موسسه آموزش عالی خاوران

عنوان

بهبود عملکرد سیستم­های مخابراتی آشوبی با بهره گیری از مدولاسیون­های چندحاملی

 دکتر سعید شعرباف تبریزی و دکتر علی اکبر خزاعی

پایان نامه برای دریافت کارشناسی ارشد

در مهندسی مخابرات سیستم

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه 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)

فهرست مطالب
فصل اول  کلیات و مقدمه ………………………………………………………………………….
 1-1  تئوری آشوب و تاریخچه آن ……………………………………………………………………………..
1-2 تاریخچه کاربرد آشوب در ارسال داده­ها ……………………………………………………..
1-3 سیستم­ مخابرات آشوبی طیف گسترده ………………………………………………………………
1-3-1 ویژگی­های اصلی مخابرات آشوبی ……………………………………………………………
2-3-2 سیستم دیجیتال و آنالوگ آشوبی …………………………………………………………………..
1-3-2-1 سیستم­های آنالوگ ………………………………………………………………………………….
1-3-2-1-1 پوشاندن با آشوب (CM ) …………………………………………………………………………..
1-3-2-1-2  مدولاسیون ضرب آشوب ……………………………………………………………………………
1-3-2-2 سیستم­های مخابراتی دیجیتال آشوبی ……………………………………………………………………
1-3-2-2-1 سیستم سوئیچینگ آشوب …………………………………………………………………….
1-3-2-2-2 سیستم سوئیچینگ آشوب تفاضلی ……………………………………………………………………………………………..
1-3-2-3 دیگر طرح های سیستم آشوبی …………………………………………………………………………………………………………..
1-3-2-3-1 سیستم روشن-خاموش آشوب ……………………………………………………………………………………………………….
1-3-2-3-2 سیستم فرکانسی DCSK …………………………………………………………………………………………………………
1-3-3  مولدهای آشوبی ……………………………………………………………………………………………..
1-3-3-1  نگاشت معادله درجه دوم ……………………………………………………………………………………..
فصل دوم  مروری بر مطالعات انجام گردیده ……………………………………………………………….
2-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………
2-2 کارهای انجام شده توسط دیگران …………………………………………………………………………………….
2-2-1 مطالعات انجام شده در کانال AWGN ………………………………………………………………..
2-2-1-1 بهبود عملکرد سیستم MC-DS/CDMA و MIMO MC-DS/CDMA  با بهره گیری از دنباله
 گسترده آشوبی …
2-2-1-2 بهبود عملکرد FM-DCSK ………………………………………………………………………………..
2-2-1-3  بهبود عملکرد سیستم   FM-DCSK UWB…………………………………………………..
2-2-1-4 عملکرد سیستم  DS/CDMA با مخابرات آشوبی ……………………………………………
2-2-1-5  طراحی سیستم ارتباطی آشوبناک…………………………………………………………….
2-2-1-6  بهره گیری از طیف گسترده آشوبناک درسیستم OFDM………………………………………..
