در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – مخابرات

عنوان:

مطالعه و شبیه سازی روش های آشکارسازی در سیستم های UWB

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده:
تقاضا برای مخابرات دسترسی چندگانه بی سیم در محیط های بسته روز به روز در حال افزایش می باشد.
از آنجا که در این سیستم ها اکثرا، تعداد کاربران و نرخ ارسال هر دو می تواند بسیار بالا باشد، لازم می باشد که سیستم هایی با پهنای باندی بسیار وسیع تر از سیستم های موجود، برای سرویس دهی به نرخ بالای اطلاعات ارسالی به کار گرفته شوند. این سیستم ها را با نام سیستم های باند وسیع (Ultra Wide Band) می شناسیم که در اوایل دهه 1990 مفهوم آنها به صورت گسترده ای مطرح گردید.
نخستین سیستم باند وسیعی که پیشنهاد گردید و عملکرد آن مورد مطالعه قرار گرفت یک سیستم مخابرات دسترسی چندگانه با بهره گیری از الگوهای پرش زمانی به نام TH-UWB بود. روش دیگری که بعد از آن مطرح گردید ترکیب مدولاسیون چندحاملی با تکنیک پرش فرکانسی با نام MC-FH می باشد.
تاکنون عملکرد این سیستم با مدولاسیون BPSK و آشکارسازی همدوس مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. با در نظر داشتن اینکه آشکارسازی همدوس در خیلی از کاربردها عملی نمی باشد، در این پایان نامه به مطالعه کارایی این سیستم با آشکارسازی غیرهمدوس نیز می پردازیم و عملکرد آن را با سیستم رایج باند وسیع یعنی TH-UWB مقایسه می کنیم. در سیستم MC-FH با در نظر داشتن چگونگی آشکارسازی، مدولاسیون BFSK را انتخاب می کنیم. برای کامل بودن مقایسه دو سیستم، کارایی سیستم MC-FH با این نوع مدولاسیون و با آشکارسازی همدوس را هم محاسبه می کنیم. در ضمن کلیه محاسبات و مقایسه های ما در دو کانال AWGN و فیدینگ خواهد بود.
نتایج ب دست آمده بیانگر این می باشد که سیستم TH-UWB در اکثر مواقع دارای کارایی بهتری نسبت به سیستم MC-FH غیر همدوس می باشد، در حالی که بهره گیری از آشکارساز همدوس در سیستم MC-FH در بعضی از موردها می تواند عملکردی بهتر از عملکرد سیستم TH-UWB را سبب گردد.
مقدمه:
سیستم های مخابرات بی سیم داخل ساختمان دارای اهمیت فوق العاده ای هستند. علاوه بر مخابرات صحبت که در چنین محیط هایی بسیار مورد احتیاج می باشد، به علت گسترش روزافزون شبکه های اطلاعاتی کامپیوتری و کامپیوترهای همراه قابل حمل متصل به شبکه های محلی یا جهانی اهمیت چنین سیستم هایی هر روز بیش از گذشته احساس می گردد. به علاوه وجود چنین شبکه هایی می تواند حتی برای شبکه های کامپیوتری ثابت نیز بسیار مفید واقع گردد زیرا نیاز به سیم کشی ندارد. چنین شبکه هایی در قسمت فیزیکی می توانند به صورت رادیویی یا نوری طراحی شوند. مخابرات نوری داخل ساختمان دارای محاسن و معایب مخصوص به خود می باشد. با در نظر داشتن پهنای باند بالای نوری، این سیستم ها بالقوه قادر به پشتیبانی از تعداد زیادی کاربران با نرخ ارسال های بسیار بالا هستند. به علاوه زیرا نور از اجسام عبور نمی کند، چنین سیستم هایی دارای امنیت بالا در برابر استراق سمع هستند. همچنین تداخل خودی و چند کاربره نیز نمی تواند از دیوارها عبور کند و در یک ساختار سلولی مناسب به خوبی محدود می گردد. از طرف دیگر همین خاصیت نور باعث ایجاد محدودیت هایی در این سیستم ها نسبت به سیستم های رادیویی می گردد. به عنوان مثال موانع لحظه ای که در یک محیط شلوغ وجود دارند می توانند برای لحظاتی باعث قطع کامل ارتباط گردند. به علاوه هر اتاق یا محوطه به تجهیزات