متعددة االنتشار عبر مسيرات وتحديد معلمات خصائصه

ITU-R  P.1407-4التوصيـة (2009/10)

Pالسلسلة الراديويةانتشار الموجات

iiالتوصية ITU-R P.1407-4

تمهيـد يضطلع قطاع االتصاالت الراديوية بدور يتمثل في تأمين الترشيد واإلنصاف والفعالية واالقتصاد في اس33تعمال طي33ف ال33ترددات الراديوي33ة في جمي33ع خ33دمات االتص33االت الراديوي33ة، بم33ا فيه33ا الخدمات الساتلية، وإجراء دراسات دون تحديد لمدى الترددات، تكون أساسا إلعداد التوص33يات

واعتمادها. ويؤدي قطاع االتصاالت الراديوية وظائفه التنظيمية والسياساتية من خالل المؤتمرات العالمي33ة

واإلقليمية لالتصاالت الراديوية وجمعيات االتصاالت الراديوية بمساعدة لجان الدراسات.

سياسة قطاع االتصاالت الراديوية بشأن حقوق الملكية الفكرية(IPR)

يرد وصف للسياسة التي يتبعها قطاع االتصاالت الراديوية فيما يتعلق بحق3وق الملكي33ة الفكري3ة في سياس33ة ال33براءات المش33تركة بين قط33اع تق33ييس االتص33االت وقط33اع االتص33االت الراديوي33ة

( والمش33ارITU-T/ITU-R/ISO/IEC) والمنظمة الدولية للتوحيد القياس33ي واللجن33ة الكهرتقني33ة الدولية . وترد االستمارات ال3تي ينبغي لح3املي ال3براءات اس3تعمالهاITU-R 1 بالقرار 1إليها في الملحق

-http://www.itu.int/ITUلتقديم بيان عن البراءات أو للتصريح عن منح رخص في الموقع اإللكتروني R/go/patents/enحيث يمكن أيضا االطالع على المبادئ التوجيهية الخاصة بتطبيق سياسة ال3براءات

المشتركة وعلى قاعدة بيانات قطاع االتصاالت الراديوية التي تتضمن معلومات عن البراءات.

سالسل توصيات قطاع االتصاالت الراديوية( http :// www . itu . int / publ / R - REC / en)يمكن االطالع عليها أيضا في الموقع اإللكتروني

العنـوانالسلسلةBOالبث الساتليBRالتسجيل من أجل اإلنتاج واألرشفة والعرض؛ األفالم التلفزيونيةBS)الخدمة اإلذاعية )الصوتيةBT)الخدمة اإلذاعية )التلفزيونيةFالخدمة الثابتةMالخدمة المتنقلة وخدمة التحديد الراديوي للموقع وخدمة الهواة والخ33دمات

الساتلية ذات الصلةPانتشار الموجات الراديوية

RAعلم الفلك الراديويSالخدمة الثابتة الساتليةRSأنظمة االستشعار عن بعدSAالتطبيقات الفضائية واألرصاد الجويةSFتقاسم الترددات والتنسيق بين أنظم33ة الخدم33ة الثابت33ة الس33اتلية والخدم33ة

الثابتةSMإدارة الطيفSNGالتجميع الساتلي لألخبارTFإرساالت الترددات المعيارية وإشارات التوقيتVالمفردات والمواضيع ذات الصلة

: تمت الموافقة على النسخة اإلنكليزي33ة له33ذه التوص33ية الص33ادرة عنمالحظة.ITU-R 1قطاع االتصاالت الراديوية بموجب اإلجراء الموضح في القرار

النشر اإللكتروني2010جنيف،

ITU 2010

iiiالتوصية ITU-R P.1407-4 جميع حقوق النشر محفوظة. ال يمكن استنساخ أي جزء من هذه المنش33ورة ب33أي ش33كل ك33انوال ب3333333333333333333333333333أي وس3333333333333333333333333333يلة إال ب3333333333333333333333333333إذن خطي من

.(ITU)االتحاد الدولي لالتصاالت

ITU-R P.1407-4 التوصية

ITU-R  P.1407-4التوصي3ة

االنتشار عبر مسيرات متعددة وتحديد معلماتخصائصه

(ITU-R 203/3)المسألة

(2009-2007-2005-2003-1999)مجال التطبيق

طبيعة االنتشار عبر مسيرات متعددة وتحدد المعلماتITU-R P.1407تشرح التوصية المناس33بة للوص33ف اإلحص33ائي لت33أثيرات المس33يرات المتع33ددة وتق33دم أمثل33ة على

بين مسيرات االنتشار وحسابها. تأثيرات الترابط فيما

إن جمعية االتصاالت الراديوية لالتحاد الدولي لالتصاالت،إذ تضع في اعتبارها

تأثيرات المسيرات المتعددة على الخ33دمات ال33تي تس33تخدمضرورة تقدير أ (األنظمة الرقمية؛

أن33ه من المحب33ذ توحي33د المص33طلحات والتع33ابير المس33تخدمة في وصفب(المسيرات المتعددة،

توص3ي لوص33ف مف33اهيم1باستخدام المصطلحات والتعاريف الواردة في الملحق 1

المسيرات المتعددة على نحو متسق؛ لتحليل ت33أثيرات األنظم33ة2باستخدام مفاهيم الترابط الواردة في الملحق 2

