پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها

word
94
3 MB
32176
1391
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۲,۲۲۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها

    پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته برق- مخابرات سیستم

    چکیده

     

     

    در این پایان نامه، به بررسی روش های مورد استفاده متداول برای آشکارسازی اطلاعات در سیگنالهایی می پردازیم که برآیند سیگنال هایی هستند که کاربران مختلفی در یک سیستم مخابراتی چند کاربره ارسال نموده اند. با توجه به ماهیت این مسئله، آن را به دو بخش اصلی می توان تقسیم نمود: آشکارسازی اطلاعات ارسالی تمامی کاربرانی که سیگنال ارسالی آن ها در سیگنال برآیند دریافتی موجود است، که از آن به عنوان آشکارسازی متمرکز یاد می شود و هم چنین آشکارسازی اطلاعات ارسالی یک کاربر خاص مطلوب از میان کاربرانی که سیگنال ارسال نموده اند که به عنوان آشکارسازی غیر متمرکز شناخته می شود. در این پایان نامه روش های متداول از هر دو نوع آشکارسازی مورد بررسی قرار می گیرد. در مورد اول آشکار ساز بهینه را بررسی می نماییم هم چنین به بررسی آشکارسازی کروی برای پیاده سازی آن می پردازیم. سپس به بررسی روش های زیر بهینه می پردازیم و آشکارساز ناهمبسته کننده[1] ، آشکارساز کم ترین میانگین مربع خطا[2]، آشکارساز ماتریس بالامثلثی و آشکارساز              V-BLAST را معرفی می نماییم. در مورد دوم نیز، گیرنده های وفقی را مورد بررسی قرار می دهیم که با در یافت رشته های آموزشی[3]  عملیات آشکارسازی را انجام می دهند. هم چنین به معرفی روش های متداول برای آشکارسازی کور این گونه سیگنال ها می پردازیم که در آن نیازی به دریافت رشته های آموزشی نباشد. در مورد اخیر، به ارائه روشی خواهیم پرداخت که با توجه به ماهیت وفقی آشکارسازهای کور معرفی شده با استفاده از روش کنترل فازی[4] برای تعیین مناسب اندازه پله[5]  معرفی کرده ایم که منجر به بهبود عملکرد آشکار سازی کور معرفی شده می گردد.      

    1-1- مقدمه

    استفاده از امواج رادیویی برای ارسال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر بیش از یک قرن است که مورد بهره برداری قرار گرفته است. با وجود آنکه سیستم های مخابراتی تجاری و نظامی دهه هاست که مورد بهره برداری قرار گرفته اند، دهه گذشته شاهد رشد بی سابقه تقاضا برای تجهیزات مخابراتی بی سیم شخصی بوده است.  این رشد بی سابقه نتیجه پیشرفت هایی است که در طراحی مدارهای الکترونیکی و تکنولوژی مدارهای مجتمع رخ داده است و موجب شده است تا فرستنده ها و گیرنده های مخابراتی را بتوان به اندازه های بسیار کوچک و قابل حمل در آورد و در عین حال قیمت تمام شده آن ها را نیز تا حدّ مناسبی پایین آورد. هم چنین در سال های اخیر با پیشرفت های حاصل در طراحی مدارهای کم مصرف و هم چنین رشد بیشتر در فناوری های کوچک سازی[1] زمینه برای ظهور بیشتر تجهیزات مخابراتی بی سیم همه کاره[2] ای  در بازار فراهم شده است که قادر به اجرا و ارائه برنامه های کاربردی هستند که نیاز به ارسال و دریافت اطلاعات با نرخ بالایی دارند. 

    محبوب بودن استفاده از تجهیزات مخابراتی دستی با قابلیت های مختلف اطلاعاتی و چند رسانه ای از یک سو و محدود بودن منابع مخابراتی[3] نظیر پهنای باند، زمان و توان از سوی دیگر، موجب شده است تا نیاز داشته باشیم سیستم های مخابراتی نوینی ارائه نماییم که در آن ها بتوانیم کاربران بیشتری را به طور هم زمان جای داده و سرویس دهی نماییم و در عین حال بتوانیم پهنای باند مناسبی را نیز برای پوشش دادن به نیازهای ارتباطی مختلف آن ها و به صورت به محض درخواست[4] تامین نماییم. بنابراین برای پاسخ گویی به این دو نیاز باید یک سیستم چند کاربره مناسب را طرح ریزی نمود.

