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

گروه مهندسی برق گرایش مخابرات سیستم

عنوان:

پردازش فضا – زمان در کانال های MIMO

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
پس از احساس نیاز در نسل سوم مخابرات سیار به سرعت انتقال بالاتر و ظرفیت بیشتر و داشتن کیفیتی مانند تلفن ثابت، نظریه به کارگیری کانال های MIMO توجهات بسیاری را به خود جلب نمود. برای بهره گیری هرچه بهتر از این کانال ها، علاوه بر اجرای تکنیک دایورسیتی فضایی در کانال های MIMO، می توان سمبل ها را در چندین بازه زمانی مختلف ارسال نمود و همزمان دایورسیتی زمانی را نیز به اجرا درآورد. الگویی که برای اجرای همزمان این دو دایورسیتی به کار می رود، کدهای فضا – زمان نامیده می گردد. درست می باشد که اعمال کدهای فضا – زمان بر روی سمبل های ارسالی، کیفیت دریافت را افزایش می دهد، اما متاسفانه پردازش این گونه کدها، زمان زیادی را می طلبد و این، با نیازمندی های مخابرات بی سیم نسل 3 و بالاتر همخوانی ندارد. به همین دلیل توجهات به روش های کدگشایی شبه بهینه جلب گردید که در آنها در ازای اندکی تقلیل عملکرد سیستم، پیچیدگی کدگشایی به شدت کاهش پیدا می کند. یکی از این روش ها که بر مبنای اصول کدگشایی ML استوار می باشد، به کدگشایی کروی معروف می باشد. تحقیقات قبلی نشان داده که کدگشایی کروی روی سمبل های M-QAM در کانال های MIMO عملکرد مناسبی دارد و امروزه تحقیقات حول کاهش هرچه بیشتر پیچیدگی الگوریتم های این گونه کدگشایی قرار دارد. در این پایان نامه، پس از مطالعه کدهای فضا – زمان و اصول کدگشایی آنها، الگوریتم II، یکی از پرکاربردترین روش های پیاده سازی کدگشایی کروی، مطالعه می گردد. در ادامه، پیشنهادی برای بهبود عملکرد الگوریتم II ارائه شده که با زبان نمودارهای حاصل از شبیه سازی کانال اندازه این بهبود نشان داده می گردد. همچنین پیشنهادی نیز برای کاهش پیچیدگی الگوریتم II اظهار شده می باشد که با استخراج نتایج حاصل از شبیه سازی این ایده، تاثیر مثبت آن در کاهش پیچیدگی الگوریتم II تغییریافته در کانال های MIMO عیان می گردد.
به علاوه، در این پژوهش با به کارگیری نتایج شبیه سازی کانال های MIMO در حالات گوناگون (تعداد متنوع آنتن، SNRهای مختلف و M-QAMهای گوناگون)، با دقت بالا، نشان داده می گردد که مقدار اولیه شعاع کره ای که برای کدگشایی کروی انتخاب می گردد چه تاثیری در عملکرد و پیچیدگی سیستم دارد. در نهایت با تحلیل نتایج شبیه سازی، راهکاری برای انتخاب مناسب “شعاع اولیه کره جستجو” به عنوان شرایط اولیه الگوریتم II ارائه می گردد.
مقدمه
در اواخر دهه نود میلادی، به کارگیری دایورسیتی فضایی که در گیرنده، برای افزایش بهره و کاهش اثر فیدینگ مرسوم بود، در فرستنده نیز مورد توجه قرار گرفت. بالتبع تحقیقات گوناگونی نشان دادند که تحت ساختارهای خاصی، کانال های بی سیم که چندین آنتن ارسال و چندین آنتن دریافت داشته باشند یا اصطلاحا MIMO باشند، دارای کیفیت و ظرفیت بهتری خواهند بود. از آن وقت بود که ایده کدینگ فضا – زمان شکل گرفت تا با ترکیب دایورسیتی فضایی، دایورسیتی زمانی و کدینگ مناسب، سیستم از مزایای هر سه تکنیک برخوردار گردد.
در سال 1998 اولین و ساده ترین کد فضا – زمان در مأخذ [1] برای 2 آنتن ارسال و 2 آنتن دریافت ارائه گردید که به دلیل خطی بودن کد، کدگشایی ساده ای داشته اما با وجود این برای آشکارسازی نهایی کد از کدگشای ML بهره گیری می گردید. در سال 1999 در مأخذ [2] کد فضا – زمان جدیدی برای بیش از 2 آنتن پیشنهاد گردید که اصولش شباهت زیادی به کد فضا – زمان قبلی داشت. در همان سال معیارهای ریاضی طراحی کدهای فضا – زمان که بهره کدینگ و بهره دایورسیتی مناسب را تامین کند در مأخذ [3] منتشر گردید. از آن به بعد، با به کارگیری این معیارها، کدهای فضا – زمان گوناگونی طراحی گردیدند. براساس اصول طراحی، این کدها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که هریک چند شرط از شرایط زیر را برآورده می سازند:
1) تأمین حداکثر ظرفیت
2) حداکثر عملکرد
3) نرخ انتقال بالا
4) کمترین پیچیدگی در مرحله کدگشایی
5) داشتن دایورسیتی کامل با هر نوع منظومه و هر تعداد از آنتن های ارسال و دریافت