(.MIMO) ذات المدخالت والمخرجات المتعددة

1الملحق مقدمة1

تك33ون هن33اك في األنظمة الراديوية ذات الهوائي33ات منخفض33ة االرتف33اع، كث33يرا م33ا مسيرات غير مباشرة متع33ددة بين المرس33ل والمس33تقبل ج33راء االنعكاس33ات من األشياء المحيطة بهما، وذلك باإلضافة إلى المسير المباشر عند وجود خ33ط بص33ر بينهما. ولهذا االنتشار متعدد المسيرات أهمية خاصة في البيئ3ات الحض3رية، حيث ترتد انعكاسات قوية عن أوجه األبنية وأس33طح الط33رق المعب33دة. وفي المحص33لة، تتألف اإلشارة المستقبلة من مجموع عناصر عدة تختلف اتساعاتها وزوايا طورها

واتجاهات ورودها.ويمكن اعتبار أن هناك نظامين للتباين المكاني الناتج في شدة اإلشارة:

الخبو السريع الذي يتغير عبر مسافات من مضاعفات طول الموجة بفع33ل أ (التغيرات في زوايا الطور لمختلف مكونات اإلشارة في المقام األول؛

33راتب( الخبو البطيء الذي يتغير عبر مسافات أطول ويعزى أساس33ا إلى تغيفي خسارة الحجب باألشياء المحيطة.

1

ITU-R P.1407-4 التوصية

وعالوة على ذلك، يمكن لمختل33ف مكون33ات اإلش33ارة أن تتع33رض إلزاح33ة دوبل33ر )Dopplerبمقادير مختلف33ة نتيج33ة لحرك33ة األجه33زة المتنقل33ة أو أش33ياء عاكس33ة مث33ل )

المركبات. ويمكن وصف القناة المتنقلة ذات المسيرات المتعددة بداللة اس33تجابتها النبض33ية التي تتغير بمعدل يتوقف على سرعة حركة الجهاز المتنقل و/أو الناثرات. ل33ذلك، يجب أن يكون المستقبل قادرا على التعامل مع تشوه اإلشارة الناجم عن أص33داء في القناة، وكذلك مع التغيرات السريعة في طبيعة هذا التشوه. ويرد وصف مثل هذه الخصائص لقناة راديوية متنقلة في المظاهر الجانبية لتأخر الق33درة وأطي33اف

دوبلر التي يمكن الحصول عليها من قياسات سبر القناة عريضة النطاق. وتب33دي اإلش33ارات المرس33لة من وإلى المركب33ات المتنقل33ة في بيئ33ات حض33رية أو حراجية تقلبات متطرفة في االتس33اع بحكم االنتث33ار المتع33دد. وتش33يع ح33االت خب33و

أو أكثر دون المستوى المتوسط. ويتخذ الش33كل اإلحص33ائي لش33دةdB 30بمقدار المجال اآلنية، لدى قياسها على مسافات تبلغ بضع عشرات من أط33وال الموج33ة،

( تقريبا. وتتفاوت كثيرا القيم المتوسطة للتوزيعات القطاعيةRayleighتوزيع رايلي ) من منطقة إلى أخرى، حسب ارتفاع وكثافة وتوزيع التالل واألشجارالصغيرة هذه

واألبنية والهياكل األخرى. وخص33ائص االنتش33ار متع33دد المس33يرات هي أح33د العوام33ل الرئيس33ية في التحكم بج33ودة االتص33االت المتنقل33ة الرقمي33ة. ومادي33ا، ف33إن خص33ائص االنتش33ار متع33دد المسيرات تعني ضمنا عدد المسيرات المتعددة واالتس33اع وف33ارق ط33ول المس33ير )التأخر( وزاوية الورود. ويمكن وصف هذه الخصائص من المظهر الج33انبي لت33أخر

( لالس33تجابة النبض33ية المعق33دةFourierالقدرة. وبدال من ذلك، فإن تحوي33ل فوريي33ه ) ينتج عنه دال33ة نق33ل معق33دة تعطي خص33ائص االتس33اع مقاب33ل ال33تردد الخاص33ة به33ا

االنتقائية الترددية لتعدد المسيرات، وتتصل بعرض نطاق االرتباط. تع33ار3يف3 م3علم33ات قن33اة القط33اع الص33غ3ير )أو الحجم3 و23وت33رد في الفق33رتين3

الصغ3ير(. و3بعد ذل33ك،3 تس33تعمل إحص33اءات معلم33ات3 الحجم الص33غ3ير إليج33اد داالت (. وتغطي دال33ة الت3وز3ي33ع التراكمي33ة3 للحجم المتو3س33ط3 أح33دCDFالتو3زيع التراكمية )

طرق القي33اس ال33ت3ي تمت33د بو3اق33ع عش33رات إلى مئ33ات3 األمت33ار. وتعت33ب3ر مجموع33ة البي3انات المجمع3ة من عدد من الطرق مت3وسطة الحجم و3ص33فا و3اس33ع النط33اق أو شامال يمثل البيئ3ة المستط3لع3ة، من قبيل الت3ضار3يس الجبلية3 وبيئ3ة م3دن وضو3احي3ها

إلى ذلك3. وغ3رف3 كبيرة داخل المباني و3ممرات3، وما ويمكن وصف قناة خطية متغيرة مع ال33وقت بمرش33اح مس33تعرض خطي. ويح33وي خرج هذا المرش33اح مجم33وع نس33خ عن إش33ارة ال33دخل م33ؤخرة وموهن33ة ومن زاح33ةل القناة بدالة تمدي33د دوبل33ر للت33أخر ال33تي يش33ار إليه33ا أحيان33ا بدال33ة دوبلريا. ثم تمث التناثر. وتمثل هذه البدالة ظاهرة تعدد المس3يرات باألبع3اد الثالث3ة لف3ائض الت33أخر وتردد دوبلر وكثافة الق33درة. وتالئم ه33ذه الص33يغة بص33ورة خاص33ة تحقي33ق محاك33اة

العتاد في شكل مرشاح مستعرض دينامي.