    به طور کلی برای ایجاد یک سیستم مخابراتی چند کاربره و تخصیص منابع مخابراتی میان

    کاربران متعدد، روش های مختلفی از قبیل دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس[5]FDMA ، دسترسی چندگانه با تقسیم زمان[6] TDMA و دسترسی چندگانه با تقسیم کد[7]  CDMA مورد استفاده قرار می گیرند[1]. که در ادامه به معرفی این روش ها خواهیم پرداخت.

    1-2-  روش های دسترسی چندگانه

    برای تخصیص منابع مخابراتی میان کاربران متعدد روش های مختلفی وجود دارد که هدف آن ها از یک سو سرویس دهی مناسب به همه کاربران تحت پوشش و از سوی دیگر حداقل نمودن اثر تداخلی آن ها بر روی یکدیگر است. 

    1-2-1- روش دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس FDMA

    ظهور مدولاسیون فرکانس رادیویی در اوایل قرن بیستم باعث شد ارسال های رادیویی بتوانند در یک زمان و مکان یکسان وجود داشته باشند بدون آنکه بر روی یکدیگر ایجاد تداخل نمایند. این امر با استفاده از فرکانس های حامل[8] متفاوت امکان پذیر می شد. این ایده در سیستم های تلفن راه دور با سیم نیز استفاده می شد. دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس، فرکانس حامل متفاوتی به هر کاربر اختصاص می دهد به گونه ای که طیف نهایی حاصل بدون هم پوشانی میان ارسال کننده های مختلف باشد(شکل 1).  

    در این روش با استفاده از فیلترینگ میان گذر می توان به هر کدام از کانال ها یا کاربران موجود دست یافت.

    از نقطه نظر پیاده سازی، با توجه به عدم وجود فیلتر ایده آل، باید میان کانال های مختلف در حوزه فرکانس فاصله ای را در نظر بگیریم تا بعد از فیلترینگ، سیگنال حاصل تا حدّ امکان از تداخل ناشی از سایر کانال ها تهی باشد. به این فاصله محافظ فرکانسی[9] گفته می شود[1].

     

     

     

     

    شکل 1‑ SEQ شکل \* ARABIC \s 1 1- جداسازی کانال های مختلف در تکنیک FDMA

    1-2-2- روش دسترسی چندگانه با تقسیم زمان TDMA

    در تسهیم سازی زمانی، زمان به قطعات متعددی تقسیم می گردد و تعدادی از این قطعات زمانی به سیگنال دریافتی هر کانال تخصیص داده می شود. برای جداسازی این سیگنال ها، به سادگی باید سوییچی در اختیار داشت تا در زمان های مناسب روی سیگنال دریافتی سوییچ کند و به این ترتیب سیگنال مطلوب را از میان تمام سیگنال های دریافتی، جدا نماید.

    باید توجه نمود که در تکنیک FDMA نیازی به وجود هیچ گونه هماهنگ سازی میان کانال های مختلف نیست و آن ها می توانند در زمان دلخواه خود اقدام به ارسال نمایند. این موضوع در TDMA وجود ندارد زیرا در آن تمامی فرستنده ها و گیرنده ها باید به یک ساعت یکسان دسترسی داشته باشند تا بدانند در چه زمان هایی ارسال یا دریافت انجام دهند.

    نکته مهم در مورد سیستم های FDMA و TDMA آن است که در این سیستم ها، کاربران مختلف، در کانال های جدای بدون تداخل فعّالیّت می نمایند. از نقطه نظر فضای سیگنال[10] در مخابرات دیجیتال این تکنیک های دسترسی چندگانه به گونه ای عمل می نمایند که کاربران مختلف نسبت به هم متعامد[11] باشند.

