دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش برق-مخابرات
با عنوان :بررسی روش های آشکارسازی ناهمدوس سیگنال های فرا پهن باند
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مخابرات – سیستم
بررسی روشهای آشکارسازی ناهمدوس سیگنالهای فراپهنباند
استاد راهنما
دکتر مصطفی درختیان
دکتر مهرزاد بیغش
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 مکانیزم های 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 پیاده سازی 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 پیاده سازی 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 می شود کارایی هر دو آشکارساز پیشنهادی به گیرنده Rake ایده ال نزدیک خواهد شد.
فهرست مطالب
1-5- مطالب ارائه شده در این پایان نامه 9
2-3- مدولاسیون و پالس های IR 13
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
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
4-2- گیرنده فیلتر منطبق کلاسیک 65
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- گیرندة بهینه برای کانال با پخش کننده های ناهمبسته 85
4-10-2- گیرندة بهینه برای کانال با پخش کننده های همبسته 86
4-10-3- روش مرتبه-1 ماکزیمم واگرایی 86
فصل پنجم: آشکارساز چندسمبولی پیشنهادی براساس روش GLR 97
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
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 120
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
شكل (1-1) باند طیفی اختصاص یافته FCC 5
شكل (1-2) همزیستی سیستمهای UWB با سیستم های باند باریک موجود 6
شكل (2-1) مقایسه سیگنال های مدوله شده با تکنیک های مختلف مدولاسیون به همراه سیگنال غیر مدوله شده 17
شكل (2-2) مثالی از سیگنال ارسالی با تکنیک DSSS 19
شكل (2-3) مقایسه طیف دنباله پالس UWB با و بدون تکنیک تصادفی 21
شكل (2-4) پریودهای زمانی مختلف در سیستمهای TH-UWB 23
شكل (3-1) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 37
شكل (3-2) متوسط 100 پاسخ ضربه کانال (CM1) 38
شكل (3-3) Exsees delay برای 100 کانال مختلف CM1 38
شكل (3-4) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 39
شكل (3-5) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 39
شكل (3-6) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 40
شكل (3-7) پروفایل نزولی توان (CM1) 40
شكل (3-8) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن (CM1) 41
شكل (3-9) 100 پاسخ ضربه کانال (CM2) 42
شكل (3-10) متوسط 100 پاسخ ضربه کانال (CM2) 42
شكل (3-11) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM2 43
شكل (3-12) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM2 43
شكل (3-13) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM2) 44
شكل (3-14) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM2) 44
شكل (3-15) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM2) 45
شكل (3-16) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن(CM2) 45
شكل (3-17) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 46
شكل (3-18) متوسط 100پاسخ ضربه کانال (CM1) 47
شكل (3-19) Exess delay برای 100 کانال مختلف CM1 47
شكل (3-20) RMS delay spared برای 100 کانال مختلف CM1 48
شكل (3-21) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 48
شكل (3-22) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 49
شكل (3-23) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM1) 49
شكل (3-24) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن(CM1) 50
شكل (3-25) پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 51
شكل (3-26) متوسط100 پاسخ ضربه کانال (CM1) 51
