حازم من فلسطين
19-02-2008, 09:53 PM
بسم الله الرحمن الرحيم
إن السبب الرئيسي وراء كتابتي عن هذا الموضوع هو اني وجدت صعوبه في العثور على معلومات عن هذه التقنيه في بحث تخرجي و وجدت قلت معلومات خصوصا في اللغة العربية لذلك حاولت كتبت شئ مختصر عن هذه التقنيه حسب ما فهتها وارجوا ممن يجد خطاء في هذه المعلومات ان يصححها لتعم الفائده ولكم جزيل الشكر و التقدير و نفعنا الله و اياكم فيما علمنا .
طريقة عمل OFDM:-
الفكرة الرئيسية جاءت بعد التطور في نظام الاتصالات و الطلب المتزايد على ضرورة سرعة نقل البيانات و من هنا كان فكرة FDM لكن هذه التقنية التي تعمل على تقسيم ل Channel إلي Sub channel وتقسيم الCarrier إلى Sub carrier وذلك حتى نبعث أكثر من إشارة مختلفين على نفس ل band المعطى لنا في نفس الوقت وهذا يساعد في حل عدة مشاكل كانت في السابق حيث كنا في السابق نستخدم ل band المعطى لنا في إرسال إشارة واحده ثم نرسل الأخرى حيث كان يسبب هذا عدة مشاكل خصوصا في التلفزيون حيث كنا نبعث الصورة ثم الصوت وبهذا كانت الصورة تسبق الصوت في أغلب الأحيان يعني يوجد delay بين الإشارتان .
وأما المشكلة الأخرى فهي عند حدوث خطاء في المعلومات المرسلة كان يكون كبير وبذلك كان يصعب معالجته يعني لو بعثنا
110100011101101001110010101001
لنفترض أنها وصلت وبها 5 أخطاء فهذا يكون صعب المعالجة.
لذلك باستخدام FDM تم تقسيم ل band وأيضا قسمت المعلومات إلى Farm يعني لنفرض أنا قسمنا ل band إلى قسمين وكذلك نقسم المعلومات إلى أجزاء ونبعث كل جزء بعد الأخر لنفرض أن المعلومات صوت وصوره فإنا نقسم الصوت إلى أجزاء و كذلك ألصوره ثم نحمل الجزء الأول من الصورة على ل Carrier وبنفس الوقت نحمل الجزء الأول من الصوت على ل Carrier الثاني ونرسلهم ثم نكرر العملية ل الأجزاء الأخرى من الصوت والصورة من المؤكد إنهم سوف يصلوا بنفس الوقت إذا قضينا على المشكلة الأولى.
في FDM قسمنا المعلومات إلى أجزاء إذا فإنا قسمنا ل Code السابق إلى عدة أقسام لنفرض أنه يمثل الصور وقسمناه إلى 5 أقسام إذا110100 011101 101001 110010 101001
إذا فسوف يقسم الخطاء و ألذ فرضناه 5 أخطاء على هذه ل package إذا قل الخطاء وبذلك يسهل معالجته ‘ذا نحن ليس بحاجة إلى equalizer
لكن هذه التقنية FDM كان لها عدة مشاكل و من ضمنها
1- أنه يتم ترك جزء من لband على طرفين كل Carrier حتى لا يحدث تداخل في ل Sub carrier نفسهم وهذا كان يقلل من كفاءة هذه التقنية لأنه جزء كبير من ل band يضيع دون الإستفاده منه وهذا يسمى a guard band كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/d:\1
كما انه يتم استخدام عدد كبير من ل Demodulator وذلك بسبب اختلاف ل Carrier
فكان لبد من إيجاد حل لهذه المشاكل فوجدوا أنه يكون ل sub carrier ابعد ما يمكن وهم متعامدين لذلك سمحوا بوجود تقاطع وليس تداخل بين ل sub carrier ويكون متعامدين إذا كان حاصل ضرب تكاملهم يساوي صفر وهذا يسمى ب OFDM
حيث حافظت على سرعة نقل البيانات وصلت إلى 54MBps و باستخدام ل band كله وقللت ل demodulator باستخدام IFF و DFT
كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/d:\ 2
مع النمو السريع لقطاع الاتصالات الرقمية في الأعوام الأخيرة ، تزايد الطلب على أنظمة نقل البيانات ذات السرعات العالية . بالإضافة لهذا ، من المتوقع أن تستطيع أنظمة الاتصال اللاسلكية المستقبلية أن تدعم نطاق واسع من الخدمات بما فيها الفيديو ، البيانات والصوت . يعتبر نظام OFDM كمرشح واعد لضمان سرعة نقل بيانات عالية في الوسط اللاسلكي وذلك نظراً لمقاومته لـ ISI والتي تعتبر مشكلة شائعة تحد من سرعة عمليات نقل البيانات . في OFDM التضمين يتم بطريقة تفاضلية أو تلا حمية . عند استخدام التضمين التفاضلي لا توجد ضرورة لتقدير القناة اللاسلكية ، ولكن هذه الطريقة أداؤها أقل من طريقة التضمين لتلاحمي . التضمين لتلاحمي يتطلب تقدير القناة اللاسلكية الذي يعطي أداءً أفضل ولكن بالتقابل يتطلب مستقبل أكثر تعقيداً . التضمين المساعد ذو الرمز الموجه يستخدم للحصول على تقدير قناة موثوق ، من خلال بث رموز موجهة مع البيانات . في هذه الرسالة سنحلل أشكال مختلفة من الرموز الموجهة من خلال دراسة نسبة خطأ الاستقبال وسنقترح خطة جديدة لنقل الرموز الموجهة في أنظمة OFDM ، والتي تلاحق التلاشي في الممران المتعددة من خلال استخدام خوارزمية LMS . أنظمة OFDM حساسة جداً للتغيرات الصغيرة في الترددات ، وأحد الأسباب لهذه التغيرات في الترددات هو زاوية القناة . وسنقوم باقتراح خطة تكييفية لتعويض التغيير الناجم في زاوية القناة .
لقد استخدمت تقنيةOFDM في السابق في نقل المعلومات على قنوات FM، وفي البث الإذاعيالرقمي (AB)، والبث التلفزيوني الرقمي المحلي (DVB-T) وأيضاً على خطوط ADSL. أماالآن فينتظر أن تفتح OFDM مجالات تطبيقية واسعة عبر استخدامها في شبكة الاتصالاتاللاسلكية الجديدة.
من أهم ما يميز OFDM :-
1نكون الكفاءة علية جدا حيث أنها تستخدم كل الband
2 تعمل في الحزمة الترددية الراديوية 5.2GHz التي تملك تداخل أقل معألأجهزة الأخرى وبالتالي نحصل على سرعة كبيرة جدا لنقل المعطيات تصل لأكثر من 54 Mbps
3يقلل من ما يسمى ب الخبو في الترددات العليا يسمى fading
4 تستخدم ل channel coding بحيث نكون قادرين على استرداد ل symbol المفقود
5عملية التصحيح equalization تكون أسهل
6تمنع حدوث ISI وهو عملية حدوث تداخل في السنبل نفسه
7 يعطي مناعة قوية حتى لا يتم interfering
8 ل تتأثر ب sample time يعني ليس لها حساسية ل time عكس ل single carrier
9لا يحدث تفلطح dispersion ل symbol
10-robustness against impulse noise تعطي مناعة قوية ضد الضوضاء
11- القضاء على ل delay
12- إن وصلات NLOS معرضة لتشتيت قنوات الاتصال بسبب المسارات المختلفة التي قد تتخذها الإشارة خلال محاولتها تجاوز العقبات. فالإشارات غير المتزامنة قد تشوش على بعضها على البعض. أما تقنية OFDM الذكية فهي تبيح إجراء عمليات فورية لفك تعديل الإشارة, الأمر الذي يسمح بالتالي بالتقاط الإشارات حتى في أصعب الظروف الجوية والبيئية.
