بررسی و ارزیابی یک راهکار کارآمد برای شبکه مشارکتی به منظور افزایش نرخ ارسال و استفاده بهتر از منابع در دسترس شبکه

مهندسی برق
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق-مخابرات بررسی و ارزیابی یک راهکار کارآمد برای شبکه مشارکتی به منظور افزایش نرخ ارسال و استفاده بهتر از منابع در دسترس شبکه چکیده: نیاز کاربران مخابراتی، ارسال اطلاعات با نرخ مناسب و احتمال خطای کدبرداری به اندازه دلخواه کوچک می‌باشد. بنابراین تلاش مهندسین مخابرات در جهت بهبود نرخ ارسال اطلاعات برای کاربران مخابراتی می‌باشد. برآوردن این نیاز مستلزم امکاناتی ازقبیل پهنای باند فرکانسی، توان و زمان که به عنوان منابع یاد می‌شوند، است. به دلیل محدودیت در منابع موجود می بایست به دنبال راهکارهایی برای غلبه بر این محدودیت‌ها بود. از جمله این راهکارها افزودن «شناخت» به تجهیزات کاربران و مجهز نمودن آنها به «راهبردهای مشارکت» در شبکه های مخابراتی بی سیم می باشد. استفاده از گره های رله و کاربرانی که نقش رله را ایفا می کنند باعث می‌شود تا از منابع موجود که در اختیار دیگر کاربران شبکه است، استفاده موثرتری شود. حتی گره های رله را می توان جزء منابع به شمار آورد و سعی بر مدیریت آنها نمود. افزودن شناخت باعث می شود تا کاربران از پهنای باند فرکانسی رها شده، به شیوه ای موثرتر استفاده کنند. با این حال برای مدیریت منابع دیگر مانند توان باید الگوریتم هایی به کار بسته شود تا نهایت استفاده از منابع انجام پذیرد. در این رساله راهبرد مشارکتی با بازده طیفی مناسب برای سیستم‌های بدون سیم معرفی می‌شود و کارایی آن با معیار احتمال خاموشی و نرخ خطای سمبل مورد بررسی قرار می‌گیرد. همچنین راهبرد مورد نظر در یک شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت بکارگیری می‌شود. با توجه به محدود بودن طیف و منابع در دسترس شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت، استفاده از یک راهبرد با بازده طیفی بالا برای چنین شبکه ای ضروری می باشد. نشان داده می شود که راهبرد کدبرداری و گسیل نموی-انتخابی یک راهبرد موثر با بازده طیفی مناسب تر نسبت به دیگر راهبردهای مشارکتی است. کارایی راهبرد کدبرداری و گسیل نموی-انتخابی برای شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت نیز بررسی شده است. همچنین اثرات شبکه اولیه بر کارایی این شبکه ثانویه نیز بررسی شده است. کلمات کلیدی: تخصیص منابع شبکه های مشارکتی شبکه های مبتنی بر شناخت سیستم های بی سیم مشارکتی فهرست 1 پیشگفتار 1 1-1 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2-1 تاریخچه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3-1 ساختار رساله . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 مروری بر راهبردهای مشارکت و شناخت 9 1-2 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2-2 مشارکت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1-2-2 راهبردهای رله کردن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3-2 کانال مبتنی بر شناخت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1-3-2 اطلاعات جانبی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 مشارکت و شبکه های مبتنی بر شناخت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . شبکه های مبتنی بر شناخت . . . . . . . . . . . . . . . . . . کارایی شبکه بیسیم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . معیارهای کارایی سنجی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . مدلهای کانال بیسیم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5-2 نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3 راهبرد کدگشایی و گسیل نموی-انتخابی 26 1-3 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2-3 بررسی راهبرد کدگشایی و گسیل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3-3 بررسی راهبرد کدگشایی و گسیل نموی-انتخابی . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4-3 احتمال خاموشی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 1-4-3 احتمال خاموشی در کانال رایلی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2-4-3 احتمال خاموشی در کانال رایسین . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3-4-3 احتمال خاموشی در کانال ناکاگامی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5-3 احتمال خطای سمبل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 1-5-3 احتمال خطای سمبل کانال رایلی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2-5-3 احتمال خطای سمبل کانال رایسین . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3-5-3 احتمال خطای سمبل کانال ناکاگامی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 6-3 اختصاص بهینه توان بین منبع و رله . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 7-3 تحلیل وارزیابی نتایج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 8-3 نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4 محدودیت توان شبکه مشارکتی مبتنی بر شناخت 60 1-4 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 های مبتنی بر شناخت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 ???? 2-4 شبکه 3-4 محدودیت لحظه ای توان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1-3-4 احتمال خاموشی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 2-3-4 احتمال خطای سمبل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4-4 محدودیت متوسط توان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 1-4-4 تخصیص توان با قید حداکثر توان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 5-4 تحلیل و ارزیابی نتایج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6-4 نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5 تأثیر شبکه های اولیه بر کارایی شبکه مبتنی بر شناخت 85 1-5 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2-5 اثر سیگنال یک کاربر اولیه بر شبکه ثانویه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1-2-5 چند حالت خاص . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3-5 اثر سیگنال کاربران اولیه بر شبکه ثانویه (کانال دسترسی چندگانه) . . . . . . . . . 93 1-3-5 ارتباط تداخلی همسان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2-3-5 ارتباط تداخلی ناهمسان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 4-5 تحلیل وارزیابی نتایج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5-5 نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 ها 108 ???? 6 نتیجه گیری و پیشنهاد 1-6 جمع بندی و نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 2-6 پیشنهادها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 های محاسبه توزیع متغیرهای تصادفی مربوط به فصل چهارم 112 ???? آ اثبات لم آ- 1 نسبت دو متغیر تصادفی نمایی مستقل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 آ- 2 دو متغیر تصادفی ناشی از سه متغیر تصادفی نمایی مستقل . . . . . . . . . . . . . 113 های محاسبه توزیع متغیرهای تصادفی مربوط به فصل پنجم 115 ???? ب اثبات لم ب- 1 نسبت یک متغیر تصادفی نمایی به متغیر تصادفی نمایی مستقل بعلاوه مقدار ثابت . . 115 ب- 2 توزیع مشترك نسبت دومتغیر تصادفی نمایی مستقل به متغیر تصادفی نمایی به علاوه مقدار ثابت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 ب- 3 نسبت یک متغیر تصادفی نمایی و ارلانگ به علاوه مقدار ثابت . . . . . . . . . . . 117 ب- 4 توریع مشتركنسبت دو متغیر تصادفی نمایی مستقل به متغیر تصادفی ارلانگبه علاوه مقدار ثابت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 ب- 5 جمع چندنمایی ناهمسان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 ب- 6 متغیری مرکب از چندین متغیر تصادفی نمایی مستقل . . . . . . . . . . . . . . . 122 ب- 7 توزیع مشترك دو متغیر مرکب از چندین متغیر تصادفی نمایی مستقل . . . . . . . 123 واژه نامه انگلیسی به فارسی 125 واژه نامه فارسی به انگلیسی 129 مراجع 133