2-2-2  کانال محوشدگی چندمسیره ……………………………………………………………………..
2-2-2-1 بهبود عملکرد سیستم طیف گسترده چریپ با مولد آشوبی……………………………………..
2-2-3  کانال­های نویزی AWGN و محوشدگی چندمسیره …………………………………………………………………………
2-2-3-1 بهبود عملکرد سیستم­های طیف گسترده با مخابرات آشوب…………………………………………………………….
2-2-3-2  طراحی سیستم ارتباطی آشوبناک …………………………………………………………………………………………………….
2-2-3-3  بهره گیری از طیف گسترده آشوبناک در سیستم OFDM………………………………………………………………….
فصل سوم طراحی بهینه سیستم­های آشوبی چندحاملی …………………………………………………………………………
3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………..
3-2 سیستم فرستنده و گیرنده OFDM………………………………………………………..
3-2-1 ساختار فرستنده و گیرنده OFDM …………………………………………………..
3-2-2  کانال­های  SUI برای استاندار  IEEE 802.16a………………………………………..
3-3 طراحی سیستم­های آشوبی چندحاملی ……………………………………………………………………………………………………….
3-3-1 نتایج شبیه سازی برای سیستم­های بهینه شده مخابرات آشوبی …………………………………………………………..
فصل چهارم  طراحی بهینه مولد آشوبی در سیستم­های آشوبی چندحاملی………………………………………..
4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………….
4-2 مطالعه نوع مولد­های آشوبی مختلف بر عملکرد سیستم آشوبی چندحاملی………………………………………………..
4-2-1 نتایج شبیه­سازی تاثیر نوع مولد آشوبی بر روی سیستم­های آشوبی چندحاملی …………………………………..
4-3 مقایسه یک مولد آشوبی با دو پارامتر مختلف در سیستم­های آشوبی چندحاملی ……………………………………..
4-3-1  نتایج شبیه­سازی یک مولد آشوبی با دو پارامتر مختلف ………………………………………………………………………..
4-4  تغییر اندازه دنباله آشوبی در سیستم آشوبی چندحاملی ………………………………………………………………………….
4-4-1 نتایج شبیه­سازی تغییر اندازه دنباله آشوبی در عملکرد سیستم­های آشوبی چندحاملی در کانال­های مخابراتی انتخاب­گر  فرکانسی .
4-5 طراحی سیستم­های آشوبی جدید ………………………………………………………………..
4-5-1 سیستم آشوبی FM-CSK …………………………………………………………………..
4-5-1-1 نتایج شبیه­سازی سیستم جدید آشوبی OFDM-FM-CSK در کانال­های انتخاب­گر
فرکانسی ………
4-5-2 سیستم آشوبی PM-CSK…………………………………………………………..
4-5-2-1 نتایج شبیه­سازی سیستم آشوبی OFDM-PM-CSK در کانال­های مخابراتی
 انتخاب­گر فرکانسی………………..
فصل پنجم جمع بندی و پیشنهادات ………………………
5-1 مقدمه …………………………………..
5-2 جمع‌بندی فصول و نتایج اخذ شده ……………………………………………..
5-3 پیشنهادات و کارهای آتی ………………………………………………
مراجع ………………………………………….

