مدولاسیون چندحاملی و طیف گسترده چرپی بر مبنای تبدیل فوریه کسری

در طول سال های گذشته استفاده از وسایل بی سیم رشد سریعی داشته است و اهمیت دسترسی بی سیم روز به روز در حال افزایش می باشد. بنابراین سعی بر طراحی سیستم هایی است که با ارسال نرخ بیت بالا بر روی کانال های فیدینگ، بازدهی مناسبی داشته باشند. از گزینه های بسیار مناسب برای شبکه های بی سیم پرظرفیت، مدولاسیون چندحاملی و به ویژه حالت خاص آن، تکنیک تقسیم فرکانسی متعامد (ofdm) می باشد. سیگنال های پایه در این مدولاسیون از نوع کسینوسی هستند و پیاده سازی آن به راحتی با استفاده از تبدیل فوریه امکان پذیر است. در نتیجه از این روش در استانداردهای مختلف استفاده شده است. علیرغم مزایای متعدد، این روش مشکلاتی نیز دارد که از مهمترین آن ها می توان به تداخل بین حاملی (ici) اشاره نمود. این تداخل در کانال های زمان- فرکانس انتخابی باعث کاهش شدید کارایی سیستم میگردد و علت اصلی آن نیز ناشی از تغییر ناپذیر با زمان بودن سیگنال های پایه در مدولاسیون ofdm می باشد. در همین راستا با تغییر سیگنال های حامل به سیگنال چِرپ، مدولاسیونی معرفی شده است که شبه بهینه می باشد. پیاده سازی این روش ساده بوده و با جایگزین کردن تبدیل فوریه کسری به جای تبدیل فوریه معمولی در مدولاسیون ofdm حاصل می شود. به همین منظور ابتدا تبدیل فوریه کسری به عنوان یک تبدیل زمان-فرکانس و ابزاری قدرتمند در پردازش سیگنال های با طیف متغیر با زمان معرفی می گردد. سپس ارتباط آن با تبدیل های دیگر و روش های مختلف گسسته سازی تبدیل فوریه کسری توضیح داده می شود. پس از توضیحات یاد شده مدولاسیون چندحاملی با سیگنال های حامل چِرپ معرفی می شود که از تبدیل فوریه کسری جهت مدوله کردن داده ها بر روی سیگنال های حامل استفاده می شود. بلوک های به کار رفته در این روش توضیح داده شده و کارایی آن با مدولاسیون ofdm مقایسه می گردد. مشاهده می شود که تداخل بین حاملی در این روش بهبود می یابد ولی بدلیل گسترده تر بودن طیف فرکانسی سیگنال چِرپ نسبت به سیگنال کسینوسی، مولفه خارج از باند آن بیشتر از ofdm می باشد. به همین دلیل این ایده مطرح می شود که از این روش در طیف گسترده استفاده شود. در مدولاسیون طیف گسترده، پهنای باند سیگنال ارسالی زیاد و به منظور عدم تداخل با باندهای دیگر توان ارسالی کم می باشد. تکنیک های مختلفی جهت افزایش پهنای باند سیگنال ارسالی وجود دارد و در حالتی که از سیگنال چِرپ استفاده شود «طیف گسترده چِرپی» نام دارد. روش های مختلفی برای طیف گسترده چِرپی پیشنهاد شده و در استاندارد ieee 802.15.4a نیز به کار رفته است که در همه آن ها از ضرب کننده ها جهت مدولاسیون داده استفاده می شود. در این پایان نامه طیف گسترده ای بر مبنای سیگنال های چِرپ معرفی می شود که در فرستنده و گیرنده آن از بلوک تبدیل فوریه کسری استفاده شده است. به گونه ای که بلوک تبدیل فوریه کسری در فرستنده وظیفه مدوله کردن داده ها را دارد و در گیرنده از فیلتر کردن مناسب در حوزه فوریه کسری بهره می گیرد. روش جدید دارای پیچیدگی کمتر، پیاده سازی ساده تر و قابلیت انعطاف بیشتر است که شبیه سازی های مورد نظر انجام و نتایج آن آمده است.