عنوان پایان‌نامه
روش های کارآمد جهت حذف پیشوند گردشی از سیستم های SC-FDE
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2223;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57524
- تاریخ دفاع
- ۲۱ فروردین ۱۳۹۲
- دانشجو
- علی فرسیابی
- استاد راهنما
- مریم صباغیان
- چکیده
- سیستم های مخابراتی اخیر به دلیل نرخ بالای انتقال اطلاعات با پدیده ی محوشدگی شدید در کانال های ارتباطی مواجه هستند. به همین دلیل روش های مدولاسیون چندحامل مانند مدولاسیون تقسیم فرکانس متعامد یا OFDM مطرح شده اند. این سیستم ها با تقسیم پهنای باند کانال به باند های کوچکتر، محوشدگی فرکانس گزین کانال را به محوشدگی مسطح تبدیل می نمایند و لذا همسانسازی سیگنال دریافتی را تسهیل می بخشند. از مشکلات اصلی این سیستم ها نسبت بیشینه به میانگین توان بالا و همچنین حساسیت شدید نسبت به آفست های فرکانسی می باشد. به عنوان راه حل دیگری در جهت کاهش اثر محوشدگی کانال های مخابراتی در مقابل سیستم های OFDM، سیستم های تک حامل با همسانسازی حوزه ی فرکانس مطرح شده اند. از مهمترین مزایای این سیستم ها نسبت بیشینه به میانگین توان کمتر و همچنین پیچیدگی مشابه با سیستم های OFDM است. در این سیستم ها از پیشوند گردشی در ارسال اطلاعات استفاده می گردد. پیشوند گردشی در واقع تکرار سمبول های انتهای بلاک در ابتدای آن است. با این کار علاوه بر جلوگیری از تداخل بین بلاکی یا IBI، کانولوشن خطی میان پاسخ ضربه ی کانال و سیگنال ارسالی به کانولوشن گردشی تبدیل می گردد. این موضوع امکان استفاده از ابزار های قدرتمندی مانند FFT را در همسانسازی حوزه ی فرکانس فراهم می آورد. با این وجود، استفاده از پیشوند گردشی در این سیستم ها نیازمند ارسال اطلاعات بر مبنای ساختار معین بلاکی است و همچنین موجب کاهش بازدهی طیفی و افزایش بالاسری سیستم می گردد. حذف پیشوند گردشی از سیستم های تک حامل از یک سو موجب تداخل بین بلاکی می گردد و از سوی دیگر همسانسازی حوزه ی فرکانس را به دلیل عدم وجود کانولوشن گردشی میان سیگنال ارسالی و پاسخ ضربه ی کانال با چالش جدی مواجه می نماید. در این پایان نامه به بررسی و معرفی روش هایی کارآمد در کاهش تداخل ناشی از حذف پیشوند گردشی از سیستم های تک حامل با همسانسازی حوزه ی فرکانس می پردازیم. در این راستا ابتدا از یک همسانساز تکرارشونده در حوزه ی فرکانس با نام IB_DFE به همراه روش Overlap FDE بهره می گیریم. سپس ضرایب این همسانساز را با استفاده از تقریب گوسی، روش Zero-pad مجازی و همچنین مدل نویز رنگی، جهت کاهش تداخل ناشی از حذف پیشوند گردشی اصلاح می نماییم. پس از آن به بررسی عملکرد یکی از روش های موجود در کاهش تداخل ناشی از حذف پیشوند گردشی با نام RICIS به صورت ترکیبی با همسانساز IB_DFE و روش Overlap FDE می پردازیم و در انتها نیز فرم اصلاح شده ی همسانساز IB_DFE را با استفاده از روش بازسازی پیشوند گردشی ارائه می نماییم. در تمامی موارد ذکر شده عملکرد روش های پیشنهادی را با استفاده از نتایج شبیه سازی بررسی خواهیم نمود.
- Abstract
- High data rate transmission systems have to deal with severe dispersive channel fading. Multicarrier systems, such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), were proposed to solve this issue by converting the frequency selective fading channel into flat fading over each subcarrier which can be efficiently equalized. Major drawbacks of OFDM are high peak to average power ratio (PAPR) and sensitivity to carrier frequency offsets. Single carrier (SC) transmission with frequency domain equalization (FDE) is a promising method achieving a performance similar to that of OFDM, with basically the same complexity due to analogous structure. Since this method does not exhibit high PAPR signals and it is less sensitive to frequency instabilities, it has attracted much attention during the last decade. Thus, SC in the multiple access form has been adopted for uplink transmission in the fourth generation of cellular systems. In both OFDM and SC systems, cyclic prefix (CP) is used to eliminate inter block interference (IBI) and convert linear convolution into circular convolution. Since CP is a copy of the last symbols of the block appended at the beginning of the block, it reduces the spectral efficiency and transmission rate. Furthermore, if the channel delay spread is larger than the CP length, the performance of the system will reduce due to inter-block interference. Non-CP assisted SC-FDE system was introduced as another single carrier scheme which does not require block-wise transmission and achieves higher spectral efficiency. However, removing CP introduces a high amount of interference to the system due to IBI and non-circular structure of the channel matrix. In this thesis, we propose an iterative scheme to reduce the residual interference in a non-CP assisted SC-FDE system. We show that by using this iterative scheme, we can suppress the residual interference in the middle part of the block such that it equals the interference of a CP-assisted system for similar number of iterations. The support in which the interference is suppressed increases as iterations go on. To increase this support more efficiently, we modify the filter design in the iterative system by Gaussian approximation, zero-padding and using a colored noise model. We also propose another iterative scheme based on combination of RICIS and overlap FDE to reduce the residual interference. We perform a comparative performance analysis by simulating the proposed methods and a CP-assisted single carrier system to show the efficiency of these methods.
