بررسی اثرات کدینگ کانال در کاهش احتمال خطای بیت و کاهش نسبت ماکزیمم به متوسط توان در سیگنال ‏‎OFDM‎‏

مهندسی برق
دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق-الکترونیک بررسی اثرات کدینگ کانال در کاهش احتمال خطای بیت و کاهش نسبت ماکزیمم به متوسط توان در سیگنال ‏‎OFDM‎‏ چکیده: انتشار چند مسیره از مهمترین عوامل محدود کننده ارسال اطلاعات با نرخ بیت بالا می باشد. ارسال نرخ بیت بالا در فرکانسهای محدوده گیگا هرتز مقدور می باشد که بزرگترین مشکل در این باند فرکانسی انتشار چند مسیره است. تکنیک ‏‎OFDM‎‏ با تقسیم سمبلهاهای ارسالی بین چندین زیر حامل و ارسال همزمان آنها در مقابله با اثرات نامطلوب چند مسیره بسیار مقاوم و کارا می باشد. با رشد روز افزون سیستمهای پر ظرفیت کاربردهای این تکنیک روز به روز افزایش می یابد. کدینگ کانال نقش بسیار مهمی در بهبود بازدهی ‏‎OFDM‎‏ ایفا می کند. به علت ساختار خاص ‏‎OFDM‎‏ بکارگیری کدینگ کانال در آن نسبت به سیستمهای تک حاملی ویژگیهای خاصی دارد که باعث افزایش بازدهی سیستم می شود. از این رو به این سیستم ‏‎OFDM‎‏ کد شده یا ‏‎COFDM‎‏ نیز اطلاق می شود. کدینگ کانال با استفاده از صحت اطلاعات مربوط به زیر حاملهای قوی اطلاعات مربوط به زیر حاملهای ضعیف را در صورتی که با خطا دریافت شده باشند تصحیح می کند. به این ترتیب فیدینگ فرکانس گزین را که به عنوان یک مشکل برای سیستم مطرح است تبدیل به یک مزیت می کند و باعث می شود سیستم بتواند از درایو رسیتی فرکانسی کانال استفاده کند. همچنین بکارگیری ویژگیهایی مانند استفاده از اطلاعات حالت کانال در کدبرداری نرم می تواند احتمال خطای سیستم را بهبود بخشد. منظور از اطلاعات حالت کانال نسبت سیگنال به نویز و یا مجذور پاسخ فرکانس کانال در حاملهای مختلف می باشد که بوسیله سمبلهای آموزش قابل حصول می باشد. در این پایان نامه ضمن مطالعه و شبیه سازی تکنیک ‏‎OFDM‎‏ به بررسی اثرات کدینگ کانال در کاهش احتمال خطای بیت و کاهش نسبت ماکزیمم به متوسط توان در سیگنال ‏‎OFDM‎‏ پرداخته می شود و تکنیکهایی مانند کدبرداری نرم و بکارگیری اطلاعات کانال در کدبرداری مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین بازدهی کدهای کانولشن و توربوکد با یکدیگر مقایسه خواهد شد. کلمات کلیدی: کدبرداری نرم کدینگ کانال سیستم OFDM انتشار چند مسیره بکارگیری اطلاعات کانال در کدبرداری مقدمه در سالهای اخیر با رشد روز افزون ارتباطات چند رسانه ای شامل صوت، تصویر و دیتا در شبكه‍های كامپیوتری مانند اینترنت و افزایش تقاضا برای استفاده از سرویسهای موبایل، سعی می شود سیستمهایی طراحی شود كه برای ارسال نرخ بیت بالا بر روی كانالهای همراه با فیدینگ، بازدهی مناسبی داشته باشند. یک گزینه بسیار مناسب برای شبكه های بی سیم پرظرفیت، مدولاسیون چند حاملی2 و بویژه تكنیك تقسیم فرکانسی متعامد3 OFDM می باشد. OFDM حالت خاصی از سیستمهای چند حاملی است كه در آن اطلاعات با نرخ بیت بالا به چند دستة موازی با نرخ بیتهای پایین‍تر تفكیك می شوند و هركدام به وسیله زیر حاملهای مختلف مدولـه می شوند. انگیزة اصلی استفاده از OFDM، مقاومت این سیستم در كانالهای چند مسیره می باشد[2و1]. به علت كاهش نرخ بیت مربوط به هر زیرحامل نسبت به نرخ بیت اصلی، دورة زمانی سمبل افزایش می یابد، در حالی كه دورة زمانی سیگنال تداخل ثابت است. بنابراین تداخل بین سمبلی4 یاISI كاهش یافته و در نتیجه کارایی سیستم در كانالهای چند مسیره بهبود5 می یابد. ارسال موازی اطلاعات و تقسیم فركانس یا FDM كه ایدة اولیة‌ آن به دهة1950برمی گردد، بطور مشخص در دهة1960مطرح شده و مورد توجه قرار گرفت[3]. بر خلاف دیگر سیستمهای چند حاملی، در تکنیک OFDM حاملها برهم عمود می باشند. تعامد حاملها باعث می شود حاملهای مختلف علیرغم اینکه در حوزه فرکانس همپوشانی دارند ، درگیرنده از یكدیگر قابل تفكیك باشند[2]. مزیت این روش بازدهی طیفی بیشتر بوده و به همین دلیل مورد توجه قرار گرفته است. در سال1971 وینستون1 و ابرت2 ایدة استفاده از تبدیل فوریه گسسته3 رابرای پیاده سازیOFDM مطرح كردند كه تحولی اساسی در كاهش پیچیدگی سیستم ایجاد كرد[4]. قدم مهم دیگر توسط پلد4 و رویز5 در سال1980 برداشته شد كه استفاده از پسوند تكرار یا گسترش تكرار را جهت حل مشكل تعامد حاملها ارائه دادند[5]. تحقیقات زیادی به منظور اصلاح و افزایش كاراییOFDM در مباحث مختلف آن صورت گرفته است. از جملة این مباحث نقش كدینگ كانال درOFDM می باشد. فهرست مطالب فصل اول:مقدمه فصل دوم:اصول اساسی OFDM فصل سوم:پیاده سازی OFDM فصل چهارم:کدینگ کانال در OFDM فصل پنجم:شبیه سازی اثر کدینگ کانال بر بازدهی سیستم OFDM فصل ششم:نتیجه گیری و پیشنهاد منابع