محدودیت پهنای باند و محوشدگی کانال دو مشکل اساسی سیستمهای مخابراتی بی سیم است. در اواخر دهه نود نشان داده شد که بکارگیری چندین آنتن در گیرنده و فرستنده یک سیستم مخابراتی می تواند ظرفیت آن را بطور چشمگیری افزایش دهد. در کدگذاری فضا- زمان، که روش کدگذاری- مدولاسیون جدیدی برای حصول این ظرفیت بسیار بالای سیستمهای چندورودی-چندخروجی (mimo) است، کدگذاری بر روی دو بعد فضا و زمان انجام می گیرد. مشهورترین و پرکاربردترین رده از کدهای فضا-زمان، کدهای فضا زمان بلوکی متعامد هستند که دارای ساختار جبری غنی هستند؛ این کدها در عین حصول حداکثر چندتافتی ممکن، کدبرداری حداکثر درستنمایی(ml) ساده و سریعی دارند. یکی از اساسی ترین مسایل مطرح در استفاده از کدهای فضا- زمان متعامد، تخمین کانال است، زیرا گیرنده نامطلع از کانال نمی تواند کدبرداری را بدرستی انجام دهد. در این پایان نامه، پس از مروری بر کدگذاری فضا-زمان توجه خود را به کدهای بلوکی متعامد معطوف می سازیم و این رده مهم از کدهای فضا زمان را به تفصیل مورد تحلیل و بررسی قرار می دهیم. در این راستا با ارایه تعاریف و قضایایی نو، چهارچوبی یکپارچه و موجز و در عین حال فارغ از پیچیدگیهای غیرضروری موجود در دیگر متون، برای بیان نتایج کدهای متعامد، عرضه می گردد. در ادامه به نقد و تحلیل یکی از روشهای تخمین کور برای سیستمهای چندورودی چندخروجی بکارگیرنده کدهای فضا- زمان متعامد خواهیم پرداخت که توسط شهبازپناهی ارایه شده است. در بررسی این روش، نخست بیانی متفاوت و دقیقتر از قضایای زیربنایی بکارگرفته شده، ارایه می گردد و آنگاه با روشن ساختن برخی زوایای تاریک موجود به ارایه نتایج تازه ای در این زمینه می پردازیم.

چکیده گسترش اهمیت و کاربرد شبکه های بی سیم در سالیان گذشته از یک سو و مطرح شدن مسایل و انتظارات تازه در اثر معرفی انواع جدیدی از این شبکه ها از سوی دیگر افق های تازه ای را در زمینه ی طراحی و بهینه سازی شبکه های بی سیم گشوده است. یکی از مسایل مهم در شبکه های بی سیم امروزی طراحی روش مناسبی برای کنترل دسترسی به رسانه در این شبکه هاست که بتواند نیازمندی ها و انتظارات جدید از این شبکه ها را برآورده کرده و کارآیی مناسب تری در مقایسه با روش های موجود (از جمله پروتکل معروف ieee802.11 در مود dcf) فراهم آورد. در این پایان نامه رویکرد جدیدی در حل مسأله ی کنترل دسترسی به رسانه در محیط بی سیم ارایه گردیده است. در این روش علاوه بر استفاده از بوق های اشغال جهت پاسخ گویی به برخی مسایل مبتلابه در محیط بی سیم، فرم خاص و ساده ای از بسته های آغاز کننده موسوم به "پالس های درخواست" جایگزین بسته های rts مورد استفاده در روش های کنترل دسترسی به رسانه ی مبتنی بر پارادایم csma/ca می گردد. نوع تعریف و خواص ذاتی پالس های درخواست این امکان را فراهم می آورد تا با به کارگیری رویکرد پیشنهادی دیگری موسوم به "ایده ی سطوح تمایز" به عملکرد بهتری در لایه ی mac بی سیم دست یابیم. به کمک تحلیل های ارایه شده در مدل های خاصی از شبکه نشان داده شده است که روش پیشنهاد شده علاوه بر حل برخی از مشکلات روش های موجود، پارامترهای مهمی چون throughput قابل دست یابی در شبکه و متوسط تأخیر تحمیلی به هر بسته در لایه ی mac را بهبود بخشیده و عملکرد شبکه در مواجهه با ازدحام های ناگهانی و محلی در لایه ی mac را نیز ارتقا می دهد. پیاده سازی عملی (فیزیکی) ایده های مطرح شده نیز به اختصار مورد بحث قرار گرفته است.

