الكشف متعدد المستخدمين

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يتناول الكشف متعدد المستخدمين عملية فك تشفير تدفقات المعلومات الرقمية المتداخلة التي تحدث في مجالات مثل الاتصالات اللاسلكية، ونقل البيانات عالي السرعة، وخطوط DSL ، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، والتلفزيون الرقمي، والتسجيل المغناطيسي. [ 1 ] ويجري حاليًا دراسة استخدامه في فك تشفير الاتصالات منخفضة الطاقة بين الشرائح وداخلها. يشمل الكشف متعدد المستخدمين تقنيات استقبال مخصصة للكشف المشترك عن جميع الإشارات المتداخلة [ 2 ]، أو أجهزة استقبال أحادية المستخدم التي تُعنى باستعادة إشارة مستخدم واحد فقط، ولكنها مُحصّنة ضد تداخل المستخدمين المتعددين وليس فقط ضد الضوضاء الخلفية.

يُعدّ التداخل المتبادل أمرًا لا مفر منه في أنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة ذات الكفاءة الطيفية العالية: فحتى عند استخدام أنظمة الإرسال المتعدد المتعامد مثل TDMA و CDMA المتزامن و OFDMA ، ينشأ تداخل المستخدمين المتعددين من تشوه القناة ومن التداخل خارج الخلية. إضافةً إلى ذلك، في أنظمة الهوائيات المتعددة ( MIMO )، تتداخل التدفقات المُعدّلة رقميًا الصادرة من هوائيات مختلفة عند جهاز الاستقبال، ويستخدم جهاز استقبال MIMO تقنيات الكشف عن المستخدمين المتعددين لفصلها. [ 3 ] ومن خلال استغلال بنية الإشارات المتداخلة، يُمكن للكشف عن المستخدمين المتعددين زيادة الكفاءة الطيفية وحساسية جهاز الاستقبال وعدد المستخدمين الذين يُمكن للنظام استيعابهم.

بسبب الاعتقاد الخاطئ السائد في بعض أوساط مجتمع تقنية الطيف المنتشر، بأن الاستفادة من أجهزة استقبال أكثر تطورًا من مرشح المطابقة أحادي المستخدم ستكون ضئيلة، لم يبدأ تطوير تقنية الكشف متعدد المستخدمين إلا في أوائل ثمانينيات القرن العشرين. [ 4 ] أظهر فيردو [ 5 ] أن مشكلة التقارب والتباعد التي تعاني منها تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) ليست متأصلة في هذه التقنية، ويمكن التغلب عليها باستخدام جهاز استقبال مثالي يقوم بفك تشفير إشارات جميع المستخدمين في آن واحد. يتكون جهاز استقبال فيردو من مجموعة من مرشحات المطابقة متبوعة بخوارزمية فيتربي . وفي سياق سعة قناة الوصول المتعدد ثنائية المستخدمين ذات النطاق الضيق، أظهر كوفر [ 6 ] إمكانية تحقيق منطقة السعة باستخدام جهاز استقبال الإلغاء المتتالي، الذي يفك تشفير إشارة أحد المستخدمين مع اعتبار الآخر ضوضاء، ثم يعيد تشفير إشارته ويطرحها من الإشارة المستقبلة. يمكن تحقيق نفس مقاومة الإشارة القريبة والبعيدة للمستقبل الأمثل باستخدام جهاز الاستقبال المُزيل للترابط المقترح في [ 7 ] . كما تم اقتراح كاشفات متعددة المستخدمين تكيفية لا تتطلب معرفة مسبقة بأشكال الموجات المتداخلة. [ 8 ] [ 9 ]

استُخدمت أيضًا أساليب من الميكانيكا الإحصائية في تحليلات الأنظمة الكبيرة لكشف المستخدمين المتعددين في تقنية CDMA. طبّق توشيوكي تاناكا طريقة النسخ المتماثل على أنظمة CDMA ذات الانتشار العشوائي، مُستنتجًا تعابير أداء الأنظمة الكبيرة لأجهزة الكشف الأمثل فرديًا ومشتركًا للمستخدمين المتعددين. [ 10 ] اقترح يوشيوكي كاباشيما خوارزمية لكشف المستخدمين المتعددين في تقنية CDMA تعتمد على نشر الاعتقاد. [ 11 ] عمّمت أعمال لاحقة نماذج CDMA ذات الانتشار العشوائي من خلال توصيف الأنظمة عبر طيف القيم الذاتية لمصفوفة الارتباط المتبادل لتسلسل الانتشار. [ 12 ]

مراجع

  1. ↑ سيرجيو فيردو، "الكشف عن المستخدمين المتعددين"، مطبعة جامعة كامبريدج، 1998، رقم ISBN 0-521-59373-5
  2. ↑ شو وانغ؛ سانغ جي. كيم؛ سونييل كوون وهوبين كيم (2006). "نحو إلغاء تداخل وصلة الإرسال" (ملف PDF) . سان فرانسيسكو، كاليفورنيا: www.cdg.org.{{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  3. ↑ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. التطورات في الكشف متعدد المستخدمين. تحرير مايكل ل. هونيغ. نيو جيرسي: وايلي، 2009.
  4. ↑ S. Verdu, "Wireless bandwidth in the making." IEEE Communications Magazine 38.7 (2000): 53-58.
  5. ↑ S. Verdu, الحد الأدنى لاحتمالية الخطأ لقنوات الوصول المتعدد الغاوسي غير المتزامن، IEEE Trans. on Information Theory، المجلد 32، العدد 1، ص 85-96، يناير 1986.
  6. ↑ غلاف TM، "بعض التطورات في قنوات البث"، في كتاب "التطورات في أنظمة الاتصالات"، تحرير أ. فيتربي. نيويورك: دار النشر الأكاديمية، 1975، المجلد 4، الصفحات 229-260
  7. ↑ R. Lupas, S. Verdu, "Linear Multiuser Detectors for Synchronous Code Division Multiple Access Channels,"IEEE Trans. Inf. Theory, vol. IT-35, no. 1, p. 123-136, Jan. 1989.
  8. ↑ م. هونيغ و هـ. ف. بور. "كبح التداخل التكيفي". الاتصالات اللاسلكية: منظورات معالجة الإشارات (1998): 64-128.
  9. ↑ M. Honig, U. Madhow and S. Verdú, “Blind Adaptive Multiuser Detection,” IEEE Trans. on Information Theory, vol. 41, no. 4, pp. 944-960, July 1995.
  10. ↑ تاناكا، توشيوكي (نوفمبر 2002). "نهج الميكانيكا الإحصائية لتحليل الأنظمة الكبيرة لكاشفات CDMA متعددة المستخدمين". معاملات IEEE في نظرية المعلومات . 48 (11): 2888-2910 . doi : 10.1109/TIT.2002.804053 .
  11. ↑ كاباشيما، يوشيوكي (أكتوبر 2003). "خوارزمية كشف متعددة المستخدمين لشبكة CDMA تعتمد على نشر الاعتقاد". مجلة الفيزياء أ: الرياضية والعامة . 36 (43): 11111–11121 . رمز Bibcode : 2003JPhA...3611111K . doi : 10.1088/0305-4470/36/43/030 .
  12. ↑ تاكيدا، كوجين؛ أودا، شينسوكي؛ كاباشيما، يوشيوكي (ديسمبر 2006). "تحليل أنظمة CDMA التي تتميز بطيف القيم الذاتية". رسائل الفيزياء الأوروبية . 76 (6): 1193-1199 . arXiv : cs/0607043 . Bibcode : 2006EL.....76.1193T . doi : 10.1209/epl/i2006-10380-5 .