• الحجب والتظليل Blocking and shadowing

عند اقتراب المحطة المتنقلةMS كثيراً من هوائي محطة قاعدية BTS تابعة لمشغل آخر (شبكة غير التي تنتمي إليها المحطة المتنقلة) واستخدام ترددات قريبة من التردد المخصص للمحطة المتنقلة فإن إرسال المحطة القاعدية يغطي على استقبال المحطة المتنقلة فيحدث انقطاع بين للاستقبال وهو ما يسمى بالحجب blocking . ويحدث الحجب عادة عندما يكون هوائي المحطة القاعدية على مستوى الأرض أي مقارباً لمستوى ارتفاع المحطة المتنقلة . وفي وجود عوائق كبيرة (بأبعاد أكبر من طول الموجة) يحدث نوع من الفقد الشديد نتيجة لانعكاس reflection الإشارة اللاسلكية وهو ما يسمى بالتظليل shadowing وهذا النوع من الفقد يعتمد على التردد حيث إن نفاذ الإشارة خلال الأجسام يعتمد على ترددها فكلما زاد تردد الإشارة تقل قوة نفاذها خلال الأجسام حيث تقترب خواص الموجات الراديوية من خواص الضوء . فالإشارات العالية التردد تتأثر بشكل أكبر بالعوائق حتى الصغير منها . فوجود مبنى أو جدار أو شجرة قد يؤدي إلى انقطاع الاستقبال نهائياً من مصدر الإشارة المباشر عند عدم وجود انعكاسات للإشارة من عوائق أخرى(مسارات أخرى) وذلك كما يحدث في الإشارات العالية التردد المرسلة من الأقمار الصناعية . وفي حالة اصطدام الإشارات بعوائق صغيرة الحجم (بأبعاد مقاربة لطول الموجة أو أصغر منها) يحدث تشتت scattering للإشارة حيث تنعكس الإشارة متشتتة في عدة إشارات أقل قدرة وفي اتجاهات مختلفة وتتسبب هذه الظاهرة في حالة الحيود الموجي wave diffraction والذي يظهر أثرة في حدوث أنماط patterns في قوة الإشارة فتختلف قدرة الإشارة المستقبلة حسب موقع المستقبل .

• تأثر الإشارة بتعدد المسارات Multi-path propagation

حتى في عدم وجود عائق في المسار المباشر بين المرسل والمستقبل فإن وجود عوائق في المنطقة المحيطة يتسبب في نوع من أصعب مشاكل الإرسال وهو تعدد المسارات multi-path propagation حيث تنعكس الإشارة نتيجة اصطدامها بالعوائق وبذالك تصل إلى المستقبل من عدة مسارات . وبذلك تصل الإشارة من المسار المباشر أولاً ثم تليها الإشارات المنعكسة متوالية حسب المسافات المختلفة التي تقطعها كل إشارة ويسمى هذا التأثير بالتأخير الممتد delay spread ويقدر بحوالي 3sμ في داخل المدن . ويتسبب هذا في وصول أكثر من نسخة من نفس الإشارة وتكون هذه النسخ غير متزامنة وتخلف في قدرتها ونتيجة لذلك يحدث تشويه للإشارة بسب التداخلات للنسخ العديدة المستقبلة في أوقات مختلفة .