    در روش TDMA نیز به دلیل عدم وجود گیرنده های ایده آل (هم زمانی کاملا دقیق و ایده آل) باید محافظ زمانی میان قطعات مختلف زمان های ارسال کاربران مختلف در نظر گرفت تا از تداخل تا جای ممکن جلوگیری به عمل آید

     

     

     

     
    Abstract

     

     

    The Investigation of Centralized and Decentralized Multiuser Detection Methods and Comparison of Their Performance

     

    In this thesis, the problem of information detection of the signals resulted from the superposition of the transmitted signals by multiple interfering users in a multiuser communication scenario (DS-CDMA systems) is investigated. Regarding the nature of this problem, it can be separated into two main categories: detection of the signals of all existing active users which is called “Centralized Multiuser Detection” and detection of the information of just one desired user which is called “Decentralized Multiuser Detection” in the literature. We have examined the common approaches for both. Specifically, for the centralized case, in which the information about the signature waveforms of all users is usually available, Maximum Likelihood (ML) detection and its implementation by sphere decoding have been discussed together with popular suboptimum approaches like decorrelating and MMSE detectors and V-BLAST detector. Likewise, for the decentralized case, two categories of detectors can be used: training sequence-based detectors and blind detectors. For the training sequence-based detectors no information about signature waveforms is needed in general but some training sequences from the desired user must be available. For this case, LMS and RLS detectors have been analyzed and compared with each other. Also for blind detection, in which the only available information is about the signature waveform and the timing of the desired user, minimum output energy (MOE) and subspace-based detectors have been discussed in this thesis. In addition, a novel blind detector by adding a fuzzy control system to the aforementioned MOE detector to adjust its step size has been proposed. This detector has been shown to have better performance than the MOE detector in terms of the convergence characteristics and the bit error rate (

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها

    فهرست:

    فصل 1 مقدمه. 1

    1-1- مقدمه. 2

    1-2- روش های دسترسی چندگانه. 3

    1-2-1- روش دسترسی چندگانه با تقسیم فرکانس FDMA.. 3

    1-2-2- روش دسترسی چندگانه با تقسیم زمان TDMA.. 4

    1-2-3- دسترسی چندگانه تصادفی.. 5

    1-2-4- روش دسترسی چندگانه با تقسیم کد CDMA.. 6

    1-2-5- مقایسه روش های دسترسی چندگانه. 7

    1-3- چالش های موجود در سیستم های CDMA.. 8

    1-3-1- مشکل دوری- نزدیکی.. 8

    1-3-2- تداخل دسترسی چندگانه  8

    1-4- مطالب ارائه شده در این پایان نامه. 8

    فصل 2 مروری بر سیستم های CDMA.. 11

    2-1- مقدمه. 11

    2-2- ساختار فرستنده و گیرنده در سیستم های CDMA.. 12

    2-3- کدهای طیف گسترده 13

    2-3-1- کدهای شبه نویز بیشینه طول.. 13

    2-3-2- کدهای گلد. 15

    2-3-3- کدهای والش.... 15

    2-4- شبیه سازی.. 16

    فصل 3 آشکارسازی متمرکز. 21

    3-1- مقدمه : 21

    3-2- مدل سیگنال در سیستم های DS-CDMA.. 21

    3-3- آشکارساز سنتی.. 22

    3-4- گیرنده بهینه. 23

    3-5- آشکارسازی کروی.. 25

    3-6- آشکارساز ماتریس بالا مثلثی.. 30

    3-7- آشکارسازهای ناهمبسته ساز و کمینه میانگین مربع خطا خطّی.. 33

    3-7-1- آشکارساز ناهمبسته ساز 33

    3-7-2- آشکارساز کمینه میانگین مربع خطا خطّی.. 35

    صفحه

     

    عنوان

     

     

     

     