أهم مشاكل OFDM:-
حساسة جدا ل offset frequency يعني نكون دقيقين باختيار ل carrier frequency offset
لها noise لذلك نحتاج إلى amplifier له بور عالية جدا
عملية ل synchronize
4- يحدث ضعف attenuation يعني ضعف للإشارة ألمستقبله
من بعض المشاكل التي تحدث في ل OFDM
1- ظاهرة تداخل الرموز و التي يرمز لها ب ISI وهي ظاهرة تحدث نتيجة تفلطح طرفين ل symbol حيث يؤدي إلى زيادة في ل band المخصص لهذا الرمز وتسمى عملية التفلطح ب dispersion و هي تؤدي إلى فقد خاصية ل orthogonal في ل OFDM
وهي موضحة ب الرسم التالية
http://www.tkne.net/vb/ي
وعملية التفلطح ناتجة عن ل channel او الموجة نفسه يعني ان شكل أي موجه هو نتيجة مجموعة signal يعني لنفرض ان عندنا الشكل التالي و هو يمثل شكل رمز فهو ناتج عن مجموعة اشارات
http://www.tkne.net/vb/قف
فإن لكل موجة منه سرعة مختلفة فقد تصل واحده قبل الاخري وبذلك لن يخرج الشكل المراد ب الضبط ويخرج مثل الشكل الموضح ب الرسم
http://www.tkne.net/vb/يس
لذلك ل التغلب على هذه الظاهرة يترك فترة زمنية بين كل ل frame يعني نفترض انا ارسلنا ل frame الاولى من الصوت و الصورة فإننا ننتظر جزء من الوقت حتى نبعث ل fram الثانية نفترض .5 ميرو ثانية وهذا يسمى guide time او time band اذا لم نترك أي جزء من band التردد لكن انظرنا جزء من الوقت حتى نبعث المعلومات اذا عند حدوث تفلطح لطرفين الرمز فسوف يكون هناك فترة زمنية بين كل رمز لذللك لن يتم التداخل و يكون الوقت المتروك اكبر من التفلطح المتوقع حدوثه large than the expected delay spread
يعني هذا الوقت نتركه فاضي لا نرسل به أي معلومة كما هو موضح ب الرسم
نرساهم هكذا
http://www.tkne.net/vb/قثف
وبعد ذلك سوف يحدث لهم تفلطح لكن لن يحدث تداخل كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/فغ
2 - المشكله الاخرى وهي نتيجة لترك جزء من الوقت بين كل رمز و الاخر لحل مشكلة ISI هذا يؤدي الى حدوث تداخل ب sub carrier حيث يؤثر على orthogonal بينهم حيث ان ل transmitr يكون مضبوط ل إخراج ل sub carrier وراء بعض يعني لن ينتظر وقت مثال لو كان يخرج الاول من 1 الى2 و الثاني من 2 الى 4 ففي البداية سوف يكون الرسال صحيح لكن بعد ان ننتظر وقت ل اخراج ل الرمز الثاني يكون جزء من وقت ل sub carrier قد مر الرسم يوضح
http://www.tkne.net/vb/فغ
نلاحظ انه اخرج الحامل الاول من 1-2 ثم الثاني من 2-4 ثم يخرج الحامل الاول ايضا من 1-2 لكن من الملاحظ ان جزء من الحامل الاول قد فقد و بداء من 1.5-2
وهذا يسبب ICI
لحل هذه المشكلة نممد الحامل الثاني بدل من 2-4 الى 2-6 حيث يترك من 4-6 فاضي لا يحمل معلومات وبذلك يبدا الحامل الثاني في نفس وقته تماما و يلتقي مع الرمز الذي يريد ارساله
http://www.tkne.net/vb/فغ
cyclically extended in the guard timeوهذا ما يسمى ب
و عندي ملف ورد و ملف بور بوينت يشرح الطريقة بشكل ممتاز جدا و سهل هذا اميلي
hazem_s2007@hotmail.com
ارجو من كل من يقراء الموضوع ووجد خطاء ان يصلجه و لكم جزيل الشكر و اتمني لكم التوفيق
اخوكم في لله حازم من فلسطين
إن السبب الرئيسي وراء كتابتي عن هذا الموضوع هو اني وجدت صعوبه في العثور على معلومات عن هذه التقنيه في بحث تخرجي و وجدت قلت معلومات خصوصا في اللغة العربية لذلك حاولت كتبت شئ مختصر عن هذه التقنيه حسب ما فهتها وارجوا ممن يجد خطاء في هذه المعلومات ان يصححها لتعم الفائده ولكم جزيل الشكر و التقدير و نفعنا الله و اياكم فيما علمنا .
طريقة عمل OFDM:-
الفكرة الرئيسية جاءت بعد التطور في نظام الاتصالات و الطلب المتزايد على ضرورة سرعة نقل البيانات و من هنا كان فكرة FDM لكن هذه التقنية التي تعمل على تقسيم ل Channel إلي Sub channel وتقسيم الCarrier إلى Sub carrier وذلك حتى نبعث أكثر من إشارة مختلفين على نفس ل band المعطى لنا في نفس الوقت وهذا يساعد في حل عدة مشاكل كانت في السابق حيث كنا في السابق نستخدم ل band المعطى لنا في إرسال إشارة واحده ثم نرسل الأخرى حيث كان يسبب هذا عدة مشاكل خصوصا في التلفزيون حيث كنا نبعث الصورة ثم الصوت وبهذا كانت الصورة تسبق الصوت في أغلب الأحيان يعني يوجد delay بين الإشارتان .
وأما المشكلة الأخرى فهي عند حدوث خطاء في المعلومات المرسلة كان يكون كبير وبذلك كان يصعب معالجته يعني لو بعثنا
110100011101101001110010101001
لنفترض أنها وصلت وبها 5 أخطاء فهذا يكون صعب المعالجة.
لذلك باستخدام FDM تم تقسيم ل band وأيضا قسمت المعلومات إلى Farm يعني لنفرض أنا قسمنا ل band إلى قسمين وكذلك نقسم المعلومات إلى أجزاء ونبعث كل جزء بعد الأخر لنفرض أن المعلومات صوت وصوره فإنا نقسم الصوت إلى أجزاء و كذلك ألصوره ثم نحمل الجزء الأول من الصورة على ل Carrier وبنفس الوقت نحمل الجزء الأول من الصوت على ل Carrier الثاني ونرسلهم ثم نكرر العملية ل الأجزاء الأخرى من الصوت والصورة من المؤكد إنهم سوف يصلوا بنفس الوقت إذا قضينا على المشكلة الأولى.
في FDM قسمنا المعلومات إلى أجزاء إذا فإنا قسمنا ل Code السابق إلى عدة أقسام لنفرض أنه يمثل الصور وقسمناه إلى 5 أقسام إذا110100 011101 101001 110010 101001
إذا فسوف يقسم الخطاء و ألذ فرضناه 5 أخطاء على هذه ل package إذا قل الخطاء وبذلك يسهل معالجته ‘ذا نحن ليس بحاجة إلى equalizer
لكن هذه التقنية FDM كان لها عدة مشاكل و من ضمنها
1- أنه يتم ترك جزء من لband على طرفين كل Carrier حتى لا يحدث تداخل في ل Sub carrier نفسهم وهذا كان يقلل من كفاءة هذه التقنية لأنه جزء كبير من ل band يضيع دون الإستفاده منه وهذا يسمى a guard band كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/d:\1
كما انه يتم استخدام عدد كبير من ل Demodulator وذلك بسبب اختلاف ل Carrier
فكان لبد من إيجاد حل لهذه المشاكل فوجدوا أنه يكون ل sub carrier ابعد ما يمكن وهم متعامدين لذلك سمحوا بوجود تقاطع وليس تداخل بين ل sub carrier ويكون متعامدين إذا كان حاصل ضرب تكاملهم يساوي صفر وهذا يسمى ب OFDM
حيث حافظت على سرعة نقل البيانات وصلت إلى 54MBps و باستخدام ل band كله وقللت ل demodulator باستخدام IFF و DFT
كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/d:\ 2