المظاهر الجانبية للتأخرمعلمات 2تعاريف المظهر الجانبي لتأخر القدرة1.2

يمكن حساب المعلمات المناس33بة للوص33ف اإلحص33ائي ل33زمن الت33أخر الن33اجم عن تعدد المسيرات من أي نوع من األنواع الثالث33ة للمظ33اهر الجانبي33ة لت33أخر الق33درة: المظهر الجانبي للت33أخر اللحظي في الق33درة؛ أو المظه33ر الج33انبي لت33أخر الق33درة قص33ير األم33د؛ أو المظه33ر الج33انبي لت33أخر الق33درة طوي33ل األم33د، وهي جميعه33ا

متوسطات زمنية يتحصل عليها عندما يك3ون المس33تقبل ثابت33ا وتمث33ل تغ33ايرات إمافي البيئة، أو متوسطات مكانية يتحصل عليها عندما يكون المستقبل متحركا..1وتقدم تعاريف المظاهر الجانبية لتأخر القدرة على النحو المبين في الشكل

2

(m) المسافة

(m) المسافة

التأخر زمن

القدرة

القدرة في اللحظي للتأخر الجانبي المظهر

األمد قصير القدرة لتأخر الجانبي المظهر

األمد طويل القدرة لتأخر الجانبي األمد المظهر طويل القدرة مسير لتأخر الجانبي المظهر

األمد طويل الغالف لتأخر الجانبي األمد المظهر طويل الغالف مسير لتأخر الجانبي المظهر

التأخر زمن التأخر زمن

التأخر التأخر زمن زمن

التأخر زمن توسيط

متوسطمسير

مسير

ITU-R P.1407-4 التوصية

المظهر الجانبي للتأخر اللحظي في القدرة هو كثاف3ة ق33درة االس3تجابة النبض33يةوعند لحظة معينة وعند نقطة معينة.

المظه33ر الج33انبي لت33أخر الق33درة قص33ير األم33د من خاللفي حين يتحص33ل على التوسيط المكاني للمظاهر الجانبية للتأخر اللحظي في القدرة عبر عدة عشرات من األطوال الموجي33ة داخ33ل الم33دى ال33ذي يتم في33ه الحف33اظ على نفس مكون33ات

المسيرات المتعددة من أجل القضاء على التغاير الناجم عن الخبو السريع.1الش3كل

تعريف المظاهر الجانبية لتأخر القدرة

ويتحصل على المظهر الجانبي لتأخر القدرة طويل األم33د من التوس33يط المك33اني للمظ33اهر الجانبي33ة لت33أخر الق33درة قص33ير األم33د على نفس المس33افة تقريب33ا من

من أجل القضاء على التغايرات الناجمة عن الحجب.(BSالمحطة القاعدة ) والمظ33اهر الجانبي33ة لت33أخر الق33درة طوي33ل األم33د ذات الزي33ادة الواض33حة في زمن

هو عرض النطاق، وتع33رفB، حيث B/1التأخير، تتم معايرتها باستبانة زمنية قدرها بأنها مظاهر جانبية لتأخر مسير قدرة طويل األمد بدال من مظاهر جانبية مس33تمرة

لتأخر القدرة. ومن ناحية أخرى، يعرف المظهر الجانبي لتأخر الغالف طويل األم33د بأن33ه القيم33ة المتوسطة للمظاهر الجانبية لتأخر القدرة قصير األمد عند نفس المس33افة تقريب33ا من المحطة القاعدة؛ وهو يعبر عن شكل المظهر الج33انبي للت33أخر عن33د المنطق33ة

المعنية.تعاريف المعلمات اإلحصائية2.2

لت33أثيرات المس33يرات المتع33ددة.ترد أدناه المعلمات المناسبة للوصف اإلحص33ائي هو المتوسط الم33رجح لق33درة ف33ائض الت33أخرات المقيس ويعطىومتوسط التأخر

بالعزم األول للمظهر الجانبي لتأخر القدرة )مربع اتساع االستجابة النبضية(. ه33و االنح33راف المعي33اري الم33رجح لق33درة ف33ائض(.r.m.sوامت33داد الت33أخر الفع33ال )

التأخرات ويعطى بالعزم الثاني للمظهر الجانبي لتأخر القدرة. وهو ي33وفر مقياس33القابلية تغير متوسط التأخر.

هي طول القسم المتوسط من المظهر الجانبي لتأخر القدرة الذيونافذة التأخر ع33ادة( من مجم3ل الق33درة الموج33ودة في تل33ك90يحوي نس33بة مئوي33ة معين33ة )%

االستجابة النبضية. على أنه طول االستجابة النبضية بين قيم33تي ف33ائض الت33أخرفاصل التأخرويعرف

اللتان تشيران إلى أول مرة يتجاوز فيها اتس33اع االس33تجابة النبض33ية عتب33ة معين33ة،

3

ITU-R P.1407-4 التوصية

وآخر مرة يهبط دونها. وتتوقف العتبة المستعملة على المدى الدينامي لتجه33يزات دون مستوى الذروة للمظهر الجانبيdB 20القياس: وتقع القيمة النمطية بمقدار

للتأخر.ف3 ع3ل3ى3 أ3ن33ه3 ن3ط33اق3 ا3ل33ت3ر3د3دا3ت3 ا3ل33ذ3ي3 ت3ق33ع3 ف3ي33ه3 د3ا3ل33ة3ع33ر3ض3 ن3ط33ا3ق3 ال3ت3ر3ا3بط3و3ي3ع3ر3

.0,5ال3ت3ر3ا3ب3ط3 ال3ذ3ات3ي3 لد3ا3ل3ة3 ال3ن3ق3ل3 ف3و3ق3 عت3ب3ة3 م3ع3ي3ن3ة3؛3 و3ت3ب3ل3غ3 ق3ي3م3ة3 ن3مط3ي3ة3 ل3لع3ت3ب3ة3 هو عدد ال33ذرى في مظه33ر ج33انبيعدد المسيرات المتعددة أو مكونات اإلشارةو

Aلتأخر الق33درة وال33تي يق33ع اتس33اعها ض33من dBمن أعلى ذروة وف33وق المس33توى األدنى للضوضاء.