    3-8- آشکارسازی غیر خطی و روش V-BLAST. 37

    3-9- شبیه سازی.. 41

    3-9-1- آشکارساز سنتی.. 41

    3-9-2- آشکارسازی بهینه ML و آشکارسازی کروی.. 42

    3-9-3- مقایسه گیرنده های متمرکز. 44

    فصل 4 آشکار سازی غیر متمرکز. 46

    4-1- مقدمّه. 47

    4-2- آشکارسازی مبتنی بر دریافت رشته های آموزشی.. 47

    4-2-1- آشکارسازی وفقی LMS. 50

    4-2-2- آشکارسازی وفقی RLS. 51

    4-3- آشکارسازی کور 52

    4-3-1- آشکارساز MOE.. 52

    4-3-2- آشکارساز مبتنی بر زیرفضاها 55

    4-4- آشکارساز فازی پیشنهادی.. 59

    4-5- شبیه سازی.. 66

    4-5-1- مقایسه روش های مبتنی بر دریافت رشته های آموزشی.. 66

    4-5-2- مقایسه روش های آشکارسازی کور 69

    4-5-3- روش آشکارسازی کور پیشنهاد شده 71

    فصل 5 نتیجه گیری و پیشنهادات... 73

    5-1- نتیجه گیری.. 74

    5-2- پیشنهادات... 75

    منابع و مراجع

     

    منبع:

     

     D. Tse and Pramod Viswanath, Fundamentals of  Wireless Communication, Cambridge Univ. Press, 2005.

    S. Verdú, Multi-user detection, Cambridge University Press, 2003.

    S. Verdú, "Minimum Probability of Error for Asynchronous Gaussian Multiple Access Channel," IEEE Trans. on Inform. Theory, Vol. 32, No. 1, (January 1986), pp. 85-96.

    R. Lupas and S. Verdú, “Linear multiuser detectors for synchronous codedivision multiple-access channels,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 35, No. 1, (January 1989), pp. 123-136.

    Hoing M. and Tsatsanis M. K., “Adaptive Techniques for Multiuser CDMA Receivers,” IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 17, No. 3, (May 2000), pp. 49-61.

    Patra S. K. and Mulgrew B., “Fuzzy Techniques for Adaptive Nonlinear Equalization,” Signal Processing, Vol. 80, No. 6, (January 2000), pp. 985–1000.

    M. L. Honig, U. Madhow and S. Verdú, “Blind adaptive multiuser detection,” IEEE Trans. Inform. Theory ,vol. 41, (July 1995), pp. 944–960.

    S. Boyd and L. Vandenberghe, Convex optimization, Cambridge University Press, 2004.

    X. Wang and H. V. Poor, “Blind Multiuser Detection: A Subspace Approach” IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 44, No. 2, (March 1998), pp. 677–690.

    S. Ch. Yong and Y. Y. Won, MIMO-OFDM wireless communication with MATLAB, IEEE Press, 2010.

    K. Zarifi and A. B. Gershman, “Asymptotic performance analysis of blind minimum output energy receivers for large DS-CDMA systems,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 56, No. 2, (February 2008), pp. 650–663.

    P. H. Tan, “Multiuser detection in CDMA—Combinatorial optimization methods,” Licentiate’s thesis, Chalmers Univ. of Technology, Gothenburg, Sweden, Nov. 2001.

    S. Verdú, “Multiuser detection,” in Advances in Detection and Estimation.JAI Press, 1993.

    R. W. Heath, Jr., T. Strohmer, and A. J. Paulraj, “On quasi-orthogonal signatures for CDMA systems,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, (March 2006), pp. 1217–1226.

    Patyra M. J., Grantner J. L. and K. Koster, “Digital fuzzy logic controller: Design and Implementation,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, Vol. 4, No. 4, (1996), pp. 439–459.

    Hykin S., Adaptive Filter Theory, 4TH Ed., Prentice-Hall International, 2001.

     L. De Lathauwer and J. Castaing, “Tensor-based techniques for the blind separation of DS-CDMA signals,” Signal Process., Special Issue Tensor Signal Process., vol. 87, No. 2, (February 2007), pp. 322–336.

     P. M. Kroonenberg, Applied Multiway Data Analysis. : Wiley Series in Probabil. Statist., 2008.

     J. G. Andrews, “Interference cancellation for cellular systems: A contemporary overview,” IEEE Wireless Commun. Mag., (April 2005), pp. 19–29.

    M. Hadef, S. Weiss and M. Rupp, “Adaptive Blind Multiuser DS-CDMA Downlink Equaliser,” Electronics Letters, (2005), Vol. 41, No. 21, pp. 1184-1185.