در این پایان نامه رویکرد جدیدی برای حل مسئله کنترل دسترسی به رسانه، خاص شبکه های چند کاناله ارائه گردیده است. این روش مبتنی بر استفاده از یک کانال کنترل مشترک میان کانال های داده مختلف و استفاده از پالس های درخواست باریک (پالس rp) در کانال ویژه این پالس ها برای استفاده موثر از کانال کنترل می باشد. در رویکرد استفاده از کانال کنترل مشترک برای کانال های داده مختلف، که در کار های گذشته سابقه دارد، استفاده کننده ها با مبادله پیام های کنترلی rts/cts/res در کانال کنترل بر سر استفاده از یکی از کانال های داده توافق می کنند. این رویکرد، علاوه بر آنکه ایجاد هماهنگی میان کاربران مختلف را میسر می سازد، پاسخی است به مشکلات مضاعفی که در شبکه های چند کاناله نسبت به شبکه های تک کاناله وجود دارد، مانند مشکل گره پنهان چند کاناله و مشکل کری. استفاده از یک کانال کنترل مشترک برای چندین کانال داده باعث می شود که حجم بالایی از ترافیک به کانال کنترل عرضه شود. این موضوع، در صورت بالا بودن تعداد کانال های داده، می تواند کانال کنترل را به گلوگاهی برای کل سیستم تبدیل کند، تنگنایی که از آن با عنوان اشباع شدن کانال کنترل یاد می شود. در این پایان نامه، برای غلبه بر تنگنای فوق الذکر، از ارسال پالس های درخواست باریک rp در کانال ویژه این کار، برای در اختیار گرفتن و رزرو کردن موثر کانال کنترل استفاده می کنیم. هر گره پیش از ارسال یک بسته rts در کانال کنترل، اقدام به ارسال پالس rp بر روی کانال rp (در صورت برقراری شرایط لازم) می نماید. در این پایان نامه نشان می دهیم که با این رویکرد احتمال تلاقی بسته های rts به شدت کاهش و بازدهی کانال کنترل به نحو موثری افزایش می یابد. ایده استفاده از پالس های rp اولین بار در پایان نامه آقای باطنی برای محیط تک کاناله مطرح شده است. کارایی این پالس ها را در رزرو کردن موثر رسانه، پدیده دیرشنوایی که در ارتباط با گره های ارسال کننده پالس rp مطرح می باشد، محدود می کند. در این پایان نامه برای حل این مسئله ایده ای نو را به کار گرفتیم: به هنگام بروز دیرشنوایی، هر گره درگیر به جای دست کشیدن از ارسال بسته rts در کانال کنترل، اقدام به ارسال این بسته با احتمال مشخص ? می نماید. وجود کانال کنترل مشترک، دو رویکرد برای ارسال acknowledgment(ack) را پیش رو می نهد: رویکرد اول ارسال ack در کانال کنترل، و رویکرد دوم ارسال ack در همان کانالی که بسته داده در آن ارسال شده است. در رویکرد دوم رزرو مکانی بیشتری در کانال داده لازم می شود تا امکان ارسال ack از گیرنده به فرستنده نیز فراهم آید. در رویکرد اول در ازای کاهش فضای رزرو شده در هر یک از کانال های داده، بار ترافیکی کانال کنترل افزایش می یابد. در این پایان نامه برای بررسی تفاوت در میزان فضای رزرو شده در دو رویکرد فوق الذکر، ابتدا دو گونه متفاوت ارتباطی، یعنی ارتباط های یک طرفه و ارتباط های دو طرفه را معرفی کرده، و سپس اقدام به توسیع مفهوم بستر مکانی لازم نمودیم. در ادامه یک سیستم پایه یعنی سیستمی که امکان باز استفاده مکانی در آن وجود ندارد را تعریف کردیم، و عملکرد سیستم های مبتنی بر دو گونه ارتباطی یک طرفه و دو طرفه را از نقطه نظر بستر مکانی لازم با این سیستم پایه مقایسه کردیم. این مقایسه ها با تعریف پارامتر جدیدی با عنوان ضریت بستر مکانی لازم و از طریق شبیه سازی انجام پذیرفت.

از جمله موضوعات مطرح در شبکه های محلی بی سیم، افزایش گذردهی از یکسو و دسترسی عادلانه ترمینال ها به کانال از سوی دیگر است. در شبکه های محلی بی سیم گسترده، امکان استفاده مجدد از کانال برای ترمینال هایی که به اندازه کافی از یکدیگر فاصله دارند، وجود دارد. این استفاده مجدد که به آن باز استفاده مکانی می گوییم، سبب افزایش گذردهی شبکه می شود. اما برقراری عدالت در استفاده از رسانه، از دیگر نیازهای این شبکه هاست. عدالت به طور متداول در شبکه، به معنای اختصاص نسبت مشخصی از ظرفیت کانال به هر گره یا محاوره است. در شبکه های سیمی برای پیاده سازی عدالت در رابطه با سرویس ارائه شده توسط یک خط از الگوریتم های مختلفی استفاده می شود که همگی به صورت متمرکز هستند، لذا پیاده سازی این الگوریتم ها به صورت غیرمتمرکز در شبکه های محلی بی سیم، به آسانی امکان پذیر نیست. علاوه بر نیاز به حصول عدالت به صورت غیرمتمرکز، چالش های دیگری نیز در ارتباط با تأمین عدالت در این شبکه ها وجود دارد. از آن جمله، دشواری تعمیم مفهوم عدالت در شرایطی است که امکان بهره گیری از بازاستفاده مکانی در شبکه وجود دارد. همچنین در یک شبکه گسترده، مسائل عدالت و دستیابی به گذردهی بیشتر از طریق بازاستفاده مکانی، همیشه با همدیگر هماهنگ نیستند و برقراری عدالت کامل می تواند سبب کاهش شدید گذردهی شود. روش های مختلفی جهت برقراری عدالت و در عین حال افزایش گذردهی شبکه مطرح شده اند؛ در این تحقیق به توضیح و بررسی برخی از این روش ها پرداخته و اثبات خواهیم نمود که یکی از این روشها در محیط کاملاً متصل و تحت شرایط خاص قادر به برقراری عدالت است. همچنین جهت دستیابی به گذردهی بیشتر در شبکه های محلی بی سیم توسعه یافته به کمک باز استفاده مکانی و در عین حال رعایت عدالت در دسترسی به رسانه، مفهومی از عدالت را ارائه می نماییم که می تواند این بده و بستان را به گونه ای مناسب حل کند. در این تحقیق علاوه بر پیشنهاد این مفهوم، الگوریتمی جهت پیاده سازی آن ارائه می کنیم و اثبات می نماییم که این الگوریتم، عدالت مورد نظر ما را پیاده سازی می کند.