عندما تقترب القدرة الحسابية من الحدود الفيزيائية لسرعة المعالج، نلجأ إلى معالجات متعددة النوى. وعندما تقترب الاتصالات من الحدود الفيزيائية لسرعة الإرسال، نلجأ إلى أنظمة متعددة الهوائيات. ما هي المزايا التي دفعت العلماء والمهندسين إلى اختيار هوائيات متعددة كأساس لتقنية الجيل الخامس (5G) وغيرها من الاتصالات اللاسلكية؟ في حين أن التنوع المكاني كان الدافع الأولي لإضافة هوائيات في المحطات الأساسية، فقد اكتُشف في منتصف التسعينيات أن تركيب هوائيات متعددة في جانب الإرسال و/أو الاستقبال يفتح آفاقًا أخرى لم تكن متوقعة مع أنظمة الهوائي الواحد. دعونا الآن نصف ثلاث تقنيات رئيسية في هذا السياق.
**تشكيل الحزمة**
تُعدّ تقنية تشكيل الحزمة التقنية الأساسية التي تقوم عليها الطبقة الفيزيائية لشبكات الجيل الخامس الخلوية. وهناك نوعان مختلفان من تقنية تشكيل الحزمة:
تشكيل الحزمة الكلاسيكي، المعروف أيضًا باسم تشكيل الحزمة على خط البصر (LoS) أو تشكيل الحزمة الفيزيائي
تشكيل الحزمة المعمم، والمعروف أيضًا باسم تشكيل الحزمة غير المباشر (NLoS) أو تشكيل الحزمة الافتراضي
تعتمد فكرة كلا نوعي تشكيل الحزمة على استخدام هوائيات متعددة لتعزيز قوة الإشارة الموجهة إلى مستخدم معين، مع كبح الإشارات من مصادر التداخل. وبالمثل، تُغير المرشحات الرقمية محتوى الإشارة في نطاق التردد في عملية تُسمى الترشيح الطيفي. وبالمثل، يُغير تشكيل الحزمة محتوى الإشارة في النطاق المكاني، ولذلك يُشار إليه أيضًا بالترشيح المكاني.
يُعدّ تشكيل الحزمة الفيزيائي تقنيةً راسخةً في خوارزميات معالجة الإشارات لأنظمة السونار والرادار. فهو يُنتج حزمًا فعليةً في الفضاء للإرسال أو الاستقبال، وبالتالي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بزاوية وصول الإشارة (AoA) أو زاوية مغادرتها (AoD). وكما تُنشئ تقنية OFDM تدفقات متوازية في مجال التردد، يُنشئ تشكيل الحزمة التقليدي أو الفيزيائي حزمًا متوازية في المجال الزاوي.
من جهة أخرى، في أبسط صورها، تعني تقنية تشكيل الحزمة المعممة أو الافتراضية إرسال (أو استقبال) الإشارات نفسها من كل هوائي إرسال (أو استقبال) مع ضبط الطور وأوزان الكسب المناسبة بحيث يتم تعظيم قدرة الإشارة الموجهة نحو مستخدم معين. وعلى عكس توجيه الحزمة فعليًا في اتجاه محدد، يحدث الإرسال أو الاستقبال في جميع الاتجاهات، ولكن يكمن جوهر الأمر في إضافة نسخ متعددة من الإشارة بشكل بنّاء عند جانب الاستقبال للتخفيف من تأثيرات التلاشي متعدد المسارات.
**التعدد المكاني**
في نمط الإرسال المتعدد المكاني، يُقسّم تدفق بيانات الإدخال إلى عدة تدفقات متوازية في المجال المكاني، حيث يُرسل كل تدفق عبر سلسلة إرسال مختلفة. طالما أن مسارات القناة تصل إلى هوائيات الاستقبال بزوايا مختلفة بشكل كافٍ، مع شبه انعدام الترابط، تستطيع تقنيات معالجة الإشارات الرقمية تحويل الوسط اللاسلكي إلى قنوات متوازية مستقلة. يُعدّ نمط الإرسال المتعدد متعدد المدخلات والمخرجات (MIMO) هذا العامل الرئيسي في زيادة معدل نقل البيانات في الأنظمة اللاسلكية الحديثة بمقدار عشرة أضعاف، حيث تُرسل معلومات مستقلة في وقت واحد من هوائيات متعددة عبر نفس عرض النطاق الترددي. تعمل خوارزميات الكشف، مثل خوارزمية التصفير القسري (ZF)، على فصل رموز التضمين عن تداخل الهوائيات الأخرى.
كما هو موضح في الشكل، في تقنية WiFi MU-MIMO، يتم إرسال تدفقات بيانات متعددة في وقت واحد إلى مستخدمين متعددين من هوائيات إرسال متعددة.
**ترميز الزمكان**
في هذا النمط، تُستخدم أنظمة ترميز خاصة عبر الزمن والهوائيات مقارنةً بأنظمة الهوائي الواحد، وذلك لتعزيز تنوع إشارة الاستقبال دون أي فقدان في معدل البيانات عند جهاز الاستقبال. تعمل رموز الفضاء الزمني على تحسين التنوع المكاني دون الحاجة إلى تقدير القناة عند جهاز الإرسال المزود بهوائيات متعددة.
شركة Concept Microwave هي شركة صينية متخصصة في تصنيع مكونات الترددات اللاسلكية لأنظمة الهوائيات بتقنية الجيل الخامس، بما في ذلك مرشحات الترددات اللاسلكية منخفضة التمرير، وعالية التمرير، ومرشحات تمرير النطاق، ومرشحات الحجب/إيقاف النطاق، ومزدوجات الإرسال والاستقبال، ومقسمات الطاقة، والمقرنات الاتجاهية. ويمكن تخصيص جميع هذه المكونات وفقًا لمتطلباتكم.
أهلاً بكم في موقعنا الإلكتروني:www.concept-mw.comأو راسلنا عبر البريد الإلكتروني على العنوان التالي:sales@concept-mw.com
تاريخ النشر: 29 فبراير 2024