وبلاگ

دورنمای مخابرات نایل شدن به تكنیك هایی است كه نرخ انتقال بالای اطلاعات را در محیط های مختلف بی سیم فراهم آورد. این محیط ها می توانند شامل مشخصه های چند مسیرگی، فیدینگ، نویز جمع شونده، و بالاخره تغییرات زمانی كانال و یا به عبارتی شیفت داپلر باشند. امواج الكترومغناطیسی با مشخصه های مناسب انتشار در فضا، امكان ایجاد ارتباط بی سیم را تا مسافتهای چندین كیلومتری با سرعت و پهنای باند مختلف فراهم می كنند. سیستمهای پخش گسترده رادیویی و تلویزیونی با برد بالا نمونه هایی از كاربرد چنین سیستم هایی هستند. نسل اول سیستمهای بی سیم (بخصوص مخابرات سیار) تا سال 1990، به منظور ایجاد ارتباط صوتی و ارسال داده با حداكثر نرخ بیت 2.4kbps استفاده می شد. درچند سال اخیر مخابرات بی سیم رشد چشم گیری داشته است. نرخ رو به رشد فناوریهای تلفنهای سیار، شبكه های WLAN و اینترنت موجب افزایش تقاضا جهت كسب ظرفیت بالا در شبكه های بی سیم گشته است. در حال حاضر اكثر سیستم های WLAN از استاندارد IEEE802.11 استفاده می كنند كه حداكثر نرخ داده ای به اندازه 11Mbps را ارائه می دهند. استاندارد های جدیدتر WLAN مثل IEEE 802.11.a كه مبتنی بر فناوری OFDM هستند نرخ داده های بالاتر از 54Mbps را حمایت می كنند. درآینده نه چندان دور سیستم های WLAN به پهنای باندی بیشتر از 100Mbps نیازمند خواهند بود. بنابراین اصلاح طیفی و افزایش ظرفیت داده در سیستم های OFDM در كاربردهای WLAN بسیار با اهمیت است. همگرایی سرویس های دسترسی به اینترنت و فناوری مخابرات سیار با كاربردهای چند رسانه ای صوت و تصویر كیفیت بالا در آینده نزدیك دیده می شود. مخابرات سیار نسل دوم (2G) مانند GSM سرعت های خیلی پایینی برای ارسال داده (9.6 – 14.4 kbps) فراهم آورده و هزینه بالایی در بر دارند كه در نتیجه، سودمندی این سرویس را كاهش می دهد. هدف مخابرات سیار نسل سوم و چهارم فراهم آوردن محدوده وسیعی از سرویس ها با نرخ داده بالا از قبیل ارائه سرویس های صوتی و تصویری باكیفیت بالا روی مخابرات سیار ، تلفن های تصویری و دسترسی پرسرعت به اینترنت است. سیستم های مخابرات سیار نسل سوم (3G) مانند UMTS نرخ داده بالاتری (64kbps-2Mbps) نسبت به  مخابرات سیار های نسل دوم مانند IS-95 و GSM ارائه می دهند. همچنین سیستم مخابرات سیار نسل دوم فقط جهت سرویس های صوتی منظور شده است در حالی كه سیستم مخابرات سیار نسل سوم به سرویس های داده علاوه بر صوت تمایل دارد. سیستم مخابرات سیار نسل سوم از W-CDMA به عنوان روش مدولاسیون استفاده می كند. این مدولاسیون مقاومت خوبی در برابر اثرات چند مسیری داشته و همچنین نرخ داده انعطاف پذیر و راندمان طیف بالائی را داراست. نرخ داده بالاتر سبب ایجاد سرویس های جدیدتر از قبیل ارتباط بی سیم كامپیوترها، گزارش گیری از راه دور، دوربین های بی سیم مبتنی بر web و سیستم های هدایتگر اتومبیل روی اتصال دائمی شبكه، شده است.
تقاضای استفاده از طیف رادیویی به شدت در حال افزایش است و سیستم های مخابرات سیار زمینی فقط یكی از چند كاربرد رقیب برای

 پهنای باند مقتضی هستند. این كاربردها نیازمند بودند كه سیستم رادیویی مربوطه به صورت مطمئن محیط های با دید غیرمستقیم (NLOS) با فاصله انتشار 0.5-30Km و سرعتی حدود 100km/hr یا بیشتر را حمایت كند و چنانچه در فركانسی بالای فركانس مربوطه عمل شود افت مسیر زیادی خواهیم داشت و همچنین شیفت داپلر بالاتر، در سرعت های بالا نیز اضافه خواهد شد. از محدودیت های مهم سیستم مخابرات سیار نسل سوم ارائه سرویس با نرخ بیت بالا ولی با هزینه بالاست.

OFDM كاندیدای لایه فیزیكی سیستمهای مخابرات سیار نسل چهارم (4G) است. در حال حاضر تحقیقات زیادی روی سیستمهای مخابرات سیار نسل چهارم در حال انجام است. این سیستمها احتمالاً بین سال های 2008 – 2012 گسترش خواهند یافت و جایگزین نسل سوم خواهند شد. تا به حال تعداد كمی از اهداف شبكه های نسل چهارم منتشر شده است گرچه كاربردها و قابلیت های نسل سوم را گسترش خواهند داد و دسترسی جهانی بهبود یافته ای را ارائه خواهند داد. كاربردهای شبكه های نسل چهارم مثل  4 – HDTV (Mbps 20 و شبكه های بی سیم كامپیوتری (1 – 100 Mbps) است. البته جهت پوشش دادن این سرویس ها باید هزینه های سرویس دهی نسبت به نسل سوم كاهش یابد. علاوه بر نرخ داده بالا باید كیفیت سرویس دهی (QoS) بالا نیز نسبت به سیستم های سلولی رایج انجام شود. در سیستم های سلولی نسل سوم این درصد بین 90 – 95 درصد پوشش است یعنی ارتباط شبكه می تواند روی 90 – 95 درصد سطح سلول حاصل شود. این مقدار برای شبكه های WLAN كافی نیست. برای شبكه های نسل چهارم این درصد به محدوده 99/5 – 98 رسیده است. جهت دستیابی به این سطح از سرویس دهی نیازمندیم تا سیستم مخابراتی بسیار منعطف و انطباق پذیر باشد. در بسیاری از كاربردها، حفظ اتصال شبكه از دستیابی به نرخ داده واقعی، مهمتر است. هرچند محیط انتقال در بهترین شرایط می تواند تا نرخ بیتهای 20Mbps را حمایت كند ولی اگر مسیر انتقال خیلی ضعیف باشد، برای مثال در یك زیر زمین از ساختمان، جهت حفظ و پایداری لینك باید نرخ داده كاهش یابد. بنابر این برای شرایط حساس و محدود، نرخ داده ممكن است تا 1kbps هم كاهش یابد. به عنوان یك پیشنهاد جهت كاربردهایی كه نیازمند نرخ داده ثابت هستند كیفیت سرویس دهی می تواند توسط تخصیص منابع اضافی به كاربران در ازای مسیر انتقال ضعیف اصلاح شود. به طور كلی برای شبكه های بی سیم پرظرفیت یك گزینه بسیار مناسب، مدولاسیون چند حاملی و به ویژه تكنیك تقسیم فركانسی متعامد OFDM است.