نظام دعم خدمات متعددة في أنظمة اتصالات MIMO المتقدمة

يكون جهاز مستخدم (UE) في نظام اتصال لاسلكي يتألف من تجهيزات المستعمل، وعلى الأقل من معالج واحد تم تكوينه لتحديد المباعدة الأولى لموجة حاملة فرعية، وجهاز إرسال واستقبال مهيأ للإرسال إلى محطة قاعدة (BS)، وإشارات نفاذ عشوائي متولدة مع تباعد الموجة الحاملة الفرعية الأولى واستقبال إشارة تحكم في الوصلة الهابطة، تشتمل على إشارة مادية (PHY) تكوين المورد الذي يتضمن تباعد الناقل الفرعي الثاني.

أساسيات نظام دعم خدمات متعددة في أنظمة اتصالات MIMO المتقدمة

تشتمل تجهيزات المستعمل كذلك على معالج واحد على الأقل مهيأ لضبط تكوين مورد المواد المادية على الأقل لواحد على الأقل من الإرسال أو الاستقبال للوصلة الهابطة، والاتصالات المتنقلة من الجيل الخامس (5G) تجمع مؤخراً زخماً متزايداً مع جميع الأنشطة التقنية في جميع أنحاء العالم، وتشمل عوامل التمكين المرشحة لاتصالات الهاتف المحمول (5G) تقنيات الهوائيات الضخمة، من نطاقات التردد الخلوية القديمة إلى الترددات العالية، لتوفير كسب في تكوين الحزمة ودعم زيادة السعة.

وكذلك شكل موجة جديد كتقنية وصول لاسلكية جديدة (RAT) لاستيعاب مختلف الخدمات أو التطبيقات ذات المتطلبات المختلفة، وأنظمة الوصول المتعددة الجديدة لدعم الاتصالات الضخمة وصنف (ITU) سيناريوهات الاستخدام للاتصالات المتنقلة الدولية (IMT) في 3 مجموعات رئيسية، مثل النطاق العريض المتنقل المعزز والاتصالات الضخمة من نوع الماكينة (MTC) والاتصالات فائقة الموثوقية وذات زمن الانتقال المنخفض.

بالإضافة إلى ذلك حددت متطلبات مستهدفة مثل معدلات بيانات الذروة البالغة (20 جيجابت في الثانية) ومعدلات بيانات المستخدم التي تبلغ (100 ميجابت في الثانية)، وتحسين كفاءة الطيف بمقدار (3 ×) ودعم ما يصل إلى (500 كيلومتر في الساعة) للتنقل، وزمن انتقال (1 مللي ثانية) وكثافة اتصال (106 أجهزة أو كيلومتر مربع)، وتحسين كفاءة طاقة الشبكة بمقدار (100 ×) وسعة حركة مرور للمنطقة تبلغ (10 ميجابايت / ثانية / متر مربع).

بينما لا يلزم تلبية جميع المتطلبات في وقت واحد يجب أن يوفر تصميم شبكات (5G) المرونة لدعم التطبيقات المختلفة، والتي تلبي جزءاً من المتطلبات على أساس حالة الاستخدام ويتم توفير (5G) لدعم معدلات بيانات أعلى تتجاوز نظام اتصالات الجيل الرابع (4G)، مثل التطور طويل المدى (LTE) وتوفر أيضاً خدمات متعددة في أنظمة الاتصالات المتقدمة.

• “PHY” هي اختصار لـ “Physical layer” و”LTE” هي اختصار لـ “Long Term Evolution”.

• “UE” هي اختصار لـ “User equipment” و”BS” هي اختصار لـ “Base Station”.

• “IMT” هي اختصار لـ “International Mobile Telecommunications” و”MTC” هي اختصار لـ “Machine type communication”.

• “ITU” هي اختصار لـ “International Telecommunication Union” و”RAT” هي اختصار لـ “Radio Access Technology”.

مبدأ عمل نظام دعم خدمات متعددة في أنظمة اتصالات MIMO المتقدمة

تشتمل تجهيزات المستعمل على معالج واحد على الأقل تم تكوينه لتحديد المباعدة الأولى لحامل فرعي وجهاز إرسال واستقبال مهيأ للإرسال إلى محطة قاعدة (BS)، وإشارات نفاذ عشوائي متولدة مع تباعد الموجة الحاملة الفرعية الأولى واستقبال إشارة تحكم في الوصلة الهابطة، تشتمل على إشارة مادية (PHY) تكوين المورد الذي يتضمن تباعد الناقل الفرعي الثاني.

تشتمل تجهيزات المستعمل كذلك على معالج واحد على الأقل تم تكوينه لضبط تكوين موارد الطبقة المادية (PHY) لواحد على الأقل من الإرسال والاستقبال في الوصلة الصاعدة، ويتم توفير المحطة الأساسية (BS) في نظام اتصال لاسلكي، وتشتمل (BS) على جهاز إرسال واستقبال تم تكوينه بشكل إضافي لاستقبال إشارات الوصول العشوائي المتولدة من جهاز المستخدم (UE)، مع تباعد الموجة الحاملة الفرعية الأولى وإرسال إشارة تحكم في الوصلة الهابطة، وتشتمل على تكوين مورد مادي (PHY) يتضمن تباعداً ثانوياً لحامل فرعي.

