اسیلاتورهای غیر خطی از جمله ابزارهای قدرتمند و مهم در سیستمهای بیولوژیکی و علوم مهندسی به شمار می آیند. تئوری اسیلاتورهای غیر خطی برای دهه های متمادی جهت مدل سازی پدیده های طبیعی مانند مدل های سیگنالی نورونی، تولید کننده الگوی مرکزی (cpg)، حافظه های انجمنی، دریافت سیگنال قلب تا کاربرد های مهندسی مانند ماشین های یونیور سال ، پردازش تصویر، محاسبات منطقی و روبوتیک به کار رفته است.کاربرد گسترده این اسیلاتورها و ویژگی هایشان ، شبکه اسیلاتوری غیر خطی را به یکی از عناصر احتمالی طراحی سیستمی آینده بدل کرده است. به خاطر پیچیدگی ریاضیاتی ذاتی چنین سیستمهایی ? پیاده سازی سخت افزاری آن ها یک چالش جدی در هدایت کاربرد آن ها در سیستمهای واقعی است. علاوه بر این اسیلاتورهای غیر خطی به علت فقدان شکل پذیری فرکانسی و عدم توانایی در وفق دادن پارامترهایشان به یک سیگنال خارجی، کاربرد نسبتا" محدودی در زمینه پردازش سیگنال دارند. هدف این پایان نامه پیاده سازی سخت افزاری دسته خاصی از اسیلاتور های غیر خطی به نام اسیلاتور hopf است که دارای وفق پذیری فرکانسی است و می تواند فرکانس هر ورودی تحریک را بیابد. بنا براین در راستای نیل به این هدف در این پژوهش کارهایی به قرار زیر انجام شده است: اولا" ، معادلات توصیف گر اسیلاتور hopf از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است و مدل بهینه ای برای پیاده سازی سخت افزاری که سرعت و حجم قابل قبولی داشته باشد و متعاقبا" هزینه کمتری را برای پیاده سازی به ما تحمیل کند انتخاب شده است. در گام دوم، یک کاربرد بسیار جالب و نو از این اسیلاتور ها مورد بررسی قرار گرفته است به نحوی که می توان از این اسیلاتور در حالت جفت شده با یکدیگر و قرار دادن آن ها در حالت شبکه ای به تحلیل فرکانسی سیگنال های مختلف به عنوان مثال یافتن مولفه های فرکانسی مختلف یک سیگنال دلخواه و یا به طور معادل سری فوریه این سیگنال ها پرداخت. وجه تمایز اصلی این روش با دیگر روش های کلاسیک تحلیل فرکانسی، استفاده از یک سیستم کاملا" دینامیک است که نیازی به پیش پردازش چه در حوزه زمان و یا چه در حوزه فرکانس بر روی سیگنال ندارد. گام سوم ارایه مدار دیجیتال برای پیاده سازی مدل مطرح شده برای اسیلاتور و شبکه ذکر شده در گام های قبلی است. در این طراحی به منظور کاهش مسیر بحرانی مدار و رسیدن به فرکانس بالاتر از تکنیک پایپ لاین استفاده شده است. در گام چهارم نیز برای تعیین صحت عملکرد مدار، آن را بر روی برد fpga شرکت زایلینکس به نام virtex-ii پیاده کرده و نتایج را نشان می دهیم. شبیه سازی real time سیستم دینامیکی به یک سیستم با حافظه سطح اول کافی نیاز دارد که با کامپیوتر های معمولی قابل فراهم شدن نیست. زین روی برای شبیه سازی با سرعت بالای شبکه ای چند میلیونی از اسیلاتور ها می توانیم از جایگزین های دیگری استفاده کرد. یک راه استفاده از gpu با ساختار بسیار موازی شده اش در کنار cpu است. در گام آخر با پیاده سازی شبکه هایی با جمعیت بسیار زیاد شاخص افزایش سرعت محاسبات با gpu را با محاسباتی که تنها با استفاده از cpu بدست می آیند مقایسه کرده و کارایی gpu در شبیه سازی های حجیم را نشان داده ایم.

