Table of Contents
دور البلدان الجزرية الصغيرة النامية في تعزيز قدرات النظم الإذاعية المعرفية
وتمثل النظم الإذاعية المعرفية تحولاً في النموذج في الاتصالات اللاسلكية، مما يتيح للأجهزة اللاسلكية أن تُحسّن بيئتها بذكاء، وأن تكيف بارامترات في الوقت الحقيقي، وأن تحقق الاستخدام الأمثل للطيف، ويكمن في صميم هذه القدرة على أن المحول المشابه للطيف الرقمي، وهو عنصر حاسم يُظهر المجال اللاسلكي المشابه مع تجهيز الإشارات الرقمية اللازمة للتشغيل المعرفي.
Understanding Cognitive Radio Systems and the Role of ADCs
لمحة عامة عن الإذاعة المعرفية
فالإذاعة المعرفية هي نظام اتصالات سلكية ذكي يمكن أن يكشف تلقائيا القنوات المتاحة في الطيف الإذاعي وبارامترات نقل التغيير وفقا لذلك، والافتراض الأساسي هو استخدام الطيف المرخص به على نحو أكثر كفاءة عن طريق السماح للمستعملين الثانويين بالوصول إلى النطاقات الترددية العديمة دون التسبب في تدخل مضر للمستخدمين الرئيسيين، وهذا يتطلب ثلاث وظائف أساسية: الاستشعار الطيفي، وتحليل الطيف، واتخاذ قرار الطيف، ومن بين هذه التواترات، الاستشعار عن الطيف هو أكثر الطرق طلبا من منظور الأجهزة لأنه يتطلب في نفس الوقت استخداما
لماذا شركة "أ. دي" حرجة
كل جهاز استقبال راديو مدرك يجب أن يحول إشارات الترددات اللاسلكية المشابهة التي يتلقاها إلى شكل رقمي للتجهيز، وجهاز تحديد البيانات الرقمية هو العنصر الذي يؤدي هذا التحويل، ويحدّد أداؤه مباشرة نوعية واكتمال البيانات الرقمية المتاحة للبرمجيات المعرفية، وجوهرها أن جهاز تحديد البيانات يعمل كجهاز إرسال رقمي للإذاعة،
البارامترات الرئيسية للأجهزة اللاسلكية المعرفية
ولا توجد جميع البلدان الجزرية الصغيرة النامية على قدم المساواة، وتفرض النظم الإذاعية المعرفية مجموعة فريدة من المتطلبات تختلف عن أجهزة الاستقبال اللاسلكية التقليدية، وتكتسي المعايير التالية أهمية خاصة لتمكين الأداء المعرفي المتقدم.
معدل أخذ العينات وباندويث
كما أن ارتفاع عدد أجهزة الراديو المعرفية يجب أن يكون له نطاق واسع - من عشرات الميغاهرتز إلى عدة جيغاهرتز - لتحديد القنوات المتاحة، كما أن ارتفاع معدل أخذ العينات يتيح للشركة أن تلتقط هذه الإشارات الواسعة النطاق دون الحاجة إلى مراحل متعددة من التحويل إلى أدنى درجة، وعلى سبيل المثال، فإن وجود جهاز لاسلكي متقن يهدف إلى الشعور من 100 ميغاهرتز إلى 6 مستعملين لمسحوقات صغيرة يمكن أن يستخدمها معدلاً واحداً من عدة أنواع أخرى.
