هدف از این گزارش ارائه یک پروتکل جدید در لایه mac برای شبکه های حسگر بی سیم می باشد. این پروتکل برای شبکه هایی پیشنهاد می شود که جهت پایش محیط استفاده شده و هدف از آنها انتقال اطلاعات با حجم و نرخ بالا نمی باشد. در شبکه های حسگر که به دنبال پایش محیط هستند، تاکید بر روی افزایش طول عمر شبکه است. زیرا معمولا در این نوع شبکه ها منبع انرژی بسیار محدود بوده و قابل تجدید نیز نمی باشد. البته کاهش زمان لازم برای انتقال اطلاعات نیز در درجه دوم اهمیت قرار دارد. در این پروتکل جدید با به کارگیری ایده هایی جهت کاهش توان مصرفی در هر گره و نیز الگوریتمی خاص برای انتقال اطلاعات به سمت گره مورد نظر، طول عمر شبکه های حسگر به طور چشمگیری افزایش می یابد.

در این پایان نامه به بررسی تخمین زاویه ورود در سیستم تقسیم کد با دسترسی چندگانه و کانال با محوشدگی چندمسیره کند و فرکانس غیر‏انتخابی چند ورودی - چند خروجی با آنتن های آرایه ای پرداخته شده است. ابتدا به بررسی الگوریتم unitary tls-esprit دوبعدی در سیستم موردنظر پرداخته و سپس الگوریتم پیشنهادی که در سه مرحله هموارسازی فضایی، میانگین گیری پیشرو- پسرو و تخمین زاویه ورود تولید می شود، ارائه و شبیه سازی می شود. در نهایت گیرنده آرایه فضا - زمان در سیستم تقسیم کد با دسترسی چندگانه چندکاربره و کانال با محوشدگی چندمسیره و فرکانس ‏انتخابی چند ورودی - چند خروجی با آنتن های آرایه ای طراحی شده است که به طور هم زمان توانایی تخمین پارامترهای کانال چندمسیره فضا - زمان همبسته با کاربر مطلوب را دارد.

در این گزارش به بررسی همزمان سازی در سیستم های mimo-ofdm(a) پرداخته شده است. همزمان سازی در گیرنده از جمله عملیات های بسیار مهم بوده که تأثیر زیادی بر کارایی سیستم دارد. در این گزارش پس از آشنایی با تکنیک mimo-ofdm(a) به بررسی کارهای انجام شده در گذشته پرداخته شده است. با توجه به بررسی های انجام شده و مطالعه در مورد نحوه همزمان سازی در این نوع سیستم ها، چند الگوریتم جدید جهت همزمان سازی در سیستم های mimo-ofdm(a) ارائه شده است. این الگوریتم ها براساس استفاده از دیباجه در ابتدای قاب طراحی شده اند. با توجه به ساختار دیباجه، متریک های مناسبی ارائه شد که از این متریک برای همزمان سازی زمانی و فرکانسی استفاده شده است. در ادامه نیز به بررسی دیباجه استفاده شده در استاندارد 802/16-2004 (wimax) پرداخته و متریک های مناسبی برای همزمان سازی ارائه شده است. مقایسه این الگوریتم ها با روش های مشابه قبلی کارایی بهتر الگوریتم های پیشنهادی را هم در شبیه سازی های کامپیوتری وهم در تحلیل های ریاضی نشان داد.

در این تحقیق ابتدا سیستم های mimo-ofdm را بیان می کنیم. سپس به بیان تخمین کانال می پردازیم و تخمین به روش حداقل مربعات را بیان می کنیم. تخمین کانال یکی از مسایل مهم در بسیاری از سیستم های مخابرات بی سیم است. روش بسیار متداول تخمین کانال، استفاده از پایلوت است. پایلوت ها اطلاعات از قبل تعیین شده ای هستند که تعداد آن ها، دامنه و محل استقرار آن ها برای گیرنده معلوم است. در این پایان نامه، ما به معرفی پایلوت های بهینه و طراحی آن می-پردازیم و معیار بهینگی پایلوت ها را بیان می کنیم. روش هایی که تا کنون برای به دست آوردن پایلوت بهینه انجام شده است، مطالعه می کنیم. سپس این روش ها را با هم مقایسه می کنیم و سودمندی های هر یک را ذکر می کنیم، این روش-های مختلف پایلوت را روی کانال های مختلف با شرایط متفاوت بررسی می کنیم. در این پایان نامه هم چنین، روشی جدید در طراحی پایلوت کانال های متغیر با زمان ارائه می شود و در حضور باند محافظ، پایلوتی طراحی می کنیم که خطا را حداقل می کند. این طراحی در مقایسه با کارهای قبلی از نظر کاهش خطا دارای کارآیی بالاتری است.

