دانلود پایان نامه : تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

دانلود پایان نامه : تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

تعداد صفحات: 100

فرمت فایل: ورد

دسته بندی: - -

قیمت: 5800 تومان

تعداد نمایش: 469 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 29 جولای 2016

به روز رسانی در: 29 جولای 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

5800 تومان – خرید

دانشکده مهندسی و فنی

پایان نامه کارشناسی

رشته مهندسی برق گرایش مخابرات

عنوان پایان نامه :

تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

چکیده

دسترسی چندگانه تقسیم کد از تکنولوژی طیف گسترده به وجود می آید . سیستم های طیف گسترده در حین عمل کردن حداقل تداخل خارجی ، چگالی طیفی کم و فراهم کرده توانایی دسترسی چندگانه از تداخل عمدی سیگنالها جلوگیری می کند که عملیات سیستمی با تداخل دسترسی چندگانه و نویز آنالیز می شود . احتمال خطای بیت در مقابل تعداد متنوعی از کاربران و سیگنال به نویز متفاوت محاسبه می شود . در سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد برای گسترده کردن به دنباله تصادفی با معیارهای کیفیت اصلی برای تصادفی کردن نیاز داریم . سیگنال گسترده شده بوسیله ضرب کد با شکل موج چیپ تولید می­شود و کد گسترده بوجود می­آید .

بوسیله نسبت دادن دنباله کد متفاوت به هر کاربر ، اجازه می­دهیم که همه کاربران برای تقسیم کانال فرکانس یکسان به طور همزمان عمل کنند . اگرچه یک تقریب عمود اعمال شده بر دنباله کد برای عملکرد قابل قبولی به کار می­رود . بنابراین ، سیگنال کاربران دیگر به عنوان نویز تصادفی بعضی سیگنال کاربران دیگر ظاهر می­شود که این تداخل دستیابی چندگانه نامیده می­شود . تداخل دستیابی چندگانه تنزل در سرعت خطای بیت و عملکرد سیستم را باعث می­شود .

تداخل دستیابی چندگانه فاکتوری است که ظرفیت و عملکرد سیستم های دسترسی چندگانه تقسیم کد را محدود می­کند . تداخل دستیابی چندگانه به تداخل بین کاربران دنباله مستقیم مربوط می­شود . تداخل نتیجه آفستهای زمان تصادفی بین سیگنالهاست که همزمان با افزایش تعداد تداخل طراحی شده . بنابراین ، آنالیز عملکرد سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد باید برحسب مقدار تداخل دستیابی چندگانه اثراتش در پارامترهایی که عملکرد را اندازه گیری می­کند وارد می­شود .

در بیشر جاها روش عادی تقریب گوسی و واریانس مورد استفاده قرار می­گیرد . ما عملکرد سرعت خطای بیت سیستم دسترسی چندگانه تقسی کد را مورد بررسی قرار می­دهیم . تقریب گوسی استاندارد استفاده شده برای ارزیابی عملکرد احتمال خطای بیت در سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد است . این تقریب به دلیل ساده بودن در بسیاری جاها مورد استفاده است .

فهرست مطالب

فصل اول : پیش نیازهای ریاضی و تعاریف ………………………………………………………………………………………………………. 1

1-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2

1-2 تعا ریف ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3

1-2-1 تابع همبستگی متقابل برای سیگنالهای پریودیک ……………………………………………………………………………… 3

1-2-2 تابع خود همبستگی برای سیگنالهای پریودیک …………………………………………………………………………………. 4

1-2-3 خواص توابع همبستگی پریودیک گسسته …………………………………………………………………………………………. 5

1-3 نامساوی ولچ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-4 نامساوی سید لینکوف ………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-5 تابع همبستگی غیر پریودیک گسسته …………………………………………………………………………………………………….. 7

فصل دوم : معرفی کدهای ماکزیمال و گلد و کازامی ……………………………………………………………………………………… 8

