استفاده از تکنولوژی های نوین جهت تامین تقاضای خدمات با نرخ داده بالا از نیاز های اساسی شبکه مخابرات سیار آینده است. یکی از تکنولوژی هایی که برای این منظور پیشنهاد شده، فمتوسل است. فمتوسل ها ایستگاه های خانگی کوچک هستند که امکان استفاده از خدمات با کیفیت بالا را برای کاربر فراهم می سازند. همانند تمامی شبکه های مخابراتی، در شبکه فمتوسل ها نیز فراهم کردن یک ارتباط یکپارچه برای کاربران متحرک و نگهداری ارتباط جاری در جابجایی بین فمتوسل ها امری الزامی است. استفاده از الگوریتم های دست به دست شدگی در شبکه ها چنین هدفی را تامین می کنند. در شبکه های دو لایه ماکرو-فمتوسل این نیاز با توجه به غیر همگن بودن شبکه و منابع مورد استفاده توسط کاربر به عنوان یکی از چالش های اساسی مطرح است و بخصوص در مورد دست به دست شدگی از ماکروسل به فمتوسل این موضوع اهمیت بیشتری پیدا می کند. چون هم از دید کاربر برای رسیدن به کیفیت خدمات بالا و هم از دید شبکه سلولی برای کاهش بار شبکه ماکروسل و افزایش ظرفیت شبکه، نیاز اساسی به یک الگوریتم دست به دست شدگی بهینه وجود دارد. در پایان نامه حاضر، الگوریتم جدیدی برای دست به دست شدگی ارائه شده است که از ترکیب معیارهای کیفیت خدمات از قبیل احتمال خروج ، تداخل دریافتی و سطح سیگنال دریافتی برای تصمیم-گیری استفاده می کند. الگوریتم پیشنهادی با بررسی رفتار تک تک پارامترها در مکان های مختلف سلول ماکروسل، اولویت ها را برای رسیدن به کیفیت خدمات مطلوب تعیین می کند و بر اساس این اولویت ها سلول را به سه ناحیه مختلف تقسیم می کند. با توجه به اینکه که رفتار پارامتر های تصمیم گیری در نواحی مختلف فرق می کند، رفتار الگوریتم پیشنهادی نیز در هر ناحیه متفاوت از دیگری خواهد بود. این تفاوت با وزن دهی به پارامترها بر اساس اولویت آن ها به دست می آید. در این تحقیق به منظور دست یابی به مدل ریاضی الگوریتم ارائه شده، تحلیل جامعی در رابطه با احتمال تخصیص سلول انجام گرفته است. الگوریتم ارائه شده مشکل الگوریتم های پیشین را در جابجایی به موقع کاربر از ماکروسل به فمتوسل در نقاط نزدیک به ماکروسل، بدون افزایش نرخ پینگ پنگ حل می کند. بعلاوه، شرط تامین حداقل کیفیت خدمات، از بروز دست به دست شدگی های غیرضروری که باعث کاهش کارایی سیستم می شود، جلوگیری می کند. روش پیشنهادی، همزمان با افزایش احتمال اختصاص کاربر به سلول مناسب، می تواند تا حد زیادی تعداد دست به دست شدگی ها را کاهش دهد. اعمال شرط برقراری حداقل سطح توان دریافتی از ایستگاه فمتوسل به عنوان شرط حضور کاربر در فمتوسل، باعث افزایش دقت در وصل و قطع به موقع از سلول شده و در نتیجه ناپایداری در فرایند دست به دست شدگی به طور محسوسی کاهش می یابد.

شبکه های رادیویی

در دنیای پیش روی مخابرات سیار، تقاضا برای سرویس های با نرخ داده بالا به سرعت در حال گسترش است. شبکه های بیسیم کنونی قابلیت ارائه سرویس های با سرعت بالا را ندارند. این شبکه ها برای دو دسته از کاربران نمی توانند کیفیت خوب سیگنال را فراهم کنند. در محیط های داخل خانه سطح توان دریافتی از ایستگاه پایه ماکروسل (mbs)، به علت تلفات توان زیاد ناشی از دیوارها بسیار پایین است و سطح توان پایین قطعا نمی تواند کیفیت سرویس (qos) مد نظر کاربر را فراهم کند. کاربرانی هم که در لبه هر سلول ماکروسل قرار دارند نسبت سیگنال به تداخل (sir) پایینی دارند و در نتیجه کیفیت سرویس مورد نظر تامین نمی شود. برای رفع این مشکلات باید سطح توان دریافتی کاربر در محیط های خانگی افزایش یابد تا نسبت سیگنال به تداخل نیز زیاد شود. اخیرا فمتوسل برای رفع این مشکل پیشنهاد شده است. فمتوسل ایستگاه پایه خانگی است که کوچک و ارزان است، به راحتی توسط کاربر نصب می شود و در هر لحظه می تواند توسط کاربر روشن یا خاموش شود. فمتوسل ها در محدوده فرکانسی مشترک با ماکروسل کار می کنند، بنابر این تداخل بین لایه ای زیاد از ایستگاه پایه ماکروسل به کاربرهای فمتوسل و از نقطه دسترسی فمتوسل به کاربرهای ماکروسل می رسد، که نسبت سیگنال به تداخل کاربرها را به-شدت پایین می آورد. لذا باید که تداخل دریافتی هر کاربر از ایستگاه پایه لایه مقابل به حداقل برسد و یا از بین برود. در این پایان نامه، برای کاهش تداخل بین لایه ای از روش سکتور بندی ایستگاه پایه ماکروسل با استفاده از 6 سکتور استفاده شده است. سکتور بندی ایستگاه پایه ماکروسل باعث می شود که بخشی از فرکانس در محدوده خاصی از ناحیه تحت پوشش ماکروسل استفاده شده و تداخل داخل لایه ای کاهش یابد. چون در هر سکتور بخش خاصی از طیف فرکانسی برای کاربران ماکروسل استفاده می شود، باقی مانده طیف فرکانسی می تواند برای کاربران فمتوسل در محدوده همان سکتور استفاده شود. به این ترتیب تداخل بین لایه ای بین کاربران فمتوسل و کاربران ماکروسل در محدوده هر سکتور و سپس در محدوده کل سلول از بین می رود. در این پایان نامه توان عملیاتی سیستم و احتمال خروج ساختار پیشنهادی به صورت تئوری و شبیه سازی به دست می آید. نتایج حاکی از برتری ساختار پیشنهادی در مقایسه با سایر ساختارها دارد.

در این پایان نامه، روشی نوین جهت سنجش طیف در شبکه های رادیو شناختگر با استفاده از مدل تخمین زاویه (جهت) ورود ارائه خواهد شد. روش های سنجش طیف را می توان به دو صورت باند باریک و پهن باند تقسیم بندی کرد. در روش پیشنهادی که می توان آنرا جزء دسته دوم قلمداد کرد، با استفاده از مدلی که برای تخمین زاویه ورود در آنتن های آرایه ای به کارمی رود، سیستم سنجش طیف مدل سازی می شود. سنجش طیف از دو قسمت تخمین تعداد زیرکانالهای اشغال شده و تخمین مکان آنها تشکیل شده است. در این پایان نامه دو حالت متفاوت برای سنجش طیف در نظر گرفته شده است. در حالت اول با توجه به مدل سیستم، نویز جمع شونده کانال به صورت گاوسی در نظر گرفته شده و برای تخمین تعداد و مکان زیر کانالهای اشغال شده از روش ارتقا یافته دسته بندی سیگنال چندگانه (music) استفاده شده است. بدین منظور از تجزیه مقادیر ویژه ماتریس کومولان مرتبه چهار سیگنال دریافتی استفاده می شود. برای تخمین مکان زیر کانال های اشغال شده با توجه به تابع هزینه برآورده شده، با کمینه کردن این تابع هزینه، تخمینی برای مکان زیرکانالهای اشغال شده به دست می آید. در حالت دوم نویز جمع شونده کانال به صورت غیر گاوسی و غیر ایستان در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه روش های قبلی بر اساس فرض نویز گاوسی ارائه شده اند، لذا در شرایطی که نویز غیر گاوسی در نظر گرفته شود، کارائی آنها پائین می آید. از اینرو در این پایان نامه مدل خودبازگشتی تعمیم یافته مشروط به ناهمگنی واریانس (garch) برای نویز جمعشونده در نظر گرفته می شود. در این حالت تعداد و مکان زیرکانال های اشغال شده به صورت همزمان با استفاده از تخمینگر حداکثر درست نمایی (ml) تخمین زده می شوند. نتایج به دست آمده کارائی روش های پیشنهادی را در هردو حالت نشان می دهند.

فمتوسلها برای تامین خدمات داده در محیطهای داخلی استفاده میگردند. اضافه شدن فمتوسلها به شبکه ماکروسل چالشهای فراوانی به همراه داشته است که یکی از مهم ترین این چالش ها، موضوع دست به دست شدگی کاربران در شبکه دو لایه ماکرو-فمتوسل میباشد. در اکثر تحقیقات پیشین، فرایند دست به دست شدگی بر پایه سطح توان سیگنال دریافتی با سطح آستانه از پیش تعیین شده استوار بود که تعداد دست به دست شدگیهای زیادی به همراه داشت. با اضافه شدن مفهوم حد حاشیه تعداد دست به دست شدگیها کاهش یافت ولی احتمال قطع تماس افزایش و کارایی شبکه کاهش یافت. برای حل این مسئله، در این پایان نامه یک روش دست به دست شدگی مبتنی بر پیش بینی مدت زمان حضور کاربر در سلول با استفاده از پیش بینی سطح توان سیگنال دریافتی شده ارائه میگردد، تا از یک سو تعداد دست به دست شدگیها را کاهش دهد و از سوی دیگر سبب افزایش کارایی شبکه و کاهش احتمال قطع تماس گردد. مدل حرکتی steps برای ارزیابی عملکرد روش ارائه شده، به کار گرفته میشود. از مدل lstar برای پیش بینی سطح توان دریافتی و نسبت سیگنال به نویز و تداخل استفاده میشود. برای مدیریت کارامد دست به دست شدگی، از چهار عامل: تهیه فهرستی از سلولهای همسایه مناسب، روش topsis، کنترل پذیرش تماس و کنترل توان برای دست به دست شدگیهای شکست خورده استفاده میگردد. فرایند دست به دست شدگی مورد نظر به این صورت است که برای هر کاربر متحرک که سطح توان دریافتی آن از ایستگاه پایه، از مقدار مشخصی کمتر باشد، فهرستی از ایستگاههای همسایه مناسب برای دست به دست شدگی تهیه میشود. تهیه فهرست در وهله اول مبتنی بر سطح توان دریافتی از ایستگاه مورد نظر میباشد سپس با پیش بینی سطح توان دریافتی در گامهای اینده فهرست نهایی بدست میاید. به محض کمتر شدن سطح توان دریافتی از مقدار بحرانی، کاربر بهترین ایستگاه موجود در لیست را به عنوان ایستگاه مقصد انتخاب مینماید. برای انتخاب بهترین ایستگاه از روش topsis استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی در روش topsis، سطح توان دریافتی از ایستگاه مقصد، نسبت سیگنال به نویز، پهنای باند در دسترس در ایستگاه مورد نظر، سطح توان دریافتی و نسبت سیگنال به نویز پیش بینی شده در گامهای آینده میباشد. پس از ارسال درخواست به بهترین ایستگاه برای تضمین برقراری تماس از کنترل پذیرش تماس استفاده شده است و در نهایت اگر سطح توان سیگنال دریافتی کاربر از مقدار آستانه کمتر شود و هیچ ایستگاه مناسبی برای دست به دست شدگی در اختیار نباشد، کاربر باید تا پیدا شدن ایستگاه مناسب صبر کند و در نهایت ممکن است تماس مسدود شود. برای جلوگیری از این اتفاق نامطلوب از کنترل توان استفاده شده است. نتایج حاکی از کاهش تعداد دست به دست شدگیهای غیرضروری، نرخ پینگ پنگ و احتمال خروج و افزایش توان عملیاتی در مقایسه با روشهای متداول میباشد. مدل پیش بینی lstar برای اولین بار در سیستمهای مخابراتی مورد استفاده قرار گرفت و طبق نتایج ارائه شده، در مقایسه با روش های متداول، خطای پیش بینی کمتری را در پی داشت.

استاندارد lte یکی از جدیدترین فنّاوری های مورد استفاده در شبکه های سلولی است. یکی از ویژگی های این استاندارد، استفاده از شبکه های ناهمگن شامل ایستگاه ماکروسل و ایستگاه های با توان ارسالی کمتر مانند فمتوسل است. یکی از دلایل استفاده از شبکه های ناهمگن، افزایش ظرفیت شبکه در محیط هایی با کاربران زیاد می باشد. در سیستم های متداول به دلیل اتصال کاربران به ایستگاهی با بیشترین توان و نیز به جهت توان کم ارسالی ایستگاه های کوچکتر، تعداد کاربرانی که از ایستگاه های کوچکتر خدمات دریافت می کنند کمتر از تعداد کاربرانی است که از ماکروسل استفاده می کنند. این امر موجب عدم توازن بار شده و باعث کاهش نرخ داده دریافتی کاربران ماکروسل می شود، در حالی که ایستگاه های کوچکتر هنوز کاربری را تحت پوشش خود ندارند. در این پایان نامه روشی پیشنهاد می شود که با استفاده از تخمین توان دریافتی از ایستگاه های کوچکتر و نیز سیگنال پایلوت تنظیم شده براساس بلوک های منبع خالی ایستگاه فمتوسل، به شیوه تخصیص کاربری دست بیابیم که منجر به تعادل بار در شبکه شده و نیز توان عملیاتی دریافتی کاربران رضایت-بخش باشد. در روش ارائه شده با کاهش نسبت سیگنال به نویز و تداخل دریافتی از حد آستانه تعریف شده، کاربر فهرست ایستگاه های با توان زیاد را به دست آورده و سپس برای جلوگیری از دست به دست شدگی بی مورد، ایستگاه های غیر ضروری انتخاب شده را با استفاده از تخمین توان از فهرست موجود کنار می گذارد. پس از آن ایستگاهی با بیشترین تعداد بلوک منبع خالی و نیز توان سیگنال پایلوت بیشتر، انتخاب شده و سرانجام از آن ایستگاه، بلوک های منبعی با بیشترین نسبت سیگنال به نویز و تداخل در اختیار کاربر قرار می گیرند. نتایج شبیه سازی، توان عملیاتی دریافتی بالای کاربران و شاخص تعادل بار بالا را تأیید می نماید که نشانگر کارایی روش پیشنهادی است.

