تتوفر أنظمة وطرق وأجهزة للاتصالات المادية للقناة المشتركة للوصلة الصاعدة (PUSCH) في سيناريوهات حالة مؤشر تكوين الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة المشتركة (TCI)، وفي أحد الجوانب قد يرسل جهاز المستخدم (UE) مورد إشارة مرجعية صوتية (SRS) لاتصالات (PUSCH)، القائمة على دفتر الشفرات أو غير المستندة إلى دفتر الشفرات قبل تلقي معلومات التحكم في الوصلة الهابطة (DCI)، والتي تقوم بجدولة أو تنشيط اتصال (PUSCH).

 

أساسيات قناة PUSCH

 

قد تحدد (UE) حالة (TCI) لاتصال (PUSCH) بناءً على (DCI) المستلم مثل عندما يتضمن (DCI) المستلم إشارة إلى حالة (TCI)، أو بناءً على (SRS) المرسل مثل عندما لا يتضمن (DCI) المستلم إشارة إلى دولة أخرى، و(NB-IoT) هي تقنية شبكة واسعة النطاق منخفضة الطاقة قائمة على المعايير تم تطويرها لتوصيل مجموعة واسعة من أجهزة وخدمات إنترنت الأشياء (IoT) الجديدة، وعرض النطاق الترددي (NB-IoT) يقتصر على نطاق ضيق واحد من (180 كيلو هرتز).

 

على الرغم من أنّ (NB-IoT) يوفر اتصالاً منخفض التكلفة، إلّا أنّه يوفر قناة لعدد كبير من (IoT) الذكية المثبتة في المنازل والبناء وما إلى ذلك، ومع ذلك في أنظمة (NB-IoT) تم اعتبار تكرار نفس الإشارة على مدار فترة زمنية إضافية بمثابة تقنية رئيسية تعزيز التغطية الراديوية حتى (20 ديسيبل)، مقارنةً بشبكة (LTE) التقليدية، ولا يزال أداء تحسين ونمذجة نظام (NB-IoT) يمثل تحدياً خاصاً لتحسين التغطية في حالة التطبيقات الحقيقية.

 

أدى النطاق الترددي الضيق في إنترنت الأشياء والطاقة المنخفضة إلى مشاكل إشكالية في الاتصال بين أجهزة إنترنت الأشياء ومحطة الشبكة، ممّا يؤدي إلى انخفاض جودة قناة المرسل وتُستخدم عملية التكرار لتحسين التغطية والإنتاجية، ولكن في الوقت نفسه تتطلب زيادة عدد التكرارات نطاقاً ترددياً عالياً لذلك يتم استخدام مرحل تعاوني محسن مع التكرار لتقليل عرض النطاق الترددي المطلوب، بحيث تم اعتماد عملية التكرار المحسّنة التعاونية للقناة المشتركة للوصلة الصاعدة المادية ضيقة النطاق (NPUSCH).

 

يتم إرسال (NPUSCH) باستخدام واحدة أو أكثر من وحدات الموارد (RUs) ويتم تكرار كل وحدة من وحدات (RU) هذه حتى (128 مرة) لتحسين التغطية، وكذلك لتلبية متطلبات إنترنت الأشياء ذات النهاية المنخفضة للغاية، ويتم حساب العدد الأمثل لعمليات التكرار للفتحات المتطابقة لـ (NPUSCH) لكل (RUs) ومن ثم محاكاتها.

 

بالإضافة إلى ذلك إنّ المحاكاة التحليلية لتقييم التكرار المقترح لأداء العملية التعاونية لقناة (LTE-NPUSCH)، وتظهر النتائج تحسينًا كبيرًا لجودة قناة (NB-IoT) للوصلة الصاعدة، حيث كانت مقاييس تقييم الأداء هي (BLER) ومعدل البيانات وإنتاجية النظام والكفاءة الطيفية وتأخير الإرسال، وتم تحقيق مخطط الاتصالات التعاونية المحسّن لقناة إرسال (NPUSCH) في (NB-IoT) بمتوسط ​​تعزيز بنسبة (23%) في إجمالي إنتاجية الشبكة.

 

  • “NB-IoT” هي اختصار لـ “Narrowband-IoT” و”NPUSCH” هي اختصار لـ “Narrowband-Physical-Uplink-Shared-Channel”.

 

  • “BLER” هي اختصار لـ “Block-Error-Rate” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.

 

  • “RU” هي اختصار لـ “Response-Unit” و”DCI” هي اختصار لـ “Digital-Carrier-Interface”.

 

  • “TCI” هي اختصار لـ “Terminal-Communications-Interface” و”SRS” هي اختصار لـ “Sounding-Reference-Signal”.

 

مبدأ عمل قناة PUSCH

 

قناة الارتباط الصاعد المادية المشتركة (E-UTRA PUSCH) هي قناة الوصلة الصاعدة الرئيسية وتستخدم لنقل قناة الإرسال المشتركة (UL-SCH)، وهي تحمل كلاً من بيانات الإشارات والمستخدم بالإضافة إلى (UCI)، وتقنية لنقل قناة التحكم المشتركة للوصلة الصاعدة المادية الخالية من التنازع (PUSCH) باستخدام الاستماع قبل الكشف عن إجراء التحدث.

 

في أحد الأمثلة يكون جهاز من معدات المستخدم (UE) به دوائر تم تكوينها لتحقيق تزامن منخفض للكمون مع عقدة محسّنة (eNB) عن طريق الاستشعار لفترة زمنية محددة، إذا كانت أي قنوات مشتركة للوصلة الصاعدة (PUSCH) خاملة مع المرساة (eNB)؛ لمزامنة الوصلة الصاعدة (UL) وتوفير تعريف (UE) فريد في إرسال (PUSCH)، وتوصيل إرسال (PUSCH) في إحدى قنوات (PUSCH) الخاملة للتواصل الخالي من التنازع مع المرساة (eNB) لمزامنة الوصلة الصاعدة.

 

يُعد تقليل وقت استجابة الواجهة الهوائية لأنظمة شبكة الوصول اللاسلكي ((RAN) 3GPP) أمر بالغ الأهمية؛ لتمكين الخدمات الجديدة وتحسين أداء التكنولوجيا الحالية في أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتقدمة، كما يمكن أن يؤدي تقليل وقت استجابة واجهة الهواء لواجهة الهواء ذهابًا وإيابًا (RTT) لأنظمة (LTE) لشبكة الوصول اللاسلكي ((RAN) 5G 3GPP) إلى (1 مللي ثانية)، إلى توفير خدمات جديدة وتحسين أداء التكنولوجيا الحالية.

 

تُعد (RTT) التي تبلغ (1 مللي ثانية) أقل بكثير مما يمكن دعمه حاليًا بواسطة (3GPP LTE)، وإنّ أحد الخيارات لتقليل زمن انتقال مستوى البيانات إلى قيمة قريبة من قيود نظام (LTE) لشبكة الوصول اللاسلكي ((RAN) 5G 3GPP) هو تقليل الفاصل الزمني الإجمالي (TTI) للإرسال، والذي يبلغ حاليًا (1 مللي ثانية) للوصول اللاسلكي (3GPP) شبكة (RAN) أنظمة (LTE)، ومع ذلك فإنّ قيد زمن انتقال مستوى بيانات (RTT) لا يضمن تحقيق تقليل زمن الوصول الشامل من طرف إلى طرف.

 

بالنسبة لإرسال الوصلة الصاعدة، فإنّ زمن انتقال مستوى التحكم (المستوى C) في حالة الخمول يهيمن على زمن الانتقال الإجمالي لعمليات إرسال الحزم الصغيرة، وعندما تكون تجهيزات المستعمل في حالة خمول ولا تحتوي تجهيزات المستعمل على توصيل للتحكم في الموارد الراديوية (RRC)، ويمكن قياس زمن انتقال المستوى C باعتباره الوقت الذي تستغرقه تجهيزات المستخدم (UE) للانتقال من حالة الخمول إلى الحالة النشطة.

 

  • “E-UTRA” هي اختصار لـ “Evolved-Universal-Mobile-Telecommunications-System” و”RRC” هي اختصار لـ “Radio-Resource-Control”.

 

  • “RAN” هي اختصار لـ “Radio-Access-Network” و”3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.

 

  • “RTT” هي اختصار لـ “Round-trip-time” و”UL-SCH” هي اختصار لـ “Uplink-Shared-Channel”.

 

تطور عمل قناة PUSCH

 

توفر التكنولوجيا الحالية حلاً باستخدام الإرسال المادي لقناة التحكم المشتركة (PUSCH) القائمة على الاستماع قبل الحديث (LBT)، بهدف تقليل زمن انتقال المستوى C وتوفير إرسال (PUSCH) بدون منح وتوفر التكنولوجيا الحالية إجراءً لتقليل زمن الوصول، والاتصالات ذات زمن الوصول المنخفض في إرسال (PUSCH) للوصلة الصاعدة.

 

يمكن تحقيق زمن انتقال منخفض عن طريق إزالة قيود منح الجدولة لتصميمات نظام (LTE) الحالي لشبكة الوصول اللاسلكي (3GPP (RAN))، بينما يعتمد الإرسال (PUSCH) على استشعار الموجة الحاملة ويمكن النظر في تكوين الإرسال المزدوج بتقسيم التردد (FDD)، واستخدامه في التكنولوجيا الحالية وكما أنّه يمكن استخدام التكنولوجيا الحالية في أسلوب (RRC) غير متصل أو تشكيل مزدوج بتقسيم الوقت (TDD)، ويمكن افتراض أن تجهيزات المستعمل متزامنة مع الترددات الزمنية مع (eNB) المصاحب.

 

يمكن تصنيف إرسال (PUSCH) المستند إلى (LBT)  على أنّه إرسال (PUSCH) قائم على التنازع، حيث يمكن لكل تجهيزات المستعمل الشعور بالقناة أو الوسيط لمدة محددة، قبل الإرسال على الموارد المخصصة وإذا تم استشعار القناة في وضع الخمول، فيمكن السماح للجهاز اللاسلكي وعلى سبيل المثال (UE) بالإرسال فقط على الموارد المخصصة، والتي يتم استشعارها على أنّها خاملة.

 

كما إن التكنولوجيا الحالية تمكن (UEs) من إرسال البيانات مباشرة دون أي مشاركة من (eNB) أي بدون منحة (UL) المستلمة من (eNB) وبالتالي تقليل زمن الوصول، كما أنّ تقليل احتمال الاصطدام يمكن أن يستلزم دراسة متأنية خاصة عندما لا يرسل اثنان أو أكثر من تجهيزات المستعمل في وقت واحد، ممّا يقلل من الخطأ في إرسال (PUSCH).

 

  • “TDD” هي اختصار لـ “Time-Division-Duplexing” و”LBT” هي اختصار لـ “Listen-Before-Talk”.

 

  • “FDD” هي اختصار لـ “Frequency-Division-Duplexing” و”RAN” هي اختصار لـ “radio-access-network”.