با توجه به این که شبکه های بی سیم دارای پیاده سازی راحت تر و کم هزینه تری هستند، در جاهایی که امکان پیاده سازی شبکه های سیمی دشوار است. از این نوع شبکه ها استفاده می شود. این شبکه ها دارای مزایا و معایبی هستند که یکی از مزایای آن همان پیاده سازی آسان تر و کم هزینه تر است. اما تأثیر عوامل محیطی در آن بیشتر است که موج افزایش افت این شبکه ها می شود.این شبکه ها بسته به نوع نیاز کاربرد برای کاربردهای گوناگون می تواند مورد استفاده قرار گیرد. طی بررسی بعمل آمده کاربردهای مختلفی از این شبکه ها در موسسات تحقیقاتی و دانشگاه های سراسر دنیا مورد بررسی قرار گرفته و به مرحله اجرا نیز درآمده است و جوابگویی قابل قبولی برای آن ها اعلام شده. در این رساله درجهت بررسی مانیتورینگ وضعیت یک ساختار از این شبکه ها استفاده گردیده .با توجه به مزایا و معایب شبکه های بی سیم از یک شبکه دسترسی بی سیم در دسترسی و یک شبکه سیمی در هسته شبکه که می تواند با شبکه انترانت ملی نیز جهت مانیتورینگ از راه دور کاربر متصل شود ،استفاده شده. از آنجایی که در این شبکه سرویس های مختلف قابل ارائه می باشد ، هر دو نوع سرویس بلادرنگ و با درنگ در آن پیاده سازی شده و رفتار شبکه در آن مورد بررسی قرار گرفته. در مرحله بعدی رفتار شبکه در یک محیط کاملأ نویزی بررسی شده و به وضوح دیده می شود که عناصر مهم و دخیل در تعین کیفیت سرویس (نظیر: نرخ گذردهی، تأخیر کل شبکه، ترافیک ارسالی و دریافتی و بار شبکه) در این سناریو غیرقایل قبول می باشد لذا در مرحله بعد اقدام به بهینه سازی شبکه توأم با نویز شده و رفتار شبکه کاملأ بهبود یافته است. لازم به ذکر است با توجه به این که در این شبکه برای مسیریابی از پروتکل های aodv و olsr استفاده شده ، مقایسه رفتار این پروتکل ها در محیط های تعریف شده و سیستم بهبود یافته نیز بررسی شده است.

طیف یک منبع ارزشمند در سیستم های ارتباط بی سیم است، ازاین روی با توجه به آنکه کاربران مجاز در استفاده از طیف فرکانسی خاص، ملقّب به کاربران اولیه، در تمامی اوقات از طیف اختصاصی خود بهره برداری نمی کنند، به این ترتیب در زمان های یادشده این فرصت برای کاربران ثانویه ای فراهم می شود که می توانند به بهره برداری مجدد از طیف بپردازند. لذا یکی از مهم ترین مقوله های رادیو شناختگر، سنجش فرصت های طیفی موجود و پیش بینی رفتار کانال می باشد. در این پایان نامه کوشش شده در ابتدا مفاهیم کلی رادیو شناختگر شرح و به تفصیل بیان گردد، سپس به الگوریتم های متفاوت سنجش طیفی پرداخته شده است، در راهکار پیشنهادی این پایان نامه، از روش سنجش انرژی به منظور دسترسی فرصت طلبانه ی طیفی استفاده شده است که در آن هر کانال در حوزه ی زمانی خود به دنباله ای از فریم ها، و هر فریم به دو زیرفریم یادگیری و زیرفریم دسترسی تقسیم بندی شده است. ساختار ارائه شده برای هر زیرفریم یادگیری، مجموعه ای از اسلات ها می باشد، که مدت زمان این اسلات ها باید به اندازه کافی از نظر زمانی کوتاه باشد تا کاربر اولیه بیش از یک بار در هر اسلات دچار تغییر حالت نشود. الگوریتمِ هوشمند بکارگرفته شده در زیرفریم یادگیری، مدل مخفی مارکوف است، که فعالیت کاربر اولیه برحسب فعال یا غیرفعال بودن آن در کانال، بعنوان زیرلایه های پنهان و نتایج سنجش انرژی بعنوان نتایج مشاهدات تفسیر شده است. در مقایسه های صورت گرفته، مادامیکه نرخ مدت زمان فعال و یا غیر فعال بودن کاربر اولیه مقدار کمتری به خود اختیار کند، مدل مخفی مارکوف با میانگین خطای مربعات قابل قبولی می تواند نرخ مدت زمان فعال و یا غیرفعال بودن کاربر اولیه را در هر فریم از کانال ردیابی نماید، همچنین در مقایسه های صورت گرفته هرچه تعداد نمونه برداری در هر تایم اسلات بیشتر باشد، نتایج خروجی مدل مخفی مارکوف، می تواند به خوبی به مقادیر واقعی نرخ مدت زمان فعال و غیرفعال بودن و همچنین نسبت سیگنال به نویز دنباله فریم های کانال، همگرا شود.

