در این پایان نامه ابتدا مقدماتی در باب مخابرات بی سیم و مروری بر کارهای انجام شده در این حوزه خواهیم داشت، سپس مسئله حداکثرسازی مجموع گذردهی دو سلول با قید محدودیت توان هر bs بر اساس روش دوگان لاگرانژ حل خواهد شد کهدر آن تخصیص توان بهینه با روش مبتنی بر تکرار و بر اساس همکاری دو سلول انجام می شود. سپس همین مسئله را برای حالتی که همکاری میان سلول ها وجود ندارد، یعنی حالت تک سلولیبررسی خواهیم کرد. سپس در مسئله سوماستفاده از پیش کدینگ خطیbd جهت تخصیص منابع فضایی در مسئله حداکثرسازی مجموع گذردهی دو سلول با قید محدودیت توانپیشنهاد شده است که ویژگی آن، حذف کامل تداخل به خاطر استفاده از روش bd، تأثیر این روش را در بهبود عملکرد سیستم نشان خواهیم داد، در مسئله چهارمروشی برای بدست آوردن ماتریس شکل دهی پرتوبهینه برای رسیدن به حداکثر نرخ وزن دار شده در دو سلول همکار با قید محدودیت تواندر هر bsپیشنهاد گردیده است.در این مسئله تخصیص منابع فضایی و تخصیص توان به صورت توأم خواهد بود که به طور قابل ملاحظه ای در بهبود عملکرد سیستم تأثیر گذار خواهد بود. ابتدا ناحیه نرخ قابل حصول با این روش را برای دو کاربر بدست آورده و سپسکارایی الگوریتم پیشنهادی را با سایر روش های ارائه شده در پایان نامه مقایسه خواهیم کرد.

در این پایان نامه، یک کانال mimo برداری گوسی در دو حالت محوشوندگی غیر فرکانس گزین و فرکانس گزین بررسی می شود. مسأله بهینه سازی در کانال برداری با محوشوندگی فرکانس گزین، با استفاده از خواص حساب دیفرانسیل ماتریس های چندجمله ای مورد تحلیل قرار گرفته و سپس با استفاده از قضیه دوگانی بین کانال دسترسی چندگانه و کانال پخش، روابط نرخ کانال های دسترسی چندگانه و کانال پخش مورد بررسی قرار می گیرد. ارائه یک ایده جدید در روند حل مسائل بهینه سازی مربوط به کانال های mimo و همچنین بدست آوردن ماتریس های کوواریانس کانال پخش از روی ماتریس های کوواریانس کانال دسترسی چندگانه و بررسی رابطه بین نرخ دو کانال، برای حالت محوشوندگی فرکانس گزین، به عنوان نوآوری و برای اولین بار در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، عملکرد یک سیستم mimo ofdm و عملکرد یک سیستم mimo پخش که در آن از ماتریس های چند جمله ای استفاده می شود، مقایسه خواهد شد. پس از مقایسه دو سیستم، مشخص شد که به ازای ظرفیت های برابر، تفاوت توان ها بین بوده و این یعنی، توانستیم سیستم mimo پخش را نسبت به سیستم mimo ofdm بهینه قرار دهیم.

در این پایان نامه روش هایی برای محاسبه ی ظرفیت نرخ مجموع در کانال فیدینگ فرکانس گزین سیستم دسترسی چندگانه mimo ارائه شده است. در واقع کانال، نویز و ماتریس کواریانس هر کاربر به صورت ماتریس های شبه چندجمله ای مثبت در نظر گرفته شده اند .برای سیستم تک کاربره مسئله ی تخصیص توان در حالت زیر بهینه با ارائه ی یک فرم بسته حل شده است و برای سیستم چندکاربره در حالت بهینه به فرم مخروطی محدب استاندارد تبدیل شده است که با استفاده از روش های بهینه سازی عددی و بسته های نرم افزاری موجود قابل حل است. حل این مسائل مستلزم استفاده از خصوصیات ماتریس های شبه چندجمله ای و بیان این گونه ماتریس ها به صورت فرم مثبت معین است. در ادامه نیز مسئله در هر دو حالت تک کاربره و چندکاربره با سیستم ofdm مقایسه شده است و پیچیدگی روش ارائه شده با روش ofdm مقایسه شده است و شکل دهنده ی پرتو بهینه به منظور مقابله با فیدینگ فرکانس گزین طراحی شده است.