مجزای ارتباطی نیاز دارند و با در نظر داشتن آنکه پهنای باند نوری در اکثر موردها بسیار وسیع تر از نیاز کاربران می باشد عملا نمی توان از پهنای باند بالای نوری بهره گیری بهینه نمود. به علاوه در ساختمان های دارای موانع متعدد امکان ایجاد نقاط کور زیاد می باشد. اما مهمترین مشکل سیستم های رادیویی را می توان در پهنای باند نسبتا پایین آن دانست. همان گونه که گفتیم مشخصه سیستم های مخابرات داخل ساختمان تعداد کاربران زیاد با نرخ اطلاعات بالا در یک محیط کوچک می باشد. به طوری که سیستم های مخابرات رادیویی سلولی با پهنای باندهای اختصاص یافته فعلی، توانایی پشتیبانی از نیازهای فزاینده مخابرات داخل ساختمان را نخواهد داشت. راه حل معمول، سلول بندی مناسب (سلول های کوچک و تراکم بالا) برای بهره گیری مجدد از پهنای باند موجود می باشد که خود می تواند باعث پیچیدگی زیاد در لایه های فیزیکی و کنترل شبکه گردد.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف
سیستم های مخابرات بی سیم داخل ساختمان دارای اهمیت فوق العاده ای هستند. علاوه بر مخابرات صحبت که در چنین محیط هایی بسیار مورد احتیاج می باشد، به علت گسترش روزافزون شبکه های اطلاعاتی کامپیوتری و کامپیوترهای همراه قابل حمل متصل به شبکه های محلی یا جهانی اهمیت چنین سیستم هایی هر روز بیش از گذشته احساس می گردد. به علاوه وجود چنین شبکه هایی می تواند حتی برای شبکه های کامپیوتری ثابت نیز بسیار مفید واقع گردد زیرا نیاز به سیم کشی ندارد. چنین شبکه هایی در قسمت فیزیکی می توانند به صورت رادیویی یا نوری طراحی شوند. مخابرات نوری داخل ساختمان دارای محاسن و معایب مخصوص به خود می باشد. با در نظر داشتن پهنای باند بالای نوری، این سیستم ها بالقوه قادر به پشتیبانی از تعداد زیادی کاربران با نرخ ارسال های بسیار بالا هستند. به علاوه زیرا نور از اجسام عبور نمی کند، چنین سیستم هایی دارای امنیت بالا در برابر استراق سمع هستند. همچنین تداخل خودی و چند کاربره نیز نمی تواند از دیوارها عبور کند و در یک ساختار سلولی مناسب به خوبی محدود می گردد. از طرف دیگر همین خاصیت نور باعث ایجاد محدودیت هایی در این سیستم ها نسبت به سیستم های رادیویی می گردد. به عنوان مثال موانع لحظه ای که در یک محیط شلوغ وجود دارند می توانند برای لحظاتی باعث قطع کامل ارتباط گردند. به علاوه هر اتاق یا محوطه به تجهیزات مجزای ارتباطی نیاز دارد و با در نظر داشتن آنکه پهنای باند نوری در اکثر موردها بسیار وسیع تر از نیاز کاربران می باشد عملا نمی توان از پهنای باند بالای نوری بهره گیری بهینه نمود. به علاوه در ساختمان های دارای موانع متعدد امکان ایجاد نقاط کور زیاد می باشد. اما مهمترین مشکل سیستم های رادیویی را می توان در پهنای باند نسبتا پایین آن دنست. همان گونه که گفتیم مشخصه سیستم های مخابرات داخل ساختمان تعداد کاربران زیاد با نرخ اطلاعات بالا در یک محیط کوچک می باشد. به طوری که سیستم های مخابرات رادیویی سلولی با پهنای باندهای اختصاص یافته فعلی، توانای پشتیبانی از نیازهای فزاینده مخابرات داخل ساختمان را نخواهد داشت. راه حل معمول، سلول بندی مناسب (سلول های کوچک و تراکم بالا) برای بهره گیری مجدد از پهنای باند موجود می باشد که خود می تواند باعث پیچیدگی زیاد در لایه های فیزیکی و کنترل شبکه گردد. نکته دیگری که می توان در مورد سیستم های رادیویی ذکر نمود این می باشد که این سیستم ها در مقایسه با سیستم های نوری با قوانین بیشتری از نظر بهره گیری فرکانسی