گسترش حوزه کاربرد سونار از آبهای عمیق به آبهای کم عمق و بسیار کم عمق، طراحان اینگونه سامانه ها را به پدید آوردن روشهای ویژه برای غلبه بر چالشهای اساسی کانال زیرآبی کم عمق ترغیب نموده است. در این محیطها طنین اثر محدود کننده غالب بوده و یک مشکل جدی برای سونار های فعال به شمار می رود، زیرا ممکن است قدرت سیگنال بازگشتی از هدف کمتر از قدرت طنین باشد و کارایی آشکارساز را کاهش دهد. این مشکل هنگامی چالش بر انگیز می شود که سکو در حرکت باشد. در این حالت، طنین دچار جابجایی فرکانسی داپلر شده و طیف آن حول فرکانس مرکزی گسترده می شود. از طرف دیگر، هدفهای دارای سرعت کم، جابجایی فرکانسی نسبی کمی ایجاد کرده و در ناحیه ای قرار می گیرند که طنین نیز وجود دارد. در نتیجه یک مسأله آشکارسازی بسیار جدی به وجود می آید. در این حالت، استفاده از روشهای مرسوم مانند فیلتر منطبق ناکارآمد خواهد بود و نیاز به روشهایی برای پردازش توأم سیگنال در حوزه های زمان و فضا پدید می آید. این روشها با کاهش موثر طنین، به آشکارسازی هدف کمک می کنند. در این پایان نامه روشهای پردازش وفقی فضا زمان (stap) در سونار فعال با سکوی متحرک، برای آشکارسازی اهداف با سرعت کم، مطالعه، بررسی و شبیه سازی می شوند. بررسی محدودیتهای پردازشگر فضا زمان وفقی کامل و معرفی چند روش شبه بهینه برای رفع بعضی از محدودیتها جزء اهداف این پژوهش است. با توجه به ویژگیهای کانال صوتی زیر آبی، مشاهده می شود که تفاوتهای عمده ای بین انتشار امواج صوتی در زیر سطح و امواج رادیویی در بالای سطح وجود دارد. این تفاوتها استفاده از stap در سونار را با محدودیتهای جدی روبرو می کند. بررسی محدودیتها و ارائه روشی برای مقابله با آنها هدف نهایی این پایان نامه است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی با شرایط عملی در نظر گرفته شده برای شناورهای سطحی و زیرسطحی سازگاری داشته و بدون داشتن محدودیتهای stap مرسوم، در حذف طنین کارآمد است.

انتظار می¬رود نسل جدید سیستم¬های مخابراتی بی سیم، خدمات فراوانی شامل ارسال و دریافت صدا، داده و ویدئو را ارائه دهند. افزایش تقاضا برای این خدمات به سیستم¬هایی با نرخ داده¬ی بالا، به همراه قابلیت اطمینان و ظرفیت کاربر بالا نیاز دارد. برای رفع مشکلاتی همچون پیچیدگی و هزینه فراوان سیستم¬های چند آنتنی، نوع جدیدی از مخابره به نام مخابرات همکارانه پیشنهاد شده است. در مخابره¬ی رله ای همکارانه، شبکه به گونه¬ای است که گره¬های میانی در ارسال اطلاعات از مبدا به مقصد کمک می¬کنند. استفاده از همه¬ی رله¬های موجود در شبکه متناسب با روش رله ای همکارانه بکارگرفته شده، دارای مشکلاتی مانند افزایش پیچیدگی سیستم، افزایش پهنای باند یا نیاز به همزمانی¬های دقیق در سطح سمبل، می¬باشد. برای غلبه براین مشکلات، روش گزینش رله یا رله¬ای وفقی به عنوان یک روش عملی و موثر جهت دستیابی به چندگانگی ارائه شده در سیستم¬های توزیع¬شده، پیشنهاد شده است. انتخاب رله مناسب باعث کاهش انرژی مصرفی و افزایش نرخ ارسال اطلاعات، علاوه بر مزایای قبلی مخابرات رله ای همچون بهبود ارتباط و گسترش ناحیه تحت پوشش می¬شود. در این پایان¬نامه، جدیدترین روش های انتخاب رله در شبکه¬های همکارانه بی¬سیم مورد بررسی قرار گرفته، دسته بندی شده و با یکدیگر مقایسه می¬شوند. با توجه به این که این روش ها در ابعاد مختلف عملکرد های متفاوتی از خود نشان می دهند، در طراحی هر شبکه رله ای، بسته به وضعیت کانال های شبکه، کاربرد و معیار بهینه¬ی مورد نظر، می توان یکی از روش¬های مطرح شده را به کار گرفت. علاوه بر این یک روش جدید برای گزینش رله در شبکه¬های همکارانه پیشنهاد