شكل (3-27) Exess delay برای 100 کانال مختلف CM1 52
شكل (3-28) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 52
شكل (3-29) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 53
شكل (3-30) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM1) 53
شكل (3-31) پروفایل تاخیر نزولی کانال (CM1) 54
شكل (3-32) انرژی کانال به همراه متوسط و انحراف استاندارد آن (CM1) 54
شكل (3-33) قدر مطلق پاسخ ضربه 100کانال مدل (CM1) 56
شكل (3-34) متوسط پاسخ ضربه 100 کانال (CM1) 56
شكل (3-35) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM1 57
شكل (3-36) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM1 57
شكل (3-37) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM1) 58
شكل (3-38) تعداد مسیرهای بیش از % 85 انرژی کل (CM1) 58
شكل (3-39) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM1) 59
شكل (3-40) قدر مطلق پاسخ ضربه 100 کانال (CM2) 60
شكل (3-41) متوسط پاسخ ضربه حقیقی 100 کانال (CM2) 60
شكل (3-42) Exsess delay برای 100 کانال مختلف CM2 61
شكل (3-43) RMS delay spread برای 100 کانال مختلف CM2 61
شكل (3-44) تعداد مسیرهای با dB 10 تضعیف نسبت به پیک (CM2) 62
شكل (3-45) تعداد مسیرهای % 85 انرژی کل (CM2) 62
شكل (3-46) پروفایل تاخیر نزولی توان (CM2) 63
شكل (4-1) ساختار گیرنده فیلتر منطبق 66
شكل (4-4) مقایسه آشکارساز کورتسیس با آشکارساز انرژی براساس کانال CM1 88
شكل (4-5) مقایسه آشکارساز کورتسیس با آشکارساز انرژی براساس کانال AWGN 89
شكل (4-6) مقایسه آشکارساز انرژی وزن بهینه، زیر بهینه و آشکار انرژی معمولی براساس کانال CM1 90
شكل (4-8) مقایسه آشکارساز TR کلاسیک و TR متوسط گیری شده براساس کانال CM1 92
شكل (4-9) کارایی گیرنده eigen برای تعداد مختلف 93
شكل (4-10) عملکرد BER برای مدل کانالIEEE 802.15.3a CM1 94
شكل (4-11) عملکرد BER برای مدل کانال IEEE 802.15.3a CM8 95
شكل (4-12) بهترین فیلتر گیرنده معین برای کانال CM1 مطابق بهینه سازی تکراری معیار J-div rank-1 96
شكل (5-1) عملکرد BER آشکارساز GLR و GLR-SDR با تعداد مراحل تصادفی مختلف در حالت …. 111
شكل (5-4) عملکرد BER آشکارساز IGLR-SDR با مختلف برای و ….. 114
شكل (5-5) عملکرد BER آشکارساز IGLR-SDR با مختلف برای و …… 115
شكل (5-6) مقایسه عملکرد آشکارساز IGLR-SDR، GLR-SDR، ED و KD برای ، و در حالت کانال CM1 116
شكل (5-7) مقایسه عملکرد آشکارساز IGLR-SDR، GLR-SDR، ED و KD برای ، و در حالت کانال CM2 117
شكل (5-8) مقایسه عملکرد آشکارساز IGLR-SDR، GLR-SDR و ED برای ، و در حالت کانال CM1 118
شكل (5-9) مقایسه عملکرد آشکارساز IGLR-SDR، GLR-SDR و ED برای ، و در حالت کانال CM2 119
فصل اول
مقدمه
ظهور سیستمهای مخابراتی با عرض پالس بسیار باریک و پهنای باند بسیار وسیع و پیداش کاربردهای متنوع برای آنها، در سالیان اخیر زمینه ساز تحقیقات گسترده ای در جنبه های گوناگون نظری و پیاده سازی عملی چنین سیستمهایی گشته است. سیستمهای فراپهن باند (UWB) از حدود 20 سال قبل در مخابرات نظامی، موقعیت یابی و رادار مورد استفاده قرار گرفته است و اخیرا بر روی الکترونیکهای مصرفی و مخابراتی توجه شده است. لیکن با افزایش تقاضا برای کاربرد تجاری این تکنیک و با تلاش هایی که از اواخر دهه 1990 آغاز شد، در نهایت مجوز استفاده از گستره فرکانسی حدود GHz 10-3، به شرط رعایت محدودیتهای شدید بر سقف توان ارسالی، صادر شد.. در واقع، بسیاری از سیستمهای مخابراتی بی سیم از فرکانسهای باند باریک مجزا به منظور جلوگیری از تداخل با یکدیگر استفاده می کنند. به هر حال، برای سیستمهای UWB به منظور جلوگیری از تداخل با دیگر سیستمها، به شرط رعایت محدودیتهای شدید بر سقف توان ارسالی و طیف تعریف بر طبق FCC میتوانند به کار روند.