اهداف اصلی در توسعه سیستم های مخابراتی بی سیم نسل آینده، افزایش ظرفیت شبکه و بازده لینک است. به دلیل محدود بودن طیف فرکانسی قابل استفاده، سیستم های آینده باید دارای کارایی طیفی بالایی به منظور نیل به اهداف مذکور باشند. یک راه مناسب برای این منظور، استفاده از آنتن های چندگانه در فرستنده و گیرنده است. در چنین سیستمی با ارسال هم زمان سمبل های ارسالی متفاوت روی آنتن های فرستنده و روی یک فرکانس حامل، می توان بازده را افزایش داد. اگرچه این داده های موازی در میان راه ترکیب می شوند، اما در گیرنده به کمک نمونه برداری فضایی (با بکارگیری چند آنتن در گیرنده) و الگوریتم های پردازش سیگنال متناظر می توان به بازیابی آنها پرداخت. تکنیک مذکور تسهیم تقسیم فضا نام دارد. ترکیب sdm با ofdm که یک تکنیک مطلوب در برابر محوشدگی فرکانس انتخابی کانال است، می تواند به عنوان یک پایه انتقال مناسب در سیستم های رادیویی مخابراتی با نرخ داده بالا در نظر گرفته شود. چنین سیستمی در کاربردهای عملی، همیشه با مشکلاتی روبرو است. یکی از این مشکلات، نویزفاز است. نویزفاز موجود در نوسان سازهای فرستنده و گیرنده باعث از بین رفتن تعامد بین زیرحامل ها می شود و خطای آشکارسازی در گیرنده را به شدت افزایش می دهد. ازاین رو ارائه راهکاری مناسب برای تخمین نویزفاز و جبران آن در گیرنده و هم چنین آشکارسازی سمبل های ارسالی کاملاً ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه، پس از بررسی تأثیر نویزفاز در سیستم های mimo-ofdm، به تخمین نمونه های نویزفاز در زیرحامل های مختلف توسط روش حداقل مربعات و آشکارسازی سمبل های ارسالی با دو روش حداقل مربعات و کدگشایی کروی پرداخته می شود و سپس با استفاده از الگوریتم em نیز تخمین نویزفاز و آشکارسازی داده ها انجام می شود. همان طور که از شبیه سازی ها مشخص است، کدگشایی کروی عملکرد به مراتب بهتری نسبت به روش حداقل مربعات دارد.

یکی از راه های مقابله با اثرات نامطلوب محوشدگی استفاده از چندگانگی است. از روش های چندگانگی می توان چندگانگی زمانی، چندگانگی فرکانسی و چندگانگی فضایی را نام برد. استفاده از سیستم های چند فرستنده چند گیرنده (mimo ) راه حل مناسبی برای ایجاد چندگانگی فضایی است. در سیستم های mimo علاوه بر بهره گیری از مزایای چندگانگی فضایی، می توان از بهره کدگذارهای کدهای زمان- فضا یا فرکانس- فضا نیز بهره مند شد. از طرف دیگر استفاده از سیستم های mimo راه حل مناسبی برای افزایش نرخ ارسال داده است. یکی از راه های مقابله با اثرات نامطلوب محوشدگی استفاده از چندگانگی است. از روش های چندگانگی می توان چندگانگی زمانی، چندگانگی فرکانسی و چندگانگی فضایی را نام برد. استفاده از سیستم های چند فرستنده چند گیرنده (mimo ) راه حل مناسبی برای ایجاد چندگانگی فضایی است. در سیستم های mimo علاوه بر بهره گیری از مزایای چندگانگی فضایی، می توان از بهره کدگذارهای کدهای زمان- فضا یا فرکانس- فضا نیز بهره مند شد. از طرف دیگر استفاده از سیستم های mimo راه حل مناسبی برای افزایش نرخ ارسال داده است. موضوع تخمین کانال در مدل های mimo و mimo-ofdm موضوع مورد توجه در این پایان نامه می باشد. در گذشته روش های گوناگون تخمین کانال در سیستم های mimo و mimo-ofdm مطرح شده است. در مورد تخمین کانال در مدل mimo می توان از روش های بیشترین احتمال پسین ) (map کمترین میانگین مجذورخطا ( (mmse و هم چنین روش بیشترین شباهت ( (ml نام برد. در این مورد و موارد مشابه بین اطلاعات مورد نیاز برای تخمین و اطلاعات مشاهده شده یک تابع تبدیل چند به یک وجود دارد. الگوریتم expectation – maximization که به اختصار آن را em می نامند یک روش تکرار شونده است که در چنین مواردی کاربرد دارد و در شرایط مناسب تخمین بیشترین شباهت از پارامتر مورد نظر را محاسبه می کند.

یکی از مشکلاتی که سیستمofdm را تهدید می کند مسأله آفست فرکانس است. از آن جاکه اصول عملکرد سیستم تسهیم تقسیم فرکانس متعامد بر پایه تعامد بین زیرحامل هاست، جابه جایی در حوزه فرکانس موجب از بین رفتن تعامد، تداخل زیرحامل ها و عدم کارآیی سیستم می گردد. بنابراین لزوم تخمین دقیق آفست فرکانس از نکات مهم و حیاتی این سیستم می باشد. اکثر سیستم های مرسوم و قدیمی تسهیم تقسیم فرکانس متعامد از بلوک ifft/fft در سمت فرستنده و گیرنده خود بهره می برند حال آن که استفاده از این تبدیل معضلات خاص خود را داراست؛ از جمله این که در حوزه زمان نمی توان هیچ اطلاعاتی از حوزه فرکانس به دست آورد و بالعکس. بنابراین سیستم تسهیم تقسیم فرکانس متعامد مبتنی بر تبدیل موجک پیشنهاد گردید. هم چنین از آن جاکه در تبدیل موجک تداخل گلبرگ های فرعی زیرحامل های مجاور با گلبرگ اصلی به صورت ذاتی بسیار کم است، تداخلات زیرحامل ها کمتر بوده و در نتیجه آفست فرکانس کاهش می یابد. در این تحقیق با توجه به مطالب بیان شده از سیستم تسهیم تقسیم فرکانس متعامد مبتنی بر تبدیل موجک برای تخمین آفست فرکانس استفاده شده است. برای این منظور ابتدا سیستم مبتنی بر تبدیل موجک مدلسازی شده و سپس تخمین آفست فرکانس بر اساس الگوریتم em انجام شده است. الگوریتم em برای کاهش پیچیدگی و حجم محاسبات الگوریتم ml مطرح می شود که نتایج آن بسیار نزدیک به تخمین بهینه است.

