ما هو إلغاء التداخل المتتالي في الاتصالات SIC

سيخلق الجيل الخامس (5G) من الاتصالات اللاسلكية المصحوب بتطور الإنترنت عبر الهاتف المحمول وإنترنت الأشياء (IoT) حركة بيانات عاصفة، كما تمت معالجة تحديات 5G مثل الكفاءة الطيفية العالية والاتصال الهائل وزمن الوصول المنخفض من خلال الوصول المتعدد غير المتعامد (NOMA) في السنوات الأخيرة، وأثبتت (NOMA) أنّها تقنية واعدة من قدرتها على استيعاب عدد أكبر من المستخدمين على عكس مخططات الوصول المتعدد المتعامد التقليدية (OMA).

ما هو إلغاء التداخل المتتالي SIC

 إلغاء التداخل المتتالي (SIC): هو تقنية معالجة إشارة يمكن من خلالها لجهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي من الإرسال والاستلام في وقت واحد على قناة واحدة أو زوج من القنوات المتداخلة جزئيًا أو أي زوج من القنوات في نفس نطاق التردد.

• “OMA” هي اختصار لـ “orthogonal multiple access”.

• “SIC” هي اختصار لـ “Successive Interference Cancellation”.

• “NOMA” هي اختصار لـ “Non-orthogonal multiple access”.

• “IoT” هي اختصار لـ “Internet of Things”.

التعريف إلغاء التداخل المتتالي SIC

يعتمد إلغاء التداخل المتتالي (SIC) على فكرة أنّ بعض إشارات التداخل قد تكون قوية بما يكفي لفك تشفيرها من أجل إزالتها من الإشارة المجمعة المستقبلة وبالتالي تعزيز الأداء، كما يتم تحديد تقنية (SIC) من وجهة نظر المعلومات اللاسلكية ونقل الطاقة (SWIPT) في وقت واحد، كما يتم اعتبارها شبكة مخصصة ثنائية القطب وتحديد تأثير (SIC) على أداء (SWIPT) لتقنية تقسيم الطاقة، كما يمكن أنّ يحقق مكاسب كبيرة في الطاقة وفي ظل سيناريوهات معينة يتقارب متوسط ​​الطاقة المحصودة إلى الحد الأعلى.

يتم التحقيق في تقنيات (SIC) المتطورة، عندما يتم دمج (NOMA) مع تقنيات الاتصالات اللاسلكية الحديثة مثل الاتصالات متعددة المدخلات ومخرجات متعددة (MIMO-NOMA) والاتصالات التعاونية (C-NOMA)، ويعتمد أداء الشبكات اللاسلكية على سعة القناة القابلة للتحقيق لكل وصلة إرسال بالإضافة إلى مستوى إعادة استخدام الطيف المكاني في الشبكة، وظهر إلغاء التداخل المتتالي (SIC) كتقنية (PHY) متقدمة مع القدرة على فك تشفير إشارتين متداخلتين أو أكثر، ممّا يسمح بالإرسال المتزامن المتعدد.

كما تخضع الشبكات اللاسلكية حاليًا لتوقعات متزايدة لتوفير خدمات موثوقة وعالية الإنتاجية من طرف إلى طرف للمستخدمين النهائيين، حيث عادةً ما يكون هذا الأداء من طرف إلى طرف محدودًا بسبب التداخل الناجم عن إرسالات متداخلة متجاورة أو عمليات إرسال على وصلات متتالية على طول مسار واحد، وفي الآونة الأخيرة كان هناك اهتمام متزايد بتحسين أداء الشبكة من خلال استغلال التداخل بدلاً من تجنبه.

وهذا من شأنه أن يمكّن المستقبل من فك شفرة إشارته المقصودة بشكل صحيح في وجود إرسالات متعددة متداخلة من خلال تقنيات (PHY) المتقدمة مثل إلغاء التداخل المتتالي (SIC)، وإلغاء التداخل الموازي والتشفير المتراكب.

كما أنّه في (SIC) يستخرج جهاز استقبال أقوى إشارة من إشارة مجمعة عن طريق التعامل مع الإشارة المتبقية على أنّها تداخل، وهذا يحسن الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء (SINR) للإشارات الأخرى، ويستمر جهاز الاستقبال في تكرار هذا الإجراء على التوالي حتى يتم فك تشفير جميع الإشارات أو لم يعد بإمكانه فك تشفير أي منها.

• “SINR” هي اختصار لـ “Signal to Interference & Noise Ratio”.

• “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-input-multiple-output”.

