#####################
جميع المشاكل التي تحدث للإشارة اللاسلكية GSM من الألف إلى الياء مع الحلول ( All types of NOISE ):
#####################
أول مشكلة..
#####################
ال Multipath Fading:
#####################
طبعا نحن ننقل الموجات فى الهواء وبالطبع من خصائص الموجات أنها ممكن تصطدم بأي جسم وترتد منه مرة أخرى..
إذا معنى هذا أن الإشارة المرسلة من ال BTS إلى ال MS تذهب فى كذا مسار.
ماذا يحصل للإشارات عندما تصل للموبايل؟!
طبعا كل إشارة منهم تصل ب phase غير الأخرى. المشكلة هنا أنه عندما تصل ولأنها بنفس التردد سوف يستقبلها الموبايل ويجمعها، تخيل لو مجموع الإشارات كان 0 طبعا لن يكون هناك إشارة. إذا افرض أن الموبايل ثابت معنى هذا أن ال paths سوف تظل ثابتة وبهذا يصبح هناك منطقة لا يوجد فيها شبكة.
ماهي أنواع ال Multipath Fading:
***************************
النوع الاول: Rician fading:
***************************
يكون فيه ال MS وال BTS على خط واحد Line Of Sight.
وطبعا يكون هناك إشارات أخرى آتية من انعكاسات كثيرة
وفي هذا النوع لا يوجد مشكلة لأن ال MS يرى ال BTS وبالتالي يستقبل إشارة ب power عالية ولن يتأثر بباقي الإشارات.
***************************
النوع الثانى: Rayleigh Fading:
***************************
يكون فيه ال MS في مكان لا يرى فيه ال BTS يعني No Line Of sight.
وطبعا هذه الحالة الأكثر شيوعا، وهنا تكون المشكلة أن الإشارات المرتدة من الأجسام التي حول الموبايل وصلت إلى الموبايل ومحصلتها 0.
نظرية Rayleigh تقول أنه وفي حالة إرسال إشارة معينة من المرسل الثابت إلى المستقبل الثابت في نفس المسار ولكن بترددين مختلفين فإن نتيجة ال Fading ستكون مختلفة.
#####################
ماهي الحلول التي توفرت لموضوع ال fading:
#####################
الحل الاول هو:
***************************
1- ال Microscopic Diversity Techniques:
***************************
وهي عبارة عن ثلاث اقتراحات:
***************************
الاول: Time Diversity Technique:
***************************
وهو ببساطة أن نرسل نفس الإشارة للموبايل ولكن بزمنين مختلفين يعني نرسل الإشارة وبعد زمن T نرسل نفس الإشارة وبكذا نكون غيرنا المسارات للاشارة. لكن هذا يعتمد أن نحن نتعامل مع موبيل يعني متحرك، فمع الإشارة الأولى نفرض أنها وصلت فى مسار خلاها ب 0، بعد زمن t تم إرسال إشارة أخرى سيكون الموبيل تحرك وبكذا الإشارة الأخرى هذه سيبقى أكيد لها مسار آخر لأن الموبيل اتحرك. لكن نفرض أن المستخدم يتكلم وهو ثابت، سيكون تم إرساله له إشارتين بدون فائدة لأنهم سيصلوا فى نفس المسار، إذا الاقتراح هذا فاشل.
***************************
الثانى: Frequency Diversity Technique:
***************************
وفيه يتم إرسال الإشارة إلى الموبايل ولكن ليست إشارة واحدة بل هما فى الحقيقة إشارتين ولكن تردد الإشارة الأولى غير تردد الإشارة الأخرى. ماذا نستفيد؟!! ممكن أيضا يكون الموبايل ثابت. كنا تكلمنا عن شخص اسمه Rayleigh. كان يقول أنه إذا أرسلنا من مرسل ثابت إلى مستقبل ثابت بترددين مختلفين (يعنى الإشارتين يمروا بنفس المسار لأن المستقبل وهو الموبايل ثابت) سيكون ال fading مختلف.
