دراسة وتحليل فعالية نظام الاتصال الضخم متعدد المداخل والمخارج الخالي من الخلايا (CF-MM)
الملخص
يعرف نظام Massive MIMO الخالي من الخلايا (Cell Free Massive MIMO) بأنه نظام جديد يجمع بشكلٍ أساسي بين أفضل مزايا الشبكات الخليوية فائقة الكثافة (UDN) مع نظام Massive MIMO الخليوي للتغلب على نقاط الضعف الخاصة بها.
تتمثل إحدى طرق تصور الأمر في وجود شبكة تحتوي على مصفوفة Massive MIMO واحدة، يتم إعادة ترتيب هذه المصفوفة، ونشر الهوائيات الفردية في مواقع مختلفة ضمن المنطقة المراد تأمين التغطية لها، مع الاحتفاظ بنفس خوارزميات الإرسال / الاستقبال. وعند تقديم الخدمة لتجهيزات المستخدم، ترسل الهوائيات الموزعة كل إشارة بيانات باستطاعة وزاوية طور مختلفة بحيث تصل إلى جهاز المستخدم المرغوب بشكلٍ متزامن وبالتالي تقوي بعضها البعض. وبالمثل، تتم معالجة الإشارات المستقبلة عند مختلف الهوائيات الموزعة بشكلٍ مشترك لاستخراج البيانات من كل تجهيزات المستخدم.
كان الدافع الأساسي وراء نظام Massive MIMO الخالي من الخلايا تصميم بنية تحتية جديدة للشبكة قادرة على توفير معدلات نقل بيانات موحدة في منطقة التغطية، أي التركيز على تحسين معدلات نقل البيانات التي يتمتع بها المستخدم، بدلاً من معدلات نقل البيانات المتوسطة أو معدلات الذروة، والتي هي بالفعل مرتفعة جداً في الشبكات الحالية.
قمنا في هذا البحث بالمقارنة بين أداء الشبكات الخالية من الخلايا والشبكات الخليوية التقليدية من خلال المحاكاة باستخدام برنامج R2018a))MATLAB . وتم تحليل ومقارنة معدلات نقل البيانات لكل مستخدم (Data Rate) ضمن سيناريوهات مختلفة لنشر نقاط الوصول الخاصة بنظام Massive MIMO الخالي من الخلايا، ثم قارنا بعد ذلك بين قيم نسبة الإشارة إلى الضجيج (SNR) على الوصلة الصاعدة (من UE إلى BS) التي تحققها الأنظمة الرئيسية المعتمدة في الجيل الخامس (5G) والمتمثلة بأنظمة Massive MIMO والخلايا الصغيرة (Small Cells) وقيم SNR لنظام Cell Free Massive MIMO المقترح. ثم قمنا بعد ذلك دراسة عامل آخر هام في تحديد جودة الأنظمة المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية وهو قدرة هذا النظام على إزالة التداخل على الوصلة الصاعدة الناتج عن وجود عدة مستخدمين يرسلون باستخدام نفس المصادر الزمنية والترددية نحو محطة القاعدة الخاصة بخدمة كل منهم. وأخيراً درسنا قدرة هذا النظام على تركيز الإشارة نحو المستخدم المرغوب على الوصلة الهابطة في حالة الأمواج السنتمترية والميلي مترية والذي قدم أداءً جيداً.