• التشتت الزمني Time dispersion

من المعروف أن المعلومة الرقمية يجب أن ترسل وتستقبل بترتيب زمني منتظم خاصة عند استخدام مسلك التقسيم الزمني المتعدد المسالك TDMA . وتتسبب ظاهرة تعدد المسارات المذكورة أعلاه في حدوث ما يسمى بالتشتيت الزمني time dispersion فتصل عدة نسخ من الإشارة الأصلية متتابعة في أوقات مختلفة . مما يعقد عملية الاستقبال . ولكن إذا كان التأخير محدوداً فمن الممكن معالجة المشكلة بفصل النسخ المتعددة للإشارة وتحسين مستوى الإشارة بالاستفادة من محتويات النسخ المختلفة فيستفيد المستقبل من هذه الظاهرة . وتجدر الإشارة إلى أنة في مناطق العمران من النادر أن يتم استقبال الإشارة مباشرة دون الانعكاسات . وتستخدم عملية التقويم المتكيف adaptive equalization والتي سيتم شرحها لاحقاً كوسيلة مساعدة لحل هذه المشكلة .
وفي نظام GSM وضعت المعايير بحيث إن النظام يمكن أن يتحمل التشتت الزمني في حدود 15μs أي ما يعادل مسافة 4.5km مما يعني أنة يمكن التعامل مع مجموعة من نسخ الإشارة والتي تستقبل خلال فترة زمنية قدرها 15μs باعتبارها أن النسخ المتأخرة أكثر من هذه الفترة الزمنية قد قطعت مسافة أكبر من 4.5km فتكون قدرتها ضعف بما فيه الكفاية فيتم تجاهلها .

• التوافق الزمني Time alignment

حيث إن أنظمة الاتصالات الرقمية يتم التعامل فيها في المجال الزمني time domain خلافاً لأنظمة الاتصالات التماثلية التي يكون فيها التعامل في المجال الترددي frequency domain . وحيث أن المحطة القاعدية BTS تستقبل الإشارات من عدة محطات متنقلة ٍMS في نفس الوقت فإن المحطات المتنقلة البعيدة نسبياً تصل إشارتها متأخرة أكثر من المحطات المتنقلة القريبة وحيث إن كل إشارة يجب أن تصل في خانة الوقت المخصصة لها فقد يتسبب التأخير في عدم التوافق التوافق الزمني . ولعلاج هذه المشكلة فقد تم استخدام ما يسمى بعملية الاستباق الزمني timing advance والتي سوف يتم شرحها لاحقاً .

• فقدان الإشارة المتعدد الأسباب

بسبب تأثير التأخير الممتد عن المسارات المتعددة في تداخل النبضات في جهة المستقبل وباعتبار أن كل نبضة تمثل رمزاً symbol وكل رمز أو عدة رموز تمثل معلومة رقمية bit فإن الطاقة المحددة لرمز معين تتوزع على الرموز المجاورة وهذه الظاهرة تسمى بتداخل الرموز inter-symbol(ISI)interference ومع الزيادة في سرعة الترميزsymbol rate يزداد تأثير هذه الظاهرة . ومع وجود تأثير التأخير الممتد وظاهرة تداخل الرموز في الاتصالات اللاسلكية الثابتة فإن تأثيرها يكون أكبر في الاتصالات المتنقلة حيث يكون المستقبل أو المرسل أو كلاهما في حركة وبذلك تتغير خصائص القناة والمسارات التي تتبعها الإشارة مع تغير الوقت مما يتسبب في تغير في قدرة الإشارة المستقبلة مع الوقت تغيراً سريعاً وهذا التغير السريع في القدرة يسمى اضمحلال القصير المدىfading short term إضافة إلى الخبو الطويل المدى long term fading والمتمثل بمتوسط القدرة لفترة من الوقت والذي يحدث نتيجة التغير في المسافة الفاصلة بين المرسل والمستقبل أو وجود عوائق على مسافات بعيدة نسبياً . وهذا النوع من الخبو يكون فيه معدل انخفاض القدرة للإشارة المستقبلة مع تغير الوقت بطيئاً مقارنة بالفقد القصير المدى . إضافة إلى ما ذكر أعلاه هناك عدة عوامل تؤثر وقد تتسبب في فقدان أو فقد أو تشويه الإشارات الراديوية ومن هذه العوامل ما يسمى بظاهرة إزاحة دوبلر Doppler shift وهو ناتج عن حركة المرسل للإشارة الراديوية بسرعة مما ينتج عنه تغير أو إزاحة في تردد الإشارة . ويعتمد التغير في التردد على السرعة التي يتحرك بها المرسل والمستقبل حيث تقل قيمة التردد كلما زادت سرعة التباعد بين المرسل والمستقبل .