إذا نحن بكذه حلينا الموضوع هذا. كل مستخدم سيأخذ ترددين نرسل له فيه إشارتين وعلى أسوأ الظروف أكيد واحدة فيهم ستصل. ثواني.. أنت قلت أن كل مستخدم سيأخذ ترددين!!! لن ينفع هذا الكلام. أنا عندي مشكلة في الباند وأعاني من صغره فكيف أعطي كل مستخدم ترددين!!! في الأخير الاقتراح هذا فاشل.
***************************
الثالث: Space Diversity Technique:
***************************
في البداية قلنا أننا نقسم ال cell إلى ثلاث أقسام. كل قسم فيه أنتنا مخصصة له. هنا يمكن أن نضع في كل قسم 2 أنتنا بحيث تكون واحدة فوق وواحدة أسفل بقليل. ما الفائدة؟!! ال 2 أنتنا سوف يرسلوا نفس الإشارة للموبايل، ولأن كل أنتنا في مكان متغير عن الأخرى سيكون كل إشارة ستذهب في مسار مختلف. نحن بكذه حلينا المشكلة، لكن هناك مشكلة أخرى وهي التكلفة. لو لاحظت أنه ضاعفنا عدد الهوائيات فى كل BTS وبكذه التكلفة ستكون عالية جدا، لذلك نستخدم هذا الحل في المناطق التي نلاحظ أن ال fading فيها عالي جدا، أما أي منطقة أخرى فنستخدم تقنيات أخرى.
#####################
نتعرف على الطرق المستخدمة في الموبايل لاستقبال الإشارة:
#####################
***************************
الطريقة الأولى: Selective Technique:
***************************
ببساطة هي اختيار الإشارة الأفضل عند استقبالها وترك الإشارة الضعيفة.
***************************
الطريقة الثانية: Maximal Ratio:
***************************
هو استخدام ميكروبروسيسور في الموبايل ليقوم بتكبير الإشارة الضعيفة بمقدار كبير وتكبير الإشارة الأكبر بمقدار أكبر وهكذا وهذه العمليات يتحكم فيها الميكروبروسيسور. لكنها طريقة معقدة وستكون مكلفة.
***************************
الطريقة الثالثة: The Equal Gain:
***************************
ضرب الإشارات المستقبلة في نفس القيمة وتكبيرها جميعا دون استخدام الميكروبروسيسور ولكن لن نستفيد شيئا بضرب الإشارات جميعها فى نفس القيمة.
الطريقة المستخدمة فعلا هي الطريقة الأولى...
نعود مرة أخرى لإكمال الحلول لل fading. كنا قلنا أن الحل الأول هو ال diversity. وتعرفنا على أنواعه.
الحل الثانى هو:
***************************
2- ال Frequency Hopping:
***************************
قلنا أنه بتغيير التردد يتغير ال fading حتى لو على نفس المسار . ال Frequency Hopping هو القفز بين جميع الترددات بسرعة كبيرة وبذلك سيتغير ال fading حتى لو المستخدم ثابت ويصل إلى 217 hop/sec.
الحل الثالث هو:
***************************
3- ال Interleaving Technique:
***************************
هو تقطيع المعلومة المرسلة إلى نصفين. نصف نقوم بإرساله في فريم ونقوم بإرسال النصف الآخر فى الفريم الذى يليه.
الحل الرابع هو:
***************************
4- ال Adaptive Power Control:
***************************
وهو أن نقوم بزيادة ال Power للمستخدم الذي يعاني من ضعف الإشارة بسبب ال fading.
تكلمنا عن المعوقات التي تواجهها الإشارة المرسلة وكان أول مشكلة هي ال Multipath Fading بأنواعه ال rician وال rayleigh وتكلمنا عن الحلول.
ثاني مشكلة هي:
#####################
ال Shadow Fading:
#####################
لو فرضنا أن أحدا في سيارته يتكلم بالموبايل ومر على جبل عالي، ماذا سيحدث؟!! أكيد أن الاتصال بينه وبين ال BTS سينقطع. بعد ذلك ال MS يقوم بقياس قوة الإشارة الآتية له من جميع ال BTSs التي بجواره وعلى هذا الأساس يقوم باختيار ال BTS ذات أقوى إشارة ويعمل عليها شيء اسمه Handover، وذلك أثناء الاتصال. إذا عندما ال MS يجد قوة الإشارة في ال BTS من التي حوله أقوى من الإشارة التي آتيه له من ال BTS التي موجود فى نطاقها يتم تحويله إلى ال BTS الأقوى في الإشارة وذلك عن طريق الأمر الصادر من ال BSC.
