پایان نامه کارشناسی
رشته مهندسی برق گرایش مخابرات
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 می¬شود و کد گسترده بوجود می¬آید .
بوسیله نسبت دادن دنباله کد متفاوت به هر کاربر ، اجازه می¬دهیم 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 می¬رود . بنابراین ، سیگنال کاربران دیگر به عنوان نویز تصادفی بعضی سیگنال کاربران دیگر ظاهر می¬شود که این تداخل دستیابی چندگانه نامیده می¬شود . تداخل دستیابی چندگانه تنزل در سرعت خطای بیت و عملکرد سیستم را باعث می¬شود .
تداخل دستیابی چندگانه فاکتوری است که ظرفیت و عملکرد سیستم های دسترسی چندگانه تقسیم کد را محدود می¬کند . تداخل دستیابی چندگانه به تداخل بین کاربران دنباله مستقیم مربوط می¬شود . 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 می¬کند وارد می¬شود .
در بیشر جاها روش عادی تقریب گوسی و واریانس مورد استفاده قرار می¬گیرد . ما عملکرد سرعت خطای بیت سیستم دسترسی چندگانه تقسی کد را مورد بررسی قرار می¬دهیم . 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 .
———————————————
1Autocorrelation Function
2 Crosscorrelation Function
3 Code Division Multiple Access
4 Frequncy Hopping
1- 2 تعا ریف
1-2-1 تابع همبستگی متقابل برای سیگنالهای پریودیک [3]
اگر سیگنالهای پیوسته در زمان و پریودیک با پریود زمانی باشند تابع همبستگی متقابل پریودیک آنها را به صورت زیر تعریف می کنیم : (1-1)
برای سیگنال های گسسته در زمان و پریودیک با پریود نیز تعریف معادل زیر را به کار می بریم :
(1-2)
اگر بر طبق که موج گسترش دهنده است تعریف شود تابع همبستگی متقابل به صورت زیر است :
(1-3)
که فرض شده هر دو شکل موج دوره تناوب دارند و تابع همبستگی متقابل آن نیز متناوب با دوره تناوب است .
با جایگذاری در رابطه بالا بدست می آید :
(1-4)
اگر باشد دو پالس هم پوشانی دارند و اگر باشد دو پالس تلاقی ندارند و حاصل انتگرال صفر خواهد بود و اگر باشد دو پالس مجدداً هم پوشانی دارند و اگر باشد دو پالس تلاقی ندارند و در نتیجه حاصل انتگرال صفر خواهد بود .
1-2-2 تابع خود همبستگی برای سیگنالهای پریودیک [3]
متناظر با تعریفهای فوق برای تابع خود همستگی پریودیک نیز تعریفهای زیر را خواهیم داشت .
حالت پیوسته :
(1-5)
و برای حالت گسسته با پریود :
(1-6)
فهرست مراجع
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 دنباله¬های کلاسیک 10
2-3-1 دنباله¬هایی با طول ماکزیمال 10
2-3-2 خواص دنباله¬های 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 دنباله¬های ماکزیمال دارای همبستگی ناچیز 16
2-5-3 بزرگترین مجموعه به هم پیوسته از دنباله¬های ماکزیمال 17
2-6 دنباله گلد 19
2-7 مجموعه کوچک رشته¬های کازامی 20
2-8 مجموعه بزرگ رشته¬های کازامی 21
فصل سوم : نحوه¬ی 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 طریقه¬ی مدولاسیون 46
4-6 پدیده دور- نزدیک 46
4-7 استفاده از شکل موجهای مناسب CDMA 49
4-8 بررسی مساله¬ی 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) نحوه¬ی 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) نحوه¬ی 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) نمونه¬ای 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 دنباله¬های ماکزیمال 18
[1] R.L Peterson , R.E Zimer and D.E Borth , introduction to spread spectrum communications , prentice hall 1995.
[2] S.Glisic and B.Vucetio , spread spectrum CDMA systems for wirless communication , Altech , Nor Wood , MA , 1997.
[3] الکس ، وبلیوم و ساواسه تانتارانتا . مترجم : دکتر محمد ابطحی . تئوری و کاربرد سیستم¬های طیف گسترده . موسسه فرمبنایی نص .
[4] E.J,Groth , "Generation of binary sequence with controllable complexity" , IEEE Trans , inf . Teory , Vol . IT-17 . no.3 , p.p.288-269, May 1971.
[5] S.W.Golomb , shift register sequence , revised ED , Langune Hills , CA : Aegean park press , 1982.
[6] C.P.Pfleeger , Security in coputing , Englewood cliffs , Nj : prentice Hall , 1989.
[7] Mohamad A.Landolsi and Wayne E.stark , "DS-CDMA chip waveform design for minimal interference under bandwidth , phase and envelop constraint "IEEE Transations on communications , Vol.47 , no.11 , November 1999.
[8] Shu-Ming Tseng and Mark R.Bell , "Asyncchronous Multicarrier DS-CDMA Using Mutually Orthognonal Complementary Sets of Sequnces" IEEE Transaction on Communication , Vlol.48 , No.1 , janury 2000 .
[9] G.Giunta , "Basic.note on Spread Spectrum CDMA Signals" , Rome , May 2000 .
[10] Fatih Alagoz , "Optimum Multiuser Detection in CDMA system" power point.
[11] S.Das , S.Ganu , N.Rivera , R.Roy , "Performance Analysis of Downlink Power Control Algorithm for CDMA system" power point .
[12] Robert AKL , D.Sc . "Departmenet of Computer Scince and Engineering" power point .
[13] Saraswathi Pulakurty , "Exploration of multi-user Detection Techniques for MC-CDMA" , 12th April 2004 .
[14] Soshant Bal , "on the of Cancellation order is Successive Interference Cancellation for CDMA systems" power point .
[15] www.umtsword.com/CDMA overview.
[16] www.tsp.ece.mcgill-ca/telecom/Dos/CDMA technology.
[17] www.peaple.seas.harvard.eda/~ jones/Code Division Multiple Access-CDMA .
[18] Nazmul Islam , "Simulation of Asynchronous CDMA" , SID#230-85-1670 , E.CE Dept , Vivginia Tech .
