نظام توصيل الإشارة المرجعية لمعلومات القناة CSI-RS في الاتصالات اللاسلكية

يتم توفير طريقة للاتصال اللاسلكي عن طريق محطة وطريقة للاتصال اللاسلكي عن طريق محطة أساسية والمحطة الطرفية والمحطة الأساسية، بحيث تتضمن طريقة الاتصال اللاسلكي بواسطة الجهاز تلقي المعلومات الأولى التي تشتمل على فاصل إطار فرعي للكتم، وإزاحة إطار فرعي وموضع كتم لعنصر مورد في كتلة مورد، والتحقق من وجود البيانات في إطار فرعي وتحديد عنصر المورد المطلوب كتم الصوت في الإطار الفرعي استناداً إلى الفاصل الزمني للإطار الفرعي للكتم وإزاحة الإطار الفرعي.

أساسيات نظام توصيل الإشارة المرجعية لمعلومات حالة القناة CSI-RS

في معايير الجيل الثالث (3G) المتقدمة لنظام الاتصالات اللاسلكية المتنقلة يتم تحديد نوعين من الإشارات المرجعية وهما إشارة مرجعية مشتركة (CRS) وإشارة مرجعية مخصصة (DRS)، ويشار إلى (CRS) إمّا على أنّها (RS) الخاصة بالخلية أو (RS) المشتركة (CRS) في (LTE) وتتم مراقبته بواسطة جميع معدات المستخدم (UEs) في خلية من محطة أساسية مقابلة، وبالنسبة للإرسال متعدد الهوائيات تُعرَّف مخططات الإشارة المرجعية للتمييز بين منافذ الهوائي لتقدير القنوات وقياسها.

في نظام (LTE) يمكن دعم 4 منافذ هوائي بحد أقصى، ويشير (DRS) إلى إشارة مرجعية يتم إرسالها بشكل منفصل من (CRS)، ويتم الاستماع إليها بواسطة تجهيزات المستعمل التي تشير إليها المحطة الأساسية، وفي نظام (LTE-A) يشار إلى هذه الإشارة المرجعية على أنّها (RS) الخاصة بـ (UE) أو (DRS) أو إشارة مرجعية لإزالة التشكيل (DMRS)، وتستخدم لدعم نقل قناة حركة البيانات مع عدم الترميز المسبق القائم على الكود في المحطة الأساسية.

في نظام (LTE-A) وهو شكل متقدم من نظام (LTE)، ويتم إرسال إشارة مرجعية لإزالة التشكيل (DM-RS) لدعم تقدير القناة بـ (8 طبقات) بالإضافة إلى (CRS) و(DRS)، ويُقسم الرتل الراديوي إلى 10 أرتال فرعية ويبلغ طول كل منها (1 مللي ثانية)، وهذا يعني أنّ طول الرتل الراديوي يبلغ (10 مللي ثانية) ويتكون من 10 أطر فرعية.

تقوم العقدة المتطورة (eNB) بالإرسال عبر عرض النطاق الترددي للنظام في الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA)، بحيث يتكون إطار فرعي واحد من مجموعة من كتل الموارد المادية (PRBs) ويتكون PRB واحد من (12 موجة) حاملة فرعية، وبالنسبة إلى رتل فرعي واحد يتم ترتيب الموجات الحاملة الفرعية على فاصل زمني منتظم في مجال التردد، وفي بنية إشارة (LTE) يتم تحديد عدد من (PRBs) اعتماداً على عرض النطاق الترددي للنظام.

• “CRS” هي اختصار لـ “Carrier-Routing-System” و”OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiple-access”.

• “PRB” هي اختصار لـ “physical-resource-blocks” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.

• “DRS” هي اختصار لـ “Direct-Receiving-Station” و”DMRS” هي اختصار لـ “demodulation-reference-signal”.

مبدأ نظام توصيل الإشارة المرجعية لمعلومات حالة القناة CSI-RS

إنّ (PRB) هي منطقة مورد ذات تردد زمني، وكل (PRB) عبارة عن منطقة مورد تردد زمني تتكون من (12 موجة حاملة فرعية) في مجال التردد و(14 فترة) رمز (OFDMA) في المجال الزمني ويُشار إلى وحدة الموارد المحددة بواسطة موجة حاملة فرعية واحدة، ومدة رمز (OFDM) واحد باسم عنصر المورد (RE) ويمكن أن تحمل وحدة موارد واحدة رمز بيانات واحد أو رمز إشارة مرجعية.

كما أنّ (PRB) يتكون من إجمالي (168 وحدة طاقة)، ويتم تخصيص فترات رموز (OFDM) الثلاثة الأولى من (PRB) كمنطقة تحكم يستخدم فيها (eNB) قناة تحكم لإرسال معلومات التحكم، والتي يمكن لتجهيزات المستعمل استقبال قناة حركة من خلالها، وعلى الرغم من أنّ منطقة التحكم محددة بالمدد الثلاثة الأولى لرموز (OFDM)، إلّا أنّه يمكن تشكيلها باستخدام أول أو مدتين لرموز (OFDM) اعتماداً على تحديد (eNB).

