تأثير غير الخطى في سلسلة الترانز وسلسلة استقبال بشأن حدود القدرات

وتعاني قدرة نظم الاتصالات من محدودية أساسية من عوامل مختلفة، منها عدم وجود خطوط في سلاسل النقل والمستقبل، وفهم هذه التجاوزات ضرورية لتصميم نظم تقترب من الأداء الأمثل، وفي الاتصالات اللاسلكية والأسلاكية الحديثة، تعمل التشويهات غير الخطية كاختناقات تحول دون تحقيق القدرة النظرية للشانون، لا سيما مع زيادة نطاقات الإشارة وتزايد أوامر الخفض.

أساسيات عدم التأقلم في سلسلة الاتصالات

ويعني عدم التقادم في دائرة أو عنصر أن الإشارة إلى الناتج ليست وظيفة خطية للمدخلات، وبالنسبة لنظام خطي، فإن مبدأ الترميزات يتمسك بما يلي: الاستجابة إلى مجموع المدخلات يساوي مجموع الردود الفردية، والنظم غير الخطية تنتهك هذا المبدأ، وتولد الوئام، والمنتجات غير القابلة للتجزئة، والثبات الطيفي، وهي تشوهات تثير إشكالية خاصة في إرسال وتلقي أي وصلات سمعية.

ويمكن وضع نماذج للخصائص باستخدام توسع متعدد الأبعاد (سلسلة الميول): .() وتولد المصطلحات المتساوية (2، أ-4)، أساساً معادلة البلدان النامية والتشوه النوعي الثاني، في حين أن المصطلحات الغريبة (3، 5، ...) مسؤولة عن التشويه في النطاق الترددي وعن غير محدد، مما يؤثر مباشرة على نوعية الإشارة المستخدمة.

عدم التسلسل في سلسلة ترانتي

بـــاء - اختلال القوة

ويندرج عنصر الضخ الكهربائي في معظم أجهزة النقل في القطاع غير الخطي، ولتحقيق الكفاءة العالية، كثيراً ما تعمل هذه الأجهزة بالقرب من منطقة التشبع التي تستحدث تحولاً كبيراً في حركة السيارات والآلية المضادة للمركبات، ويشير تشويه حركة القذائف المضادة للقذائف إلى تفاوت في حجم الإنتاج مع ارتفاع المدخلات، بينما تشير الآلية إلى التحول التدريجي غير المقصود بسبب تغيرات في معدلات الارتفاع إلى الترددات.

فعلى سبيل المثال، ستشهد إشارة نموذجية من نوع 64 إلى درجة حرارة موزعة عبر سلطة غير خطية من السلطة الفلسطينية تذبذباً وضخامة أكبر من عوامل الخطأ. وتحدد معايير مثل 3GPP] متطلبات دقيقة بشأن الإدارة السليمة للمركبات ونسبة تسرب القنوات المتاخمة للحد من تأثير عدم خطي أجهزة الإرسال على مستخدمين آخرين.

العصيان غير الساحلية

وفي مزيجات التحويل، تؤدي النزعات غير المباشرة إلى منتجات مختلطة نسيجية (مثلاً، 2LO F، 3LO 2IF) يمكن أن تدخل في نطاق النقل، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الضوضاء التدريجية من المفترسين المحليين تتفاعل مع الإشارة وتزيد من التشوه، ولا سيما في إطار الاتساع الواسع النطاق، وكثيراً ما تُصنف هذه الآثار على أنها ضوضاء مضافة ولكنها تحمل عنصراً غير خطي.

عناصر أخرى من مرارة عبر الحدود

وتستحدث المحولات الرقمية إلى المواد اللاصقة ضوضاء كمية وعدم خطية في شكل عدم التحيز في التحيز وعدم الترميز المتكامل (INL). كما تسهم مراحل ومصفوفات ما قبل القيادة في الطابع غير الخطي العام، وتجعل سلسلة هذه المكونات من التأثير غير المباشر على مستوى المنظومة أثراً مركباً معقداً يجب وصفه وتعويضه ككل.

Nonlinearities in Receiver Chains

منخفض النوايا المبلِّغ (LNA) والمكونات الأمامية

وفي أجهزة الاستقبال، يشكل نظام تقييم الاحتياجات المحلية أول عنصر نشط بعد الهوائي، ويجب أن يوفر مكاسب كافية مع إضافة الضوضاء الدنيا، ولكنه يستحدث أيضا عدم خطية عندما تكون الإشارة إلى المدخلات قوية، ويمكن أن تكون منتجات التداخل التي تولدت في نظام تقييم الاحتياجات المحلية على أعلى الإشارات المرغوبة الضعيفة، وأن ترفع الحد الأدنى من الضوضاء بصورة فعالة، وهذا أمر بالغ الأهمية في أجهزة استقبال واسعة النطاق يجب أن تتعامل مع ناقلات متعددة في آن واحد، مثل نظم النقل المرك أو كاملة.

المتحولون من المحاماة إلى القطاع التجاري

ونقطة التكتل هي مصدر رئيسي آخر لعدم التقادم في سلسلة أجهزة الاستقبال، إذ إن الضوضاء على الكمية متأصلة، ولكن الاختراق يحدث عندما تتجاوز الإشارة إلى المدخلات النطاق الكامل، فالأثر المشترك للتشفير والقياس الكمي يمكن أن يقلل من نسبة الإشارة إلى العلل والتشويه، إذ إن التنويهات العالية الاستبانة، لا يمكن أن يؤدي إلى تشويه في نطاق الترددات.

