تقنية الوصول المتعدد بتقسيم التردد أحادي الناقل

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

تقنية الوصول المتعدد بتقسيم التردد أحادي الموجة الحاملة ( SC-FDMA ) هي إحدى تقنيات الوصول المتعدد بتقسيم التردد . تُعرف في الأصل باسم قياس التداخل الحامل ، وتُسمى أيضًا تقنية الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد المشفر خطيًا ( LP-OFDMA ). وكغيرها من تقنيات الوصول المتعدد (TDMA، FDMA، CDMA، OFDMA)، تتعامل هذه التقنية مع تخصيص موارد اتصال مشتركة لعدة مستخدمين. ويمكن تفسير SC-FDMA على أنها تقنية OFDMA مشفرة خطيًا ، حيث تتضمن خطوة معالجة تحويل فورييه المنفصل (DFT) إضافية تسبق معالجة OFDMA التقليدية.

حظيت تقنية SC-FDMA باهتمام كبير كبديل جذاب لتقنية OFDMA ، لا سيما في اتصالات الوصلة الصاعدة حيث يُحسّن انخفاض نسبة ذروة القدرة إلى متوسطها ( PAPR ) كفاءة طاقة الإرسال ويُقلل تكلفة مُضخّم الطاقة بشكل ملحوظ. ومن هنا جاء اسم SC-FDMA: فهي إشارة OFDM تُحاكي خصائص إشارة QAM أحادية الموجة الحاملة. [ 1 ] وقد اعتُمدت كآلية وصول متعدد للوصلة الصاعدة في تقنية الجيل الثالث LTE، أو Evolved UTRA (E-UTRA). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

لقد خضع أداء تقنية SC-FDMA مقارنةً بتقنية OFDMA للعديد من الدراسات. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] على الرغم من أن فارق الأداء ضئيل، إلا أن ميزة انخفاض نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة (PAPR) في تقنية SC-FDMA تجعلها مرغوبة في الإرسال اللاسلكي للوصلة الصاعدة في أنظمة الاتصالات المتنقلة، حيث تُعد كفاءة طاقة جهاز الإرسال ذات أهمية قصوى.

هيكل جهاز الإرسال والاستقبال

تتشابه معالجة الإرسال في تقنية SC-FDMA إلى حد كبير مع تقنية OFDMA. فلكل مستخدم، تُحوّل سلسلة البتات المرسلة إلى مجموعة معقدة من الرموز ( BPSK أو QPSK أو M- QAM ). ثم تُخصص معاملات فورييه مختلفة لكل مُرسِل (مستخدم). ويتم هذا التخصيص في وحدتي التحويل والفك. يتضمن جانب المُستقبِل وحدة فك تحويل، ووحدة تحويل فورييه العكسي المنفصل (IDFT)، ووحدة كشف لكل إشارة مستخدم مُراد استقبالها. وكما هو الحال في تقنية OFDM ، تُضاف فترات حماية (تُسمى البادئات الدورية) ذات تكرار دوري بين كتل الرموز بهدف التخلص بكفاءة من تداخل الرموز الناتج عن انتشار الوقت (الناجم عن الانتشار متعدد المسارات) بين الكتل.

في تقنية SC-FDMA، يُتاح الوصول المتعدد بين المستخدمين من خلال تخصيص مجموعات مختلفة من معاملات فورييه غير المتداخلة (الناقلات الفرعية) لكل مستخدم. ويتحقق ذلك في جهاز الإرسال عن طريق إدخال معاملات فورييه غير متداخلة (قبل تحويل فورييه المنفصل) في المواضع المخصصة لمستخدمين آخرين، ثم إزالتها في جهاز الاستقبال بعد تحويل فورييه المنفصل.

رسم الخرائط المحلية والموزعة

تتميز تقنية SC-FDMA بأنها تُنتج إشارة إرسال أحادية الموجة الحاملة، على عكس تقنية OFDMA التي تعتمد على إرسال متعدد الموجات الحاملة. يُمكن تصنيف تعيين الموجات الحاملة الفرعية إلى نوعين: التعيين الموضعي والتعيين الموزع. في التعيين الموضعي، تُعيّن مخرجات تحويل فورييه المنفصل (DFT) لمجموعة فرعية من الموجات الحاملة الفرعية المتتالية، مما يحصرها في جزء من عرض نطاق النظام. أما في التعيين الموزع، فتُعيّن مخرجات تحويل فورييه المنفصل لبيانات الإدخال للموجات الحاملة الفرعية على كامل عرض النطاق بشكل غير متصل، مما ينتج عنه سعة صفرية للموجات الحاملة الفرعية المتبقية. تُسمى حالة خاصة من SC-FDMA الموزعة بـ IFDMA ، حيث تكون الموجات الحاملة الفرعية المشغولة موزعة بالتساوي على كامل عرض النطاق. [ 8 ]

بفضل بنيتها أحادية الموجة الحاملة، تتميز تقنية SC-FDMA بميزة بارزة على تقنيتي OFDM و OFDMA ، وهي انخفاض نسبة ذروة القدرة إلى متوسطها (PAPR) في إشارة الإرسال، مما يُتيح مرونة أكبر في معايير تصميم مسار الإرسال لوحدة المشترك. ويعود السبب في ذلك، ببساطة، إلى أن رموز إرسال OFDM تُعدّل مباشرةً عدة موجات حاملة فرعية، بينما تُعالج رموز إرسال SC-FDMA أولاً بواسطة وحدة تحويل فورييه المنفصلة (DFT) ذات N نقطة. [ 9 ]

في تقنية OFDM، وكذلك تقنية SC-FDMA، يتم تحقيق معادلة الإشارة على جانب جهاز الاستقبال، بعد حساب تحويل فورييه المنفصل (DFT)، بضرب كل معامل فورييه بعدد مركب. وبالتالي، يمكن بسهولة معالجة التلاشي الانتقائي للتردد وتشوه الطور . وتكمن الميزة في أن معادلة الإشارة في مجال التردد باستخدام تحويلات فورييه السريعة (FFT) تتطلب حسابات أقل من معادلة الإشارة التقليدية في مجال الزمن، والتي تتطلب مرشحات FIR أو IIR متعددة النقرات. ويؤدي انخفاض الحسابات إلى تقليل خطأ التقريب المركب، والذي يمكن اعتباره ضوضاء عددية.

