این پایان نامه به بهینه سازی شبکه های مخابراتی بی سیم چند ورودی چند خروجی (mimo)، در ارتباط فراسو و فروسو می-پردازد. دو چالش مهم در سیستم های mimo چندکاربره، تداخل چند آنتنی و تداخل چندکاربره است که ناشی از ارسال و دریافت سیگنال از آنتن های چندگانه و نیز استفاده کاربران از یک طیف فرکانسی به طور همزمان می باشند. نظر به ماهیت رقابتی و شراکتی محیط های چندکاربره، بهینه سازی این سیستم ها مبتنی بر پرتوسازی و تخصیص توان ، مورد توجه پژوهشگران است. به منظور بهینه سازی در این پایان نامه، از نظریه بازی ها که روشی مناسب جهت بهینه سازی محیط های رقابتی و شراکتی است، برای پرتوسازی و اختصاص توان سیستم های چندکاربره mimo استفاده می شود. هدف هر کاربر بیشینه سازی توان سیگنال مطلوب و کمینه سازی اثر تداخل و نویز می باشد. نخست با استفاده از بازی های همکارانه و غیرهمکارانه، سیستم چندکاربره mimo در ارتباط فروسو با دالان مخابراتی تخت مدلسازی می گردد و بردارهای پرتوسازی فرستنده و گیرنده، مبتنی بر بیشینه سازی توان سیگنال و کمینه سازی توان تداخل بدست می آید. سپس پرتوسازی همراه با تخصیص توان در مدل بازی همکارانه مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. به منظور چیرگی بر محدودیت های عملی در افزایش تعداد آنتن ها هنگامی که تعداد کاربران سیستم زیاد است، در گام بعد پرتوسای سیستم های mimo mc_cdma بوسیله نظریه بازی همکارانه طراحی و مورد ارزیابی قرار می گیرد. در آخرین گام نیز پرتوسازی در سیستم های چندکاربره mimo فراسو مبتنی بر نظریه بازی غیرهمکارانه انجام می گیرد. نتایج شبیه-سازی کامپیوتری کارایی بیشتر روش های پیشنهادی در این پایان نامه را در مقایسه با روش های پیشنهادی مبتنی بر دوگانی در ارتباط فراسو، نشان می دهد. در پایان نیز جمع بندی و ارائه پیشنهادات برای ادامه پژوهش ارائه می گردد.

شناسایی صورت از طریق تصاویر مادون قرمز حرارتی یکی از جدیدترین راهکارهای شناسایی صورت بوده و هم اکنون مورد توجه بسیاری از محققان می باشد. این شناسایی که از طریق ثبت ویژگیهای دمایی و چگونگی موقعیت رگهای صورت انسان انجام می شود دارای مزیتهای بسیاری نسبت به روش های مبتنی بر تصاویر بینایی متداول می باشد. دراین تصاویر اثر تغییرات نور محیط که یکی از مهمترین معظلات شناسایی صورت در تصاویر بینایی است مرتفع می شود. مهمترین مشکل شناسایی در تصاویر مادون قرمز حرارتی تاثیر عوامل غیرخطی مانند وجود عینک، ریش و تغییر حالت صورت (مانند لبخند زدن، ناراحت شدن و...) بوده که باعث تغییر در مکان رگهای صورت و مانع استخراج دقیق موقعیت آنها می گردند. در این تحقیق، برای اولین بار الگوریتمی پیشنهاد شده است که این مشکلات نیز تا حد بسیاری برطرف می گردند. همچنین در این تحقیق، لبخند به عنوان تنها حالت صورت، مورد بررسی قرار گرفته است. دراین مقاله جهت استخراج ویژگی صورت از موقعیت انشعاب رگها استفاده شده است. همچنین با انتخاب دسته بندی مناسب، رگهای تقلبی و انشعابات نادرست حذف شده اند. از طرفی با استفاده از الگوریتم تطبیق زمانی پویا بهترین بردارهای ویژگی استخراج می شوند. با بررسی نتایج شبیه سازی شده بر روی بانک داده utk-iris نرخ شناسایی بر روی تصاویر باعینک 95%، بر روی تصاویر با ریش 88% و بر روی تصاویر با لبخند 55% است که نسبت به بهترین نتایج بدست آمده قبلی در بانک داده یکسان، برای حالت اول 10% و برای دو حالت بعدی 40% بهتر می-باشند.

برقراری‎ ارتباط مطمئن و کارآمد در محیط زیر‏ آب‏، یکی از مسائل بسیار مهم و چالش برانگیز در قلمرو مخابرات بی سیم است‏. در کاربردهای مختلفی از جمله کشف منابع طبیعی و نفتی زیر آب‏، ارتباط غواصان‏، کاربردهای نظامی و ... نیازمند مخابره پیام در محیط زیر آب هستیم.‏ در کانال های مخابراتی بی سیم زیر آب به دلیل تضعیف شدید امواج رادیویی و نوری‏، از امواج صوتی به منظور ارسال اطلاعات در محیط زیر آب استفاده می گردد. تغییرپذیری با زمان، تنک بودن پاسخ ضربه و نویز غیر گوسی از جمله مهمترین ویژگی های کانال صوتی زیر آب است. ‎‎‎ سامانه های چند ورودی چندخروجی‏، برای آشکار نمودن پیام ارسالی نیازمند دانش درباره کانال مخابراتی هستند‏. در صورتی که تخمین کانال مخابراتی با دقت بالایی انجام نپذیرد‏، بهترین روش های آشکارسازی نیز پیام ارسالی را با احتمال خطای بالایی آشکار می کنند. از این رو، عملیات تخمین‏‏ کانال جایگاه ویژه ای در سامانه های مخابراتی دارد. در این پایان نامه، روش نوینی به منظور تخمین سازگار کانال صوتی زیر آب ارائه شده و کارایی آن با دیگر روش های مرسوم مورد مقایسه قرار گرفته است. ‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎‎در این روش، تابع هزینه الگوریتم سازگار پیشنهادی‏ با نام l0-lmf‎‏ شامل توان چهارم خطای تخمین و نرم صفر می باشد که توان چهارم خطا‏، راهکاری برای بهبود عملکرد تخمین در حضور نویز غیر گوسی و نرم صفر‏، راهکاری برای مقابله با ویژگی تنک بودن ضرایب کانال است. الگوریتم پیشنهادی ‎ l0-lmf یک گزینه مناسب برای تخمین سیگنال های تنک در حضور نویز غیر گوسی ‎‏است و تنها محدود به تخمین کانال های صوتی زیر آب نمی باشد‏. به عنوان مثال‏ در سامانه رادیو شناختمند برای شناسایی طیف فرکانسی نیز می توان از این الگوریتم استفاده نمود. زیرا طیف اشغال شده توسط کاربران اولیه‎‎‎‎‎ در قلمرو فرکانس تنک می باشد و همچنین تداخل های هم کانال را می توان بصورت نویز غیر گوسی‎ ‎مدلسازی‎ نمود. نظر به اینکه شناسایی طیف فرکانسی در سامانه رادیو شناختمند‏، توسط کاربران توزیع شده در یک منطقه جغرافیایی انجام می شود‏، نسخه همکارانه الگوریتم پیشنهادی توسط الگوریتم های سازگار توزیع شده‏، نیز طراحی و پیشنهاد گردیده است. در این پایان نامه‏، الگوریتم سازگار پیشنهادی l0-lmf در حالت غیر همکارانه (برای تخمین کانال زیر آب) و همکارانه (برای تخمین طیف فرکانسی در رادیو شناختمند) پیاده سازی گشته و با شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده عملکرد بسیار مطلوب این الگوریتم جهت تخمین سیگنال های تنک با نویز غیر گوسی می باشد.

نیاز به مخابره بی سیم اطلاعات در محیط زیر آب در کاربردهای مختلفی، از جمله کشف منابع طبیعی، ارتباط غواصان، کاربرد های نظامی و ... وجود دارد. به دلیل تضعیف شدید امواج رادیوئی و پراکندگی امواج نوری، از امواج صوتی در ارتباطات زیر آب استفاده می شود و برقراری یک ارتباط مطمئن و کارآمد در کانال های صوتی زیر آب یکی از چالش های بزرگ در مقوله مخابرات بی سیم است؛ چراکه ویژگی های انتشار صوتی در زیر آب، از جمله سرعت انتشار پایین صوت، سبب پاشیدگی شدید زمانی و فرکانسی سیگنال عبوری از این کانال ها می گردد. یک راه حل شناخته شده در غلبه بر فرکانس گزینی کانال های مخابراتی، بهره گیری از روش های انتقال چندحاملی است که نوع شناخته شده¬ی آن، ofdm، علی رغم سادگی پیاده سازی، به دلیل کارایی طیفی پایین و حساسیت به انحراف های فرکانسی در کاربرد های زیر آب چندان مناسب نیست. لذا روش های چندحاملی مبتنی بر بانک فیلتر، از جمله ofdm/offsetqam، مطرح می گردند؛ در ofdm/oqam، کارایی طیفی حداکثر است و امکان طراحی شکل پالس ها به تناسب ویژگی های کانال وجود دارد؛ اگرچه، ارسال بدون تداخل در آن تنها برای سمبل های حقیقی تضمین شده است و این موضوع در اعمال برخی تکنیک های mimo، از جمله مالتی پلکس فضایی با آشکارسازی ml و نیز کدینگ زمان- فضا به روش الموتی، چالش برانگیز است. از طرفی، به کارگیری تکنیک طیف گسترده¬ی cdma در سامانه ofdm/oqam، امکان چندگانگی فرکانسی را فراهم کرده و سبب بهبود عملکرد سامانه مخابراتی می گردد. به طور خاص، استفاده از کدهای گسترش دهنده w-h در سامانه حاصل می تواند تعامد را در ارسال سمبل های مختلط برقرار نماید. بدین ترتیب، اعمال کدینگ الموتی، که نیازمند تعامد مختلط است، ممکن خواهد شد. با این وجود، کارایی سامانه مذکور، که ofdm/oqam-cdma نامیده می شود، همچنان توسط تغییرات زمانی کانال تحت تأثیر قرار می گیرد. در این پایان نامه، در راستای کاهش تأثیرات ناشی از متغیر پذیری کانال با زمان، سامانه چندحاملی نوین مبتنی بر بانک فیلتر در ترکیب با cdma پیشنهاد می گردد که شامل کدینگ زمان- فرکانس، برای دستیابی به چندگانگی توأم زمانی و فرکانسی است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مورد سامانه پیشنهادی، بر خلاف سامانه های چندحاملی طیف گسترده مبتنی بر بانک فیلتر موجود، منحنی نرخ خطای بیت، در سیگنال به نویز های متداول، دارای کف نمی باشد. لذا سامانه مذکور در مورد کانال های صوتی زیر آب با زمان همدوسی کوتاه و به ویژه در کاربرد هایی که نسبت به تأخیر آشکارسازی چندان حساس نمی باشند، دارای برتری کارایی خواهد بود.

امروزه در مخابرات سیار، استفاده از سیستم¬های چند آنتنه به¬منظور افزایش ظرفیت در محیط¬های بیسیم دارای تارشدگی، به¬طور چشمگیری مورد توجه قرارگرفته است. عملکرد این سیستم¬ها بستگی به میزان اطلاعات حالت کانال موجود در فرستنده و گیرنده دارد. به¬منظور کاهش احتمال خطای این سیستم¬ها و افزایش قابلیت اطمینان در عملکرد آن¬ها، از کدینگ فضائی- زمانی استفاده می¬شود بدین معنی که کدینگ هم در حوزه مکان و هم در حوزه زمان انجام می¬گردد. استفاده از این روش هنگامی مفید است که فرستنده هیچ نوع اطلاعات حالت کانالی را در اختیار نداشته باشد. هنگامی¬که اطلاعات کانال در فرستنده موجود باشد، با استفاده از یک روش پرتوسازی خطی می¬توان عملکرد مربوط به یک سیستم چند آنتنه را بهبود بخشید. پرتوسازی در حوزه دیجیتال را می¬توان توسط وزن¬دهی مختلف سیگنال¬های باند پایه انجام داد به¬طوری¬که به¬منظور یافتن بهترین پرتوسازی تنها نیاز به یافتن بهینه¬ترین وزن¬دهنده¬ها می¬باشد. اگرفرستنده به طور کامل از کانال آگاه باشد، استفاده از کدینگ فضائی- زمانی به اندازه پرتوسازی مفید نخواهد بود و در صورتی که اطلاعات کانال به¬صورت پاره¬ای در فرستنده موجود باشد ترکیب پرتوسازی و کدینگ فضائی- زمانی باعث بهبود عملکرد سیستم می¬شود. در این اینجا عملکرد سیستم¬های مبتنی بر پرتوسازی و کدینگ فضائی- زمانی به-صورت مشترک در سیستم¬های mimo بیسیم مورد بررسی قرار می¬گیرد. این سیستم¬ها را به صورت فیدبک کامل و یا ناقص در نظر خواهیم گرفت. نشان داده می¬شود که آشکارسازی به روش¬های ml و mrc حالت خاصی از پرتوسازی در گیرنده بوده و ترکیب stc با پرتوسازی در کانال¬های متغیر با زمان و برای نرخ¬های بیشتر از یک نیز قابل استفاده می¬باشد و در مقایسه با کدهای ostbc و qostbc دارای نرخ ارسال بیشتر و عملکرد بهتری از نظر ber می¬باشد