سیستمهای UWB ویژگیهای منحصر به فردی نسبت به سیستمهای مخابراتی دیگر دارند. دو ویژگی منحصر به فرد سیستمهای UWB، پهنای باند بسیار وسیع و Duty Cycle پایین آن میباشد. پهنای باند بسیار وسیع منجر به انتقال پالسهای بسیار باریک که بیتهای اطلاعاتی را حمل می کنند، می شود. در واقع سیستمهای UWB، به جای استفاده از توان بسیار بالا در رنج فرکانسهای مجزا، از سیگنالهای با توان پایین و در رنج فرکانسی بسیار زیاد استفاده می کنند. بنابراین ارسال سیگنالهای UWBبه عنوان یک سیگنال نویزی برای سیستمهای مخابراتی دیگر ظاهر شد. سیستمهای UWB برای کاربردهای داخلی که نیاز به نرخ دیتای بالا دارند و در رنج فاصله کوتاه 1 تا 10 متر، میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. Duty Cycle به عنوان نسبتی از زمانی که یک پالس در یک دوره تناوب قرار میگیرد، تعریف می شود که در سیستمهای UWB مقدار آن بسیار کم و در حدود 0.005 میباشد.
لفظ UWB علیرغم معنای نسبتا عامی که تا پیش از دهه 1990 داشت به سیگنالهایی اطلاق شد که دارای پهنای باند حداقل MHz 500 باشند، یا پهنای باند نسبی آنها (نسبت پهنای باند به فرکانس مرکزی) بیش از %20 باشد[3]. پهنای باند نسبی به صورت زیر بیان می شود:
| (1-1) |
فرکانسهای قطع بالا و پایین میباشد. در گزارش FCC [3]، کاربرد UWB در سه گروه طبقه بندی می شود: 1. سیستمهای اندازه گیری و مخابراتی 2. سیستمهای راداری انتقالی 3. سیستمهای تصویری. در اینجا باند طیفی مربوط به گروه اول در شكل (1-1) آمده است. همانطوری که میبینید طیف فرکانسی اختصاص یافته برای ارسال UWB 1/3 تا GHz 6/10 است و ماکزیمم سطح توان مجاز برای ارسال UWB، dBm/MHz 3/41- میباشد، این سطح توان کمتر از سطح توان نویز برای سیستمهای مخابراتی UWB میباشد.
سیستمهای UWB به دلیل استفاده از پهنای باند بسیار زیاد دارای ویژگیهای منحصر به فردی میباشند که سیستمهای UWB را از دیگر سیستمهای باند باریک کلاسیک متمایز میسازد[1،2،5،6،14]. این ویژگیها عبارتند از:
1- توانایی به کارگیری سیستمهای UWB به همراه وجود سیستمهای بیسیم دیگر میباشند. محدودیت توان FCC، نیاز به سیستمهای UWB ی دارد که قادر به ارسال سیگنالهای شبه نویزی باشند که منجر به احتمال کم برای آشکارسازی و تداخل برای سیستمهای دیگر خواهد شدشكل (1-2) .
2- قادر به مصالحه بین فاصله و نرخ دیتا هستند. فرض کنید برای حمل یک بیت دیتا پالس ارسال شود، برای فاصلههای زیاد، به منظور ارسال قابل قبول، می تواند زیاد باشد و زیاد منجر به نرخ دیتای پایین خواهد شد، به عبارت دیگر، می تواند برای فاصله کم کاهش پیدا کند و منجر به نرخ دیتای بالا شود. بنابراین تعداد پالسهای بیشتر بر بیت برای ارسال در فاصلههای زیاد به کار میرود.
3- توانایی داشتن ظرفیت زیاد را دارند. معادله معروف شانون برای ظرفیت، بینش مربوط به مزیت سیستمهای بیسیم UWB را به ما میدهد. مطابق قانون شانون، توانایی ظرفیت یک کانال به صورت زیر بیان می شود:
| (1-2) |
و به ترتیب توان کل سیگنال و توان نویز را بیان می کنند و پهنای باند کانال میباشد. سطح توان ارسالی کم سیستمهای UWB برای ظرفیت کانال بیفایده است، به هر حال، سیستمهای UWB به دلیل پهنای باند زیاد، اثر سیگنال به نویز پایین (SNR) را جبران می کنند. بنابراین سیستمهای UWB برای ظرفیت بالای مخابرات بیسیم پیشنهاد میشوند[5].
[1] Ultra Wideband
[2] Generalized Likelihood Ratio
[3] Semi-definite Relaxation
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :115
قیمت : 14700 تومان
—-
پشتیبانی سایت : * parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
— — —
14,700 تومانافزودن به سبد خرید