من حلول مشاكل الإرسال :
حيث إن مشاكل الإرسال اللاسلكي ناتجة عن ظواهر طبيعية لا يمكن إزالتها فإن المطلوب هو التكيف والتعامل معها بوضع حلول في أنظمة الاتصالات اللاسلكية تساعد على القضاء أو التقليل قدر الإمكان من الأخطاء الناتجة عن تأثير هذه المشاكل على جودة الاتصال . ولقد تم وضع بعض الحلول التي ساعدت كثيراً في التغلب على الأخطاء ومعظم هذه الحلول تتطلب اتخاذ إجراءات خاصة في جهتي المرسل والمستقبل لضمان اكتشاف الأخطاء وتصحيحها .
ومن هذه الإجراءات ما هو خاص بتوزيع الوقت وإدخال بعض الأساليب لحماية المعلومات واخذ الاحتياطات الوقتية اللازمة لمنع التداخل والتكيف مع الحالة وتشفير الكلام وتشفير القنوات والتغيير المستمر للترددات المستخدمة وتوزيعها على الخلايا بطريقة تضمن عدم تكرار نفس التردد في الخلايا المتقاربة . ومنها كذلك ما هو خاص بترتيب أوضاع الهوائيات وتوزيعها بطرق تقلل من تأثيرات الفقد والتداخل .

• ترميز القناة

تتم عملية ترميز القناة لضمان الحماية والخصوصية وللمساعدة في استقبال الارسال. ففي نظام ال GSM تدخل معلومات الكلام وهي مكونة من أجزاء تمثل عينات الكلام المرمزة لفترة 20ms لكل عينة. الجزء الأول يحتوي على 182bits وتعتبر الأهم والجزء الثاني يحتوي على 78bits. ويتم ترميز الجزء الأول بإضافة 4bits كذيل و 3 bit للتكافؤ. ثم يرمز الناتج وهو 189bits بواسطة ال encoding بمعدل 1/2 ليكون الناتج 387bits تضاف مرة أخرى للجزء الثاني 78bits الذي لم يرمز. ليكون الناتج النهائي 456bits تمثل عينة كلام مدتها 20ms .

• مباعدة الهوائيات Antenna diversity

تستعمل طرق مباعدة الهوائيات في نظم الاتصالات اللاسلكية لتحسين قدرة الإشارة المستقبلة دون الحاجة لرفع قدرة الإرسال أو زيادة نطاق التردد . وتعتمد فكرة التباعد على استقبال وتركيب أكثر من عينة للإشارة المستقبلة بطريقة ملائمة ينتج عنها زيادة القدرة وتحسين أداء جهاز الاستقبال . ويكون التباعد على عدة طرق وهي التباعد الزمني time diversity والتباعد الترددي frequency diversity والتباعد الاتجاهي angle diversity والتباعد المكاني space diversity .
وبذلك تكون الإشارتان المستقبلتان في الوحدتين مستقلتان في الخبو تقريباً. وحيث إن طول الموجة هو أقل من متر في نطاقات التردد المستخدمة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتنقلة فإنه يمكن استخدام التباعد المكاني في الوحدات المتنقلة لأن المسافة الفاصلة ستكون في حدود 10cm. وعندما يستخدم التباعد المكاني في الوحدات الثابتة فإن المسافة الفاصلة تعتمد على ارتفاع الهوائي عن شطح الأرض ويجب أن لا تقل عن عشر 1/10من ارتفاع الهوائي عن سطح الأرض لتتحقق الاستفادة المطلوبة من التباعد المكاني .

• التحزيم التداخلي interleaving (من الحلول في الإرسال)

يستخدم ما يسمى بالتحزيم التداخلي interleaving كوسيلة لتسهيل اكتشاف وتصحيح الأخطاء الناتجة من الضوضاء النبضية التي تحدث خلال عملية الإرسال اللاسلكي وفي عملية التحزيم التداخلي يتم توزيع المعلومات الرقمية الثنائية bits . فبوجود أخطاء محتملة في مجموعة من المعلومات الرقمية المتتالية يتم تخزين ثم إعادة ترتيب المعلومات الرقمية وبذلك توزع الأخطاء لتصبح أخطاء فردية يسهل اكتشافها والتعامل معها .