سال ها بود که مزایای مدولاسیون چند سطحی M-QAM شناخته شده بود، با رواج کانال های MIMO و بالا رفتن سرعت انتقال، لزوم بهره گیری از این مدولاسیون بیشتر احساس گردید. از طرفی به علت ساختار لتیسی منظومه این نوع مدولاسیون، مناسبترین مدولاسیون برای کدگشایی آسانتر در کانال های MIMO به حساب می آید و در تحقیقات کنونی روی کدهای فضا – زمان، بیشتر همین مدولاسیون را به کار می برند.
تحقیقات گوناگونی که روی عملکرد کدهای فضا – زمان صورت گرفت، نشان داد که کدگشایی تأثیر عمده ای روی کارآیی سیستم دارد. کدگشایی ML در این موردها بهترین عملکرد را داراست. اما به دلیل اجرای طولانی این نوع کدگشایی، خصوصا وقتی منظومه پرنقطه باشد، مناسب مخابرات بی سیم کنونی نیست. در سال 1998 در مأخذ [4]، روش شبه بهینه ای به نام کدگشایی کروی برای اجرای کدگشایی ML به کار گرفته گردید و پس از آن در اکثر تحقیقات از آن بهره گیری گردید. در سال 2003 در مأخذ [5] الگوریتم های مناسب کدگشایی کروی برای اجرای کدگشایی ML روی کانال های MIMO گوسی خطی ارائه گردید که بیش از گذشته کیفیت این کدگشایی را برای لتیس های محدود نشان داد. همچنین تحقیقات گوتاگونی اکثرا برای بهینه سازی الگوریتم های اجرای کدگشایی کروی و کاهش اندازه محاسبات این الگوریتم ها صورت گرفت. در همین راستا در سال 2005، مأخذ [6] الگوریتم II (ارائه شده در مأخذ [5]) را برای منظومه های M-QAM مستطیلی بهبود بخشید و عملکرد آن را برای منظومه 64-QAM در کانالهای فیدینگ MIMO با 4 آنتن ارسال و 4 آنتن دریافت، شبیه سازی نمود. الگوریتم های کدگشایی کروی بر “انتخاب یک کره و یافتن نزدیک ترین نقطه لتیس به سیگنال دریافتی که در این کره محصور باشد”، استوار می باشد. در بسیاری از مقالات اخیر تصریح شده می باشد که انتخاب شعاع این کره در اندازه محاسبات الگوریتم تأثیر عمده ای دارد؛ اما در مورد اندازه این تأثیر بحثی به میان نیامده می باشد. در این پایان نامه با بهره گیری از نرم افزار MATLAB، کانال های MIMO با فیدینگ تخت رایلی و مدولاسیون M-QAM مستطیلی شبیه سازی شده و الگوریتم II برای کدگشایی ML رشته های ارسالی در این اعمال گردیده می باشد. با این کار تاثیر دقیق انتخاب شعاع کره در اندازه محاسبات کدگشایی، در کانال های MIMO در شرایط متفاوت از لحاظ تعداد آنتن های ارسال و دریافت، تعداد نقاط منظومه و اندازه SNR نشان داده شده می باشد. همچنین در این پژوهش مشخص شده می باشد که اندازه شعاع اولیه کره در عملکرد سیستم نیز تاثیر دارد. به علاوه در اینجا پیشنهاد شده می باشد که با انتخاب شعاع نهایی کره؛ می توان از محاسبات اضافی که تاثیری در عملکرد سیستم ندارد؛ کاست. این پیشنهاد با شبیه سازی ایده و استخراج نتایج شبیه سازی در کانال های MIMO، کاملا مطالعه شده می باشد.
ساختار کلی پایان نامه به تبیین زیر می باشد:
در فصل اول به مزایای کانال های MIMO، ظرفیت آنها و انواع کدینگ کانال که برای این کانال ها رایج می باشد، پرداخته شده تا جایگاه کدینگ فضا – زمان و کدگشایی نگاشت، در این کانال ها مشخص گردد. در انتهای این فصل، انواع فیدینگ و نویز در کانال های بی سیم ارائه شده تا فرضیات شبیه سازی کانال که در این پایان نامه بهره گیری شده، واضح تر گردد.
در فصل دوم، مدولاسیون M-QAM و پارامترهایش معرفی شده و سپس لتیس ها و تئوری های مربوط به آن ارائه می گردد تا به کمک ریاضیات، ارزش و توانایی های این مدولاسیون در کانال های MIMO شناخته گردد و دلیل انتخاب آن در اینجا مشخص گردد.
در فصل سوم، اصول کدینگ فضا – زمان و معیارهای انتخاب کد مناسب مطالعه می گردد تا مقدمه ای برای برشمردن چند نوع باارزش از این کدها باشد. در ادامه در فصل چهارم چند نوع از انواع کاربردی کدینگ فضا – زمان، به ترتیب از ساده به پیچیده، معرفی شده و تا حدی به خواص شان پرداخته می گردد. با معرفی هریک از روش های کدینگ، روش مناسب کدگشایی آن که در مقالات پیشنهاد شده، ارائه می گردد تا وابستگی پردازش این کدها به کدگشایی و اهیمت این روش کدگشایی در عرصه کدینگ فضا – زمان نمایان گردد.
تعداد صفحه : 155
قیمت : 14700 تومان

 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد برق قدرت: مدلسازی عدم قطعیت در قابلیت اطمینان سیستم های قدرت

***

—-

دسته‌ها: مهندسی برق

دیدگاهتان را بنویسید