یکی از ارکان اصلی سیستم های مخابراتی دیجیتال کدها هستند. کد شبه تصادفی، نامیست کلی که بر دسته وسیعی از این کدها دلالت دارد. امروزه کاربرد کدهای شبه تصادفی گستره وسیعی همچون سیستم های طیف گسترده، cdma، رادار، رمزنگاری، شناسایی سیستم، اندازه گیری، فاصله یابی و... را شامل می شود پارامترهایی چون خودهمبستگی، همبستگی متقابل، گستردگی خطی، عدم تعادل، اندازه خانواده و... از جمله پارامترهای مهم کدهای شبه تصادفی محسوب می شود که در هر کاربرد تعدادی از آن ها دارای اهمیت بیشتر می باشد. در این پایان نامه ضمن بیان پیشنیازهای ریاضی و معرفی پارامترهای شایستگی، گستردگی خطی به عنواه مهمترین پارامتر مرتبط با امنیت مخابراتی به تفصیل بیشتری مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین ساختارهای مختلفی را جهت دست یافتن به گستردگی خطی یزرگتر و در نتیجه امنیت بیشتر طراحی نموده ایم. علاوه بر این، دو خانواده از کدها که چندین ویژگی مطلوب را به صورت توأم دارا می باشند مورد طراحی و بررسی قرار داده ایم. پارامترهای این دو خانواده را به صورت تحلیلی محاسبه نموده ایم و با انجام شبیه سازی این نتایج تحلیلی را تایید کرده ایم. در خانواده اول، همبستگی متقابل زوج اعضاء در نیمی از پریود، صفر و گستردگی خطی آن از 0.75 پریود که بزرگتر است تعداد اعضاءی این خانواده بسیار بزرگ است؛ همچنین روشی جهت کاهش بازه جستجو در فرایند اکتساب فاز ارائه شده که به تبع آن بازهء جستجو 25% مقدار عادی آن کاهش می یابد. خانواده دوم بر مبنای مجموعه بزرگ کازامی و gold طراحی شده است. مقادیر خارج فاز خودهمبستگی نامتناوب آن ها کوچک و همبستگی اعضای خانواده کنترل شده است. با محاسبه ضرایب شایستگی f و w راندمان این خانواده را مورد بررسی و مقایسه کمی قرار داده ایم.

استفاده از سیستم‎های mimo یک راه مناسب برای افزایش نرخ ارسال و همچنین مقابله با پدیده‎ی محوشدگی در سیستم‎های مخابرات بی‎سیم می‎باشد. اما به دلیل وجود محدودیت‎هایی از قبیل کمبود فضا و ابعاد، پیچیدگی‎های سخت‎افزاری و هزینه‎ زیاد، به‎کارگیری سیستم‎های mimo همیشه امکان‎پذیرنیست. به همین دلیل سیستم‎های مشارکتی معرفی شدند تا با استفاده از گره‎های تک‎آنتنه موسوم به رله و همیاری آن‎ها با مبدأ، علی‎رغم وجود محدودیت‎ها دو هدف اصلی در این سیستم‎ها یعنی حصول نرخ بالا و همچنین مخابره‎ی مطمئن را محقق سازند. هدف اصلی این پایان‎نامه افزایش بازدهی طیفی می‎باشد که ما با به‎کارگیری مناسب تکنیک‎های متفاوتی به این هدف جامه عمل می‎پوشانیم. از جمله تکنیک‎های مورد استفاده در طرح ما می‎توان به تکنیک‎های ادغام فضایی، ارسال افزایشی و تکنیک شکل‎دهی پرتو اشاره کرد. در ادغام فضایی با استفاده از ارسال همزمان داده‎های مستقل توسط آنتن‎های متفاوت و در روش افزایشی با بهره‎گیری از رله‎ها فقط در صورت شکست ارسال مستقیم، می‎توان بازدهی طیفی را بهبود بخشید. دو طرح با فرض عدم وجود اطلاعات کانال میان رله‎ها و مقصد در رله‎ها ارائه می‎دهیم که در آن‎ها تکنیک ادغام فضایی به صورت توزیع‎شده و با هدف صرفه‎جویی در زمان و افزایش نرخ ارسال در رله‎های منتخب اتخاذ می‎شود. در طرح اول مسیر مستقیم بین مبدأ و مقصد وجود ندارد در حالیکه در طرح دوم مسیر مستقیم بین مبدأ و مقصد وجود دارد که پتانسیل استفاده از روش افزایشی را ایجاد می‎کند. عملکرد طرحها‎ی مذکور از نقطه‎نظر احتمال قطع، بازدهی طیفی و مصالحه‎ی بین بهره‎ دایورسیتی و بهره‎ ادغام (dmt) بررسی می‎شود. به علاوه نمودارهای حاصل از شبیه‎سازی نیز ترسیم می‎شود تا بتوانیم نتایج تحلیلی را اعتبار ببخشیم. نشان داده می‎شود که در طرح‎ اول، در یک شبکه با m رله‎ی بالقوه، بهره‎ی ادغام برابر با m?((m+1)) می‎باشد که این مقدار با افزایش تعداد رله‎ها به مقدار ایده‎آل یک میل می‎کند و نسبت به بسیاری از طرح‎های متداول از جمله odf، oaf، osdf و dstc از پیشرفت چشمگیری برخوردار است. البته در طرح دوم به دلیل استفاده از مسیر مستقیم و ارسال افزایشی بهره‎ ادغام دقیقاً برابر با یک می‎باشد. به علاوه عملکرد طرح‎های پیشنهادی با دو طرح oiaf و diodf مقایسه شده که نتایج از عملکرد به مراتب بهتر طرح‎های پیشنهادی نسبت به دو طرح‎ مذکور حکایت دارد. به علاوه، هرکدام از طرح‎های پیشنهادی را با فرض وجود اطلاعات کانال میان رله‎ها و مقصد در رله‎ها به طرح‎هایی جدید تعمیم می‎دهیم. در طرح‎های جدید، شکل‎دهی پرتو مبتنی بر svd و همچنین توان‎های بهینه جهت ارسال در رله‎ها اتخاذ شده‎اند تا نرخ ارسال داده حداکثر شود. مشاهده می‎شود که استفاده از شکل‎دهی پرتو سبب بهبود عملکرد طرح‎ها به خصوص در نواحی با snr پایین می‎شود.

ایده ی رادیوشناختگر به دلیل ارائه ی روشی در جهت استفاده ی کارآمد از طیف فرکانسی، توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. از سوی دیگر مخابرات مشارکتی به منظور استفاده ی بهینه از منابع موجود، کاربرد وسیعی در شبکه های رادیوشناختگر دارد. همچنین مالتی پلکسینگ فضایی به عنوان روشی در بهبود نرخ شبکه های چندورودی-چندخروجی، به صورت توزیع شده در شبکه های رادیوشناختگر مشارکتی قابل استفاده است. در این پایان نامه مساله ی نوین مالتی پلکسینگ فضایی در شبکه های رادیوشناختگر مشارکتی را مطرح می کنیم. سیستم پیشنهادی متشکل از دو شبکه ی اولیه و ثانویه است که با بهره گیری از تکنیک مالتی پلکسینگ فضایی در ارسال اطلاعات، از نقطه نظر احتمال قطع و مرتبه ی چندگانگی بهبود چشم گیری می یابد.

تداخل و محوشدگی کانال عواملی مخرب هستند که به شدت عملکرد شبکه های مخابرات بی سیم را تحت تأثیر قرار می دهند. استفاده ترکیبی از طرح های مخابرات مشارکتی از جمله بکارگیری ایستگاه های رله و تکنیک نوظهور همترازی تداخل (ia) می تواند راه حل مناسبی برای مقابله با این دو عامل مزاحم باشد. تا کنون طرح ها و چارچوب های محدود و منحصر به فردی برای ترکیب این دو راه حل در شبکه های اقتضایی و سلولی ارائه شده است. بدین منظور در این پایان نامه، با استفاده از تکنیک ia در حالت کلی دو طرح af و df اصلاح شده به منظور برقراری لینک غیرمستقیم فروسو (dl) در یک شبکه مخابرات سلولی پیشنهاد شده است. شبکه مفروض، شبکه ای توزیع شده، متقارن و همدوس است که csi کامل در تمامی گره های چند آنتنه آن وجود دارد و تمامی سلول ها دارای فرکانس یکسان هستند. گره های رله در نظر گرفته شده در این طرح ها نیمه دوطرفه می باشند و با فرض شلوغ بودن شبکه از میان گره های بیکار انتخاب می شوند. در هر دو فاز طرح های af و df، با بکارگیری تکنیک های (شکل بسته) موجود در همترازی فضایی تداخل که متناسب با ساختار شبکه تصحیح شده اند؛ تداخل های درون و بین سلولی به طور کامل حذف می گردند و در هر فاز درجات آزادی (dof) به حداکثر مقدار خود نزدیک می شوند.