می¬شود و عملکرد آن با بهترین روش¬های قبلی گزینش رله¬ای بر پایه¬ی وضعیت کانال¬ها، همچون روش¬های بیشینه-کمینه، بیشترین میانگین هارمونیکی، بهترین کانال مبدا-رله و بهترین کانال رله-مقصد مقایسه می¬شود. شبیه¬سازی-های انجام یافته در این پایان نامه نشان می¬دهند که احتمال قطع و نرخ خطای سمبل روش پیشنهادی کمتر از روش بهترین کانال مبدا-رله و بهترین کانال رله-مقصد می¬¬باشد. همچنین این روش دارای احتمال قطع، ظرفیت متوسط و نرخ خطای سمبل بسیار مشابه روش بیشینه-کمینه و روش بیشترین میانگین هارمونیکی می¬باشد با این تفاوت که زمان لازم برای فرایند انتخاب رله به روش پیشنهادی کمتر از زمان لازم برای دو روش ذکر شده فوق می¬باشد. می توان نتیجه گرفت که پیچیدگی محاسباتی روش پیشنهادی کمتر از آن دو روش بوده و این امر موجب کاهش مصرف انرژی کل شبکه خواهد شد.

‎ امروزه سرویس های وسیع و متعدد اینترنتی و استفاده گسترده از دستگاه های قابل حمل، تقاضا را برای سرویس های اینترنتی بی سیم افزایش داده است. در طی سالیان اخیر به علت تقاضای رو به رشد برای سرویس های با نرخ بسیار بالا، فناوری مخابرات بی سیم از شبکه های مخابراتی نسل اول ‎(صوت)‎ به نسل کنونی فناوری مخابرات سیار توسعه داده شده اند. در نسل چهارم شبکه های مخابراتی، استانداردها به منظور فراهم کردن یک نرخ بسیار بالا برای کاربران متحرک، تعریف و طراحی شده اند. به همین منظور تکنیک چندحاملی ‎ofdm‎ به عنوان یکی از روش های مهم انتقال داده با نرخ بسیار بالا شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. این تکنیک با توجه به ماهیت خود می تواند بر مشکلات مهمی نظیر محوشدگی کانال فرکانس گزین و تداخل بین سمبلی غلبه کند. همچنین روش های ارسال رله ای نیز به علت مزایای مهم خود توجه زیادی به خود جلب کرده اند و به علت همین مزایا فناوری رله به عنوان یک روش موثر در شبکه های نسل چهارم و نسل های بعدی در نظر گرفته شده است. ترکیب روش های ارسال رله ای با تکنیک ‎ofdm‎ نیز در شبکه های نسل چهارم مورد استفاده قرار گرفته است. در این شبکه ها منابع مهمی نظیر توان، زیرحامل ها و ... وجود دارد که نحوه تخصیص آنها به کاربران مورد نظر اهمیت فراوانی در عملکرد کلی شبکه دارد. اهمیت تخصیص منابع در این شبکه ها تا حدی است که روش های مختلف تخصیص منابع، عملکردهای متفاوتی داشته و هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. در این پایان نامه با فرض یک شبکه رله ای دو طرفه چندکاربره تک رله ای (با ساز و کار رله ای تقویت و ارسال) که از روش چندحاملی ‎ofdma‎ برای تبادل اطلاعات استفاده می کند، اقدام به بررسی روش های تخصیص منابع در شبکه های رله ای مختلف می گردد. در حقیقت هدف کلی ما حداکثر سازی نرخ انتقال کلی شبکه است که در شرایط مشخص و با در نظر گرفتن محدودیت توان روی همه گره ها صورت می گیرد. فرض استفاده یا عدم استفاده از مسیر مستقیم میان دو کاربر در دو سوی رله، و استفاده از تعداد مختلف فازهای زمانی در فرآیند تبادل اطلاعات، چهار روش رله ای دو طرفه برای بررسی در اختیار ما قرار می دهد. برای هر کدام از این روش های رله ای، در ابتدا مساله تخصیص منابع معرفی شده و سپس به علت پیچیده بودن حل بهینه مساله، الگوریتم تخصیص شبه بهینه ارائه شده قبلی که برای یکی از این روش های رله ای ارائه شده است، بررسی می گردد. و در ادامه روش شبه بهینه دیگری پیشنهاد می گردد که منجر به بهبود عملکرد سیستم می شود. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری عملکرد روش پیشنهادی در مقایسه با روش شبه بهینه قبلی در تمامی سناریوهای رله ای دوفازه، سه فازه و چهارفازه می باشد.