كما تتضمن القاعدة معالجاً واحداً على الأقل تم تكوينه لضبط تكوين موارد الطبقة المادية لواحد على الأقل من استقبال الوصلة الصاعدة أو الإرسال الهابطة، ويتم توفير طريقة لمعدات المستخدم (UE) في نظام اتصال لاسلكي، وتتضمن الطريقة تحديد تباعد الموجة الحاملة الفرعية الأولى والإرسال إلى محطة القاعدة (BS)، وإشارات الوصول العشوائي المتولدة مع مباعدة الموجة الحاملة الفرعية الأولى.

وكذلك استقبال إشارات التحكم في الوصلة الهابطة التي تشتمل على تكوين مورد مادي (PHY) يتضمن تباعداً ثانوياً لحامل فرعي، وإعداد تكوين مورد (PHY) لواحد على الأقل من استقبال إرسال الوصلة الصاعدة أو الوصلة الهابطة، وعلاوة على ذلك يمكن تنفيذ العديد من الوظائف أو دعمها بواسطة واحد أو أكثر من برامج الكمبيوتر، وكل منها يتكون من كود برنامج قابل للقراءة على الكمبيوتر ويتم تجسيده في وسيط يمكن قراءته على الكمبيوتر.

ولتلبية الطلب على حركة البيانات اللاسلكية التي زادت منذ نشر أنظمة اتصالات (4G) تم بذل جهود لتطوير نظام اتصالات (5G) محسّن أو ما قبل (5G)، لذلك يُطلق على نظام الاتصال (5G) أو ما قبل (5G) أيضاً اسم شبكة ما وراء شبكة (4G) أو نظام ما بعد (LTE)، ويُعتبر نظام الاتصالات (5G) مطبقاً في نطاقات التردد العالي (mmWave)، وعلى سبيل المثال نطاقات (60 جيجاهرتز) وذلك لتحقيق معدلات بيانات أعلى. لتقليل خسارة الانتشار للموجات الراديوية وزيادة تغطية الإرسال.

وكذلك تشكيل الحزمة ومخرجات متعددة المدخلات الضخمة (MIMO) و(MIMO) كامل الأبعاد (FD-MIMO) وهوائي الصفيف، وتشكيل الحزمة التناظرية وتقنيات الهوائي واسع النطاق وبالإضافة إلى ذلك في أنظمة اتصالات (5G) يجري تطوير لتحسين شبكة النظام على أساس الخلايا الصغيرة المتقدمة، وشبكات الوصول إلى الراديو السحابي (RAN) والشبكات فائقة الكثافة والاتصال من جهاز إلى جهاز (D2D) واتصالات التوصيل اللاسلكي، وتحرك الشبكة واتصالات تعاونية وإرسال واستقبال منسق متعدد النقاط (CoMP) وتخفيف التداخل وإلغائه وما شابه.

• “MIMO” هي اختصار لـ “multiple input, multiple output” و”CoMP” هي اختصار لـ “Coordinated multipoint”.

• “RAN” هي اختصار لـ “Radio Access Network” و”D2D” هي اختصار لـ “Device-to-Device”.

تطور عمل نظام دعم خدمات متعددة في أنظمة اتصالات MIMO المتقدمة

في نظام (5G) ومفتاح تحويل التردد الهجين وتعديل اتساع التربيع (FQAM) وتشفير تراكب النافذة المنزلقة (SWSC) كتقنية تعديل وتشفير تكيفي (AMC)، وفلتر بنك متعدد الحامل (FBMC) ووصول متعدد غير متعامد (NOMA) وتم تطوير وصول متعدد الشفرات (SCMA) كتقنية وصول متقدمة.

كما يتم اعتماد أنظمة الاتصالات اللاسلكية باستخدام تقنيات تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) أو تقنيات الاتصال بالنفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA)، وكما تشتمل الشبكة اللاسلكية على (eNB) وكما يتصل (eNB) بشبكة واحدة على الأقل مثل الإنترنت وشبكة بروتوكول الإنترنت (IP) أو شبكة بيانات أخرى.

• “eNB” هي اختصار لـ “Evolved Node B” و”IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “orthogonal frequency division multiple access” و”OFDM” هي اختصار لـ “orthogonal frequency division multiple”.

• “AMC” هي اختصار لـ “Adaptive modulation and coding” و”FQAM” هي اختصار لـ “frequency quadrature amplitude”.

• “SCMA” هي اختصار لـ ” Sparse Code Multiple Access” و”FBMC” هي اختصار لـ “Filter Bank Multicarrier Modulation”.