در سالیان اخیر تقاضا برای استفاده از مخابرات بی سیم با ارسال زیاد داده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است‎.‎ مدولاسیون تقسیم فرکانسی متعامد با دسترسی چند کاربره ‎ofdma ‎ روشی است که برای ارسال سیگنالها بر روی کانالهای بیسیم به کار می رود‎.‎ سیستم چند ورودی چند خروجی ‎mimo ‎ با داشتن چند آنتن در دو طرف فرستنده و گیرنده کارایی سیستم را در محیط افزایش میدهد‎.‎ ترکیب سیستم ‎mimo‎ و مدولاسیون ‎ofdma‎ روش بسیار جالبی را برای سیستمهای مخابراتی ارائه کرده است‎.‎ این سیستم به خاطر افزایش نرخ ارسال داده‎،‎ بازدهی طیفی بالا و نیاز نداشتن به توان بالا برای ارسال دادهها از موضوعات مورد مطالعه امروزه است‎.‎ سیستم ‎mimo-ofdma‎ نیاز به همزمانسازی زمان و فرکانس دارد‎.‎ همزمان سازی در زمان به معنای یافتن بهترین زمان شروع در گیرنده و همزمان سازی در فرکانس به منظوریافتن تفاوت فرکانس بین فرستنده و گیرنده انجام می گیرد‎.‎ در این پایاننامه به حل مسئله همزمانسازی سیستمهای مخابراتی ‎mimo-ofdma‎ با روش بیشینهیابی امید ریاضی بهمنظور یافتن پارامترهای مجهول انحراف فرکانس و ضرائب کانال پرداخته و در ادامه دو روش برای تسریع همگرایی ارائه میشود

چکیده ofdm یک تکنیک مدولاسیون چند حاملی است که در کاربرد های مختلف مخابراتی از آن استفاده می شود. این سیستم که انتقال پر سرعت اطلاعات را در کانال های با محوشدگی فرکانسی انتخابی فراهم می آورد، پیچیدگی کمی دارد و در کانال های چندمسیره مقاوم تر عمل می نماید. اساس ofdm بر مبنای شکستن نرخ های داده بالا به جریان های داده با نرخ پایین تر است که به طور همزمان بر روی تعدادی زیر حامل ارسال می شوند. به این ترتیب، با کاهش نرخ، دوره تناوب یک نمونه افزایش یافته و اثر تداخل ایجاد شده توسط تاخیرهای چندمسیری کم می شود. اثر تداخل بین سمبلی نیز با اضافه کردن پیشوند چرخشی تا حد قابل توجهی از بین می رود. اما علیرغم همه محاسنی که برای ofdm برشمرده شد، سیستم های ofdm مانند اکثر سیستم های دارای چند زیر حامل، به خطای همزمانی بسیار حساس هستند. با به کار بردن چندین آنتن فرستنده و گیرنده (mimo) و کدکردن اطلاعات می توان ظرفیت کانال و همچنین قابلیت اطمینان سیستم را افزایش داد. ترکیب ofdm و mimo می تواند یک کاندیدای مناسب برای سیستم های مخابراتی باند پهن به حساب آید. الگوریتم «بیشینه یابی امید» روشی تکراری و شامل دو مرحله: 1- متوسط گیری 2- بیشینه یابی است که مقدار بیشینه تابع شبیه نمایی را در زمانی که اطلاعات دریافتی ناکامل یا ناقص است، پیدا می کند. از آنجایی که برای به دست آوردن اطلاعات ارسالی، اطلاعات حالت کانال مورد نیاز است، در این تحقیق، روش جدیدی برای تخمین نیمه کور کانال و آشکارسازی سمبل در سیستم های mimo-ofdm با استفاده از الگوریتم em ارائه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که با افزایش تعداد کاربران، شیب منحنی نرخ خطای بیت به ازای مقادیر اولیه یکسان زیاد می شود. همچنین اگر مقدار اولیه الگوریتم sage از بازه پیشنهادی انتخاب نشود، تخمین کانال با افزایش تعداد تکرار الگوریتم sage بدتر می شود.

در این تحقیق، باند باریکی برای تعداد پایلوت های استفاده شده به دست آمده است. هم چنین روش جدیدی برای کاهش تعداد پایلوت ها در سیستم های ofdm ارائه نموده ایم که با حفظ کارایی، تعداد پایلوت های ضروری مورد استفاده را تا میزان پنجاه درصد کاهش می دهد. حداقل تعداد پایلوت های مورد نیاز برای داشتن کارایی بهینه (حداقل mse) در تخمین ls در سیستم ofdm برابر l است. ما در روش پیشنهادی خود برای تخمین کانال تنها از l?2 پایلوت استفاده می کنیم. در روش معمول برای تخمین کانال، تعداد پایلوت های مورد نیاز، به طور یکنواخت در طول بلوک در میان سمبل های داده قرار می گیرند. ما در روش پیشنهادی، نصف پایلوت های استفاده شده را به طور یک در میان از بلوک ofdm حذف می کنیم و به جای آن ها سمبل های شبه پایلوت را در نظر می گیریم. شبه پایلوت ها در واقع همان سمبل های داده (و نه پایلوت) می باشند که گیرنده سعی می کند برای تخمین کانال از آن ها استفاده کند. در حقیقت، گیرنده موقعیت شبه پایلوت ها در هر بلوک را می داند در حالی که از مقدار آن ها اطلاعی ندارد. در نتیجه گیرنده باید با روش هایی مقدار این شبه پایلوت ها را محاسبه کند و سپس از مجموعه ی آن ها و پایلوت های اصلی که همگی دارای مقادیر مشخصی برای گیرنده می باشند، برای تخمین کانال استفاده کند. به این ترتیب تعداد پایلوت های مورد استفاده شده، نصف می گردد. ولی در مقابل، پیچیدگی گیرنده افزایش پیدا خواهد کرد. دو روش برای تعیین مقدار شبه پایلوت ها توسط گیرنده معرفی کرده ایم. در روش اول، گیرنده همه الگوهای ممکن شبه پایلوت ها را در نظر می گیرد. در این روش، گیرنده برای هر کدام از الگوهای ممکن شبه پایلوت ، این فرآیند را انجام می دهد: از مجموعه پایلوت ها و شبه پایلوت ها برای تخمین کانال در موقعیت های پایلوت و شبه پایلوت استفاده کرده و پس از آن، آشکارسازی داده را در موقعیت های ذکر شده انجام می دهد، سپس تفاوت بین داده های تخمین زده شده و داده های دریافتی را محاسبه می کند. آن الگوی شبه پایلوت که خطای کمتری در آشکارسازی داده ایجاد کند، همان شبه پایلوت انتخابی برای تخمین کانال خواهد بود. به عبارت دیگر، آن شبه پایلوت که معیار زیر را حداقل می کند، توسط گیرنده انتخاب خواهد شد. در روش دوم، گیرنده از تخمین خطی برای تعیین مقادیر شبه پایلوت ها استفاده می کند.