محدود هستند زیرا امواج رادیویی در همه جهات پراکنده می شوند و بر دیگر سیستم ها تاثیر می گذارند و به علاوه به علت شفافیت دیوار نسبت به امواج رادیویی این سیستم ها از محیط خارج ایزوله نیستند. به مقصود حل معضلات سیستم های مخابرات سیار رادیویی در سیستم های جدید پهنای باندهای وسیع تری در نظر گرفته شده می باشد که در این پایان نامه نیز بر روی این سیستم ها تمرکز کرده و عملکرد آنها را مقایسه می کنیم. این سیستم ها را با نام سیستم های باند بسیار وسیع (UWB) می شناسیم. اصطلاح wideband به گونه رایج برای سیستم هایی به کار می رود که پهنای باند مدوله شده بسیار بالایی دارند، پس به نرخ ارسال داده بسیار بالایی می توانند دست یابند. اما مقصود ما در اینجا از wide band بهره گیری از سیگنال های طیف گسترده شده ای می باشد که خود به خود و حتی بدون مدولاسیون داده، پهنای باند فوق العاده زیادی دارند و می توانند به کارایی بسیار بالا در مخابرات داخل ساختمان مانند تعداد کاربران با نرخ ارسال زیاد دست یابند. به بیانی دیگر مهمترین مشکل سیستم های مخابراتی رادیویی عرفی یعنی پهنای باند در این سیستم ها مرتفع گردیده می باشد. بنا به تعریف هر سیگنالی که پهنای باند 10dB آن حداقل 25% فرکانس مرکزیش باشد سیگنال UWB گفته می گردد یا به بیانی دیگر کل پهنای باند آن – محدوده فرکانسی اشغالی بین نقاطی که 10dB پایین تر از نقطه ماکزیمم طیف هستند – بیشتر از 0/5 گیگاهرتز باشد.
مفهوم UWB توسط مارکونی در حدود سال 1927 معرفی گردید. در آن وقت فرستنده های Spark Gap  سیگنال های پالسی تداخلی با پهنای باند بسیار زیاد به وجود می آوردند که مخابرات جهانی به دلیل بهره گیری این فرستنده ها از طیف بسیار وسیع، بهره گیری از آنها را به نفع فرستنده های باند باریک و رادیویی که در تخصیص باندها به نحو خوبی اقدام می کردند، ممنوع نمود. سازمان نظامی آمریکا در دهه 1960 با تصمیم گیری براساس پالس در مخابرات امن خود جرقه ای دوباره به این سیستم ها زد و در نهایت در اوایل دهه 1990 این مفهوم به صورت گسترده ای مطرح گردید. همزمان با آن تکنولوژی ساخت آنها نیز پیشرفت قابل ملاحظه ای نمود که در نتیجه آن سیستم های UWB به صورت تجاری درآمدند. همانطور که می دانیم بر طبق قضیه شانون، ظرفیت به صورت خطی با پهنای باند رشد پیدا کرده و پیش روی به صورت لگاریتمی با کاهش سیگنال به نویز افت پیدا می کند. این ارتباط اظهار می کند که ظرفیت رادیویی با افزایش پهنای باند وسیعتر از افزایش سیگنال به نویز رشد پیدا می کند. پس برای WPANها که تنها به ارسال در مسافت های کوتاه می پردازند و تلفات مسیر کم و تقریبا ثابتی دارند، ظرفیت بالاتر با افزایش پهنای باند اشغالی می تواند به دست آید. پس بسیاری از کمپانی ها مثل Xtereme Spectrum و Time Domain اظهار کردند که بایستی به آنها برای ارسال دلخواه بر روی یک پهنای باند بسیار وسیع با یک توان تشعشعی که محدوده آن توسط FCC تعیین می گردد اجازه داده گردد. این نظریه که سرویس های بی سیم با توان پایین می توانند در کنار سایر سرویس ها کار کنند عاملی برای قبول این خواسته و پذیرش سیستم UWB توسط FCC گردید و در فوریه 2002، اولین اجازه شروع به کار این سیستم ها تحت قواعد بخش پانزده FCC با اندکی محدودیت صادر گردید.
تعداد صفحه : 151
قیمت : 14700 تومان

 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد برق الکترونیک: طراحی و شبیه سازی مبدل آنالوگ به دیجیتال توان پایین

***

دسته‌ها: مهندسی برق