پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته
مهندسی برق
مخابرات- سیستم
 
 
تشخیص کور پارامترهای اسکرمبلرهای مبتنی بر LFSR، درداده‌های دیجیتالی
 
 
اساتید راهنما:
دکتر عزیزاله جمشیدی
دکتر محمود فرهنگ
 
 
اسفند ماه ۱۳۹3
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
تشخیص کور پارامترهای اسکرمبلرهای مبتنی بر LFSR، در داده‌های دیجیتالی
به کوشش
زهرا ذاکری
در سیستم‌های مخابراتی دیجیتال از اسکرمبلرهای خطی هم برای رمزنگاری ساده و هم برای شکستن توالی زیادی از بیت‌های یکسان بهره گیری می گردد. موضوع توالی بیت ها، یعنی تعدد زیادی از صفرها و یک‌های پشت سرهم، معمولاً منجر به مشکلاتی در سنکرون سازی می گردد. در واقع روش‌های سفید کردن آماره‌های منبع دیجیتالی بدون بهره گیری از داده‌های حشویات تحت عنوان اسکرمبلینگ اظهار می گردد. در مخابرات و دی‌کد کننده‌ها، اسکرمبلر دستگاهی می باشد که داده‌ها را قبل از ارسال دستکاری می کند و آنها را تغییر می‌دهد. این تغییرات در گیرنده به گونه معکوس انجام می گردد تا به داده‌ی اولیه برسیم.
در این پایان‌نامه پس از معرفی اسکرمبلر و اجزای تشکیل دهنده‌ی آن به مطالعه روش‌های یافتن پارامترهای اسکرمبلر در دو حالت در دست داشتن دنباله متن ورودی (روش برلکمپ-مسی) و حالت دیگر داشتن فقط دنباله‌ی اسکرمبل شده (الگوریتم کلوزیو)، پرداخته می گردد و نتایج آن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. پس از آن حالتی را در نظر می‌گیریم که داده‌های اسکرمبل شده پس از عبور از کانال دچار خطا شده و در حضور نویز کانال به شناسایی پارامترهای اسکرمبلر می‌پردازیم و اثر نویز را روی داده‌های خروجی از دو نوع اسکرمبلر(اسکرمبلرهای ضربی و اسکرمبلرهای جمعی) نظاره می‌کنیم. پس از آن به مطالعه روش شناسایی چندجمله‌ای فیدبک اسکرمبلرهای خطی با فرض اینکه بیت‌های منبع قبل از اینکه اسکرمبل شوند توسط کدینگ اصلاح خطا کدگذاری شده‌اند، می‌پردازیم.
 
واژگان کلیدی: اسکرمبلر، ثبات‌های انتقال خطی با پسخورد ، رمزنگاری، کانال دودوئی متقارنBSC، شنود سیگنال
 
 
 