الطاقة الكلية1.2.2، لالستجابة النبضية هي:Pm، الطاقة الكليةو

Pm = ∫t0

t 3

P( t ) d t(1)

حيث:P(t) :كثافة القدرة لالستجابة النبضيةt :التأخر بالنسبة لمرجع زمنيt0: اللحظة ال33تي تتج33اوز فيه33اP(t)مس33توى القط33ع

ألول مرةt3: اللحظة ال33تي تتج33اوز فيه33اP(t)مس33توى القط33ع

آلخر مرة.متوسط زمن التأخر2.2.2

، بالعزم األول للمظهر الجانبي لتأخر القدرة:TDويعطى متوسط التأخر،

TD=∫0

τe

τP(τ ) dτ

∫0

τ e

P(τ ) dτ

−τa

(2a)حيث:

: متغير فائض تأخر زمني ويساويt t0a :ورود أول مكون مستقبل من المسيرات المتعددة )الذروةوقت

األولى في المظهر الجانبي( e=t3 - t0.

(:2a)وفي الشكل المنفصل، تصبح المعادلة

TD=∑i=1

N

τ i P(τ i )

∑i=1

N

P(τ i )−τM

(2b)τi = (i 1) Δτ = (i 1)/B (i = 1, 2, ….., N)

4

ITU-R P.1407-4 التوصية

مؤشران عن العينة األولى واألخيرة في المظهر الجانبي للتأخر  هماN وi = 1حيث هو المكون األول المستقبل من المسيراتMفوق مستوى العتبة، على التوالي، و

المتعددة )الذروة األولى في المظهر الجانبي(.ويمكن تحديد التأخرات من العالقة التالية:

(3) t i ( μs ) = 3 .3 ri km

ه33و مجم33وع المس33افات من المرس33ل إلى ع33اكس المس33يرات المتع33ددة،riحيث ومن العاكس إلى المستقبل، أو هو مجمل المسافة من المرس3ل إلى المس3تقبل

.tLOS ل

جذر متوسط التربيع المتداد التأخر3.2.2 .( المت33داد الت33أخر بالج33ذر ال33تربيعي للع33زمr.m.sويع33رف ج33ذر متوس33ط ال33تربيع )

المركزي الثاني:

S=√∫0τ e

( τ−TD− τ a )2P (τ ) dτ

∫0

τ e

P(τ ) dτ(4a)

كالتالي:(4a، تصبح المعادلة )Δτوفي صورة مختلفة مع االستبانة الزمنية

S=√∑i=1

N

(τ i−T D − τM )2P(τ i )

∑i=1

N

P (τ i )(4b)نافذة التأخر4.2.2

، هي طول القس33م األوس33ط من المظه33ر الج33انبي لت33أخر الق33درةWqونافذة التأخر، ، من القدرة الكلية:qالذي يحوي نسبة مئوية معينة،

Wq (t2 – t1))5( بالمعادلة:t2 وt1حيث يعرف الحدان

∫t1

t 2

P( t ) d t = q100 ∫

t0

t3

P( t ) d t = q100

Pm

(6)

100)وتنقسم الطاقة خارج النافذة إلى شطرين متساويين − q200 ) Pm.

فاصل التأخر5.2.2 عن33دما يتج33اوزt4، على أن33ه الف33ارق الزم33ني بين اللحظ33ة Ithويعرف فاصل التأخر،

عن3دماt5 ألول م3رة، واللحظ3ة Pthاتساع المظهر الجانبي لتأخر القدرة عتبة معينة يهبط دون تلك العتبة للمرة األخيرة:

Ith (t5 – t4))7(

5

ITU-R P.1407-4 التوصية

عرض نطاق ترابط التردد6.2.2 لدال33ةC( f )ويوفر تحويل فورييه لكثافة قدرة االس33تجابة النبض33ية التراب33ط ال33ذاتي

النقل:

C ( f ) =∫0

τ e

P (τ ) exp ( – j 2 π f τ ) d τ(8)

( في تقدير ع33رض نط33اق التراب33ط.8(، تقصر المعادلة )Ricianوفي قناة ريسيان ) واألدق في مثل تلك القنوات أن يقدر عرض نطاق الترابط من دالة ترابط التردد المتباعد التي يحصل عليها من دالة النقل المعقدة المتغيرة م33ع ال33زمن بحس33اب

معامل الترابط لمختلف المباعدات الترددية.الترابط الذاتي | على أنه التردد الذي يساوي فيه Bxويعرف عرض نطاق الترابط

C( f )% نسبة |x من C( f  0).القيم الموصى بها للمعلمات7.2.2

من90 و%75 و%50ويوصى من أج33ل تحلي33ل البيان33ات بنواف33ذ ت33أخر لنس33ب % دون ال33ذروة وبع33رضdB 15 و12 و9الق33درة، وبفواص33ل ت33أخر لعتب33ات مق33دارها

من التراب33ط. وتج33در اإلش33ارة إلى أن ت33أثيرات90 و%50نطاق ترابط لنس33بة % الضوضاء واإلشارات الطفيلية في النظام )من الترددات الراديوي33ة ح33تى معالج33ة البيانات( يمكن أن تكون كبيرة جدا. ومن ثم، من المهم أن تحدد عتب33ة الضوض3اء و/أو اإلشارات الطفيلية بدقة في األنظمة وأن يتخذ هامش الس33المة ف33وق ذل33ك.

