تخمین کانال و حذف تداخل بین حاملی در کانال های دوگانه انتخابی با استفاده از مدل بسط پایه ای برای سیستم های ofdm

رشد سریع مخابرات دیجیتال در سال های اخیر، نیاز به ارسال داده با نرخ بالا را افزایش داده است. با افزایش نرخ ارسال داده در مدولاسیون های تک حاملی، دوره ی زمانی سمبل کاهش می یابد. از طرف دیگر ماهیت چندمسیره بودن کانال های مخابراتی بی سیم منجر به افزایش گسترش زمانی سیگنال های ارسالی و در نتیجه بروز تداخل مابین سمبل های مجاور می گردد. بنابراین با کاهش دوره ی زمانی سمبل های ارسالی، تداخل بین سمبلی درصد بیش تری از دوره ی زمانی سمبل را اشغال می کند و موجب افت کارایی سیستم مخابراتی می گردد. یکی از راهکارهای ارائه شده برای رویارویی با این پدیده مدولاسیون چندحاملی است که با تقسیم پهنای باند بهn زیرکانال و کاهش پهنای باند هر زیررشته، دوره ی زمانی سمبل ارسالی افزایش می یابد و تداخل بین سمبلی در مقایسه با آن ناچیز می گردد. یکی از پرکاربردترین انواع مدولاسیون چندحاملی، مدولاسیون تقسیم فرکانسی متعامد ofdm است. این مدولاسیون از زیرحامل های متعامد برای ارسال داده استفاده می کند و به سادگی با استفاده از dft و idft پیاده سازی می شود. بنابراین نیاز به استفاده از فیلترها، مدولاتورها و دمدولاتورهای متعدد در ساختار فرستنده و گیرنده برطرف می شود. یکی از مشکلات عمده ی سیستم های ofdm حساسیت آن به افست فرکانسی بین فرستنده و گیرنده است. شیفت داپلر کانال های تغییرپذیر با زمان و اختلالات فرکانسی اسیلاتورهای محلی در گیرنده و فرستنده از عوامل اصلی ایجاد افست فرکانسی اند که موجب از بین رفتن تعامد زیرحامل ها و تداخل بین حاملی می گردد. تداخل بین حاملی یا ici موجب افت کارایی سیستم می گردد به این دلیل که مبنای آشکارسازی سیگنال در سیستم های ofdm، تعامد زیرحامل ها و در نتیجه استقلال سیگنال های ارسالی بر آن ها است. به منظور بهبود کارایی سیستم ofdm در کانال های دوگانه انتخابی، استفاده از تکنیک های مقابله با ici ضرورت می یابد. تکنیک های متعددی برای مقابله با ici ارائه شده است، اما پیش از آن به تخمین کانال مخابراتی نیاز داریم. بدین منظور مدلی مبتنی بر ویژگی های کانال در نظر گرفته می شود. یکی از روش های نوین برای مدل کردن کانال های مخابراتی، مدل بسط پایه ای است که در یک تقسیم بندی کلی به دو دسته تقسیم می شود. در دسته ی اول پایه ها بر اساس ویژگی های آماری کانال مشخص می شوند و اما دسته ی دوم که در این پایان نامه مورد بررسی قرار می گیرند بر اساس یکی از بسط های موجود همانند بسط سری تیلور یا سری فوریه می باشند. در این پایان نامه ابتدا ماتریس کانال بررسی می شود. درایه های قطر اصلی ماتریس کانال، تعیین کننده ی سیگنال مطلوب و بقیه عناصر ماتریس تعیین کننده ی تداخل ناشی از زیرحامل های دیگر می باشند. در هر زیرحامل رابطه ی سیگنال دریافتی و سیگنال ارسالی بر روی همه ی زیرحامل ها استخراج می شود و سپس از بسط چندجمله ای و بسط نمایی برای مدل سازی کانال استفاده می شود. بسط نمایی به علت مدل کردن دقیق تر تغییرات کانال، نرخ خطای بیت را به میزان مطلوبی کاهش می دهد. از طرف دیگر در مدل بسط پایه ای برای افزایش دقت تخمین ناچار به افزایش تعداد پایه ها می باشیم و نشان می دهیم که در بسط چندجمله ای، با افزایش تعداد پایه، تعداد پارامترهای تخمین و در نتیجه پیچیدگی محاسبات افزایش می یابد در صورتی که با استفاده از بسط نمایی بدون نیاز به افزایش پارامترهای سیستم کارایی سیستم به طور قابل توجهی افزایش می یابد. در این پایان نامه تخمین با معیار mmse و همسان سازی با استفاده از همسان ساز تک شیر mmse انجام می شود و با استفاده از روش دوری در هر مرحله پس از آشکارسازی سیگنال، تداخل بین حاملی از مقدار آشکار شده کسر می گردد. در روش هایی که برای تخمین کانال با استفاده از مدل بسط پایه ای نمایی انجام می شود کلیه ضرایب بسط برای هر شیر تخمین زده می شود. در صورتی که روش تخمین مورد استفاده در این پایان نامه با استفاده از مدل نمایی تنها به تخمین دو پارامتر برای هر شیر نیاز دارد. بنابراین تعداد پارامترهای مورد نیاز برای تخمین ماتریس کانال به شدت کاهش می یابد.