يُعدّ دمج الإرسال أحادي الموجة الحاملة مع نظام معادلة التردد أحادي الموجة الحاملة (SC-FDE) مفهومًا ذا صلة . [ 10 ] يختلف الإرسال أحادي الموجة الحاملة عن تقنيتي SC-FDMA وOFDM، إذ لا يستخدم تحويل فورييه المنفصل (DFT) أو تحويل فورييه العكسي (IDFT) في جهاز الإرسال، ولكنه يُدخل بادئة دورية لتحويل التفاف القناة الخطي إلى التفاف دائري. بعد إزالة البادئة الدورية في جهاز الاستقبال، يُطبّق تحويل فورييه المنفصل (DFT) للوصول إلى مجال التردد، حيث يُمكن استخدام نظام معادلة التردد أحادي الموجة الحاملة (SC-FDE) البسيط، متبوعًا بعملية تحويل فورييه العكسي (IDFT).

خصائص مفيدة

  1. انخفاض نسبة ضغط الهواء الإيجابي المستمر (عامل الذروة)
  2. حساسية منخفضة لانحراف تردد الموجة الحاملة
  3. أقل حساسية للتشويه غير الخطي، وبالتالي، يسمح باستخدام مضخمات طاقة منخفضة التكلفة.
  4. متانة أكبر ضدّ الثغرات الطيفية

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "مقارنة بين تعديل SC-FDMA و OFDM - MATLAB و Simulink" . www.mathworks.com . تاريخ الاسترجاع: 15 أبريل 2024 .
  2. ↑ ميونغ، هيونغ؛ ليم، جونسونغ؛ غودمان، ديفيد (2006). "تقنية FDMA أحادية الموجة للإرسال اللاسلكي للوصلة الصاعدة" (ملف PDF) . مجلة IEEE لتكنولوجيا المركبات . 1 (3): 30-38 . doi : 10.1109/MVT.2006.307304 . S2CID 12743526 . 
  3. ↑ إكستروم، هـ.؛ فوروسكار، أ.؛ كارلسون، ج.؛ ماير، م.؛ باركفال، س.؛ تورسنر، ج.؛ والكيست، م. (2006). "حلول تقنية للتطور طويل الأمد لشبكات الجيل الثالث". مجلة IEEE للاتصالات . 44 (3): 38-45 . doi : 10.1109/MCOM.2006.1607864 . S2CID 1168131 . 
  4. ↑ "مجموعة المواصفات الفنية لشبكة الوصول الراديوي؛ جوانب الطبقة الفيزيائية لتقنية UTRA المتطورة" . مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) .
  5. ↑ نزار، محمد دانش؛ نوتنشتاينر، هانز؛ هينديلانج، توماس (2007). “في حدود أداء أنظمة DFT المنتشرة OFDM”. القمة السادسة عشرة للاتصالات المتنقلة واللاسلكية لعام 2007 (PDF) . الصفحات من 1 إلى 4. دوى : 10.1109/ISTMWC.2007.4299159 . رقم ISBN  978-1-4244-1662-2. S2CID 6077115 . 
  6. ↑ بريانتو، باسكي إي.؛ كودينا، همبرت؛ رينيه، سيرجي؛ سورنسن، ترولز ب.؛ موجنسن، بريبن (2007). "التقييم الأولي لأداء تقنية SC-FDMA القائمة على تقنية OFDM ذات الانتشار DFT لوصلة UTRA LTE الصاعدة". المؤتمر الخامس والستون لتقنيات المركبات IEEE لعام 2007 - VTC2007-Spring . الصفحات 3175-3179 . doi : 10.1109/VETECS.2007.650 . ISBN  978-1-4244-0266-3. S2CID 206836778 . 
  7. ↑ بينفينوتو، ن.؛ توماسين، س. (2002). "حول المقارنة بين تعديل OFDM وتعديل الموجة الحاملة المفردة مع DFE باستخدام مرشح تغذية أمامية في مجال التردد". معاملات IEEE في الاتصالات . 50 (6): 947-955 . doi : 10.1109/TCOMM.2002.1010614 .
  8. ↑ "SC-FDMA Single Carrier FDMA in LTE" (PDF) . Ixia .
  9. ↑ ميونغ، هيونغ؛ ليم، جونسونغ؛ غودمان، ديفيد (2006). "نسبة ذروة القدرة إلى متوسط ​​القدرة لإشارات FDMA أحادية الموجة الحاملة مع تشكيل النبضة". المؤتمر الدولي السابع عشر لـ IEEE حول الاتصالات الشخصية والداخلية والمتنقلة اللاسلكية، 2006. الصفحات 1-5 . doi : 10.1109/PIMRC.2006.254407 . ISBN  1-4244-0329-4. S2CID 7457641 . 
  10. ↑ فالكونر، د.؛ أريافيسيتاكول، س. ل.؛ بنيامين-سيار، أ.؛ إيدسون، ب. (2002). "معادلة المجال الترددي لأنظمة النطاق العريض اللاسلكية أحادية الموجة الحاملة". مجلة IEEE للاتصالات . 40 (4): 58-66 . doi : 10.1109/35.995852 .