اخیراً سیستم های چند آنتنه محبوبیت ویژه ای در جامعه تحقیقاتی مخابرات بیسیم کسب کرده است، زیرا در یک محیط با پراکندگی زیاد، این سیستم ها قادرند تا ظرفیت قابل توجهی را به دست آورده بطوریکه قابل مقایسه با تئوری شانون در سیستم های تک آنتنه باشند. در آینده ای نه چندان دور این سیستم ها جز لاینفک سیستم های سیار برای ارسال بسته های داده با عملکرد بسیار بالا خواهند بود. در این پایان نامه قصد داریم تا به معرفی روش های پیش کدینگ و پرتوسازی غیر خطی thp و بردار انحراف vp بپردازیم. نشان داده می شود که این روش ها عملکرد مناسبی در سیستم های چند آنتنی چند کاربری در ارتباط فروسو دارند. فرض اولیه آن است که همه ایستگاههای پایه در یک سلول و یا چندین سلول مختلف با یکدیگر همکاری مشترک دارند و اطلاعات مربوط به کانال هایشان را بطور کامل در یک همکاری مشترک به واحد مرکزی ارسال می کنند. واحد مرکزی مکانی است که جمع کننده اطلاعات لازم از ایستگاههای پایه از طریق شبکه پر سرعت فیبر نوری است. بنابراین این واحد یک ماتریس کلی از کانال ها را ایجاد کرده و همه عملیات پردازشی را بر روی این ماتریس کلی انجام خواهد داد. در روش بردار انحراف، به دنبال برداری خواهیم بود که جمع آن با بردار سمبل در مواجهه با ماتریس پرتوسازی کانال حداقل انرژی لازم را نیاز داشته باشد. جستجوی چنین برداری برای تعداد کاربران و آرایش تعداد آنتن های ارسال/دریافت بالا کاری غیر عملی و پیچیده است. بنابراین به دنبال یک راه حل زیر بهینه خواهیم بود. روش کاهش پایه شبکه به همراه الگوریتم vblast پیشنهاد می گردد که به نوعی پیاده سازی کدگذاری کروی را تداعی خواهد نمود. در روش پیشنهادی دیگر، یعنی thp، ابتدا با پردازش بر روی کانال کلی با استفاده از الگوریتم های qr و یا vblast ماتریس پایین مثلثی و یک ماتریس پرتوسازی را به دست می آوریم و سپس ماتریس پایین مثلثی را به همراه بلوک پیمانه ای در یک حلقه فیدبک قرار داده و سپس ماتریس پرتوساز را به حاصل این حلقه اعمال می کنیم. نکته قابل توجه آنکه در هر دو روش به دلیل استفاده از عملیات گردسازی و یا عملیات پیمانه ای، نیازی به محدودسازی انرژی سمبل های ارسال نداریم. در گیرنده های هر دو روش، نیاز است تا بلوک استاندارد پیمانه ای برای آشکارسازی صحیح اعمال گردد. همچنین به کمک روش پیشنهاد شده دیگری، می توان طراحی مشترک وزن های دریافت و ارسال را انجام داد بطوریکه، همه پردازش ها در واحد مرکزی انجام شده و سپس وزن های دریافت برای همه کاربران توسط ایستگاه پایه مخصوص به خود ارسال گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش های پیشنهادی همگی بهتر از روش های مرسوم خطی مثل zf، mmse و قطری سازی بلوکی عمل می کنند.

