معلومات

الطبقة المادية UMTS وواجهة الراديو

الطبقة المادية UMTS وواجهة الراديو

تختلف طبقة UMTS المادية وواجهة التردد اللاسلكي تمامًا عن تلك الموجودة في GSM. يستخدم CDMA كمخطط وصول متعدد وتعديل يعتمد على مفتاح إزاحة الطور ، PSK.

ويعني هذا السطح البيني RF والطبقة المادية المختلفة أن هناك حاجة إلى معدات جديدة تمامًا في كل من النظام الفرعي للشبكة الراديوية ومن الواضح بالنسبة للهواتف المحمولة أو تجهيزات المستعمل.

توفر واجهة RF الجديدة والطبقة المادية العديد من المزايا مقارنة بتلك المستخدمة في GSM ، مما يتيح سرعات بيانات أعلى وتحسينًا عامًا في الأداء.

تنسيق إشارة الطبقة المادية UMTS

أحد العناصر الرئيسية للطبقة المادية UMTS أو السطح البيني الراديوي هو تنسيق الإشارة الذي تم اعتماده.

تستخدم الطبقة المادية UMTS تنسيق الطيف المنتشر بالتسلسل المباشر لتمكين نظام وصول متعدد يسمى Code Division Multiple Access ، CDMA لاستخدامه.

باستخدام CDMA ، يشترك العديد من المستخدمين في نفس القناة ، ولكن يتم تخصيص رموز مختلفة لمستخدمين مختلفين ، وبهذه الطريقة يكون النظام قادرًا على التمييز بين المستخدمين المختلفين.

تبلغ إشارة CDMA 5 ميجا هرتز ، وفي ضوء ذلك ، غالبًا ما يشار إلى الطبقة المادية UMTS باسم النطاق العريض CDMA ، W-CDMA. هذا بالمقارنة مع أنظمة cdmaOne و cdma2000 القائمة في الولايات المتحدة والتي تستخدم عرض نطاق ترددي 1.25 ميغاهرتز.

خصائص إشارة UMTS RF

يتمثل أحد العناصر الرئيسية للطبقة المادية UMTS في تعريف خصائص الإشارة المرسلة. من الضروري تحديد النطاق الترددي والشكل الإجمالي للإشارة بحيث يتم تقليل التداخل إلى أدنى حد للقنوات المجاورة والمستخدمين. تشكيل النبضة المطبق على الإشارات المرسلة هو ترشيح جذر جيب التمام مع عامل الانقلاب 0.22.

التباعد الاسمي للموجة الحاملة هو 5 ميجا هرتز ، وترددات مركز الموجة الحاملة قابلة للقسمة عادةً على 5 ، ولكن يمكن ضبط تردد الموجة الحاملة بزيادات 200 كيلو هرتز. وبناءً على ذلك ، يُشار إلى التردد المركزي لحاملات UMTS بدقة 200 كيلو هرتز. يمكن استخدام هذا الضبط لتزويد المشغلين بمزيد من المرونة في استخدام الطيف المتاح لديهم.

إحدى السمات المهمة للإشارة هي الطريقة التي تنتشر بها الإشارة على جانبي المنطقة المركزية ، وتؤثر على القنوات الأخرى. لا يمكن أبدًا الحصول على عزل كامل أو ترشيح غير محدود ، وبالتالي يتم تحديد الأقنعة الطيفية التي توضح الجان التي يجب تحقيقها للامتثال للمعيار.

تظهر في الرسم التخطيطي لإشارة الطبقة المادية UMTS نسبة تسرب القناة المجاورة. هذا مقياس لمستوى الإشارة الذي يظهر في القنوات المجاورة. ACLR1 هو المستوى في القناة واحد أعلى أو أسفل من الإشارة ، و ACLR2 هي قناتان لأعلى أو لأسفل.

من المستغرب أن المتطلبات ليست أكثر صرامة بالنسبة للمحطات القاعدة / NodeBs مقارنة بالهواتف المحمولة أو تجهيزات المستعمل.


متطلبات ACLR لإشارة UMTS RF
ACLR1ACLR2
UE / الهاتف *33 ديسيبل43 ديسيبل
المحطة الأساسية45 ديسيبل50 ديسيبل

* قيم ACLR للهواتف ذات فئات الطاقة 21dBm و 24dBm.

التزامن

يتم توفير مستوى التزامن المطلوب لتشغيل نظام WCDMA من قناة التزامن الأولية (P-SCH) وقناة التزامن الثانوية (S-SCH). يتم التعامل مع هذه القنوات بطريقة مختلفة عن القنوات العادية ونتيجة لذلك لا تنتشر باستخدام رموز OVSFs و PN. بدلا من ذلك يتم نشرهم باستخدام رموز التزامن. هناك نوعان يتم استخدامهما. الأول يسمى الشفرة الأولية ويستخدم في P-SCH ، والثاني يسمى رمز ثانوي ويستخدم في S-SCH.

الرمز الأساسي هو نفسه لجميع الخلايا وهو عبارة عن سلسلة من 256 شريحة يتم إرسالها خلال أول 256 شريحة من كل فتحة زمنية. وهذا يسمح لتجهيزات المستعمل بالمزامنة مع المحطة الأساسية للفاصل الزمني.