سیستم صوتی زیر آب فقط می تواند از باند محدودی از طیف فرکانسی استفاده کند و با توجه به فرکانس امواج، یک سیستم پهن باند است. همچنین بر اثر پدیده های انعکاس، شکست و انکسار، سیستم صوتی زیر آب یک سیستم چندمسیره بوده و محوشدگی فرکانس گزین دارد. پاسخ ضربه ی کانال صوتی زیر آب تُنُک بوده و متغیر با زمان است. با توجه به تُنُک بودن پاسخ ضربه ی کانال، برای تخمین آن می توان از روش سنجش فشرده استفاده کرد. وقتی سیگنالی ذاتاَ تُنُک یا در یک پایه ی مناسب تُنُک باشد، می توان آن را با نمونه های بسیار کمتری بازیابی کرد. این مزیت روش سنجش فشرده در بحث تخمین کانال بسیار مفید است. زیرا برای تخمین کانال، فرستنده یک سری اطلاعات مشخص که همان پایلوت ها هستند را برای گیرنده ارسال می کند و گیرنده با توجه به این نمونه ها می تواند کانال را تخمین بزند. هر چقدر تعداد این پایلوت ها کمتر باشد بهره وری طیفی و همچنین نرخ ارسال داده ها بیشتر می شود، چرا که پایلوت ها فضای کمتری را اِشغال می کنند.

در این پایان نامه در مود سیستم های mimo , به طور مشخص روی کدهای زمان فضای بلوکی بحث شده است. ابتدا به طراحی کدی برای سیستم lte-a پرداخته شده است و سپس به موضوع مشخصه توزیع توان کدهای زمان فضا پرداخته شده است.

در این پایان نامه مسئله مربوط به پیش بینی ترافیک ویدئو با نرخ بیت متغیر(vbr) مورد بررسی قرار گرفته است. برای اختصاص پویای پهنای باند مناسب جهت دست یابی به کیفیت بالای سرویس، پیش بینی ترافیک ویدئو با نرخ بیت متغیر یک امر ضروری است. مدل¬های خود بازگشتی (ar) به صورت گسترده برای مدل سازی و پیش بینی ترافیک ویدئو استفاده می شوند. معمولاً در این مدلها برای تخمین پارامترهای مدل روش های مبتنی بر کمترین میانگین مربعات (lms) به کار می روند، اما این روشها زمانی که ترافیک ویدئو ذاتاً به صورت پویا باشد کارایی بالایی ندارند. در این پایان¬نامه در ابتدا توسط آزمون bds نشان داده می¬شود که ترافیک ویدئو غیرخطی است، بنابراین دو روش مبتنی بر روشهای غیرخطی برای پیش¬بینی ترافیک ویدئو پیشنهاد میشود. اولین روش پیشنهادی بر اساس روشهای مبتنی بر کرنل در مدل ar است، در این روشها داده های غیرخطی به فضای با ابعاد بالاتر تصویر میشوند، در فضای جدید داده¬ها رفتار خطی از خود نشان میدهند. در این پایان نامه روش klms برای پیش¬بینی اندازه فریمهای p ,i و b و نیز gop استفاده شده است. روش پیشنهادی دوم بر مبنای مدلی از خانواده غیرخطی ar به¬نام مدل lstar است. در این مدل مقادیری که از یک حد آستانه بیشتر هستند با یک مدل ar مدل می شوند و مقادیری که کمتر از حد آستانه هستند با مدل ar دیگری مدل میشوند، انتقال بین دو مدل خطی ar به طور هموار و توسط تابع منطقی صورت میپذیرد. در این پایان نامه با روش¬های تخمین پارامتر klms، روش lstar-klms برای پیش بینی ترافیک ویدئو پیشنهاد می¬شود. در پایان¬نامه حاضر، شبیه¬سازی¬های زیادی بر روی ویدئوهای مختلف با در نظر گرفتن معیارهای مختلف ارزیابی عملکرد، انجام شده است. نتایج حاصله نشان میدهند که روش klms عملکردی نزدیک به روش بهینه wiener-hopf دارد و از روش رایج nlms و نیز سایر روشهایی مانند lmk ،wlmk ،anfis و شبکه های عصبی کارآمدتر است. همچنین روش lstar-klms نسبت به مدلهای ar که برای به دست آوردن ضرایب بهینه مدل از روشهای وینر-هاف بهره میبرند عملکرد بهتری دارد.

چکیده ندارد.