در این تحقیق بر روی افزایش میزان مقاومت داده های ویدئویی در محیط مخابرات بیسیم تمرکز کرده ایم. نوع خاصی از ویدئوها که در ضمیمه استاندارد فشرده سازی h.264 ارائه شده است را بعنوان هدف مورد توجه قرار داده ایم. این نوع خاص از فشرده سازی را در اصطلاح مقیاس پذیر یا لایه ای (scalable video coding) یا باختصار svc می نامند. ویژگی این نوع فشرده سازی ایجاد چند بخش یا لایه مجزا در خروجی فشرده ساز است. یکی از لایه ها که لایه پایه نامیده میشود بطور مجزا از باقی لایه ها قابل وافشرده سازی است. بقیه لایه ها در وافشرده سازی به این لایه پایه نیازمند هستند و در واقع گیرنده به این لایه حتما نیازمند است. بدون وجود لایه پایه باقی لایه ها بدون استفاده خواهند بود. این ویژگی خاص لایه پایه باعث ایجاد انگیزه در راه حفاظت بیشتر این لایه در کانال ارسال نسب به باقی لایه هاست که از آن با نام حفاظت خطی نابرابر(uep) یاد می شود. این حفاظت نابرابر در لایه های مختلف سیستم ارسال داده ها و همچنین لایه فیزیکی(physical layer) قابل انجام است. ما در این تحقیق بخش کدهای تصحیح خطا(fec) را برای اعمال تکنیک های حفاظت خطای نابرابر درنظر گرفته ایم. کد ldpc بعنوان یکی از کاراترین کدهای تصحیح خطای لایه فیزیکی را انتخاب کرده ایم. پارامتر اصلی این کد ماتریس مشخصه آن بنام ماتریس بررسی افزونه (parity-check matrix) است. با پیشنهاد چند طراحی و ساختار جدید برای این ماتریس، سعی کرده ایم نا نرخ خطای بیت لایه های ویدئو و بخصوص لایه پایه را در شرایط کانال بیسیم و ارسال بصورت پخش گسترده(broadcast) را کاهش دهیم. بمنظور شبیه سازی نتایج روش های ارائه شده، لایه فیزیکی استاندارد dvb-t2 را در نظر گرفته ایم و ماتریس جدید کد تصحیح خطا را در شرایط مختلف برای دو لایه آزمایشی ویدئو مورد بررسی قرار داده ایم.

با توجه به سبک زندگی بشر در این روزها، فراهم آوردن پهنای باند زیاد و محدوده ای وسیع برای تحرک کاربر به یکی از مسائل روز تبدیل شده است. مطالعات و تحقیقات بیشماری در این زمینه صورت پذیرفته که در این میان سیستم های بیسیم نوری با فراهم آوردن پهنای باند وسیع برای کاربر متحرک،مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. سیستم های بیسیم نوری درون ساختمانی از انواع سیستم های مخابراتی بیسیم نوری بوده که با ایجاد شبکه ای پرسرعت و محدود به فضای اتاق، برای کاربری های متعددی از جمله فضاهایی مانند بیمارستان ها که نیاز به مخابره داده حجیم بوده ویا مکان هایی که امواج الکترومغناطیسی تداخل محسوب می شوند؛ بسیار مطلوب به نظر می رسند.اما کانال های بیسیم نوری درون ساختمانی نیز مانند دیگر کانال های بیسیم، بدلیل پدیده چندراهه با تداخل بین سمبلی مواجه اند. تداخل بین سمبلی نرخ ارسال اطلاعات را در کانال ها محدود نموده و از جمله مشکلات عمده در کانال های بیسیم به شمار می آیند. در این پایان نامه برآنیم تا با ارئه روشی مناسب جهت مقابله با تداخل بین سمبلی در سیستم های بیسیم نوری درون ساختمانی، عملکرد این سیستم ها را بهبود بخشیم. برای این منظورسه ترازگر عصبی برای این سیستم ها تحت مدولاسیون های روشن – خاموش، مکان پالس و ofdm نوری با برش نامتقارن ارائه شده است. ترازگر عصبی پیشنهادی برای سیستم های روشن – خاموش و مکان پالس از نوع پرسپترون چندلایه با الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا بوده و نسبت به نمونه های مشابه پیشین نه تنها از پیچیدگی محاسباتی کمتری برخوردار است، بلکه عملکرد بهتری نیز دارد. برای سیستم ofdm نوری با برش نامتقارن نیزدو ترازگر عصبی از انواع پرسپترون چندلایه با الگوریتم یادگیری پس انتشارخطا و خودسازمان ده پیشنهاد شده است که این ترازگرها قادرند با ارسال تعداد محدودی سمبل آموزشی، عملکرد سیستم را در حضور تداخل بین سمبلی بهبود بخشند.به منظور تأیید عملکرد ترازگرهای پیشنهادی شبیه سازی های متعددی در محیط نرم افزاری انجام شده است.