مع النمو السريع لقطاع الاتصالات الرقمية في الأعوام الأخيرة ، تزايد الطلب على أنظمة نقل البيانات ذات السرعات العالية . بالإضافة لهذا ، من المتوقع أن تستطيع أنظمة الاتصال اللاسلكية المستقبلية أن تدعم نطاق واسع من الخدمات بما فيها الفيديو ، البيانات والصوت . يعتبر نظام OFDM كمرشح واعد لضمان سرعة نقل بيانات عالية في الوسط اللاسلكي وذلك نظراً لمقاومته لـ ISI والتي تعتبر مشكلة شائعة تحد من سرعة عمليات نقل البيانات . في OFDM التضمين يتم بطريقة تفاضلية أو تلا حمية . عند استخدام التضمين التفاضلي لا توجد ضرورة لتقدير القناة اللاسلكية ، ولكن هذه الطريقة أداؤها أقل من طريقة التضمين لتلاحمي . التضمين لتلاحمي يتطلب تقدير القناة اللاسلكية الذي يعطي أداءً أفضل ولكن بالتقابل يتطلب مستقبل أكثر تعقيداً . التضمين المساعد ذو الرمز الموجه يستخدم للحصول على تقدير قناة موثوق ، من خلال بث رموز موجهة مع البيانات . في هذه الرسالة سنحلل أشكال مختلفة من الرموز الموجهة من خلال دراسة نسبة خطأ الاستقبال وسنقترح خطة جديدة لنقل الرموز الموجهة في أنظمة OFDM ، والتي تلاحق التلاشي في الممران المتعددة من خلال استخدام خوارزمية LMS . أنظمة OFDM حساسة جداً للتغيرات الصغيرة في الترددات ، وأحد الأسباب لهذه التغيرات في الترددات هو زاوية القناة . وسنقوم باقتراح خطة تكييفية لتعويض التغيير الناجم في زاوية القناة .
لقد استخدمت تقنيةOFDM في السابق في نقل المعلومات على قنوات FM، وفي البث الإذاعيالرقمي (AB)، والبث التلفزيوني الرقمي المحلي (DVB-T) وأيضاً على خطوط ADSL. أماالآن فينتظر أن تفتح OFDM مجالات تطبيقية واسعة عبر استخدامها في شبكة الاتصالاتاللاسلكية الجديدة.
من أهم ما يميز OFDM :-
1نكون الكفاءة علية جدا حيث أنها تستخدم كل الband
2 تعمل في الحزمة الترددية الراديوية 5.2GHz التي تملك تداخل أقل معألأجهزة الأخرى وبالتالي نحصل على سرعة كبيرة جدا لنقل المعطيات تصل لأكثر من 54 Mbps
3يقلل من ما يسمى ب الخبو في الترددات العليا يسمى fading
4 تستخدم ل channel coding بحيث نكون قادرين على استرداد ل symbol المفقود
5عملية التصحيح equalization تكون أسهل
6تمنع حدوث ISI وهو عملية حدوث تداخل في السنبل نفسه
7 يعطي مناعة قوية حتى لا يتم interfering
8 ل تتأثر ب sample time يعني ليس لها حساسية ل time عكس ل single carrier
9لا يحدث تفلطح dispersion ل symbol
10-robustness against impulse noise تعطي مناعة قوية ضد الضوضاء
11- القضاء على ل delay
12- إن وصلات NLOS معرضة لتشتيت قنوات الاتصال بسبب المسارات المختلفة التي قد تتخذها الإشارة خلال محاولتها تجاوز العقبات. فالإشارات غير المتزامنة قد تشوش على بعضها على البعض. أما تقنية OFDM الذكية فهي تبيح إجراء عمليات فورية لفك تعديل الإشارة, الأمر الذي يسمح بالتالي بالتقاط الإشارات حتى في أصعب الظروف الجوية والبيئية.