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9

2-2 تعریف ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3 دنباله­های کلاسیک ………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3-1 دنباله­هایی با طول ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3-2 خواص دنباله­های ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………………….. 11

2-4 انواع تکنیکهای باند وسیع ……………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-4-1 روش دنباله مستقیم (DS) ……………………………………………………………………………………………………………….. 13

2-5 کدPN  ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 14

 

2-5-1 دنباله PN و پس خور ثبات انتقالی ………………………………………………………………………………………………….. 15

2-5-2 مجموعه دنباله­های ماکزیمال دارای همبستگی ناچیز ……………………………………………………………………… 16

2-5-3 بزرگترین مجموعه به هم پیوسته از دنباله­های ماکزیمال ……………………………………………………………….. 17

2-6 دنباله گلد ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

2-7 مجموعه کوچک رشته­های کازامی ………………………………………………………………………………………………………… 20

2-8 مجموعه بزرگ رشته­های کازامی …………………………………………………………………………………………………………… 21

فصل سوم : نحوه­ی تولید کدهای ماکزیمال و گلد و کازامی ……………………………………………………………………….. 22

3-1 تولید کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

3-2 تولید کد گلد ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3 تولید کد کازامی …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

فصل چهارم : مروری بر سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد ……………………………………………………………. 36

4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 37

4-2 سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد …………………………………………………………………………………………… 38

4-3 مزایای سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………………. 40

4-4 نگاهی به مخابرات سیار ………………………………………………………………………………………………………………………… 41

4-5 طریقه­ی مدولاسیون ……………………………………………………………………………………………………………………………… 46

4-6 پدیده دور- نزدیک ………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

4-7 استفاده از شکل موجهای مناسب CDMA ………………………………………………………………………………………… 49

4-8 بررسی مساله­ی تداخل بین کاربران ……………………………………………………………………………………………………. 49

 

فصل پنجم : مراحل و نتایج شبیه سازی ……………………………………………………………………………………………………. 50

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 51

5-2 بررسی کد ماکزیمال در شبیه سازی …………………………………………………………………………………………………. 52

5-3 بررسی کد گلد در شبیه سازی ………………………………………………………………………………………………………….. 57

5-4 بررسی کد کازامی در شبیه سازی …………………………………………………………………………………………………….. 62

5-5 عملکرد خطای بیت …………………………………………………………………………………………………………………………….. 66

شکلها

شکل (1-1) شکل موج گسترش یافته ……………………………………………………………………………………………………………….. 5

شکل (1-2) مدار شیفت رجیستر …………………………………………………………………………………………………………………….. 11

شکل (2-2) بلوک دیاگرام یک سیستم DSSS ……………………………………………………………………………………………….. 14

شکل (2-3) بلوک دیاگرام یک فیدبک شیفت رجیستر ……………………………………………………………………………………… 16

شکل (3-1) چگونگی ترکیب کد ماکزیمال با داده ها ………………………………………………………………………………………… 23

شکل (3-2) تولید کد ماکزیمال با استفاده از شیفت رجیستر ……………………………………………………………………………. 24

شکل (3-3) تابع همبستگی کد ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………….. 25

شکل (3-4) تابع همبستگی متقابل با طول دنباله31 و تعداد 100 کاربر …………………………………………………………. 26

شکل (3-5) تابع همبستگی متقابل با طول دنباله63 و تعداد 100 کاربر …………………………………………………………. 27

شکل (3-6) نحوه­ی تولید کد گلد ……………………………………………………………………………………………………………………. 28

شکل (3-7) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و تعداد 50 کاربر ………………………………… 29

شکل (3-8) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و تعداد 100 کاربر …………………………….. 30

شکل (3-9) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 63 و تعداد 50 کاربر ……………………………….. 31

شکل (3-10) نحوه­ی تولید کد کازامی ……………………………………………………………………………………………………………. 32

شکل (3-11) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=2 , m=-1 …………………………… 33

شکل (3-12) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=-1 , m=10 ………………………… 34

شکل (3-13) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=-4 , m=4 ……………………………. 35

