اربط ثلاث مِنصّات تفاعلية في وصلة لاسلكية واحدة — اختر تضمينًا واقرأ معدّل خطئه، وحدِّد حجم هوائيٍّ واقرأ حزمته، ثم جمِّع الموازنة واقرأ هل تُغلَق الوصلة وبأي سرعة تعمل. توقَّع كل رقم قبل أن تُظهره الشاشة، ودوّن تصميمك في النهاية.
الوصلة العاملة ليست رقمًا واحدًا أبدًا. يحدّد التضمين كم بتًّا يحمل كل رمز وكم هو هشٌّ أمام الضجيج؛ ويحدّد الهوائي كم تُصوَّب القدرة بإحكام؛ وتجمعها الموازنة أمام أرضية الضجيج لتقول هل تصل الإشارة أصلًا — وعندها فقط يحدّد قانون شانون C = B log2(1 + SNR) سقف المعدّل. هذا المشروع هو التفاعل: غيّر التضمين تتحرّك الـSNR المطلوبة؛ وضيّق الحزمة ترتفع القدرة المستقبَلة؛ وتتبع السعة كلَيهما.
افتح كلّ مِنصّة من الثلاث في لسان تبويب. تُسمّي كل خطوة أدناه المِنصّة الوحيدة التي تقرأها والاختيار الوحيد الذي تتّخذه فيها؛ واترك كل مؤشّر آخر على قيمته الافتراضية لتطابق أرقامُك هذه الأرقام.
1 Constellation & BER -> 16-QAM, Eb/N0 = 12 dB, Gray, AWGN
2 Antenna array -> N = 16, d = lambda/2, broadside 3 Link budget -> Office WiFi 2.4 GHz
اقرأ أربعة أرقام عبر الألسنة الثلاثة: الـBER على المنحنى، وعرض الحزمة عند نصف القدرة تحت المخطّط القطبي، وهامش الوصلة وسعة شانون في قراءات الموازنة.
في مِنصّة الكوكبة اختر 16-QAM (4 بتّات لكل رمز) واضبط Eb/N0 = 12 dB، وترميز Gray، وقناة AWGN. توقَّع تقريبًا أين تقع نقطة BER، ثم اقرأها من المنحنى.
الـBER النظري نحو 0.000139 (≈ 1.4 × 10^-4) — خطأ بتٍّ واحد تقريبًا في كل سبعة آلاف. هذه صيغة العرض الدقيقة الخاصّة بـ16-QAM، لا رقمٌ مكتوب باليد.
في مِنصّة الهوائي اضبط N = 16 عنصرًا عند d = λ/2، موجَّهةً نحو العمود (θ0 = 0°). توقَّع هل الحزمة أعرض أم أضيق من قيمة الثمانية عناصر الافتراضية، ثم اقرأ عرض الحزمة عند نصف القدرة (HPBW) تحت المخطّط.
عرض الحزمة عند نصف القدرة نحو 6.36° — نصف عرض حزمة الثمانية عناصر، لأنّ مضاعفة الفتحة تُنصِّف عرض الحزمة. هذا هو مُكامِل النمط الخاصّ بالعرض، مقيسًا عند نقطتَي −3 dB، لا صيغة الزاوية الصغيرة.
في مِنصّة موازنة الوصلة اختر نموذج Office WiFi 2.4 GHz. تجمع الموازنة كل كسبٍ وفقدٍ لتُعطي قدرةً مستقبَلة، ثم تطرح الحساسية. توقَّع إشارة الهامش M = Prx - S، ثم اقرأه.
الهامش نحو +18.13 dB — موجبٌ بأريحية، فتُغلَق الوصلة مع 18 dB احتياطيًّا ضدّ الخفوت. هذا هو القدرة المستقبَلة للعرض ناقص حساسيّته.
النموذج نفسه Office WiFi 2.4 GHz. هامش الوصلة يقول فقط إنّ الإشارة تصل؛ أمّا سعة شانون C = B log2(1 + SNR) فتقول أقصى ما يمكن أن تحمله. مع قناة 20 MHz وهذه الـSNR، توقَّع رتبة المقدار، ثم اقرأ السعة.
السعة نحو 293.2 Mbit/s — السقف الذي تسمح به هذه القناة وهذه الـSNR. يعمل اختيارك لـ16-QAM دون ذلك بكثير، وهو بالضبط الهامش الذي تحتفظ به وصلةٌ حقيقية للترميز والخفوت. هذه B log2(1 + SNR) من عرض نطاق العرض وSNRه.
افتح المِنصّات الثلاث وشغّل الرحلة كاملةً بنفسك: غيّر التضمين وراقب الـ SNR المطلوبة تتحرّك، وضيّق الحزمة وراقب القدرة المستقبَلة ترتفع، ثم راقب الهامش والسعة يتبعان كلَيهما.
تصميم الوصلة مجموعة اختياراتٍ والأرقام التي تنتج عنها. دوّن تصميمك — املأ كل فراغ من المِنصّات، ثم أضِف جملةً واحدة من التعليل. هذا هو المُخرَج؛ ولا يوجد رقمٌ تقرأه من الشاشة هنا.
Modulation ....... 16-QAM (4 bits/symbol) BER @ Eb/N0 = 12 dB ... ______
Antenna .......... N = 16, d = lambda/2 HPBW at broadside .... ______ deg
Link (WiFi 2.4) .. margin ............ ______ dB closes? Y / N
Throughput ....... Shannon capacity ... ______ Mbit/s
Design note ...... which knob would you change first, and why? __________
ثم غيّر شيئًا واحدًا — تضمينًا أكثف، أو مصفوفةً أكبر، أو قناةً أعرض — ولاحظ أيّ الأرقام الأربعة تحرّك وبأي مقدار. هذا الاقتران هو كامل درس المشروع.