یکی از چالش های پیش روی رادیوی شناختی، مسأله سنجش طیف و چگونگی تشخیص وجود سیگنال کاربر اولیه است. در این پایان نامه، سنجش طیف پهن باند در شبکه رادیوهای شناختی با مشارکت گره ها مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا مشارکت گره ها در تصمیم گیری یک طیفِ تک باند بر مبنای آشکارساز انرژی، شرح داده شده و روشی برای سنجش طیف به صورت مشارکتی در سیستم های رادیوی شناختی مبتنی بر سنجش اندرسون- دارلینگ ارائه می گردد. برای مقابله با مشکل کاربر مخفی، ترکیب داده های آزمون اندرسون- دارلینگ در یک سناریوی سنجش طیف مشارکتی ارائه می شود که در آن به اطلاعات ارسالی از کاربران ثانویه به سوی مرکز تصمیم، بسته به اهمیت اطلاعاتشان، وزن خاصی اختصاص می یابد. در شبیه سازی ها نشان داده می شود که کارایی این روش سنجش، نسبت به روش آشکارساز انرژی، بهتر بوده و اختصاص بردار وزن در آن کارایی را افزایش می دهد. در ادامه روشی برای سنجش طیف پهن باند ارائه می گردد که با فرض تنک بودن سیگنال کاربران اولیه در حوزه فرکانس و با استفاده از نمونه برداری چند نرخی و با نرخ های کمتر از نرخ نایکوییست انجام می گردند. در این روش به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی که در الگوریتم های سنجش فشرده وجود دارد، از ترکیب دنباله نمونه ها برای آشکارسازی وجود کاربران اولیه استفاده می شود که به مراتب از روش های سنجش فشرده دارای پیچیدگی محاسباتی کمتری است.

به دلیل قابلیت پایوری در برابر کانالهای محوشدگی چندمسیری و راندمان طیفی خوب، تسهیم فرکانسی متعامد (ofdm) به عنوان یک طرح مدولاسیون برای سیستمهای دسترسی با سرعت بالا انتخاب و در استانداردهای کاربردی گوناگونی مورد استفاده قرار گرفته است. اخیراً سرویسهای اینترنتی سلولی پیشرفته بر اساس ofdm برای حصول انتقالی مطمئن، با سرعت بالا و راندمان طیفی خیلی زیاد توسعه داده شده است. به منظور غلبه بر محدودیتهای بودجه لینک و محوشدگی چندمسیری محیط های رادیویی سلولی سیار، ترکیب ofdm با سیستم چند ورودی-چند خروجی (mimo-ofdm) به کار گرفته شده است. نتیجه استفاده از سیستم mimo حصول بهره چندگانگی است که باعث افزایش نرخ ارسال دادهها میگردد. در سیستم mimo-ofdm برای حصول مزایای هر دو فناوری، گیرنده نیاز به دانستن دقیق اطلاعات حالت کانال که با روش تخمین و معمولاً توسط ارسال پایلوت انجام میشود، دارد. در این پایان نامه، مسأله طراحی پایلوت برای تخمین کانال mimo-ofdm با در نظر گرفتن اثر زیرحاملهای تهی لبه باند که باعث کاهش تداخل کانال مجاور میگردند، بررسی و فقط با تمرکز روی چیدمان پایلوتها، طرح پایلوت جدیدی پیشنهاد شده است. اندیس زیرحاملهای حاوی پایلوت، به صورت یک تابع سینوسی و فقط با یک پارامتر مجهول پارامترگزاری گردیده است که باعث کاهش محاسبات ضروری برای یافتن چیدمان بهینه سمبل های پایلوت میشود. همچنین با به کارگیری طرح پایلوتهای مجزا، این چیدمان جدید به سیستم mimo-ofdm تعمیم داده شده و نشان داده میشود که طرح پایلوت پیشنهادی، از نظر تخمین کانال عملکرد بسیار بهتری نسبت به طرح پایلوتهای حدوداً متساوی الفاصله دارد.