 

 

شکل (4-1) مدل سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد …………………………………………………………………………………… 38

شکل (4-2) تقسیم بندی سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………. 39

شکل (4-3) هدف سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………………….. 41

شکل (4-4) نمونه­ای از مخابرات سلولی …………………………………………………………………………………………………………… 42

شکل ( 4-5) مدلهای مختلف سیستمهای چندگانه …………………………………………………………………………………………. 45

شکل (4-6) اثر پدیده دور- نزدیک ………………………………………………………………………………………………………………….. 47

شکل (5-1) فرستنده CDMA ……………………………………………………………………………………………………………………… 51

شکل (5-2) گیرنده CDMA ………………………………………………………………………………………………………………………… 52

شکل (5-3) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………………………. 53

شکل (5-4) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………………………………………. 53

شکل (5-5) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………….. 53

شکل (5-6) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………… 53

شکل (5-7) نمودار BER برای 40 کاربر کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………… 54

شکل (5-8) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………………………. 55

شکل (5-9) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………………………… 55

شکل (5-10) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………….. 55

شکل (5-11) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………….. 55

شکل (5-12) نمودار BER برای 80 کاربر کد ماکزیمال ……………………………………………………………………………….. 56

شکل (5-13) روش بدست آوردن کد گلد ………………………………………………………………………………………………………. 57

شکل (5-14) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………………………. 58

شکل (5-15) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………………………………………. 58

شکل (5-16) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………… 58

شکل (5-17) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………… 58

شکل (5-18) نمودار BER برای 40 کاربر کد گلد …………………………………………………………………………………………. 59

شکل (5-19) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………. 60

شکل (5-20) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………………………. 60

شکل (5-21) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………… 60

شکل (5-22) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………. 60

شکل (5-23) نمودار BER برای 80 کاربر کد گلد ………………………………………………………………………………………….. 61

شکل (5-24) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………………….. 62

شکل (5-25) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………………………………….. 62

شکل (5-26) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………. 62

شکل (5-27) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………. 62

شکل (5-28) نمودار BER برای 40 کاربر کد کازامی ……………………………………………………………………………………… 63

شکل (5-29) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………… 64

شکل (5-30) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ………………………………………………………………….. 64

شکل (5-31) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………… 64

شکل (5-32) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………. 64

شکل (5-33) نمودار BER برای 80 کاربر کد کازامی …………………………………………………………………………………….. 65

شکل (5-34) مقایسه سه کاربر برای کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………………… 68

شکل (5-35) مقایسه سه کاربر برای کد گلد …………………………………………………………………………………………………… 69

شکل (5-36) مقایسه سه کاربر برای کد کازامی ……………………………………………………………………………………………… 70

شکل (5-37) مقایسه سه کد برای 40 کاربر ………………………………………………………………………………………………….. 71

شکل (5-38) مقایسه سه کد برای 80 کاربر ………………………………………………………………………………………………….. 72

جدول (2-1) مقدیری از دنباله­های ماکزیمال …………………………………………………………………………………………………. 18

فصل اول

پیش نیازهای ریاضی وتعاریف

1-1 مقدمه : دنباله­هاي ديجيتالي در مخابرات براي كاربردهاي مختلفي طراحي و استفاده مي شوند و به طور كلي مي توان اين كاربردها را به چند بخش تقسيم كرد :

كاربردهايي كه نياز به خواص مشخصي از” تابع خود همبستگي”1 (ACF) دارند . به عنوان مثال هايي از اين كاربرد مي توان به مشخص كردن پارا مترهاي سيستم خطي ، همزمان سازي ، اندازه­گيري هاي زماني وپردازش دو بعدي نام برد .

كاربردهايي كه نياز به خواص مشخصي از “تابع همبستگی متقابل” 2 (CCF) دارند . مثال هايي از اين كاربرد “سيستم هاي دسترسي چنگانه تقسيم كد” 3 (CDMA) ، مشخص كردن پارامترهاي سيستم هايCDMA نوري و سيستم هاي “طيف گسترده” 4 (FH) مي باشد . كاربردهايي كه نياز به خواص ساختاري ديگري دارند مانند : توليد كليد رمز نگاري ، منابع نويز معين و كدينگ كنترل خطا .

 

 

1-2-1  تابع همبستگي متقابل براي سيگنالهاي پريوديك [3]

اگر سيگنالهاي پيوسته در زمان و پريوديك با پريود زماني  باشند تابع همبستگي متقابل پريوديك آنها را به صورت زير تعريف مي كنيم                                   :                                                               (1-1)

براي سيگنال هاي گسسته در زمان و پريوديك  با پريود  نيز تعريف معادل زير را به كار مي بريم :

(1-2)

اگر بر طبق كه موج گسترش دهنده است تعريف شود تابع همبستگي متقابل به صورت زير است :

(1-3)

كه فرض شده هر دو شكل موج  دوره تناوب  دارند و تابع همبستگي متقابل آن نيز متناوب با دوره تناوب است .

با جايگذاري در رابطه بالا بدست مي آيد :

 

(1-4)
اگر  باشد دو پالس هم پوشاني دارند و اگر  باشد دو پالس تلاقي ندارند و حاصل انتگرال صفر خواهد بود و اگر  باشد دو پالس مجدداً هم پوشاني دارند و اگر  باشد دو پالس تلاقي ندارند و در نتيجه حاصل انتگرال صفر خواهد بود .

1-2-2  تابع خود همبستگي براي سيگنالهاي پريوديك [3]

متناظر با تعريفهاي فوق براي تابع خود همستگي پريوديك نيز تعريفهاي زير را خواهيم داشت .

حالت پيوسته :

(1-5)

و براي حالت گسسته با پريود :

(1-6)

و با توجه به تعريف  خواهيم داشت :

(1-7)

از آنجاييكه متناوب است تابع خود همبستگي هم متناوب با دوره تناوب  مي باشد .

شکل (1-1) : شکل موج گسترش یافته

1-2-3   خواص توابع همبستگي پريوديك گسسته

1) مقدار تابع همبستگي براي تاخير صفر برابر جمع مربعات اعضاي دنباله است .

(1-8)

2) مقدار خود همبستگي داراي تقارن مزدوج است .

(1-9)

3) مقدار ماكزيمم تابع خود همبستگي در تاخير صفر اتفاق مي افتد .

(1-10)

4) تابع همبستگي متقابل داراي خاصيت تقارن به صورت زير است .

(1-11)

5) تابع همبستگي متقابل لزوما داراي تقارن مزدوج نيست و ماكزيمم آن نيز لزوما در تاخير صفر اتفاق

نمي افتد .

6) اگر  نا همبسته باشند ، يعني آنگاه خواهيم داشت :

(1-12)

7) اگر  دنباله هايي با پريود باشند آنگاه :

(1-13)

با قرار دادن  در معادلات فوق خواهيم داشت :

(1-14)

وبا قرار دادن  در معادلات فوق خواهيم داشت :

(1-15)

8) چنانچه دو تابع پريوديك با پريودهايي كه نسبت به هم اولند در هم ضرب شوند توابع خود همبستگي و همبستگي متقابل مربوط به حاصلضرب آنها ، برابر حاصلضرب توابع همبستگي آنهاست .

اگر تعداد دنباله ، با طول در نظر بگيريم و ماكزيمم  ها باشد را به صورت زير تعريف مي كنيم :

(1-16)

1- 3   نامساوي ولچ1 : [3]

(1-17)

1- 4   نامساوي سيدلينكوف2 : [3]

نامساوي ولچ در مورد رشته هايي كه مقادير مختلط دارند كاربرد دارد . اما در حالت خاصتري كه اعضاي دنباله ،

ريشه هاي عدد يك باشند ( در اينجا عددي بزرگتر يا مساوي 1 است )

نامساوي زير محدوديتهاي بيشتري را براي ما مشخص مي كند :

براي دنباله دودويي :

(1-18)

براي دنباله غير دودويي :

(1-19)

 

1- 5   تابع همبستگي غير پريوديك گسسته :

اگر  دنباله هاي به طول  باشند تابع همبستگي متقابل غير پريوديك آنها به صورت زير است :

(1-20)

فصل دوم

معرفی کدهای

ماکزیمال و گلد و کازامی

2-1 مقدمه : دنباله­هاي ديجيتال را مي­توان به سه دسته اصلي تقسيم كرد :

دنباله­هاي دودويي ، دنباله­هاي غير دودويي ، دنباله­هاي داراي كاربرد خاص ، دسته اول ( دنباله­هاي دودويي ) بيش از ساير انواع دنباله­ها بررسي شده و گسترش يافته­اند . اگر چه با ظهور ابزارهاي قدرتمند در زمينه پردازش سيگنال ، دنباله­هاي غير باينري نيز مورد توجه جدي قرار گرفته­اند . اين دنباله­ها در بسياري از زمينه­ها ، داراي برتري­هايي نسبت به دنباله­هاي دودويي مي باشند . در ادامه به معرفي بعضي از دنباله­هاي طراحي شده خواهيم پرداخت :

در ابتدا چندين دنباله دودويي كلاسيك ( دنباله­هاي با طول ماكزيمم (m-sequnce)1 ودنباله هاي گلد2 و دنباله هاي كازامي3 ) معرفي مي شوند .

2-2 تعریف

دنباله­های شبه نویزی : دنباله­هایی هستند که دارای خواص زیر می باشند :

1) تابع خود همبستگی آنها در تاخیرهای غیر صفر مقداری ثابت و ناچیز است . [9]

(2-1)

2) در هر دوره تناوب تعداد صفرها و يكها تقريبا برابر هستند .

  • در هر دوره تناوب ، تعداد رشته هاي متشكل از سمبلهاي يكسان متوالي ، با افزايش طول رشته كمتر شود .

2-3   دنباله هاي كلاسيك

در اين قسمت به معرفي دنباله هايي مي پردازيم كه داراي همبستگي پريوديك خوب ، (نه بهينه ) مي باشند .

2-3-1  دنبا له هايي با طول ماكزيمال

مطالعه رياضي اين دنباله در اواسط دهه پنجاه آغاز شد . يك مجموعه از رشته­هاي شبه نويز كه همه خواص شبه نويز را دارا مي باشد و دنباله­هايي كه توسط يك شيفت رجيستر با فيدبك خطي كه داراي دوره تناوب ماكزيمم  باشد را m-sequnce گويند . با توجه به اينكه در ساختن دنباله m همه طبقات درگير هستند شرايط اوليه متفاوت شيفت رجيستر ها ، دنباله­هاي m متفاوتي توليد مي نمايند . يك شيفت رجيستر با فيدبك خطي با چند جمله اي مشخصه اولي بايد داراي شرايط زير باشد .

  • داراي دو سيكل باشد : يكي با طول یک و ديگري با طول
  • تمام حالات اولیه مخالف صفر و در يك سيكل قرار مي گيرند .
  • دنباله­هاي توليد شده توسط حالات اوليه مختلف تنها در يك اختلاف فاز با هم متفاوت و همگي دنباله­های ماکزیمال هستند .

دنباله­هاي ماكزيمال در دنباله هاي PN 1 مورد استفاده قرار مي گيرد . يك دنباله­ی ماکزیمال هنگاميكه ساختمان شيفت رجيستر با فيدبك خطي داراي يك چند جمله­اي اوليه باشد توليد مي گردد . [2]

به عنوان مثال در دنباله­ی ماکزیمال شكل زير يك شيفت رجيستر با فيدبك خطي مورد استفاده قرار گرفته است . به عنوان مثال در دنباله­ی ماکزیمال شكل زير يك شيفت رجيستر با فيدبك خطي مورد استفاده قرار گرفته است .

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد

پاسخ دهید