يمكن إجراء عمليات على مستوى البت قبل التشكيل ورسم خرائط لعنصر الموارد (RE) لتوليد إرسال (NoMA) باستخدام مُعدِّل قياسي (QAM) و(QPSK) و(BPSK)، وبهذه الطريقة يتم تحقيق مزايا (NoMA) على سبيل المثال كفاءة طيفية محسنة وتقليل الحمل مع معالجة إشارة منخفضة للغاية، وتعقيد تنفيذ الأجهزة باستخدام عمليات على مستوى البت.
أساسيات نظام NoMA
تم تصميم عمليات مستوى البت خصيصاً لإنتاج تدفق بتات الإخراج أطول من تدفق بتات الإدخال ويتضمن قيم بتات الإخراج التي يمكن حسابها كدالة لقيم بتات الإدخال، مثل تلك التي يتم فيها تعديل تدفق البتات الناتج وعلى سبيل المثال (m -ary QAM) و(QPSK) و(BPSK)، وتحاكي الرموز الناتجة عمليات الانتشار المتولدة من تدفق بتات الخرج بواسطة مُعدِّل (NoMA) أو عن طريق عمليات انتشار مجال الرمز.
الوصول المتعدد هو وظيفة من وظائف نظام الاتصالات اللاسلكية، حيث يمكن لعدة مستخدمين مشاركة الموارد، كما قد تكون أنظمة الوصول المتعددة متعامدة أو غير متعامدة وفي أنظمة الوصول المتعددة المتعامدة مثل الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA)، والوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA) والوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA)، يتم إرسال إشارات مستخدمين مختلفين على موارد قناة مادية مختلفة كالوقت والتردد أو مزيج.
قد يكون هناك ارتباط متبادل لإشارات مستخدمين مختلفين وقد يؤدي إدخال عدم التعامد عن قصد إلى تحسين الكفاءة الطيفية، ولكنّه قد يخلق بعض التحديات لتطبيقات المرسل والمستقبل وهناك حاجة إلى ابتكار مخطط إرسال وصول متعدد غير متعامد يبسط ويسهل تنفيذ المرسل والمستقبل.
يتم توفير طريقة لاستخدام عملية على مستوى البت لتمكين اتصال الوصول المتعدد غير المتعامد (NOMA) باستخدام مُعدِّلات قياسية، حيث تتضمن الطريقة إنشاء تدفق بتات ناتج من تدفق بتات الإدخال وفقاً لعملية على مستوى البتات على تدفق بتات الإدخال، بحيث يكون طول تدفق بتات الإخراج أكبر من طول تدفق بتات الإدخال.
وتدفق بتات الإدخال عبارة عن تدفق بتات مشفر لاكتشاف أو تصحيح الأخطاء، وتشتمل الطريقة أيضاً على تعديل تيار بتات الخرج المذكور وفقاً للمُشَكِّل القياسي للحصول على سلسلة من الرموز، وترتبط قيمة بتة واحدة على الأقل في تدفق بتات الدخل برمزين على الأقل في تسلسل الرموز، ويُعد المغير القياسي واحدًا مما يلي:
- مغير (QAM) لتعديل اتساع التربيع.
- مغير (BPSK) ثنائي الطور.
- مغير (QPSK).
ملاحظة: “QAM” هي اختصار لـ “Quadrature amplitude modulation” و”QPSK” هي اختصار لـ “Quadrature Phase Shift Keying”.
ملاحظة:“BPSK” هي اختصار لـ “Binary Phase Shift Keying” و”OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiple access”.
ملاحظة:“TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access” و”FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.
ملاحظة:“RE” هي اختصار لـ “Resource equipment” و”NoMA” هي اختصار لـ “Non-orthogonal multiple access”.
مبدأ عمل نظام NoMA
يتم تعيين تسلسل الرمز لعناصر الموارد للحصول على إشارة (NOMA) ونقل إشارة (NOMA) إلى جهاز استقبال، حيث يتضمن تسلسل الرموز مجموعة من مجموعات فرعية مختلفة من الرموز وترتبط مجموعتان فرعيتان على الأقل بتات مختلفة في تدفق بتات الإدخال،كما يتضمن تسلسل الرموز مجموعة من مجموعات فرعية مختلفة من الرموز، وتعتمد العلاقة بين الرموز في مجموعة من مجموعات فرعية مختلفة من الرموز على قيمة بت مرتبطة بمجموعة فرعية واحدة.
تكون العلاقة بين الرموز في تسلسل الرموز مستقلة عن البتات في تدفق بتات الإدخال، بحيث تشتمل الطريقة كذلك على تشفير بتات المعلومات عن طريق تصحيح الخطأ الأمامي (FEC)، والمشفر لتوليد تدفق بتات الإدخال المشفر لكشف أو تصحيح الخطأ، كما أنّه يتضمن إرسال إشارة (NOMA) مع (UE) إرسال إشارة (NOMA) من محطة قاعدة إلى (UE)، أو إرسال إشارة (NOMA) من (UE) إلى المحطة الأساسية.
يتم إرسال إشارات (NOMA) المختلفة إلى نفس تجهيزات المستعمل أو بواسطتها، كما قد يتم إرسال إشارات (NOMA) ذات الصلة باستخدام تواقيع NOMA مختلفة، وكل منها مخصص لنفس (UE) ويتم إرسال إشارات (NOMA) المختلفة إلى أو عن طريق تجهيزات (UE) مختلفة، كما تشتمل الطريقة كذلك على إرسال إشارة إلى وصول متعدد (MA) توقيع إلى تجهيزات المستعمل وتوقيع (MA) الذي يشكّل تجهيزات المستعمل؛ للعمل باستخدام مستوى بتات معين للتمييز بين إرسالات الوصلة الصاعدة لتجهيزات المستعمل من إرسالات الوصلة الصاعدة لتجهيزات المستعمل الأخرى.
تشتمل الطريقة كذلك على إرسال إشارة إلى توقيع متعدد للنفاذ (MA) إلى تجهيزات المستعمل وهو توقيع (MA) الذي يشكل تجهيزات المستعمل؛ لاستخدام عملية معينة على مستوى البتات لفك شفرة إرسال (NOMA) للوصلة الهابطة، كما يتم توفير أجهزة وبرامج كمبيوتر لأداء الطرق وتتطلب أجهزة الإرسال التقليدية غير المتعامدة ذات الوصول المتعدد (NOMA) عادةً إدراج عملية، أو أكثر من العمليات الخاصة بـ (NOMA) في سلسلة الإرسال.
- “MA” هي اختصار لـ “multiple access” و”FEC” هي اختصار لـ “Forward error correction”.
تطور عمل نظام NoMA
قد تتضمن هذه العمليات الخاصة بـ (NOMA) تعديل العمليات في الوحدات النمطية الحالية وأجهزة إرسال الوصول المتعدد المتعامدة التقليدية، أو قد تتضمن إضافة وحدات وعمليات أخرى بالإضافة إلى الوحدات النمطية والعمليات الموجودة في مرسلات الوصول المتعدد المتعامدة التقليدية، كما قد تطبق العمليات الخاصة بـ (NOMA) توقيعات (MA) على الإشارات قبل الإرسال لتسهيل اكتشاف التدفق المتعدد.
كما يشير المصطلح “توقيع MA” إلى عمليات المرسل التي تولد إشارة (NOMA) خاصة بطبقة أو تيار بناءً على خاصية واحدة أو أكثر من خصائص التدفق، والتي تتيح تعدد إرسال إشارة (NOMA) مع إشارات (NOMA) الأخرى المرسلة عبر نفس المجموعة من عناصر الموارد، بحيث يمكن فك تشفير كل إشارة NOMA باستخدام تقنيات الكشف متعدد الدفق في المستقبل المعني.
كما ينبغي إدراك أن توقيع (MA) قد يتخذ أشكالاً مختلفة اعتماداً على نظام الوصول المتعدد المنفذ، على سبيل المثال إذا تم استخدام الانتشار الخطي، فقد يتوافق توقيع (MA) مع تسلسل الانتشار، وكما قد يتوافق تسلسل (MA) مع رموز نمط الإرسال أي حقل بتات أو حقل رمز أو نمط تخطيط مورد.
يمكن تنفيذ مخطط (NOMA) المعقد باستخدام مُعدِّل غير قياسي خاص بـ (NOMA) والذي يحول مباشرةً تدفق بتات إلى رموز بيانات لها الخصائص المطلوبة لمخطط (NOMA) معين، ومع ذلك فإنّ تنفيذ الأجهزة للمُعدِّلات الخاصة بـ (NOMA) غير القياسية أكثر تعقيداً بكثير من تطبيقات الأجهزة التقليدية باستخدام المُعدِّلات المعيارية، مثل تعديل سعة التربيع (QAM) ومفتاح تحويل الطور الثنائي (BPSK) ومُعدِّل ومرحلة تربيعية مفتاح التحول (QPSK) أي المعروف أيضاً باسم (4-QAM).
وبالتالي قد لا تكون المُعدِّلات الخاصة بـ (NOMA) مناسبة للعديد من التطبيقات العملية بسبب التعقيد والنفقات المضافة، لذلك كان استخدام المُعدِّلات القياسية وعلى سبيل المثال مُعدِّلات (BPSK) و(QPSK) و(16-QAM) و(64-QAM) و(256-QAM) متردداً في استخدام تطبيقات (NOMA) المتقدمة، وعلى الرغم من أنّ تطبيقات NOMA لها مزايا أداء نظرية كبيرة.
تشمل مزايا (NOMA) كفاءة طيفية محسنة وتقليل الحمل، حيث أنّ (NOMA) عادةً ما تزيد من كثافة طبقات الإرسال المتعدد والوصلات المتعددة، وتوفر تخصيص أو استخدام أكثر مرونة للموارد وتخفيف التداخل عن طريق تقليل الاصطدامات.