بمجرد حصول تجهيزات المستعمل على مزامنة الفترات الزمنية ، فإنها تعرف فقط بداية وتوقف الفاصل الزمني ، ولكنها لا تعرف معلومات عن الفاصل الزمني المحدد ، أو الإطار. يتم الحصول على هذا باستخدام رموز المزامنة الثانوية.

يوجد إجمالي ستة عشر رمز مزامنة ثانوي مختلف. يتم إرسال رمز واحد في بداية الفترة الزمنية ، أي أول 256 شريحة. وهو يتألف من 15 رمز مزامنة وهناك 64 مجموعة رموز تخليط مختلفة. عند استقبالها ، تكون تجهيزات المستعمل قادرة على تحديد شفرة التزامن التي يبدأ الإطار الكلي قبلها. وبهذه الطريقة ، تستطيع تجهيزات المستعمل الحصول على مزامنة كاملة.

وتمكن شفرات التخليط في S-SCH أيضًا تجهيزات المستعمل من تحديد شفرة التخليط المستخدمة وبالتالي يمكنها تحديد المحطة الأساسية. رموز التخليط مقسمة إلى 64 مجموعة رموز ، كل منها يحتوي على ثمانية رموز. وهذا يعني أنه بعد تحقيق تزامن الرتل ، فإن تجهيزات المستعمل لديها خيار واحد فقط من بين ثمانية شفرات ، وبالتالي يمكنها محاولة فك شفرة القناة CPICH. وبمجرد تحقيق ذلك ، يصبح قادرًا على قراءة معلومات غرفة تبادل معلومات السلامة الأحيائية وتحقيق توقيت أفضل ويمكنه مراقبة P-CCPCH.

التحكم في الطاقة UMTS

كما هو الحال مع أي نظام CDMA ، من الضروري أن تستقبل المحطة القاعدة جميع تجهيزات المستعمل عند نفس مستوى القدرة تقريبًا. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فإن تجهيزات المستعمل البعيدة ستكون أقل قوة من تلك الأقرب إلى العقدة B ولن يتم سماعها. غالبًا ما يشار إلى هذا التأثير باسم التأثير القريب البعيد. للتغلب على هذا ، توجه العقدة B تلك المحطات الأقرب ، لتقليل قدرتها المرسلة ، وتلك البعيدة لزيادة قوتها. وبهذه الطريقة ، سيتم استقبال جميع المحطات بنفس القوة تقريبًا.

من المهم أيضًا أن تتحكم العقدة B في مستويات طاقتها بشكل فعال. نظرًا لأن الإشارات المرسلة من خلال العقدة المختلفة B ليست متعامدة مع بعضها البعض ، فمن الممكن أن تتداخل الإشارات من إشارات مختلفة. وبناءً على ذلك ، يتم الحفاظ على قوتها أيضًا عند الحد الأدنى الذي تتطلبه UEs قيد الخدمة.

لتحقيق التحكم في الطاقة ، يتم استخدام تقنيتين: الحلقة المفتوحة ؛ وحلقة مغلقة.

تُستعمل تقنيات الحلقة المفتوحة أثناء النفاذ الأولي قبل أن يثبت الاتصال بين تجهيزات المستعمل والعقدة B بشكل كامل. إنه يعمل ببساطة عن طريق إجراء قياس لقوة الإشارة المستقبلة وبالتالي تقدير قدرة المرسل المطلوبة. نظرًا لاختلاف ترددات الإرسال والاستقبال ، فإن خسائر المسير في أي من الاتجاهين ستكون مختلفة ، وبالتالي لا يمكن أن تكون هذه الطريقة أكثر من تقدير جيد.

بمجرد وصول تجهيزات المستعمل إلى النظام وهي على اتصال بالعقدة B ، تُستخدم تقنيات الحلقة المغلقة. يتم قياس قوة الإشارة في كل فترة زمنية. ونتيجة لذلك ، يتم إرسال بت تحكم في الطاقة يطلب فيها زيادة الطاقة لأعلى أو لأسفل. يتم تنفيذ هذه العملية على الوصلات الصاعدة والهابطة. حقيقة أنه تم تخصيص بت واحد فقط للتحكم في الطاقة يعني أن الطاقة ستتغير باستمرار. بمجرد أن تصل إلى المستوى الصحيح تقريبًا ، ستصعد ثم تنخفض بمقدار مستوى واحد. من الناحية العملية ، سيتغير موضع الهاتف المحمول ، أو سيتغير المسار نتيجة لحركات أخرى وهذا من شأنه أن يتسبب في تحرك مستوى الإشارة ، وبالتالي فإن التغيير المستمر لا يمثل مشكلة.

إشارة وواجهة UMTS RF مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في نظام GSM 2G السابق. ومع ذلك ، قدمت واجهة RF الجديدة مستوى محسنًا من الأداء من حيث قدرة البيانات وعدد المستخدمين الذين يمكن دعمهم. على هذا النحو ، قدم 3G UMTS مستوى أفضل بكثير من أداء الترددات اللاسلكية وكان أكثر قدرة على تلبية احتياجات الأعداد المتزايدة من مستخدمي الاتصالات المتنقلة.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: مقارنة بين أجهزة راديو AM و FM (ديسمبر 2021).