   1-1  تئوری آشوب و تاریخچه آن
«آشــوب» در لغت به معنای هرج و مرج و بی­نظمی می باشد. ریشه لغوی آشوب به کلمه رومی «کائــوس»[1] برمی­گردد، که مفهوم آن متعلق به شاعر روم باستان به نام «اویــد» [2]می­باشد. به نظر او کائوس، بی­نظمی و ماده بی­شکل اولیه­ای بود که دارای فضا و بعد نامحدودی بوده می باشد. به­طوری که فرض شده قبل از این که جهان منظم شکل بگیرد این ماده وجود داشته می باشد، که سپس خالق هستی، جهان منظم را از آن ایجاد نمود (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390). از لحاظ تاریخی دانشمند انگلیسی به نام «آیزاک نیوتن» مجموعه­ای موجز از اصول و قوانین را آن­چنان کشف نمود که طبق آن­ها ادعا می­گردید، حرکت را درمحدوده­ای متنوع و گسترده از پدیده­ها و سیستم­ها می­توان با درجه­ای بالا و مطمئن از دقت و حساسیت پیش­بینی نمود ( هاشمی گلپایگانی، 1388). این باور هم­چنان پا برجا بود تا این که در حدود سال 1900 یک ریاضیدان فرانسوی به نام «هانــری پوانکاره»[3] که علاقه­مند به معادلات ریاضی توصیف کننده حرکت سیارات اطراف خورشید بود، مشخص نمود که سیستم­های نجومی، معین و قطعی به نظر نمی­رسد که کاهش عدم­ قطعیت در شرایط اولیه همیشه کاهش خطای پیش­بینی نهایی را به دنبال داشته باشد. پوانکاره نشان­ داد که برای این­گونه سیستم­ها یک بی­دقتی خیلی ریز در شرایط اولیه، در طول زمان با نرخی عظیم رشد خواهد نمود و پس دو مجموعه شرایط اولیه تقریباً غیر­قابل تفکیک و بسیار نزدیک به هم، برای یک سیستم مشابه، دو پیش­بینی نهایی را که تفاوت کلانی با هم دارند به دنبال خواهد داشت. این مسئله نمودی از رفتار آشوبی بود که در آن وقت شناخته شده نبود.
در طی سالیان دراز یکی از اصلی­ترین عقاید تمامی علوم این بود که رفتار سیستم­های معین[4] با داشتن مدل توصیفی سیستم و معلوم بودن شرایط اولیه­ی[5] آن برای هر زمانی قابل پیش­بینی خواهد بود. در این راستا نوع سیستم معین از نظر خطی یا غیرخطی بودن دارای اهمیت نیست. همچنین به سادگی هرگونه رفتار پیچیده­ی سیستم که با رفتار پیش­بینی شده آن سازگار نباشد، نویز فیزیکی اطلاق می­گردید که فشار و علت آن نامعلوم بوده اما بدون هیچ شبه­ای در خارج از ساختار سیستم معین قرار دارد. این اساس تعیین هویت رفتار سیستم به همراه روش­ها و تکنیک­های کاهش نویز از حوزه­های پژوهش به ­شمار می­آمدند که در هنگام مطالعه سیستم و پیاده­سازی آن مورد توجه قرار می­گرفتند. سیستم­­های پیچیده­ای بر این اساس ساخته گردید و مورد بهره گیری قرار گرفت. آن­ها اکثراً دارای معادلات غیر­خطی پیچیده­ای بودند و بعضاً از حساسیت و اهمیت بالایی برخوردار بودند؛ اما در سال 1963 با کشف اولین سیستم آشوبی توسط آقای «ادوارد لورنز»[6] تحولی بزرگ در زمینه در نظر داشتن سیستم­ها و به خصوص تجزیه و تحلیل سیستم­های غیرخطی پدید آمد. نظرها به ­سوی سیستم­های غیر­خطی و مطالعه خواص و رفتار آن­ها معطوف گردید و ارزش و اهمیت دید واقع ­بینانه، کلی و همه ­جانبه به سیستم­های تحت مطالعه مشخص گردید. در همین نقطه بود که به ­گونه قاطع و برای همیشه خط بطلانی بر این عقیده که در یک سیستم معین، معلوم بودن معادلات حاکم و شرایط اولیه آن­ها به همراه تعدادی متناهی حافظه برای انجام محاسبات، کافی می باشد تا رفتار آن­ را پیش­بینی نمود، کشیده گردید و در پس این واقعیت بود که می­گردید علت وقوع صدها حادثه و اشکال هزاران آزمایش شکست­خورده را دید. به­گونه ساده یک سیستم آشوبی یک سیستم غیرخطی و معین می باشد، که رفتار اتفاقی از خود نشان می­دهد (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390). تقریبــاً اولیــن تحقیقات عددی که به معرفی فراگیر آشوب انجامید توسط «ادوارد لورنز» ارائه گردید.