چکیده سنجش طیف یکی از بخش های مهم رادیو شناختی می باشد که در این بخش و در طول زمان سنجش، یک su جهت عمل حس گری باید به طور موقت ارسال داده خود را متوقف کند و به پیدا کردن باندهای خالی کمک کند. واضح است که هر چه تعداد suهای شرکت کننده در سنجش طیف بیشتر باشند، احتمال یافتن حفره های خالی بیشتر می شود و دقت حس گری بالا می رود. ولی با توجه به این که همین suهای انتخاب شده در طول زمان عمل حس گری نمی توانند داده خود را ارسال کنند و همچنین برای پیدا کردن باندهای خالی با نرخ بالا نیازمند تعداد su بیشتر و زمان پایش طولانی می باشیم سرباره به شبکه تحمیل می شود. افزایش تعداد su ها باعث افزایش احتمال خطای تداخل و کاهش آن باعث افزاش احتمال هشدار غلط می گردد. بنابراین انتخاب تعداد suها جهت انجام عمل حس گری حائز اهمیت است. سطح آستانه نرخ کانال جهت متوقف کردن جست و جوی حفره های طیفی پارامتر مهم دیگری است که باید تعیین شود. با در نظر گرفتن احتمال خطای کمینه و گذردهی بیشینه، دو پارامتر مهم جهت حس گری تعیین می شوند. در انتها با در نظر گرفتن زمان ارسال نتایج پایش، توسط کاربران شرکت کننده به ایستگاه مرکزی، گذردهی شبکه را مجدداً به دست می آوریم. در این حالت مقدار گذردهی افزایش می یابد.

با نگاهی به جداول تخصیص فرکانسی می توان فهمید که تقریبا تمام بخش های قابل استفاده طیف فرکانسی به کاربردهای خاص اختصاص یافته و در ظاهر با نوعی کمیابی پهنای باند مواجه هستیم، در حالی که اگر طیف فرکانسی مورد استفاده را مرورکنیم، متوجه می شویم که برخی از قسمت های طیف در اغلب اوقات تقریبا بدون استفاده هستند که در این شرایط استفاده فرصت طلبانه از باندهای فرکانسی خالی ضروری به نظر می رسد. برای استفاده ی بهینه از طیف فرکانسی، محققان مخابرات، رادیوهایی هوشمند که به رادیو شناختی معروف هستند را ارائه کرده اند. در شبکه های رادیو شناختی، سنجش طیف بخش مهمی برای استخراج حفره های طیفی برای سیستم ثانویه است. در این تحقیق رادیو هوشمند را معرفی کرده و چالش های موجود در آن را توضیح می دهیم و سپس به روش های مختلف حس گری و تحلیل عملکرد آنها می پردازیم. به روش هایی که نیاز به آگاهی در مورد مشخصات سیگنال دریافتی ندارند، روش های کور سنجش طیف می گوییم. روش هایی مانند svd به صورت مشارکتی باعث بهبود عملکرد روش سنجش مبتنی برمقادیر ویژه می گردد که در این تحقیق به بررسی آن پرداخته ایم. در شبیه سازی ها با مقایسه ی روش های معمول و روش ارائه شده، کارآیی این روش نیز مورد بررسی قرار داده شده است. نتایج نشان می دهد که این روش در مقایسه با سایر روش ها در حالتی که کانال دارای محوشدگی باشد و همچنین تداخل نیز وجود داشته باشد، از عملکرد بهتری برخوردار می باشد.

در این پایان نامه بیشینه کردن میانگین نرخ قابل حصول در کانال دوجهشی مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل در نظر گرفته شده کانال مستقیمی بین منبع و مقصد وجود ندارد و اطلاعات تنها از طریق واسط به مقصد منتقل می شود. منبع بهره کانال جهش اول را در اختیار ندارد و اطلاعات را با بهره گیری از راهکار پخش همگانی(کدکردن چندلایه) به سمت واسط ارسال می نماید. فرض می شود واسط بهره کانال هر دو جهش را در اختیار دارد. همچنین محدودیت توان میانگین برای واسط در نظر گرفته شده است به نحوی که واسط قادر است توان خود را در مواقعی که وضعیت کانال دو جهش نامناسب است ذخیره کرده و در ارسال های بعدی از آن استفاده کند. هدف این پایان نامه یافتن تخصیص توان بهینه در واسط و همچنین تخصیص توان بین لایه های کد در جهش اول به منظور بیشینه کردن میانگین نرخ قابل حصول در مقصد می باشد. در این راستا عملکرد واسط در دو راهکار کدگشایی و ارسال مجدد(df) و همچنین تقویت و ارسال مجدد(af) مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان نیز نتایج برای کانال محوشدگی رایلی حاصل شده است.

در شبکه های رادیوشناختی، snrهای متفاوت دریافتی از کاربران ثانویه، در واقع میزان اعتبار تصمیم-گیری محلی هر کاربر ثانویه و میزان صلاحیت در حسگری طیفی مشارکتی را می رساند. حسگری مشارکتی طیفی با تصمیم گیری سنتی، به علت تخصیص وزن های یکسان به تصمیمات محلی کاربران ثانویه، نمی تواند قابلیت حسگری موثری داشته باشد. بنابراین حسگری طیفی وزنی در شبکه های رادیوشناختی برای بهبود موثر قابلیت حسگری به کار برده می شود. ولی مشکل روش حسگری وزنی این است که مرکز ترکیب برای تصمیم گیری در هر دوره حسگری، نیازمند دریافت اطلاعات از تمام کاربران ثانویه است و این مساله برای شبکه ای با تعداد کاربر زیاد، فرصت استفاده از طیف را کم می کند. این مساله در روش پیشنهادی برطرف شده است. در روش پیشنهادی، در هر مرحله، کاربران با اولویت وزن بیشتر، نتیجه تصمیم گیری محلی خود را به صورت بیت صفر یا یک به مرکز ترکیب ارسال می کنند، مرکز ترکیب طبق الگوریتمی، وزن کاربران ارسال کننده بیت های همسان را با هم جمع می کند تا جایی که مجموع وزن های کاربران ارسال کننده بیت صفر یا یک، از 5/0 (نصف مجموع وزن ها) بیشتر شود و حضور یا عدم حضور pu را اعلام نماید. لذا دریافت بیت از کاربران باقیمانده، تاثیری در نتیجه نهایی تصمیم گیری نخواهد داشت. roc روش حسگری وزنی و روش پیشنهادی شبیه سازی شده و با یکدیگر مقایسه شده اند و نشان داده شده که در روش پیشنهادی با داشتن snrها، بدون هیچ تغییری در roc، فرصت بیشتری برای استفاده از طیف، ایجاد شده است.

در این گزارش مروری از lte ارایه گردیده است. lte تکامل یافته سیستم ارتباطات سیار جهانی(umts) می باشد. این فناوری به کاربران سیار اجازه می دهد تا از طریق ابزار الکترونیکی خود (تلفن های همراه، لپ تاپ و....) به اینترنت دسترسی داشته باشند. مزیت lte نسبت به نسل های قبل، ارایه سرویس های داده و چندرسانه با سرعت بالا است. امروزه، فناوری باندوسیع lte به طور گسترده ای توسط ابزار الکترونیکی نظیر نوت بوک ها، تلفن های هوشمند، وسایل بازی و دوربین های تصویری مورد استفاده قرار می گیرد. lte نرخ داده بالایی را فراهم می آورد و می تواند در پهنای باندهای مختلف از گستره 4/1 مگاهرتز تا 20 مگاهرتز عمل نماید. lte از نرخ های داده بالا (100مگا بیت بر ثانیه) در فروسو و 50 مگا بیت در ثانیه در فراسو و نهفتگی کوتاه (تاخیر مسیر 10 میلی ثانیه) پشتیبانی می کند، ظرفیت و پوشش سیستم را بهبود می بخشد و هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد. تمرکز ما در این گزارش بر روی زمان بندی فروسو می باشد. الگوریتم های زمان بندی مختلفی لحاظ شده اند که پیاده سازی و تحلیل و مقایسه آنها در matlab صورت گرفته است. در اینجا تاثیر زمان بندی-های متنوع بر روی توان عملیاتی و عادلانه بودن آنها با استفاده از شاخص عدالتjain بررسی گشته است. سهم اصلی این پایان نامه، پیشنهاد دو الگوریتم زمان بندی جدیدی است که می توانند مصالحه ای بین توان عملیاتی و عدالت ارائه دهد. این دو طرح زمان بندی جدید مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته اند و محقق شدن هدف مورد نظر اثبات شده است.

با توجه به افزایش ارتباطات مخابراتی همزمان با گسترش تکنولوژی در عرصه های مختلف، یافتن فضای کافی برای برقراری این ارتباط دچار چالش شده است. رادیوشناختی در دهه اخیر از طرحهای نو در این زمینه به شمار می رود که درصدد آن است که بتواند بهره وری از فضای ارتباطی و طیف فرکانسی را ارتقا دهد. از مهمترین وظایف سیستم های رادیوشناختی، طیف سنجی است و با توجه به توسعه این طرح به شکل مشارکتی و تبادل اطلاعاتِ کنترلی بین کاربران حاضر در آن، نیاز به کانالی مشترک بین همه و با پهنای باند مناسب ضرورت دارد. پهنای باند این کانال کنترل به گونه ای است که بهره وری طیف سنجیِ رادیوشناختیِ مشارکتی در آن بهینه باشد. بدین ترتیب در پایان نامه پیش رو، عوامل متعدد موثر بر پهنای باند کانال کنترل و بهره وری طیف سنجی، از جمله محوشدگی، نویز جمع شونده در مسیرهای سنجش و گزارش کانال های سنجش و کنترل، عدم قطعیت پارامتر آنها، تعداد بیتهای گزارشی و تعداد کاربران مشارکت کننده، مورد بررسی قرار می گیرد. اثر توزیع نمونه های سنجش شده از کاربر اولیه نیز لحاظ می شود. اطلاعات حاصل از سنجش در مرکز تصمیم گیری، با ضرایب وزنی شبه بهینه ای ترکیب می شوند. مقادیر این ضرایب وزنی اصلاح شده با توجه به طرح نوبتی پیشنهادی، ارائه می شوند و پهنای باند مناسب کانال کنترل نیز با توجه به بهره وری مشارکتی بیشینه تعیین می گردد. منحنی مشخصه این طیف سنجی مشارکتی با طرح نوبتی پیشنهادی، در مقایسه با طیف سنجی تک کاربره با بهترین snr و قواعد and، or از وضعیت بهتری برخوردار است.

