فناوری ضد پارگی در ارتباطات سیار

خلاصه کنید

تداخل دوقلو ارتباط تلفن همراه است. از زمان تولد ارتباطات سیار، مردم با تداخل مبارزه کرده اند. ارتباطات سیار مدنی از طریق چهار نسل بوده است، روش‌های مختلف برای مقابله با تداخل نقاط قوت خود را دارند، ما از این فرصت استفاده می‌کنیم تا یک فهرست کلی داشته باشیم.

بیایید ابتدا به مفهوم تحمل تداخل نگاه کنیم: زمانی که سیستم هنوز کار می کند، حداکثر نسبت تداخل (نسبت تداخل به سیگنال های مفید) مجاز توسط گیرنده، که نشان دهنده تحمل سیستم در برابر تداخل در محیط تداخل است.

شرایط عملکرد عادی سیستم ارتباطی عبارتند از:

بنابراین از جهت کلی می توان توانایی ضد تداخل سیستم را از دو جنبه کاهش نسبت تداخل ورودی و بهبود تحمل تداخل سیستم بهبود بخشید و چندین نسل از ارتباطات سیار نیز این کار را انجام می دهند.

نسبت تداخل ورودی را کاهش می دهد

معادله تداخل ارتباطی که بر حسب نسبت تداخل بیان می شود به صورت زیر است:

بنابراین، روش کاهش نسبت تداخل ورودی را می توان به سه بخش تقسیم کرد: کاهش سیگنال تداخل، بهبود سیگنال مفید و افزایش تلفات همزمان دامنه زمان-فرکانس بین سیگنال مفید و تداخل.

1. سیگنال های تداخل را کاهش دهید

برای ارتباطات تلفن همراه، تداخل به تداخل شبکه و تداخل خارجی تقسیم می شود، در خارج از تداخل شبکه علاوه بر منبع سیگنال تداخل بررسی رفت و برگشت فرکانس، ما نمی توانیم خودسرانه PTj، GTj، Lj، GRj را تغییر دهیم.

در مورد کنترل تداخل در شبکه، سیستم های مختلف استاندارد ارتباطات سیار اساساً از وسایل مشابه استفاده می کنند، ابزارهای زیر وجود دارد:

1. کاهش GTj/GRj: از آنتن های جهت دار برای بخش بندی سلول استفاده کنید و لوب های جانبی را با ناحیه ای که نمی خواهید پوشانده شود تراز کنید، که معادل کاهش بهره در جهت تداخلی/تداخلی است. سیستم های TDSCDMA و TDD-LTE نیز از آنتن های هوشمند (تشکیل دهنده پرتو) برای نتایج بهتر استفاده می کنند.

2. کاهش PTj: از کنترل قدرت و انتقال ناپیوسته DTX استفاده کنید.

کنترل برق یکی از مهمترین ابزارهای کنترل تداخل در شبکه است. برای سیستم GSM فرمان کنترل قدرت از طریق SACCH صادر می شود و دوره کنترل 3 گزارش اندازه گیری حدود 1.5 ثانیه است. کنترل برق 3G و 4G مشابه است، به دو نوع کنترل قدرت حلقه باز و کنترل قدرت حلقه بسته تقسیم می شود، به زبان ساده، کنترل قدرت حلقه باز کنترل توان بازخوردی ندارد، به طور کلی در مرحله دسترسی اولیه استفاده می شود و کنترل توان حلقه بسته با توجه به نوع ارزش بازخورد و واحد بازخورد، به حلقه داخلی و حلقه بیرونی تقسیم می شود. سرعت کنترل قدرت سیستم های مختلف متفاوت است، سرعت کنترل توان WCDMA 1500 هرتز، سرعت کنترل قدرت CDMA2000 800 هرتز و سرعت کنترل برق LTE 200 هرتز است.

لازم به ذکر است که به دلیل وجود اثر نزدیک و دور، آپلینک بیشتر مستعد تداخل است، بنابراین کنترل توان در ارتباطات سیار عمدتاً به کنترل برق بالا لینک اشاره دارد.

2. سیگنال های مفید را تقویت کنید

چندین راه برای بهبود سیگنال های مفید وجود دارد:

1) PT های قدرت انتقال را افزایش دهید

قدرت انتقال توسط تجهیزات سخت افزاری محدود می شود و برای ارتباطات سیار، هر کاربر نه تنها منبع سیگنال خود است، بلکه سایر کاربران منبع تداخل نیز هستند، بنابراین به سادگی افزایش قدرت انتقال در بهبود اثر ارتباطی طرف خود در همان زمان، باعث افزایش تداخل سایر کاربران در شبکه خواهد شد، دیدگاه کلی لزوماً خوب نیست. بنابراین، ابزار کنترل قدرت در ارتباطات سیار برای تنظیم قدرت استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که قدرت هر کاربر به اندازه کافی است.