انگاره اصلی و کلیدی تئوری آشوب این می باشد که در هر بی­نظمی، نظمی نهفته می باشد؛ به این معنا که نباید نظم را تنها در یک مقیاس جستجو نمود. پدیده ای که در مقیاس محلی، کاملاً تصادفی و غیرقابل پیش­بینی به­ نظر می­رسد چه بسا در مقیاس بزرگ­تر، کاملاً پایا[7] و قابل پیش­بینی باشد.
موضوع جالب دیگری که در تئوری آشوب هست، تاکید آن بر وابستگی یا حساسیت به شرایط اولیه می باشد. بدین معنی که تغییرات بسیار جزیی در مقادیر اولیه­ی یک فرآیند می­تواند منجر به اختلافات چشمگیری در سرنوشت فرآیند گردد. نقاط تشابهی بین تئوری آشوب و علوم مختلف زیرا فیزیک، آمار، علوم انسانی و غیره هست. به فرض اگر مسافری 10 ثانیه دیر به ایستگاه اتوبوس برسد نمی­تواند سوار اتوبوسی گردد که هر 10 دقیقه یک بار از این ایستگاه می­گذرد و به سمت مترویی می­رود که از آن هر ساعت یک بار قطاری به سوی فرودگاه حرکت می­کند. برای مقصد مورد نظر این مسافر، فقط روزی یک پرواز انجام می­گردد و پس تاخیر 10 ثانیه­ای این مسافر باعث از دست دادن یک روز کامل می­گردد. بسیاری از پدیده­های طبیعی دارای چنین حساسیتی به شرایط اولیه هستند. قلوه سنگی که در خط الراس یک کوه قرار دارد، ممکن می باشد تنها بر­اساس اندکی تمایل به سمت چپ یا راست به دره شمالی یا جنوبی بلغزد، در حالی که چند میلیون سال بعد که توسط فرآیندهای زمین­شناسی و تحت نیروهای باد و آب و غیره چند هزار کیلومتر انتقال می­یابد،  می­توان فهمید که آن تمایل اندک به راست و چپ به چه اندازه در سرنوشت این قلوه سنگ تاثیر گذار بوده می باشد. مثال بسیار آشنای دیگر، وابستگی­های جسمی و روانی بشر­ها به شرایط لقاح و مسائل ژنتیکی می باشد.
اگر چه چنین وابستگی آشوبناک[8] به شرایط اولیه را می­توان در بسیاری از وقایع جامعه­شناسی (مانند انقلاب­ها) و روانشناسی و غیره پی­جویی نمود، اما تا کنون توجه خاصی بدین مسئله صورت نگرفته می باشد. به این معنا که اغلب برای تمام طول حیات یک پدیده وزن یکسانی از نظر تاثیرگذاری عوامل درونی و بیرونی در نظر گرفته می­گردد، در حالی که تئوری آشوب تأثیر کلیدی را در شرایط و المان­های مرزی اولیه می­داند.
بایستی دانست که تاکنون تعریف کلی پذیرفته شده برای آشوب ارائه نشده می باشد، اما تعریف زیر مانند تعاریف مطرح در باب فرآیندهای آشوبی می­باشد: «آشــوب، یک رفتــار طولانی مدت غیر پریــودیک در یک سیستم دینامیک قطعی[9] می باشد که وابستـگی با حساسیت بالا به شــرایط اولیــه رانشان می­دهد ».
 مقصود از رفتار طولانی مدت غیرپریودیک در سیستم­های دینامیکی آن می باشد که مسیرهایی وجود دارند که وقتی زمان به بی­نهایت میل می­کند، این مسیرها به نقاط ثابت مدارهای پریودیک و یا مدارهای شبه پریودیک منتهی نمی­شوند. قطعی بودن سیستم، گویای آن می باشد که سیستم دارای پارامترها یا ورودی­های تصادفی نیست و در واقع رفتار بی­نظم این سیستم­ها از غیرخطی بودن آن ناشی می­گردد و مقصود از حساس بودن به شرایط اولیه نیز این می باشد که مسیرهای مجاور با سرعت و به­گونه نمایی از هم­جدا می­شوند. در واقع این خصوصیت، تفاوت اصلی سیستم­های دینامیکی آشوبناک با سیستم­های دینامیکی غیر­آشوبناک می باشد. در سیستم­های دینامیکی غیر­آشوبناک، اختلاف کوچک اولیه در دو مسیر به عنوان خطای اندازه­گیری بوده و به گونه خطی با زمان افزایش پیدا می­کند، در حالی که در سیستم­های دینامیکی آشوبناک اختلاف بین دو مسیر با فاصله بسیار اندک همان­طوری که گفته گردید، به گونه نمایی افزایش می­یابد.
