إلى ذلك يمكن تحديد طول نمط الإطار الفرعي للوصلة الصاعدة بناءً على وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا (RTT) الهجين (HARQ)، ويمكن أن تتضمن معلومات نمط الإطار الفرعي للوصلة الصاعدة واحدة على الأقل من معلومات البت التي تشير إلى إطار فرعي يُقبل فيه إرسال الوصلة الصاعدة، لمجموعة خلايا الخدمة الرئيسية ومعلومات بت على إطار فرعي يمكن نقل الوصلة الصاعدة إليه، يتم قبول مجموعة خلايا خدمة الخادم وتشير معلومات الإزاحة إلى بداية نمط الإطار الفرعي.

ملاحظة:“HARQ” هي اختصار لـ “Hybrid automatic repeat request” و”RTT” هي اختصار لـ “Round-trip time”.

مكونات عملية الإرسال والاستقبال بالناقلات المتعددة

في الوقت نفسه تشتمل المحطة الطرفية لإرسال أو استقبال البيانات باستخدام موجات حاملة متعددة في نظام اتصالات متنقلة على:

1- وحدة إرسال

تستقبل الإشارة إلى أو من محطة القاعدة.

2- وحدة تحكم

تتحكم في تلقي رسالة تحكم إضافة خلية تخدم بما في ذلك معلومات نمط الإطار الفرعي للوصلة الصاعدة على مجموعة خلايا رئيسية تخدم أو مجموعة خلايا خدمة تابعة من محطة قاعدة، لإنشاء التزامن مع خلية خدمة مدرجة في عنصر التحكم في إضافة خلية الخدمة إرسال أو استقبال البيانات من أو إلى المحطة الأساسية، من خلال خلية الخدمة المضافة عند تلقي أمر لتنشيط خلية الخدمة التي تم إنشاء التزامن معها.

مبدأ الإرسال والاستقبال بالناقلات المتعددة في أنظمة الاتصالات المتنقلة

1- بنية نظام LTE

• تتضمن شبكة الوصول اللاسلكي لنظام (LTE) محطة أساسية من الجيل التالي وعلى سبيل المثال (Evolved Node B) وكيان إدارة التنقل (MME) و طريق بوابة الخدمة (S-GW).

• يتم توصيل جهاز المستخدم بشبكة خارجية من خلال (ENB).

• تتوافق (ENB) مع العقدة (B) الحالية لنظام (UMTS).

• يتم توصيل (ENB) بـ (UE) من خلال قناة لاسلكية، وتؤدي دورًا أكثر تعقيدًا من العقدة التقليدية (B).

• في نظام (LTE)، كل حركة مرور المستخدم مثل خدمة الوقت الفعلي مثل خدمة الصوت عبر (VoIP) تتم من خلال بروتوكول الإنترنت عن طريق قناة مشتركة، وبالتالي فإنّ الجهاز الذي يجمع معلومات الحالة وجدولتها مثل حالة المخزن المؤقت، وحالة طاقة الإرسال القادرة، وحالة القناة أمر ضروري.

• يتحكم أحد (ENB) بشكل عام في مجموعة من الخلايا.

• من أجل تنفيذ معدل إرسال يبلغ (100 ميجابت في الثانية)، يستخدم نظام (LTE) تعدد الإرسال المتعامد بتقسيم التردد (OFDM) كتقنية وصول لاسلكي في عرض نطاق يبلغ (20 ميجاهرتز).

• بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام طريقة التشكيل والتشفير التكيفيين (AMC) التي تحدد مخطط التشكيل ومعدل تشفير القناة المناسب لحالة قناة المطراف.

• إنّ (S-GW) هو جهاز لتوفير حامل البيانات ويقوم بإنشاء أو إزالة حامل البيانات تحت سيطرة (MME).

• يُعد (MME) جهازًا لإدارة تنقل الجهاز وتولي وظائف التحكم المختلفة وهو متصل بـ (ENBs) متعددة.

ملاحظة:“LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution” و”MME” هي اختصار لـ “Mobility Management Entity”.

ملاحظة:“S-GW” هي اختصار لـ “signaling gateway” و”ENB” هي اختصار لـ “Evolved Node B”.

ملاحظة:“AMC” هي اختصار لـ “Adaptive modulation and coder” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiplexing”.

ملاحظة:“VoIP” هي اختصار لـ “Voice over Internet Protocol” و”UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

2- نظام الإرسال بواسطة ENB

• عندما يكون ناقل أمامي واحد يتم إرساله بواسطة (ENB) وحامل خلفي واحد يستقبله (ENB) يشكل خلية واحدة، يمكن فهم تجميع الناقل على أنّه إرسال أو استقبال بيانات عبر خلايا متعددة في وقت واحد بواسطة (UE) على أنّه تقليدي.

• من خلال هذا يتم زيادة السرعة القصوى للإرسال بما يتناسب مع عدد الموجات الحاملة المجمعة.

• كما إنّ تلقي البيانات من خلال ناقل أمامي عشوائي أو إرسال البيانات من خلال ناقل خلفي عشوائي له معنى مساوٍ لإرسال واستقبال البيانات، باستخدام قناة تحكم وقناة بيانات مقدمة في خلية تتوافق مع تردد مركزي ونطاق التردد الذي يميز الموجة الحاملة.

• يتم التعبير عن تجميع الناقل كتكوين لخلايا خدمة متعددة، ويتم استخدام خلية تقديم أساسية (PCell) وخلية تقديم ثانوية (Scell) وخلية خدمة نشطة.

• كما تُعرَّف مجموعة خلايا الخدمة التي يتحكم فيها نفس (ENB) على أنّها مجموعة خلايا الخدمة (SCG).

• يتم تقسيم (SCG) مرة أخرى إلى مجموعة خلايا خدمة رئيسية (MSCG) ومجموعة خلايا خدمة تابعة (SSCG).

• يُقصد بـ (MSCG) مجموعة من الخلايا التي تخدم والتي يتم التحكم فيها بواسطة (ENB) التي تتحكم في (PCell)، وتعني (SSCG) مجموعة من خلايا الخدمة التي يتم التحكم فيها بواسطة (ENB) التي تتحكم في (eNB)، وليس (eNB) الذي يتحكم في (PCell) ولكنه (eNB) الذي يتحكم فقط في (SCell).

• يتم تكوين خلية خدمة محددة مسبقًا في إجراء تكوين خلية خدمة مقابلة بواسطة (ENB) سواء تم تضمين خلية الخدمة المحددة مسبقًا في (MSCG) أو (SSCG).

• قد يتم تكوين (MSCG) واحد و(SSCG) واحد على الأقل في (UE) واحد.

• يمكن استخدام مصطلح آخر بدلاً من (MSCG) و(SSCG).

• يمكن استخدام مجموعة أساسية ومجموعة ثانوية ومجموعة حاملة أولية ومجموعة حاملة ثانوية، ومجموعة خلايا (MCG) ومجموعة خلية (SCG).

ملاحظة:“MSCG” هي اختصار لـ “Main service cell group” و”SSCG” هي اختصار لـ “Single-Surface Corrugated Guide”.

عملية الإرسال في جدولة eNB

• يتم تثبيت برنامج الجدولة في وحدة (eNB) وقد لا يكون من السهل جدولة عدة (eNBs) بحيث لا تتداخل موارد الإرسال الخاصة بوحدات (eNB) المتعددة في الوقت الفعلي.

• وبالتالي، يمكن التحكم في تجهيزات المستعمل التي يتم تشكيل (SCG) عليها بواسطة واحد أو أكثر من منظمي المواعيد، وقد تتلقى مؤشرًا لإجراء إرسال متزامن للخلف في خلايا الخدمة المضمنة في مجموعات (SCG) المختلفة.

• نظرًا لأنّ الخلايا العاملة في نفس نطاق التردد تشكل (SCG) واحدًا، عند إجراء الإرسال المتزامن للخلف في خلايا الخدمة في مجموعات (SCG) مختلفة، يمكن إنشاء ما يسمى بمشكلة تشويه التعديل البيني (IMD).

• عندما يتم تشغيل تجهيزات المستعمل بشكل عشوائي، ويمكن تصنيف بنية تجهيزات المستعمل.

• التردد هو تردد محدد بواسطة عرض نطاق محدد مسبقًا بناءً على تردد مركزي واحد في حالة ازدواج تقسيم الوقت (TDD)، ويحدد ترددًا أماميًا محددًا في عرض نطاق محدد مسبقًا استنادًا إلى التردد المركزي الأمامي، والتردد الخلفي المحدد في عرض النطاق المحدد مسبقًا استنادًا إلى تردد مركزي خلفي في حالة ازدواج تقسيم التردد (FDD).

ملاحظة:“TDD” هي اختصار لـ “Time division duplex” و”FDD” هي اختصار لـ “Frequency Division Duplex”.

في النهاية، تم تطوير أنظمة الاتصالات المتنقلة لتوفير الاتصال مع تأمين تنقل المستخدمين ومع التطور السريع للتقنيات، وصلت أنظمة الاتصالات المتنقلة إلى مرحلة تقديم خدمات اتصالات البيانات عالية السرعة وكذلك الاتصالات الصوتية.