عدم وجود باندهای خالی برای متقاضیان طیف فرکانسی، مشکلات عمده ای را پدید آورده است. از طرف دیگر، بسیاری از باندهای اختصاص داده شده نیز به طور بهینه مورد استفاده قرار نمی گیرد. به همین جهت در دهه اخیر ایده رادیوشناختی مورد توجه زیادی قرار گرفته است و به عنوان راه حل موثر برای استفاده بهینه و فرصت طلبانه از طیف فرکانسی بکار گرفته شده است. آشکارساز انرژی ، معمول ترین روش حسگری طیفی است که پیچیدگی محاسباتی و پیاده سازی بسیار پایینی دارد. به علاوه آشکارساز انرژی نیاز به هیچ گونه اطلاعاتی از سیگنال کاربر اولیه ندارد و به همین دلیل در حسگری طیفی برای سیستم های cr بسیار مورد توجه قرار گرفته است. دو مشکل اصلی آشکارساز انرژی، ضعف عملکرد آن در snr پایین و در اختیار داشتن واریانس نویز می باشد. مخفی بودن کاربر اولیه از دید کاربران ثانویه که ممکن است به دلیل پدیده محوشوندگی شدید و یا سایه افکنی در زمان حسگری رخ دهد، به طور ناخودآگاه با به کارگیری طیف مربوطه توسط کاربر ثانویه، برای گیرنده های اولیه تداخل ایجاد کند. بنابراین می توان این مسأله را با به کار گرفتن روش های مشارکتی در حسگری طیفی حل کرد. در این پایان نامه، ضمن معرفی انواع روش های حسگری طیفی و چالش های پیش روی آن، عملکرد آشکارساز انرژی با دو رویکرد جدید mgf-residue و mgf-mdc ، بر روی انواع کانال های محوشدگی از جمله کانال های محوشدگی ناکاگامی، رایس و k-u مورد تحلیل واقع می شود. در پایان با ارائه الگوریتمی، روشی نوین در امر حسگری مشارکتی در snrهای پایین مورد تحقیق قرار داده می شود. نتایج عددی نشان می دهد که طرح های پیشنهادی، عمل آشکارسازی را با محاسبات کمتر، به میزان قابل توجهی بهبود می بخشند.

عملکرد اصلی سیستم های iff/ssr، ارسال سیگنال های پرسش، دریافت پاسخ از اهداف و سپس تشخیص دوست یا دشمن بودن با آن است. در محیط های جنگ الکترونیک مدرن، شناسایی سیستم های iff/ssr موجود در منطقه، تعداد و محل استقرار آن ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. مقدمه ی این شناسایی، دریافت سیگنال های ارسالی توسط سیستم های iff/ssr موجود در منطقه و جداسازی آن ها از یکدیگر است. با جداسازی سیگنال ها به راحتی می توان به شناسایی این سیستم ها در محیط پرداخت. در این پایان نامه، ابتدا سیستم های iff/ssr، نوع سیگنال های پرسش، مشخصات پالس های مدهای مورد استفاده در این نوع رادارها، انواع مدولاسیون های فاصله تکرار مد و پارامترهای متعلق به هر نوع مدولاسیون، معرفی شده اند. در ادامه، پارامترهای شبیه ساز و روش جداسازی گلبرگ اصلی سیستم های iff/ssr موجود نیز مطرح شده است. روش جداسازی گلبرگ اصلی ارائه شده در این پایان نامه نسبت به روش موجود، بهتر و جامع تر بوده و از دقت، صحت و عملکرد مناسب و قابل قبولی برخوردار است. در روش پیشنهادی، ابتدا پیش پردازشی بر کل سیگنال های دریافتی به کمک روش استخراج مد صورت می گیرد. سپس با اعمال آستانه ای مناسب بر دامنه ی پالس ها، گلبرگ های اصلی سیگنال های متداخل جداشده و به صورت بلوک هایی درمی آیند. با پردازش بلوک های انتخابی، ابتدا بخش های غیرتداخلی از بخش های تداخلی جداشده و سپس به کمک تعیین نوع الگوی مد گلبرگ اصلی و استفاده از این معیار، گلبرگ اصلی غیرتداخلی تکمیل می شود. پس از بازسازی گلبرگ اصلی، نوع مدولاسیون فاصله تکرار مد با استفاده از فاصله ی زمانی بین پالس ها تعیین شده و در نهایت جداسازی سیگنال های رادارها به کمک پارامترهای به دست آمده انجام خواهد شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی عملکرد مطلوبی داشته و در برابر نویز محیط مقاوم می باشد.

رادیوی شناختی قادر است از طریق حسگری طیفی ، حضور و یا عدم حضور کاربران اصلی باند فرکانسی مورد نظر را آشکارسازی نموده و از اطلاعات حاصله در جهت بهره¬برداری فرصت¬طلبانه از طیف استفاده نماید. شبکه سلولی رادیوی شناختی به عنوان یکی از مهم¬ترین کاربردهای این فناوری پیشنهاد شده است. ماهیت متغیر منابع در دسترس از یک سو و قابلیت تحرک بالای کاربران از سوی دیگر، موانع بزرگی در پشتیبانی از یک ارتباط هموار در شبکه¬ سلولی رادیوی شناختی هستند. در این¬ پایان¬نامه یک راه¬کار جدید دگرسپاری بین سلولی برای شبکه سلولی رادیوی شناختی پیشنهاد شده است. هدف از ارائه این روش، کاهش احتمال انسداد تماس و افزایش میزان بازدهی به¬کارگیری منابع طیفی در دسترس، ضمن حفظ احتمال پایان¬دهی اجباری تماس کاربران ثانیه در یک سطح قابل قبول است. روش پیشنهادی مبتنی بر اولویت¬بخشی به دگرسپاری با ذخیره پویای کانال به همراه صف¬بندی درخواست-های دگرسپاری است. در این روش ترافیک کاربران ثانویه به دو دسته بلادرنگ (صوت) و غیر بلادرنگ (داده) تقسیم می¬شود. تماس¬های بلادرنگ در هنگام دگرسپاری از اولویت بالاتری برخوردارند. تماس¬های غیر بلادرنگ در صورت عدم وجود کانال خالی برای دگرسپاری در صف قرار داده می¬شوند. نتایج شبیه¬سازی¬ها نشان می¬دهد که روش پیشنهادی در زمینه کاهش توأمان احتمال انسداد تماس و افزایش بازدهی استفاده از منابع طیفی، عملکرد بهتری در مقایسه با روش¬های تسهیم کامل و ذخیره کانال ثابت دارد.