ثالث مشكلة..
#####################
ال Doppler Shift:
#####################
طبعا كلنا نعرف نظرية دوبلر، وعموما سنتحدث عنها قليلا.
هل هناك أحد في يوم من الأيام كان يقود سيارته أو يركب في حافلة وهو على الطريق السريع ووجد أمامه أمن قال له أنه تجاوز السرعة المحددة القانونية. ما الذي جعل هؤلاء يعرفون أنك تقود بسرعة عالية؟!!
العالم دوبلر قال أنه لو كان هناك تردد نرسله في اتجاه معين وفي جسم يسير بسرعة في اتجاهنا، عندما نستقبل هذا التردد سوف نستقبله وهو بتردد أعلى من التردد الذي ارسلناه. الفرق الذي بين التردد المرسل والتردد المستقبل نسميه تردد دوبلر وهو يتناسب مع سرعة الجسم هذا.
وبحسبة صغيرة سنعرف سرعة الجسم عند استقبال التردد الذي أوسلنا به. أما لو كان الجسم يسير في اتجاه عكس اتجاه الإرسال فالتردد الذي أتى سوف نستقبله سيكون أقل من التردد الذي ارسلنا به.
وطبعا الموضوع هذا يحصل في النظام إذا كان ال user يتحدث فى الموبايل وهو راكب سيارة ويتحرك بسرعة كبيرة.
وطبعا هذا سوف يسبب مشكلة في الإرسال والاستقبال لأن ال MS وال BTS اتفقوا على التردد الذي سيعملوا عليه. وال MS ضبط الفلتر على التردد هذا، وطبعا بسبب السرعة التي يمر بها ال MS التردد سيختلف وبالتالي الإشارة التي سيستقبلها ال MS سوف يؤخذ منها جزء كبير بسبب ال Band Pase Filter الذي أصبح مضبوط في ال MS.
إذا ما الحل؟!!
نعمل Synchronization بين ال BTS وال MS يعني نعمل عملية توافق بينهم في التردد وذلك حسب السرعة التي يمر بها ال MS.
المشكلة الرابعة..
#####################
ال Co-Channel Interference:
#####################
وهي التداخل بين ال cells التي تستخدم نفس التردد
والحل هو عمل تقسيم لل cell مثل ما تحدثنا عنه سابقا cell sectorization.
الحل الثاني هو زيادة ال power المرسلة من ال BTS إلى ال MS.
المشكلة الخامسة..
#####################
ال Adjacent Channel Interference:
#####################
ركزوا قليلا..
نحن قلنا أنه نقسم الباند كله على ال closter وتحدثنا كيف نقسم الترددات هذه على ال cells. إذا لو وزعنا هذه الترددات بالترتيب داخل نفس ال cell. أليس من الممكن أن يحصل تداخل بين التردد والتردد الذى يليه. كيف ذلك وهما ترددين مختلفين؟!! والتداخل يحصل كما هو معلوم إذا تم استخدام نفس التردد مرتين!!!
نحن نعلم أننا نستخدم band pase filter فى ال MS. والفلتر هذا ليس Ideal، يعنى سيبقى هناك تشويش لو استخدمنا ترددين متتاليين داخل نفس ال cell.
إذا ما الحل؟!!
ممكن يقول أحدكم أنه ممكن نجعل هناك منطقة فارغة بين كل تردد والذى يليه. صحيح هذا الرأي، لكن سيؤثر على الباند ولو جمعنا الفروق التي سنجعلها بين كل تردد والآخر سنجد أننا ضيعنا جزء كبير نحن بحاجة إليه.
إذا ماهو الحل الصحيح؟!!
الحل بسيط جدا وهو وعند توزيع الترددات على ال cell نراعي عدم جعل ترددين متتاليين في نفس ال cell وهذا ما يسمى بال Channel Management.