در این پایان نامه کانال استراق سمع چندآنتنی با مدولاسیون عمود بر هممورد مطالعه قرار گرفته است. کانال پخش چندآنتنی با مدولاسیون عمود بر هم را به این صورت در نظر گرفته شده است که، یک فرستند که اطلاعات محرمانه را به یک کاربر مجاز در حالی که شنودگر نیز وجود دارد، ارسال می کند و شنودگر نیز در حال استراق سمع اطلاعات مربوط به کاربر مجاز می باشد. مهم ترین فرض در این مطالعه معلوم بودن کانال مجاز و کانال شنودگر برای فرستنده و گیرنده مجاز می باشد که در بسیاری از حالت ها قابل قبول می باشد.همچنین فرض میشود اطلاعات متقابل سمبل های با مدولاسیون عمود بر هم یکسان باشند و بتوان آنها را بر حسب تعداد زیرحامل ها نرمالیزه کرد در کانال پخش چندآنتنی با مدولاسیون عمود بر همبرای دستیابی به ظرفیت امن کامل، اگر ماتریس خود همبستگی ورودی با مرتبه کم و مرتبه آن کمتر از تعداد آنتن های گیرنده باشد، آن گاه کران پایین قابل حصول است. در حالتی که کانال شنودگر نسبت به کانال اصلی نازل باشد، کران بالا نیز بدست خواهد آمد. در نهایت با بهینه کردن برخی پارامترهای سیستم همانند ماتریس همبستگی بین نویزهای کانال اصلی و کانال شنودگر، اثبات معکوس ظرفیت بر قسمت قابل حصول منطبق و منجر به ظرفیت امن می شود. در تحلیل های عددی با استفاده از روش تجزیه به مقادیر ویژه، ظرفیت با افزایش تعداد آنتن های فرستنده و گیرنده مجاز به شرط ثابت بودن آنتن های شنودگر افزایش می یابد. برای بررسی فرکانس گزینی کانال، یک مدل خاص ارائه می شود، که در این حالت نتایج عددی نشان از بهبود نرخ امن در کانال های فرکانس گزین دارد.

یکی از نقاط ضعف اساسی در سیستم های مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد (ofdm) مقادیر بالای نسبت توان پیک به میانگین (papr) است. این مسأله از آن جهت حائز اهمیت است که وجود آن موجبات تحمیل محدودیت ها و مشکلات قابل توجهی را برای تقویت کننده های توان در فرستنده ی سیستم ایجاد می نماید. برای رفع این مشکل روش های گوناگونی پیشنهاد شده است که هرکدام مزایا و معایب خود را دارند و لذا بسته به نیازهای سیستم مورد نظر می توانند مورد استفاده قرار گیرند. کارایی این روش ها در مورد سیستم های متداول ofdm به طور گسترده ای مورد بررسی واقع شده است.در سیستم های ofdm به منظور جلوگیری از رخداد نامطلوب تداخل بین سمبلی (isi) میان سمبل های فاصله ای تحت عنوان فاصله ی محافظ منظور می شود. در سیستم های متداول ofdm، این فاصله توسط یک پیشوند دوره ای (cp) جایگذاری می شود. پیشوند دوره ای بخشی از خود سمبل اصلی است که عیناً در فاصله ی محافظ قرار می گیرد. پیشنهاد استفاده از کلمات یکتا به جای پیشوند دوره ای، ایده ای نسبتاً تازه است که مبنای ایجاد سیستم های uw-ofdm می باشد. در این سیستم ها استفاده از دنباله های از پیش تعیین شده تحت عنوان کلمات یکتا می تواند علاوه بر حفظ مزیت های استفاده از پیشوند دوره ای، برای اهداف دیگری مانند تخمین کانال و یا سنکرون سازی به کار رود. در این پایان نامه عملکرد دو نمونه از روش های کاهش papr یعنی روش برش و فیلتر کردن و روش دنباله ارسال جزیی روی سیستم های uw-ofdm مورد بررسی واقع شده است و نتایج شبیه سازی ملاک ارزیابی کارایی هستند. نتایج نشان می دهند که دو روش مذکور همانگونه که در سیستم متداول مبتنی بر پیشوند دوره ای در کاهش papr موثر هستند، در سیستم های uw-ofdm نیز عملکرد مناسبی دارند.

