شبکه حسگر شبکه ای متشکل از تعداد زیادی حسگر کوچک است. این شبکه ها، از طریق حسگرها اطلاعات محیط را گرفته و واکنش نشان می دهد. ارتباط بین حسگر ها معمولا به صورت بی سیم است. هر حسگر بطور مستقل و بدون دخالت انسان کار میکند و نوعا از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک بوده و دارای محدودیت هایی در قدرت پردازش، ظرفیت حافظه، منبع تغذیه و ... می باشد. این محدودیت ها مشکلاتی را بوجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه است. . از جمله زمینه های مهمی که به عنوان یک چالش اساسی در این شبکه ها مطرح می شود، مسئله اشتراک رسانه ارتباطی در آنهاست. زیرا به دلیل تعداد بسیار زیاد نودهای حسگر در این گونه شبکه ها، اشتراک و استفاده همزمان کلیه حسگر ها از رسانه ممکن نیست. از طرف دیگر در این شبکه ها اغلب اوقات، از لحاظ انرژی و توانائی های حسگر ، پردازش اطلاعات و ظرفیت های نگهداری اطلاعات محدود شده اند. از آنجا که محدودیت انرژی نودها را پیش رو داریم، ممکن است بعد از مدتی کار در شبکه، انرژی آنها تمام شده و از شبکه خارج شوند و باعث هدر رفتن پهنای باند مورد استفاده شود. بنابراین نیازمند ارائه یک پروتکل بهینه دسترسی به رسانه برای این شبکه ها هستیم. با مقایسه پروتکل های ارائه شده در این زمینه و بررسی جزئیات آنها، یک پروتکل بهبود یافته مبتنی بر smac پیشنهاد شده که دارای راندمان مصرف توان بالا و تاخیر کم است. جهت دستیابی به این بهبود از سیکل کاری متغیر و وابسته به میزان ترافیک حسگرها استفاده شده است. جهت تعیین پارامتری برای تعیین سطح ترافیک حسگر از روشهای متفاوتی می توان بهره برد که در اینجا از پارامتری خاص و متفاوت نسبت به دیگر پروتکل ها استفاده شده است. علاوه بر راهکار بالا، دو پیشنهاد دیگر نیز جهت بهبود مصرف انرژی ذکر شده است و نتایج حاصل شده از شبیه سازی ها، موید تاثیر مثبت این پیشنهادات در بهبود راندمان مصرف انرژی شبکه های حسگر بی سیم است.

اترنت یک فناوری شناخته شده است که در حدود 30 سال از ابداع آن می گذرد. از آن جا که اترنت اصولاً یک شبکه محلی است، برای به کار بردن آن در شبکه های گسترده باید دقت لازم را در برخی مسائل از جمله کیفیت خدمات، مدیریت و نگهداری، مهندسی ترافیک و مسائلی از این قبیل که در اترنت اولیه لحاظ نشده مبذول داریم. از آنجا که در شبکه های اترنتی به دلیل وجود پروتکل درخت پوشا، بین هر دو گره فقط یک مسیر برای تبادل اطلاعات وجود دارد این موضوع باعث می شود که نتوان از کارایی روش های بازیابی و مهندسی ترافیک به خوبی بهره برد. از این رو مهندسی ترافیک در شبکه های شهری تلاش لازم برای کنترل ترافیک و هدایت آن را از مسیرهایی انجام می دهد که منجر به متعادل کردن بار در کل اتصالات و سوئیچ های موجود در شبکه گردد، معرفی پروتکل درخت پوشای چندتایی که از اتصالات بیشتری در شبکه استفاده می کند خود می تواند راه حل مطلوبی برای توزیع مناسب بار در شبکه باشد. تنها نکته قابل توجه این است که این درخت های پوشا چگونه در شبکه ساخته شده و چگونه شبکه های محلی مجازی به آن ها اختصاص پیدا کنند تا بتوانند توزیع متعادلی از بار را در شبکه ایجاد کنند. در این پایان نامه علاوه بر معرفی پروتکل های درخت پوشا و درخت پوشای چندتایی وچگونگی عملکرد آنها در شبکه، چندین الگوریتم در جهت ساخت درخت پوشای چندتایی مطرح می گردد که هر الگوریتم با دخیل کردن پارامترهای متعددی می تواند میزان سرویس دهی در شبکه را بهبود بخشد. در ادامه راه کاری جهت تولید درخت پوشای چندتایی و نحوه گذردهی ترافیک در شبکه معرفی می گردد که منجر به متعادل سازی بار در اتصالات وسوئیچ های شبکه گردیده و اهداف مهندسی ترافیک را به خوبی برآورده کند. هدف از الگوریتم پیشنهادی یافتن بهترین درخت پوشای چندتایی از نظر توزیع بار در شبکه با توجه به ساختار شبکه و جریان های ترافیکی مشتریان می باشد.این الگوریتم با وجود پیچیدگی در واقع یک معیار مناسب در جهت سنجش میزان بهینگی کلیه الگوریتم های پیشنهادی است. علاوه بر الگوریتم ارائه شده، الگوریتم دیگری در پایان پیشنهاد می گرددکه ازپیچیدگی الگوریتم فعلی می کاهد و می تواند مجموعه درخت پوشای شبه بهینه ای را در شبکه ایجاد کند که اهداف مورد نظر را تا حد مطلوبی برآورده می سازد.

شبکه های حس گر بی سیم شبکه هایی هستند، متشکل از تعداد زیادی گره حس گر که برای جمع آوری اطلاعات مفید در ناحیه ای پراکنده می شوند. این شبکه ها به پروتکل های مخابراتی بی سیمی نیاز دارند که میزان مصرف انرژی و تأخیر را در شبکه حداقل کند. در پایان نامه حاضر، اولین هدف، ارزیابی و بهبود الگوریتم leach به عنوان یک الگوریتم مبتنی بر خوشه بندی در شبکه های حس گر است. در ادامه روش انتخاب سرگروه و تشکیل خوشه ها در این الگوریتم درشرایط مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و تاثیر این عوامل بر مصرف انرژی، طول عمر شبکه و تأخیر در انتقال اطلاعات بررسی شد. در نهایت بر اساس نتایج، یک روش جدید برای اصلاح الگوریتم انتخاب سرگروه در leach بر اساس تعداد گره های باقیمانده در هر دنباله از دوره های کاری پیشنهاد داده شد. نتایج، بهبود متوسط مصرف انرژی در شبکه را با اعمال روش جدید به الگوریتم leach نشان می دهند. در نهایت یک الگوریتم مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی پیشنهاد داده شد. نتایج شبیه سازی ها عملکرد بهتر الگوریتم زنجیره ای جهت دار را از نظر مصرف انرژی و تأخیر نسبت به الگوریتم pegasis به عنوان یک الگوریتم مبتنی بر زنجیر دیگر نشان می دهند.

انتخاب رله ها و اختصاص توان دو عامل موثر در عملکرد شبکه های همراه با مخابرات مشارکتی می باشند. در این تحقیق با کمک ابزار تئوری بازی به تحلیل تاثیر این دو پارامتر اساسی در عملکرد شبکه پرداخته می شود. تئوری بازی علاوه بر تحلیل اتفاق هایی که در شبکه رخ می دهد؛ به بیان راهکارهایی توزیعی برای بهبود بازدهی شبکه نیز می پردازد. ابتدا با کمک مدل بازی ائتلافی، روش هایی برای انتخاب بهترین رله های همکاری کننده در جریان انتقال اطلاعات از گره ی منبع تا پایگاه داده مطرح می گردد. در این روش ها به نحوه ی شکل گیری ائتلافی از رله ها به منظور کاهش مصرف توان ارسالی پرداخته می شود. پس از تشکیل ائتلاف ها، مسئله ی اختصاص توان مابین گره های داخل ائتلاف ها مطرح می گردد. در قسمت دیگر از این پایان نامه به بیان استراتژی های اختصاص توان بهینه در میان اعضای ائتلاف ها به کمک یک مدل بازی غیرمشارکتی پرداخته می شود. . نتایج عددی نشان می دهند که الگوریتم های ارائه شده دارای کاهش قابل توجهی در میزان توان مصرفی در مقایسه با روش های کنترل توان توزیعی موجود می باشند که در منحنی های مربوط به بازدهی توان، بهبودی تا حدود 35 درصد را نسبت به الگوریتم های صرفا غیرمشارکتی شاهد می باشیم.

پیشرفت های اخیر در فناوری اترنت همچون دستیابی به سرعت های بالا برای انتقال داده سبب شده است که این فناوری گزینه ی مناسبی برای بکارگیری در شبکه های گسترده مثل شبکه های شهری باشد. یکی از مشکلات اترنت، عدم وجود روش های ترمیم خرابی در آن است. در این پایان نامه دو راهکار نوین برای ترمیم خرابی در شبکه های اترنت شهری ارائه می شود. در روش اول که ترمیم سریع درخت پوشا به صورت برخط نام دارد، تلاش می شود تا قبل از وقوع خرابی در یک پیوند، مسیر های جایگزین برای اتصال دوباره زیردرخت جدا شده به زیردرخت اصلی پیدا شوند. روند پیدا کردن مسیر توسط سوییچ هایی که در دو گام فاصله از پیوند محافظت شده قرار دارند، انجام می شود و معیار انتخاب مسیرها بر اساس هزینه است. نتایج شبیه سازی ها، نشان می دهند که هزینه درخت های محاسبه شده توسط روش پیشنهادی، ده درصد بیشتر از درخت های بهینه است اما زمان ترمیم خرابی از 30 ثانیه در پروتکل درخت پوشا به 30 میلی ثانیه کاهش می یابد و همچنین پیچیدگی ساخت دوباره درخت به میزان زیادی کاهش می یابد. ایده ای که در روش دوم دنبال می شود، استفاده از پیوندهای غیرفعال، برای هدایت ترافیک و ترمیم درخت به صورت همزمان است. در این روش هر سوییچ از روشی توزیعی برای شناسایی اجداد خود در درخت پوشا بهره می برد و با این راه، موقعیت خود و همسایگانش را در توپولوژی شبکه در می یابد. شبیه سازی ها نشان می دهد که تعادل باری که این روش در شبکه ایجاد می کند، چه قبل و چه بعد از وقوع خرابی، بهتر از سایر روش ها می باشد. هر دو الگوریتم های ارائه شده، به صورت برخط بوده و سعی بر این است تا با کمترین نیاز به اعمال مدیریت در شبکه، عملیات ترمیم خرابی در سریع ترین زمان ممکن انجام شود. تکیه اصلی این الگوریتم ها بر خودمختار بودن، برخط بودن،توزیعی و بهینه بودن ترمیم خرابی است.

در شبکه های حسگری مسئله انرژی چالش بزرگی به حساب می آید و پروتکل های مسیریابی این موضوع را باید مد نظر قرار دهند. در این پایان نامه سعی داریم به کمک فاصله ی گره های شبکه تا مقصد انرژی گره ها را به شکل مناسبتری مصرف کنیم.ابتدا احتمال سرگروه شدن در یک شبکه ی حسگری را به صورت تابعی از فاصله ی گره تا مقصد تعیین می کنیم. سپس با در نظر گرفتن یک گره فرضی به عنوان گره ی معیار توانستیم یکنواختی بیشتری را در مصرف انرژی ایجاد کنیم. در انتها نیز با در نظر گرفتن مینیمم انرژی مصرفی در هر گره به مصرفی انرژی مناسبتری رسیدیم.

حدود سه دهه از ظهور فناوری اترنت برای استفاده در شبکه های محلی گذشته است. در حال حاضر بیش از 90 درصد شبکه های محلی جهان بر پایه این فناوری طراحی شده و مشغول فعالیت هستند. با افزایش تعداد مشترکان متصل به این شبکه ها و تنوع خدمات مورد نظر آنها، مسئله کیفیت خدمات در شبکه های اترنتی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. یکی از ملزومات تامین کیفیت خدمات، اجرای روشهای مهندسی ترافیک و توازن بار در شبکه می باشد که در فناوری اترنت به آن توجهی نشده است. پروتکلهایی که در حال حاضر در شبکه های اترنتی اجرا می شوند بر پایه تشکیل و حفظ درخت پوشا در شبکه عمل می کنند. در پروتکل استاندارد ساخت درختهای پوشا، توازن بار در شبکه مورد توجه قرار نمی گیرد، به همین سبب میزان بهره گیری از منابع شبکه و همچنین کیفیت خدمات در شبکه به شدت افت می کند. هدف از این پایان نامه، یافتن بهترین درخت پوشا و بهترین مجموعه درختهای پوشای چندتایی بر اساس معیارهای توازن بار روی منابع می باشد. این معیارها در الگوریتمهای قبلیbst و bmst که به ترتیب وظیفه یافتن بهترین درخت پوشا و بهترین مجموعه درختهای پوشای چندتایی را بر عهده دارند نیز به کار برده می شوند. با این وجود، از آنجایی که این الگوریتم ها دارای پیچیدگی بالایی هستند مدت زمان رسیدن به نتایج طولانی خواهد بود که در شبکه های امروزی قابل قبول نمی باشد. در این پایان نامه برای کاهش میزان پیچیدگی و بتبع آن مدت زمان اجرای این الگوریتمها، از نظریه بهینه سازی استفاده شده است . به همین منظورسعی شده است تا یک مدل ریاضی مناسب از شبکه با توجه به وضعیت و شرایط آن تهیه شده و با استفاده از نرم افزارهای مخصوص حل مسائل بهینه سازی، طرح شده حل شود. نتایج شبیه سازی های انجام شده در این راستا نشان می دهند که نتایج الگوریتم جدید با نتایج الگوریتم های bst و bmst یکسان بوده اما مدت زمان یافتن نتایج بسیار کاهش یافته است.

در سال های اخیر ofdm به دلیل برتری هایی که نسبت به سیستم های تک کریری دارد، مانند مقاومت در برابر محوشدگی چندمسیری و بازده طیفی بالا، توانسته توجه زیادی را به خود جلب کند. سیستم های mimo، که از چند آنتن در فرستنده و گیرنده استفاده می کنند، نیز به دلیل ظرفیت و بازدهی طیفی بالا هر روز استفاده گسترده تری پیدا می کنند. mimo-ofdm، ترکیبی از mimo و ofdm تکنیک مناسبی برای استفاده در مخابرات بی سیم آینده می باشد. سیستم های mimo-ofdm مشابه با سیستم های siso-ofdm دارای مشکل حساسیت به آفست فرکانس کریر (cfo) می باشد که توسط شیفت داپلر و یا عدم انطباق بین اسیلاتورهای محلی فرستنده و گیرنده بوجود می آید. این مشکل باعث از بین رفتن تعامد بین زیرکریرها شده و تداخل بین کریری تولید می کند که باعث کاهش شدید عملکرد در گیرنده خواهد شد. بنابراین در این سیستم ها نیاز به تخمین دقیق آفست فرکانس و جبران آن برای داشتن دریافتی قابل اعتماد از سیگنال ارسالی، داریم. به علاوه آشکارسازی همدوس سیگنال های mimo-ofdm برای از بین بردن اعوجاج های دامنه و فاز در کانال فیدینگ، نیاز به تخمین کانال دارد. ترکیب تخمین آفست فرکانس و تخمین کانال به دلیل تعداد مجهولات، پیچیدگی محاسباتی بالایی دارد. اکثر الگوریتم های تخمین cir و تخمین cfo موجود به طور جداگانه دو تخمین را انجام می دهند. اخیراً تخمین توأم cfo و cir توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در این پایان نامه ابتدا الگوریتم تخمین توأم em(expectation maximization) بررسی شده است. سپس یک تخمین زن بر اساس فیلتر کالمن توسعه یافته (ekf)، به نام فیلتر کالمن توسعه یافته تکراری (iekf) پیشنهاد می کنیم که دارای پیچیدگی کمتر و همچنین عملکرد بهتر در مقادیر سیگنال به نویز بالاتر از 10 (db) نسبت به الگوریتم em می باشد. در ادامه به منظور افزایش دقت تخمین از الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات (pso) استفاده می کنیم. نتایج حاصل از شبیه سازی بهبود عملکرد الگوریتم pso و iekf را نشان می دهند.

ofdm بدلیل قابلیت مقابله با تداخل بین سمبلی، کارایی استفاده از پهنای باند و پیچیدگی نسبتاً کم، یک تکنیک موثر برای ارسال نرخ داده بالا روی کانال های فیدینگ انتخاب فرکانسی است. سیستم های mimo با استفاده از چند آنتن فرستنده و چند آنتن گیرنده قابلیت لینک را از طریق دایورسیتی فضایی بهبود می دهند و نرخ ارسال داده را از طریق تکنیک های تسهیم فضایی افزایش می دهند. ترکیب mimo و ofdm که mimo-ofdm نامیده می شود بعنوان یک سیستم امید بخش برای افزایش ظرفیت و بهبود قابلیت لینک نسل بعدی سیستم های مخابرات موبایل است. برای اینکه سمبل های ارسال شده از فرستنده در گیرنده بدرستی آشکارسازی شود، نیاز به شناخت کانال داریم. بنابراین، تخمین کانال در طراحی سیستم های mimo-ofdm نقش مهمی دارد. یکی از معایب سیستم های $mimo-ofdm$ حساسیت به آفست فرکانس حامل است که باعث تداخل بین حاملی شده و در نتیجه سیگنال مطلوب تضعیف می شود. اثرات داپلر و عدم تطابق اسیلاتورهای فرستنده و گیرنده باعث ایجاد آفست فرکانسی می شود. بنابراین، در این پایان نامه الگوریتمی را برای تخمین همزمان آفست فرکانسی و کانال بیان می کنیم. الگوریتم پیشنهادی یک الگوریتم تکرار شونده براساس تلفیق ekf، ukf ckf و کاهش تداخل بین حاملی است.

شبکه ی حسگر بیسیم، متشکل از تعداد زیادی گره های حسگر مستقل است که با تراکم بالا، در ناحیه ی جغرافیایی مشخصی چینش می شوند. در این شبکه ها، یک ایستگاه پایه موسوم به گره ی چاهک، به جمع آوری اطلاعات حسگرها می پردازد و درنهایت، شبکه ی حسگر را با دیگر شبکه ها مرتبط می سازد. فرآیند جمع آوری داده های دریافتی از حسگرهای شبکه و انتقال آن ها در مسیر منتهی به گره ی چاهک را انتشار همگرا می نامند. از مهم ترین چالش های موجود در شبکه های حسگر بیسیم، محدودیت شدید انرژی در حسگرهاست؛ محدودیت مذکور باعث شده است که در این شبکه ها، بیشتر از الگوریتم های مسیریابی با حداقل مصرف انرژی استفاده شود. کاهش مصرف انرژی و نظارت بر توزیع یکنواخت و عادلانه ی بار در بین گره های شبکه، منجر به کاهش فاصله ی بین نابودی اولین و آخرین گره و نهایتاً افزایش طول عمر شبکه خواهد شد. در اکثر کاربردها، ساختار درختی جهت جمع آوری داده های دریافتی از گره های حسگر پیشنهاد می گردد. در این روش، هر گره تنها نیازمند است تا والد خود را شناسایی نموده و داده را به سمت آن هدایت نماید؛ ضمن اینکه نگهداری مسیریابی مذکور، چندان دشوار نیست. در این پایان نامه، ابتدا به معرفی اجمالی شبکه های حسگر بیسیم و پروتکل های مسیریابی معروف در این شبکه ها می پردازیم؛ و در ادامه، ضمن بررسی و معرفی آخرین روش های مطرح در زمینه ی مسیریابی درختی، به ارائه ی یک روش مسیریابی درختی نوین موسوم به پروتکل درختی انتشار همگرای کارآمد خواهیم پرداخت که قادر است بواسطه ی ایجاد توازن در درخت، به جمع آوری موثر داده ها و ارتقای طول عمر شبکه نائل گردد. در روش پیشنهادی، هر دو عامل تعداد گام تا ریشه و توازن در تعداد فرزندان هر گره ی درخت، مدنظر قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از نظر میزان درجه ی درخت، طول عمر شبکه و قابلیت گذردهی، عملکرد بهتری نسبت به روش های پیشین دارد.

اطلاعات موقعیتی افراد یا وسایل سیار به عنوان یکی از مهمترین اطلاعات در بسیاری کاربردها از جمله دریانوردی، حمل و نقل هوشمند، توریسم و ردیابی اشیا شناخته می شود. تاکنون تکنیک های موقعیت یابی متعددی پیشنهاد شده است. این تکنیک ها مبتنی بر اندازه گیری زمان انتشار سیگنال (toa)، تفاوت زمانی انتشار سیگنال(tdoa)، زاویه دریافت سیگنال(aoa) و توان سیگنال دریافتی (rss)می باشد. در این میان اندازه گیری rss در بسیاری از شبکه های بی سیم شامل شبکه های سلولی،شبکه های بی سیم محلی و شبکه های سنسور بی سیم، بدون نصب سخت افزار اضافه امکان پذیر می باشد. در این گزارش موقعیتیابی موبایل با استفاده از توان سیگنال دریافتی (rss) مورد بررسی قرار می گیرد و راه حل هایی ارائه می شود که نیاز به تغییر سخت افزار ندارد و در عین سادگی و ارزانی، از دقت کمتری برخوردار می باشند. لذا به بررسی راهکار هایی پرداخته می شود که بوسیله آن ها بتوان دقت سیستم موقعیت یابی را افزایش داد. با توجه به مدل انتخابی برای تضعیف کانال، یکی از پارامترهای موثر بر تخمین موقعیت موبایل، ضریب تضعیف مسیر می باشد. ابتدا ضریب تضعیف مسیر را با استفاده از روش حداقل مربعات تخمین زده و سپس از مخابرات مشارکتی جهت کاهش خطای تخمین ضرایب استفاده می شود. سپس با استفاده از روش شبه هذلولی و روش حداقل مربعات غیرخطی، تخمین موقعیت موبایل بدست می آید. پس از تخمین موقعیت نیز از مخابرات مشارکتی جهت کاهش خطای تخمین موقعیت استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از مخابرات مشارکتی عملکرد سیستم موقعیت یابی را افزایش می دهد.

از مهمترین وظایف یک سیستم راداری، آشکارسازی اهداف است. یک معیار مطلوب برای طراحی آشکارساز رادار، دستیابی به خاصیت cfar است. در عمل به دلیل تغییر پارامترهای تداخل و شرایط محیطی، فرض معلوم بودن برخی از پارامترهای تداخل صحیح نیست و به ازائ سطح آستانه آشکارسازی ثابت منجر به احتمال هشدار غلط (pfa) متغیر خواهد شد. بنابراین برای رسیدن به خاصیت cfar می توان از سطح آستانه وفقی مناسب برحسب پارامترهای تداخل استفاده نمود. تاکنون الگوریتم های متعددی برای طراحی پردازشگرهای cfar در رادارهای siso ارائه شده است که در این پایان نامه به معرفی بسیاری از این روشها در حضور تداخل گوسی و تداخل ویبول در شرایط مختلف محیطی پرداخته و مزایا و معایب هر کدام از آنها بررسی شده است. در همین راستا پردازشگر cfar برای مقابله با هر نوع ناهمگنی در حضور تداخل ویبول با عملکرد مناسب ارائه شده است. مرور تحقیقات انجام شده نشان می دهد که بر خلاف وسعت مطالعات در زمین? آشکارسازی cfar در رادارهای siso، این مساله در رادارهای mimo چندان مورد توجه نبوده و یک مقوله جدید است. در این پایان نامه ضمن بیان مختصری در مورد انواع رادارهای چند پایه، مساله آشکارسازی cfar را در رادارهای wsa-mimo در حضور تداخل گوسی مورد بررسی قرار می دهیم. بدین منظور پس از مدل کردن سیگنال دریافتی در یک رادارwsa-mimo تک پالسی و تبدیل آن به یک ماتریس داده، به بررسی کارهای انجام گرفته در این زمینه پرداخته و در ادامه ساختار تعدادی از پردازشگرهای cfar در رادارهای siso را به روشهای مختلفی برای استفاده در رادارهای wsa-mimo تعمیم داده ایم و عملکرد این روشها را در محیط های همگن و ناهمگن به کمک شبیه سازی کامپیوتری به روش مونت کارلو مورد بررسی قرار داده ایم. مقایسه عملکرد این آشکارسازها نشان می دهد که پردازشگرهای نوینی که از شاخص تغییر پذیری استفاده می نمایند؛ بخصوص پردازشگرهای مبتنی بر روش mvi، از عملکرد بسیاری خوبی برای مقابله با اهداف تداخلی و لبه کلاتر برخوردارند.

با استفاده از توانایی های یک شبکه مخابرات بی سیم در مشارکت گره ها، می توان کارایی های ویژه ای برای این گونه شبکه ها تعریف کرد. موقعیت یابی مشارکتی یک رویکرد مدرن در تکنیک های تخمین موقعیت می باشد. تمام شبکه هایی که به گونه ای نیاز به ردیابی یک کاربر متحرک در محیط رادیویی دارند می توانند بستری برای پیاده سازی الگوریتم های موقعیت یابی دینامیک بر مبنای تخمین گرهای بیزین باشند. تخمین گرهای بیزین، خصوصاً آن هایی که در این نوشتار مورد بررسی قرارخواهند گرفت، سابقه طولانی در حل مسائل مهندسی ندارند اما گستردگی کاربرد کنونی آن ها در روش های تخمین مختلف با کاربردهای مختلف قابل توجه است. از آنجایی در مسائل موقعیت یابی عموماً با مدل های خطی مواجه نیستیم، فیلتر کالمن به عنوان یک تخمین گر بهینه بیزین قابلیت بکارگیری ندارد اما فرم های توسعه یافته آن که به منظور مواجهه با خاصیت غیرخطی بودن مدل طراحی شده اند به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. به دلیل خطای تخمین بالا و وابستگی بیش از حد فرم های توسعه یافته کالمن به پارامترهای مدل سیستم، هم اکنون گرایش های زیادی به فیلتر ذره ای وجود دارد. فیلتر ذره ای هر چند پیچیدگی محاسباتی بیشتری به طراحی ها تحمیل می کند، اما توانسته به علت دقت بالای تخمین، حوزه های مختلفی از مسائل مرتبط با تخمین را به تسخیر خود در آورد. در این پایان نامه از فیلتر ذره ای به موازات تخمین گر حداکثر درست نمایی و فیلترکالمن برای بدست آوردن تخمین حالت تحرک گره در کنار پارامترهای محیطی از جمله ضریب تضعیف توان و محوشدگی سایه، استفاده شده است. استفاده بهینه از این تکنیک های تخمین مختلف در کنار بهره مندی از توانایی مشارکت گره ها در موقعیت یابی، منجر به خلق یک الگوریتم با قابلیت های جامع و حداقل خطا شده است. بررسی های و شبیه سازی هایی که در این نوشتار صورت خواهد گرفت این نتیجه را به اثبات خواهد رسانید که این الگوریتم در مقایسه با الگوریتم های مشابه، علاوه بر سازگاری فوق العاده با محیط واقعی خطای تخمین کمتری را در مجموع به همراه دارد.

پروتکل درخت پوشا (stp)، شیوه ای استاندارد برای پیش رانی فریم بدون برقراری حلقه در شبکه های اترنت شهری می باشد. ایده اصلی در استفاده از stp، تشکیل یک درخت پوشا با مسدود کردن برخی از پیوندها می باشد. با این روش، بین هر دو گره موجود در شبکه، تنها یک مسیر یکتا وجود خواهد داشت و لذا حلقه ای تشکیل نمی شود. در پروتکل درخت پوشا، فقدان یک روش مهندسی ترافیک باعث عدم وجود توازن بار بر روی پیوندها و سوئیچ ها و در نتیجه وجود ازدحام در شبکه به ویژه در نزدیکی گره ریشه خواهد شد. در این رساله، راهکار هایی جهت پیش رانی فریم ها ارائه شده است به نحوی که بتواند با اعمال روش های مهندسی ترافیک به ویژه توازن بار روی پیوندها و سوئیچ ها را در شبکه های اترنت شهری بهبود بخشد. این راهکارها عبارتند از: •eft: توپولوژی پیش رانی گسترش یافته •sss: راهکار سوئیچینگ میانبر •ifs: راهکار پیش رانی ایزوله شده •hfs: راهکار پیش رانی سلسله مراتبی تمامی راهکارهای ارائه شده مبتنی بر استفاده از پیوندهای مسدود شده در stp می باشند. در eft، هر گره تمایل دارد که فریم دریافتی را به گره های هم سطح خود تحویل دهد. این راهکار دارای پیچیدگی های زیادی است. در راهکار sss، هر گره قبل از پیش رانی فریم به روش سنتی stp، در لیست همسایگان متصل شده از طریق پیوندهای مسدود شده به دنبال گره مقصد می گردد. چنانچه گره مقصد وجود داشته باشد، فریم مستقیماً از طریق آن پیوند مسدود شده ارسال می شود. در این روش، جهت جلوگیری از ایجاد حلقه، برای هر درخواست ترافیکی حداکثر از یک پیوند مسدود شده استفاده می شود. با استفاده از راهکار ifs، شبکه در ابتدا بر اساس شماره درگاه های گره ریشه به زیرشبکه هایی تقسیم می شود. هنگامی که یک گره فریمی را دریافت می کند ابتدا فریم را به زیر شبکه گره مقصد تحویل می دهد. بر این اساس امکان استفاده از حداکثر دو پیوند مسدود شده برای هر درخواست ترافیکی به وجود می آید. در راهکار hfs نیز امکان استفاده از تعداد پیوندهای مسدود شده بیشتر، با استفاده از آدرس دهی سلسله مراتبی به وجود می آید. در این رساله نشان داده شده است که راهکار sss در توپولوژی تمام-توری با پیوندهایی با هزینه برابر و سوئیچ های یکسان، بهترین بازدهی را خواهد داشت. لذا این راهکار در این توپولوژی خاص، راهکاری مناسب برای دست یابی به حداکثر میزان بازدهی در مقایسه با سایر راهکارها خواهد بود. با توجه به شفافیت اجرایی sss توصیه می گردد این راهکار در تمامی راهکارهای دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد. سر انجام با استفاده از آدرس دهی سلسله مراتبی، عملکرد sss در روش hfs بهبود چشمگیری پیدا می نماید.

در این پایان نامه، بیشینه سازی گذردهی کاربر ثانویه با در نظرگیری ملاحظات انرژی و تاثیر دست به دست شدن فرکانسی مورد تحقیق قرار گرفت. پس از تشریح مزیت داشتن یک دنباله حسگری برای کاربر ثانویه، حسگری ترتیبی طیف معرفی شده و عملکرد آن در قالب متوسط گذردهی کاربر ثانویه و هم چنین متوسط انرژی صرف شده در فرآیند حسگری تحلیل می شود. در ادامه یک مسئله بهینه سازی در جهت بیشینه نمودن گذردهی کاربر ثانویه از طریق انتخاب یک مقدار مناسب برای زمان حسگری طیف، فرمول بندی شده و مقدار مناسب از طریق جستجوی عددی تعیین می شود. با بررسی انرژی مصرف شده برای فرآیند حسگری، ناکارآمدی بیشینه نمودن گذردهی بیان شده و راه کارهای لازم برای جبران این نقیصه مورد بحث قرار می گیرد. سپس برای غلبه بر محدودیت های راه حل تحلیلی، روشی نوین بر مبنای مشارکت دو نوع شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی گذردهی کاربر ثانویه و یافتن مقدار بهینه زمان حسگری پیشنهاد می گردد. در ادامه با افزایش تعداد کاربران ثانویه، تاثیر مشارکت در عملکرد شبکه ثانویه مورد تحلیل قرار می گیرد. بدین منظور با تبیین اهمیت وجود مشارکت میان کاربران ثانویه، مسئله بیشینه سازی گذردهی با در نظر گرفتن ملاحظات انرژی برای وجود مشارکت تعمیم داده شده و عملکرد مشارکت در بهبود کارایی سیستم از طریق تحلیل تئوری و هم چنین نتایج شبیه سازی تایید می شود.

در این پژوهش، سعی شده است تا تصویربرداری مایکروویو به طور نسبتا کامل شرح داده شود و بخش زیادی از پژوهش های انجام شده در این زمینه، ارائه گردد. ساختارهای مختلف تصویربرداری مایکروویو را مورد بررسی قرار داده ایم تا یک سیستم مناسب برای تصویربرداری مایکروویو انتخاب شود و سپس روش های پردازش تصویر sar و isar برای سیستم انتخاب شده، مورد پژوهش قرار گرفته است. سیستم تصویربرداری مایکروویو انتخاب شده، دارای ساختار آنتنی دایروی می باشد و سه روش را برای این سیستم، اجرا کرده ایم. این سه روش عبارتند از: ترکیب تکنیک فشردگی پالس و روش toa، روش تصویربرداری csar (حالت دایره ای sar) و روش تصویربرداری isar. تکنیک فشردگی پالس، پایه و اساس روش های پردازش تصویر sar و isar می باشد. با توجه به اینکه حجم وسیعی از تحقیقات حوزه تصویربرداری مایکروویو مربوط به تشخیص سرطان سینه در مراحل اولیه می باشد، سه روش ذکر شده را برای تشخیص تومورها در مدل سینه به کار برده ایم. برای هر یک از این سه روش، مسئله را با استفاده از روش fdtd شبیه سازی کرده ایم تا میدان های پراکندگی، اندازه گیری شود. نتایج شبیه سازی های انجام داده شده در این پایان نامه نشان می دهد که ترکیب تکنیک فشردگی پالس و روش toa به خوبی قادر است تومور های با قطر 2 میلیمتر (کوچکترین قطر برای تومورهای سرطان سینه) را درون سینه تشخیص داده و مکان یابی کند. پردازش تصویر csar نیز می تواند تصویری تولید نماید که در آن تومورهای سرطانی و موقعیت مکانی آنها در سینه به خوبی قابل مشاهده باشد. همچنین پردازش تصویر isar قادر است تومورها را تشخیص دهد، اما نمی تواند همانند csar موقعیت تومورها را در تصویر نمایش دهد و باید با یک روش، همچون toa، ترکیب شود تا قادر به مکان یابی تومورها باشد.

نیاز کاربران مخابراتی، ارسال اطلاعات با نرخ مناسب و احتمال خطای کدبرداری به اندازه دلخواه کوچک می باشد. بنابراین تلاش مهندسین مخابرات در جهت بهبود نرخ ارسال اطلاعات برای کاربران مخابراتی می باشد. برآوردن این نیاز مستلزم امکاناتی ازقبیل پهنای باند فرکانسی، توان و زمان که به عنوان منابع یاد می شوند، است. به دلیل محدودیت در منابع موجود می بایست به دنبال راهکارهایی برای غلبه بر این محدودیت ها 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 می شود 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 سیستم های بدون سیم معرفی می شود و کارایی آن با معیار احتمال خاموشی و نرخ خطای سمبل مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین راهبرد مورد نظر در یک شبکه ثانویه مبتنی بر شناخت بکارگیری می شود. 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.

شبکه های توری بی سیم، با فراهم نمودن امکان دسترسی گسترده کاربران به اینترنت، به عنوان یک فناوری مهم برای نسل بعدی شبکه های بی سیم، در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرارگرفته اند. به منظور افزایش ظرفیت این شبکه ها امکان تجهیز مسیریاب های توری به چند رادیو با زیرساخت مستقل و استفاده از کانال های ناهم پوشان فراهم شده است. بنابراین استفاده بهینه از کانال ها و تخصیص کانال مناسب به رادیو ها با هدف حداقل کردن تداخل به عنوان چالش مهمی در این شبکه ها مطرح شده است. حل مسئله بیان شده در حالت کلی و به صورت بهینه بسیار پیچیده می باشد، زیرا در یک شبکه توری بی سیم مسائلی همچون تخصیص کانال، مسیریابی، زمانبندی و تعیین نرخ ارسال و... بهم وابسته اند. در این پایان نامه پس از بررسی و دسته بندی روش های مختلف تخصیص کانال، شناخته ترین روش تخصیص کانال یعنی روش هایاسینس معرفی می شود. سپس روش جدید به منظور تخصیص کانال در شبکه های توری بی-سیم چند رادیویی و چند کاناله با ساختار درختی ارائه می شود. روش ارائه شده در این پایان-نامه، با استفاده از معیار زمان انتقال و بار هر گره، سعی بر شکل دهی مسیر های چند کاناله با نرخ بالا دارد و با استفاده از این مسیر ها می تواند حجم زیادی از ترافیک را به یا از سمت اینترنت منتقل نماید. در روش پیشنهادی، هر مسیریاب با در نظر گرفتن میزان تداخل بالقوه موجود در محدوده تداخلش و تعداد گره های تحت پوشش اش، اولویت خود را در انتخاب کانال تعیین می-کند. سپس میزان بار بالقوه روی هر کانال را محاسبه و کانال با کمترین میزان بار را انتخاب می-کند و به رابط رادیویی پایینی خود تخصیص می دهد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده ی بهبود عملکرد الگوریتم پیشنهادی نسبت به روش هایاسینس از لحاظ گذردهی، توزیع بار و تأخیر می-باشد.

با توجه به کیفیت و ظرفیت قابل توجه سیستم های چند ورودی- چند خروجی، اخیراً کاربرد جدیدی از بازپخش کننده ها با عنوان "شبکه های مخابرات مشارکتی " پیشنهاد شده است. در این شبکه ها کاربران تک آنتنی در محیط های چند کاربره قادرند با به اشتراک گذاشتن آنتن های خود، اصطلاحاً یک آرایه ی مجازی ارسال یا دریافت ایجاد نمایند. در نتیجه در این سیستم ها می توان از مزایای چندگانگی ارسال یا دریافت بهره برد. یکی از موضاعات مهم در شبکه های مخابرات مشارکتی، شیوه ی مشارکت و انتخاب رله است. نحوه ی تعیین رله در میزان کارایی این شبکه ها، نقش موثری ایفا می کند. با انتخاب یک رله ی خوب می توان عملکرد را به مقدار قابل ملاحظه ای بهبود بخشید.در این پایان نامه موضوع روش های مشارکت و انتخاب رله در شبکه های مخابرات مشارکتی مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، با استفاده از فرمول احتمال خطای سمبل سیستم، برای سه روش مشارکت کدبرداری و ارسال، تقویت و ارسال و کدبرداری و ارسال نموی-انتخابی و برای دو مدولاسیون psk و qam، بهترین جایگاه رله را در این شبکه ها بدست می آوریم بدین صورت که یک مسأله ی بهینه سازی توان مطرح می گردد که در آن شرط تأمین کیفیت سیستم، کمتر بودن احتمال خطای سمبل از یک مقدار آستانه است. سپس براساس فرمول های بدست آمده مقدار توان مصرفی بین سه روش مشارکتی مقایسه می شود تا بهترین روش از لحاظ مصرف توان گره ها مشخص شود.

مدولاسیون فضایی یک روش جدید استفاده از سیستم های mimo‎ می باشد. این روش نیاز به حداقل دو آنتن در فرستنده دارد و آنتن ها به صورت همزمان داده ارسال نمی کنند. در واقع در هر بازه سیگنال دهی، تنها یک آنتن فعّال می باشد و همین عامل سبب جلوگیری از تداخل بین کانالی و تداخل بین آنتنی می شود. در نتیجه آشکارسازی در گیرنده ساده تر خواهد بود و این مهمترین مزیت مدولاسیون فضایی نسبت به سایر روش ها از جمله v-blast‎ و کدگذاری فضا-زمان می باشد. در این روش موقعیت فضایی آنتن ها نیز دارای اطلاعات می باشد. در واقع رشته بیت ارسالی به زیررشته های ‎k‎ بیتی تقسیم می شود و این اطلاعات ‎k‎ بیتی نیز به دو شکل ارسال می شوند. بخشی از ‎k‎ بیت اطلاعات با استفاده از اندیس آنتن و بقیه اطلاعات توسط مدولاسیون های خطی مانند ‎mqam‎, mpsk‎ و ... و با روش های رایج ارسال می شود. ‏چندین روش جهت بهبود عملکرد مدولاسیون فضایی مطرح شده و نشان داده شده است که با استفاده از کدگذاری کانال به صورت مناسب و یا استفاده از حالت های استفاده نشده از آنتن ها و همچنین استفاده از تعداد آنتن های بیشتر در دو سمت فرستنده و گیرنده می توان به احتمال خطای کمتری بدون کاهش بازده طیفی دست یافت که هریک از روش های اشاره شده سبب افزوده شدن مقداری پیچیدگی اضافی به سیستم خواهد بود. همچنین رابطه ای به شکل بسته برای احتمال خطای مدولاسیون فضایی تعمیم یافته که حاصل بسط مدولاسیون فضایی می باشد مطرح شده و با فرض فعال بودن یک آنتن‏، این رابطه برای مدولاسیون فضایی نیز قابل استفاده خواهد بود‎.

نظریه آشوب در اواخر قرن بیستم توسط لورنتز و دیگران پایه گذاری شد. علم آشوب به بررسی سیستم های غیر خطی و رفتار آنها در شرایط مختلف می پردازد. از آنجا که سیستم های 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 می توان بررسی این سیستم ها را تسهیل نمود. علاوه بر بررسی سیستم های غیر خطی می توان از نظریه آشوب به منظور ساخت سیستم ها و سیگنال های آشوبی بهره برد. از آنجا که سیگنال های آشوبی خواص بی نظیری مانند حساسیت به مقدار اولیه، پهنای باند زیاد، خواص همبستگی مناسب، شبه نویز و در عین حال قطعی بودن را دارند برای سیستم های مخابراتی بسیار مناسب هستند. یکی از مشکلات موجود در کانال بی سیم 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 بی سیم انواع مدولاسیون های آشوبی می باشد. این مدولاسیون ها که از سیگنال های آشوبی استفاده می کنند از خواص این سیگنال ها به منظور مقابله با اثر مخرب کانال محوشدگی بهره می برند. این خواص این امکان را می دهد که بتوان از سیگنال های آشوبی به عنوان کد های یک سیستم چند کاربره استفاده نمود. طی سال های اخیر در بین مدولاسیون های آشوبی معرفی شده مدولاسیون dcsk عملکرد بهتری از سایرین در محیط های دارای محوشدگی و نیز سیستم های چند کاربره داشته است. بر اساس این مدولاسیون مدولاسیون های دیگری معرفی شده است که هر یک از آنها یکی از جنبه های مدولاسیون را بهبود داده است. ما در این پایان نامه بر پایه مدولاسیون dcsk مدولاسیون جدیدی با نام dcsk-cr ارائه نموده ایم 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 می دهد که مدولاسیون ارائه شده نسبت به سایر مدولاسیون های آشوبی خصوصاً مدولاسیون dcsk در محیط فیدینگ عملکرد بهتری دارد. همچنین می توان بدون هیچ گونه تغییری در فرستنده و گیرنده از مدولاسیون dcsk-cr در سیستم چند کاربره استفاده نمود که سیگنال های آشوبی در آن به نوعی نقش کدهای گسترش طیف در سیستم های طیف گسترده را ایفا می کنند.

آگاهی از موقعیت ادوات و افراد در بسیاری از کاربردها از جمله مراقبت از افراد سالخورده، حمل و نقل، زمینه های رباتیک و غیره مورد توجه بوده است. در سال های اخیر تکنیک های متعدد موقعیت یابی ارائه شده است که هر کدام از آنها معایب و مزایای خاص خود را داشته و در شرایط ویژه ای مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه یک سیستم موقعیت یابی پیشنهاد شده است که از سیگنال های فراصوت استفاده می کند و به دلیل پائین بودن سرعت صوت نسبت به امواج الکترومغناطیس، دقت بالایی در کاربردهای محیط بسته دارد. این سیستم از یک فرستنده و یک گیرنده ی فراصوت تشکیل شده است و سیگنال ارسالی از سمت فرستنده به سمت گیرنده بصورت یکطرفه می باشد. سیگنال ارسال شده بصورت متناوب فرستاده می شود که هر دوره ی تناوب شامل چند پالس زمانی است و در هر پالس سیگنال فراصوت با فرکانس و فاز منحصر بفرد ارسال می شود. این سیگنال ها پس از طی کردن مسیر مستقیم و رسیدن به گیرنده، فازشان تغییر کرده اما فرکانسشان ثابت می ماند. بر اساس تغییرات فاز دریافتی و استفاده از تئوری مانده چینی، تاخیر زمانی بین فرستنده و گیرنده بدست می آید و با ضرب کردن این مقدار در سرعت صوت فاصله ی بین فرستنده و گیرنده محاسبه می شود. از دیگر ویژگی های این سیستم مرجع آزاد بودن آن است. به عبارت دیگر، فرستنده و گیرنده برای تعیین موقعیت جسم نیاز به هم زمان بودن ندارند که این منجر به سادگی و کم هزینه بودن سیستم ارائه شده می شود. لازم به ذکر است که تغییرات فرکانس ارسالی عملکرد سیستم فوق را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد و باعث غیرمقاوم بودن آن می شود. اما با ارائه ی روشی جدید سیستم موقعیت یابی را نسبت به تغییرات یکسان فرکانس ها مقاوم نموده ایم. یکی دیگر از چالش های این پایان نامه بررسی تغییرات نویز اندازه گیری بر عملکرد سیستم است که با توجه به نتایج شبیه سازی ها در می یابیم با افزایش تعداد فرکانس های فراصوت (هفت فرکانس) در سیگنال ارسالی، تاخیر زمانی و موقعیت جسم را با وجود نویز اندازه گیری تا چهار درجه در فاز دریافتی، با دقت بالا می توان بدست آورد.

چکیده استفاده از شبکه های مشارکتی مبتنی بر رله، تکنیکی جهت دست یابی به چندگانگی است که موجب ارسال قابل اطمینان تر، گذردهی بالا و نیز گسترش ناحیه پوشش دهی در شبکه های بی-سیم می شود. رله کردن دو سویه، پروتکلی کارآمد از نظر بازده طیفی است که راهکاری برای غلبه بر اتلاف بازده طیفی ناشی از رله کردن نیمه - دوطرفه در شبکه های رله یک سویه است. در این پایان نامه مسأله انتخاب رله و کنترل توان در شبکه های رله دو سویه مورد بررسی قرار می-گیرد. هدف تخصیص حداقل توان ممکن بین گره های شبکه، بسته به موقعیت قرار گیری رله است، به نحوی که کیفیت سرویس مورد نظر در سیستم نیز تأمین شود. بدین منظور یک شبکه رله دو سویه تقویت و ارسال شامل دو فرستنده-گیرنده که از طریق n رله با یکدیگر در ارتباطند، را در نظر می گیریم در حالی که هیچ ارتباط مستقیمی نیز بین دو فرستنده-گیرنده وجود ندارد. هر گره دارای یک آنتن برای ارسال و دریافت است. در اینجا ما به بررسی مسأله حداقل سازی توان کل ارسالی گره های شبکه، تحت این فرض که گره ها دارای دانش کامل از وضعیت کانال هستند، می پردازیم. در این راستا، دو سناریو مختلف را در نظر می گیریم. در سناریو اول، توان کل سیستم تحت این شرط که احتمال خطای سمبل کل سیستم برای دو مدولاسیون psk و qam، همواره کمتر از یک سطح مشخص باقی بماند، حداقل می شود. در سناریو دوم نیز حداقل سازی توان کل مصرفی با تضمین شرط کمتر ماندن احتمال خاموشی کل از یک سطح مشخص انجام می شود. ضمن اینکه در هر دو سناریو توان ارسالی هر یک از گره ها نباید از یک مقدار مشخص تجاوز کند. با انجام این دو مسأله تأثیر موقعیت رله بر توان مصرفی کل سیستم و نیز هر یک از گره ها بررسی می شود و در نهایت رله-ای انتخاب می شود که در موقعیت بهتری از نظر مصرف توان قرار گرفته باشد. در ادامه به تأثیر نحوه پخش رله ها در محیط بر متوسط کل توان مصرفی سیستم پرداخته می شود. دو توزیع مورد مطالعه قرار گرفته، توزیع گوسی و یکنواخت هستند. با در نظر گرفتن میانگین های مختلف توزیع بر روی سه مسیر مشخص، تأثیر تغییر چگالی پخش رله ها حول این میانگین ها بر متوسط کل توان مصرفی سیستم بررسی می شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه ، ابتدا به بررسی دو الگوریتم مسیریابی leach و pegasis از جهت مصرف انرژی و تحت شرایط مختلف موثر بر انرژی همچون تعداد گره ها ، ابعاد ناحیه آرایش حسگرها و فاصله ایستگاه پایه تا ناحیه آرایش حسگرها میپردازد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که روشهای مبتنی بر زنجیر مانند pegasis تحت همه شرایط بهتر از روشهای مبتنی بر خوشه همانند leach عمل میکنند. بنابراین با ایده گرفتن از این نتایج،ایده ترکیب کردن نقاط قوت این دو روش به وجود آمد و با ترکیب این دو روش و همچنین اعمال تغییراتی در انها به منظور اصلاح نقاط ضعف آنها، دو الگوریتم مسیریابی جدید معرفی شد که از لحاظ مصرف انر‍ی بهتر از روشهای قبلی عمل میکنند.همچنین یکی از روشهای پیشنهادی منجر به توزیع عادلانه تر مصرف انرژی شد که همین امر باعث شد طول عمر شبکه نیز افزایش یابد.

عملکرد شبکه های بی سیم سیار، بوسیله پدیده های محیط انتشار از جمله محو شدگی، تداخل هم کانال و تداخل بین سمبل ها کاهش می یابد. سیستم های مخابراتی باید به گونه ای طراحی شوند که تا حد قابل اطمینان بر این مشکلات غلبه یابند. یکی از روش های جدید برای غلبه بر این مشکلات و همچنین افزایش نرخ ارسال، استفاده از چندین آنتن در فرستنده و گیرنده یا به اصطلاح سیستم mimo می باشد. در این سیستم ها می توان با استفاده از پردازش های مکان-زمان بر مشکلات کانال بی سیم غلبه کرد. از آنجا که اکثر الگوریتم های mimoبرای استفاده در کانال های باند باریک می باشند، به منظور برخورد با طبیعت انتخابی در فرکانس کانال‏های بی‏سیم پهن باند، می توان از تکنیک ofdm در سیستم mimo استفاده کرد. به طور موثر، ofdm یک کانال پهن باند را به تعدادی زیرکانال مسطح موازی تبدیل می کند. با توجه به اینکه در آشکارسازی بردار‏‏ها‏‏ی داده ارسالی در سیستم‏‏ها‏‏ی mimo-ofdm فرض بر این است که ماتریس ضرایب کانال برای گیرنده کاملا مشخص می‏باشد. بنابراین برای آشکارسازی صحیح داده‏‏ها‏ی ارسالی، تخمین ماتریس کانال در تمام زیرحامل‏ها ‏و در هر پریود زمانی امری ضروری است. در این پایان نامه برخی از الگوریتم‏های تخمین کانال mimo-ofdm به منظور مقایسه از نظر خطای تخمین و پیچیدگی محاسباتی، مورد بررسی قرار می گیرند. در ادامه روش‏هایی برای بهبود تخمین کانال mimo-ofdm پیشنهاد می‏شود. با توجه به شبیه سازی ها مشاهده می کنیم که استفاده از فیلتر کالمن تعمیم یافته با مدل ar مرتبه دو باعث بهبود قابل ملاحظه تخمین کانال در فرکانس های داپلر بالا نسبت به مدل ar مرتبه یک می شود. همچنین ترکیب دو روش ls و rls باعث بهبود عملکرد تخمین در فرکانس های داپلر مختلف می گردد. با تعمیم الگوریتم rls با فاکتور فراموشی وفقی در تخمین کانال mimo-ofdm به عملکرد خوبی در فرکانس های داپلر و snrهای مختلف دست می یابیم. همچنین با شبیه سازی نشان می‏دهیم که اعمال متوسط گیری بر روی تخمین ls باعث بهبود کارایی آن در فرکاس های داپلر کم می شود.

نیاز روز افزون به سرویس های مخابراتی، توسعه شتابان این سیستم ها را باعث شده است . در این میان سیستم های بی سیم سلولی جایگاه ویژه ای دارند. سیستم های سلولی بر اساس تقسیم کد (cdma)، از جمله این سیستم ها می باشند. در این سیستم ها همه کاربران فعال به طور همزمان از یک باند فرکانسی مشترک استفاده می کنند و جداسازی سیگنالها از طریق کدهای خاصی انجام می گیرد. از مسائل مهم در مورد سیستم های بی سیم سلولی مبتنی بر cdma، ظرفیت و کنترل توان آن می باشد. عملا به دلیل غیرایده آل بودن کدهای بکار رفته، سیگنالها مربوط به کاربران مختلف با یکدیگر تداخل خواهند داشت و ظرفیت این سیستم ها به میزان تداخل سیگنالهاکاربران فعال بر روی یکدیگر وابسته است . از طرف دیگر کنترل توان در این سیستم ها می تواند تداخل بین سیگنالها را به طور قابل توجهی کاهش دهد. از این رو در مسئله کنترل توان و ظرفیت دراین سیستم ها به هم وابستگی اساسی دارند. ظرفیت این سیستم ها از جوانب مختلف مورد توجه قرار گرفته است . اما نکته ای که کمتر به آن توجه شده است ، وابستگی ظرفیت به محل کاربران است . در این رساله موضوع تاثیر توزیع کاربران در سطح سلولها مورد بررسی قرار گرفته است . شبیه سازی نتایج نهایی برای محیطهای معمول مخابره بی سیم، نشان می دهند که تجمع کاربران در مکانهای خاصی می تواند ظرفیت این سیستم ها را از یک سوم تا سه برابر ظرفیت سیستم تحت بار یکنواخت ، تغییر دهد. همچنین در این رساله، اثر همپوشانی سلولها روی ظرفیت مورد بررسی قرار گرفته است . نتایج شبیه سازی نشان می دهند که علی رغم وابستگی شدید ظرفیت به میزان همپوشانی سلولها برای همپوشانی های شدید، برای همپوشانی های معمول (کمتر از 20 درصد ناحیه تحت پوشش ) کاهش ظرفیت ناچیز است . ظرفیت سیستم های سیار سلولی مبتنی بر cdma، به شدت به نحوه انجام تنظیم توانها وابسته است . این رساله یک الگوریتم کنترل توان برای ارتباط معکوس مطرح گردیده است که علاوه بر سادگی نسبی در پیاده سازی، می تواند به طور موثری باعث افزایش ظرفیت سیستم گردد. در این روش کنترل توان، هر ایستگاه مرکزی در ارتباط مستقیم پیلونی متنسب با معکوس کل توان دریافتی ارسال می کند. هر کار بر سیار، پیلوت مراکز مختلف را اندازه گیری نموده و قوی ترین آن را جهت انجام ارتباط و تنظیم توان انتخاب می کند. در این حالت کاربر توان خود را متناسب با معکوس توان پیلوت مرکز انتخاب شده، تنظیم می نماید. الگوریتم کنترل توان حاصل به طور برگشتی به حل بهینه نزدیک می شود و در طی اجرای مراحل الگوریتم، توانها همیشه محدود و غیر صفر می باشند. چنانچه بهره های توان در مسیر مستقیم و معکوس یکسان باشند، الگوریتم ارائه شده سیگنال به تداخل را بین کاربران فعال یکسان می کند. علاوه بر این، در روند اجرای الگوریتم، تشخیص مرکز برای کاربران به شکل موثری انجام می گیرد. این روش تخصیص مرکز، علاوه بر افزایش ظرفیت سیستم، باعث کاهش توان مصرفی فرستنده می شود و تخصیص مرکز، علاوه بر افزایش ظرفیت سیستم، باعث کاهش توان مصرفرستنده می شود و تخصیص کاربران بین سلولهای مختلف نیز، یکنواخت تر می گردد. این مسئله با توجه به بررسی های انجام شده، از این جهت که وابستگی ظرفیت سیستم را به محل بار کاهش می دهد، حائز اهمیت است . در این روش ، ناحیه تحت پوشش سلولها، با توجه به توزیع بار، متغیر خواهد بود. لذا ظرفیت کلی سیستم بالا رفته و دسترسی کاربران به شبکه، در حالتی که توزیع آنها در عمل تغییر نماید، افزایش می یابد.