 
فهرست مطالب
عنوان                                                                               صفحه
فصل 1- مقدمه 2
1-1- اسکرمبلر چیست و چرا از آن بهره گیری می کنیم؟ 2
1-2- مزایای بهره گیری از اسکرمبلینگ قبل از ارسال داده 3
1-3- دنباله‌های شبه تصادفی 4
1-4- معیارهای اندازه تصادفی بودن یک دنباله 5
فصل 2- تئوری عملکرد شیفت‌رجیسترهای خطی با پسخورد 8
2-1- ترکیب و ساختار شیفت رجیسترها 8
2-2- سنتز الگوریتم LFSR 11
2-3- نمایش کلاسیک دنباله های LFSR 18
2-4- شبیه‌سازی و نتایج مربوط به اجرای الگوریتم برلکمپ-مسی بر روی دنباله خروجی LFSR 21
فصل 3- شناسایی پارامترهای اسکرمبلرهای خطی 25
3-1- تشخیص پارامترهای اسکرمبلر با بهره گیری از دنباله متن ورودی x(t) 28
3-2- تشخیص پارامترهای اسکرمبلرجمعی فقط با بهره گیری از بایاس متن ورودی 29
3-3- تشخیص پارامترهای اسکرمبلرضربی فقط با بهره گیری از بایاس متن ورودی 39
3-4- الگوریتم کلوزیو اصلاح شده 42
3-5- نتایج شبیه‌سازی الگوریتم کلوزیو روی اسکرمبلرهای ضربی و جمعی 50
فصل 4- شناسایی پارامترهای اسکرمبلر در حضور نویز کانال 54
4-1- تشخیص اسکرمبلر زمانی‌که نویز به صورت بیت‌های تغییریافته باشد 54
4-2- شناسایی اسکرمبلر زمانی‌که درج بیت به صورت نویز در دنباله رخ دهد 59
3-3- نتایج شبیه‌سازی شناسایی چندجمله‌ای اسکرمبلرها در حضور نویز کانال 65
فصل 5- شناسایی پارامترهای اسکرمبلر با بهره گیری از کلمه دوگان انکدر کانال 68
5-1- محاسبه بایاس بعد از کدینگ کانال 69
5-2- بازسازی چندجمله‌ای فیدبک اسکرمبلر بعد از عبور از کدینگ کانال 71
5-3- نتایج مربوط به شناسایی اسکرمبلر قرار گرفته پس از انکدر بلوکی 79
نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………..89
منابع……………………………………………………………………………………………………………………91
چکیده و عنوان انگلیسی……………………………………………………………………………………93
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
عنوان                                                                                   صفحه
شکل ‏2‑1. شمای کلی شیفت رجیستر خطی با فیدبک یا (LFSR) که دارای L-مرحله می‌باشد. 9
شکل ‏2‑2. مثال به کار بردن الگوریتم سنتز LFSR روی دنباله [2] ……………. 15
شکل ‏2‑3 .مدار منطقی مربوط به پیاده‌سازی الگوریتم سنتز LFSR [2] 16
شکل ‏3‑2 توزیع متغیر Z [9] 44
شکل ‏3‑3 مقایسه بین الگوریتم کلوزیو و الگوریتم اصلاح شده [9] 48
شکل ‏3‑4 تعداد بیت‌های لازم برای شناسایی چندجمله‌ای اسکرمبلرهای ضربی در الگوریتم کلوزیو 51
شکل ‏4‑1 عبور بیت‌های اسکرمبلر از کانال همراه با نویز 54
شکل ‏4‑2. فاکتور افزایش تعداد بیت‌ها(I) برحسب d و p مختلف در حضور نویز کانال 57
شکل ‏4‑3 تغییرات P(tx , id-1 + 1, Ñ) بر حسب tx …….. 61
شکل ‏4‑4 تغییرات P(tx , id-1 + 1, Ñ) بر حسب tx ……… 62
شکل ‏5‑1 ترتیب عبور بیت‌ها از انکدر کانال و اسکرمبلر 69
شکل ‏5‑2 چگونگی‌ی ضرب داخلی بین بلوک‌های کد خطی دنباله بیت دریافتی و کلمه دوگان 73
شکل ‏5‑3 توزیع متغیر . 76
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول‌ها
عنوان                                                                                   صفحه
جدول ‏2‑1 چندجمله‌ای‌های بنیادین 21
جدول ‏2‑2 چندجمله ای های تجزیه ناپذیر 21
جدول ‏2‑3 چندجمله‌ای ‌های تجزیه‌پذیر 22
جدول ‏2‑4 نتیجه الگوریتم برلکمپ-مسی روی دنباله‌های همراه با خطا 23
جدول ‏3‑1 الگوریتم شناسایی چندجمله‌ای فیدبک اسکرمبلرهای سنکرون [6] 36
جدول ‏3‑2 عملکرد الگوریتم کلوزیو با بایاس [6] 38
جدول ‏3‑3 عملکرد الگوریتم کلوزیو با بایاس [6] 38
جدول ‏3‑4 الگوریتم شناسایی چندجمله‌ای فیدبک اسکرمبلرهای خود- سنکرون [6] 39
جدول ‏3‑5 عملکرد الگوریتم کلوزیو با بایاس [6] 42
جدول ‏3‑6. نتایج الگوریتم کلوزیو روی اسکرمبلرهای جمعی [9] 46
جدول ‏3‑7 مضارب چندجمله‌ای فیدبک [9] 47
جدول ‏3‑8 عملکرد الگوریتم کلوزیو روی خروجی اسکرمبلرهای جمعی بایاس متن ورودی …. 50
جدول ‏3‑9 عملکرد الگوریتم کلوزیو روی خروجی اسکرمبلرهای جمعی بایاس متن ورودی ….. 50
جدول ‏3‑10 عملکرد الگوریتم کلوزیو روی خروجی اسکرمبلرهای ضربی بایاس متن ورودی …. 50
جدول ‏3‑11 عملکرد الگوریتم کلوزیو روی خروجی اسکرمبلرهای ضربی بایاس متن ورودی ….. 51
جدول ‏4‑1 شناسایی چندجمله ای فیدبک اسکرمبلرهای جمعی همراه با نویز ……… 65
جدول ‏4‑2 شناسایی چندجمله ای فیدبک اسکرمبلرهای جمعی همراه با نویز ………. 65
جدول ‏4‑3 شناسایی چندجمله ای فیدبک اسکرمبلرهای ضربی همراه با نویز ……… 65
جدول ‏4‑4 شناسایی چندجمله ای فیدبک اسکرمبلرهای ضربی همراه با نویز   ………. 66
جدول ‏5‑1 بایاس اعمال شده توسط چند انکدر BCH [9] 71
جدول ‏5‑2 نتایج شناسایی اسکرمبلرقرارداده‌شده پس از کدینگ بلوکی خطی [9] 77
جدول ‏5‑3 نتایج شبیه‌سازی اسکرمبلر پس از کدینگ بلوکی 79
 
