ما هي أجهزة المستخدم في نظام الاتصالات اللاسلكية ومحطة القاعدة

تتوفر أنظمة الاتصال لدمج أنظمة اتصالات الجيل الخامس (5G) لدعم معدلات بيانات أعلى تتجاوز أنظمة الجيل الرابع (4G) مع تقنية إنترنت الأشياء (IoT)، كما قد يتم تطبيقه على الخدمات الذكية القائمة على تقنيات الاتصالات (5G) والتقنيات ذات الصلة بإنترنت الأشياء، مثل المنازل الذكية والمباني الذكية والمدن الذكية والسيارات الذكية والسيارات المتصلة بالشبكات والرعاية الصحية والتعليم الرقمي والتجزئة الذكية وخدمات الأمن.

أساسيات أجهزة المستخدم في نظام الاتصالات اللاسلكية ومحطة القاعدة

يتم توفير طريقة لمعدات المستخدم (UE) في نظام اتصال لاسلكي، بحيث تشتمل الطريقة على استقبال قناة بث مادية واحدة على الأقل (PBCH)، ورمز من محطة قاعدة (BS) عبر قناة الوصلة الهابطة على الأقل رمز (PBCH) واحد يحتوي على عناصر الموارد، و(REs) ومخطط لها على الأقل إشارة مرجعية واحدة لإزالة التشكيل و(DMRS) وتسلسل، وتحديد (DMRS REs) المشتملة على رمز (PBCH) واحد على الأقل، حيث تُحمل فرضية كتلة إشارة التزامن (SS) في تسلسل (DMRS) واحد على الأقل معين إلى (DMRS REs)، وحيث تشتمل فرضية كتلة (SS) على الأقل على كل أو جزء من فهرس كتلة (SS).

من أجل تلبية الطلب على خدمات البيانات اللاسلكية والذي ازداد منذ نشر أنظمة اتصالات (4G) تم بذل جهود لتطوير أنظمة اتصالات (5G) أو ما قبل (5G)، لذلك يُشار أيضاً إلى نظام الاتصال (5G) أو ما قبل (5G) باسم “شبكة 4G الفائقة” أو “نظام ما بعد LTE“، وتُعتبر أنظمة اتصالات (5G) منفذة في نطاق التردد العالي (mmWave) كالنطاق (60 جيجاهرتز) من أجل تحقيق معدلات بيانات أعلى.

من أجل تقليل فقد انتشار موجات الراديو وزيادة مسافة الإرسال يتم تكوين الحزمة والمدخلات المتعددة الضخمة (MIMO) و(FD-MIMO) وهوائي المصفوفة، وتشكيل الحزمة التناظرية وتكنولوجيا الهوائي الهائل في اتصال (5G) النظام، وعلاوة على ذلك في نظام اتصالات (5G) يستمر تطوير تحسين شبكة النظام بناءً على الخلايا الصغيرة المتقدمة، وشبكة الوصول إلى الراديو السحابي (RAN) والشبكة فائقة الكثافة والاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D).

وكذلك الشبكة اللاسلكيةوشبكة الهاتف المحمول والاتصالات التعاونية ومتعدد النقاط المنسق (CoMP) وتلقي إلغاء التداخل الجانبي، وفي أنظمة (5G) يتم تطوير تعديل (FSK) و(FQAM) وترميز تراكب النافذة المنزلقة (SWSC) كتعديل ترميز متقدم (ACM)، وحامل متعدد لبنك التصفية (FBMC) ووصول متعدد غير متعامد (NOMA) والوصول المتعدد للتعليمات المتفرقة (SCMA) كتقنيات وصول متقدمة.

• “IoT” هي اختصار لـ “Internet-of-Things” و”NOMA” هي اختصار لـ “Non-orthogonal-multiple-access”.

• “SWSC” هي اختصار لـ “Sliding-window-superposition-coding” و”ACM” هي اختصار لـ “Advanced-coding-modification”.

• “SCMA” هي اختصار لـ “Subcarrier-Multiple-access” و”FBMC” هي اختصار لـ “Filter-Bank-Multi-carrier”.

• “FQAM” هي اختصار لـ “Frequency-Quadrature-amplitude-modulation” و”FSK” هي اختصار لـ “Frequency-shift-keying”.

• “CoMP” هي اختصار لـ “Coordinator-Multipoint” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.

• “RAN” هي اختصار لـ “radio-access-network” و”MIMO” هي اختصار لـ “multiple-input-multiple-output”.

• “FD-MIMO” هي اختصار لـ “Full-dimension-MIMO” و”SS” هي اختصار لـ “synchronization-signal”.

• “DMRS RE” هي اختصار لـ “Demodulation-Reference-Signal” و”PBCH” هي اختصار لـ “Physical-Broadcast-Channel”.

مبدأ عمل أجهزة المستخدم في نظام الاتصالات اللاسلكية ومحطة القاعدة

كشبكة متصلة مرتكزة على الإنسان من المعلومات التي يتم إنشاؤها واستهلاكها تتطور الإنترنت الآن نحو إنترنت الأشياء (IoT)، حيث تقوم الكيانات الموزعة مثل الأشياء بتبادل ومعالجة المعلومات دون تدخل بشري، كما برز إنترنت كل شيء (IoE) كمزيج من تقنية إنترنت الأشياء وتكنولوجيا معالجة البيانات الضخمة من خلال اتصال بخادم سحابي.

نظرًا لأنّ العناصر التقنية مثل “تكنولوجيا الاستشعار” و”الاتصالات السلكية / اللاسلكية والبنية التحتية للشبكة” و”تكنولوجيا واجهة الخدمة” و”تكنولوجيا الأمن”، كانت مطلوبة في تطبيقات إنترنت الأشياء وشبكات الاستشعار والاتصال من آلة إلى آلة (M2M)، وقد تمت دراسة اتصال نوع الآلة (MTC) ويمكن لبيئة إنترنت الأشياء هذه أن توفر خدمات تقنية الإنترنت الذكية، والتي تخلق قيمة جديدة لحياة الإنسان من خلال جمع وتحليل البيانات التي يتم إنشاؤها بين الأشياء المتصلة.

تمشيا مع هذا يتم إجراء محاولات مختلفة لتطبيق نظام اتصالات (5G) على شبكة إنترنت الأشياء ويمكن تنفيذ تقنيات، مثل شبكات الاستشعار والاتصال من نوع الآلة (MTC) والاتصال من آلة إلى آلة (M2M) من خلال هوائيات تشكيل الحزمة و(MIMO) والمصفوفة، ويمكن اعتبار تطبيق شبكات الوصول إلى الراديو السحابية (RAN) كتقنية معالجة البيانات الضخمة على التقارب بين تقنية (5G) وتكنولوجيا إنترنت الأشياء.

في شبكة الاتصالات اللاسلكية يتم تمكين الوصول إلى الشبكة وإدارة موارد الراديو (RRM) عن طريق إشارات تزامن الطبقة المادية وإجراءات طبقة (MAC) الأعلى، وتحاول تجهيزات المستعمل على وجه التحديد الكشف عن وجود إشارة تزامن للوصول الأولي وتحديد هوية خلية واحدة على الأقل، وبمجرد أن تكون تجهيزات المستعمل في الشبكة ومرتبطة بخلية الخدمة، تراقب تجهيزات المستعمل عدة خلايا مجاورة بمحاولة الكشف عن إشارات التزامن أو قياس الإشارات المرجعية الخاصة بالخلية (RS) ذات الصلة.

• “IoE” هي اختصار لـ “Internet-of-Everything” و”MAC” هي اختصار لـ “Media-Access-Control”.

• “RRM” هي اختصار لـ “Radio-resource-management” و”M2M” هي اختصار لـ “Machine-to-machine”.

كيفية عمل أجهزة المستخدم في نظام الاتصالات اللاسلكية ومحطة القاعدة

بالنسبة للأنظمة الخلوية من الجيل التالي مثل شراكة الجيل الثالث الوصول أو الواجهة الراديوية الجديدة (3 GPP-NR)، آليات اكتساب أو تتبع موارد لاسلكية فعالة وموحدة قابلة للتطبيق في حالات الاستخدام المختلفة، مثل النطاق العريض المتنقل المحسن (eMBB)، وموثوق للغاية مطلوب زمن انتقال منخفض (URLLC) واتصالات واسعة النطاق من نوع الآلة (mtc)، وكل منها يتوافق مع متطلبات تغطية مختلفة ونطاقات تردد مع خسارة انتشار مختلفة.

يتم توفير جهاز مستخدم (UE) في نظام اتصال لاسلكي. تشتمل تجهيزات المستعمل على جهاز إرسال واستقبال مُكوَّن لاستقبال رمز قناة بث مادي (PBCH) واحد على الأقل، يحتوي على عناصر موارد (REs) مخططة لتتابع إشارة مرجعية لإزالة التشكيل (DMRS) واحد على الأقل من محطة قاعدة (BS)، عبر قناة الوصلة الهابطة.

تشتمل تجهيزات المستعمل على معالج متصل عملياً بجهاز الإرسال والاستقبال، ويتم تكوين المعالج لتحديد (DMRS REs) المكونة من رمز (PBCH) واحد على الأقل، كما يتم تنفيذ فرضية كتلة إشارة التزامن (SS) في تسلسل (DMRS) واحد على الأقل تم تعيينه في (DMRS REs)، ويُفترض أن تتضمن كتلة (SS) على الأقل كل أو جزء من فهرس فترة SS.

يتم توفير (BS) في نظام اتصال لاسلكي وتشتمل (BS) على معالج تم تكوينه لتحديد (DMRS REs) المضمنة في رمز (PBCH) واحد على الأقل، وإنشاء فرضية كتلة (SS) محمولة في تسلسل (DMRS) واحد على الأقل تم تعيينه إلى (DMRS REs)، حيث تتضمن فرضية كتلة (SS) على الأقل كل أو جزء من فهرس كتلة (SS)، وتشتمل (BS) كذلك على جهاز إرسال / استقبال متصل عملياً بالمعالج وجهاز الإرسال والاستقبال المهيأ لإرسال رمز (PBCH) واحد على الأقل، يحتوي على (REs) معيَّنة لتسلسل (DMRS) واحد على الأقل إلى تجهيزات المستعمل عبر قناة الوصلة الهابطة.

• “eMBB” هي اختصار لـ “enhanced-Mobile-Broadband” و”BS” هي اختصار لـ “Base-Station”.

• “URLLC” هي اختصار لـ “Ultra-Reliable-Low-Latency-Communications” و”UE” هي اختصار لـ “User-equipment”.