انتقال داده پرسرعت در کانال های plc با استفاده از مدولاسیون های چندحاملی تطبیقی

رشد روزافزون فن آوری ارتباطات و اطلاعات، نیاز به برقراری ارتباطات چند رسانه ای صوت، داده و ویدئو را برای کاربردهای مختلفی ازقبیل: جراحی از راه دور، اینترنت پرسرعت، آموزش مجازی، و غیره ضروری کرده است. انواع مختلف کانال های مخابراتی مانند خط تلفن، کابل نوری، ماهواره، مخابرات بی سیم و غیره برای انتقال چنین اطلاعاتی وجود دارند که هرکدام ویژگی های خاص خود را داشته و از هزینه های نصب و نگهداری نسبتاً بالایی برخوردارند. در این راستا خطوط انتقال برق به عنوان کانال انتقال انرژی که همیشه و در همه جا به صورت آماده وجود دارد، قابلیت انتقال داده های مخابراتی را نیز دارا می باشند. به عبارت دیگر، میتوان علاوه بر انتقال انرژی برق، داده های مخابراتی را هم از طریق این خطوط آماده بدون سیم کشی جدید و بدون هزینه ی نصب و نگهداری به نقاط مختلف ارسال کرد. مزیت خطوط انتقال برق به عنوان رسانه ی انتقال اطلاعات، عدم نیاز به نصب تجهیزات مخابراتی بوده و از نظر اقتصادی محیط خیلی مناسبی برای برقراری ارتباطات می باشد. هدف رساله ی حاضر، نحوه ی استفاده ی باند گسترده از این بستر آماده برای تبادل اطلاعات چند رسانه ای می باشد. چالش های موجود در این زمینه، مدل سازی کانال از نظر مخابراتی و غلبه بر محدودیت ها و عوامل مخرب مانند نویز ضربه ای ناشی از سوئیچینگ ادوات متصل به شبکه ی برق و تغییر مشخصات کانال می باشد. در رساله ی حاضر بعد از مدل سازی مناسب کانال در محدوده ی فرکانسی mhz30-2، نویزهای مختلف موجود در شبکه ی برق خانگی 220 ولت بررسی و یک مدل مناسب با پارامترهای قابل تنظیم و منطبق با مشخصات شبکه برای آن ارائه می شود. نتایج به دست آمده از مدل سازی کانال و نویز نشان می دهد که مدل تعریف شده با مدل واقعی بخصوص مدل حاصل از پایگاه داده ی دانشگاه مالاگای کشور اسپانیا مطابقت بیش تری دارد. مهم ترین بخش این رساله، پیشنهاد الگوریتم بهینه و مقاوم در مقابل اثرات نویز ضربه ای برای تخمین کانال انتقال برق جهت ارسال داده ها می باشد که در آن یک هسته ی جدید منطبق با پاسخ ضربه ی کانال با هایپرپارامترهای بهینه شده و با استفاده از ماشین بردار رابط معرفی می شود. برای غلبه بر محوشدگی فرکانس گزین کانال نیز مالتی پلکس تقسیم فرکانسی متعامد با پیشوند چرخه ای به عنوان مدولاسیون چندحاملی مناسب استفاده می شود. برای بالا بردن ظرفیت کانال انتقال برق و آشکارسازی هر چه دقیق تر داده های ارسالی، کدینگ کانولوشن به همراه الگوریتم ویتربی با دو تصمیم گیری سخت و نرم به روش پیشنهادی تخمین کانال اعمال می شود. نتایج حاصله در این قسمت بهبود خیلی بالاتر روش پیشنهادی رساله را نسبت به سایر روش های اخیر نشان می دهد. الگوریتم پیشنهادی بعدی، تخمین نسبت سیگنال به نویز می باشد که در آن از یک روش بازگشتی به صورت تطبیقی مبتنی بر معیار حداقل متوسط مجذور استفاده می شود. نتایج به دست آمده بهبود روش پیشنهادی را در مقایسه با یکی از روش های متداول تخمین سیگنال به نویز مبتنی بر گشتاور نشان می دهد. پس از تخمین مناسب سیگنال به نویز، الگوریتم پیشنهادی بعدی مربوط به مدیریت دینامیکی زیرحامل های مالتی پلکس تقسیم فرکانسی متعامد برای بالابردن کارآیی سیستم ارسال اطلاعات برروی خطوط انتقال برق می باشد. در این راستا، با استفاده از تخمین سیگنال به نویزهای محلی در فریم جاری و براساس شرایط لحظه ای کانال، مرتبه و نوع مدولاسیون زیرحامل ها در فریم بعدی به صورت تطبیقی تغییر داده می شود. به این ترتیب که به ازاء آستانه های مختلف تعریف شده برای سیگنال به نویزهای محلیِ تخمینی و براساس جدول، وضعیت مدولاسیون برای زیرحامل بعدی با تخصیص مرتبه های مختلف به سیگنال به نویزهای متناظر تغییر می کند. نتایج حاصل از مدولاسیون تطبیقی، افزایش قابل ملاحظه ی کارآیی سیستم را در مقایسه با مدولاسیون و کدینگِ ثابت نشان می دهد.