قنوات بيانات نظام IS95

بنية قنوات الاتصال في معيار IS-95: الوصلات الأمامية والعكسية

يُعد معيار IS-95 (اختصار لـ Interim Standard 95)، أول معيار رقمي للاتصالات المتنقلة يعتمد على تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الكود (CDMA). يعتمد هذا النظام على استخدام قنوات مختلفة لنقل البيانات بين المحطة الأساسية (Base Station) والهاتف المحمول (Mobile Station).

تنقسم قنوات IS-95 إلى نوعين رئيسيين بناءً على اتجاه الاتصال:

1. الوصلة الأمامية (Forward Link): الإرسال من المحطة الأساسية إلى الهاتف المحمول.

2. الوصلة العكسية (Reverse Link): الإرسال من الهاتف المحمول إلى المحطة الأساسية.

تختلف هيكلية هذه القنوات نتيجة لاختلاف متطلبات كل وصلة وطبيعة عملها. ولضمان عدم تداخل الإشارات، يتم استخدام رموز Walsh المتعامدة للمزامنة، بالإضافة إلى رموز PN (اختصار لـ Pseudo Noise) للتغلب على فروقات التوقيت الناتجة عن اختلاف مسافات الهواتف المحمولة عن المحطة الأساسية.

---

في الوصلة الأمامية، يستخدم معيار IS-95 إجمالي 64 قناة منطقية يتم دمجها على نفس تردد الراديو (RF). يتم تمييز كل قناة باستخدام رمز Walsh فريد لضمان تعامد الإشارات ومنع التداخل بينها.

تنقسم هذه القنوات إلى أربعة أنواع رئيسية:

• الوظيفة: تُرسل هذه القناة بصفة مستمرة من المحطة الأساسية لتوفير مرجع زمني ومرجع للطور (Phase) لجميع الهواتف المحمولة في الخلية.

• طبيعة البيانات: لا تحمل أي بيانات فعلية للمستخدمين؛ بل تتكون من دفق مستمر من الأصفار الرقمية.

• آلية العمل: يتم نشر هذه الإشارة باستخدام "رمز Walsh رقم 0" (الذي يتكون أيضاً من أصفار)، ثم يتم نشرها مرة أخرى باستخدام زوج من متواليات PN التربيعية.

• الأهمية: تُمكن الهاتف المحمول من قياس قوة الإشارة وتحديد قطاع الخدمة الأقوى للاتصال به.

• الوظيفة: تُستخدم لنقل رسائل التحكم، وتنبيه الهواتف للمكالمات الواردة (Paging)، وإرسال الرسائل القصيرة (SMS)، ومعلمات النظام.

• التخصيص: تحتل عادةً رموز Walsh من 1 إلى 7.

• معدل البيانات: تعمل بمعدلات 4.8 أو 9.6 كيلوبت في الثانية.

• مراحل المعالجة:

  1. حماية المعلومات بترميز تصحيح الأخطاء.

  2. تكرار البيانات (إذا كان المعدل منخفضاً).

  3. خلط البيانات بتسلسل PN الطويل (Long PN Sequence).

  4. نشر الإشارة باستخدام رمز Walsh المخصص للقناة، مع إخفاء رمز PN الطويل بقناع خاص يميز كل قناة استدعاء عن الأخرى.

• الوظيفة: تزويد الهاتف المحمول بمعلومات التوقيت وهوية النظام لتمكينه من الدخول إلى الشبكة.

• التخصيص: تستخدم دائماً رمز Walsh رقم 32.

• البنية: تعتمد على إطار فائق (Superframe) مدته 80 مللي ثانية، مقسم إلى ثلاثة إطارات فرعية يتوافق طولها مع طول متواليات PN القصيرة.

• المحتوى: تنقل وقت النظام، إزاحة PN للمحطة الأساسية (Pilot PN Offset)، وحالة الرمز الطويل.

• الوظيفة: القناة الأساسية لنقل المكالمات الصوتية وبيانات المستخدم أثناء الاتصال.

• الديناميكية: تدعم معدلات نقل بيانات متغيرة ديناميكياً (كل 20 مللي ثانية) لتقليل التداخل وتوفير الطاقة أثناء فترات الصمت في الحديث.

• معدلات النقل:

  • مجموعة المعدل 1 (RS1): تعتمد على أساس 9.6 كيلوبت في الثانية (كما في IS-95A).

  • مجموعة المعدل 2 (RS2): تعتمد على أساس 14.4 كيلوبت في الثانية (لجودة صوت أعلى، كما في IS-95B).

• التمييز: يتم تخصيص رمز Walsh فريد لكل مستخدم لتمييز قناته عن الآخرين، ثم تُضرب الإشارة برموز PN القصيرة لتحديد القطاع أو الخلية.

---

بعد تجهيز البيانات لكل قناة (Pilot, Sync, Paging, Traffic):

1. يتم ضبط قدرة الإرسال (Gain) لكل قناة بشكل فردي بناءً على متطلباتها.

2. يتم جمع كافة القنوات معاً.

3. تُضاف رموز النشر (Spreading Codes) لتشكيل إشارة الطيف المنتشر.

4. يتم تعديل الإشارة النهائية باستخدام تقنية QPSK (تعديل إزاحة الطور التربيعي) قبل إرسالها عبر الهواء.

---

في الوصلة العكسية (من الهاتف إلى البرج)، تختلف التقنية حيث لا تستخدم رموز Walsh للتمييز بين القنوات، بل تستخدم رموز PN طويلة فريدة لكل هاتف.

• الوظيفة: تُستخدم من قبل الهاتف المحمول عند بدء الاتصال بالشبكة (قبل تخصيص قناة مرور)، مثل إجراء مكالمة جديدة أو الرد على استدعاء (Page).

• السعة: يمكن تخصيص ما يصل إلى 32 قناة وصول لكل قناة استدعاء أمامية.

• التمييز: تستخدم جميع قنوات الوصول نفس رمز PN ولكن بإزاحات زمنية مختلفة لتمييز الهواتف.

• المعدل: معدل ثابت يبلغ 4800 بت في الثانية.

• الوظيفة: نقل صوت المستخدم وبياناته أثناء المكالمة.

• الميزة التقنية: تحتوي على موزع عشوائي للبيانات (Data Burst Randomizer).

  • الهدف: في الوصلة العكسية، لا يمكن تغيير معدل البيانات ببساطة كما في الوصلة الأمامية لأن ذلك يؤثر على استقرار طاقة القناة. بدلاً من ذلك، يقوم الموزع العشوائي بحجب (Masking) أجزاء من البيانات المكررة في المعدلات المنخفضة لتقليل طاقة الإرسال وتقليل التداخل مع المستخدمين الآخرين، مما يضمن كفاءة التحكم في الطاقة (Power Control).

---

• CDMA: الوصول المتعدد بتقسيم الكود (Code Division Multiple Access).

• PN: الضوضاء الزائفة (Pseudo Noise).

• RF: التردد اللاسلكي (Radio Frequency).

• QPSK: تعديل إزاحة الطور التربيعي (Quadrature Phase Shift Keying).

• SMS: خدمة الرسائل القصيرة (Short Message Service).

---