2) دریافت تنوع، دریافت توان Psi را بهبود می بخشد

دریافت به اصطلاح تنوع به روشی اشاره دارد که توسط آن انتهای گیرنده تعدادی سیگنال مشخصه مستقل (حامل اطلاعات یکسان) محو دریافت شده توسط خود را با هم ادغام می کند تا نوسانات سطح سیگنال را کاهش دهد. این شامل دو بخش است: پردازش دریافت و ادغام.

سه حالت دریافت رایج وجود دارد: تنوع مکانی، تنوع قطبی و تنوع زمانی.

تنوع فضایی: استفاده از آنتن‌های دریافت اضافه‌پرداخت فضایی نسبتاً مستقل برای دریافت سیگنال‌ها و سپس ادغام، به منظور اطمینان از نامرتبط بودن سیگنال دریافتی، که مستلزم آن است که فاصله بین آنتن‌ها به اندازه کافی بزرگ باشد، هدف از انجام این کار این است که اطمینان حاصل شود که ویژگی‌های محو شدن سیگنال چند مسیری دریافتی متفاوت است، فاصله بین آنتن‌های دریافتی حداقل بیش از 10 موج است. یکی از متداول ترین روش های تنوع است.

تنوع پلاریزاسیون: آنتن های دریافتی بیش از حد با حالت های پلاریزاسیون مختلف برای دریافت سیگنال ها و سپس ترکیب آنها استفاده می شود. آنتن رایج در ارتباطات سیار آنتن پلاریزاسیون 45 درجه است.

تنوع زمانی: تنوع زمانی با فناوری دریافت Rake نشان داده می شود. فناوری دریافت RAKE یک فناوری مهم در سیستم ارتباطات سیار CDMA است که می‌تواند سیگنال‌های چند مسیره ظریف را به موقع تشخیص دهد و تنظیم وزنی این سیگنال‌های چند مسیری حل‌شده را برای ترکیب آنها به سیگنال‌های پیشرفته انجام دهد.

سه نوع ادغام وجود دارد: ادغام حداکثر نسبت، ادغام انتخابی و ادغام با سود برابر. متداول ترین طرح مورد استفاده ادغام حداکثر نسبت است که با پردازش خطی سیگنال دریافتی در انتهای گیرنده ساده و آسان است. در انتهای گیرنده انشعابات چندتایی تشکیل شده و پس از تنظیم فاز، با توجه به ضریب بهره مناسب به فاز اضافه می شوند و سپس برای تشخیص به آشکارساز ارسال می شوند. سود حاصل از ادغام متناسب با تعداد شاخه های تنوع N است.

علاوه بر چند آنتن تک قطبی باقی مانده از ساخت و ساز اولیه مهندسی، همه ارتباطات تلفن همراه استاندارد از تنوع قطبی و تنوع فضایی استفاده می کنند، در حالی که دریافت Rake فقط برای سیستم های CDMA استفاده می شود.

3. Lf/Lp/Lt را افزایش دهید

اصول این سه روش عبارتند از:

Lf: تداخل و سیگنال های مفید از حوزه فرکانس به صورت تلوتلو می شوند، زیرا باند فرکانسی ارتباطات سیار غیرنظامی را نمی توان به طور مستقل تعیین کرد، بنابراین استفاده از این روش ضد تداخل محدود است.

Lp: از تداخل در جهت پلاریزاسیون جدا می شود، اما چون جهت قطبش امواج رادیویی در فرآیند انتشار ارتباطات سیار به طور مکرر تغییر می کند، کاهش تداخل با افزایش Lp غیرممکن است.

Lt: جداسازی تداخل در حوزه زمانی، به طور کلی در نظامی استفاده می شود، مانند فناوری انتقال پشت سر هم، داده ها در یک انتقال پالس پشت سر هم فشرده می شوند، به طوری که دشمن نمی تواند دخالت کند.

علاوه بر این، به یک معنا، فناوری دسترسی چندگانه هر سیستم نیز چنین فناوری ضد تداخلی است، مانند دسترسی چندگانه تقسیم زمانی GSM، که در واقع برای جداسازی سیگنال هر کاربر از زمان برای جلوگیری از تداخل متقابل است.