نیاز روز افزون به ارسال داده با نرخ بیت بالا به ویژه در سیستم های مخابرات بی سیم و محدودیت سیستم های موجود در برآورده ساختن این نیاز از یک سو و همچنین کاهش عملکرد شبکه های بی سیم به وسیله پدیده های محیط انتشار از جمله محوشدگی و هم چنین تداخل هم کانال و تداخل بین سمبل ها، سبب شده که در سال های اخیر سیستم های مخابراتی مبتنی بر چند ورودی – چند خروجی (mimo) به خاطر استفاده موثر از پهنای باند و همچنین کاهش این مشکلات مورد توجه بسیار قرار گیرند. از مشخصه های این سیستم ها، قابلیت دست یابی و امکان پیاده سازی سیستم های مخابراتی با توان ارسال و دریافت اطلاعات در نرخ بیت های بسیار بالا با استفاده از کدهای زمان-فضا می باشد. همچنین، در سیستم های پر ظرفیت با افزایش نرخ بیت ارسالی، تداخل بین سمبلی (isi) ناشی از کانال چند مسیره، باعث کاهش بازدهی سیستم می شود. تکنیک ofdm در مقابله با این پدیده بسیار خوب عمل می کند. از طرف دیگر، تخمین دقیق ضرایب کانال مخابراتی، به طور موثری باعث بهبود کارایی سیستم های مخابراتی می شود. بنابراین، دسترسی به ضرایب کانال در سیستم های مخابراتی یک امر مهم و ارائه روش هایی جهت تخمین هر چه بهتر این ضرایب ضروری به نظر می رسد. ما در این پایان نامه به تخمین کانال های مخابراتی محوشونده پرداخته ایم. برای کانال های محوشونده آهسته با مدل مشخص تعریف شده، تخمین ml از ماتریس ضرایب کانال ارائه شده است و نشان داده شده که این تخمین با تخمین ls برابر می باشد. برای کانال های محوشونده سریع هم تخمین mse از پاسخ ضربه کانال ارائه شده است.

کمبود منابع طیفی ناشی از سیاست گذاری نامناسب تخصیص طیف، منجر به ارائه روش های نوینی برای استفاده هرچه بهتر از طیف فرکانسی شده است. رادیو شناختی یکی از راهکارهای ارائه شده برای بهره برداری مطلوب تر از منابع موجود است. در این سیستم، پس از استخراج کانال های خالی، از آن ها برای ارسال اطلاعات سیستم شناختی استفاده می شود. دو مسأله اساسی در شبکه های رادیو شناختی وجود دارد. یکی آشکارسازی و استخراج فرصت های طیفی و دیگری مدیریت و استفاده بهینه از منابع موجود بر اساس سیاست گذاری های انجام شده است. در این نوشتار مسأله دوم، یعنی مدیریت منابع طیفی در شبکه های رادیو شناختی مورد توجه واقع شده است. پس از تعیین منابع در دسترس، باید به نحوی از آن ها استفاده شود که نیازمندی های کاربران شناختی برآورده گردد و اخلالی در کار سیستم اصلی ایجاد نشود. در این راستا انتخاب مناسب کانال فرکانسی که بتواند کیفیت خدمات لازم را برای مشتریان فراهم آورد، از چالش های اساسی محسوب می شود. با توجه به گسترش روز افزون ارتباطات چند رسانه ای و تمایل وافر مشتریان به دریافت خدمات بلادرنگ، ارائه سرویس های مطلوب در این حوزه ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه برخی از راهکارهای مطرح در حوزه مدیریت پویای طیف و روش های گوناگون مدل سازی و تصمیم گیری را بررسی می کنیم. با استفاده از تئوری صف، شبکه های رادیو شناختی را مدل کرده و تحلیلی بر عملکرد این شبکه ها با تأکید بر تأخیر در حالت تک پرشه و چند پرشه ارائه می نمائیم. روش های مدیریت متمرکز و غیر تصادفی و نیز توزیع شده و تصادفی را مورد بررسی قرار داده و الگوریتم انتخاب کانال فرکانسی (لینک/ فرکانس در حالت چند پرشه) مناسب برای رسیدن به تأخیر انتقال کمتر را معرفی می کنیم. آن گاه به محاسبه متوسط تأخیر بسته ها در روش های پیشنهادی و مقایسه آن با برخی روش های قبلی می پردازیم. ضمناً با توجه به اعمال برخی تقریب ها در روش تحلیلی، از شبیه سازی برای نشان دادن دقت ارزیابی های انجام شده استفاده می کنیم. نتایج نشانگر صحت روابط به دست آمده می باشد و نسبت به روش های قبلی از عملکرد بهتر و پیچیدگی کمتری برخوردار است. از این روابط و راهکارهای ارائه شده می توان برای تحلیل تأخیر و انتخاب کانال مناسب در شبکه های رادیو شناختی با شرایط مفروض استفاده کرد.

سیستم های راداری چند ورودی – چند خروجی، متعلق به کلاس سیستم های مکان یابی فعال هستند. در این پایان نامه، از رادارهای mimo با ساختار wsa برای مکان یابی هدف استفاده شده است. در آخرین تحقیقات انجام شده، دو روش ml و blue برای به دست آوردن موقعیت هدف مطرح شده است. روش ml به طور مجانبی بهینه است. اما دارای فرم بسته نمی باشد و بنابراین حجم سنگین محاسباتی را متحمل می شود. روشblue نیازمند یک حدس اولیه دقیق از موقعیت هدف است؛ در بسیاری از موارد داشتن این حدس اولیه دقیق میسر نمی باشد. بنابراین، در این پایان نامه سه روش را برای مکان یابی هدف پیشنهاد می دهیم که در همه آنها، از پارامتر تأخیر زمانی، استفاده شده است. روش aml که یک روش تعمیمی است و با استفاده از تأخیر زمانی ها وتخمین ml، موقعیت هدف را تخمین می زند؛ اما یک الگوریتم بازگشتی است و نیازمند حدس اولیه نه چندان دقیق است. برای رفع این مشکل، روشهای ls و tls را پیشنهاد می دهیم. در این روش ها، با استفاده از تأخیر زمانی ها و تعریف متغیرهای مناسب، موقعیت هدف را در سه بعد تخمین می زنیم. در روش tls بر خلاف ls ، مدلسازی نویز در مدل مشاهدات صورت پذیرفته است؛ اما کارایی این دو روش شبیه به هم می باشد. هر دو روش دارای فرم بسته برای تخمین موقعیت هدف هستند و به هیچ حدس اولیه ای نیاز ندارند. شبیه سازی ها، عملکرد خوب آنها را در مقایسه با باند پایین کرامر – رائو نشان می دهند. همچنین در این پایان نامه، بحث ردیابی هدف با استفاده از رادارهای mimo نیز به اختصار مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور استفاده از فیلتر کالمن، ابتدا یک مدل گوس-مارکف پیشنهاد شده است و رفتار دو فیلتر ekf و ukf مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه سازیها عملکرد بهتر ukf را تأیید می کنند.

