مشكلة القريب والبعيد

مشكلة التقارب والتباعد، أو مشكلة السمع، هي تأثير إشارة قوية من مصدر قريب على صعوبة استقبال إشارة أضعف من مصدر أبعد، وذلك بسبب تداخل القنوات المتجاورة ، أو تداخل القنوات المتماثلة ، أو التشويش ، أو تأثير الالتقاط ، أو محدودية النطاق الديناميكي ، أو ما شابه. ويشيع هذا الوضع في أنظمة الاتصالات اللاسلكية، وخاصةً تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة ( CDMA) . وفي بعض تقنيات التشويش على الإشارات ، تُستغل مشكلة التقارب والتباعد لتعطيل الاتصالات .

لنفترض وجود جهاز استقبال وجهازَي إرسال، أحدهما قريب من جهاز الاستقبال والآخر بعيد. إذا أرسل كلا الجهازين في وقت واحد وبقدرة متساوية، فسيتلقى جهاز الاستقبال، وفقًا لقانون التربيع العكسي، طاقة أكبر من جهاز الإرسال الأقرب. ولأن إشارة أحد الجهازين تُعتبر ضوضاءً للجهاز الآخر ، فإن نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لجهاز الإرسال الأبعد تكون أقل بكثير. وهذا يجعل فهم إشارة جهاز الإرسال الأبعد أكثر صعوبة، إن لم يكن مستحيلاً. باختصار، تكمن مشكلة القريب-البعيد في اكتشاف أو تصفية الإشارة الأضعف وسط الإشارات الأقوى. ^{[ 1 ]}

لتبسيط هذه المشكلة، تخيل أنك تتحدث مع شخص يبعد عنك ستة أمتار. إذا كنتما في غرفة هادئة وخالية، فسيكون من السهل إجراء محادثة بمستوى صوت طبيعي. أما في حانة صاخبة ومزدحمة، فسيكون من المستحيل سماع نفس مستوى الصوت، والحل الوحيد (لهذه المسافة) هو أن تتحدثا بصوت أعلى. بالطبع، هذا يزيد من مستوى الضوضاء في الحانة، ويضطر جميع روادها الآخرين إلى رفع أصواتهم أيضًا (وهذا يُشبه خللًا في التحكم بالطاقة). في النهاية، سيضطر الجميع إلى الصراخ ليتمكن الشخص الواقف بجانبهم من سماعهم، ويصبح من المستحيل التواصل مع أي شخص يبعد أكثر من نصف متر. عمومًا، يتمتع الإنسان بقدرة كبيرة على تصفية الأصوات العالية؛ ويمكن استخدام تقنيات مماثلة في معالجة الإشارات حيث يمكن وضع معايير مناسبة للتمييز بين الإشارات (انظر معالجة الإشارات ، وخاصة معالجة الإشارات التكيفية ).

وبالعودة إلى الاتصالات اللاسلكية بهذا القياس، سيتعين على جهاز الإرسال البعيد زيادة طاقة الإرسال بشكل كبير، وهو أمر قد لا يكون ممكناً ببساطة.

في أنظمة CDMA والشبكات الخلوية المشابهة ، تُحل المشكلة عادةً عن طريق تعديل طاقة خرج أجهزة الإرسال ديناميكيًا. بمعنى آخر، تستهلك أجهزة الإرسال الأقرب طاقة أقل، ما يجعل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) متقاربة لجميع أجهزة الإرسال عند جهاز الاستقبال. قد يؤثر هذا أحيانًا بشكل ملحوظ على عمر البطارية، الذي قد يختلف اختلافًا كبيرًا تبعًا للمسافة من المحطة الأساسية. في حالات الضوضاء العالية، قد تزيد أجهزة الإرسال الأقرب من طاقة خرجها، ما يُجبر أجهزة الإرسال البعيدة على زيادة خرجها للحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء جيدة. تستجيب أجهزة الإرسال الأخرى لارتفاع مستوى الضوضاء بزيادة خرجها. تستمر هذه العملية، وفي النهاية تفقد أجهزة الإرسال البعيدة قدرتها على الحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء مقبولة، فتنقطع عن الشبكة. تُسمى هذه العملية " هروب التحكم في الطاقة" . يُمكن استخدام هذا المبدأ لتفسير سبب كون منطقة ذات إشارة ضعيفة قابلة للاستخدام تمامًا عندما لا تكون الخلية مُحمّلة بشكل كبير، ولكن عندما يكون الحمل أعلى، تتدهور جودة الخدمة بشكل كبير، وأحيانًا إلى درجة عدم إمكانية الاستخدام.

حلول أخرى محتملة لمشكلة القريب والبعيد:

1. زيادة النطاق الديناميكي لجهاز الاستقبال - استخدم محول تناظري رقمي عالي الدقة. قم بزيادة النطاق الديناميكي لمراحل جهاز الاستقبال التي تصل إلى حالة التشبع.
2. التحكم الديناميكي في طاقة الإخراج - تقوم أجهزة الإرسال القريبة بتقليل طاقة الإخراج الخاصة بها بحيث تصل جميع الإشارات إلى جهاز الاستقبال بقوة إشارة مماثلة.
3. TDMA – تستخدم أجهزة الإرسال بعض المخططات لتجنب الإرسال في نفس الوقت.

• طيف الانتشار بالتسلسل المباشر
• مشكلة العقدة المخفية
• نسبة الإشارة إلى الضوضاء