أساسيات إلغاء التداخل المتتالي SIC

يلعب التداخل دورًا مهمًا في تدهور الأداء في شبكات الاتصال في الوقت الحاضر ونهج جذاب لتجنب التداخل هو منهجية إلغاء التداخل (IC)، وعلى وجه الخصوص تمثل طريقة (SIC) المتعاقبة أكثر تقنيات الاستقبال القائمة على (IC) فعالية من حيث أداء معدل الخطأ في البتات (BER)، وبالتالي الاستسلام لقوة النظام الإجمالية.

علاوة على ذلك يُظهر (SIC) جنبًا إلى جنب مع مضاعفة تقسيم التردد المتعامد (OFDM) وفي سياق (SIC-OFDM)، أنّه يقترب من قدرة (Shannon) عند تطبيق البنى التحتية للهوائي الفردي بينما يمكن تمديد حد السعة هذا بمساعدة هوائيات متعددة، وفي الآونة الأخيرة درس الاستقبال القائم على (SIC) للتردد المتعامد وتعدد الإرسال بتقسيم الشفرة أو أنظمة (OFDM المنتشرة) وهي (OFCDM).

يتلقى جهاز الاستقبال تدفقات رمز (NT) المرسلة عبر هوائيات استقبال (NR)، كما قد يستخدم المستقبل تقنية معالجة متتالية لإلغاء التداخل (SIC) لمعالجة تدفقات الرموز المستلمة من (NR) من هوائيات الاستقبال (NR) لاستعادة تدفقات رموز (NT) المرسلة، كما يعالج مستقبل SIC تدفقات الرموز المستلمة في مراحل (NT) المتتالية لاستعادة تدفق رمز واحد مرسل في كل مرحلة.

ولكل مرحلة يقوم مستقبل (SIC) في البداية بإجراء معالجة مكانية أو مكانية على تدفقات الرموز المستقبلة للحصول على تدفقات الرموز “المكتشفة” وهي تقديرات لتدفقات الرموز المرسلة، كما تم تحديد أحد تدفقات الرموز المكتشفة للاسترداد، ثم يقوم المستقبِل بمعالجة على سبيل المثال إزالة التشكيل وإزالة التداخل وفك التشفير تدفق الرمز المكتشف هذا للحصول على تدفق بيانات مفكك الشفرة، وهو تقدير لتدفق البيانات لتدفق الرمز الذي يتم استعادته.

كما يرتبط كل تدفق من الرموز المستردة أي كل تيار رمز تم اكتشافه تتم معالجته لاستعادة تدفق البيانات المرسلة بـ (SNR) ما بعد الاكتشاف، وهو معدل الإشارة إلى الضوضاء (SNR) الذي تم تحقيقه بعد المعالجة المكانية أو المكانية في المتلقي، ومع معالجة (SIC) تعتمد نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بعد الكشف لكل تدفق رمز مسترد على نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) المستلمة لهذا التيار، والمرحلة المحددة التي يتم فيها استعادة تدفق الرمز.

كما تحدد نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بعد الكشف لهوائي الإرسال قدرته على الإرسال واعتماداً على ظروف القناة، قد تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بعد الكشف لهوائي إرسال معين منخفضة جدًا بحيث لا يمكنها دعم أقل معدل بيانات لنظام (MIMO)، وفي هذه الحالة قد يكون من المفيد إيقاف تشغيل هوائي الإرسال هذا واستخدام هوائيات الإرسال المتبقية فقط لنقل البيانات.

• “IC” هي اختصار لـ “integrated circuit”.

• “SNR” هي اختصار لـ “Signal to Noise Ratio”.

• “OFCDM” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Code-Division Multiplexing”.

• “OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”.

• “BER” هي اختصار لـ “Bit Error Rate”.

مبدأ إلغاء التداخل المتتالي SIC

يؤدي إيقاف تشغيل هوائي إرسال لا يمكنه دعم أقل معدل بيانات إلى استبعاد تدفق الرمز الذي كان من الممكن أن يتداخل مع تدفقات الرموز الأخرى، وقد يؤدي ذلك بعد ذلك إلى تحسين معدلات الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بعد الكشف لتدفقات الرموز الأخرى.

يشير تنوع الاختيار إلى استخدام هوائيات الإرسال فقط التي يمكنها دعم أقل معدل للبيانات على الأقل وإيقاف تشغيل هوائيات الإرسال التي لا يمكنها دعم أدنى معدل للبيانات، وإذا كان كل هوائي إرسال يمكن تشغيله أو إيقاف تشغيله بشكل مستقل، ويتم توفير التقنيات هنا لدعم معالجة مستقبل (SIC) مع تنوع الاختيار، حيث يتم تقييم الطلبات الممكنة لتحديد:

• معدلات البيانات المستخدمة لتدفقات الرموز المرسلة من هوائيات إرسال (NT).

• أفضل ترتيب لاستعادة تدفقات الرموز المرسلة. كل من NT على الأكثر.