- إنضم
- 10 سبتمبر 2013
- المشاركات
- 2,086
- التفاعل
بعد ورود خبر عن اطلاق السعودية لبرامج بحثية فى مجال الراديو المعرف برمجيا , قررت ان انشر موضوعا مخصصا للتعريف بهذه التقنية حيث انى سبق و تعاملت معها بحكم عملى فى مجال الاتصالات ... سيكون الموضوع مبسط لاقصى درجة وبدون التطرق للتفاصيل التقنية المعقدة.
اولا ما هو الراديو المعرف برمجيا Software Defined Radio SDR وما الفرق الجوهرى بينه وبين الراديو العادى:
بداية كلمة راديو فى علم الاتصالات تطلق على اى نظام اتصالات لا سلكى وليس فقط محطات اذاعة الراديو ...فالوايفاى والبلوتوث يصنف كنظام راديو و ال 4G و ال 5G ايضا يصنف كنظام راديو وهكذا .
لنعرف الفرق بين نظام الراديو المعرف برمجيا والراديو العادى سنستعرض معا تكوين الراديو العادى و نظرية عمله باختصار .
لارسال اشارة معينة ايا كان نوع الراديو يجب اولا دمج الاشارة مع مع تردد اخر يعرف بال Carrier او الحامل حتى ينقل الاشارة الاصلية الى النطاق الترددى المرغوب وحتى يمكن ارسالها الى مسافات بعيدة ....بعد دمج الاشارة والحامل تكون النتيجة هى الاشارة الاصلية عند النطاق الترددى المرغوب بالاضافة الى مجموعة اشارات اخرى غير مرغوبة يجب فلترتها اولا باستخدام فلتر ...ثم بعد ذلك يجب تضخيم الاشارة عبر مضخم Power Amplifier ورفع قدرتها Signal Power حتى يمكنها السفر لمسافات بعيدة لان وسط الارسال وهو الهواء يقوم بتقليل طاقة الاشارة كلما زادت المسافة.... واخيرا حتى نضمن ان النطاق الترددى للاشارة الناتجة سيكون فى النطاق المسموح به و لن يؤثر على اشارات اخرى يتم وضع فلتر Band pass filter لتحجيم ترددات الاشارة ثم ترسل على الهوائى Antenna لتتحول الى موجات كهرومغناطيسية تسافر لمسافات بعيدة.... ويتكون المستقبل من نفس المكونات تقريبا ولكن مسار الاشارة يكون بالعكس ....اذا ما المشكلة فى هذا النوع من الراديو التقليدى؟
تكمن المشكلة فى ان كل من هذه المكونات يصمم ليعمل على نطاق ترددى واحد و بمواصفات معينة ثابتة لا يمكن تغيرها بعد التصنيع...فراديو FM سيظل يعمل كراديو FM فقط لانه مصمم ليعمل على ترددات و طاقة بث ال FM .... فاذا كنت جندى فى ميدان معركة و تريد التواصل مع سفينة على راديو AM و تريد التواصل مع القيادة على راديو FM ستحتاج لان تحمل راديو لكل نظام او جهاز واحد يوجد به 2 راديو . تخيل ايضا اذا اراد التواصل مع دبابة و طائرة او عبر الاقمار الاصطناعية الخ.
الراديو المعرف برمجيا هو باختصار تحويل كل او معظم المكونات السابق ذكرها الى لوغاريميات برمجية قابلة للتغير و التطوير. فمثلا سيكون لديك جهاز واحد يستقبل نطاق ترددى واسع جدا يضم كل نظم الراديو المستخدمة للاتصالات ثم يقوم الراديو المعرف برمجيا بتحويل هذا النطاق العريض الى اشارة رقمية ثم التعامل معها بالبرمجيات لفلترتها او تضخيمها رقميا او فك تشفيرها او استنباط الاشارة حسب نوع الراديو المراد التعامل معه عبر خوارزميات معالجة الاشارة الرقمية DSP...فاللوغاريتمات يمكنها التعامل مع اى نوع راديو سواء كان AM او FM او وايفاى او بلوتوث...فقط قم ببرمجة الراديو على حسب النوع المطلوب ....وبالتالى اصبح جهاز واحد يمكنك من خلاله التواصل مع جميع المنصات ومعايير الراديو المختلفة.
لتحويل هذا النطاق العريض الى اشارة رقمية يمكن التعامل معها نحتاج الى محول تناظرى الى رقمى او ما يعرف بال Analog to Digital Converter ADC ولان النطاق عريض جدا فسيتطلب مواصفات خيالية لهذا المحول وهذه هى العقبة الاولى لانتاج راديو معرف برمجيا بشكل كامل ومثالى ....لحل هذه المشكلة يلجأ المهندسون الى جعل جزء من الراديو معرف برمجيا و الاخر تقليديا بالمكونات السابق ذكرها وهو النوع المستخدم منذ اكثر من 20 عاما الى اليوم.
المعمارية المستخدمة اليوم تتضمن وجود نفس المكونات التقليدية لكن مطورة بحيث تعمل مع اكثر من نطاق ترددى الى ان يتم استخلاص الاشارة ثم تحويلها الى اشارة رقمية قم التعامل معها بالخوازميات .
المثير للاهتمام بهذا الراديو هو انه الخطوة الاولى لتحقيق ما يسمى بالراديو المعرفى او الراديو الادراكى Cognitive Radio الذى سيتمكن من خلال هذه الخوارزميات من ان يستشعر بظروف وسائط الاتصال و يقوم بتغيير طاقة البث او معيار الراديو او النطاق الترددى اوتوماتيكيا لتحقيق اتصال ناجح...فاذا نظرنا الى مثال عسكرى لهذا النوع فمثلا اذا كنت تستخدم راديو معرف برمجيا للتواصل مع مركز القيادة عبر ال AM ثم تم التشويش على اشارة الاتصال من قبل العدو ...يمكن للراديو المعرف برمجيا ان يستشعر هذا التشويش و مقداره و يقوم اوتوماتيكيا بالانتقال الى معيار اخر كال FM او الانتقال الى نطاق ترددى اخر ليس به تشويش او زيادة طاقة البث الخ حتى يتحقق اتصال ناجح مع مركز القيادة.
وايضا سيتيح الراديو المعرف برمجيا دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعى وتعلم الألة Machine learning فى نظم الاتصالات مما سيتيج تأمين و اعتمادية اكبر لخطوط الاتصالات.
اخيرا ..ونظرا لان الهوائيات ايضا تصمم لتعمل على نطاقات ترددية واحدة فقط لا تتغير ..فقد ظهر مؤخرا ما يعرف بالهوائيات المعرفة برمجيا Software-Defined Antenna و هى هوائيات يمكنها تغيير نطاقات ترددها بالبرمجيات و هى نتجت بشكل اساسى كحاجه ماسة لتعمل جنبا الى جنب مع الراديو المعرف برمجيا .
ارجو ان ينال الموضوع اعجابكم وشكرا..
اولا ما هو الراديو المعرف برمجيا Software Defined Radio SDR وما الفرق الجوهرى بينه وبين الراديو العادى:
بداية كلمة راديو فى علم الاتصالات تطلق على اى نظام اتصالات لا سلكى وليس فقط محطات اذاعة الراديو ...فالوايفاى والبلوتوث يصنف كنظام راديو و ال 4G و ال 5G ايضا يصنف كنظام راديو وهكذا .
لنعرف الفرق بين نظام الراديو المعرف برمجيا والراديو العادى سنستعرض معا تكوين الراديو العادى و نظرية عمله باختصار .
لارسال اشارة معينة ايا كان نوع الراديو يجب اولا دمج الاشارة مع مع تردد اخر يعرف بال Carrier او الحامل حتى ينقل الاشارة الاصلية الى النطاق الترددى المرغوب وحتى يمكن ارسالها الى مسافات بعيدة ....بعد دمج الاشارة والحامل تكون النتيجة هى الاشارة الاصلية عند النطاق الترددى المرغوب بالاضافة الى مجموعة اشارات اخرى غير مرغوبة يجب فلترتها اولا باستخدام فلتر ...ثم بعد ذلك يجب تضخيم الاشارة عبر مضخم Power Amplifier ورفع قدرتها Signal Power حتى يمكنها السفر لمسافات بعيدة لان وسط الارسال وهو الهواء يقوم بتقليل طاقة الاشارة كلما زادت المسافة.... واخيرا حتى نضمن ان النطاق الترددى للاشارة الناتجة سيكون فى النطاق المسموح به و لن يؤثر على اشارات اخرى يتم وضع فلتر Band pass filter لتحجيم ترددات الاشارة ثم ترسل على الهوائى Antenna لتتحول الى موجات كهرومغناطيسية تسافر لمسافات بعيدة.... ويتكون المستقبل من نفس المكونات تقريبا ولكن مسار الاشارة يكون بالعكس ....اذا ما المشكلة فى هذا النوع من الراديو التقليدى؟
تكمن المشكلة فى ان كل من هذه المكونات يصمم ليعمل على نطاق ترددى واحد و بمواصفات معينة ثابتة لا يمكن تغيرها بعد التصنيع...فراديو FM سيظل يعمل كراديو FM فقط لانه مصمم ليعمل على ترددات و طاقة بث ال FM .... فاذا كنت جندى فى ميدان معركة و تريد التواصل مع سفينة على راديو AM و تريد التواصل مع القيادة على راديو FM ستحتاج لان تحمل راديو لكل نظام او جهاز واحد يوجد به 2 راديو . تخيل ايضا اذا اراد التواصل مع دبابة و طائرة او عبر الاقمار الاصطناعية الخ.
الراديو المعرف برمجيا هو باختصار تحويل كل او معظم المكونات السابق ذكرها الى لوغاريميات برمجية قابلة للتغير و التطوير. فمثلا سيكون لديك جهاز واحد يستقبل نطاق ترددى واسع جدا يضم كل نظم الراديو المستخدمة للاتصالات ثم يقوم الراديو المعرف برمجيا بتحويل هذا النطاق العريض الى اشارة رقمية ثم التعامل معها بالبرمجيات لفلترتها او تضخيمها رقميا او فك تشفيرها او استنباط الاشارة حسب نوع الراديو المراد التعامل معه عبر خوارزميات معالجة الاشارة الرقمية DSP...فاللوغاريتمات يمكنها التعامل مع اى نوع راديو سواء كان AM او FM او وايفاى او بلوتوث...فقط قم ببرمجة الراديو على حسب النوع المطلوب ....وبالتالى اصبح جهاز واحد يمكنك من خلاله التواصل مع جميع المنصات ومعايير الراديو المختلفة.
لتحويل هذا النطاق العريض الى اشارة رقمية يمكن التعامل معها نحتاج الى محول تناظرى الى رقمى او ما يعرف بال Analog to Digital Converter ADC ولان النطاق عريض جدا فسيتطلب مواصفات خيالية لهذا المحول وهذه هى العقبة الاولى لانتاج راديو معرف برمجيا بشكل كامل ومثالى ....لحل هذه المشكلة يلجأ المهندسون الى جعل جزء من الراديو معرف برمجيا و الاخر تقليديا بالمكونات السابق ذكرها وهو النوع المستخدم منذ اكثر من 20 عاما الى اليوم.
المعمارية المستخدمة اليوم تتضمن وجود نفس المكونات التقليدية لكن مطورة بحيث تعمل مع اكثر من نطاق ترددى الى ان يتم استخلاص الاشارة ثم تحويلها الى اشارة رقمية قم التعامل معها بالخوازميات .
المثير للاهتمام بهذا الراديو هو انه الخطوة الاولى لتحقيق ما يسمى بالراديو المعرفى او الراديو الادراكى Cognitive Radio الذى سيتمكن من خلال هذه الخوارزميات من ان يستشعر بظروف وسائط الاتصال و يقوم بتغيير طاقة البث او معيار الراديو او النطاق الترددى اوتوماتيكيا لتحقيق اتصال ناجح...فاذا نظرنا الى مثال عسكرى لهذا النوع فمثلا اذا كنت تستخدم راديو معرف برمجيا للتواصل مع مركز القيادة عبر ال AM ثم تم التشويش على اشارة الاتصال من قبل العدو ...يمكن للراديو المعرف برمجيا ان يستشعر هذا التشويش و مقداره و يقوم اوتوماتيكيا بالانتقال الى معيار اخر كال FM او الانتقال الى نطاق ترددى اخر ليس به تشويش او زيادة طاقة البث الخ حتى يتحقق اتصال ناجح مع مركز القيادة.
وايضا سيتيح الراديو المعرف برمجيا دمج خوارزميات الذكاء الاصطناعى وتعلم الألة Machine learning فى نظم الاتصالات مما سيتيج تأمين و اعتمادية اكبر لخطوط الاتصالات.
اخيرا ..ونظرا لان الهوائيات ايضا تصمم لتعمل على نطاقات ترددية واحدة فقط لا تتغير ..فقد ظهر مؤخرا ما يعرف بالهوائيات المعرفة برمجيا Software-Defined Antenna و هى هوائيات يمكنها تغيير نطاقات ترددها بالبرمجيات و هى نتجت بشكل اساسى كحاجه ماسة لتعمل جنبا الى جنب مع الراديو المعرف برمجيا .
ارجو ان ينال الموضوع اعجابكم وشكرا..
