شهریور 1390
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده

بررسی روش­های آشکارسازی ناهمدوس سیگنال­های فرا­پهن­باند


به کوشش
زکیه اتباعی


با ظهور و گسترش سیستم­های مخابراتی با عرض پالس بسیار باریک، پهنای باند بسیار وسیع، محدودیت پهنای باند و سرعت قطعات الکترونیکی موجود، استفاده از بسیاری از ساختار­های آشکار سازی ناهمدوس شناخته شده پیشین با دشواری روبرو است و طراحی گیرنده مناسب در اینگونه سیستم­ها از اهمیت ویژه­ای برخودار است. در حوزه رادیویی، طراحی گیرنده­های ساده و کم مصرف در مخابرات فراپهن باند (UWB[1]) بدون استفاده از مکانیزم­های پیچیده تخمین کانال که عملکرد قابل قبولی داشته باشند بسیار مورد توجه است.
در این پایان ­نامه، به بررسی انواع مختلف آشکارسازی ناهمدوس سیگنال­های UWB پرداخته شده است. به منظور بررسی این مسایل، ابتدا به معرفی مدل سیستم UWB پرداخته شده است و سپس مدل کانال­های مورد استفاده در سیستم UWB که براساس دو نوع استاندارد IEEE می­باشد مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج آنها با بهره گرفتن از شبیه سازی بررسی شده است. در ادامه، انواع روش­های آشکارسازی ناهمدوس سیگنال­های UWB مورد بررسی قرار گرفته است و به مقایسه و بررسی کارایی آنها با بهره گرفتن از شبیه­سازی پرداخته شده است. در بخش بعدی پایان ­نامه، ما دو نوع آشکارسازی ناهمدوس چندسمبولی را برای مدولاسیون موقعیت پالس سیگنال­های UWB پیشنهاد دادیم. در این روش، ما از روش GLR[2] برای استخراج آشکارساز ناهمدوس یک بلوک مشاهده شامل سمبول متوالی استفاده کردیم. در این روش ما به هیچ نوع اطلاعاتی از کانال نیاز نداریم. در ادامه، پس از استخراج آشکارساز GLR، به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی آشکارساز، از تکنیک [3]SDR برای پیاده­سازی آن استفاده کردیم. در ادامه با فرض خاصیت تنک بودن کانال، به بهبود تخمین سیگنال دریافتی پرداختیم و با در نظر گرفتن تخمین جدید سیگنال دریافتی، آشکارساز GLR بهبود یافته را استخراج کردیم. سپس به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی آن، از تکنیک SDR برای پیاده­سازی آن استفاده کردیم. نتایج شبیه­سازی، کارایی و عملکرد آشکارسازهای پیشنهادی را نشان می­دهد. همانطور که خواهیم دید، زمانیکه تعداد سمبول­های ارسالی در یک بلوک مشاهده زیاد می­شود کارایی هر دو آشکارساز پیشنهادی به گیرنده Rake ایده ال نزدیک خواهد شد.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه 1
1-1- تعریف 3
1-2- مزایای سیستم هایUWB 3
1-3- چالش ها 6
1-4- کاربردها 7
1-5- مطالب ارائه شده در این پایان نامه 9
فصل دوم: مدل سیستم UWB 11
2-1- شبکه های ارسال UWB 12
2-2- شبکه چند بانده 13
2-3- مدولاسیون و پالس های IR 13
2-3-1- PPM 15
2-3-2- PAM و OOK 16
2-3-3- OPM 16
2-3-4- روش TRM 17
2-4- تفاوت بین سیستم های UWB و پخش شدگی طیفی(SS) 18
2-4-1- SS دنباله مستقیم (DS) 18
2-4-2- تفاوت مهم بین تکنولوژی های SS و UWB 19
2-5- روش های SS در سیستم های UWB 19
2-5-1- DS-UWB 21
2-5-2- TH-UWB 22
فصل سوم: مدل کانال UWB 25
3-1- مدل کانال بر طبق استاندارد IEEE 802.15.3a 27
3-2- مدل کانال بر طبق استاندارد IEEE 802.15.4a 30
3-3- نتایج شبیه سازی (IEEE 802.15.3a) 36
3-4- نتایج شبیه سازی (IEEE 802.15.4a) 55
فصل چهارم: روش های آشکارسازی متداول سیگنال های UWB 64
4-1- روش آشکارسازی همدوس 65
4-2- گیرنده فیلتر منطبق کلاسیک 65
4-3- گیرنده های Rake 66
4-3-1- گیرنده های Rake ایده ال(I-Rake) 67
4-3-2- گیرنده های Rake انتخابی (S-Rake) 67
4-3-3- گیرنده های Rake نسبی (P-Rake) 67
4-3-4- تکنیک های ترکیب دایورسیتی برای گیرنده های Rake 68
4-4- روش های آشکارسازی ناهمدوس 69
4-5- آشکارسازی سیگنالینگPPM بر اساس آماره های مرتبه چهارم[18] 71
4-6- آشکارسازی سیگنالیگ PPM بر اساس وزن دهی فاصله های انرژی [19] 73
4-7- آشکارسازی انرژی سیگنالینگ PPM با چندین اندازه گیری[20] 74
4-8- آشکارسازی سیگنالینگ PAM بر اساس سیستم های مرجع انتقالی (TR)[21] 78
4-9- آشکارسازی بر اساس توابع ویژه[23،29] 79
4-10- آشکارسازی سیگنالینگ PPM براساس تخمین کوواریانس شکل موج دریافتی[25] 82
4-10-1- گیرنده بهینه برای کانال با پخش کننده های ناهمبسته 85
4-10-2- گیرنده بهینه برای کانال با پخش کننده های همبسته 86
4-10-3- روش مرتبه-1 ماکزیمم واگرایی 86
4-11- نتایج شبیه سازی 88
فصل پنجم: آشکارساز چندسمبولی پیشنهادی براساس روش GLR 97
5-1- مدل سیگنال 100
5-2- فرمولاسیون مسأله واستخراج آشکارساز GLR 101
5-2-1- آشکارسازی GLR براساس تکنیک SDR 103
5-3- آشکارسازی GLR-SDR بهبود یافته 106
5-4- نتایج شبیه سازی 110
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 120
6-1- نتیجه گیری 121
6-2- پیشنهادات 123