الرفض والتوازن بين I/Q

ويعاني المقبوضون الذين يستخدمون هياكل التحويل المباشر )الإطار المتكامل الصفري( من اختلال التوازن بين الفنادق في المرحلة الأولى والفروع التي تشق طريقها، مما يتجلى في أثر غير خطي يخلق التكلم بين القنوات الأولى والقنوات Q، مما يقلل من إمكانية تحقيقه ويمكن أن يحد من الحد الأقصى لترتيبات الاهتزاز التي يمكن أن تُخفض بصورة موثوقة.

Impact on Shannon Capacity

وتعطي نظرية شانون - هارتلي القدرة على القناة بوصفها ] حيث تكون B هي النطاق الترددي و SNR هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء، ويقلل التشويه غير الخطي من قدرة SNR على الاستخدام، وذلك بإدخال مصطلح التدخل الذي ليس ضجيجا، وفي حالات كثيرة، يمكن أن يُصاغ التشويه على أنه " حد ضوضاء مضاف يمتد إلى القدرة على إحداث الاحترار " .

For a transmitter with a given nonlinearity, the effective SNR becomes _{, where Pdist] includes the power of intermodulation products and harmonics. because P amdist] grows faster than Psig}

وقد أظهر باحثون مثل Shammo et al. (2020) ] أنه بالنسبة للتعديلات العالية المستوى (مثلاً، 256-QAM، 1024-QAM)، فإن التدهور الناجم عن عدم التقادم في نظام تقييم الاحتياجات المحلية يمكن أن يقلل من القدرة بنسبة 20 في المائة أو أكثر مقارنة بالقناة الخطية المثالية. وبالمثل، في نظم الرصد المتعددة المؤشرات، يجب أن تتجنب أوجه التفاوت في العديد من أشكال التحلل المكسب.

الاستراتيجيات الرامية إلى التخفيف من حدة أوجه عدم الانحياز

التصميم على مستوى العنصر

ويقلل اختيار البطاريات ذات القدرة العالية من التشويه ولكن يقلل من الكفاءة، فالتكنولوجيات مثل شبكة غاين والشبكة العالمية للأرصاد الجوية تتيح تحسين التواؤم في القوى العالية مقارنة بأجهزة السيغي أو غاس القديمة، وبالنسبة للمتلقين، الذين يستخدمون نظاماً وطنياً عالياً من طراز IP3 وDCs مع تحسين القدرة على التنمية المستدامة (مدى دينامي خال من السخرية) يمكن أن يحسن من القدرة في بيئات التدخل القوية.

التحلل الرقمي

إدارة الدفاع هي أكثر التقنيات استخداما في البنية التحتية اللاسلكية الحديثة لتتمشي مع السلطة الفلسطينية، عن طريق اختلال إشارة النطاق الأساسي باستخدام نموذج عكسي من استجابة السلطة الفلسطينية غير المباشرة، يمكن لإدارة شؤون الإعلام أن تخفض بطاقة الهوية بحلول الفترة 20-30 د.ب.

التطوير والتدوين المتقدمين

ويمكن أن تؤدي مخططات التعديل التي تكون في جوهرها أكثر قوة إلى عدم التقادم، مثل الصيغ الثابتة لملابسات المظروف (مثل MSK، و GMSK) أو الموجات المنخفضة (نسبة القوة إلى المتوسط) (مثلاً، FDMA ذات العجلات الوحيدة)، إلى الحد من حدة الآثار غير الخطية.

الاستلام

ويمكن أن تؤدي تقنيات التسلسل اللغوي بالنسبة للناموسيات المحلية (مثلاً، التحلل المشتق، التغذوي) إلى تحسين معيار IP3 دون زيادة عدد الضوضاء بشكل كبير، أما في الجانب الرقمي، فإن الخوارزميات المتكررة مثل تقدير القنوات المشتركة والتعويض غير الخطي يمكن أن تنظف الإشارة الواردة، وبالنسبة للبلدان الجزرية الصغيرة، فإن مراقبة المكاسب التلقائية تحتفظ بالمدخلات في نطاق خطي وتتجنب القصف.

تحقيق الاستخدام الأمثل على مستوى المنظومة

ويمكن أن تساعد استراتيجيات تخصيص الموارد أيضاً على: خفض قدرة الإرسال بالنسبة للمستعملين القريبين على الحد من التلاعب، باستخدام سبل متعددة للانتقال إلى التجنُّب التدخل، واستخدام أسلوب تكييفي وترميزي يتراجع عن نظام الوصلات عند اكتشاف عدم الترميز، وفي النظم المتعددة النواحي يمكن استخدام الأشعة على النحو الأمثل لخفض نسبة القوة إلى الذروة المتوسطة لكل سلسلة من سلسلة من فترات التقلب.

خاتمة

ومن العقبات الأساسية التي تحول دون تحقيق القدرة النظرية لنظم الاتصال، ومن مضخمات القوى إلى البلدان الجزرية الصغيرة النامية، يسهم كل عنصر في التشويه الذي يضعف فعالية نظام الإبلاغ الموحد ويحد من معدل البيانات الممكن تحقيقه، ومن خلال فهم مصادر ونماذج هذه العوامل غير المباشرة، يمكن للمهندسين أن يطبقوا مزيجا من اختيار العناصر، والاختبار، والتفاؤل على مستوى المنظومة من أجل زيادة تطوّر الحلول المبتكرة.