طیف سنجی مشارکتی یک طرح کارآمد جهت مقابله با آثار مخرب محوشوندگی بر عملکرد آشکارسازی در شبکه های رادیوشناختگر به شمار می آید. ترکیب داده یکی از المان ها یا اجزای بنیادی این طرح کارآمد است. در فرایند ترکیب داده هر کاربر نتیجه ی سنجش محلی خود را به مرکز ترکیب ارسال می کند و مرکز براساس یکی از قواعد، داده ها را باهم ترکیب می کند و تصمیم نهایی را درخصوص حضور کاربر اولیه می گیرد. اگر هر کاربر پس از یک تصمیم گیری محلی نتایج را به صورت "0" و "1" به مرکز ارسال کند، ترکیب داده ها، ترکیب داده ی سخت یا ترکیب تصمیم نامیده می شود. در این تحقیق، درحالی که کانال های سنجش تحت محوشدگی ناکاگامی و رایسی هستند، قاعده ی ترکیب تصمیم n- برابر به کارگرفته شده و عملکرد آن از طریق شبیه سازی های عددی مورد بررسی قرارگرفته است. ارزیابی ها نشان می دهد که قواعد 1- برابر و 2- برابر از عملکرد آشکارسازی بهتری نسبت به سایر قواعد ترکیب تصمیم، تحت شرایط رایسی و ناکاگامی برخوردار هستند. به علاوه، جهت کاهش حجم اطلاعات ارسالی به مرکز ترکیب و افزایش بازده انرژی، از تکنیک سانسور داده با دو آستانه در طیف سنجی مبتنی بر آشکارسازی انرژی استفاده شده است. در این تکنیک، برای ایجاد تمایز بین دو آستانه ی تصمیم گیری از یک ضریب (k) استفاده شده و ضریب با بیشترین احتمال آشکارسازی برای کانال های ناکاگامی و رایسی به دست آمده و نشان داده شده است که این ضریب به تعداد کاربران درحال مشارکت و همچنین نسبت سیگنال به نویز وابسته نیست. نهایتاً، مشاهده می شود که استفاده از این طرحِ ترکیب تصمیم برای کانال های ناکاگامی و رایسی علاوه بر بهبود عملکرد آشکارسازی، منجربه کاهش 20 تا 25 درصدیِ حجم داده های ارسالی به مرکز ترکیب می شود.

دراین پایان نامه یک مبدل آنالوگ به دیجیتال طراحی شده از نوع سیگما-دلتا که دارای قسمتهای مربوط به طراحی مدولاتور و خازنهای کلید شونده است که در این کار فقط روی طراحی مدولاتور و بررسی انواع آن کار شده است .مدولاتورهای سیگما-دلتا نوعی از مبدل های آنالوگ به دیجیتال هستند که به دلیل استفاده از حلقه فیدبک و در نتیجه روش شکل دهی نویز امکان دستیابی به دقت بیشتری را نسبت به مبدل های نرخ نایکوییست فراهم می سازد.این مدولاتور در دو نوع پایین گذر و میان گذر طراحی می شوند و از نظر سرعت در میان مبدل های آنالوگ به دیجیتال کند هستند و مزیت آنها دقت بالا می باشد. در بخش طراحی مربوط به طراحی مدلاتور موضوع اصلی طراحی و شبیه سازی تقویت کننده ای است که در این کار روی موضوع پایداری و سرعت و توان مصرفی آن کار شده که عیب اصلی این نوع مدولاتور که کند است را پوشش دهم. توان مصرفی این تقویت کننده 29 میلی وات و زمان نشست 26 نانو ثانیه است. برای طراحی از نرم افزار ads استفاده شده است که در کاربردهای با فرکانس بالا از دقت خوبی برخوردار است.و تکنولوژی استفاده شده 130 نانومتر سی ماس میباشد.

در این پایان نامه یک مولد عدد تصادفی جدید مبتنی بر نمونه برداری از اسیلاتور ارائه شده است. این مولد عدد تصادفی از سه منبع نویز اسیلاتور و یک fsr به عنوان مولد شبه تصادفی استفاده کرده است. منبع نویز اسیلاتور،منبع نویز فیزیکی است که از طریق نمونه برداری از اسیلاتور تولید می شود. این مولد که می تواند به طور کامل و بدون نیاز به اجزاء خارجی در تکنولوژی دیجیتال اجرا شود، مساحت کمی را اشغال کرده و دارای سرعتی بالا و ویژگی های آماری خوبی است.

تکنولوژی شناسایی فرکانس رادیویی (rfid) یکی از مهم ترین تکنولوژی ها در زمینه ی محاسبات می باشد که امروزه در بسیاری از کاربردها حضور دارد. اگرچه این تکنولوژی مزایای بسیاری نسبت به دیگر سیستم های شناسایی دارد، اما خطرهای امنیتی در این سیستم وجود دارند که به راحتی قابل گذشت نیست. امروزه امنیت rfid یک موضوع تحقیقی مهم به شمار می رود که این مسئله با تعداد قابل توجهی از مقالات تحقیقی چاپ شده در این حوزه در دهه ی اخیر قابل اثبات است. از آنجایی که تکنولوژی rfid به یک تکنولوژی جهانی تبدیل شده است، بنابراین به موازات آن مسئله امنیت و حریم خصوصی باید به طور جدی مورد توجه قرار بگیرد. الگوریتم های رمزنگاری جهت حفظ و ارتقای امنیت به عنوان یک ابزار پایه در بسیاری از سیستم ها مورد استفاده قرار می گیرند. در محیط های محدود و سیستم های جاسازی شده به علت وجود محدودیت در مساحت و منابع، باید از الگوریتم هایی استفاده شود که، کم هزینه باشند و جهت پیاده سازی آنها به منابع کم نیاز باشد. به همین دلیل مفهومی به نام رمزنگاری سبک وزن معرفی شد.