في علم الاتصالات، يمكننا تمثيل الإشارة إما في المجال الزمني (Time Domain) أو المجال الترددي (Frequency Domain)، ونستخدم تحويل فورير (Fourier Transform) للتنقل بين هذين المجالين.
العلاقة بين المجالين متعاكسة تماماً، إذا كانت الإشارة محدودة في المجال الزمني، فإنها تكون غير محدودة في المجال الترددي و العكس صحيح !
أشهر مثال على ذلك هو الإشارة المربعة (Rectangular Pulse)؛ فهي محدودة زمنياً، لكن تمثيل فورير لها في المجال الترددي يعطي دالة Sinc Function تمتد حوافها إلى المالانهاية. وهذا يعني نظرياً أنها تحتوي على عدد لا نهائي من الترددات و تحتاج الى نطاق ترددي لانهائي (Unlimited Bandwidth).
من هنا تكمن الصعوبة في وضع تعريف محدد للنطاق الترددي للإشارة (Bandwidth)، لأن معظم الإشارات في الطبيعة والتطبيقات العملية محدودة في الزمن، وبالتالي هي غير محدودة في التردد !
اذن كيف نحدد الـ Bandwidth ؟
الجواب يوضحه الأستاذ سيمون هايكين (Simon Haykin) في كتابه الشهير (Communication Systems)؛ حيث يؤكد أنه لا يوجد تعريف موحد أو وحيد لمفهوم الـ Bandwidth. لكن عملياً، يتم الاعتماد على 3 تعريفات رئيسية بحسب التطبيق
1. (Half-Power) 3dB Bandwidth:
النطاق الترددي الذي تتواجد فيه أكثر من نصف قدرة الإشارة مقارنة بأعلى قيمة لها.
2. Null-to-Null Bandwidth:
النطاق الترددي المحصور بين أول نقطتي تقاطع لمنحنى الإشارة مع الصفر في المجال الترددي (أول أصفار دالة الـ Sinc).
3. Occupied (Fractional) Bandwidth:
النطاق الذي يحتوي على نسبة مئوية محددة (مثل 90% أو أكثر) من إجمالي قدرة الإشارة المحسوبة عبر تحويل فورير، وتحدد النسبة حسب التطبيق.
——-
اذن ماذا نقصد عندما نتحدث عن قناة 20MHz في 4G LTE أو 100MHz في 5G NR ؟
في الاتصالات اللاسلكية، يُعد الطيف الترددي (Spectrum) من أثمن الموارد لندرته وتكلفته العالية، ولذلك يخضع لتنظيم صارم من هيئات دولية ومحلية.
لذا، عندما نذكر قناة 20MHz للجيل الرابع المتقدم أو 100MHz للجيل الخامس ، تنص معايير منظمات مثل 3GPP و ITU على استخدام تعريف Occupied / Channel Bandwidth؛ وهو النطاق الذي يضمن احتواء 99% من إجمالي الطاقة المنبعثة للإشارة (المحسوبة عبر Fourier).
هذا التحديد الصارم هو ما يمنع حدوث التداخل مع القنوات المجاورة المملوكة لمشغلين آخرين أو تطبيقات اتصالات أخرى مدنية او عسكرية .
أخيرا، انا صهيب صبابحه، احمل درجتي البكالوريوس و الدبلوم العالي في الهندسة الكهربائية و الاتصالات ، مهتم بالاتصالات اللاسلكية و محب للغة العربية.
بدأت اول مقال لي في هذه المنصة للحديث عن اساسيات هندسة الاتصالات راجيا ان تعم الفائدة
👥 فريق العمل على هذا المقال
حسن السبيعي (كاتب مشرف)
صهيب صبابحه (كاتب مشرف)
محمد فهد الدرع (محرر نصوص)م. عمر بن عبدالله الربيعة (كاتب مشرف)