لضمان سالمة النتائج. ويوصى بأن يكون الحدdB 3ويوصى بهامش لألمان قدره )ع33دا ه33امشdB 15األدنى لنس33بة ذروة اإلش33ارة إلى اإلش33ارة الطفيلي33ة، مثال،

(، وأن يستعمل ذلك كمعيار قبول قبل إدراج االستجابة النبضيةdB 3األمان البالغ في اإلحصاءات.

مثال عن استعمال بعض هذه المصطلحات.2ويرد في الشكل

6

كثافةالقدرة

(dBm

)

زمني (μs) تأخر

ITU-R P.1407-4 التوصية

2الش3كل

ز نافذة التأخر، tو t1 من القدرة المستقبلة بين خطين عموديين متقطعين )90الحاوية % ،W90مظهر جانبي لتأخر القدرة يبين المعلمات التالية: تميالحد األدنى للضوضاء. إلى بداي33ة ونهاي33ة المظه33ر الج33انبي ف33وقt3 و t0. ويش33ير t5 وt4الذروة بين دونdB 15، الذي يحوي اإلشارة ف3وق مس3توى I15(، ويقع فاصل التأخر، 2

المعلمات المتعلقة باتجاه الورود3تعاريف المظاهر الجانبية لقدرة زاوية الورود1.3

يمكن حس33اب المعلم33ات المناس33بة للوص33ف اإلحص33ائي لت33أثيرات المس33يرات من مظاهر جانبية زاوية لحظية للقدرة أو من مظاهر جانبي33ة زاوي33ة المتعددة إما

المتوس33طات الزمني33ة للطاقة قصيرة أو طويلة الم33دى. وتمث33ل ه33ذه القيم33ة إم33ا المتحصل عليها عن33دما يك33ون المس33تقبل مس33تقرا وتمث33ل التح33رك في البيئ33ة، أو

المتوسطات المكانية المتحصلة عندما يكون المستقبل في حالة حركة.، يتم الحصول على تعاريف المظاهر الجانبية لزاوية الورود.4يبين الشكل  وكما

المظه33ر الج33انبي للق33درة اللحظي33ة لزاوي33ة ال33ورود ه33و كثاف33ة ق33درة االس33تجابةوالنبضية عند لحظة معينة وعند نقطة معينة.

المظه33ر الج33انبي لق33درة زاوي33ة ال33ورود قص33يرة األم33د منفي حين يتحصل على خالل التوسيط المكاني للمظاهر الجانبية للقدرة اللحظية لزاوية الورود عبر عدة عشرات من األط33وال الموجي33ة داخ33ل الم33دى ال33ذي يتم في33ه الحف33اظ على نفس مكون33ات المس33يرات المتع33ددة من أج33ل القض33اء على التغ33اير الن33اجم عن الخب33و

السريع. ويتحصل على المظهر الجانبي لق33درة زاوي33ة ال33ورود طويل33ة األم33د من التوس33يط المكاني للمظاهر الجانبية لقدرة زاوية الورود قصيرة األم33د على نفس المس33افة

من أج33ل القض33اء على التغ33ايرات الناجم33ة عن(BSتقريبا من المحط33ة القاع33دة )الحجب.

7

القدرة لتأخر الجانبي المظهر

سبية

القدرةالن (dB

)

الزمني (μs) التأخر

ITU-R P.1407-4 التوصية

ذات القيم الكب33يرة للزاوي33ة،لقدرة زاوية الورود طويل33ة األم33د والمظاهر الجانبية تتم معايرتها باالستبانة الزاوي33ة لله33وائي، وتع33رف بأنه33ا مظ33اهر لمس33يرات ق33درة

زاوية الورود طويلة األمد بدال من مظاهر جانبية مستمرة لقدرة زاوية الورود. ومن ناحية أخرى، يعرف المظهر الجانبي لغالف زاوية ال33ورود طوي33ل األم33د بأن33ه القيمة المتوسطة للمظاهر الجانبية لمسيرات قدرة زاوي33ة ال33ورود قص33يرة األم33د عند نفس المسافة تقريب33ا من المحط33ة القاع33دة؛ وه33و يع33بر عن ش33كل المظه33ر

الجانبي لقدرة زاوية الورود عند المنطقة المعنية.

3الش3كل المظهر الجانبي لتأخر القدرة مبينا مكونات المسيرات المتعددة فوق مستوى

العتبة

تعاريف المعلمات اإلحصائية2.3 يلي تعاريف المعلمات المناسبة للوصف اإلحصائي لت33أثيرات المس33يرات يرد فيما

المتعددة: هي متوسط القدرة المرجحة التجاهات الورود المقيس33ةزاوية الورود المتوسطة

ويعبر عنها باللحظة األولى لطيف س33مت الق33درة )ويمكن أن يطل33ق عليه33ا أيض33ا(.المظهر الجانبي الزاوي للقدرة

ه33و الخاص33ية الزاوي33ة للق33درة داخ33ل س33ويةالمظه33ر الج33انبي ال33زاوي للق33درةوالسمت/السوية األفقية.

ه33و االنح33راف المعي33اري للق33درة المرجح33ةال33زاوي جذر متوسط تربيع االنتشارو التجاه الورود ويعبر عنه باللحظة الثاني33ة للمظه33ر الج33انبي ال33زاوي للق33درة. وه33و

يعطي مقياسا للتغير في متوسط زاوية الورود. هي ع33رض الج33زء األوس33ط للمظه33ر الج33انبي ال33زاوي للق33درةوالناف33ذة الزاوي33ة

المحتوي على نس33بة مئوي33ة معين33ة معرف33ة من الطاق33ة اإلجمالي33ة الموج33ودة فيقياس ذلك المظهر الجانبي الزاوي للقدرة.