در این پایان نامه سعی شده است به منظور کشف فعال بودن فرستنده ی مبتنی بر مخابرات ofdm در کانال، یک آشکارساز کارآ با داشتن مشخصه های مورد نیاز رادیوشناختی طراحی گردد. از جمله این مشخصه ها زمان حقیقی بودن عملیات و بنابر این پیچیدگی محاسباتی کم آشکارسازهاست. با توجه به ویژگی های مخابرات ofdm، کانال مخابراتی مورد استفاده و نیازمندی های رادیوشناختی اقدام به طراحی آشکارساز umpi می کنیم که به دلیل وابستگی آماره ی تصمیم به پارامترهای مجهول سیستم، در واقع وجود ندارد. با این حال ما با فرض معلوم بودن این پارامترها و قرار دادن دستی آن ها و ساختن آشکارساز mpi ، از این آشکارساز به عنوان کران بالایی برای بررسی عملکرد دیگر آشکارسازهای پایا استفاده کرده ایم. جانشین مناسب برای umpi آشکارساز glr است که با جایگزینی تخمین ml پارامترهای مجهول و استفاده از معیار نیمن-پیرسن اقدام به آشکارسازی وجود سیگنال می کند. این آشکارساز در مقایسه با آشکارساز umpi دارای پیچیدگی محاسباتی بسیار کمتر و مناسب جهت استفاده های گفته شده است و در عوض دارای مقدار کمی افت در کارآیی است. برای مثال و همان طور که در فصل پنجم نشان داده خواهد شد، با احتمال هشدار کاذب برابر0/05 برای داشتن احتمال آشکارسازی 0/9 آشکارساز glr نیاز به حدود 1 db افزایش snr است. به منظور مقایسه، آشکارساز ساده ی دیگر ged با پیچیدگی محاسباتی بسیار کم نیز طراحی و مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. آشکارساز انرژی مورد استفاده در بعضی استانداردهای جدید از جمله wimax است که در فصل سوم به آن اشاره خواهد شد شبیه سازی های مختلف نشان دهنده ی کارآیی مناسب و برتر آشکارساز glr پیاده سازی می شود.

در این پایان نامه ما قصد داریم با به کارگیری شکل منظومه سیگنال دریافتی به عنوان ویژگی، به تشخیص نوع مدولاسیون های دیجیتال خطی در یک شبکه رادیوشناختی بپردازیم. رویکرد ما استفاده از خوشه بندی سیمبل های باند پایه سیگنال و ارزیابی نتایج خوشه بندی توسط معیارهای تأیید صحت خوشه بندی برای بازشناسی نوع منظومه سیگنال می باشد. به همین منظور تعدادی از معروف ترین الگوریتم های خوشه بندی و معیارهای ارزیابی خوشه بندی مطالعه شده اند و از میان آن ها الگوریتم k-means، یکی از سریع ترین و ساده ترین روش های خوشه بندی، و fhv، یک معیار معروف، ساده و سریع برای ارزیابی خوشه بندی های انجام شده توسط fuzzy k-means، به کار گرفته شده اند. الگوریتم ارائه شده کاملاً بی نیاز از داده های آموزشی بوده و در شرایط «کانال فیدینگ رایلی مسطح با تغییرات آهسته» و بدون اطلاع از مقادیر پارامترهایی نظیر نسبت سیگنال به نویز و فاز حامل به خوبی انجام وظیفه می کند. استفاده از این جفت الگوریتم-معیار سریع و دقیق و ارائه یک روش بدیع برای انتخاب مقادیر اولیه مناسب برای الگوریتم k-means، که دقت آن را به طرز قابل ملاحظه ای افزایش می دهد و تعداد تکرارهای لازم برای همگرایی را بسیار کم می کند، کیفیت بالا و پیچیدگی محاسباتی کم الگوریتم مورد نظر را تضمین می کند. از طریق شبیه سازی نشان داده شده است که برای پرکاربردترین مدولاسیون های دیجیتال خطی، برای نسبت سیگنال به نویزهای بالای db10 و در حضور نویز سفید جمع شونده، الگوریتم ارائه شده نوع مدولاسیون را کاملاً به درستی تشخیص می دهد.

این پایان نامه به مطالعه روش های سنجش طیف سیگنال های باند باریک در مخابرات فراپهن باند پرداخته است که اهمیت زیادی در سیستم های مخابرات فراپهن باند شناختی دارد. آشکارسازهای انرژی از لحاظ پیاده سازی ساده ترین و در عمل پرکاربردترین نوع آشکارسازهای مورد استفاده در این سیستم ها می باشند؛ بنابراین این نوع آشکارسازها مدنظر قرارگرفته و با جزئیات مطالعه، بررسی و شبیه سازی شده اند. با توجه به بررسی تداخل مخابرات فراپهن باند با سیستم های ieee 802.11a و wimax، سه تکنیک جدید در آشکارساز انرژی پیشنهاد شده است که عملکرد بهبود یافته ای در سنجش طیف سیگنال های ieee 802.11a و wimax ارائه می دهند: 1) سیگنال های کاربر اولیه مانند ieee 802.11a، با چند زیرحامل فرکانسی فراپهن باند تداخل می کنند. از آنجا که طیف فرکانسی کاربر اولیه تقریبا ثابت است؛ لذا در یک باند فرکانسی مشخص از کاربر اولیه، با استفاده از مجموع انرژی محدوده فرکانسی حامل های تداخلی، می توان به دقت آشکارسازی بهتری نسبت به کاربرد انرژی یک حامل دست یافت. 2) سیگنال تداخلی مخابرات فراپهن باند بصورت نویز در آشکارسازی کاربرهای اولیه در نظر گرفته می شود. در سناریویی که چند سیستم فراپهن باند در یک محیط کار می کنند، آشکارسازی بایستی تحت نویز با واریانس های متفاوت در باندهای مختلف فرکانسی انجام پذیرد. در این پروژه یک آشکارساز مبتنی بر واریانس های نویز متفاوت فرمالیزه شده است و نتایج شبیه سازی حاصل از کاربرد آن نشان می دهد احتمال آشکارسازی افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. مخصوصا برای آشکارسازی سیگنال های باند باریک مانند wimax که یک زیرحامل فراپهن باند را تحت تاثیر قرار می دهند آشکارساز مزبور مناسب بوده و نسبت به آشکارسازی معمول که واریانس تمام باندها را یکسان فرض می کند عملکرد بهتری دارد. 3) با پیش پردازش سیگنال دریافتی بصورت نویززدایی توسط تبدیل موجک، انرژی سیگنال تداخلی (شامل نویز و سیگنال فراپهن باند) کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی ما موید آن است که این عمل احتمال آشکارسازی کاربر اولیه را افزایش می دهد.

روش معمول برای بازسازی تصویر در isar بکارگیری پردازش فوریه می باشد که در آن تغییرات داپلر از نقاط مختلف هدف از مولفه های تبدیل فوریه استخراج می شود. نتایج نشان می دهد زمانیکه حرکت هدف پیچیده و مانوردار است این روش کارایی نداشته و تصویر حاصل از آن مات خواهد بود. این موضوع در این پروژه نیز بوضوح مشاهده وتایید شده است. حل مشکل دستیابی به تصاویر واضح از اهداف مانوردار یکی از پیچیده ترین بحث های تصویر برداری راداری و بویژه تصویربرداری isar می باشد و در چند سال گذشته راه هایی برای آن پیشنهاد شده که از مهمترین وکارآمدترین آن ها می توان به استفاده از تبدیل های زمان-فرکانس برای پردازش داده های دریافتی و تشکیل تصویر isar اشاره کرد. دراین پایان نامه تبدیل فوریه زمان کوتاه وتبدیل فوریه کسری که در مراجع معتبر این حوزه از آنها برای تصویربرداری راداری وحتی مباحث پردازش سیگنال بکار رفته اند استفاده شده است. نتایج شبیه سازی حکایت از استخراج تصاویر خوب ومتمرکز شده با روش های زمان-فرکانس و البته برتری روش تبدیل فوریه کسری نسبت به روش تبدیل فوریه زمان کوتاه در تشکیل تصاویر دارد. در بکارگیری تبدیل فوریه کسری انتخاب مناسب پارامتر مرتبه آن تاثیر بسزایی بر تصاویر حاصل دارد و لذا یک روند جستجوی کلی جهت نیل به پارامترهای بهینه توسط بعضی از محققین بکارگرفته شده است. عیب عمده بکارگیری جستجوی کلی بالا بودن بار محاسباتی و به تبع آن زمان پردازش مورد نیاز برای فرآیند تشکیل تصویر است. برای برطرف کردن این مسئله، الگوریتم های بهینه سازی هوشمند و قدرتمند دسته عامل ها (pso) و الگوریتم ژنتیک (ga) در این پروژه پیشنهاد شده است و با پیاده سازی دو گونه از pso (linear pso و basic pso) وga تصاویری با کیفیت خوب و البته با بار محاسباتی و زمان پردازش خیلی کمتر نسبت به روش جستجوی کلی بدست می آید. همچنین نتایج ما برتریlinear pso وbasic pso را برga از لحاظ دقت و سرعت نشان می دهد.