كما أنّ مواقع البيانات (RE) و(CRS RE) معروفة لدى (eNB) و(UE) يمكن لتجهيزات المستعمل أن تستقبل (CRS) وقناة الحركة بشكل صحيح في (PRB)، كما يقيس تجهيزات المستعمل جودة القناة لجميع (PRBs) داخل نطاق النظام للإطار الفرعي بما في ذلك مجموعة من (PRBs)، ومن أجل قياس جودة القناة في كل (PRB) تستخدم تجهيزات المستعمل (CRS) المرسلة بواسطة (eNB).

نظراً لأنّ (CRS) يتم إرساله بنفس قدرة الإرسال في جميع (PRBs) يمكن أن تحدد تجهيزات المستعمل (PRB) التي تتمتع بجودة قناة أعلى نسبياً، من خلال مقارنة قوة الإشارة المستقبلة من (CRSs) المستقبلة في (PRBs) ذات الصلة، كما أنّه من الممكن تحديد معدل البيانات الذي يمكن أن يدعمه كل (PRB) اعتماداً على قوة الإشارة المطلقة المستقبلة.

• “eNB” هي اختصار لـ “Evolved-Node-B”.

تطور عمل نظام توصيل الإشارة المرجعية لمعلومات حالة القناة CSI-RS

يتم تعيين معلومات جودة القناة في شكل معلومات التغذية المرتدة للقناة ثم يتم إبلاغها إلى (eNB) باستخدام قناة التحكم في الوصلة الصاعدة، واستناداً إلى معلومات التغذية المرتدة للقناة التي ترسلها (UE)، يقوم (eNB) بالإرسال في الوصلة الهابطة في الأطر الفرعية ويمكن لـ (eNB) الحصول على المعلومات المتعلقة بمعدل البيانات والتشفير المسبق المفضل، و(PRB) المفضل المدعوم بواسطة (UE) استنادًا إلى معلومات التغذية المرتدة للقناة التي ترسلها (UE)، وتؤدي جدولة الوصلة الهابطة والتشكيل والتشفير المتبنيين (AMC) بناءً على المعلومات التي تم الحصول عليها.

ومع ذلك فإنّ الطريقة بها عدد من المشاكل، حيث في نظام (LTE) تقيس تجهيزات المستعمل جودة القناة بناءً على (CRS) المرسل بواسطة (eNB)، وفي حالة قياس جودة القناة باستخدام (CRS) ويقتصر عدد طبقات (eNB) للإرسال باستخدام تقنية المدخلات المتعددة والمخرجات المتعددة (MIMO) على عدد منافذ الهوائي في (CRS)، كما يمكن لنظام (LTE) دعم ما يصل إلى (4 منافذ) هوائي ونظراً لعدم دعم أكثر من أربعة منافذ هوائي (CRS)، فإنّ إرسال (MIMO) الخاص بـ (eNB) يقتصر على أربع طبقات كحد أقصى.

وهناك مشكلة أخرى تتعلق بتقدير القنوات وقياسها على أساس (CRS) وهي أنّه يجب على (eNB) دائماً إرسال (CRS)، ووفقاً لذلك من أجل دعم أكثر من أربعة منافذ للهوائي يجب إرسال (CRS) إضافي ووهذا يعني أنّ المورد الراديوي المحدود يركز بشكل مفرط على إرسال (CRS) لقياس تقدير القناة، ممّا يؤدي إلى عدم كفاءة عرض النطاق.

كما يتم توفير طريقة لإرسال إشارة مرجعية لمعلومات حالة القناة (CSI-RS) وتكون قادرة على تحسين كفاءة إدارة الموارد للعقدة (eNB)، وكفاءة قياس القناة لجهاز المستخدم (UE) في نظام طويل الأمد للتطور المتقدم (LTE-A)، وتوفير طريقة لإرسال (CSI-RS) تكون قادرة على تحسين كفاءة إدارة الموارد الراديوية في ضوء كل (eNB)، وفصل (CSI-RSs) المرسلة في خلايا (eNBs) المقابلة في المجال الزمني ومجال التردد في ضوء العديد من وحدات (eNB).

يتم توفير طريقة لإرسال (CSI-RS) في نظام الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA)، بحيث تتضمن الطريقة تحديد نمط مخطط (CSI-RS) استنادًا إلى فهرس كتلة الموارد المادية (PRB) لإطار فرعي والتخصيص، وعندما يُفترض أن يحمل الإطار الفرعي (CSI-RS) لمنافذ الهوائي الأول إلى N إلى أولاً Nth (OFDM) رموز (PRB) بناءً على نوع نمط (CSI-RS) وإرسال الإطار الفرعي بما في ذلك (PRB)، حيث يتم تعيين (CSI-RS) من أول هوائي إلى (Nth)، وحيث يتم تعيين الأول إلى (Nth CSI-RS) ترمز أنماط المخططات (CSI-RSs) لمنافذ الهوائي الأول إلى Nth إلى الرموز (Nth OFDM) من (PRB) بطريقة بديلة.

• “AMC” هي اختصار لـ “Adaptive-modulation-and-coding” و”OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”.