•التقويم المتكيف ِAdaptive Equalization (من الحلول في الاستقبال)

يستخدم التقويم المتكيف ِAdaptive Equalization في جهة المستقبل كوسيلة مساعدة للتكيف مع خصائص مسار الانتشار في حالة تعدد المسارات . وعملية التقويم المتكيف تعتمد على إرسال مجموعة تسلسلية من الأرقام الثنائية bits ضمن خانة الوقتtime slot أو الرشقة burst وتسمى هذه المجموعة تسلسل التدريب training sequence وتكون معروفة لدى المرسل والمستقبل . ويستفيد الطرف المستقبل من تسلسل التدريب في التكيف مع ظروف الإرسال وتحديد خصائص مسارات الانتشار والتأقلم معها وذلك بإستخدام مرشح عكسي يتم تعديل خواصه حسب نتيجة المقارنة بين تسلسل التدريب المستلم ومسلسل التدريب الصحيح والموجود مسبقاً لدى المستقبل فتعرف الأخطاء وكيفية تصحيحها وتعدل خواص المرشح العكسي بناء على ذلك . وعند استلام الرشقة التالية تمرر عبر المرشح العكسي لتتم عملية التصحيح . وفي نظام GSM يتكون تسلسل التدريب من 26bits ويوجد في وسط الرشقة .

• القفز الترددي frequency hopping

القفز الترددي frequency hopping هو طريقة اختيارية يمكن استخدامها في نظام الاتصالات اللاسلكية للحد من تأثير التداخل بين المستخدمين لنفس القناة الترددية co-channel interference وكذلك التقليل من الأخطاء الناتجة عن تعدد المسارات . فنجد أنه في نظام GSM يستخدم كل من مسلك التقسيم الترددي FDMA ومسلك التقسيم الزمني TDMA وبذلك فإن عدد المستخدمين لنفس القناة الترددية يصل إلى 8 في نفس الوقت ويوزع الوقت بين المستخدمين بحيث يعطى كل مستخدم 577sμ من الوقت . وباستخدام القفز الترددي فإن التردد المخصص لمستخدم معين يتغير باستمرار وبذلك يتنقل المستخدم خلال المكالمة الواحدة إلى قنوات ترددية مختلفة يصل عددها إلى 124قناة .
ويتم الانتقال من قناة إلى قناة أخرى بمعدل معين وفي فترات زمنية محددة متفق عليها ويجب أن يتم ذلك بالتنسيق الدائم بين المرسل والمستقبل ويكون الفرق بين التردد المخصص لوصلة الهبوط downlink والتردد المخصص لوصلة الصعود uplink ثابتاً دائماً وهو 45MHz في نظام GSM-900 .
وهناك نوعان من القفز الترددي وهما القفز الترددي البطيء slow frequency hopping والقفز الترددي السريع fast frequency hopping وفي النوع الأول تتغير القناة الترددية بعد عدة تغيرات للمعلومة الرقمية . أما النوع الثاني فتتغير القناة عدة مرات خلال معلومة رقمية واحدة .

• الاستباق الزمني Timing advance

في أنظمة الاتصالات المتنقلة الرقمية تعتبر عملية التزامن في إرسال المعلومات مهمة للغاية وعندما يكون هناك عدد من أجهزة الإرسال المتنقلة MS في خلية واحدة تتفاوت أبعادها عن المحطة القاعدية BTS وبذلك يعتد التأخير أو التخلف الزمني على المسافة التي تقطعها الإشارة للوصول للمحطة الثابتة . وتهدف عملية الاستباق الزمني timing advance إلى تنظيم توقيت الاستقبال لجعل الإشارات المستقبلة من أجهزة الإرسال المختلفة لتصل كل منها في الوقت المناسب تفادياً للتداخل . فتقوم المحطة بقياس فترة التأخير للإشارة المرسلة من محطة متنقلة معينة فإذا كان هناك تأخير قد يتسبب في تداخل ترسل تعليمات للمحطة المتنقلة بعمل تسريع أو استباق زمني لعملية إرسال الرشقات .

الرقم:114291346
الشعبة :1-2
يوم : الاحد