القرار والزنج الديناميكي
القرار، يقاس بقطع، يحدد كيف يمكن أن يميز مركز البيانات عن مختلف مستويات الإشارات، في الراديو المعرفي، والتسوية العالية أمر حيوي لأن الإشارات الضعيفة المرغوبة (مثلاً، جهاز الحاسب الآلي للمستعمل الرئيسي) قد تتعايش في نفس النطاق مع إشارات أقوى بكثير (مثل جهاز البث الإذاعي المجاور)
استهلاك السلطة
فالكثير من التطبيقات الإذاعية المعرفية تستهدف أجهزة محمولة أو تعمل بالبطارية مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللاسلكية اليدوية وأجهزة الاستشعار باليوت، إذ إن استهلاك الطاقة المتطورة يؤثر تأثيرا مباشرا على حياة البطاريات وإدارة الطاقة الحرارية، وكثيرا ما تكون تصميمات موازين القوى العاملة المنخفضة، مثل أجهزة التحويل المتتالية لسجلات التقريب، شائعة بالنسبة للمهام اللاسلكية ذات السرعة المنخفضة، ولكن العمليات ذات النطاق العالي تتطلب في كثير من الأحيان
سرعة التحويل والارتطام
ويجب أن تستجيب أجهزة البث الإدراكي للتغيرات في بيئة الطيف في غضون ثوان أو حتى في الثانية الصغرى لتجنب التدخل لدى المستعملين الرئيسيين، كما أن وقت التحويل إلى أجهزة الاتصال اللاسلكية تساهم مباشرة في تحقيق الرضا العام في حلقة الاستشعار - اتخاذ الإجراءات، ولا تزال سرعة التحويل - في المرحلة الثانية من النانو إلى النطاق الثاني الجزئي - أساسية لتنفيذ بروتوكولات النطاق الدينامي، بالإضافة إلى أن بعض النظم اللاسلكية المعرفية تستخدم تقنيات الاستشعار المضغوطة التي تتطلب من قبل البلدان النامية
How ADCs Enhance Spectrum Sensing Capabilities
النطاق العريض
يمكن للمستقبلين التقليديين أن يفحصوا القنوات المتسلسلة، التي هي بطيئة وغير فعالة، وجهاز واسع النطاق، يعمل في عدة أجهزة عامة ذات عدد كبير من القطع، ورقمية كامل من المستلزمات التلفزيونية، ورقمية، ورقمية البيانات الرقمية، مصممة بعد ذلك في إطار من القنوات التلفزيونية الحديثة.
كشف الطاقة وتجهيز الكشف عن المعلومات
فأجهزة الاستشعار عن بعد، مثل كشف الطاقة وكشف السمات التدويرية، تعتمد اعتمادا كبيرا على نوعية الإشارة الرقمية، فكشف الطاقة يقيّد القدرة المتلقاة في قناة، مما يتطلب تمثيلا دقيقا من مجموعة البيانات الرقمية - أي عدم خطية أو ضوضاء يمكن أن تؤدي إلى الحد الأدنى من الحد من الاكتشاف.
التحديات في تصميم أجهزة الاتصال اللاسلكية المعرفية
المقايضة بين السرعة والتسوية والسلطة
ومن ثم فإن " مثلث المبادلات " المعروف جيدا - السرعة والتسوية والسلطة - يشكل تحديا أساسيا للإذاعة المعرفية، وكثيرا ما يؤدي ارتفاع معدل أخذ العينات إلى الحد من الحل بسبب ضيق الوقت في دوائر الخدمة المدنية، وبالمثل، فإن تحقيق قدر كبير من الحلول يتطلب قوة أكبر نظرا للحاجة إلى وجود فولتات مرجعية دقيقة وأجهزة اتصال منخفضة الدقة، ويجب على المصممين أن يرتبوا الأولوية على تطبيق نظام إذاعي متزامن.
جليس ونواز
(مُلمّح (سي إن آر) في ساعة أخذ العينات يُدخل عدم يقين التوقيت الذي يُحدّد مباشرة نسبة الإشارة إلى الإنفجار، خاصة في ترددات المدخلات العالية، حيث تُستخدم أجهزة الراديو ذات النطاقات المُعَلمة على نطاق واسع والتي تعمل في نطاق الموجات الدقيقة، حتى في المنطقة الثانية من الغلاف الجوي،
ملحقات متقدمة من طراز ADC Architectures for Cognitive Radio
Pipeline ADCs
وتتحقق البلدان النامية الجزرية الصغيرة معدلات مرتفعة لأخذ العينات (المئات من ميغاهيرتز إلى عدة ميغاهرتز) مع تسوية معتدلة (8-16 قطعة) عن طريق تجهيز الإشارة عبر مراحل متعددة، وتدير كل مرحلة تحويلاً متزامناً، وتضاعف البقايا، وتنتقل إلى المرحلة التالية، ويحقق هذا الهيكل توازناً بين سرعة وتسوية، مما يجعلها خياراً شعبياً بالنسبة لأجهزة التكييف اللاسلكي ذات النطاق الواسع.
بيانات محددة زمنياً
ويستخدم الانتقال من الزمن عدة أجهزة ذات سرعة أقل في موازية، ويأخذ كل منها إشارة المدخلات في مرحلة مختلفة من الساعة، ويضاعف هذا الهيكل معدل أخذ العينات عموما دون أن يتطلب محولا واحدا من أعلى درجة، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يُقابل بين أربعة و5 و5 من أجهزة تحويل النظام العام/المحولات المتبدلة لتحقيق 10 أجهزة استصدارية ذات طابع رقمي، وتستخدم أجهزة قياسية متطورة على نطاق واسع في برامجيات
سجل الاعتماد المتعاقب
وتقدِّم البلدان النامية ذات القدرة العالية كفاءة عالية في استخدام الطاقة، وهي قادرة على استخدام معدلات متوسطة لأخذ العينات (وتتراوح بين مئات الـ (إم إس) والقرارات حتى 16 قطعة، كما أن ضعف قدرتها يجعلها مثالية للأجهزة اللاسلكية المعرفية المتنقلة التي تؤدي الاستشعار الدوري، وفي حين أن البلدان الجزرية الصغيرة النامية التقليدية محدودة في سرعة التصاميم، فإن التحسينات الأخيرة - مثل التشغيل المتزامن والارتقاء برقم قياسي (DAC) قد دفعت معدلات أخذ العينات في الاعتبارية إلى حدها.
الاتجاهات المستقبلية في تكنولوجيا التعاون التقني من أجل الإذاعة الإدراكية
Photonic ADCs
وتواجه البلدان النامية المستوردة إلكترونيا قيودا أساسية في السرعة والمتر بسبب فيزياء الدوائر شبه الموصلية، حيث تستخدم البلدان الجزرية الصغيرة النامية العينات الضوئية وتحويلات بصرية إلى أرقام رقمية لتحقيق معدلات أخذ العينات تتجاوز 100 خ ع/م مع وجود مطياف منخفض للغاية، وبتحول الإشارة اللاسلكية إلى النطاق البصري، يمكن أن تؤدي أجهزة الإصدار الضوئي إلى تحقيق استقرار أجهزة التصوير الضوئي التي تعمل بالأشعة دون المقياس.
نهج الاستشعار الضغطي
ونظراً لأن أجهزة الراديو المعرفية كثيراً ما تتناول استخدام الطيف المفصل (أي أن العديد من القنوات متعثرة في أي لحظة)، يمكن تطبيق نظرية الاستشعار المضغوطة لخفض معدلات أخذ العينات في نطاق الترددات الرقمية، وبدلاً من أخذ العينات عند معدل النييكيست، فإن أجهزة الراديو المعرفية تكتسب عدداً محدوداً من الإسقاطات العشوائية للإشارة الواسعة النطاق، ثم تعيد بناء الطيف باستخدام أجهزة الاسترخاء ذات الات الافتراضية.
الاستنتاج: العلاقة الرمزية بين البلدان النامية وإذاعة الإدراك
كما أن تطور أجهزة الراديو المعرفية يرتبط ارتباطا وثيقا بأوجه التقدم في التحويل المماثل إلى الشكل، حيث أن كل جيل من النظم الإذاعية المعرفية يتطلب معدلات أعلى من حيث العينات، وتسوية أكبر، وتدني الطاقة، وتحويل أسرع - وكل الصفات التي تدفع مصممي أجهزة التصنت المحتوية على التناغم إلى الابتكار، وبالتالي فإن البنايات الجديدة من أجهزة الاستشعار اللاسلكي التي لا تُستخدم في الوقت، وأخذ العينات الضوئية، والإستشعارات المضفيضفيض.
External Links:]