    Z. Xu, P. Liu, and X. Wang, “Blind multiuser detection: From MOE to subspace methods,” IEEE Trans. Signal Process., vol. 52, No. 2, (February 2004), pp. 510–524.

    E. Biglieri and M. Lops, “Multiuser Detection in Dynamic Environment-Part 1: User Identification and Data Detection,” IEEE Trans. on Information Theory, vol. 53, No. 9, (2007), pp. 3158-3170.

    Hoing M. and Tsatsanis M. K., “Adaptive Techniques for Multiuser CDMA  Receivers,” IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 17, No. 3, (May 2000), pp. 49- 61.

    Ghotbi M. and Soleymani M. R., “MMSE-Based Adaptive Detection of DS-CDMA  Signals”, IEEE CCECE Conference, (May 2005), pp. 81-84.

    Woodward G. and Vucetic B. S., “Adaptive Detection for DS-CDMA,” Proceedings of the IEEE, Vol. 86, No. 7, (July 1998), pp. 1413-1434.

    Rapajic P.B. and Vucetic B.S., “Adaptive Receiver Structures for Asynchronous CDMA Systems,” IEEE Journal on Selected Areas of Communications, Vol. 12,  No.4, (May 1994), pp. 685-697.

    Moshavi S., “Multiuser Detection for DS-CDMA Communications,” IEEE Communication Magazine, Vol. 34, No. 10, (October 1996), pp. 124-136.

    Poor H. V., Verdu S., “Single-user Detectors for Multiuser Channels,” IEEE Trans. on Communications, Vol. 36, No. 1, (January 1988), pp. 50-60.

    Peterson Roger L., Ziemer Rodger E., Borth David E., “Introduction to spread spectrum communications”, PEARSON Education, 2005.

    Dinan E.H. and Jabbari B., “Spreading Codes for Direct Sequence CDMA and Wideband CDMA Cellular Networks,” IEEE Communication Magazine, Vol. 36, No. 9, (September 1998), pp.48 - 54.

    Lee W.C.Y., "Overview of Cellular CDMA," IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 40, No. 2, (May 1991), pp. 291-302.

    Hanzo L., Yang L-L., Kuan E-L., Yen K., Single and Multi-Carrier DS-CDMA: Multi-User Detection, Space-Time Spreading, Synchronization, Networking and Standards, John Wiley and Sons, 2003.

    Gan W. S., “Designing a Fuzzy Step Size LMS Algorithm,” IEE Proceedings -Vision, Image and Signal Processing, Vol. 144, No. 5, (October1997), pp. 261–266.

    Zadeh L.A., "Fuzzy sets", Information and Control, Vol. 8, No. 3, (June 1965), pp. 338-353.

    D. Seethaler and H. Bolcskei, “Performance and Complexity Analysis of Shpere Decoding” IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 56, No. 3, (March 2010), pp. 456-477.

    S. A. Hosseini, O. Javidbakht, P. Pad and F. Marvasti, “A Review on Synchronous CDMA Systems; Optimum overloaded codes, channel capacity, and Power Control” EURASIP Journal on Wireless Communication and Networking, Vol. 62, (2011), pp. 234-245.

    T. Koike-Akino, “Low-Complexity Systolic V-BLAST Architecture” IEEE Trans. Wireless Commun. Vol. 2, No. 5, July 2009, pp. 322-345.

    S. Verdú, “Computational Complexity of Optimum Multiuser Detection”, Algorithmica,(1989) Vol. 4, No. 3, pp. 303-312.

    P. Alexander, L. Rasmussen, and C. Schlegel. “A Linear Receiver for Coded Multiuser CDMA” IEEE Trans. Communications, Vol. 45, No. 5, (May 1997), pp.605-610.

    R. Cameron and B. Woerner. “Performance Analysis of CDMA with Imperfect Power Control” IEEE Trans. Communications, Vol. 44 (July 1996), pp. 777-781.



تحقیق در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, مقاله در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, پروژه درباره پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها, رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی و استخراج الگوریتم های آشکارسازی چند کاربره متمرکز و غیر متمرکز و مقایسه کارایی آن ها

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس