عندما تقترب عمليات الحوسبة من الحدود المادية لسرعة الساعة، نلجأ إلى البنى متعددة الأنوية. وعندما تقترب الاتصالات من الحدود المادية لسرعة الإرسال، نلجأ إلى أنظمة الهوائيات المتعددة. ما هي الفوائد التي دفعت العلماء والمهندسين إلى اختيار هوائيات متعددة كأساس لشبكات الجيل الخامس (5G) وغيرها من أنظمة الاتصالات اللاسلكية؟ في حين كان التنوع المكاني الدافع الأساسي لإضافة هوائيات في محطات القاعدة، فقد اكتُشف في منتصف التسعينيات أن تركيب هوائيات متعددة على جانب الإرسال و/أو الاستقبال أتاح إمكانيات أخرى لم تكن متوقعة مع أنظمة الهوائي الواحد. دعونا الآن نصف ثلاث تقنيات رئيسية في هذا السياق.
**تشكيل الشعاع**
تشكيل الحزمة هو التقنية الأساسية التي تعتمد عليها الطبقة المادية لشبكات الجيل الخامس الخلوية. هناك نوعان مختلفان من تشكيل الحزمة:
تشكيل الحزمة الكلاسيكي، المعروف أيضًا باسم خط البصر (LoS) أو تشكيل الحزمة الفيزيائي
تشكيل الحزمة المعمم، المعروف أيضًا باسم تشكيل الحزمة غير الخطي (NLoS) أو تشكيل الحزمة الافتراضي
تكمن الفكرة وراء كلا النوعين من تشكيل الحزمة في استخدام هوائيات متعددة لتعزيز قوة الإشارة الموجهة لمستخدم معين، مع حجب الإشارات من المصادر المتداخلة. على سبيل المثال، تُغيّر المرشحات الرقمية محتوى الإشارة في النطاق الترددي في عملية تُسمى الترشيح الطيفي. وبالمثل، يُغيّر تشكيل الحزمة محتوى الإشارة في النطاق المكاني. ولهذا السبب يُشار إليه أيضًا بالترشيح المكاني.
للتشكيل الشعاعي الفيزيائي تاريخ طويل في خوارزميات معالجة الإشارات لأنظمة السونار والرادار. فهو يُنتج أشعة فعلية في الفضاء للإرسال أو الاستقبال، وبالتالي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بزاوية وصول الإشارة (AoA) أو زاوية مغادرتها (AoD). وكما هو الحال مع طريقة إنشاء OFDM لتدفقات متوازية في نطاق التردد، يُنشئ التشكيل الشعاعي الكلاسيكي أو الفيزيائي أشعة متوازية في النطاق الزاوي.
من ناحية أخرى، في أبسط صوره، يعني تشكيل الحزمة المعمم أو الافتراضي إرسال (أو استقبال) الإشارات نفسها من كل هوائي إرسال (أو استقبال) مع توزيع طوري وأوزان كسب مناسبة، بحيث تصل قوة الإشارة إلى أقصى حد لها تجاه مستخدم معين. على عكس توجيه الحزمة فعليًا في اتجاه معين، يحدث الإرسال أو الاستقبال في جميع الاتجاهات، ولكن السر يكمن في إضافة نسخ متعددة من الإشارة بشكل بناء على جانب الاستقبال لتخفيف آثار تلاشي المسارات المتعددة.
**الإرسال المتعدد المكاني**
في وضع الإرسال المتعدد المكاني، يُقسّم تدفق بيانات الإدخال إلى تدفقات متعددة متوازية في المجال المكاني، ثم يُنقل كل تدفق عبر سلاسل إرسال مختلفة. ما دامت مسارات القنوات تصل من زوايا مختلفة بما يكفي إلى هوائيات الاستقبال، مع انعدام الارتباط تقريبًا، يُمكن لتقنيات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) تحويل وسيط لاسلكي إلى قنوات متوازية مستقلة. يُمثل وضع MIMO هذا العامل الرئيسي في زيادة مُضاعفة في معدل نقل البيانات في الأنظمة اللاسلكية الحديثة، حيث تُنقل معلومات مُستقلة في وقت واحد من هوائيات متعددة عبر نفس النطاق الترددي. تُفصل خوارزميات الكشف، مثل خوارزمية القوة الصفرية (ZF)، رموز التعديل عن تداخل الهوائيات الأخرى.
كما هو موضح في الشكل، في WiFi MU-MIMO، يتم إرسال تدفقات بيانات متعددة في وقت واحد نحو مستخدمين متعددين من هوائيات إرسال متعددة.
**الترميز المكاني الزماني**
في هذا الوضع، تُستخدم مخططات ترميز خاصة عبر الزمن والهوائيات، مقارنةً بأنظمة الهوائيات الفردية، لتعزيز تنوع إشارة الاستقبال دون أي فقدان لمعدل البيانات لدى المُستقبِل. تُعزز رموز الزمكان التنوع المكاني دون الحاجة إلى تقدير القناة لدى المُرسِل ذي الهوائيات المتعددة.
شركة كونسيبت مايكروويف هي شركة متخصصة في تصنيع مكونات ترددات الراديو 5G لأنظمة الهوائيات في الصين، بما في ذلك مرشح الترددات المنخفضة، ومرشح الترددات العالية، ومرشح الترددات النطاقية، ومرشحات الشق/إيقاف النطاق، والموزع المزدوج، ومقسم الطاقة، والموصل الاتجاهي. جميعها قابلة للتخصيص وفقًا لمتطلباتكم.
مرحباً بكم في موقعنا :www.concept-mw.comأو راسلنا على البريد الإلكتروني:sales@concept-mw.com
وقت النشر: ٢٩ فبراير ٢٠٢٤