در این پایان نامه ابتدا یک سامانه rfid و اجزای آنرا معرفی میکنیم و بعد از آن به نیازمندیهای امنیتی پروتکل های احرازهویت rfid یعنی نیازمندی به برآورده کردن ویژگیهای محرمانگی، یکپارچگی و صحت داده و دسترسی پذیری می پردازیم. سپس آسیب پذیریهای این پروتکل ها را بررسی می کنیم و انواع حملات قابل انجام بر روی آنها را به طور دقیق شرح می دهیم. یک مهاجم در حمله به این پروتکلها سه هدف عمده یعنی جعل هویت یکی از طرفین، ردیابی کردن برچسبها و یا ناهمزمان کردن برچسب و سرویس دهنده را دنبال می کند. برای رسیدن به این اهداف او می تواند از حملاتی مانند جعل، تکرار، کپی کردن، مردی در میانه، بازپخشی، استراق سمع و یا کشف کلید و شناسه کمک بگیرد. در ادامه چهار پروتکل احرازهویت rfid یعنی پروتکلهای hrap ، sprs ، maps و smap که اخیرا پیشنهاد شده اند را مورد تحلیل امنیتی قرار داده و حملات گوناگونی را بر روی آنها ارائه می دهیم. بیشتر این حملات با بهره گیری از ضعف های موجود در طراحی پیام های این پروتکل ها و یا ضعف های مرتبط با چگونگی تبادل این پیامها انجام می شوند که این حملات شامل حملات جعل هویت برچسب، جعل هویت کارتخوان، ناهمزمانی و ردیابی برچسب هستند. سپس پروتکل hrap را با کمترین تغییرات ممکن بهبود داده و آنرا در برابر حملات انجام شده امن می کنیم. بعد از آن نیز یک پروتکل جدید پیشنهاد میدهیم که در طراحی آن تنها از تابع چکیده ساز، عمل xor و عمل الحاقی به عنوان اولیه استفاده میکنیم و با ارائه ارزیابی امنیتی بر روی آن نشان می دهیم که این پروتکل ها در برابر تمامی حملات ذکر شده امن هستند. در نهایت نیز با ارائه یک جمع بندی، پیشنهادهایی را نیز برای ادامه کار مطرح میکینم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه، یک روش شکل دهی پرتووفقی بهبودیافته در شبکه حسگرهای بی سیم ارائه شده است. پس از معرفی انواع آنتن های آرایه ای، فواید و مضرات آن ها، در مورد روش های مختلف شکل دهی پرتو بحث نموده و سرانجام بهبود یک روش شکل دهی پرتو وفقی را به عنوان هدف اصلی پایان نامه برگزیدیم. در همین راستا الگوریتمی جهت بهبود عملکرد فیلتر کالمن ارائه شده است که آن را فیلتر کالمن بهبودیافته می نامیم. در ادامه، به عنوان دومین نوآوری این تحقیق به محاسبه بردار هدایت در شبکه حسگرهای بی سیم پرداخته شده که در آن، حسگرها به صورت تصادفی توزیع شده اند. در نهایت، فیلتر بهبودیافته مذکور را برای شکل دهی پرتو در شبکه فوق به کار گرفته ایم. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که فیلتر کالمن بهبودیافته پیشنهادی از نظر نسبت سیگنال به مجموع نویز و تداخل در خروجی و همچنین الگوی تشعشعی آرایه، برتری محسوسی نسبت به روش های متداول شکل دهی پرتو وفقی دارد.

در این تحقیق، الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره برای گیرنده سیستم ‏‎ds/cdma‎‏ در کانال با محوشدگی مورد بررسی قرار می گیرد. گیرنده های چند کاربره خطی ایده آل، تمام بلوک های اطلاعات دریافتی را پردازش می نمایند. تقریب آشکارسازی خطی چند کاربره ایده آل با طول حافظه بی نهایت به آشکارسازی خطی با طول حافظه محدود مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده شده است که این نوع آشکارسازها با انتخاب طول حافظه مناسب می توانند دارای مقاومت دور-نزدیک باشند. مثالهای عددی بیان می نماید که آشکارسازی با طول حافظه متوسط تقریب بسیار خوبی برای آشکار سازهای ایده آل (حتی در شرایط دور-نزدیک) هستند. آشکار سازی چند کاربره در کانال با محوشدگی چند مسیری نسبتا سریع بررسی شده است. گیرنده بهینه حداکثر درستنمایی و گیرنده های شبه بهینه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. بر اساس نتایج، در کانال معلوم، گیرنده حذف تداخل موازی دارای عملکرد بهتری نسبت به گیرنده حذف همبستگی است. ولی حساسیت آن نسبت به خطای تخمین کانال بیشتری است. گیرنده های چند کاربره در سیستمهای پویا مورد بررسی قرار گرفته و الگوریتم های پیاده سازی آشکارساز خطی بدست آمده است. الگوریتم های تکراری تندترین فرود، گرادیان مزدوج و گرادیان مزدوج پیش شرطی برای کاهش پیچیدگی ارائه شده است. نتایج شبیه سازیها نشان می دهد که عملکرد اینگونه الگوریتم ها پس از تعداد مناسبی تکرار با عملکرد آشکار ساز خطی ایده آل یکسان خواهد شد. تداخل دسترسی چند گانه کانال به عنوان فرایند گوسی بهبود یافته مدل شده و احتمال خطای بیت بر اساس این مدل محاسبه گشته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تقریب گوسی بهبود یافته دارای دقت بیشتری نسبت به تقریب گوسی استاندارد است.