بأنه33ا ع3رض االس3تجابة النبض3ية )أو ( التباع3د ال3زاوي)أوالف33ترة الزاوي3ة وتعرف عرض المظهر الجانبي ال33زاوي( بين قيم33تين التج33اه ال33ورود. وهي تح33دد الزاوي33ة األولى التي يتج33اوز فيه33ا اتس33اع المظه33ر الج33انبي ال33زاوي عتب33ة معين33ة والزاوي33ة األخيرة التي تقل فيها قيمة االتساع عن هذه العتب33ة. وتعتم33د العتب33ة المس33تخدمة

تحت س33ويةdB 20على المدى ال33دينامي لجه33از القي33اس: تبل33غ القيم33ة النموذجي33ة الذروة للمظهر الجانبي الزاوي.

8

(m) المسافة

(m) المسافةمسير

مسيرالورود زاوية

الورود زاوية

الورود زاوية

الورود زاوية

الورود زاوية

الورود زاوية

توسيط

توسيط

المتوسط

لحظية ورود زاوية لقدرة جانبي مظهر

األمد قصيرة ورود زاوية لقدرة جانبي مظهر

األمد طويلة ورود زاوية لقدرة جانبي األمد مظهر طويلة ورود زاوية قدرة لمسير جانبي مظهر

األمد طويلة ورود زاوية غالف لمسير جانبي األمد مظهر طويلة ورود زاوية لغالف جانبي مظهر

ITU-R P.1407-4 التوصية

4الش3كل تعاريف المظاهر الجانبية لقدرة زاوية الورود

الطاقة اإلجمالية1.2.3.P(θ) هي θبفرض القدرة المستقبلة في االتجاه

، للمظهر الجانبي الزاوي تعرف بأنها القدرة ف33وق س33ويةP0الطاقة اإلجمالية فإن :5هو مبين في الشكل  التي تفصل بين اإلشارة والضوضاء، كما L0العتبة

P0=∫θ0

θ3

P(θ )dθ(9a)

حيث:θ:تقاس بالتقدير الدائري من اتجاه اإلشارة األساسية )يف33ترض أن

تكون مستقرة داخل فترة القياس(P(θ): ق3درة المظه3ر الج3انبي ال3زاوي ف33وق س3وية العتب3ةL0؛ حيث إن

L0، 0 = P(θ)القدرة أسفل السوية

L0: سوية م33ع ه33امش معين )يوص33ى ب33أن يك33ونdB ( ف33وق أرض33ية3 الضوضاء

θ0: هي زاوية الورود عندما تتج33اوزP(θ)س33وية العتب33ة للم33رة األولى θmax(−πفي ,π )

θ3: هي زاوية الورود عندما تتجاوزP(θ) سوية العتبة L0للمرة األخيرة θmax(−πفي ,π ).

على النحو التالي:(9aوتصبح الصورة المتفردة للمعادلة )P0=∑

i=1

N

P(θi )(9b) رقما العينتين األولى واألخيرة بالمظهر الجانبي الزاوي للقدرة  هماN وi = 1حيث

اللتان تقعان فوق سوية العتبة، على التوالي.

رةقد

ال

9

( الدائري ( بالتقدير الورود زاوية

القدرة

θ0 θ1 θ2 θ3

ITU-R P.1407-4 التوصية

5الش3كل الطاقة اإلجمالية

زاوية الورود المتوسط2.2.3ر عنه3ا باللحظ3ة األولى للمظه3ر الج3انبي ال3زاوي،زاوية الورود المتوسط، يعب

للقدرة:T A=

1P0∫θ0

θ3

θP(θ)dθ(10a)

، تك33ون على النح33وΔ مع االس33تبانة الزاوي33ة (10aوهناك شكل مختلف للمعادلة )التالي:

T A=∑i=1

N

θi P(θi )

∑i=1

N

P (θi )(10b)(i = (i – 1) Δ (i = 1,2,…..,N))

= iحيث رقما العين33تين األولى واألخ33يرة ب33المظهر الج33انبي ال33زاوي للق33درةN و1 اللتان تقعان فوق سوية العتبة، على التوالي.

االنتشار الزاوي(r.m.sجذر متوسط تربيع )3.2.3 التجاه الورود على النحو التالي:SAيعرف متوسط جذر تربيع االنتشار الزاوي

SA=√ 1P0∫θ0

θ3

(θ−T A)2 P(θ )dθ

(11a)

10

( الدائري ( بالتقدير الورود زاوية

القدرة

ITU-R P.1407-4 التوصية

، تك33ون على النح33وΔ( م33ع االس33تبانة الزاوي33ة 11aوهناك صورة مختلفة للمعادلة ):التالي

SA=√∑i=1

N

(θi−T A )2 P(θi )

∑i=1

N

P(θi )(11b) رقما العينتين األولى واألخيرة للمظهر الجانبي الزاوي للقدرة هما N وi = 1 حيث

اللتان تقعان فوق سوية العتبة، على التوالي.النافذة الزاوية4.2.3

هي عرض الجزء األوسط للمظهر الجانبي الزاوي للقدرة الذيwالنافذة الزاوية من القدرة اإلجمالية على النح33و الموض33ح في الش33كلq يحتوي على نسبة مئوية

6:θw=θw 2−θw 1(12)

على النحو التالي:w2 وw1حيث يعرف الحدان ∫θw1

θw 2

P(θ ) dθ= q100∫θ0

θ3

P (θ) dθ= q100

P0

(13)

q−100)وتنقسم الطاقة خارج النافذة إلى جزأين متساويين 200 )P0.