برای حذف کلاتر در رادارهای هواپایه از پردازش وفقی زمان و فرکانس استفاده می¬شود. با توجه به نیاز این الگورریتم به تخمین ماتریس کواریانس، تعداد داده¬های کمکی محدود و حجم بالای پردازش مورد نیاز، روش¬های کاهش مرتبه معرفی شده¬اند. در چنین روش¬هایی اگرچه از حجم بالای پردازش کاسته شده است ولی مشکل کمبود داده¬ی کمکی همچنان عملکرد چنین روش¬هایی را به چالش می¬کشد چرا که تعداد داده¬های کمکی بالا در محیط¬های ناهمگن به شدت با محدودیت مواجه است. در این پایان¬نامه سعی شده است روش¬هایی ارائه شود که بدون استفاده از داده¬های کمکی بتوانیم به عملکرد قابل قبولی دست یابیم. در روش اول با تخمین پارامتر¬های رادار هواپایه و محاسبه¬ی ماتریس تداخل، ضرایب فیلتر محاسبه می¬شود. همچنین حساسیت عملکرد این روش نسبت به پارامترهای تخمین زده شده بدست آمده است. در ادامه با توسعه¬ی فضای کلاتر، عملکرد این روش نسبت به خطای تخمین برخی از پارامتر¬ها مقاوم می¬گردد. در روش دیگر از حوزه¬ی مستقیم داده برای محاسبه¬ی بردار ضرایب استفاده می¬شود. برای کاهش حجم پردازش از الگوریتم-هایی نظیر rls استفاده شده و برای بهبود عملکرد این روش، راه حل¬هایی نظیر افزایش مرتبه فیلتر، استفاده از چند سلول مجاور و کمک گرفتن از فضای معین کلاتر ارائه شده است.

مکانیابی منابع الکترومغناطیس، آکوستیک و امواج ارتعاشی بوسیله ی سیستم های آرایه ای غیرفعال کاربردهای فراوانی در سیستم های موقعیت یابی، مسائل دفاعی، ژئو فیزیک و بالخصوص اخیرا در صنعت داشته است. چندین تکنیک در مکانیابی رادار غیرفعال وجود دارند که از جمله آن ها می توان به تکنیک های rss، aoa و tdoa اشاره کرد. در این میان تکنیک tdoa به لحاظ در نظر گرفتن دو پارامتر دقت و سادگی، در مجموع دارای وضعیت بهتری نسبت به سایر تکنیک ها می باشد. در این پایان نامه چندین روش مکانیابی هدف به صورت اجمالی مورد بررسی قرار گرفته است. همان طور که مشاهده شد، پیدا کردن موقعیت هدف در دو حالت مورد بررسی قرار گرفته شد. در حالت اول، هدف بعنوان منبع سیگنال است و تشعشعاتی را از خود ساطع می کند که با دریافت این تشعشعات بوسیله حسگرهای چیده شده در محیط می توان موقعیت آن را محاسبه نمود. در فصل سوم برخی از روش هایی که منجر به تعیین موقعیت این نوع اهداف می شدند را بررسی نمودیم. در حالت دوم، هدف شی بازتاب کننده ای است که امواج ارسالی از فرستنده های موجود در محیط به آن برخورد می کند و اکوی آن به گیرنده های چیده شده در ناحیه تحت پوشش می رسد که به کمک اکوهای دریافتی می توان مکان هدف را تعیین نمود. یافتن مکان این نوع اهداف نیز در فصل چهارم مورد بررسی قرار گرفت. برای بدست آوردن مکان هدف بر مبنای تکنیک tdoa الگوریتم های بسیاری ارائه شده است که برخی از این الگوریتم ها عبارتند از: 1- روش lop هذلولوی یا بیضوی. 2- روش loca.3- روش si . 4- روش sx. 5- روش مبتنی بر الگوریتم گرادیان تصادفی. برخی از این روش ها به تفصیل، هم برای زمانی که هدف بعنوان منبع سیگنال دریافتی می باشد و هم برای زمانی که هدف شی بازتاب کننده ای است که سیگنال ارسالی فرستنده به آن برخورد می کند و بازتاب آن به گیرنده می رسد، بیان شده اند. آنالیز خطا معیاری برای سنجش دقت روش های معرفی شده می باشد. آنالیز خطای روش si بیان شده و در ادامه مقدار آن با دقت بالاتری بدست آورده شده است. در بخش شبیه سازی، چیدمان مناسب گیرنده ها از میان چندین چیدمان مفروض در یک ناحیه تحت پوشش که کمینه تعداد گیرنده ها در اختیار است بدست آورده شده است. این گزارش به طور کامل تری به روش si پرداخت و از روش si به منظور مکانیابی در رادار غیرفعال بهره جست و یک عبارت بدیع را برای ماتریس کواریانس خطا ارائه نمود که این عبارت دقیق تر از موارد دیگر می باشد. علاوه بر این، crlb و بایاس تخمین مکان هدف برای این مسئله نیز بدست آورده شد. این عبارات به طور عملی بر روی عملکرد تخمین و طراحی سیستم های مکانیابی مفید است. به کمک شبیه سازی، دریافتیم که الگوریتم مکانیابی si بایاس نسبتا کوچکی در مقایسه با انحراف معیار تخمین دارد. هم چنین، چیدمان "مثلث متساوی الاضلاع روی محیط دایره" به منظور چیدن گیرنده ها در یک ناحیه دایروی در فضای دو بعدی و در حالت کمینه تعداد گیرنده ها به عنوان مناسب ترین چیدمان بر مبنای معیار rms خطای تخمین مکان هدف انتخاب شد. و در نهایت،تحت کمینه تعداد گیرنده ها شرایطی که در آن ابهام رخ می داد و قادر به مکانیابی هدف نبودیم را برای مکانیابی منبع سیگنال بدست آوردیم.