در سال های اخیر، روش های مدولاسیون چندحاملی مهندسان و محققان را به بررسی این سیستم ها برانگیخته است. ایده اصلی در سیستم های چند حاملی، آن است که سمبلهای ارسالی به صورت موازی بر روی زیرحاملهای مختلف ارسال می گردند. سیستم های مخابراتی چندحاملی، در طیف وسیعی از کاربردها از جمله سیستم های مخابراتی wlan، plc و همچنین مودمهای dsl بطور معمول استفاده می شوند. روش های چندحاملی، در مقابل اثراتی همچون محو شدگی فرکانس گزین و نویز نسبت به روش های تک حاملی از مقاومت بالایی برخوردارند. ofdm ، یک روش مدولاسیون چند حاملی است که در بسیاری از سیستم های مخابراتی و استاندارد ها از جمله سیستم های مخابراتی plc استفاده می شود. استفاده از روش های نوین چندحاملی مطرح شده بر مبنای بانک فیلتر، به دلیل داشتن مزایای قابل توجهی نسبت به ofdm در سیستم های مخابراتی با نرخ ارسال بسیار بالا، می توانند جایگزین مناسبی برای سیستم های ofdm باشند. مزیت اصلی این گونه سیستم ها مشخصه ی خوب فیلترهای شکل دهنده ی پالس در حوزه ی فرکانس می باشد که سبب بهبود عملکرد آن ها در حضور نویز باند باریک می شود. یکی دیگر از مزایای استفاده از روش های مدولاسیون چند حاملی بر مبنای بانک فیلتر که در واقع نتیجه ی مستقیم استفاده از مشخصه بسیار خوب فرکانس زیرحامل ها می باشد، آن است که در آن ها تداخل بین حاملی (ici) تنها به حامل های مجاور محدود می شود. به طور کلی، با توجه به اینکه در این گونه سیستم ها از cp استفاده نمی شود، بهره ی عرض باند در مقایسه با ofdm بهبود می یابد. در این پایان نامه، دو روش مدولاسیون چندحاملی ofdm و smt در کانال plc بررسی و با یکدیگر مقایسه شده اند. در روش ofdm، استفاده از پنجره ی مربعی بعنوان فیلتر شکل دهنده ی پالس، بدلیل داشتن لوب های جانبی بزرگ سبب نشت سیگنال هر زیرحامل در زیرحامل های دیگر می شود. در مقابل، سیستم های smt از فیلتر شکل دهنده ی پالس با مشخصه ی فرکانسی مناسب استفاده می کنند. افت باند توقف بسیار زیاد این فیلترها باعث می شود سیستم های smt در مقابل تداخل باند باریک ایجاد شده توسط فرستنده های رادیویی am ، مقاومت بالایی نسبت به سیستم های ofdm داشته باشند. بنابراین، خصوصیات برجسته ی سیستم های چند حاملی مبتنی بر بانک فیلتر، سبب شده اینگونه سیستم ها در کاربردها یی نظیر plc جایگزین مناسبی برای سیستم های ofdm باشند.

یکی از فن آوری های جدید و رو به رشد در مخابرات بیسیم که به منظور بهبود کارایی طیفی پیشنهاد شده است، رادیو مبتنی بر شناخت است که به صورت فرصت طلبانه از باند فرکانسی کاربران اولیه بهره می گیرد. تشخیص طیف به عنوان کلیدی برای کارکرد شبکه های رادیو مبتنی بر شناخت، پررنگ ترین نقش را در چرخه مبتنی بر شناخت دارد که محتاج به تشخیص دقیق سیگنال های ارسال شده توسط کاربر اولیه است تا از تداخل مخرب جلوگیری کند. اما به سبب وجود مشکلات عملی از جمله پدیده های فیدینگ، سایه، سیگنال به نویز پایین و مانند آن، رادیو های مبتنی بر شناخت فردی ممکن است قادر به شناخت قابل اطمینان کاربر یا کاربران اولیه نباشند. بنابراین روشهای مشارکتی در رادیو مبتنی بر شناخت مطرح هستند که این مشارکت در همه ارکان چرخه مبتنی بر شناخت اجرا می شود. موضوع این پایان نامه مشارکت در تشخیص طیف است، که حاصل این مشارکت، راه کار امید بخشی در جهت افزایش کارایی فرآیند تشخیص در محیط های واقعی می باشد. دو فاکتور سرعت و دقت لازم برای کارایی مناسب سیستم در پروسه تشخیص طیف اشتراکی مورد نیاز است. در روش پیشنهادی با ترکیب هوشمندانه ای از روش آشکارسازی انرژی و آشکار سازی ایستای دوره ای، ضمن بهره گیری از سرعت مناسب، دقت قابل قبول را برای الگوریتم تشخیص طیف رقم زده ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که این روش می تواند معایب روشهای منفرد آشکارسازی انرژی و آشکار سازی ایستای دوره ای را که به ترتیب دقت ناکافی و سرعت نامناسب به دلیل پیچیدگی محاسباتی و سخت افزاری است را پوشش داده و اولین قدم از چرخه مبتنی بر شناخت که همان تشخیص طیف می باشد را کارا و سریع به انجام رساند.

در این پایان نامه کارآیی و ظرفیت سیستم های cdma نوری تک سطحی مبتنی بر مدولاسیون oppm تحلیل می شوند. تحلیل سیستم های تک سطحی برای دو نوع گیرنده مبتنی بر همبسته گیر (بدون محدودکننده و با محدودکننده) ارائه شده است. به علاوه از آنجا که در هر سیستم ممکن است کاربرانی وجود داشته باشند که متقاضی دریافت کیفیت سرویسی بالاتر از سایر کاربران باشند ولی از طرفی ارائه دهنده خدمات ممکن است بنا به دلایل مختلف تمایلی به افزایش توان ارسالی چنین کاربرانی نداشته باشد، لذا تحلیل صورت گرفته برای سیستم های تک سطحی به سیستم های دوسطحی با قید توان ثابت و در حضور گیرنده مبتنی بر دروازه منطقی and نوری توسعه داده شده است. ویژگیهای جذاب مدولاسیون oppm از جمله گذردهی بالا و صرف انرژی کمتر به ازاء یک احتمال خطای مشخص از یک سو و داشتن درجه آزادی بیشتر در پارامترهای مدولاسیون برای دستیابی به خواسته های طراحی از سوی دیگر و فقدان تحلیل این سیستم ها در شرایط ناهمگامی کامل کاربران، ضرورت بررسی و تحلیل تئوری سیستم های مورد بررسی در این پایان نامه را روشن می سازد. کدهای مورد استفاده از نوع ooc بوده و تمامی تحلیل ها در شرایط ناهمگامی کامل کاربران صورت گرفته است. همچنین به منظور استفاده از حداکثر ظرفیت قابل ارائه توسط مدولاسیون oppm، چیدمان سمبل ها به صورت پیچشی در نظر گرفته شده است. بعلاوه در تحلیل های صورت گرفته، اثر تداخل کاربران لحاظ شده و از اثر نویزهای گیرنده صرفنظر شده است. لازم به ذکر است، گرچه تحقق سیستم های مبتنی بر مدولاسیون oppm در مقایسه با ook با پیچیدگیهای بیشتری همراه است، اما قابلیتهای بالاتر این مدولاسیون در کنار پیشرفت روزافزون فن آوری ساخت ادوات نوری استفاده از این مدولاسیون را بیش از پیش توجیه خواهد کرد. نتایج این تحقیق نشان می دهد استفاده از روش چندسطحی علاوه بر امکان ارائه کیفیت سرویس های مختلف، قادر به ارائه راه حل برای گستره وسیعتری از مسائل بوده و بکارگیری آن نه تنها باعث افزایش پیچیدگی سیستم نمی شود بلکه برای دستیابی به خواسته های طراحی مشخص، با کاهش تنوع سمبل های لازم در هر فریم، باعث ساده تر شدن ساختارهای فرستنده و گیرنده خواهد شد.

چکیده تا به امروز تکنولوژی های مخابراتی گوناگونی معرفی گردیده که هریک برای اهداف مشخصی طراحی شده است. برخی از آن ها در باند بدون نیاز به مجوز فعالیت می کنند و بقیه هریک باند ویژه خود را در فضای طیف اشغال کرده اند. اما روز به روز نیاز بیشتری به پهنای باند اطلاعات احساس می شود و این در حالی است که بیشتر طیف قابل استفاده پیش تر به استاندارد های مخابراتی اختصاص داده شده است. از سوی دیگر تحقیقات نشان داده که بخش بزرگی از زمان-مکان های اختصاص داده شده به استاندارد ها عملا مورد استفاده قرار نمی گیرد. بنابراین نیاز است به روش جدیدی از این زمان-مکان ها به طور بهینه استفاده شود. رادیو شناختگر یک تکنولوژی هوشمند و وفق پذیر با محیط است که برای این منظور تعریف شده است. این تکنولوژی فضاهای خالی را در هر مکان شناسایی نموده و به برقراری ارتباط با سایر دستگاه ها در آن فضا می پردازد. آنچه بسیار اهمیت دارد استفاده به بهترین شکل از فضای خالی یافت شده در طیف است. برای این منظور باید مدولاسیونی مناسب و تطبیق پذیر انتخاب شود و سپس پارامترهای آن مدلاسیون برای وفق با شرایط کانال و کاربر تنظیم شود. پیش تر بررسی های مختلف نشان داده که بهترین مدولاسیون برای رادیو شناختگر ofdm می باشد. در این پایان نامه پس از معرفی دقیق تر رادیو شناختگر، به معرفی پارامترهای تأثیر گذار کانال پرداخته و سپس برخی از ویژگی های ofdm و قابلیت های آن برای تطبیق با شرایط کانال و استفاده در رادیو شناختگر بررسی شده است. مهمترین عوامل تأثیر گذار بر ofdm چند مسیری و اثر دوپلر ناشی از حرکت کاربر می باشد. پس از آن با استفاده از شبیه سازی های مختلف روشی برای بهره گیری از پارامترهای مختلف مدولاسیون ofdm مانند فاصله زیرکانال ها و اندازه پیشوند دوره ای در جهت کاهش احتمال خطا ارائه شده است.

مخابرات خطوط قدرت (plc) تکنولوژی استفاده از شبکه قدرت به منظور ارائه و فراهم آوردن سرویس های مختلف مخابراتی است. گستردگی و ضریب نفوذ بالای شبکه برق در سطح جهان، دسترسی آسان به آن و عدم نیاز به سیم کشی و نصب ساختار جدید مهم ترین عوامل روی آوری به استفاده از این تکنولوژی می باشند. سیستم های plc باندوسیع امروزی که معطوف به بخش ولتاژ پایین شبکه قدرت می باشند، جهت غلبه بر محدودیت های این کانال نظیر انتشار چندمسیره سیگنال و نویز ضربه ای از تکنیک ofdm استفاده می کنند. این رساله مبتنی بر پیشنهاد ارسال بلوکی تک حامل با ترازش حوزه فرکانس (sc-fde) برای سیستم های plc باندوسیع است. زیرا تکنیک sc-fde ضمن داشتن احتمال خطا و پیچیدگی مشابه با مدولاسیون ofdm، توانایی مرتفع کردن محدویت های ofdm را نیز دارا می باشد و می تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای سیستم های plc باندوسیع مطرح شود. بنابراین در این رساله عملکرد سیستم های plc باندوسیع مبتنی بر تکنیک sc-fde از منظر نظریه های اطلاعات و مخابرات تحلیل می شود. از منظر نظریه اطلاعات، سیستم های plc باندوسیع مبتنی بر تکنیک های sc-fde و ofdm در حضور نویز ضربه ای مورد تحلیل ظرفیت قرار می گیرند. این تحلیل شامل دو قسمت است که قسمت اول آن در حضور یک فرستنده و یک گیرنده انجام می پذیرد و در قسمت دوم فرض می شود که یک ترمینال رله بین فرستنده و گیرنده وجود دارد. برای قسمت اول این آنالیز، ابتدا مدل سیگنال این سیستم ها در حضور نویز ضربه ای برنولی-نرمال فرمول بندی می شود و سپس تحلیل ظرفیت با محاسبه بهترین کران های آنتروپی برای نویز غیرنرمال کانال، کران های ظرفیت کانال و ظرفیت کانال در یک شرایط خاص ارائه می شود. در قسمت دوم نیز ابتدا مدل سیگنال کانال رله plc با فرض همبستگی نویز در ترمینال های رله و گیرنده ارائه می شود و سپس برای اولین بار کران های عمومی ظرفیت این کانال محاسبه می شود. علاوه بر این اثبات می شود که این کران ها در دو حالت خاص نازل و نازل معکوس بر هم منطبق و منجر به ظرفیت می شوند. ضمنا کارایی تحلیل های انجام پذیرفته با ارائه شبیه سازی های مربوطه در کانال های باندوسیع plc داخل خانه نشان داده می شود که نتایج این شبیه سازی ها موید نقش موثر ترمینال رله در افزایش ظرفیت این کانال ها است. از منظر نظریه مخابرات، به منظور بهره برداری همزمان از مزایای تکنیک های sc-fde و mimo، ترکیب sc-fde با روش های تنوع فضایی در سیستم های mimo-plc مورد توجه قرار می گیرد و در این راستا ساختارهایی جدید برای ترکیب تکنیک sc-fde با کدهای بلوکی فضایی-زمانی متعامد و شبه متعامد ارائه می شود که قابلیت دستیابی همزمان به بهره تنوع فضایی و چندمسیره را دارا می باشند و قابل استفاده در هر کانال با از رمق افتادگی فرکانس و آغشته به نویز ضربه ای از جمله کانال های plc می باشند. عملکرد این ساختارهای جدید برای سناریوهای مختلف کانال و نویز شبیه سازی می شود و نشان داده می شود که ترکیب تکنیک sc-fde با روش های تنوع فضایی در کانال های plc باندوسیع داخل خانه و خارج خانه بهبود قابل ملاحظه احتمال خطای سیستم را به همراه دارد. علاوه بر این، با انجام شبیه سازی های مربوطه نشان داده می شود که این ساختارهای پیشنهادی قابلیت دستیابی به احتمال خطای مشابه و حتی بهتر نسبت مدولاسیون ofdm را در سیستم های mimo-plc فراهم می آورند، این در حالی است که این ساختارها به صورت ذاتی از معایب ساختارهای mimo-ofdm برخوردار نیستند.

رشد سریع استفاده از اینترنت، هم از نظر تعداد کاربران و هم تعداد ساعاتی که صرف استفاده از آن می شود، باعث افزایش تقاضای پهنای باند گردیده و همین عامل مهمترین دلیل برای ضرورت حرکت به سمت شبکه های مخابراتی نوری است. در این پایان نامه به بررسی عملکرد مدولاسیون های cdmaنوری (ocdma)، مدولاسیون ofdmنوری (oofdm)، شبیه سازی عملکرد مدولاسیون طیف گسترده چند حامل و مقایسه با مدولاسیون های cdmaوofdmدر فیبر نوری پرداخته ایم. در تمامی شبیه سازی های انجام شده از کدهای oocبرای تخصیص کد به کاربران و از آشکارساز pinدر ساختار گیرنده استفاده شده است. همچنین نویز سفید گوسی (awgn) گیرنده در تحلیل ها لحاظ شده است. در کار تحقیقاتی حاضر، اثر پارامترهای مختلف سیستم از قبیل تعداد کاربران همزمان، وزن کد، تعداد زیر حامل ها و اثرات خطی و غیر خطی فیبر نوری مورد بررسی قرار گرفته است.

آغاز شدن مخابرات خطوط قدرت، بسیاری از کاربردهای آن از جمله اندازه گیری سیستم های خطوط قدرت،کنترل ولتاژ از راه دور، دستیابی به اینترنت باند وسیع و شبکه های محلی سیمی را با خود به ارمغان آورد. عدم نیاز به سیم کشی و نصب ساختار جدید از عوامل اصلی روی آوردن به استفاده از این تکنولوژی میباشد. بدلیل اینکه سیستم های خطوط قدرت اساسا برای ارسال سیگنال ها طراحی نشده اند، ارسال داده در طول این خطوط با مشکلاتی از جمله نویز ضربه ای تصادفی و یا محو شدگی چند راهه بر اثر عدم تطبیق امپدانس روبروست. تکنیک های ترازش به خوبی از پس محوشدگی چند مسیره و نیز تاثیرات تداخل بین سمبلی بر می آیند. سیستم ارسال تک حامل بر خلاف تکنیک چند حامل ofdm از مشکل papr بالا و همگام سازی زیر حامل ها برخوردار نیست. در این پروژه ضمن معرفی سیستم های ارسال تک حامل با ترازش حوزه فرکانس و تقسیم بندی های مختلف آنها، عملکرد سیستم های ارسال تک حامل با ترازش dfe با فیلتر مسیر مستقیم حوزه فرکانس، سیستم های ارسال تک حامل با ترازش توربو خطی حوزه فرکانس و نیز سیستم های ارسال تک حامل با ترازش توربو dfe حوزه فرکانس در کانال های plc شبیه سازی شده است. نهایتا نتایج حاصل با سیستم ofdm مقایسه می شود و امکان استفاده از سیستم های ارسال تک حامل در کانال های plc مورد بررسی قرار می گیرد.

کوستا در قضیه «نوشتن بر کاغذ لکه دار» نشان می دهد که فرستنده می تواند اثر تداخل جمع شونده به صورت غیرعلّی معلوم در فرستنده را با اتخاذ کدگذاری مناسب، حذف کند. مسأله «نوشتن بر کاغذ لکه دار» را از سه جنبه می توان گسترش داد: ظرفیت «کاغذ لکه دار» فقط در صورتی قابل دستیابی است که متغیر دنباله ورودی کانال را بتوان مستقل از متغیر تداخل جمع شونده معلوم در فرستنده تولید کرد. با فرض همبستگی میان این دو متغیر تصادفی و تحلیل مسأله، قضیه «کاغذ لکه دار» را می توان به شرایطی گسترش داد که هم از دیدگاه نظری و هم کاربردی مهم هستند. فرض وجود تداخل معلوم در گیرنده (که ممکن است هم با تداخل معلوم در فرستنده و هم با ورودی کانال نیز همبسته باشد)، محور دیگر گسترش مسأله است. با افزودن فرض وجود همبستگی میان این تداخل ها و نویز گوسی کانال و تحلیل ظرفیت آن، یک شکل عمومی گوسی برای قضیه کوور-چیانگ (مسأله کانال با اطلاعات جانبی دو طرفه به صورت غیر علّی معلوم در فرستنده و گیرنده) به دست می آید.

مخابرات خطوط قدرت ((plc تکنولوژی استفاده از شبکه قدرت جهت ارائه خدمات مخابراتی است. عدم نیاز به سیم کشی و نصب ساختار جدید، اصلی ترین علل روی آوری به استفاده از این تکنولوژی می باشند. اثرات چندراهه کانال و نویز ضربه ای مهمترین دلایل وقوع و شیوع خطا در فرایند ارسال اطلاعات در مخابرات خطوط قدرت می باشند. تکنیک ofdm به علت خواص ویژه خود نظیر نرخ بیت نسبتا بالا، مقاوم بودن در برابر اثرات چندراهه و نویز ضربه ای به عنوان گزینه مناسب برای مدولاسیون در سیستم های plc مطرح شده است. اما این مدولاسیون دارای معایبی نظیر نسبت بالای توان ماکزیمم به متوسط در فرستنده و نیاز به همزمان سازی دقیق زیرحامل ها است. از طرف دیگر نشان داده شده است که ارسال تک حامل با ترازگر حوزه فرکانس توانایی به چالش کشیدن تکنیک ofdm در سیستم های موبایل را دارد. در این پروژه ضمن معرفی سیستم های ارسال تک حامل با ترازگر حوزه فرکانس و تقسیم بندی های مختلف آنها، عملکرد سیستم های ارسال تک حامل با ترازگر dfe حوزه زمان و فرکانس در کانال های plc شبیه سازی می شود. نهایتا نتایج حاصل با عملکرد سیستم های ofdm مقایسه می شود و بر مبنای این مقایسه، امکان استفاده از ارسال های تک حامل حوزه فرکانس در کانال های plc مورد بررسی قرار می گیرد.