نیاز روزافزون به سیستم های ارتباطی، ضرورت دستیابی به ساختارهایی امن تر، با کیفیتِ ارتباطیِ مطمئن تر و دارای قابلیت سرویس دهی به تعداد کاربران بیش تر را بیش از پیش آشکار ساخته است. برای این منظور رویکردها و فناوری های مختلفی پیشنهاد شده است که یکی از آنها استفاده از ساختار های چندآنتنی است. امروزه شکل نوینی از این ساختارها مورد توجه قرار گرفته است؛ سیستم هایی با تعداد آنتن انبوه در ایستگاه پایه (سرویس دهنده) که با نام چندآنتنی انبوه شناخته می شوند. در این سیستم ها با بزرگ شدن ابعاد سیستم ( تعداد آنتن ها در ایستگاه پایه)، اثر مخرب نویز حرارتی و تداخل بین کاربری در گیرنده به شدت کاهش مییابد. استفاده ی حداکثری از مزایا و درجات آزادی که این فناوری در اختیار می گذارد، منوط به در دست داشتن اطلاعات کاملی از وضعیت کانال های ارتباطی بین ایستگاه پایه و کاربران است که در عمل امکانپذیر نمیباشد. با این حال، می توان تخمینی از ضرایب کانال های مطلوب را با استفاده از روش های مبتنی بر دنباله ی راهنما و یا روش های تخمین کور به دست آورد. یکی از مشکلات شبکه های سلولی مبتنی بر ساختارهای چندآنتنی-که از روش های مبتنی بر دنباله راهنما برای تخمین کانال استفاده می کنند،- آلایش راهنما می باشد که در ساختارهای چندآنتنی انبوه اثر مخرب تری دارد. روش های متعددی برای بهبود عملکرد سیستم و کاهش اثر آلایش راهنما با کارآیی ها و پیچیدگیهای گوناگون پیشنهاده شده است؛ از آن جمله میتوان به روش تخمین کور کانال با استفاده از تجزیه ی ماتریس کوواریانس سیگنال دریافتی به مقادیر ویژه اش، روش پیش-کدگذار آلایش راهنما، روش مبتنی بر بانک فیلتر چندحاملی و روش تخمین بهبودیافته ی کمترین میانگین مربعات خطا اشاره نمود. روش اخیر به دلیل نیاز به عمل هایی همچون ضرب ومعکوس کردن ماتریس و با توجه به ابعاد بزرگ ماتریسهای کانال در ساختارهای چندآنتنی انبوه بار محاسباتیِ بالایی را به سیستم تحمیل میکند. از این رو در روش پیشنهادی در این پایان نامه، ابتدا فیلترمنطبق مبتنی بر دنباله راهنمای کاربران سلول مورد نظر و پس از آن تخمین گر کم ترین میانگین مربعات خطا مورد استفاده قرارمی گیرد که با توجه به ویژگی های ساختارهای چندآنتنی انبوه، منجر به کاهش پیچیدگی و بار محاسباتی سیستم خواهدشد.