6الش3كل النافذة الزاوية

الفترة الزاوية )التباعد الزاوي(5.2.3 عندما يتج33اوز اتس33اع θ4بأنها الفرق الزاوي بين الزاوية ، Athتعرف الفترة الزاوية

عندما يقلθ5 والزاوية Lthالمظهر الجانبي الزاوي للقدرة للمرة األولى عتبة معينة :7هو مبين في الشكل  االتساع عن هذه العتبة للمرة األخيرة كماAth=θ5−θ4(14)

11

( الدائري ( بالتقدير الورود زاوية

القدرة

ITU-R P.1407-4 التوصية

7الش3كل الفترة الزاوية

مسافة الترابط المكاني6.2.3 على وج33ه(MIMOبالنس33بة للقن33وات متع33ددة الم33دخالت ومتع33ددة المخرج33ات )

من دال33ة dالخصوص، يتحصل على معامل التراب33ط المك33اني لتباع33دات مختلف33ة النقل المعقدة المتغيرة زاوي33ا للمظه33ر الج33انبي ال33زاوي للق33درة. ويح33دد معام33ل

، على النحو التالي:R(d)الترابط المكاني

R(d )=

∫θ0

θ3

P (θ) exp( – j2 π d sin θ / λ) dθ

∫θ 0

θ3

P (θ) dθ(15)

حيث:d:المسافة بالنسبة لتباعدات مختلفة

طول الموجه.: تع33رف بأنه33ا مس33افة القط33عdc، فإن مسافة التراب3ط المك3اني 8يبين الشكل  وكما

|.R(d 0) | فيx| النسبة %R(d)األولى التي يساوي عندها ||R( dc)|/|R(0 )|=x /100(16)

12

الهوائي (d/λ) مسافة

ط

معاملالتراب R

(d)

ITU-R P.1407-4 التوصية

8الش3كل مسافة الترابط المكاني

المعلمات الموصى بها7.2.3 ، وك33ذلك الف3ترات90 و%75 و%50يوصى بأن تسمح النوافذ الزاوية لقدرات %

أسفل الذروة، ومسافات ترابط لترابط قدرهdB 15 و12 و9الزاوية لعتبات قدرها ، بتحليل مفص33ل للبيان33ات. وعالوة على ذل33ك، من المفي33د اإلش33ارة90 و%50%

إلى أن ت33أثيرات الضوض33اء واإلش33ارات الهامش33ية في النظ33ام )من المعالج33ة من ترددات راديوية إلى بيانات( يمكن أن تكون كبيرة ج33دا. ومن ثم، فإن33ه من المهم تحديد عتبة الضوضاء و/أو عتبة اإلشارات الهامش33ية لألنظم33ة بص33ورة دقيق33ة م33ع

dBفرض هامش أمان فوقهما. ويوص33ى به33امش أم33ان ق33دره ولض33مان س33المة3 النتائج يوصى باستخدام حد أدنى من نسبة الذروة إلى اإلش33ارة الهامش33ية ق33دره

dB dB مثال )م33ع اس33تبعاد ه33امش األم33ان الب33الغ 15 ( كمعي33ار اس33تثنائي يح33د من3 مث33اال لت33أثير9المظاهر الجانبية الزاوية المتضمنة في اإلحصائيات. ويبين الشكل

Lthتحديد قيمة الحد األدنى لنسبة الذروة إلى (L)ويف33ترض في ه33ذا الش33كل أن . ( )توزيع أسي مزدوج(.La placeبالس ) المظهر الجانبي للقدرة على شكل توزيع ال

درجة؛ ويتم حساب االنتشار الزاوي والف33ترة الزاوي33ة14مع انتشار زاوي بمقدار . وي3بين ه3ذا ال3رقم أن ه3ذه المعلم3اتLthك3دالتين في النس3بة ذروة الق3درة إلى

تتعرض لتغيرات واضحة حتى بالنسبة للقيم المتماثلة في األساس. بي33د أن33ه يجب( في التقييم اإلحصائي.Lتحديد القيمة المستخدمة ل )

9الش3كل

13

إلى القدرة ذروة Lth (dB) نسبة

()

ت

بالدرجاشارالزاوي

االنت

()

ت

بالدرجاالقدرةالزاوية

قدره   ( ° معياري بانحراف بالس ال )14توزيع

ITU-R P.1407-4 التوصية

Lth (L)مثال لتأثير الحد األدنى لنسبة ذروة إلى

2الملحق المقدمة1

يوضح هذا الملحق بعض نتائج حساب معامالت التراب33ط من مظه33ر ج33انبي زاوي للقدرة وتأثير معامالت الترابط على سعات القنوات متع33ددة الم33دخالت متع33ددة

.(MIMOالمخرجات )

حساب معامالت الترابط المكاني2 لحس33اب التراب33ط1 ب33الملحق (15تم اس33تخدام التعري33ف ال33وارد في المعادل33ة )

المكاني. ويقدم هذا الملحق باختصار النتيجة ويوضح كي33ف يت33أثر التراب33ط بتباع33دالهوائي.