 
 
 
 

 

فصل اول
 

فصل 1-

مقدمه

مقدمه

1-1- اسکرمبلر چیست و چرا از آن بهره گیری می کنیم؟

یک سیستم انتقال داده دیجیتالی همواره در ارسال داده‌ها آنها را دچار خطا و آسیب می کند که مقدار این اختلالات و آسیب‌ها بسته به آماره‌های منبع تغییر می کند. گاهی اوقات همزمان‌سازی، تداخل و معضلات اکولایز کردن به آماره‌های منبع مربوط می گردد. اگرچه بهره گیری از حشویات در ارسال کدها تا حدی عملکرد سیستم را از آماره‌های منبع مستقل می کند اما همواره وابستگی‌هایی هست به علاوه اضافه کردن داده‌های حشویات باعث مشکلاتی از قبیل افزایش نرخ سمبل‌های ارسالی و یا اضافه شدن تراز در سمبل‌ها می گردد. در یک سیستم ارسال کد اگر فرض کنیم سمبل‌های ارسالی از نظر آماری از هم مستقل هستند واکاوی و خطایابی آن بسیار آسان‌تر خواهد گردید. به چنین منبعی که سمبل‌های آن از نظر آماری از هم مستقل هستند منبع سفید می‌گوییم زیرا که واکاوی آن مانند نویز سفید گوسی می باشد. روش‌های سفید کردن آماره‌های منبع دیجیتالی بدون بهره گیری از داده‌های حشویات تحت عنوان اسکرمبلینگ[1] اظهار می گردد. در مخابرات و دی‌کد کننده‌ها، اسکرمبلر[2] دستگاهی می باشد که داده‌ها را قبل از ارسال دستکاری می کند و آنها را تغییر می‌دهد. این تغییرات در گیرنده به گونه معکوس انجام می گردد تا به داده‌ی اولیه برسیم. انواع روش‌های اسکرمبلینگ در ماهواره و مودم‌های [3]PSTN مورد بهره گیری قرار می‌گیرد. اسکرمبلر را می‌توان درست قبل از یک کدگذار FEC[4] قرار داد یا اینکه می‌توان پس از FEC و قبل از بلوک مدولاسیون قرار داد.
کوشش ما در این پژوهش بر این می باشد که روش‌ها و تکنیک‌های مختلف در شناسایی پارامترهای اسکرمبلر‌های خطی را مورد مطالعه قرار دهیم. این کار با داشتن رشته بیت‌های خروجی و بر اساس فرضیه‌هایی روی بیت‌های ورودی اسکرمبلر انجام می گردد. البته شخصی که این کار را با بهره گیری از بیت‌های خروجی انجام می‌دهد بایستی دو مقوله را در نظر بگیرد آغاز اصلاح خطا و سپس استخراج پارامترهای اسکرمبلر. با در نظر داشتن خطی بودن اسکرمبلرهای مورد بحث، بهره گیری از روش‌های جبری برای تخمین پارامترهای اسکرمبلر کارآمدترین روش‌ می‌باشد. خصوصاً شیفت رجیسترهای خطی با پسخورد که تابع فیدبک آنها تابعی خطی می‌باشد که در ادامه بیشتر در این باره تبیین داده شده می باشد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق: شناسایی چند حالت گفتاری در زبان فارسی