أهم مشاكل OFDM:-
حساسة جدا ل offset frequency يعني نكون دقيقين باختيار ل carrier frequency offset
لها noise لذلك نحتاج إلى amplifier له بور عالية جدا
عملية ل synchronize
4- يحدث ضعف attenuation يعني ضعف للإشارة ألمستقبله
من بعض المشاكل التي تحدث في ل OFDM
1- ظاهرة تداخل الرموز و التي يرمز لها ب ISI وهي ظاهرة تحدث نتيجة تفلطح طرفين ل symbol حيث يؤدي إلى زيادة في ل band المخصص لهذا الرمز وتسمى عملية التفلطح ب dispersion و هي تؤدي إلى فقد خاصية ل orthogonal في ل OFDM
وهي موضحة ب الرسم التالية
http://www.tkne.net/vb/ي
وعملية التفلطح ناتجة عن ل channel او الموجة نفسه يعني ان شكل أي موجه هو نتيجة مجموعة signal يعني لنفرض ان عندنا الشكل التالي و هو يمثل شكل رمز فهو ناتج عن مجموعة اشارات
http://www.tkne.net/vb/قف
فإن لكل موجة منه سرعة مختلفة فقد تصل واحده قبل الاخري وبذلك لن يخرج الشكل المراد ب الضبط ويخرج مثل الشكل الموضح ب الرسم
http://www.tkne.net/vb/يس
لذلك ل التغلب على هذه الظاهرة يترك فترة زمنية بين كل ل frame يعني نفترض انا ارسلنا ل frame الاولى من الصوت و الصورة فإننا ننتظر جزء من الوقت حتى نبعث ل fram الثانية نفترض .5 ميرو ثانية وهذا يسمى guide time او time band اذا لم نترك أي جزء من band التردد لكن انظرنا جزء من الوقت حتى نبعث المعلومات اذا عند حدوث تفلطح لطرفين الرمز فسوف يكون هناك فترة زمنية بين كل رمز لذللك لن يتم التداخل و يكون الوقت المتروك اكبر من التفلطح المتوقع حدوثه large than the expected delay spread
يعني هذا الوقت نتركه فاضي لا نرسل به أي معلومة كما هو موضح ب الرسم
نرساهم هكذا
http://www.tkne.net/vb/قثف
وبعد ذلك سوف يحدث لهم تفلطح لكن لن يحدث تداخل كما هو موضح ب الشكل
http://www.tkne.net/vb/فغ
2 - المشكله الاخرى وهي نتيجة لترك جزء من الوقت بين كل رمز و الاخر لحل مشكلة ISI هذا يؤدي الى حدوث تداخل ب sub carrier حيث يؤثر على orthogonal بينهم حيث ان ل transmitr يكون مضبوط ل إخراج ل sub carrier وراء بعض يعني لن ينتظر وقت مثال لو كان يخرج الاول من 1 الى2 و الثاني من 2 الى 4 ففي البداية سوف يكون الرسال صحيح لكن بعد ان ننتظر وقت ل اخراج ل الرمز الثاني يكون جزء من وقت ل sub carrier قد مر الرسم يوضح
http://www.tkne.net/vb/فغ
نلاحظ انه اخرج الحامل الاول من 1-2 ثم الثاني من 2-4 ثم يخرج الحامل الاول ايضا من 1-2 لكن من الملاحظ ان جزء من الحامل الاول قد فقد و بداء من 1.5-2
وهذا يسبب ICI
لحل هذه المشكلة نممد الحامل الثاني بدل من 2-4 الى 2-6 حيث يترك من 4-6 فاضي لا يحمل معلومات وبذلك يبدا الحامل الثاني في نفس وقته تماما و يلتقي مع الرمز الذي يريد ارساله
http://www.tkne.net/vb/فغ
cyclically extended in the guard timeوهذا ما يسمى ب
و عندي ملف ورد و ملف بور بوينت يشرح الطريقة بشكل ممتاز جدا و سهل هذا اميلي
hazem_s2007@hotmail.com
ارجو من كل من يقراء الموضوع ووجد خطاء ان يصلجه و لكم جزيل الشكر و اتمني لكم التوفيق
اخوكم في لله حازم من فلسطين