المشكلة السادسة..
#####################
ال Delay Spread OR Time Dispersion:
#####################
أليس من الممكن أن يحصل تأخير في الإشارة المرسلة لأنها مرت على مسار كبير وممكن أن يكون هناك إشارة أخرى واصلة قبلها بقليل وبالتالى عند جمعهم تحصل مشكلة. على فكرة التأخير يمكن أن يكون ليس كبيرا وممكن أن يكون التأخير بمقدار bit واحدة لكن وعند الجمع طبعا تحصل مشكلة في الإشارة بالكامل بسبب هذا ال bit.
الحل هو استخدام ال Delay Equalizer وهو أننا نرسل مع الإشارة بعض ال bits لمعرفة الترتيب الصحيح لل bits الذي يخص الإشارة ونسميهم Training Sequence.
المشكلة السابعة..
#####################
ال Distance Between MS and BTS:
#####################
طبعا كما هو معلوم أن هناك موبايلات قريبة من ال BTS وأخرى بعيدة عنها ونحن قلنا أننا نعمل لهم Power Control ونرسل للموبايلات القريبة Power قليلة وللموبايلات البعيدة Power أكبر يعني نضبط ال Power حسب المسافة بين ال MS وال BTS.
لكن المشكلة هذا المرة ليس في ال Power المرسلة. المشكلة في الوقت الذي سوف ترسل فيه الإشارة إلى الموبايل ورد الموبايل بإشارة أخرى.
نفرض أن الموبايل A والموبايل B يتحدثوا فى نفس اللحظة على نفس ال BTS.
وتم تخصيص ال Time Slote الذي اسمه T2 للموبايل A
وتم تخصيص ال Time Slote الذي اسمه T3 للموبايل B
وتم إرسال ال Frame.
في أثناء الاستقبال ونظرا لقرب الموبايل B نفرض أنه لا يوجد تأخير فى الرد.
ونظرا لبعد الموبايل A، الإشارة ستأخذ وقت إلى أن تصل إلى ال BTS، الوقت ليس طويل لكن يكفي أن نعرف أن وقت ال TS يساوى 0.577 msec. يعني حوالي نصف ملي ثانية معنى هذا أن أي تأخير في أي TS سيؤثر على ال TS التي بعده. يعني ولبعد المسافة بين الموبايل A وال BTS الرد في الموبايل A سيصل متأخر وبكذا سيدخل على الزمن الخاص بالموبايل B وستظهر لدينا مشكلة.
إذا ما الحل؟!!
الحل هو بمعرفة المسافة بين ال MS وال BTS بواسطة الحسابات بواسطة ال BTS.
نعرف الوقت الذي تحتاجه الإشارة من وإلى ال BTS وهنا تقوم ال BTS بإبلاغ ال MS أنه يجب أن يقوم بإرسال الإشارة الخاصة به أبكر بمقدار الزمن المستغرق لوصول الاشارة إلى ال BTS.
المشكلة الثامنة..
#####################
ال Path Loss:
#####################
طبعا نعلم أن الإشارة اللاسلكية تتأثر بعوامل الجو. يعني لو أن الجو ممطرا يختلف عن الجو الصحو، ولهذا تختلف أشياء مهمة وهي المسافة التي تصل إليها الإشارة وطبعا تتناسب طرديا مع ال Power المرسلة. المشكلة هنا هي أننا وفي حالة الجو الغير مستقر الإشارة ستتأثر جدا بحالة الجو وممكن أن تصل للمستخدم مشوهة أو ممكن ألا تصل أساسا.
إذا ما الحل؟!!
الحل بسيط جدا وهو عن طريق زيادة ال Power المرسلة من ال BTS في حالات الجو السيء، وتقليلها في حالات الجو الصحو. وكيف يحصل هذا؟!!
جميع ال BTSs المجاورة لبعضها تقوم بقياس ال Power المرسلة من بعضها البعض والتحكم في قدرة ال Power المرسلة بحيث لا تكون هناك منطقة بها Power قليلة.
هذه جميع المؤثرات التي تتأثر بها الإشارة المرسلة.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق