با توجه به رشد فزاینده درخواست برای خدمات متنوع و سرعت بالا در مخابرات سیار، یکی از چالشهای پیش رو، محدودیت منابع در دسترس خصوصا طیف فرکانسی است. یکی از ابتدایی ترین راهها برای استفاده مناسب از طیف فرکانسی به کارگیری سیستمهای سلولی است. در سیستمهای اولیه با توجه به نوع سرویسهایی که ارائه می شد تکنیک هایی مانند بکارگیری مجدد فرکانس ها کافی بود، اما در مخابرات نسل آینده ناچار به استفاده از تمام طیف فرکانسی در تمام سلولها می باشیم. یکی از مشکلاتی که این موضوع بوجود خواهد آورد تداخل بین سلولی است که مهمترین عامل کاهش کارایی در این گونه سیستمها می باشد. برای رسیدن به یک کارایی خوب در نسل آینده، مدیریت تداخل بین سلولی از اهمیت فراوانی برخوردار است. یکی از تکنیکهایی که عمدتا برای کنترل تداخل بین سلولی پیشنهاد می شود تخصیص تطبیقی، متمرکز و همکارانه منابع است. به همین دلیل موضوع این تحقیق به تخصیص منابع در سیستمهای سلولی با تکنیک ofdma و mimo-ofdma پرداخته است. ابتدا بر اساس ایده محدودسازی تداخل، سه دسته الگوریتم تخصیص منابع جهت حداکثرسازی گذردهی مجموع سلولها در سیستم ofdma پیشنهاد داده شده است. در ادامه این ایده برای حداکثرسازی مجموع نرخ وزندارشده کاربران بکار گرفته می شود. برای تضمین کیفیت مطلوب داده های دریافتی مسئله حداکثرسازی گذردهی مجموع با تضمین sinr مطلوب در ادامه مورد توجه قرار گرفته و الگوریتمهای همکارانه با هدف کنترل تداخل جهت رسیدن به کیفیت مورد نظر پیشنهاد شده است. در انتها نیز برای یک سیستم mimo-ofdma سلولی مسئله حداکثرسازی گذردهی مجموع با تضمین sinr مطلوب حل شده است و الگوریتمهای همکارانه تخصیص توان و زیرحامل جهت کنترل تداخل ارائه شده است. نتایج شبیه سازیها در مدلهای افت مختلف و برای شعاع سلولهای متفاوت، کارایی الگوریتمهای پیشنهادی را تایید می کند.

چکیده معمولا در شبکه های سنسوری بیسیم محدودیت انرژی سنسورها از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در این شبکه ها معمولا برای افزایش قابلیت اطمینان اطلاعات جمع آوری شده، از ترکیب اطلاعات چند سنسور استفاده می نمایندو اینکه کدام سنسورها انتخاب شوند کاملا روی کیفیت اطلاعات جمع آوری شده و مصرف انرژی موثر است. مسئله مورد نظر انتخاب سنسورهایی است که کیفیت مورد نظر را برای ما برآورده نمایند و در عین حال مصرف انرژیکمینه گردد تا طول عمر شبکه حداکثر شود. برای انتخاب مناسب باید اطلاعاتی از هدف داشته باشیم. ما فرض می نماییم موقعیت اولیه ی هدفی که می خواهیم مانیتور نماییم را می دانیم. هدف از این پایان نامه، انتخاب سنسورهایی جهت مانیتور کردن هدف در هر فاصله زمانی است بگونه ای که مصرف انرژی حداقل گردد و خطای تخمین موقعیت از حد مشخصی کمتر باشد. خروجی مسئله الگوریتم هایی است که سنسورهای انتخاب شده را معرفی می نمایند. سعی خواهد شد در انتخاب سنسورها از روش های بهینه سازی استفاده شود. ارزیابی انرژی مصرفی و درصد موفقیت الگوریتم های پیشنهادی در برآورده کردن کیفیت تخمین مورد نظر تایید می نماید که الگوریتم های پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم های معیار به مراتب بهترعمل می نمایند.

در این پایان نامه مسئله انتخاب حسگر برای احساس طیف در شبکه ای با حسگر های چند آنتنه بررسی خواهد شد. انرژی محدود حسگر ها مسئله مهمی است که در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بدین وسیله احساس طیف همکارانه برای بهبود انرژی مصرفی در زمانی که حسگر های چند آنتنه استفاده می شوند، پیشنهاد می گردد. برای ترکیب سیگنال آنتن ها در هر حسگر دو روش تصمیم گیری استفاده می شود: تصمیم گیری سخت و نرم. قانون or برای تصمیم گیری سخت، درحالی که ترکیب انتخابی(sc)، ترکیب با بهره مساوی(egc) و ترکیب براساس بیشترین بازدهی(mrc) برای تصمیم گیری نرم استفاده می شود. در هر طرح ترکیب مسئله انتخاب حسگر با هدف کمینه کردن مصرف انرژی و برآورده کردن کیفیت آشکارسازی مطرح می گردد. در این تحقیق تاثیر سطوح آستانه مختلف آشکارسازی و تعداد آنتن ها بر روی کیفیت آشکارسازی و مصرف انرژی بررسی می شود. برای ذخیره بیشتر انرژی از گره تصمیم گیر نیز استفاده شده است و مسئله انتخاب حسگر به مسئله انتخاب حسگر و گره تصمیم گیر گسترش می یابد. نتایج شبیه سازی دستیابی به صرفه جویی انرژی قابل توجه ای در مقایسه با روش تک آنتنه را نشان می دهد، به خصوص در حالتی که متوسط سیگنال به نویز کم است. در میان همه روش ها، ترکیب mrc از کمترین مصرف انرژی را دارد و همچنین کیفیت آشکارسازی مطلوب را برآورده می-کند.

در این پایان نامه، به موضوع بکارگیری اطلاعات کانال در سمت فرستنده جهت افزایش بازدهی سیستم های miso و mimo پرداخته شده است. غالباً اطلاعات کانال در سمت گیرنده تخمین زده می شود و نحوه ی ارسال این اطلاعات به سمت فرستنده یکی از چالش های مهم محسوب می شود. در این پایان نامه روش هایی جهت ارسال اطلاعات دامنه و فاز لینک های ارتباطی پیشنهاد می شود که در عین کمترین حجم اطلاعات، کارایی مناسبی را نیز از خود نشان می دهند. در سمت فرستنده دو نوع استراتژی ارسال بر مبنای نسبت حداکثر (mrt) و ارسال با بهره مساوی (egt) در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که کارایی روش های پیشنهادی قابل مقایسه با حالتی است که اطلاعات به طور کامل به سمت فرستنده ارسال می شود. علاوه بر این نتایج نشان می دهد اختلاف سیگنال به نویز بین دو روش mrt و egt پیشنهادی برای رسیدن به احتمال خطای مطلوب، در کانال های miso و mimo به ترتیب، حول و حوش 0.65 و 1.25 دسیبل می باشد. در عوض برخلاف mrt بهینه، که به اطلاعات دامنه و فاز کانال نیاز دارد، egt فقط به اطلاعات فاز کانال نیاز دارد. از این رو egt چندین مزیت اجرایی قابل مقایسه با mrt دارد و پیچیدگی محاسباتی را به میزان زیادی کاهش می دهد.

در این پایان نامه مسئله ی انتخاب حس گر انرژی کارآمد در شبکه های رادیوشناختی چند بانده بررسی خواهد شد. در عمل احساس طیف، به ویژه بر اساس حس گرهای بی سیم، کیفیت آشکارسازی و نیز میزان انرژی مصرفی بسیار حائز اهمیت است. مسئله ی انتخاب حس گر در حالت چند بانده و به منظور کمینه سازی مصرف انرژی در عمل احساس طیف همکارانه با در نظر گرفتن قیودی برای کیفیت آشکارسازی در هر باند، بررسی شده است. از آنجا که آشکارساز انرژی روشی ساده و عملی برای احساس طیف است، از این آشکارساز برای احساس طیف استفاده شده است. به دلیل np بودن مسئله ی اصلی، آن را به صورت مسئله ای قابل حل تبدیل کرده ایم و سپس از طریق روش های بهینه سازی محدب جواب هایی زیر بهینه برای مسئله به دست آورده ایم. به منظور کاهش میزان مصرف انرژی، انتخاب گره تصمیم گیرنده به مسئله ی قبلی افزوده شده و سپس یک راه حل مناسب برای آن ارائه شده است. درنهایت، مسئله ی انتخاب گره های احساس گر در حالت چند بانده ی چند کاربره بررسی و تحلیل شده است و روش انرژی بهینه برای تخصیص گره های احساس گر به باندهای مختلف ارائه شده است. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که الگوریتم های ارائه شده نه تنها در مقایسه با الگوریتم های مرجع دارای مصرف انرژی کمتری هستند، بلکه کیفیت آشکارسازی را نیز بهبود داده اند.

در شیوه های اخیر با توجه به متقارن بودن سطح دریا از جمل c23 برای آشکارسازی مبتنی بر تقارن انعکاسی در داده های پلاریمتریک sar برای آشکارسازی اهداف دریایی استفاده شده است. با نگاهی به تجزیه فریمن مشاهده می شود که این جمله برای حالت پراکندگی انعکاسی دووجهی (دوسطحی) و حجمی نیز مقداری صفر دارد. می دانیم که اهداف ساخت بشر دارای ساختارهای حجمی هستند. از طرفی سطح دریا فاقد این نوع ساختارها بوده و نیازی نیست توان های بازگشتی از این نوع ساختارها حذف گردنند. لذا در روش استفاده از جملهc23 قسمتی از توان هدف را بیهوده از دست خواهیم داد و موجب کاهش توان دریافتی از اهداف مورد نظر در مقابل کلاترها و سایر عوامل مزاحم می شود که می تواند خود عاملی برای افزایش هشدارهای کاذب گردد. بر این اساس استفاده از این شیوه نمی تواند روش کاملا موثری برای استخراج اهداف دریایی باشد. در این پایان نامه از جملات t23 و t33 برای آشکارسازی اهداف دریایی استفاده شده است. این جملات برای ساختارهای متقارن مقدار صفر داشته و برای ساختارهای غیر متقارن مقداری غیر صفر دارند. علاوه بر این موارد جملات مذکور پدیده های مزاحم را بیشتر حذف کرده و نتایج مطلوب تری ارائه می دهند. برهمین اساس، داده های sar مربوط به مناطق مختلف که در باندهای l و c و x به دست آمده اند جهت تست روش پیشنهاد شده بکار رفته و نشان دادند که روشی پیشنهادی دارای عملکرد موثری در راستای مشاهده اهداف فلزی ساخت بشر در دریا دارد.

یکی از کاربردهای مهم پردازش تُنُک سیگنال ها که مورد توجه زیادی قرار گرفته است‏، سنجش فشرده می باشد. سنجش فشرده‎‎‎ (که تحت عناوین حسگری فشرده‎‏، نمونه برداری فشرده‎ و یا نمونه برداری تُنُک‎ نیز شناخته می شود)‎‎ تکنیک نو ظهوری است که امکان نمونه برداری و فشرده سازی هم زمان سیگنال را در نرخی به مراتب کمتر از نرخ نمونه برداری شانون-نایکوئیست‏، با استفاده از نگاشتی خطی به یک پایه تصادفی‏، فراهم می سازد. همچنین سنجش فشرده این قابلیت را فراهم می سازد که سیگنال نمونه برداری شده‏، تحت شرایطی خاص‏ و با استفاده از معادله خطی فرومعین حاصله‏، به طور دقیق از روی تعداد بسیار کم نمونه های تصادفی‏ قابل بازیابی باشد.‎‎ در این پایان نامه‏، ابتدا مروری مختصر داریم بر تعدادی از الگوریتم های موجود برای کدینگ تُنُک‏، همراه با کلیات سنجش فشرده. سپس تبدیل چند مقیاسه جهتدار کرولت را همراه با آموزش واژه نامه و همچنین مسأله نویززدایی از تصاویر با استفاده از نمایش تُنُک‏ را مرور خواهیم کرد. در ادامه دو الگوریتم جدید برای بازیابی تصاویر سنجش فشرده شده بلوکی معرفی می کنیم؛ یکی‎‎‎‎‎‎‎ با استفاده از روش تکرارهای آستانه گذاری-‎انقباضی شتابی و دیگری با به کارگیری تبدیل کرولت. شبیه سازی ها حکایت از عملکرد بهتر الگوریتم های معرفی شده نسبت به الگوریتم های متداول دارد. در ادامه روشی نوین را برای بازیابی تصاویر ویدئویی سنجش فشرده با استفاده از آموزش واژه نامه‏، معرفی می کنیم. شبیه سازی ها روی دنباله های ویدئویی مختلف‏، برتری عملکرد کیفی روش پیشنهادی را در برابر روش های موجود نشان می دهد.

از مشکلات روش های متداول تغذیه در آنتن های میکرواستریپ آرایه به خصوص در فرکانس های بالا تلفات زیاد و تشعشعات ناخواسته ای می باشد که تأثیر زیادی روی الگوی تشعشعی میدان راه دور آنتن دارد. یکی از روش های پیشنهادی برای حل این مشکل استفاده از موجبرهای زیرلایه siw در شبکه تغذیه آنتن می باشد. این پایان نامه به بررسی و طراحی یک آنتن آرایه ای پچ میکرواستریپ 2x2 در فرکانس ghz 9.5 برای کاربرد های مختلف از جمله رادار و شبکه بی سیم پرداخته است که در شبکه تغذیه خود از مزایای موجبرهای زیرلایه بهره می برد.

در این پایان نامه مسئله مدیریت توان و تخصیص هدف برای آشکارسازی چندین هدف در منطقه نظارتی برای شبکه ای از رادارهای توزیع شده monostatic برای برآورده کردن خصوصیات احتمال شنود کم در شبکه راداری مورد بررسی قرار می گیرد. در مسئله حداقل سازی توان با قید احتمال آشکارسازی یا خطای تخمین موقعیت، برای رسیدن به جواب بهینه نیاز به یک جستجوی فراگیر روی همه تخصیص های ممکن است. پیچیدگی الگوریتم جستجوی فراگیر از درجه نمایی است و استفاده از آنرا در کارهای عملی غیرممکن می سازد. بنابراین به علت پیچیدگی np-hard و همچنین غیرمحدب بودن مسئله، برخی از ساده سازی ها برای تبدیل مسئله به شکل ساده تر ارائه می شود. مسئله اصلی را بر اساس اینکه چه تعداد هدف به چه زیر مجموعه ای از رادارها تخصیص یابد به سه زیرمسئله تقسیم می نماییم. به عنوان یک ساده سازی دیگر از مسئله، تخصیص توان را از تخصیص رادارها به اهداف از طریق دو زیر مسئله جدا می کنیم. در زیر مسئله اول برای هر تخصیص راداری، توان بهینه محاسبه می شود و در مسئله دوم بر اساس توان تخصیص داده شده، تخصیص رادار به هدف صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم های پیشنهادی ما نه فقط عملکرد آشکارسازی را تضمین می کند بلکه خصوصیات lpi را در شبکه در مقایسه با الگوریتم های معیار بهبود می بخشد.