ارتقا مدولاسیون سیکل کاری برای بهبود کارکرد مدولاسیون آشوب در محیطهای فیدینگ

مهندسی برق
دانلود پایان نامه كارشناسی ارشد مهندسی برق مخابرات ارتقا مدولاسیون سیکل کاری برای بهبود کارکرد مدولاسیون آشوب در محیطهای فیدینگ چکیده: در علم مخابرات سیگنالهای آشوبی به خاطر خواصی چون همبستگی ، پهن باند بودن، حساسیت به مقدار اولیه و سادگی پیاده سازی در سیستمهای عملی مورد توجه قرار گرفته اند. از جمله كاربردهای آنها، میتوان در بلوكهای نمونه برداری سیگنال، كد كننده منبع 5، رمز نگاری 6، كد كننده كانال، در هم نهی مدولاسیون، تكنیكهای طیف گسترده، همزمانی و ... اشاره كرد. اما در مخابرات بیسیم و به منظور مقابله با اثرات مخرب كانال بیشتر كاربردهای آن در تكنیكهای مدولاسیون، طیف گسترده، دسترسی چندگانه و مكان یابی میباشد. نظریه آشوب در اواخر قرن بیستم توسط لورنتز و دیگران پایه گذاری شد. علم آشوب به بررسی سیستم‌های غیر خطی و رفتار آنها در شرایط مختلف می‌پردازد. از آنجا که سیستم‌های اطراف ما اکثراً غیر خطی هستند با ایجاد فیدبک درون آنها ممکن است از خود رفتار آشوبی نشان دهند. به این معنا که با دانستن وضعیت فعلی و قوانین حاکم بر آنها امکان پیش بینی وضعیت آنها در آینده وجود نداشته باشد. به کمک نظریه آشوب می‌توان بررسی این سیستم‌ها را تسهیل نمود. علاوه بر بررسی سیستم‌های غیر خطی می‌توان از نظریه آشوب به منظور ساخت سیستم‌ها و سیگنال‌های آشوبی بهره برد. از آنجا که سیگنال‌های آشوبی خواص بی‌نظیری مانند حساسیت به مقدار اولیه، پهنای باند زیاد، خواص همبستگی مناسب، شبه نویز و در عین حال قطعی بودن را دارند برای سیستم‌های مخابراتی بسیار مناسب هستند. یکی از مشکلات موجود در کانال بی‌سیم محوشدگی سیگنال دریافتی می باشد که ناشی از انتشار و دریافت سیگنال از چند مسیر است. این امر باعث می شود توان سیگنال دریافتی به صورت تصادفی با زمان تغییر کند. یکی از کاربردهای نظریه آشوب در مخابرات بی‌سیم انواع مدولاسیون‌های آشوبی می باشد. این مدولاسیون‌ها که از سیگنال‌های آشوبی استفاده می‌کنند از خواص این سیگنال‌ها به منظور مقابله با اثر مخرب کانال محوشدگی بهره می‌برند. این خواص این امکان را می‌دهد که بتوان از سیگنال‌های آشوبی به عنوان کد‌های یک سیستم چند کاربره استفاده نمود. طی سال‌های اخیر در بین مدولاسیون‌های آشوبی معرفی شده مدولاسیون DCSK عملکرد بهتری از سایرین در محیط‌های دارای محوشدگی و نیز سیستم‌های چند کاربره داشته است. بر اساس این مدولاسیون مدولاسیون‌های دیگری معرفی شده است که هر یک از آنها یکی از جنبه‌های مدولاسیون را بهبود داده است. ما در این پایان نامه بر پایه مدولاسیون DCSK مدولاسیون جدیدی با نام DCSK-CR ارائه نموده‌ایم که هدف آن بهبود عملکرد مدولاسیون در محیط دارای محوشدگی و نیز در سیستم چند کاربره است. ایده اصلی این مدولاسیون استفاده از سیگنال آشوبی ارسال شده برای تخمین وضعیت کانال و بهبود عملکرد سیستم است که این کار تا به حال انجام نشده بود. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که مدولاسیون ارائه شده نسبت به سایر مدولاسیون‌های آشوبی خصوصاً مدولاسیون DCSK در محیط فیدینگ عملکرد بهتری دارد. همچنین می‌توان بدون هیچ گونه تغییری در فرستنده و گیرنده از مدولاسیون DCSK-CR در سیستم چند کاربره استفاده نمود که سیگنال‌های آشوبی در آن به نوعی نقش کدهای گسترش طیف در سیستم‌های طیف گسترده را ایفا می‌کنند. کلمات کلیدی: نظریه آشوب مدولاسیون‌های آشوبی مدولاسیون سیکل کاری محیط‌های با محوشدگی چندمسیره فهرست مطالب فصل اول - پیشگفتار 1 -1-1 مقدمه . 