فهرست جداول
جدول (2-1) بیت های ارسالی و دنباله های شبه تصادفی 3 کاربر 24
جدول (3-1) پارامترهای مربوط به مدل (IEEE 802.15.3a) 29
جدول (3-2) پارامترهای مربوط به یک محیط مسکونی در 2 حالت LOS و NLOS 33
جدول (3-3) پارامترهای مربوط به محیط اداری داخلی در 2 حالت LOS و NLOS 34
جدول (3-4) پارامترهای مربوط به محیط بیرونی در 2 حالت LOS و NLOS 35
جدول (3-5) پارامترهای مربوط به یک محیط بیرونی باز 36

فهرست شکل ها
شکل (1-1) باند طیفی اختصاص یافته FCC 5
شکل (1-2) همزیستی سیستم های UWB با سیستم های باند باریک موجود 6
شکل (2-1) مقایسه سیگنال های مدوله شده با تکنیک های مختلف مدولاسیون به همراه سیگنال غیر مدوله شده 17
شکل (2-2) مثالی از سیگنال ارسالی با تکنیک DSSS 19
شکل (2-3) مقایسه طیف دنباله پالس UWB با و بدون تکنیک تصادفی 21
شکل (2-4) پریودهای زمانی مختلف در سیستم های TH-UWB 23
شکل (2-5) مستطیلهای قرمز، سبز و آبی نشاندهنده پالسهای ارسالی برای 3 کاربر1، 2 و 3 برای حمل 3 بیت ارسالی 24
شکل (3-1) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 37
شکل (3-2) متوسط 100 پاسخ ضربه کانال (CM1) 38
شکل (3-3) Exsees delay برای 100 کانال مختلف CM1 38
شکل (3-4) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 39
شکل (3-5) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 39
شکل (3-6) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 40
شکل (3-7) پروفایل نزولی توان (CM1) 40
شکل (3-8) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن (CM1) 41
شکل (3-9) 100 پاسخ ضربه کانال (CM2) 42
شکل (3-10) متوسط 100 پاسخ ضربه کانال (CM2) 42
شکل (3-11) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM2 43
شکل (3-12) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM2 43
شکل (3-13) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM2) 44
شکل (3-14) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM2) 44
شکل (3-15) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM2) 45
شکل (3-16) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن(CM2) 45
شکل (3-17) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 46
شکل (3-18) متوسط 100پاسخ ضربه کانال (CM1) 47
شکل (3-19) Exess delay برای 100 کانال مختلف CM1 47
شکل (3-20) RMS delay spared برای 100 کانال مختلف CM1 48
شکل (3-21) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 48
شکل (3-22) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 49
شکل (3-23) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM1) 49
شکل (3-24) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن(CM1) 50
شکل (3-25) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 51
شکل (3-26) متوسط100 پاسخ ضربه کانال (CM1) 51
شکل (3-27) Exess delay برای 100 کانال مختلف CM1 52
شکل (3-28) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 52
شکل (3-29) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 53
شکل (3-30) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 53
شکل (3-31) پروفایل تاخیر نزولی کانال (CM1) 54
شکل (3-32) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن (CM1) 54
شکل (3-33) قدر مطلق پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 56
شکل (3-34) متوسط پاسخ ضربه 100 کانال (CM1) 56
شکل (3-35) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM1 57
شکل (3-36) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 57
شکل (3-37) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 58
شکل (3-38) تعداد مسیرهای بیش از % 85 انرژی کل (CM1) 58
شکل (3-39) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM1) 59
شکل (3-40) قدر مطلق پاسخ ضربه 100 کانال (CM2) 60
شکل (3-41) متوسط پاسخ ضربه حقیقی 100 کانال (CM2) 60
شکل (3-42) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM2 61
شکل (3-43) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM2 61
شکل (3-44) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM2) 62
شکل (3-45) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM2) 62
شکل (3-46) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM2) 63
شکل (4-1) ساختار گیرنده فیلتر منطبق 66
شکل (4-2) پالس ارسالی با فرض بیت 0 در مدولاسیون PPM و یک نمونه سیگنال دریافتی پس از عبور از کانال UWB 69