عملکرد خوشه های شناختی شامل کانال های پخش و دسترسی چندگانه، از دید نظریه اطلاعات بررسی می شود. ناحیه های نرخ قابل ‏دسترس برای دو حالت، بسته به این که کدام خوشه شناختی باشد، همراه با ناحیه ظرفیت در یک حالت خاص، محاسبه شده است.‏ در ادامه، اثر وجود اطلاعات جانبی را در کانال های ‏z‏ و ‏z‏ تداخلی بررسی می کنیم. روش های کدگذاری کانال در حضور اطلاعات جانبیِ ‏غیرعلّی در فرستنده ها و ناحیه های نرخ قابل دسترس برای هر دو کانال مطرح شده است. همچنین، ناحیه ظرفیت برای حالت خاص، ‏ارائه شده است. در بخش دیگر، کانال ‏z‏ تداخلی گوسی با تداخل های گوسی جمع شونده در فرستنده ها، معرفی و یک کران خارجی از ‏ناحیه ظرفیت برای این کانال محاسبه شده است. سپس، یک جمع نرخ قابل دسترس برای این کانال با استفاده از روش کوستا معرفی ‏می شود که در تداخلِ حالت قوی، این ناحیه نرخ صفر خواهد شد. برای دست یابی به یک ناحیه نرخ مستقل از متغیرهای توانِ تداخل ‏حالت، روش لتیس را معرفی و ناحیه نرخ دست یافتنی برای کانال ‏z‏ تداخلی گوسی را با این روش ارائه می کنیم. این نرخ برای نوع خاصی ‏از این کانال بهینه است.‏ در پایان، ناحیه نرخ قابل دسترس برای کانال ‏z‏ گوسی در حضور تداخل بین سمبلی با توان محدود محاسبه شده است. برای این کار، ‏کانال اصلی به یک کانال بی حافظه بلوکی ‏n‏-تایی تبدیل و این کانال به تعدادی از کانال های موازی و مستقل از هم تجزیه می شود. نتایج ‏عددی برای نشان دادن اتلاف نرخ به دلیل تداخل بین سمبلی، برای کانال ‏z‏ گوسی ارائه شده است.‏

موضوع رساله حاضر، تخصیص منابع و پرتوسازی در شبکه های رله رادیو شناختی است. تأکید اصلی در تخصیص منابع و پرتوسازی، تخصیص توان فرستنده کاربر اولیه (pu) و ثانویه (su) و نیز انتخاب گره رله و همچنین یافتن بردارهای پرتوسازی فرستنده و گیرنده کاربر اولیه و ثانویه، در قالب سیستم رله رادیو شناختی underlay می باشد. همچنین تحلیل کارایی انرژی و مصالحه بین کارایی انرژی و کارایی طیفی مورد بررسی قرار می گیرد. پژوهشهای انجام شده در این رساله را می توان به سه حوزه تقسیم بندی نمود.

چکیده در سال های اخیر یک الگوی جدید مخابراتی با نام همیاری برای ارتقاء ظرفیت و قابلیت اطمینان نیز که با ieee 802.16j شبکه های بی سیم چندپرشی پیشنهاد شده است.استاندارد رو به ظهور معرفی ایستگاه های رله سعی در افزایش پوشش و ظرفیت دسترسی بی سیم باند وسیع برای شبکه های شهری دارد، طرح های همیاری متنوعی را برای رسیدن به این اهداف به کارگرفته است. دو چالش مهم در شبکه های همیار انتخاب بهینه ترمینال های رله برای همیاری و همگام سازی زمانی و فرکانسی ترمینال های همیار می باشند. در این پژوهش مسئله انتخاب ایستگاه رله در یک 802.16 بررسی و کارایی روش پیشنهادی با سایر روش ها مقایسه j شبکه همیار دوپرشی مبتنی بر و چالش ofdma شده است. در ادامه به بررسی روش های همگام سازی متداول در سیستم های برای sage های همگام سازی سیستم های همیار پرداخته شده و یک روش مبتنی بر الگوریتم تخمین همزمان آفست های زمانی و فرکانسی مربوط به ایستگاه های رله در یک شبکه همیار مبتنی بر 802.16 ارائه گردیده است. مقایسه کارایی این روش با روش همبستگی متقابل که یک روش متداول j است، برتری قابل توجه دقت mimo برای تخمین آفست های زمانی و فرکانسی در سیستم های تخمین روش پیشنهادی را نشان می دهد.