3 -2-1 كاربرد نظریه آشوب در مخابرات . 4 -3-1 مدولاسیونهای آشوبی 4 -4-1 مروری بر فصلهای آتی 5 فصل دوم – نظریه آشوب و سیگنالهای آشوبی. 7 -1-2 مقدمه . 9 -2-2 مفاهیم اولیه 9 -3-2 مفهوم رفتار آشوبی 9 -4-2 علت بروز رفتار آشوبی . 10 -5-2 ساخت یك سیگنال آشوبی ساده . 11 -6-2 مولدهای آشوبی . 13 -7-2 خواص سیگنالهای آشوبی 14 -1-7-2 پهنای باند . 14 -2-7-2 حساسیت به مقدار اولیه . 16 -3-7-2 خودبستگی و همبستگی متقابل 17 -4-7-2 نقشههای تكرار شونده . 19 -8-2 كاربردهای مخابراتی 22 -9-2 نتیجه گیری . 24 فصل سوم – مدولاسیونهای آشوبی 25 -1-3 مقدمه 27 -2-3 معرفی اصول مدولاسیونهای آشوبی 27 32 (CSK) -3-3 مدولاسیون با كلید زنی آشوبی با یك سیگنال آشوبی 32 CSK -1-3-3 مدولاسیون با دو سیگنال آشوبی . 35 CSK -2-3-3 مدولاسیون 38 (DCSK) -4-3 مدولاسیون تفاضلی با كلید زنی آشوبی -5-3 مدولاسیون تفاضلی با كلید زنی آشوبی مدوله شده فركانس . 41 -6-3 محاسبه احتمال خطای مدولاسیونهای آشوبی 42 42 AWGN -1-6-3 محاسبه احتمال خطای مدولاسیونهای آشوبی در محیط در محیط با محوشدگی مسطح رایلی . 46 DCSK -2-6-3 احتمال خطای مدولاسیون در محیط با محوشدگی فركانس گزین رایلی 48 DCSK -3-6-3 احتمال خطای مدولاسیون 51 HCS-DCSK -7-3 مدولاسیون -8-3 نتیجه گیری . 53 فصل چهارم – بهبود عملكرد مدولاسیون DCSK با استفاده از گیرنده همدوس و تخمین ضریب كانال محوشدگی. 56 -1-4 مقدمه 58 -2-4 معرفی مدولاسیون تفاضلی با كلیدزنی آشوبی – گیرنده همبستهگیر . 58 60 . DCSK-CR -3-4 اصول مدولاسیون در محیط با محوشدگی مسطح 62 DCSK-CR -4-4 بررسی عملكرد مدولاسیون 62 . DCSK-CR -1-4-4 محاسبه احتمال خطای مدولاسیون -2-4-4 تخمین ضریب كانال محوشدگی . 67 -5-4 شبیه سازی، تحلیل و مقایسه نتایج 68 -1-5-4 نحوه شبیه سازی . 72 -2-5-4 نتیجه شبیه سازی در محیط با محوشدگی مسطح رایلی . 74 -3-5-4 تأثیر مولد سیگنال آشوبی . 76 -4-5-4 تأثیر مقدار اولیه برای تولید سیگنال آشوبی 77 -5-5-4 تأثیر پارامتر سیستم آشوبی . 78 78 (2???? -6-5-4 تأثیر ضریب گسترش طیف ( 82 AWGN -7-5-4 عملكرد مدولاسیون در محیط 83 DCSK-CR و DCSK -6-4 مقایسه ساختار مدولاسیونهای -1-6-4 بررسی پیچیدگی مدولاسیون . 83 -2-6-4 مشكلات همزمانی بین فرستنده و گیرنده 85 -3-6-4 امنیت اطلاعات . 87 -7-4 نتیجهگیری 88 فصل پنجم – بررسی عملكرد مدولاسیون DCSK-CR در محیط چندكاربره. 89 -1-5 مقدمه 91 در محیط چند كاربره . 91 DCSK-CR -2-5 توسعه مدولاسیون در محیط چند كاربره با محوشدگی 91 DCSK-CR -3-5 عملكرد مدولاسیون -1-3-5 بررسی احتمال خطای سیستم به صورت نظری . 92 -2-3-5 تأثیر افزایش تعداد كاربران بر عملكرد سیستم . 95 -3-3-5 نحوه انتخاب مقادیر اولیه برای تولید سیگنالهای آشوبی 98 -4-3-5 تأثیر ضریب گسترش طیف در عملكرد مدولاسیون در محیط چند كاربره . 107 108 . DCSK-WC -4-3-5 شبیه سازی عملكرد سیستم 110 DCSK-WC با DCSK-CR -5-3-5 مقایسه سیستم -4-5 نتیجه گیری . 112 فصل ششم – جمع بندی و پیشنهادات 114 -1-6 نتیجه گیری. 116 -2-6 پیشنهادات. 118 واژه نامه 121 مراجع 125