بالس لطي33ف س33مت  توزي33ع نم33وذجي مش33ذب على ش33كل ال10وي33بين الش33كل ( مثل:PASالقدرة )

PASL (ϕ )=∑k=1

Nc QL,k

σ L, k√2exp[−√2|ϕ−ϕ0 , k|

σL , k ] {ε [ϕ−(ϕ0 , k−Δϕk )]−ε [ϕ−(ϕ0 , k+Δϕk )] }(17)

زاوي33ة الس33قوط 0,k ع33دد المجموع33ات، Nc عب33ارة عن دال33ة درجي33ة و()حيث [.0 – ,0 + ] عبر PAS االنتشار الزاوي. ويعرف k-th، L,Kالمتوسطة للمجموعة

ويفترض شرط تسوية القدرة على النحو التالي:

∑k=1

Nc

QL, k [1−exp(−√2 Δϕkσ L, k

)]=1(18)

ويستنتج معامل ترابط الغالف من الصيغة:ρe(D )=|RXX (D )+ jR XY (D)|2(19)

حيث:D=2d/λd:مباعدة الهوائي

14

()

خطيةالقدرة

(بالدرجات)

ITU-R P.1407-4 التوصية

:،طول الموجة(.16) في المعادلة RXY(D) وRXX(D)وتعرف دلتا الترابط المتبادل

10الش3كل بالس لطيف سمت القدرة توزيع نموذج مشذب على شكل ال

بالس بالنس33بة لحال33ة طي33ف س33مت الق33درة المس33وى على ش33كل ال

المجموع33تين AS=30 ° , ϕ0∈[−90∘ , +90∘ ]

-.90+ لها قدرة تساوي نصف قدرة الحالة ذات الزاوية °90ذات ° أض33ف إلى ذل33ك أن المجموع33ة

الترابط المكاني الناتج.11 ويوضح الشكل

15

المسواة (d/λ) المسافة

ف

طالغالتراب

ITU-R P.1407-4 التوصية

11الش3كل الترابط المكاني الناتج

بالنس333بة لحال333ةd/λمعام333ل تراب333ط الغالف قبال333ة المس333افة المس333واة = .10المجموعتين المبينة في الشكل

تأثير معامالت الترابط على سعات القنــوات متعــددة3(MIMOالمدخالت متعددة المخرجات )

ب3ال3ن3س3ب3ة3 ل3ق3ن3و3ات3 خ3ب3و3 ر3اي3ل3ي3،3 ف33إن3 ا3لس33ع3ة3 ال3ط3ا3قي33ة3 لل3ق3ن33و3ات3 م3ت3ع33د3د3ة ا3لم33د3خ3الت3م3ت3ع3دد3ة3 ال3م3خر3ج3ا3ت3 بد3و3ن3 م3ع3ا3ر3ف3 ا3ل3قن3اة3 عن3د3 ال3م3ر3سل3 تك3و3ن3:

C=log2 det(I nR+ P

nT σ2 RR

1/2HwRT HwH (RR

1 /2 )H )=log2 det (I nR+ PnT σ

2 HwRT H wH RR

H )(20)حيث:

nR وnT:على والمرسل، المستقبل هوائيات أعداد التوالي

P:إجمالي القدرة المرسلةI nR: مصفوفة هوية

( )Hوdet():عمليتا الهرمتة والتحديد، على التواليHw:مص3333فوفة عناص3333رها تتك3333ون من متغ3333يرات

عش33وائية مس33تقلة موزع33ة تماثلي33ا على ش33كل غوس33ي معق33د متوس33ط ق33دره ص33فر ومعام33ل

تفاوت قدره الوحدة()½:.الجذر التربيعي الهرميتي لمصفوفة

الترابطات المكانية بين المستقبالت والمرسالت، علىRT وRRوتحدد المصفوفتان H=RR بالص33يغة التالي33ة Hالت33والي، حيث تع33رف المص33فوفة

1/2HwRT1/2 , RR

1/2RT و

1/2

16

ITU-R P.1407-4 التوصية

عب33ارة عن مص3فوفتين هرمي3تين مح3ددتين موجب3تين. وفي النهاي3ة فإن3ه يف3ترض.j,j for j = 1,K,nR and [RT] i,i for i = 1,K,nT [RRتسويتهما على النحو التالي: ]

= nR لهما الرتبة الكاملة وأن RT وRRوبفرض أن nT = nلذا فإنه عند نسبة إش33ارة ، إلى ضوضاء عالية يمكن تقريب السعة على النحو التالي:

C≈ log2 det( PnT σ

2 Hw HwH )+ log2 det (RR )+ log2 det (RT )

(21)

= RRفإذا أشرنا إلى القيم الذاتية ، i = 1,K,n لذا فإن ،∑i=1

nλi=nومن عالقة عدم .

التساوي بين المتوسط الحسابي والمتوسط الهندسي:∏i=1

n

λi≤1(22)

وحيث إن: det (RR )=∏

i=1

n

λ i فهذا يعني أن ،log2 det(RR) 0ويكون صفر فقط إذا كانت = RR متساوية، بمعنى أن تكون RR كل القيم الذاتية ل Inل33ذا، ف33إن التراب33ط يح33دد .

سعة القنوات متعددة المدخالت متعددة المخرجات ويمكن الحص33ول على الفق33د log2 det(RR) + log2في السعة الطاقية عند نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية بالصيغة )

det(RT) )bit/s/Hz. ت33أثير التراب33ط المك33اني على الس33عة الطاقي33ة لقن33اة متع33ددة12ويوض33ح الش3كل

.RT = I2. ويفترض في الشكل أن nR = nT = 2المدخالت متعددة المخرجات عندما يكون ويتم اختيار مصفوفة ترابط المستقبل على أساس الصيغة:

RR=¿ [1 ρR ¿ ] ¿¿

¿¿(23)

تشير إلى الترابط المكاني بين الهوائيات المستقبلة.ρRحيث

17

الضوضاء إلى اإلشارة (dB) نسبة

سعةالطاقية

ال (bit/s/H

z)

الترابط بفعل الفاقد

ITU-R P.1407-4 التوصية

12الش3كل السعة الطاقية مع ترابط مستقبل منخفض وعالي

__________

18