1-2- مزایای بهره گیری از اسکرمبلینگ قبل از ارسال داده

  1. با این روش بدون اضافه کردن داده‌ی حشویات به پیام ارسالی، می‌ توان در تجهیزات گیرنده دقت Time Recovery را افزایش داد.
  2. با پراکنده کردن انرژی در کل سیگنال حامل، احتمال تداخل سیگنال‌های حامل را کاهش می‌دهد و وابستگی چگالی طیفی بین داده‌های اسکرمبل شده و داده‌های واقعی ارسال شده را از بین می‌برد.
  3. امنیت ارسال داده را بالا می‌برد و در رمزنگاری می‌توان از اسکرمبلرها بهره گیری نمود. زیرا که حالت ایده‌آل یک متن رمز شده این می باشد که یک دنباله‌ی کاملاً تصادفی باشد. به تعبیری بیت‌های دنباله از یکدیگر کاملاً مستقل باشند و احتمال صفر و یک بودن برابر باشد و بتوان از روی کلیدی محدود و کوتاه، دنباله‌ای طویل و [5]i.d تولید نمود.

1-3- دنباله‌های شبه تصادفی

به مقصود شبیه سازی و تست سیستم‌های ارتباطی دیجیتال، به دنباله‌هایی که تقریبی ازدنباله های تصادفی دودویی ایده آل می‌باشند نیاز داریم. در تولید دنباله شبه تصادفی دودویی از شیفت رجیسترهای خطی فیدبکی بهره گیری می کنیم. می توان با یک تغییر ساده در این مدارها از آنها به عنوان اسکرمبلر/دی اسکرمبلر های خود سنکرون دیجیتال بهره گیری نمود. اسکرمبلر ها با شکستن رشته طولانی 0 یا 1در داده ها اجازه می دهند تا حلقه های ردیابی در گیرنده به شکل مخفی و پنهان حفاظت و نگهداری گردد.
اگر نرخ داده بسیار بالا باشد، این اسکرمبلر ها و دی اسکرمبلر ها را می توان با مدارهای ساده ساخت. در نرخ متوسط داده ها ​​مانند مودم خط تلفن ، آن را می توان با چند خط کد ساده اجرا نمود. ترکیب این تابع وسایر ویژگی های آن به کد ، می توان سخت افزارهای اضافی را از میان می برد. این روش قابلیت اطمینان را افزایش و هزینه های تولید را کاهش می دهد.
یک دنباله تصادفی دودویی ایده آل در واقع یک دنباله نامتناهی مستقل و دارای توزیع یکنواخت می باشد که متغیرهای تصادفی در آن هر یک از مقادیر 0 یا 1 را با احتمال 0.5 می‌پذیرند. این دنباله را می توان با رشته داده های تولید شده توسط منابع دودویی مدل نمود. با شیفت رجیسترهای خطی فیدبکی می‌توان به بهترین تقریب برای دنباله های تصادفی دودویی دست پیدا نمود. دنباله‌ی به دست آمده به این روش شبه تصادفی ، شبه نویز ، حداکثرطول ، یا دنباله نامیده می شوند.
برای شبیه‌سازی دنباله دودوئی تصادفی، ما به دنبال شیفت‌رجیستری هستیم که اگر طول آن رجیستر باشد، دنباله‌ای که تولید می کند دارای بزرگترین دوره ممکن یعنی  باشد. چنین دنباله‌ای، “دنباله‌ای با طول حداکثر” نامیده می گردد. می‌توان نشان داد شیفت‌رجیستری دنباله‌‌ای با طول حداکثر را تولید می کند که چند جمله‌ای اتصال آن (در فصل بعد در مورد چندجمله‌ای اتصال تبیین داده شده می باشد.) از نوع چند جمله‌ای بنیادین باشد. چند جمله ای بنیادین از هر درجه‌ای هست. شرط لازم برای اینکه یک چند جمله ای بنیادین باشد این می باشد که تجزیه ناپذیر باشد اما این شرط کافی نیست. زمانی یک چند جمله ای با ضرایب باینری در مبنای دودوئی را تجزیه ناپذیر می‌گوییم که که نتوانیم آن را به چند جمله ای باینری با ضرایب و در جه حداقل 1 تجزیه کنیم.
[1]Scrambling.
[2]scrambler.
[3]Public Switched Telephone Network.
[4]Forward Error Correction.
[5]Independent and Identically Distributed.
***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 و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :105

قیمت : 14700 تومان

***

—-

دسته‌ها: مهندسی برق