با توجه به کاربرد روزافزون سیستم های گفتاری در زندگی امروزی، کارهای بسیاری در زمینه بهسازی و بازشناسی گفتار صورت گرفته است که در همه این کاربردها وجود نویز و پژواک باعث کاهش کارآیی سیستم های گفتاری می شود. بنابراین لازم است که در محیط های نویزی و دارای پژواک نیز عملکرد مناسب و دقیق تری برای این سیستم ها داشته باشیم. تاکنون تعداد زیادی از الگوریتم های بهسازی گفتار براساس تخمین گر دامنه طیف سیگنال گفتار مبتنی بر معیار mmse با فرض گوسی بودن ضرائب dft سیگنال گفتار، ارائه شده اند. در سال های اخیر محققان به دنبال وارد کردن مدل های احتمالاتی دقیق تری برای ضرائب dft سیگنال گفتار هستند. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی سیستم های تک -کاناله تخمین دامنه سیگنال تمیز با فرض گوسی بودن ضرائب dft سیگنال گفتار می پردازیم. سپس تخمین گر ارائه شده مبتنی بر فرض توزیع لاپلاسین (lapmmse) و تقریب ارائه شده از آن (با نام aplapmmse) مورد بررسی و مطالعه قرار می دهیم. در ادامه، با توجه به پیچیده، غیرخطی و برای پیاده سازی زمانبر بودن این تقریب، با استفاده از تقریب های مناسب دیگری برای تابع بسل و برای تابع چگالی احتمال مشترک، این روش را بهبود داده و تخمین گر جدید impaplapmmse را ارائه می دهیم. در ادامه این پایان نامه، روش تخمین مرتبه متغیر mmse (?-order mmse) و نیز تخمین گرammse را نیز با فرض لاپلاسین بودن ضرائب dft مورد بازنگری قرار داده و تخمین گرهای جدید در هر مورد استخراج می کنیم. در انتها، به بررسی و تعمیم روش های تخمین دامنه طیف سیگنال گفتار به منظور کاهش نویز و پژواک از روی سیگنال گفتار و تأثیر وارد کردن مدل آماری سیگنال گفتار بر روی عملکرد این روش ها می پردازیم. در این راستا روش های پیشنهادی ?-order aplapmmse و alapmmse را برای کاهش پژواک تعمیم می دهیم. با مقایسه روش های پیشنهادی (?-order aplapmmse و alapmmse) با روش های om-lsa و ammse، تأثیر وارد کردن مدل آماری سیگنال گفتار برای کاهش پژواک را ارزیابی می کنیم. نتایج نشان می دهند با وارد کردن مدل آماری سیگنال گفتار کارآیی این تخمین گرها هنگامی که سیگنال گفتار به طور همزمان دارای نویز و پژواک است، بهتر است

ارائه روش هایی مبتنی بر نمونه برداری فشرده به منظور کاهش حجم محاسبات پویش طیف پهن باند در شبکه های رادیو شناختی، موضوعی است که در این پایان نامه به آن پرداخته شده است. به منظور دسترسی به باند های فرکانسی بلا استفاده، کاربران ثانویه به طور مرتب طیف فرکانسی را زیر نظر دارند که این عمل پویش طیف نامیده می شود. در بهره وری های بالا از طیف برای دسترسی سریع به باند های فرکانسی خالی، پویش طیف پهن باند به عنوان روشی موثر مطرح می شود. یکی از بزرگترین چالش ها در این روش حجم بالای نمونه های مورد نیاز از سیگنال پهن باند دریافتی است که پیچیدگی محاسبات را افزایش خواهد داد. این افزایش حجم محاسبات به ویژه در حالتی که از یک بانک فیلتر شامل فیلتر های باند باریک به منظور جداسازی اطلاعات موجود در هر زیرباند استفاده کنیم تشدید می شود. یکی از راه های کاهش حجم محاسبات پویش طیف پهن باند، استفاده از مفاهیم نمونه برداری فشرده است. در این پایان نامه ابتدا با استفاده از نمونه های حاصل از یک بانک فیلتر متشکل از فیلتر های باند باریک، آشکار ساز های glr مناسب برای آشکارسازی در هر زیرباند را استخراج می کنیم. سپس به منظور کاهش حجم محاسبات، سعی می کنیم تا آشکارساز های glr مذکور را با بکارگیری فیلتر های پهن باند و استفاده از یک الگوریتم مبتنی بر نمونه برداری فشرده تحقق بخشیم. در این الگوریتم با استفاده از انرژی خروجی هر فیلتر و الگوریتم های بازسازی نمونه برداری فشرده، انرژی موجود در هر زیرباند استخراج و به کمک آن آشکارسازی انجام می گیرد. در ادامه با هدف بهبود عملکرد پویش طیف پهن باند با یک حجم محاسباتی پایین، الگوریتمی را ارائه می کنیم که ما را قادر می سازد تا اطلاعات موجود در هر زیرباند را مستقیماً با استفاده از نمونه های فشرده سیگنال دریافتی استخراج کنیم. سپس با استفاده از این نمونه های فشرده تفکیک شده، یک آشکارساز مناسب برای آشکارسازی در هر زیرباند بدست می آوریم. نکته اساسی در این روش تعیین ماتریس نمونه بردار به نحوی است که عملیات فیلتر کردن و آشکارسازی با استفاده از نمونه های فشرده با حد اقل خطا انجام گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که روش های پویش طیف پهن باند مبتنی بر نمونه برداری فشرده در حین داشتن حجم محاسباتی نسبتاً پایین دارای عملکرد قابل قبولی هستند.

در بسیاری از عملکرد های رادار، سونار، مخابرات بی سیم و پردازش گفتار، راستای ورود (doa) از مهمترین پارامتر هایی است که نیار به تخمین آن داریم، از این رو الگوریتم های بسیاری برای تعیین آن ارائه شده است. هدف اصلی در این پایان نامه بررسی رهیافت های موجود برای تعیین راستای ورود سیگنال های باند وسیع بوده است. بیشتر رهیافت های تعیین راستای ورود برای سیگنال های باند وسیع مبتنی بر شناخت الگوریتم های موجود برای سیگنال های باند باریک می باشند. از این رو ابتدا رهیافت های تعیین راستا برای سیگنال های باند باریک مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است، مزایا و معایب هر کدام از الگوریتم ها بیان شده است و برای بررسی بهتر، نتایج شبیه سازی ارائه شده است. در این پایان نامه الگوریتم های پیشنهادی برای بهبود عملکرد رهیافت های تعیین راستا ارائه شده است. ابتدا الگوریتمی سریع، بدون نیاز به مقدار دهی اولیه با پیچیدگی محاسباتی پایین ارائه نموده ایم. در این الگوریتم، راستای ورود سیگنال های باند وسیع را با استفاده از مجموع خروجی های آنتن در فرکانس های مختلف و اعمال الگوریتم esprit بر روی آن محاسبه نموده ایم. نتایج شبیه سازی نشان داده است الگوریتم پیشنهادی، ضمن سریع بودن و بدون نیاز به مقدار دهی اولیه از دقت مناسبی در تفکیک و تعیین راستای ورود سیگنال های باند وسیع برخوردار است. سپس رهیافت پیشنهادی دیگری برای الگوریتم esprit نیز بیان شده است که با تعداد حسگر های کمتری قابلیت تعیین راستا را دارد و در نتیجه محدودیت تعداد منابع را بهبود می بخشد. همچنین با استفاده از الگوریتم های شکل دهی پرتو و استفاده از یک بردار وزن دهی برای تمام زیر باند های فرکانسی، الگوریتم جدیدی برای تعیین راستای ورود سیگنال های باند وسیع ارائه شده است. الگوریتم پیشنهادی بدون نیاز به تعیین تعداد سیگنال دریافتی، راستای ورود سیگنال ها را تخمین می زند. در نهایت برای مقایسه بهتر، نتایج شبیه سازی الگوریتم های پیشنهادی، ارائه شده است.

در این پایان نامه یکی از روش های توأمان تخمین کانال و آشکارسازی داده های ارسالی را در یک کانال گزینشگر مضاعف مورد بررسی قرار می دهیم و سپس از این روش در مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود بر هم استفاده می کنیم. در سال های اخیر تمایل به استفاده از سرویس های انتقال داده و اینترنت برای کاربران متحرک، موجب ارائه نسل های جدید موبایل با قابلیت نرخ انتقال داده بالا برای کاربر متحرک شده است. کاربر متحرک با سرعت بالا، یک کانال مخابراتی گزینشگر فرکانسی و زمانی را تجربه می کند. با توجه به این که کانال، گزینشگر فرکانسی است، در سال های اخیر از مدولاسیون ofdm برای رفع این مسئله استفاده شده است. سرعت های بالایی که در نسل های جدید موبایل مورد نظرند، موجب می شود که کانال گزینشگر زمان نیز باشد. در سرعت های پایین، کانال را برای یک بسته داده ثابت فرض می کنند. تا کنون روش های فراوانی برای تخمین کانال در چنین شرایطی ارائه شده است؛ در سرعت های پایین به علت تغییرات کم کانال، با قرار دادن داده های آموزشی در بسته های داده، تخمین کانال و دنبال کردن آن به خوبی انجام می گیرد، اما در سرعت های بالا از آنجایی که کانال به ازای هر یک از نمونه ها تغییر می کند، استفاده از روش های پیشین برای تخمین کانال مشکل می شود. در حال حاضر برای تخمین کانال هایی که به سرعت با زمان تغییر می کنند، استفاده از روش های کور، مورد توجه قرار گرفته است، از جمله ی این روش ها، روشی است که در آن به داده های ارسالی، داده ی آموزشی با انر ژی کمتر اضافه می شود و این داده های آموزشی برای تخمین کانال مورد استفاده می گیرند. در این روش، به کمک دنباله های اسلپین ( extlr{slepian}) کانال را تخمین می زنیم. با به کارگیری همزمان این روش تخمین کانال، به همراه الگوریتم آشکارسازیی که مبتنی بر فیلتر کالمن است، روش تکرار شونده را پیاده سازی کرده ایم. این روش از لحاظ آشکارسازی و تخمین، نسبت به روشی که در آن از الگوریتم ویتربی برای آشکارسازی داده ها استفاده می شود، برتر است. الگوریتم مذکور را برروی داده های ofdm پیاده سازی کرده ایم و به نتایج خوبی در تخمین کانال گزینشگر مضاعف دست یافته ایم.

در این پایان نامه، هدف بهینه سازی گذردهی سیستم رادیوشناختگر و محاسبه توأم پارامترهای بهینه زمان پویش طیف و توان ارسالی کاربران ثانویه در حالتی است که حفاظت کافی از کاربران اولیه به عمل آید. رادیوی شناختگر، روشی برای استفاده کارآمد از طیف است که از وجود حفره های فرکانسی برای دسترسی فرصت طلبانه به طیف استفاده می کند. از آن جا که گذردهی شبکه رادیوشناختی، معیاری مهم برای ارزیابی کارایی شبکه به شمار می آید، بیشینه سازی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در مدل پیشنهادی، کاربران ثانویه براساس تصمیمی که در مورد حضور یا عدم حضور کاربر اولیه اتخاذ می کنند و موقعیت واقعی کاربر اولیه، سطوح توان خود را تنظیم می نمایند. برای بیشینه سازی گذردهی، دو سناریوی تک کاربره و مشارکتی را در نظر می گیریم. پویش مشارکتی طیف برای بهبود عملکرد پویش طیف %و یا به بیان دیگر آشکارسازی بهتر حفره های طیفی پیشنهاد می شود. بدین منظور، از آشکارسازهای انرژی (آشکارسازی با پیچیدگی محاسباتی کم) و نیمن-پیرسون (آشکارساز بهینه) برای بهینه سازی توأم زمان پویش طیف و تخصیص توان بهره می گیریم. در شبکه مشارکتی رادیوشناختی، آشکارسازی متمرکز و توزیعی را بررسی می کنیم. در آشکارسازی متمرکز، کلیه مشاهدات کاربران ثانویه به مرکز ادغام ارسال می شوند، در صورتی که در آشکارسازی توزیعی، هر گیرنده با انجام برخی پردازش های اولیه روی مشاهده دریافتی، حاصل را به مرکز ادغام ارسال می کند و در آن جا براساس یک قاعده تصمیم گیری، تصمیم نهایی اتخاذ می شود. %مرکز ادغام با دریافت کلیه مشاهدات از کاربران ثانویه و جمع وزن دار آن ها عمل آشکارسازی را انجام می دهد درصورتی که در آشکارسازی توزیعی، هر گیرنده با انجام برخی پردازش های اولیه روی مشاهده دریافتی، حاصل را به مرکز ادغام ارسال می کند و در آن جا براساس قواعد تصمیم گیری مختلف از جمله and ،‎or‎ و نیمن - پیرسون، تصمیم نهایی اتخاذ می شود. ما در مدل مسأله خود، قیودی بر توان ارسالی و تداخلی متوسط و حداقل احتمال آشکارسازی موردنیاز شبکه برای حفاظت از کاربر اولیه در نظر گرفته و با استفاده از روش لاگرانژ به حل آن می پردازیم. به طور خلاصه، توأماً زمان پویش طیف و توان ارسالی بهینه را برای کاربران ثانویه در دو حالت حضور و عدم حضور و برای دو سناریوی تک کاربره و مشارکتی به دست می آوریم، حال آن که در مراجع موجود، تنها یک توان ارسالی برای کاربران ثانویه در حالت حضور کاربر اولیه در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، نتایج حاصل در حالت مشارکتی نیز تعمیم می یابند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند توان ارسالی و زمان پویش طیف بهینه نقش مهمی در بیشینه سازی گذردهی سیستم رادیوشناختی دارند.

در این پایان نامه، به آشکارسازی حمله داده ای که با تزریق داده نامناسب به شبکه هوشمند برق، توسط مهاجم صورت می گیرد، می پردازیم. اهمیت این موضوع از آن جایی است که امنیت و قابلیت اطمینان شبکه هوشمند برق، همچون شبکه های دیگر، حائز اهمیت است. در واقع، منظور از هوشمندسازی شبکه برق، به کارگیری تکنولوژی مخابرات و فناوری اطلاعات در شبکه فعلی برق، به منظور افزایش راندمان و ایجاد قابلیت های جدید و انعطاف پذیری این شبکه است. با توجه به این که ایجاد شبکه هوشمند برق، بر مبادله داده ها در قسمت های مختلف این شبکه در سطح تولید، انتقال و توزیع مبتنی می باشد و آسیب پذیری این شبکه روز به روز رو به افزایش است، این شبکه به ساختار مناسب، امن و قابل اطمینانی نیاز دارد تا بتواند اهداف هوشمندسازی را برآورده سازد. بنابراین، موضوع تشخیص خطا در مرکز کنترل، که امنیت و قابلیت اطمینان این شبکه را تهدید می کند، توجه خاص محققین را می طلبد. حال ما بر آن شدیم تا مسئله آشکارسازی خطا در شبکه هوشمند برق را به صورت خاص مورد توجه قرار داده و بر روی یکی از خطاهای شبکه، تحت عنوان حمله داده ای به شبکه هوشمند برق، متمرکز شویم. به همین منظور، با معرفی مدل شبکه هوشمند برق و آزمون فرضیه مناسب، دو سناریو را در نظر می گیریم. در سناریوی اول که تنها بردار داده تزریقی به شبکه توسط حمله کننده مجهول فرض می شود، آشکارسازهایglr و ‎sfet‎ را استخراج می کنیم. شبیه سازی ها نشان می دهند که عملکرد آشکارساز sfet‎ نسبت به ‎glrt‎ کندتر و ‎پیچیدگی‎ محاسباتی بالاتری دارد اما احتمال آشکارسازی بالاتری به دست می دهد. همچنین نشان داده می شود که هرچه مهاجم، انرژی حمله خود را افزایش دهد، اگرچه می تواند خطا در تخمین حالت شبکه را بالا ببرد، اما باعث افزایش احتمال آشکارسازی هم می شود. بنابراین مهاجم برای داشتن حمله مناسب، باید بین افزایش خطا و احتمال آشکارسازی در مرکز کنترل، مصالحه ای برقرار کند. در سناریوی دوم، با مجهول فرض کردن سه پارامتر بردار داده تزریقی به شبکه، واریانس نویز و واریانس بردار حالت شبکه، با استفاده از آشکارسازهای‎glr‎ ، ‎sfet‎ ، ‎glr‎ با استفاده از تجزیه ‎ svd‎ ماتریس شبکه و آشکارساز umpi، به آشکارسازی این نوع خطا در سیستم ‎‎ می پردازیم. در این سناریو ملاحظه خواهیم کرد که آشکارساز ‎sfet‎ کاهش پیچیدگی و افزایش سرعت را نتیجه می دهد‏، اما از نظر احتمال آشکارسازی، عملکرد ضعیفی دارد. در مقایسه glrt استخراجی با کمک تجزیه ماتریس ها با ‎glrt‎ بدون تجزیه، عملکرد ضعیف این آشکارساز از نظر احتمال آشکارسازی مشاهده می شود. این در حالی است که این آشکارساز سرعت بالاتری دارد. در این میان، آشکارساز ‎umpi‎ از نظر احتمال آشکارسازی، یک باند بالا به شمار‎ ‎‎می آید.

در این پایان نامه دو الگوریتم اصلاحی، یکی جهت بهبود عملکرد آشکارسازهای خطی و کاهش مشبکه و یکی در جهت بهبود عملکرد آشکارساز کدگشای کروی ارایه کردیم. در سیستم های چند ورودی چند خروجی ‎mimo)‎) کاهش پیچیدگی در بلوک آشکارساز بسیار مورد توجه است. آشکار ساز بهینه برای آشکارسازهای ‎mimo‎، آشکارساز بیشترین درست نمایی ‎(ml)‎ فرض می شود. در ابتدا چندین روش زیر بهینه مثل روش های ‎zf‎ و کاهش مشبکه مورد بررسی قرار گرفته است. این روش ها اگر چه نرخ خطای سمبل بالاتر از ml‎ دارند اما برای پیاده سازی، ساختاری ساده دارند. دلیل عملکرد پایین آن ها شرایط بد ماتریس کانال است که سبب تقویت و همبسته شدن نویز دریافتی می گردد، در صورتی که برای آشکارساز ‎mimo‎ فرض بر این است که نویز مستقل و نا همبسته است. بنابراین در این پایان نامه ابتدا با یک الگوریتم پیشنهادی که می توان آن را یک الگوریتم پس پردازشی دانست اثر تقویت و ناهمبسته شدن نویز راکمتر کردیم. این الگوریتم در حول بردار آشکارسازی شده توسط الگوریتم ‎zf و کاهش مشبکه جستجو را انجام داده و بردار بهتری که به جواب ‎ml‎ نزدیک تر است را پیدا می کند. در ادامه علاوه بر الگوریتم های زیر بهینه، الگوریتم های بهینه مثل کدگشای کروی و آشکارسازی هندسی مورد بررسی قرار گرفت. سپس با استفاده از نتایج روش آشکارسازی هندسی پیچیدگی محاسباتی روش کدگشای کروی را که بر حسب متوسط تعداد گره های دیده شده توسط الگوریتم است پایین آورده شده است. در شبیه سازی های انجام شده نشان دادیم که الگوریتم پیشنهادی باعث کاهش قابل توجهی در متوسط تعداد گره های دیده شده توسط الگوریتم می شود. از زیر روش های کدگشای کروی، الگوریتم کدگشای کروی k-best است که به دلیل ویژگی های خاص خود برای پیاده سازی عملی مناسب است. ما نتایج آشکارسازی هندسی را به کدگشای کروی k-best‎ نیز تعمیم دادیم و الگوریتمی برای کدگشای کروی ‎k-best‎ ارایه کردیم که پیچیدگی پایین تری نسبت به ‎k-best معمولی دارد و در عین حال نرخ خطای یکسانی دارد. در آخر، اثر مرتب کردن ستون ها را نیز بر عملکرد آشکار سازی مورد بررسی قرار دادیم.

آشکارسازی هدف یکی از مسائل پرکاربرد در مخابرات است. در سال های اخیر با افزایش تعداد کشتی ها، زیردریایی ها، اژدرهای زیرآبی و ... آشکارسازی در زیر آب بسیار مورد توجه قرار گرفته است. سونار وسیله ای است که برای آشکارسازی هدف در زیر و سطح آب مورد استفاده قرار می گیرد. شناسایی اهداف شناور روی سطح آب هدف اصلی در این پایان نامه است. در این پایان نامه فرض بر این است که هدف در سطح آب در حال حرکت است و سیستم سونار در عمقی حدود ده متر از سطح دریا قرار دارد. سونار باید بتواند وجود هدف را در فاصله ی پنج متر قبل و بعد از سونار اعلام نماید. این نوع آشکارسازی به آشکارسازی هدف در فاصله ی نزدیک مشهور است. در ابتدا کلیات و معادلات سونار بیان می شود و روش های آماری آشکارسازی مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجا که می توان آشکارسازی را با تخمین یک تاخیر زمانی بین سیگنال های ارسالی و دریافتی متوالی معادل دانست در ادامه روش های مختلف برای محاسبه ی این تخمین تاخیر زمانی ارائه شده است. همه ی روش های بیان شده شبیه سازی شده و برای حالات مختلف با هم مقایسه شده اند و معایب و محاسن هر کدام ذکر شده است.

هدف از انجام این پایان نامه بهبود عملکرد کاربران ثانویه از دید مجموع نرخ ارسالی و افزایش پایداری سیستم از دید نرخ خطای بیت در شبکه های رادیوشناختی است. به کمک همسونهی تداخل‎(ia)،‎ با طراحی فیلترهای پیش کدکننده و پس پردازش کننده، شرایطی را فراهم می آ وریم که کاربران ثانویه بدون ایجاد هیچ گونه اثر مخربی بر عملکرد کاربران اولیه ، نرخ ارسالی خود را افزایش دهند. در ابتدا در یک شبکه رادیوشناختی، با افزایش تعداد کاربران اولیه که همسونهی تداخل بین آنها انجام شده است، دو دیدگاه متفاوت برای حذف تداخل های اعمالی شبکه ثانویه بر روی شبکه اولیه پیشنهاد خواهیم کرد. در دیدگاه اول با مشخص بودن زیرفضاهای مطلوب هریک از کاربران اولیه، سعی می کنیم تداخل های دریافتی از کاربران ثانویه را در زیرفضایی متعامد با این زیرفضا قرار دهیم که این امر با طراحی ماتریس های پیش کدکننده کاربران ثانویه به نحوی که شرایط موردنظر برقرار باشد، امکان پذیر است. در دیدگاه دوم، با در نظر گرفتن زیرفضاهای تداخلی شبکه اولیه، سعی می کنیم تداخل های دریافتی از هریک از کاربران ثانویه را به این زیرفضا نزدیک کنیم. همچنین برای حذف تداخل های دریافتی از شبکه اولیه بر روی شبکه ثانویه، ماتریس های پس پردازش کننده کاربران ثانویه را به نحوی طراحی می کنیم که قادر به حذف این تداخل ها باشند. با پیشنهاد یک الگوریتم که نسخه توسعه یافته ای از الگوریتم کمینه کردن میزان نشتی تداخل‎(min-wli)‎ است و سرعت همگرایی بالاتری نسبت به این الگوریتم دارد، همسونهی تداخل را بین کاربران شبکه رادیوشناختی پیاده سازی می کنیم . از الگوریتم های ‎water-filling‎ و انتخاب آنتن برای بهبود عملکرد هرچه بیشتر شبکه رادیوشناختی کمک می گیریم و نشان می دهیم که استفاده از الگوریتم انتخاب آنتن باعث پایداری هر چه بیشتر سیستم رادیوشناختی می شود. در ادامه با هدف افزایش نرخ ارسالی کاربران ثانویه ضمن رعایت این اصل که اثرات مخرب متقابل دریافتی بین شبکه اولیه و ثانویه حذف شود، یک مساله بهینه سازی ارائه می کنیم که با حل این مسئله و یافتن مقادیر مناسب فیلترهای پیش کدکننده و پس پردازش کننده، عملکرد شبکه ثانویه بهبود می یابد. در پایان با رائه شبیه سازی هایی برای ارزیابی روش های پیشنهادی و همچنین ارائه نتایج و پیشنهادات به مطالب خاتمه می دهیم.

در طول سالهای اخیر، انقلاب ارتباطات بیسیم تبدیل به امری واقعی و غیرقابل انکار شده است و تأثیر آن در همه جا بر روی نوع زندگی ما قابل مشاهده است؛ با توجه به اینکه، مخابرات بیسیم مطمئن غالباً نیاز به داشتن اطلاعات دقیقی از کانال مربوطه دارد. در عمل، اطلاعات وضعیت کانال به ندرت برای یک سیستم مخابراتی از پیش در دسترس بوده و لذا لازم است که این اطلاعات در گیرنده تخمین زده شود که اینکار معمولاً توسط جستجو و بررسی کانال به کمک یک شکل موج آموزشی معلوم و پردازش خطی ورودی- خروجی کانال و در نهایت تخمین پاسخ ضربه کانال انجام می شود. از طرف دیگر، نشان داده شده است که بسیاری از کانال های واقعی، قابل مدل سازی توسط یک سیستم با یک پاسخ ضربه با تعداد نسبتاً کم ضرائب غیرصفر هستند. روشهای تخمین کانال خطی معمولی نظیر کمترین مربعات –که برای کانال های چندمسیره قوی، بهینه شناخته می شوند– برای بهره برداری کامل از کم بودن ابعاد ذاتی کانال های تنک، از خود کارآیی اندکی نشان می دهند. در این راستا، با استفاده از تئوری جدید حسگری فشرده می توان بطور موثری از اطلاعات تنک بودن کانال، برای توسعه تخمین کانال تنک بهره برد؛ بدین معنا که می توان از این نظریه در جهت ارائه چارچوبی قوی برای کاهش تعداد اندازه گیری مورد نیاز و بیان فشرده سیگنال های تنک در بحث تخمین اینگونه کانالها استفاده نمود. در این رساله، ابتدا مروری بر رهیافت های اصلی حل مسأله تخمین کانال تنک در سیستم های بیسیم خواهیم داشت. ساختار این قسمت به شکلی است که روشهای جدید بازیابی تنک و نیز بازیابی تنک قالبی همراه با کاربرد آنها در تخمین کانال تنک بویژه در سیستم های مولتیپلکس تسهیم فرکانس را در برمی گیرد. محتوای اصلی رساله حاضر حاوی دو بخش است: در قسمت اول، نوع قالبی الگوریتم تعقیب زیرفضا –که الگوریتمی کارآمد برای بازسازی سیگنالهای تنک است– با نام "تعقیب زیرفضای بلوکی" معرفی می شود. در مقایسه با دیگر الگوریتم های بازیابی قالبی موجود نظیر bomp و mixed -norm و نیز روش بازیابی غیرقالبی sp، روش پیشنهادی در بیشتر موارد، عملکرد بازسازی بهتر و نیز مدت زمان مورد نیاز کمتری را در زمانی که عناصر غیرصفر در قالبهای ثابتی ظاهر می شوند در یک سخت افزار معین از خود نشان می دهد. این برتری بویژه در مواقعی که طول قالبها کوچکتر است از روی نتایج شبیه سازی مشهودتر است. همچنین نشان داده می شود که روش پیشنهادی، قابلیت بازسازی دقیق سیگنالهای تنک قالبی که ماتریس اندا-زه گیری آنها شرط brip را در یک بازه ثابت همسانگردی محدود برآورده می سازد دارا است. در قسمت دوم، مسأله جایابی معین و غیرتصادفی راهنماها بمنظور تخمین کانال تنک در سیستم های ofdm مورد بررسی قرار می گیرد و یک معیار جدید برپایه حداقل سازی مجموع همبستگی ستونهای ماتریس dft جزئی پیشنهاد می شود. نشان داده می شود که معیار پیشنهادی می تواند یک جایگزین ساده و مناسب برای معیار معروف اما پیچیده rip باشد. علاوه براین، خواهیم دید که طراحی الگوی قرارگرفتن مکان راهنماها بر اساس روش پیشنهادی، عملکرد بازیابی بهتری را در مقایسه با دیگر روشهای مبتنی بر معیار همسازی نمایان می سازد و در نتیجه منجر به نتایج شبیه سازی بهتری میشود.

جنبه های شناختی فعالیت مغز، یکی از جذاب ترین زمینه های تحقیقاتی در بسیاری از علوم مرتبط با مغز است. از جمله موارد پرکاربرد برای تحقیق درباره فعالیت های شناختی مغز، بررسی بروز مولفه مغزی p300 است، که کاربردهایی از قبیل طراحی واسط مغز-کامپیوتر و دروغ سنجی مغزی دارد. در این تحقیق، راهکارهایی به منظور افزایش درصد صحت تشخیص p300 معرفی شده است. کارایی روش های پیشنهاد شده، در دو حیطه آشکارسازی p300 و دروغ سنجی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بهبود کیفیت سیگنال و معرفی ویژگی های جدید، الگوریتم های فیلتر کالمن، فیلتر اطلاعات و هموارساز فاصله ثابت را پیشنهاد کرده ایم. استفاده از این سه الگوریتم درصد صحت تشخیص p300 و دروغ گویی را بهبود بخشید. همچنین به بررسی عملکرد چند مدل آماری (مانند مدل گوسی، مدل ترکیب گوسی ها و مدل اثرهای آمیخته) برای توصیف p300 و آشکارساز glrt برای آشکارسازی سیگنال p300 پرداخته ایم. در تشخیص سیگنال p300، از بین فیلتر اطلاعات و هموارساز مورد استفاده، با توجه به نتایج تقریباً مشابه وپیچیدگی کمتر فیلتر اطلاعات، استفاده از فیلتر اطلاعات پیشنهاد می شود. درصد صحت تشخیص p300 از سیگنال های فیلتر شده با فیلتر اطلاعات برای سیگنال های p300دار 93.1 درصد و برای سیگنال های فاقد p300، 93.7 درصد به دست آمد. در تشخیص دروغ گویی، درصد صحت 79.7 برای افراد گناهکار و 80.4 برای افراد بی گناه را با استفاده از مدل mem برای مدل کردن سیگنال فیلتر شده توسط فیلتر کالمن، و آشکارساز glrt بدست آوردیم. در مجموع، با توجه به نتایج به دست آمده به نظر می رسد، عملکرد روش های مبتنی بر طبقه بندی کننده در شرایطی که اطلاعات کافی از مسئله در اختیار است مناسب تر است، اما زمانی که اطلاعات کافی برای تصمیم گیری در دست نباشد، روش های مبتنی بر آشکارسازی عملکرد بهتری از خود نشان می دهند.

نیاز روزافزون کاربران برای دسترسی به نرخ های ارسال بالا از سوی کاربران ماکروسل، این شبکه را با افزایش ترافیک مواجه ساخته است. فمتوسل با بهبود دادن ظرفیت و پوشش محیط های داخلی، به نظر می رسد تنها راه کار بلند مدت برای حل مساله ی ترافیک در شبکه ی موبایل می باشد. از آن جایی که فمتوسل در طیف فرکانسی ماکروسل کار می کند، موجب پیدایش تداخل های جدیدی در شبکه شده و چنان چه مدیریتی بر روی آن صورت نگیرد نه تنها به حل مشکلات ماکروسل کمک نمی کند بلکه کارایی آن را کاهش می دهد. در این پایان نامه جهت بهبود عملکرد شبکه های دولایه مبتنی بر فمتوسل، تداخل را با استفاده از روش ‎پویش مشارکتی طیف کاهش داده ایم. به این منظور، در ابتدا احتمال خاموشی کاربر ماکروسل که از ایستگاه پایه ی فمتوسل های مجاورش سیگنال تداخل دریافت می کند در حالتی که تک تک فمتوسل ها به طور مستقل از یکدیگر به پویش طیف می پردازند‏، به طور دقیق محاسبه شده و سپس همین احتمال خاموشی را در حالتی که فمتوسل ها به طور مشارکتی طیف را پویش می کنند محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهند استفاده از روش پویش مشارکتی تاثیر چشمگیری در کاهش احتمال خاموشی کاربر ماکروسل داشته است.

نمونه برداری فشرده یک روش نمونه برداری سیگنال است که این قابلیت را ایجاد می کند تا ضمن نمونه برداری با نرخ های بسیار کمتر از نرخ نایکوئیست بتوان سیگنال را با دقت مناسبی بازسازی کرد. در یک سیستم نمونه برداری فشرده با دو مسئله طراحی ماتریس فشرده ساز مناسب و یافتن شیوه مناسب برای بازسازی سیگنال روبرو هستیم. یک ماتریس فشرده ساز را می توان به صورت تصادفی یا یقینی طراحی کرد. ماتریس های با ساختار یقینی نسبت به ماتریس های تصادفی دارای مزیت هایی مانند حافظه کمتر و پیاده سازی راحت تر می باشند. در این پایان نامه بر شیوه های طراحی ماتریس، به صورت یقینی تمرکز می کنیم. ثابت شده است که اگر یک ماتریس در شرایطی موسوم به rip صدق کند؛ می توان سیگنال فشرده شده با این ماتریس را به خوبی بازسازی کرد؛ بنابراین برای طراحی ماتریس فشرده ساز روی این شرایط تمرکز می کنیم. بررسی شرایط rip در حالت کلی کار دشواری است اما خوشبختانه نشان داده شده است که اگر ماکزیمم ضرب داخلی بین هر دو ستون یک ماتریس مقدار کمی باشد؛ آنگاه آن ماتریس در شرایط rip با ثابت مناسبی، صدق می کند. یک روش معمول در طراحی این گونه از ماتریس ها، استفاده از ماتریس های تولید شده توسط کدهای کانال است. ما با تمرکز روی دسته خاصی از این کدها که به کدهای هندسه جبری موسوم هستند تلاش می کنیم ماتریس های مناسبی طراحی کنیم. با کمک این کدها چند ماتریس فشرده ساز جدید پیشنهاد می شود که نسبت به ماتریس های تصادفی عملکرد بهتری دارند. ابتدا با استفاده از چندجمله ای های همگن در فضای تصویری متناهی یک گروه از ماتریس های فشرده ساز معرفی می شود؛ این ماتریس ها دارای ابعاد متنوعی هستند و در نتیجه در عمل می توانند به طور مناسب تری با ساختارهای واقعی تطبیق یابند. با استفاده از کدهای هندسه جبری، گروه جدیدی از ماتریس های فشرده ساز ارائه می شود. در این پایان نامه بر روی دو خم جبری تحویل ناپذیر ماکزیمال تمرکز کردیم. به علاوه انتظار داریم با استفاده از این کدها بتوان ماتریس ها با ابعاد متنوعی ساخت که در عمل می توانند به طور مناسب تری با ساختارهای واقعی تطبیق یابند.

در این پایان نامه به بررسی آشکارسازهای روا‎ admissible detectors ‎ می پردازیم. ابتدا پس از معرفی مفاهیم اولیه در تئوری آشکارسازی‏، به بررسی چندی از مهم ترین آشکارسازهای زیربهینه خواهیم پرداخت. ازجمله ی آشکارسازهای زیربهینه ای که در این نوشتار معرفی می شوند‏، آشکارسازهایی موسوم به آشکارسازهای تابع جداساز‎‎seperating ‎function ‎estimation ‎tets‎‎ هستند. مزیت این آشکارسازها این است که از نگاه آشکارساز روا قابل مقایسه با آشکارسازهای زیربهینه موجود می باشند. ضمن‎‎ بررسی نقاط ضعف و قوت این آشکارسازها‏، عملکرد تقریبی آنها را به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار می دهیم.در طی این مسیر یک باند پایین آشکارسازی برای توابع جداساز‎seperating ‎f‎unction ‎‎‎ بدست می آوریم. سپس با استفاده از نتایج شبیه سازی به تایید روابط تحلیلی به دست آمده می پردازیم. بعد از این به کمک باند پایین آشکارسازی‏، به معرفی روشی برای انتخاب تابع جداساز مناسب خواهیم پرداخت. به کمک این روش به آشکارسازهایی دست خواهیم یافت که در حالات خاص همان آشکارساز معروف ‎wald‎ می باشد؛ بدین جهت نام آنرا آشکارساز ‎wald‎ تعمیم یافته گذاشته ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که آشکارسازهای معرفی شده از نگاه آشکارسازی روا قابل مقایسه با آشکارسازهای ‎glr‎ است.

در این پایان نامه به بررسی روش های تخمین جهت ورود سیگنال در آنتن های آرایه ای می پردازیم. ابتدا مقدمه ای از آنتن های آرایه ای و چگونگی کارکرد این آنتن ها ارائه می گردد. سپس انواع روش های تخمین جهت ورود سیگنال به صورت اجمالی بررسی می شوند. از میان روش های موجود محوریت این پایان نامه بر روی روش های music، music-root و esprit است که در شرایط مختلفی بهبود یافته اند. در ادامه شرایط مجانبی جدیدی مطرح می شود که چالشی برای آرایه های با تعداد آنتن زیاد محسوب می گردد. این شرایط به این صورت است که رشد تعداد مشاهدات دریافتی و تعداد آنتن های آرایه به صورت همسان افزایش می یابد. این بدین معناست که نسبت تعداد مشاهدات دریافتی به ابعاد مشاهده بسیار زیاد نیست و نمی توان با استفاده از قانون اعداد بزرگ، تخمین ماتریس کوواریانس را محاسبه نمود. نظریه ی ماتریس تصادفی که یکی از شاخه های علم آمار است به بررسی رفتار ماتریس کوواریانس سیگنال دریافتی در این شرایط می پردازد. بنابراین در ادامه به بررسی این نظریه و برخی تخمین گرهای مبتنی بر آن می پردازیم. با استفاده از این نظریه الگوریتم music-g ارائه شده است که در شرایط مجانبی جدید، الگوریتم تخمین جهت ورود music را بهبود می دهد. پس از آن شرایطی بررسی می گردد که سیگنال ورودی به نویز غیر گوسی آغشته شده باشد. در این شرایط روش های مختلفی که تخمین مقاومی از ماتریس کوواریانس سیگنال را ارائه می دهند، بررسی شده اند و با استفاده از تخمین گر مارونا روش های music-root و esprit بهبود یافته اند. در نهایت هر دو شرایط نویز پالسی و شرایط مجانبی جدید به صورت همزمان در نظر گرفته می شود و با استفاده از تکنیک های حل محدب مسأله ی تخمین جهت ورود سیگنال، الگوریتم music-g در این شرایط بهبود می یابد.

در این پایان ‏نامه الگوریتم‏ های مختلفی برای پیش‏بینی توان تولیدی سامانه‏ های فتوولتائیک، برای بازه زمانی 10 دقیقه آینده، با استفاده از سری زمانی از داده‏ های مربوط به تولید توان این سامانه‏ ها پیشنهاد شده و مورد ارزیابی قرار می‏گیرند. نتایج نشان می‏دهد که عملکرد الگوریتم‏ها برای روز‏های آفتابی و ابری یکسان نیست. با این حال در میان این الگوریتم‏ها، نتایج شبیه‏سازی نشان می‏دهد که مدل ( auto-regressive integrated moving average) عملکردی قابل قبول برای روزهای آفتابی و ابری دارد.

در این پایان نامه هدف محاسبه زمان رسیدن پالس به رادار های غیر فعال، جهت کاربرد مکان یابی مبتنی بر سیگنال ارسالی از خود هدف و بر مبنای تفاضل زمان رسیدن پالس (tdoa) می باشد؛ بنابراین گیرنده مورد بحث از سیگنال های متعارف موجود در محیط (سیگنال های تلویزیونی، رادیویی و سیگنال شبکه های موبایل و ماهواره ای) که معمولاً در رادار-های غیرفعال پردازش می شوند، استفاده نمی کند. در این پایان نامه ابتدا مقدماتی درباره زمان رسیدن پالس به گیرنده عنوان می شود. سپس روش های موجود برای تخمین زمان رسیدن پالس و معایب و محاسن هریک بررسی می شود. با توجه به اینکه فرض شده است رادار غیرفعال مورد بحث هیچ گونه اطلاعاتی از سیگنال دریافتی از محیط ندارد، بنابراین برای تخمین زمان رسیدن پالس به آن با یک مسأله آشکارسازی کور نیز مواجه خواهیم بود، بنابراین بهترین گزینه برای آشکارسازی استفاده از آشکارساز انرژی با سطح آستانه وفقی با محیط است. برای بدست آوردن این سطح آستانه از روش های مبتنی بر cfar که در رادار های فعال مرسوم هستند، استفاده می کنیم و با در نظر گرفتن تدابیر عملی از آنها در رادار غیرفعال موردبحث بهره می جوییم. بدین ترتیب به صورت همزمان به مسأله آشکارسازی و تخمین زمان رسیدن پالس به گیرنده پرداخته و پهنای زمانی آن را نیز تعیین می کنیم. همچنین به محاسبه تفاضل زمان رسیدن پالس، جهت کاربرد های مکان یابی می پردازیم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پروژه آشکارساز های glr، umpi و lmpi برای تشخیص وجود و عدم وجود هدف در یک سیستم رادار چند ورودی – چند خروجی (mimo) در حضور نویز گوسی با فرض مجهول بودن واریانس نویز و ضرایب کانال mimo استخراج شده است. همچنین نشان داده می شود آشکارساز umpi در این مسأله تنها با معلوم بودن پارامتر سیگنال به نویز محقق می شود. همچنین نشان می دهیم این آشکارساز ها در تداخل گوسی دارای خاصیت cfar می باشند و احتمال هشدار غلط آن ها با تغییر واریانس نویز ثابت است. در ادامه نشان می دهیم مسأله تشخیص وجود و عدم وجود هدف در حضور کلاتر گوسی با ماتریس کوواریانس مجهول یک مسأله پایا تحت دو گروه تبدیل مقیاس و شبه یکانی است؛ بنابراین با استفاده از یک آماره پایای ماکسیمال آشکارساز umpi را در این حالت بدست می آوریم. دیده می شود این آشکارساز تنها با فرض معلوم بودن نسبت کلاتر به سیگنال در ابعاد مختلف ماتریس کوواریانس قابل پیاده سازی است. همچنین در این پروژه آشکارساز glr را در حضور کلاتر شبه گوسی بررسی می کنیم که دیده می شود متأسفانه glr مستقل از مشاهدات بدست می آید، در همین راستا با استفاده از لم نگاشت فضای مشاهدات که در همین پروژه ارایه می شود آشکارساز جدیدی تحت عنوان extended glr را تحقق می دهیم. دیده می شود عملکرد این آشکارساز مناسب است و با کاهش توان کلاتر به سیگنال به حد بهینه umpi میل می کند. همچنین در این پروژه آزمون فرضیه وجود و عدم وجود هدف را در حضور کلاتر شبه گوسی با ماتریس کوواریانس مجهول و پارامتر توان مجهول مورد بررسی قرار می دهیم. دیده می شود این مسأله نیز نسبت به دو گروه تبدیل مقیاس و شبه یکانی پایا است. با استفاده از آماره پایای ماکسیمال آشکارساز umpi را برای این مسأله تحقق می دهیم که دیده می شود مجدداً با فرض معلوم بودن پارامتر های توان کلاتر به سیگنال در ابعاد مختلف ماتریس کوواریانس این آشکارساز قابل پیاده سازی است. در ادامه با استفاده از دست آورد مشابه در بخش تداخل گوسی، آشکارساز eglr را برای این مسأله تحقق می دهیم دیده می شود آماره تصمیم گیری eglr در حالت تداخل گوسی رنگی و شبه گوسی دقیقاً یکسان است.