چکیده با افزایش تقاضا برای سرویسهای مخابراتی، استفاده از شبکه های خطوط توزیع قدرت به عنوان کانال مخابراتی با توجه به مزیتهای آن، اعم از گستردگی در کل جهان و مقرون به صرفه بودن، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اگرچه شبکه های توزیع قدرت در همه جا گسترده می باشند ولی برای اهداف مخابراتی طراحی نگردیده اند. استفاده از کانال خطوط توزیع به عنوان کانال مخابراتی نیازمند به کار بردن تکنیکهای پیچیده و کارا می باشد. با توجه به تضعیف بیش از حد کانال، اثر چند مسیری و انواع مختلف نویز موجود، کانال توزیع قدرت یک کانال خشن محسوب می شود. لذا برای فائق آمدن بر این مشکلات و ارسال دیتا با نرخ بالا روی خطوط توزیع قدرت، نیازمند استفاده از تکنیکهای مناسب مخابراتی می باشیم. تکنیک مدولاسیون طیف گسترده گزین? مناسبی برای سیستمهای مخابراتی خطوط توزیع قدرت می باشد. با استفاده از مدولاسیون طیف گسترده علاوه بر غلبه بر تداخلها و نویزهای باند باریک، کارایی سیستم در برابر اثر چند مسیری شبکه توزیع قدرت نسبت به مدولاسیونهای باند باریک افزایش پیدا می کند. در این پایان نامه به بررسی عملکرد یک سیستم طیف گسترد? cdma روی خطوط توزیع قدرت، هم از طریق روابط ریاضی و هم از طریق شبیه سازی می پردازیم. مدولاسیون به کار رفته psk و سیستم را یک سیستم همزمان در نظر می گیریم. و در آخر عملکرد خطای سیستم را در یک کانال چند مسیر? قدرت در حضور نویز پالسی مورد ارزیابی قرار می دهیم.

چکیده امروزه کاربرد انواع شبکه های کامپیوتری و مخابراتی نقش بسیار اساسی را در زندگی ما ایفا می کند. یکی از شبکه هایی که در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، شبکه های ad hoc می باشد .شبکه های موبایل سیار (manet ) ad hoc، مجموعه ای از ایستگاههای (گره ها ) بی سیم هستند که می توانند به صورت پویا در هر مکانی و در هر زمانی بدون استفاده از یک زیر ساخت کلی ایجاد شوند به طوری که اتصال بین آنها دا ئماٌ در حال تغییر است. برای آسان کردن ارتباط در میان ایستگاههای فعال در شبکه، از یک پروتکل مسیریابی برای کشف مسیرها استفاده می شود. پروتکل های مسیریابی نقش بسیار مهمی در شبکه های manet از خود ایفا می کنند. این پروتکل ها سعی دارند که یک مسیر صحیح بین ایستگاههای فعال برای تحویل پیامهای اطلاعاتی بوجود آورند. تا کنون انواع مختلفی از پروتکل های مسیریابی شبکه های manet توسط محققان و طراحان شبکه ارائه شده است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر پروتکل های مسیریابی در شبکه های manet توسط آزمایشات شبیه سازی می باشد. در این تحقیق، چهار پروتکل مسیریابیtora ،olsr ، aodv و dsr در نظر گرفته شده است و کارایی شبکه تحت تغییرات عواملی نظیر: سایز شبکه، حرکت گره ها و ترافیک شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که پروتکل مسیریابی tora عملکرد بالایی در ترافیک های زیاد، برای شبکه هایی با سایز متوسط و سایز بزرگ از خود نشان می دهد. پروتکلdsr ، مناسب ترین پروتکل مسیریابی برای شبکه هایی با حرکت کم و سایز کوچک می باشد. البته با توجه به ویژگیهایی که این پروتکل در ذخیره ی مسیرها در حافظه ی خود دارد باعث می شود که در شبکه های بزرگ و با ترافیک بالا نیز عملکرد خوبی داشته باشد. پروتکلaodv، عملکرد خوبی در شبکه هایی با سایز متوسط و همچنین در شبکه هایی با ترافیک بالا دارد. پروتکل olsr کارایی خوبی را در اغلب محیط ها از خود نشان می دهد، ولی عملکرد این پروتکل مسیریابی با افزایش بار ترافیکی و حرکت گره ها، کاهش می یابد. این پایان نامه، اجرای چهار پروتکل مسیریابی فوق الذکر را در سناریوهای مختلف شبیه سازی مورد ارزیابی و مقایسه قرار داده است و در هر سناریو بهترین پروتکل های مسیریابی معرفی شده است. کلمات کلیدی: شبکه های سیار ad hoc، پروتکلهای مسیریابی، پروتکل های پرواکتیو و راکتیو، سایز شبکه، سرعت گره ها، بار ترافیک شبکه، شبیه ساز opnet

سیستم های بدون سیم به منظور ایجاد سرویس های ارتباطی متنوع مورد استفاده قرار می گیرند تا مقدار زیادی اطلاعات را در مدّت زمانی کوتاه ارسال کنند. از آنجا که تقاضا برای اطلاعات بصورت بی سیم به طور چشمگیری در حال افزایش است استراتژی های متفاوتی برای مدیریت طیف رادیویی مورد نیاز خواهند بود. توان ارسالی در شبکه های سلولار بدون سیم یک عامل کلیدی برای مدیریت تداخل و انرژی می باشد. در این پایان نامه ما از مسئل? کنترل توان ارسالی به عنوان یکی از عوامل مهم در مدیریت منابع رادیویی استفاده و سه روش را برای الگوریتم های کنترل توان توزیعی پیشنهاد می کنیم. در روش اول سعی داریم تا با ارائه فرمولاسیونی در راستای کنترل توان بتوانیم نوسانات و حساسیت به خطاهای تخمین نسبت سیگنال به تداخل (sir) را تا حد ممکن در الگوریتم کنترل توان توزیعی کاهش دهیم. در روش دوم با به کارگیری روش اوّل به همراه روش های بهینه سازی چند منظوره سعی بر آن داریم تا به بهبود کارایی در الگوریتم های کنترل توان دست یابیم. روش های بهینه سازی چند منظوره با روش های بهینه سازی تک منظوره متفاوت اند چرا که بیش از یک هدف را بهینه سازی می کنند و اغلب این اهداف متناقض و احیاناً متضاد یکدیگر هستند. الگوریتم بدست آمده را mocidpc می نامیم که بسیار ساده می باشد و نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان می دهند که الگوریتم mocidpc دارای سرعت همگرایی بسیار بالاتر و میانگین توان ارسالی بسیار پایین تر نسبت به دیگر الگوریتم های کنترل توان مرسوم می باشند. در ادامه، نشان داده می شود که کارایی الگوریتم ارائه شده در یک محیط عملی حتّی با کوانتیزاسیون sir دریافتی در گیرنده، همچنان حفظ می گردد، که آن را mocitdpc معرفی می نماییم. از آنجا که در الگوریتم های متمرکز به تمام اطلاعات کانال دسترسی داریم بنابراین با ادغام آنها با روش های توزیعی می توان به سرعت همگرایی بالا در الگوریتم های توزیعی دست یافت، لذا در این تحقیق ما از الگوریتم کنترل توان بلوکی (bpc) برای افزایش سرعت همگرایی الگوریتم های توزیعی استفاده کرده ایم و در این راستا سه الگوریتم متفاوت (csobpc، cpibpc و csgmbpc) را با به کارگیری این هدف معرفی می کنیم. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که هر سه الگوریتم پیشنهادی از سرعت همگرایی بالاتری نسبت به الگوریتم (bpc) برخوردار می باشند. کلمات کلیدی: بهینه سازی چند منظوره، توزیع یافته، حذف سلول، کانال دینامیکی، کانال ایستان کنترل توان، کنترل توان بلوکی، شبکه های بی سیم، همگرایی، ماتریس گین کانال و مدیریت منابع رادیویی.

در سیستم های mc-cdma که به عنوان نسل چهارم مخابرات سیار مطرح شده اند، استفاده از متعادل سازها به منظور جبران تعامد بین سیگنال های کاربران مختلف امری اجتناب ناپذیر است. از آنجا که تکنیک های متداول موجود در زمینه ی متعادل سازی (شامل mrc، egc و orc) قادر به جبران سازی تعامد سیگنال ها بطور کامل نیستند، در این پایان نامه تکنیک متعادل سازی جزئی (pe) که روش جدیدی در متعادل سازی است ارائه می گردد و توانایی آن در تطبیق با شرایط مختلف از قبیل تعداد کاربران فعال، تعداد زیرحامل ها و snr مورد بررسی تحلیلی و شبیه سازی قرار می گیرد. در نهایت پس از بهینه سازیِ پارامتر متعادل ساز جزئی، نتایج حاصل از بهینه سازی همزمان دو مولفه ی تکنیک متعادل سازی جزئی، جهت رسیدن به نرخ خطای بیت (ber) مطلوب مورد بررسی قرار می گیرد. تکنیک متعادل سازی جزئی عملکرد بسیار مناسبی در حد تکنیک mmsec دارد اما ضرایب این تکنیک به راحتی محاسبه می شوند و پیچیدگی محاسباتیِ تکنیک mmsec را ندارد و از این لحاظ قابل مقایسه با تکنیک های متداول و ابتدایی متعادل سازی است و به راحتی می توان آن را در لینک رفت و در یک دستگاه موبایل پیاده سازی نمود.

به منظور بازیابی سیگنال ارسالی در گیرنده، دانش اطلاعات دقیق حالت کانال ضروری است. معمولاً تخمین کانال به وسیله ی ارسال دنباله های آموزشی که برای گیرنده و فرستنده معلوم هستند، انجام می شود. اما حتی اگر کانال به آرامی تغییر کند دنباله های آموزشی باید متناوبا به منظور به روز رسانی تخمین های کانال، ارسال شوند. از طرف دیگر، کانال را می توان با استفاده از ویژگی های آماری سیگنال ارسالی، شناسایی کرد که به این روش ها، روش های کور گفته می شود. در این رساله روش های تخمین کور در کانال های مخابراتی mimo را مورد بررسی قرار داده و الگوریتم زیر فضا را برای سیستم های mimo-ofdm شبیه سازی می کنیم و در نهایت عملکرد این الگوریتم را مورد ارزیابی قرار می دهیم.

در این پایان نامه، یک الگوریتم استخراج ویژگی جدید را معرفی می کنیم که pncc نامیده می شود و مبتنی بر سیستم شنیداری انسان می باشد. ویژگیهای جدید pncc شامل یک غیر خطی قانون توان است که جایگزین غیر خطی لگاریتمی استفاده شده در mfcc شده است، و همچنین شامل یک الگوریتم جدید برای حذف تحریک پس زمینه-با استفاده از تخمین توان با طول متوسط مبتنی بر نسبت میانگین حسابی به میانگین هندسی-و همچنین کاهش توان پس زمینه ی با طول متوسط می باشد. این الگوریتم استخراج ویژگی مقاوم که مبتنی بر روش کاهش بایاستوان است، با یک آستانه برای چگالی طیف توان ترکیب شده است. سطح بایاستوان بعنوان سطحی انتخاب می شود که توزیع توان را تیزتر می کند. این تیزی را با استفاده از نسبت میانگین حسابی به میانگین هندسی از توان با طول متوسط محاسبه می کنیم. با کاهش این سطح بایاس، کف سازی توان برای بهبود مقاوم سازی بکارگرفته می شود. در حالیکه این الگوریتم ساده تر از pncc اولیه است، نتایج آزمایش نشان می دهد که pncc جدید عملکرد بهتری نسبت به پیاده سازی قبلی دارد.

در سال?های اخیر تقاضا برای دستیابی به طیف فرکانسی به سرعت افزایش یافته است. یک روش مهم برای افزایش عملکرد سیستم و بهره?وری پهنای باند در سیستم?های بی?سیم تخصیص منابع (مانند توان و مدولاسیون) است. رادیوشناختگر یک فن?آوری جدید است که می?تواند بازدهی باند فرکانسی را افزایش دهد. رادیو شناختگر می?تواند به طور بالقوه محدودیت کمبود باندهای فرکانسی بدون مجوز را برطرف کند. کارایی سیستم رادیوشناختگر را می?توان با تخصیص وفقی منابع بهبود بخشید. ایده اصلی استفاده از تخصیص توان و مدولاسیون وفقی، استفاده از کاراترین مد ارسال در یک کانال مخابراتی تغییرپذیر با زمان است. در این پایان نامه، ما بهینه سازی نرخ اطلاعات را با تخصیص توان و مدولاسیون وفقی در سیستم رادیو شناختگر بررسی خواهیم کرد. ما سه سیستم رادیوشناختگر را معرفی خواهیم کرد. در سیستم اول، ما تخصیص توان و مدولاسیون را با هدف بهینه سازی مجموع نرخ ارسال در تمام زیرحامل?های یک سیستم رادیو شناختگر مبتنی بر ofdm بررسی می کنیم و یک روش بهینه جزیی جدید تخصیص توان و هم?چنین یک الگوریتم تخصیص گسسته بیت جدید معرفی خواهیم کرد. در سیستم دوم، ما تخصیص بهینه توان و بیت در سیستم?های اشتراک طیف با در نظر گرفتن رفتار آماری کاربر اولیه بررسی می کنیم. در این سیستم، ما یک روش جدید برای محاسبه توان و مدولاسیون بهینه بر اساس رفتار کاربر اولیه و ضریب کانال بین فرستنده ثانویه و گیرنده اولیه معرفی خواهیم کرد. در سیستم سوم، ما یک سیستم رادیوشناختگر ساده مبتنی بر اشتراک طیف بر اساس تخصیص توام توان و مدولاسیون وفقی معرفی می کنیم.

رادیو شناختگر به منظور حل مشکل طیف های فرکانسی خالی به کاربرهای ثانویه این اجازه را می دهد که به صورت فرست طلبانه ای از حفره های فرکانسی استفاده نمایند. یکی از تکنولوژی های کاربردی در رادیو شناختگر تخصیص منابع است. اما طراحی یک سیستم با فرض کامل بودن اطلاعات حالت کانال در حالت عملی ممکن است باعث شکستن محدودیت های تداخل با کاربرهای اولیه شود. در این پایان نامه به منظور طراحی گیرنده- فرستنده های رادیو شناختگر در کانال های تداخلی انتخابگر فرکانسی گوسی تک- ورودی تک- خروجی (siso) و کانال های تداخلی گوسی چند- ورودی چند- خروجی (mimo)، ما از یک روش کاملأ گسترده با استفاده از نظریه ی بازی های بدون همکاری مقاوم استفاده خواهیم کرد که در آن کاربرهای ثانویه با در نظر گرفتن محدودیت های توان و تداخل به منظور افزایش نرخ ارسال خود با همدیگر به رقابت می پردازند. به منظور مدل کردن خطای تخمینی در اطلاعات حالت کانال، فرض می کنیم اطلاعات دقیق کانال در اطراف اطلاعات غیر واقعی کانال (اطلاعات تخمینی) می باشد. ما شرط وجود و یکتایی پاسخ برای تعادل نش در بازی مقاوم را بررسی می کنیم و همچنین به منظور همگرایی از یک الگوریتم گسترده که الگوریتم واترفیلینگ تکرارشونده ناهمزمان نامیده می شود، استفاده می کنیم.

در این پایان نامه اثر علیت بر مسایل ترکیب توام کدینگ منبع و کانال(jscc) برای ارسال ویدیو در در کانال بیسیم بررسی میگردد. ابتدا کارایی روش jscc بر روی کدینگ ویدیو سری h ، h.264 در کانال بی سیم بررسی می شود. در این روش، بر اساس نرخ بیت ارسال و همچنین اطلاعات علّی وضعیت کانال در دسترس فرستندهcsit) causal) که به واسطه فیدبک در دسترس آن قرار می-گیرد. نرخ بیت بهینه به کدینگ منبع و کانال اختصاص داده می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی این روش بر روی کدینگ h.264، برای ویدیوهای مختلف psnr بالاتری را نشان می دهد. به تازگی مدل causal video coding cvc برای کدینگ ویدیو پیشنهاد شده است و کارایی بالاتر آن نسبت به استانداردهای سری h و mpeg در حوزه تئوری اطلاعات به اثبات رسیده است و انتظار می رود در آینده جایگزین استانداردهای جاری شود. در این روش در نظر گرفتن علیت در کدینگ ویدیو سبب کارایی بالاتر cvc نسبت به استانداردهای جاری شده است. در این پایان نامه مدل کدینگ ویدیویی پیشنهاد می شود که ساختاری مشابه با cvc دارد با این تفاوت که در آن، کدینگ بر اساس jscc و با در نظر گرفتن اطلاعات وضعیت کانال انجام میشود که آن را causal jsc video coding cjvc مینامیم. در مدل پیشنهادی از علیت هم در کدینگ ویدیو و هم در استفاده از اطلاعات وضعیت کانال csi استفاده میشود. همچنین نشان میدهیم که کارایی چنین مدلی در کانال بیسیم بسیار بالاتر از مدل cvc است در محدوده snrهای db 15- 0 برای ویدیوهای مختلف psnr بالاتری در حدود (db 12- 1) بالاتر را نشان میدهد. در ادامه کارایی cjvc با کدینگ h.264 مبتنی برjscc مقایسه میشود که نتایج حاصل کارایی بالاتر cjvc را در کانال بیسیم نشان میدهد. در ادامه کارایی روش jscc برای ارسال ویدیو کد شده با کدینگ 3d-dct که یک نوع ویدیو کدینگ با نرخ بسیار پایین و حساس به خطا است در یک سناریوی مبتنی بر رله برای ارسال ویدیو در کانال بی سیم بررسی میشود. سرانجام کارایی روش jscc در سیستمهای علّی مبتنی بر dft-ofdm و dwt-ofdm که از علیت کانال بهره میبرند، بررسی میشود و نشان میدهیم کارایی jscc در dwt-ofdm بالاتر از dft-ofdm است.

فن آوری های جدید مانند مالتی پلکس فرکانسی متعامد (ofdm) و کانال های چند ورودی-چند خروجی (mimo) می توانند عملکرد سیستم های مخابراتی رایج را بهبود ببخشند. با استفاده از مزایای این دو فن آوری می توان به نرخ داده ی بالا نائل شد. 3gpp lte استاندارد جدید مخابراتی است که در راستای سیر تکاملی umts قرار دارد و در پاسخ به تقاضای فزاینده برای سرویس های چندرسانه ای با کیفیت بالا، از این دو فن آوری بهره می گیرد. یکی از چالش های مهم در سیستم های mimo-ofdm، تخمین کانال با دقت و سرعت بالا به منظور آشکارسازی صحیح سیگنال های دریافتی از یک سو و فیدبک به فرستنده، جهت تخصیص منابع و انتخاب به موقع آرایش ارسال بر روی آنتن های چندگانه از سوی دیگر است. لذا بررسی روش های تخمین کانال سریع، دقیق و با پیچیدگی کم، در سیستم های mimo-ofdm امری ضروری است. تخمین کانال به کمک پایلوت، روشی است که در آن سیگنال-های شناخته شده به نام پایلوت، با الگوی مشخص در میان داده یا حتی بر روی آن، برای بدست آوردن اطلاعات کانال ارسال می شوند. هدف ما در این پروژه، تخمین کانال برای سیستم های mimo-ofdm با حفظ راندمان طیفی است. تخمین در دو بعد صورت می گیرد، یعنی نیاز است که پاسخ فرکانسی کانال در اندیس های زمانی متفاوت تخمین زده شود. برای این منظور الگوریتم های تخمین کانال مانند کوچکترین مربعات (ls)، حداقل میانگین مربع خطا (mmse)، درونیاب خطی و درونیاب مبتنی بر dft برای تخمین در بعد فرکانس بررسی می شوند. همچنین تئوری دنباله های dps که قابل اعمال بر روی همه روش هاست برای درونیابی در حوزه زمان بیان می شود. عملکرد روش های ارائه شده توسط شبیه سازی در نرم افزار متلب ارزیابی و مشاهده می شود که استفاده از تکنیک ls حوزه زمان به همراه دنباله های dps بهترین کارایی را از لحاظ پیچیدگی و mse دارد. همچنین از میان الگوهای پایلوت معرفی شده، الگوی پایلوت مالتی پلکس شونده ی بدون صفر، مصالحه خوبی بین دقت تخمین و بهره وری طیفی برقرار می کند.

از دهه 1990 تا به امروز صنعت مخابرات سلولار بسیار مورد توجه محققین و بازار قرار گرفته است و امروزه شبکه های مخابرات سیار نسبت به آنچه که ابتدا تصور می شد، بسیار فراگیرتر شده اند. در طی سالیان اخیر با توجه به افزایش تقاضا برای سرویس هایی که ریت بالاتری داشته و از نظر هزینه بصرفه باشند و نیز محدودیت منابعی همچون فرکانس، زمان، کد و محدودیت های فیزیکی موجود در سیستم-های مختلف، حرکت به سمت سیستم هایی با حداکثر کارایی و حداقل هزینه ضروری گشته است. بدین ترتیب اپراتورهای شبکه بی سیم باید معماری های جدیدی را در شبکه های بی سیم بکاربگیرند تا بتوانند به ریت های بالاتری در ارسال دیتا برسند. اما با وجود پیشرفت تکنولوژی های شبکه های سلولار بی سیم، افزایش پیچیدگی سیستم با گین ظرفیت بدست آمده، متناسب نیست. بنابراین تحقیقات برای یافتن ساختارهای جایگزینی که بتوانند کارایی طیفی بالایی را فراهم آورند آغاز شده است. در همین راستا، ساختارهای سلولار بی سیم مبتنی بر همکاری (cooperation) ارایه شدند و بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. سه شکل مختلف برای همکاری ارایه شده است: همکاری بین کاربران، رله کردن و همکاری بین bs ها که از این میان همکاری بین bs ها بعنوان یک کاندید مناسب در سیستم های سلولار، بیشتر از بقیه مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه روش همکاری بین bs ها در downlink یک شبکه چند سلولی در نظر گرفته شده و روش های مختلف ارسال همچون زمان بندی بین سلولی و فرم دهی پرتو بمنظور کاهش و یا حذف تداخل بین سلولی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. از بین الگوریتم های زیادی که برای فرم دهی پرتو ارایه شده اند، الگوریتم bd به جهت پیچیدگی کمتر و عملکرد مطلوب تر آن نسبت به سایر روش های ارایه شده در این زمینه، مورد مطالعه و بررسی بیشتر قرار خواهد گرفت.

در این پایان نامه یک طرح واترمارکینگ دیجیتال در دامنه تبدیل فوریه گسسته مبتنی بر سیستم استنتاج فازی و سیستم بصری انسان معرفی میشود. در مرحله اول ، تصویر به بلوک های 8×8 تقسیم شده سپس سیستم فازی با توجه به ویژگی های بافت مختلف هر بلوک ضریبی به آن اختصاص میدهد که باعث افزایش مقاومت و شفافیت فرآیند واترمارکینگ خواهد شد. پس از آن با محاسبه ی تبدیل فوریه هر بلوک دامنه و فاز از هم جدا میشوند و واترمارک مورد نظر در دامنه پنهان میگردد. فرایند استخراج واترمارک کور خواهد بود که باعث امنیت بالای این روش می گردد. ضعفی که روش های موجود واترمارکینگ مبتنی بر تبدیل فوریه گسسته دارند اینست که از سیستم بینایی انسان استفاده نمیکنند و طراحان آن ها برای جلوگیری از کاهش کیفیت تصویر، استحکام کمی برای روش خود در نظر می گیرند. نتایج بدست آمده نشان می دهد این روش از شفافیت خوبی نسبت به روش های متداول برخوردار است و در برابر حملات برش ، تارکردن و روشن کردن تصویر ، افزودن نویز ، فیلترینگ و فشرده سازی ( jpeg ) مقاوم می باشد.

در سال های اخیر تقاضا برای دستیابی به منابع فرکانسی به سرعت افزایش یافته است. رادیو شناختگر یک فن آوری جدید است که می تواند بهره وری طیفی را افزایش دهد. در شبکه های رادیو شناختگر عملیات حس گری طیف بدلیل وجود محدودیت های موجود در تکنیک های حس گری طیف و پدیده هایی مانند اثر سایه و محوشدگی، یک عملیات کامل نیست و امکان ایجاد خطا در آن وجود دارد. مسئله تخصیص توان در شبکه های رادیو شناختگر یک مسئله بسیار مهم است، زیرا توان انتقالی یک کاربر شناختگر، اگر به درستی کنترل نشود می تواند باعث ایجاد تداخل غیر قابل قبول برای کاربران اولیه شود. روش های تخصیص توان مرسوم که فعالیت کاربران اولیه و اطلاعات حس گری طیف را در نظر نمی گیرند، ممکن است نتوانند یک تخصیص توان بهینه را برای شبکه های رادیو شناختگر فراهم کنند، زیرا زمانی که کاربر ثانویه نتواند حضور کاربر اولیه را بدرستی تشخیص دهد، تداخل کاربر اولیه باعث یک نرخ ارسال پایین تر برای کاربران ثانویه می شود. در این پایان نامه، ما مسئله تخصیص توان در شبکه های رادیو شناختگر بر اساس اطلاعات حس گری طیف و فعالیت کاربران اولیه را بررسی خواهیم کرد. ما سه سیستم رادیو شناختگر را معرفی می کنیم. در سیستم اول، مسئله تخصیص توان را با هدف ماکزیمم کردن مجموع نرخ ارسال با توجه به رفتار آماری کاربر اولیه و نتایج حس گری طیف بررسی می کنیم. در سیستم دوم، تاثیر حس گری ناقص فعالیت کاربر اولیه را بر روی سطح تداخل وارد بر یک باند کاربر اولیه و بر روی مجموع نرخ ارسال در شبکه های رادیو شناختگر مبتنی بر ofdm بررسی خواهیم کرد. در سیستم سوم، به منظور کاهش نرخ تلفات ناشی از حس گری ناقص فعالیت کاربران اولیه در شبکه های رادیو شناختگر مبتنی بر ofdm، یک الگوریتم تخصیص توان را با در نظر گرفتن خطای حس گری طیف، معرفی خواهیم کرد.

تعداد قابل توجهی از تحقیقات در استفاده از تکنیک های مدل های مخلوط گوسی (gmm) در سیستم های تایید گوینده مستقل از متن تمرکز دارد که جدیدترین عملکردها را ارائه می دهد. اخیرا استفاده از ماشین بردار پشتیبان (svm) در سیستم های تایید گوینده، منجر به عملکرد بهتری نسبت به روش استاندارد gmm شده است. svm یک طبقه بند تبعیضی است که نیاز به دو کلاس مثبت و منفی برای آموزش مدل گوینده دارد و بر اساس حداکثر حاشیه است که به موجب آن یک ابرصفحه تلاش می کند که کلاس ها را در فضایی با ابعاد بالا جدا سازد. ماشین های بردار پشتیبان استفاده شده در تایید گوینده پتانسیل بالایی را نشان داده است, به ویژه زمانی که در سیستم های ترکیبی برای تکمیل تکنیک های gmm استفاده شود. هدف از انجام این پایان نامه بهبود عملکرد سیستم تایید گوینده مستقل از متن با استفاده از روش جدید svm است.

با پدیدار شدن تکنولوژی های جدید مخابراتی و با افزایش تعداد سیستم های بی سیم، طیف رادیویی هر روز کمیاب می شود. مطالعات نشان می دهد که رنج وسیعی از طیف به صورت بهینه استفاده نمی شود. از این رو، در سال های اخیر شبکه های رادیو شناختگر با هدف استفاده ی بهینه ازطیف فرکانسی در زمان و مکان به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته اند. در این شبکه ها طراحی تکنیک های لایه فیزیکی، به دلیل این که کاربر ثانویه از حفره های طیفی کاربر اولیه استفاده می کند از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تسهیم تقسیم فرکانس متعامد غیرهمجوار، یعنی nc-ofdm یک روش بسیار مناسب، پیشنهاد شده برای این منظور است. یک مشکل سیستم های مبتنی بر nc-ofdm ، مانند ofdm معمولی این است که به منظور حذف isi و ici نیازمند یک پیشوند چرخشی است. پیشوند چرخشی اطلاعات مفیدی حمل نمی کند و سبب هدر رفتن پهنای باند مفید می شود، همچنین در سیستم های رادیو شناختگر، ازآنجا که کاربر ثانویه در مجاورت کاربر اولیه کار می کند سبب تداخل با کاربر اولیه می شود. بنابراین به دنبال استفاده از تبدیلاتی خواهیم بود که، منتج به حذف پیشوند چرخشی شود، برای این منظور تبدیل ویولت پیشنهاد شده است. ویولت تقریبا در تمام جنبه های مخابرات بی سیم شامل: فشرد ه سازی اطلاعات، کدینگ منبع و کانال، نویز زدایی از سیگنال و طراحی فرستنده و گیرنده ها به کار می رود. مهمترین کاربرد ویولت در مخابرات بی سیم، استفاده در مدولاسیون چند حامل است. در این رساله ابتدا عملکرد سیستم های ofdm مبتنی بر تبدیل فوریه و ofdm مبتنی بر تبدیل ویولت شبیه سازی و مقایسه شده است. سپس عملکرد ber یک سیستم nc-ofdm با nc-mc-cdma از دید افزایش تعدادزیرحامل های صفر شده شبیه سازی و مقایسه می گردد. در ادامه سیستم های nc-ofdm مبتنی بر تبدیلات ویولت متعامد به منظور استفاده در شبکه های رادیو شناختگر و برای دستیابی طیف دینامیک طراحی و شبیه سازی شده است.

در این پایان نامه قرار است تا بهبود عملکرد سیستمهای رادیو شناختگر مبتنی بر mimo-ofdm با استفاده از پیش کد گذاری به منظور مقابله با اثرات همبستگی توسط حل یک مسئله بهینه سازی محدب انجام گیرد. در بخش شرح مسئله وارد سه سناریو شده و مسئله را به آنها تعمیم می دهیم که در قسمت اول، از stfc ها به جای stc ها و به منظر افزایش مرتبه دایورسیتی و کاهش هرچه بیشتر احتمال خطا استفاده می شد، در بخش دوم طراحی مقام تحت اطلاعات ناقص کانال و در بخش آخر مسئله چند کاربره در نظر گرفته خواهد گشت.

هدف اصلی شبکه های شناختگر، استفاده بهینه و انعطاف پذیر از پهنای باند فرکانسی است. با توجه به این هدف، کاربرهای جدیدی برای شبکه تعریف می شود. این کاربرها به کمک شبکه شناختگر می توانند منابع فرکانسی را به بهترین نحو مورد استفاده قرار دهند. یکی از وظایف شبکه های شناختگر، عملیاتی تحت عنوان "دستیابی به طیف" است. این عملیات شامل دو مرحله است. یکی حس کردن کانال به منظور یافتن ناحیه هایی از طیف که مورد استفاده قرار نمی گیرد. و دیگری اختصاص کانال های حس شده به کاربرهای جدید. برای بهینه کردن این دو مرحله مدیریت هایی در نظر گرفته می شود این مدیریت ها به روش های مختلفی پیاده سازی می شود که از جمله آن ها، پیاده سازی به کمک یادگیری تقویتی است. این روش می تواند بهبود قابل توجهی در بهینه سازی مدیریت طیف در شبکه های شناختگر ایجاد کند. در این پایان نامه با کمک گرفتن از یادگیری q که یکی از زیرمجموعه های یادگیری تقویتی است، سعی در بهینه سازی یک شبکه شناختگر نوعی می کنیم. این بهینه سازی از منظر حس کردن طیف بررسی می شود. این که چه کاربرهایی کدام کانال ها را و در چه زمانی حس کنند تا احتمال موفقیت آمیز بودن این عملیات بیشینه شود. کنترل شبکه در این پایان نامه به صورت متمرکز فرض شده است. مقالات مختلفی در زمینه ذکر شده چاپ شده است که در این تحقیق به تشریح سه نمونه از آنها می پردازیم. شبیه سازی بر اساس یکی از این مقالات انجام پذیرفته است. در این مقاله زمان به دوره های زمانی کوچک تری تقسیم می شود و تعداد محدودی از کاربران شبکه در هر دوره به حس کردن کانال ها می پردازند.

در این پایان نامه، به بررسی روش های کدینگ در شبکه های رادیو شناختگر و نحوه عملکرد آن ها در زمینه مقابله با تداخل خواهیم پرداخت. سپس طبقه جدیدی از کدهای مقابله با پدیده تداخل و حذف را معرفی می کنیم که در اصطلاح کدهای نرخ متغیر نامیده می شوند و ویژگی ها و مزایای استفاده از این کدها را در مقایسه با کدهای سنتی تصحیح خطا مورد بررسی قرار می دهیم. در ادامه معماری یک شبکه رادیو شناختگر چندکاربره و چند کاناله را تشریح می کنیم و ساختار دستیابی به طیف فرکانسی را برای کاربران ثانویه، مورد بررسی قرار خواهیم داد. در این پژوهش، کمیت های تاثیر گذار ( مانند توزیع درجه ) در کارایی کدهای نرخ متغیر را بیان و معایب کدهای نرخ متغیر استاندارد را بررسی خواهیم نمود. سپس به معرفی طبقه جدیدی از کدهای نرخ متغیر که در اصطلاح " کدهای نرخ متغیر تطبیقی" نامیده می شوند، خواهیم پرداخت و ویژگی های آن ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در نهایت، فرایند کدگذاری و کدبرداری کدهای نرخ متغیر را مدلسازی و عملکرد کاربران ثانویه موجود در شبکه رادیو شناختگر را مبتنی بر کد نرخ متغیر مورد استفاده، ارزیابی خواهیم کرد.

تکنولوژی رادیوشناختگر راهکاری برای افزایش کارآیی طیفی است. در این پایان نامه مسئله کاربرد همزمان شکل دهی پرتو و تخصیص توان با انتخاب کاربران بهینه بررسی می گردد. مطالعات را در حالت استفاده همزمان کاربران اولیه و ثانویه از طیف اختصاص داده شده به کاربران اولیه انجام می دهیم. شکل دهی پرتو در محل ایستگاه پایه به منظور از بین بردن تداخل میان کاربران ثانویه مورد استفاده قرار می گیرد. تخصیص توان و شکل دهی پرتو بصورت همزمان، برای بالا بردن کیفیت پاسخ دهی شبکه و تضمین شرط محدودیت تداخل ایجاد شده روی کاربران اولیه از سوی کاربران ثانویه بررسی می گردد. همچنین از یک الگوریتم بر مبنای بهینه سازی تصادفی گسسته به منظور انتخاب کاربران بهینه برای شبکه ثانویه در حالت عدم وجود اطلاعات کامل از کانال استفاده می شود و کارایی این الگوریتم در کاهش پیچیدگی محاسبات بررسی می گردد. در انتها روش هایی به منظور بهبود سرعت همگرایی این الگوریتم پیشنهاد می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده کارایی بالای این الگوریتم از دیدگاه سرعت همگرایی به پاسخ بهینه و پیچیدگی محاسبات می باشد.

رادیو شناختگر به عنوان راه حلی مفید برای مقابله با مسئله ی کمبود طیف فرکانسی در شبکه های بی سیم ارائه شده است. در این فناوری جدید، دستیابی پویا به طیف میسر می شود که خود باعث ایجاد تهدیدهای امنیتی جدیدی خواهد شد. هجوم با تقلید از کاربر اولیه (puea) به عنوان یکی از حملات رایج، می تواند حسگری طیف را به خطر بیندازد. کاربران مخرب در این حمله، با ارسال سیگنال هایی مشابه سیگنال کاربر اولیه، کاربران رادیو شناختگر را فریب داده و از دستیابی آنها به طیف فرکانسی خالی جلوگیری می کند. در این پایان نامه، یک طرح حسگری طیف همکارانه جدید با در نظر گرفتن حضور مهاجم تقلید کننده کاربر اولیه در شبکه های رادیو شناختگر، برای دو سیستم ارائه شده است. در طرح ارائه شده، اطلاعات حسگری کاربران ثانویه مختلف، در یک مرکز تصمیم گیری با وزن های بهینه ای ترکیب می گردند. وزن های بهینه ای به منظور بیشنه ساختن احتمال آشکارسازی با محدودیت احتمال هشدار خطا، بدست آورده می شود. همچنین اثر خطای تخمین کانال بر روی عملکرد آشکارسازی بررسی می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که، روش وزن دهی بهینه نسبت به روش mrc متداول و روش ترکیب سخت، به طور چشم گیری عملکرد آشکارسازی را در حضور مهاجم pue بهبود می بخشد.

افزایش محبوبیت شبکه¬های بی¬سیم، منجر به رشد تقاضای ظرفیت شده است. از طرف دیگر شبکه¬های سلولی فعلی این توانایی را ندارند تا ضمن پاسخ¬گویی به حجم بالای تقاضا، کیفیت مناسبی را نیز برای همه¬¬ی کاربران، به¬ویژه کاربران داخلی فراهم کنند. فمتوسل¬ها ابزار هوشمندی هستند که ارائه¬ی خدمات با نرخ بالا و کیفیت مطلوب را در داخل ساختمان¬ها فراهم می¬کنند. به منظور افزایش بهره وری از طیف فرکانسی فمتوسل ها از منابع مشترک با ماکروسل استفاده می¬کنند. بنابراین، برای کاهش تداخل بین این دو لایه، تخصیص منابع باید به گونه¬ای انجام شود تا ضمن تضمین کیفیت خدمات به کاربران ماکروسل، کاربران فمتوسل نیز از خدمات با نرخ بالا و کیفیت مطلوب بهره¬مند گردند. این مطالعه را می¬توان به دو بخش تقسیم کرد، در بخش اول به منظور کاهش تداخل بین لایه¬ای، سکتوربندی ماکروسل همراه با طرح استفاده¬ی مجدد از فرکانس مورد بررسی قرار گرفت. منابع فرکانسی موجود به نحوی بین شبکه¬ی فمتوسل¬ و ماکروسل به اشتراک گذاشته شده است که کمترین تداخل را تجربه کنند. عملکرد شبکه¬ی پیشنهادی با معیار احتمال خروج کاربران فمتوسل و ماکروسل ارزیابی شده است. نتایج شبیه سازی و تئوری حاکی از بهبود عملکرد شبکه نسبت به ساختار قبلی دارد. در بخش دوم به منظور افزایش بهره¬وری طیف و تضمین کیفیت سرویس کاربران فمتوسل مسئله¬ی تخصیص منابع به فمتوسل¬ها، به صورت مسئله¬ی بهینه سازی np-hard فرمول بندی و توسط الگوریتم پیشنهادی مبتنی بر شبکه¬ی عصبی هاپفیلد به جواب بهینه منتهی شد.

یکی از مهم ترین مشکلاتی که شبکه های ad-hoc بی سیم با آن مواجه هستند، بازده پایین شبکه است. تحقیقات زیادی در زمینه بالا بردن بازده این گونه شبکه ها انجام شده که از جمله آن ها می توان طراحی تکنیک های مسیریابی بهتر و ایجاد تغییراتی در مدیریت دستیابی به کانال بی سیم را نام برد. از طرف دیگر در سال های اخیر، کدینگ شبکه به عنوان تکنیکی که تضمین کننده افزایش بازده در شبکه های بیسیم مش است، محبوبیت زیادی پیدا کرده است. با استفاده از این تکنیک، مسیریاب می تواند چندین بسته را با یکدیگر ترکیب و هم زمان ارسال کند، به این ترتیب استفاده موثرتری از پهنای باند شبکه خواهد شد. در این پایان نامه، هدف اصلی ارزیابی سناریوهای مختلف پیاده سازی کدینگ شبکه در بهبود بازده شبکه می باشد. اثر استفاده همزمان از کدینگ شبکه، روش های مختلف مسیریابی و به کارگیری چند رادیو و چند کانال در هر گره مورد بررسی قرار می گیرد. انجام اصلاحاتی در روش های مسیریابی پیشنهاد می شود که باعث افزایش بازده شبکه در صورت استفاده از کدینگ شبکه می شود. همچنین نشان داده می شود که با وجود اینکه میزان کارایی کدینگ شبکه بستگی به فرصت های ایجاد شده برای پیاده سازی آن دارد، در برخی سناریوهای کدینگ ممکن است افزایش بیش از حد این فرصت ها بار پردازشی سنگینی به شبکه تحمیل کند. بنابراین روشی برای ایجاد مصالحه بین بازده و بار پردازشی شبکه پیشنهاد می شود.

رادیو شناختگر یک راه حل بالقوه در راستای افزایش تقاضا برای خدمات بی¬سیم و کمبود طیف رادیویی است. همچنین شبکه¬ی رله¬ی مشارکتی از طریق کاهش توان انتقال می¬تواند به بهبود عملکرد رادیو شناختگر کمک کند. که این کاهش توان انتقال سبب کاهش اثرات تداخل، افزایش احتمال دسترسی طیف مجوزدار ، بهبود ظرفیت و پوشش شبکه می¬شود. یکی از راه¬های مبارزه با محوشدگی کانال ایجاد چندگانگی فضایی یا استفاده از چند آنتن است که این کار هزینه زیادی دارد که با استفاده از رله می¬توان این چندگانگی فضایی را ایجاد نمود. اخیراً مدولاسیون چندحامله که در آن اطلاعات از طریق کانال های موازی منتقل می شود به دلیل تخصیص طیف با درجه انعطاف پذیری بالا به طور گسترده ای در رادیو شناختگر، مورداستفاده قرار گرفته است. در این تحقیق با استفاده از روش های رله، نظیر تقویت-ارسال (af)، دیکد-ارسال (df) و انتخاب کاربر بهینه به عنوان رله برای کاربر اولیه، عملکرد سیستم از دید احتمال خروج کاربر اولیه بررسی و مقایسه می گردد.

در یک شبکه رادیو شناختگر، کاربران ثانویه به طرز فرصت¬طلبانه تلاش می¬کنند تا از باند¬های فرکانسی اختصاص یافته به کاربران اولیه، در هنگام عدم حضور آنها، استفاده نمایند. به کارگیری کاربران ثانویه از این حفره¬های طیفی نباید برای کاربران اولیه تداخل ایجاد کند. از این رو موضوع حسگری طیف در این شبکه¬ها بسیار مهم است. از طرف دیگر زمان حسگری طیف نیز پارامتر مهم دیگری است زیرا هر چه زمان حسگری بیشتر شود، حسگری طیف دقیق¬تر و بهتر انجام می¬گیرد ولی زمان ارسال اطلاعات برای کاربر ثانویه و گذردهی کاهش می¬یابد. در این پایان¬نامه مسئله¬ی طراحی مدت زمان حسگری به منظور رسیدن به حداکثر گذردهی را بررسی می¬نماییم. برای حسگری طیف از آشکارساز انرژی استفاده می¬کنیم و نشان خواهیم داد که این مسئله یک پاسخ بهینه دارد که منجر به بیشترین گذردهی برای شبکه¬ی ثانویه می¬شود. همچنین نشان می¬دهیم با استفاده از تکنیک¬های حسگری طیف همکارانه، زمان حسگری به طور قابل ملاحظه¬ای کاهش می¬یابد. در ادامه با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی گروه ذرات، به مسئله¬ی بهینه¬سازی زمان حسگری طیف تحت دو محدودیت احتمال آشکارسازی هدف و حداکثر تداخل قابل قبول برای کاربر اولیه می¬پردازیم. کلید واژه ها: بهینه¬سازی گروه ذرات، حداکثر گذردهی رادیو شناختگر، حسگری طیف، مصالحه حسگری¬- گذردهی.

استفاده مجدد از طیف در سرویس هایی که در آنها طیف فرکانسی کمتر مورد استفاده قرار می گیرد، در شبکه های رادیو شناختگر بسیار مورد بررسی قرار می گیرند. در این رساله برای رسیدن به این هدف، از یک روش ساده به نام مدل مارکوف مخفی استفاده شده است که فعالیت کاربران اولیه، عدم قطعیت سیگنال و نویز را بررسی می کند. برای ارزیابی عملکرد شبکه رادیو شناختگر، دو معیار به نام نسبت استفاده(ur) و نسبت تداخل(ir) معرفی می گردد. بر اساس این مدل، یک نسبت همانندی لگاریتمی پسین، طراحی و پیاده سازی شده است که عملکرد آن با روش استاندارد آشکارسازی انرژی در رادیو شناختگر از نوع حسگر طیف مقایسه می شود. همچنین نشان داده می شود که با استفاده از این روش، افزایش قابل ملاحظه ای در ur با حداکثر تداخل مجاز 1% و snr برابر با db 5- خواهیم داشت.

سیستم موقعیت یاب جهانی gps به عنوان یک حسگر مکانی دقیق اثبات شده است. کاربران تجاری این سیستم از دقت های مکانی در حدود 25 متر موثر بهره مند می شوند که در محدوده وسیعی از کاربردها کافی می باشد. با این وجود در برخی از کاربردها از قبیل مکان سنجی های دقیق، نیاز به دقت های بیشتری است. در این پایان نامه الگوریتمی مبتنی بر فیلتر کالمن به منظور پیش بینی تصحیحات gps تفاضلی مطرح شده است. این تحقیق از جمع آوری داده های واقعی برای ارزیابی کارآیی الگوریتم پیشنهادی استفاده می نماید. نتایج آزمایشگاهی در آزمون های میدانی، پتانسیل قوی این روش را جهت دسترسی به مکان سنجی دقیق تضمین می کند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که می توان موثر خطاهای مکانی در گیرنده های gps تک فرکانسه را به کمتر از 1 م.....