کاهش پیچیدگی محاسباتی جبران انحراف فرکانس حامل در سیستم sc-fdma

مدولاسیون چند حاملی بدلیل مقاومت در برابر پدیده چند مسیرگی کانال بیسیم و تامین نرخ ارسال بالا در دهه ی اخیر مورد توجه طراحان سیستم های بیسیم قرار گرفته است. مدولاسیون ofdm معروفترین و پر کاربرد ترین مدولاسیون چندحاملی است و امروزه شاهد استفاده از این مدولاسیون در بسیاری از استاندارد های مخابراتی هستیم. همچنین این مدولاسیون برای استفاده در سیستم های چندکاربره تعمیم یافته است که با نام ofdma شناخته می شود. از مهمترین کاربرد های ofdma می توان به استاندارد wimax و ارسال فروسوی lte اشاره کرد. در کنار تمام مزیت ها، سیستم های مبتنی بر ofdm همواره با دو چالش روبرو بوده اند. مسئله اول بالا بودن نسبت توان قله به توان متوسط سیگنال (papr) است. این مسئله بویژه در ارسال فراسو باعث کاهش سطح پوشش سلول، تقویت غیر خطی سیگنال و در نتیجه کاهش بازدهی پهنای باند می شود. همچنین papr بالا لازم می دارد در فرستنده ها از تقویت های گران قیمت با رنج دینامیکی بالا استفاده شود. اضافه شدن یک پیش کدگذار تبدیل فوریه گسسته به سیستم ofdma میزان papr را به شدت کاهش می دهد. طرح حاصل sc-fdma نام داشته و میزان papr در آن به نحوه ی اختصاص منابع به کاربران وابسته بوده و در تخصیص درهمنهی شده به حداقل می رسد. به همین جهت در ارسال فراسوی lte برای بهبود مشخصه های توانی سیگنال از sc-fdma استفاده می شود. مشکل دوم سیستم های مبتنی بر ofdma حساسیت به انحراف های فرکانسی یا cfo است. cfo بر اثر عدم انطباق اسیلاتور های گیرنده و فرستنده و همچنین اثر داپلر ایجاد شده و امکان حذف کامل به علت خطا های همزمانسازی در کانال های متغیر با زمان وجود ندارد. اثر cfo در سیگنال ofdm به صورت تداخل بین زیرحامل ها ظاهر می شود. این مسئله بویژه در ارسال فراسو به علت تفاوت انحراف های فرکانسی کاربران مختلف موجب تداخل های بین کاربری شده و عملکرد سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. روش های مختلفی برای جبران cfo در سیستم های ofdma و sc-fdma پیشنهاد شده است که مشکل مشترک آنها پیچیدگی محاسباتی بسیار بالا است. در این پایان نامه بر مسئله انحراف فرکانسی در سیستم sc-fdma تمرکز شده و انواع روش های جبران cfo معرفی و با یکدیگر مقایسه شده اند. سپس سیستم sc-fdma با تخصیص درهمنهی که دارای پایین ترین papr و بالاترین چندگانگی فرکانسی است مد نظر قرار گرفته و روشی برای جبران انحراف فرکانسی در این سیستم پیشنهاد شده است. روش ارائه شده جبران انحراف فرکانسی را با هدف بیشینه کردن نسبت متوسط توان سیگنال به متوسط توان تداخل یا sir انجام می دهد. همچنین برای بهبود کارایی روش، یک الگوریتم ساده برای حذف تداخل بین کاربری پیشنهاد شده است. تکنیک پیشنهادی کارایی مناسب را با پیچیدگی محاسباتی بسیار پایین فراهم کرده است. همچنین این روش علیرغم اکثر روش های جبران انحراف فرکانسی در سیستم های فاقد کنترل توان پایداری نسبتا خوبی دارد.