1-2 تاریخچه کاربرد آشوب در ارسال داده­ها
پس از معرفی و مطالعه بر روی فرآیندهای آشوبی و ویژگی­های آن­ها، تنها پس از آنکه برای اولین بار در سال 1990 توسط پوانکاره و همکاران وی، امکان همزمانی بین دو فرآیند آشوبی اثبات گردید، طرح­های مخابراتی  آنالوگ و دیجیتال مبتنی بر سیگنال­های آشوبی ارائه گردید. به همین دلیل با وجود قدمت نظریه­ی آشوب در ریاضی و فیزیک، این نظریه و کاربردهای آن در ارسال داده یک عرصه  تحقیقاتی کاملاً جدید به شمار می­آید (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).
در سال­های اخیر کاربردهای متفاوتی از سیگنال­های آشوبی معرفی و بعضاً پیاده­سازی شده می باشد. از دیگر مزایای سیگنال­های آشوبی که می­توان به آن تصریح نمود، پهن­باند بودن ذاتی آن می باشد که موجب گسترده شدن طیف اطلاعات را می­گردد. پس بدون دانستن نوع دینامیک آشوبناک که ارسال بر­اساس آن صورت می‌گیرد، برای کاربر غیر­مجاز آگاه از ارسال، بسیار مشکل می باشد تا به اطلاعات دسترسی پیدا کند (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).
یکی از بخش­های ثابت بسیاری از سیستم­های پردازش دیجیتال، مولدهای تصادفی شبه­نویز بکار رفته در آن­ها می­باشند؛ که بطور عمده­ای بر مبنای سیستم­های غیرخطی بنا نهاده شده­اند. ساختار­های آشوبی در این زمینه نیز جایگزین­های مناسبی برای مولدهای معمول به نظر می­رسند. به علاوه، چنین سیگنال­هایی مقاوم در برابر کاستی‌های کانال مخابراتی مانند انتشار چند ­مسیره[10] و جمینگ[11] می­باشند و در ضمن به خاطر حساسیت بالا به شرایط اولیه، سیستم‌­های آشوبناک توانایی تولید مجموعه بزرگتری از سیگنال‌های ناهمبسته را دارند. اما شاید پرکاربردترین زمینه کاری، مربوط به معرفی و طراحی انواع مدولاسیون­های آنالوگ و دیجیتال آشوبی بوده می باشد. در اوایل دهه 90 آغاز چند مدولاسیون آنالوگ آشوبی معرفی شدند که در این بین مدولاسیون­های پوشاندن با آشوب[12] و  پارامترهای آشوبی[13] مهم­ترین آن­ها به حساب می­آیند. اما با در نظر داشتن اینکه اکثر ساختارهای مخابراتی مدرن امروزه بر مبنای سیستم­های دیجیتال طراحی می­شوند، این ساختارها به سرعت جای خود را به مدولاسیون­های دیجیتال دادند که در این بین خانواده مدولاسیون­های CSK و بعد از آن DCSK توجه بیشتری را به خود معطوف نموده­اند (Thilagam and Jayanthi, 2012; Salih, 2010; Abdullah and Valenzuela) در چند سال اخیر نیز کوشش­هایی برای طراحی و حتی پیاده­سازی طرح­های آشوبی چند کاربره برای کاربردهای شبکه­های بی­سیم نسل آینده صورت گرفته و هنوز نیز در حال انجام می باشد (شعرباف تبریزی و سیدین، 1390).

تعداد صفحه : 108
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد رشته برق مخابرات: طراحی و شبیه سازی یک آنتن سهموی باند X با فید مروری متغیر

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@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.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق