عنوان پایان‌نامه
طراحی گیرنده سفیدکننده تداخل برای سیستم های فراپهن باند پالسی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E2016;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51876
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۹۰
- دانشجو
- حسن یزدانی
- استاد راهنما
- امیر مسعود ربیعی
- چکیده
- تقاضا برای سیستم‌های مخابراتی بی‌سیمِ با ظرفیت و نرخ داده بالا روز‌به‌روز در حال افزایش است. در این میان، فناوری فراپهنباند (UWB) به عنوان یک راه‌حل محتمل برای سیستم‌های مخابراتی بی‌سیم با ظرفیت بالا پیشنهاد شده است. فیدینگ چند‌مسیره، تداخل هم‌کانال، تداخل دسترسی چند‌گانه (MAI) و تداخل با کانال مجاور عوامل اولیه‌ای هستند که روی ظرفیت و عملکرد سیستم اثر می‌گذارند. تحقیقات بسیاری برای مقابله با این عوامل صورت گرفته است. برای مقابله با فیدینگ چند‌مسیره، گیرنده چنگکی و تکنیک‌های مختلف دایورسیتی پیشنهاد شده است و نیز گیرنده‌های بهینه و غیر‌بهینه بسیاری برای مقابله با اثرات تداخل هم‌کانال و تداخل دسترسی چند‌گانه معرفی شده‌اند. در این پایان‌نامه عملکرد سیستم‌های فراپهنباند مورد بررسی قرار می‌گیرد. تداخل دسترسی چند‌گانه در سیستم‌های فراپهنباند دارای توزیع گاوسی نیست. برای نشان دادن آن، یک مدل ریاضی دقیق برای توزیع احتمال تداخل MAI در سیستم‌های TH-UWB معرفی می‌شود. این مدل خصوصیات مهم توزیع احتمال تداخل مثل ضربه‌ها، نقاط تکین، رفتار دمِ توزیع احتمال و ... را توضیح میدهد. چون MAI دارای توزیع گاوسی نیست، گیرنده‌ی فیلتر منطبق مرسوم (CMF) احتمال خطا را در این سیستم‌ها حداقل نمی‌‌کند. به همین دلیل در ادامه، چندین مدل آماری برای توزیع MAI پیشنهاد شده و بر مبنای آن‌ها چندین گیرنده غیر‌خطی تک‌کاربره معرفی شده است. در مرحله بعد، گیرنده سفیدکننده تداخل برای مقابله با اثرات تداخل دسترسی چند‌گانه در سیستم‌های فراپهنباند بررسی شده است. هدف اصلی این گیرنده، بهبود عملکرد سیستم‌های مخابراتی فراپهنباند از طریق حداکثر کردن نسبت توان سیگنال به مجموع توان نویز و تداخل (SINR) در خروجی است. باید توجه کرد که سفید کردنِ MAI می‌تواند در سیستم‌های باند‌باریک، تداخل بین‌سمبلی (ISI) ایجاد‌کند. این مسأله بهبود کاراییِ ناشی از سفید کردن را به‌طور چشم‌گیری کاهش میدهد. سیگنال‌های فراپهنباند در حوزه‌ی زمان بسیار تُنُک هستند. از این‌رو این سیستم‌ها از ISI در امانند و می‌‌توانند به‌طورکامل از فواید سفیدکردن تداخل بهره‌مند شوند. این گیرنده تنها به توانِ کل تداخل نیاز دارد و برای پیاده‌سازی بسیار مناسب است. پیچیدگی گیرنده سفیدکننده MAI، همانند گیرنده‌های بهینه یا غیر‌بهینه چند‌کاربره، با افزایش تعداد کاربران افزایش نمی‌یابد. این گیرنده تنها به توان کل تداخل و شکل پالس تداخل‌کننده‌ها نیاز دارد. این اطلاعات معمولا در گیرنده برای کنترل توان موجود بوده و یا به‌دست آوردن آن‌ها هزینه چندانی ندارد. در مرحله بعد، عملکرد گیرنده سفیدکننده که بر اساس تحلیل مرحله قبل طراحی شده است، توسط شبیه‌سازی کامپیوتری برای کانال AWGN ارزیابی شده و نشان داده شده که عملکرد آن نسبت به گیرنده‌های مختلف که MAI را با توزیع‌های ضربه‌ای مدل می‌کنند، بهتر است. سپس گیرنده سفیدکننده تداخل برای کانال IEEE طراحی شده است. عملکرد گیرنده پیشنهادی با استفاده از گیرنده چنگکیِ انتخابی و جزئی، و استفاده از تکنیک MRC بررسی شده است.
- Abstract
- Abstract The demand for wireless communication systems with high capacity and data rate is rapidly growing. One of the promising solutions to this demand is ultra-wide bandwidth (UWB) technology. Multipath fading, cochannel interference (CCI), multiple access interference (MAI) and adjacent channel interference (ACI) are the prime factors which influence performance of the UWB systems. Various optimal and suboptimual receivers have been presented to combat CCI and MAI in these systems. In this thesis, performance of UWB systems is investigated. In UWB systems, MAI does not have a Gaussian distribution and, thus, conventional matched filter (CMF) receiver does not minimize the bit error probability (BEP). Thus, several probabilistic models that are proposed for the distribution of the MAI are introduced and nonlinear single-user receivers developed based on these models are presented. Next, interference whitening receiver for combating MAI in UWB systems is derived. This receiver improves performance of UWB systems by maximizing signal-to-noise-plus-interference ratio (SINR) at the output. MAI whitening can introduce ISI in narrowband systems which deteriorates the performance improvement due to whitening. However, UWB signals are sparse in time. Hence, UWB systems do not suffer from ISI and can take full advantage of the interference whitening. In addition, unlike optimal and suboptimal multiuser receivers, complexity of MAI whitening receivers does not grow by increasing the number of users. This receiver only requires the knowledge of the total interference power and interferers’ pulse shaping filters. Finally, the performance of whitening receiver is evaluated by means of computer simulations in an AWGN channel. It is shown that this receiver outperforms other receivers which model MAI by impulsive distributions. An interference whitening receiver for IEEE channel making use of selective and partial rake receivers along with maximal ratio combining technique is also designed and its performance is obtained using computer simulations.
