که  اندازه گام نامتغیر است. راه حل بهینه در این روش حفظ خواهد شد و بیان ساده­تری دارد. این گیرنده مرتبه-۱ را می­توان برای یک مجموعه  نیز گسترش داده شود.
پایان نامه - مقاله - پروژه
یک روش آشکارسازی، آشکارسازی سیگنال UWB بر اساس بهینه کردن دنباله ارسالی در حضور کانال­های چند مسیرگی خواهد بود که نیاز به داشتن پاسخ ضربه کانال می­باشد که باید تخمین زده شود[۲۴].

نتایج شبیه­ سازی
در ‏شکل (۴-۴) نتایج شبیه سازی مربوط به آشکارساز کورتسیس و آشکارساز انرژی را نشان می­دهد که براساس کانال CM1 به دست آمده است. در این شبیه سازی­ها طول دوره تناوب هر سمبول  و شیفت زمانی PPM،  در نظر گرفته شده است.  شکل موج ارسالی با شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. کارایی آشکارساز را به صورت تابعی از  نشان می­دهد  . همانطور که مشاهده می­کنیم کارایی آشکارساز کورتسیس بهتر از آشکارساز انرژی می­باشد. در ‏شکل (۴-۵) با در نظر گرفتن مقادیر بالا، با این تفاوت که کانال موردنظر AWGN باشد رسم شده است، در این شکل هم برتری آشکارساز کورتسیس را نسبت به آشکارساز انرژی نشان می­دهد.

مقایسه آشکارساز کورتسیس با آشکارساز انرژی براساس کانال CM1

مقایسه آشکارساز کورتسیس با آشکارساز انرژی براساس کانال AWGN
در ‏شکل (۴-۶) عملکرد آشکارساز انرژی براساس وزن­دهی فاصله­ها را نشان می­دهد. در این شبیه­سازی طول هر فریم  ، شیفت زمانی PPM  ، تعداد فریم­ها  و طول هر زیر فاصله  در نظر گرفته می­ شود.  شکل موج ارسالی یک شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. کانال مورد استفاده کانال CM1 می­باشد. تعداد سمبول­های به کار برده برای تخمین انرژی سیگنال بعد از عبور از کانال  ، ۳۲ سمبول می­باشد. کارایی آشکارساز را به صورت تابعی از  نشان می­دهد. همانطور که می­بینیم عملکرد آشکارساز وزن­دهی نسبت به آشکارساز انرژی معمولی بهتر است. خطوط صورتی عملکرد آشکارساز براساس وزن­های زیر بهینه  را نشان می­دهد که عملکرد BER آن خیلی نزدیک به آشکارساز براساس وزن­های بهینه می­باشد.

مقایسه آشکارساز انرژی وزن بهینه، زیر بهینه و آشکار انرژی معمولی براساس کانال CM1
در ‏شکل (۴-۷) عملکرد آشکارساز انرژی با چندین اندازه ­گیری را نشان می­دهد. در این نوع شبیه­سازی، طول دوره تناوب هر سمبول  ، طول هر زیر فاصله  و  شکل موج ارسالی یک شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. کانال مورد استفاده، کانال CM1 می­باشد. تعداد سمبول­های به کار برده برای تخمین انرژی کانال  ، ۳۲ سمبول می­باشد. همانطور که می­بینیم، عملکرد آشکارساز با چندین اندازه ­گیری بهتر از آشکارساز انرژی می­باشد. خطوط نقطه چین عملکرد آشکارساز بهینه معادله ‏ (۴-۳۰) را نشان می­دهد و خطوط پررنگ عملکرد آشکارساز زیربهینه (EDMM) معادله ‏ (۴-۳۵) را نشان می­دهد. عملکرد آشکارساز زیر بهینه نزدیک به آشکارساز بهینه می­باشد.

مقایسه آشکارساز انرژی با چندین اندازه ­گیری بهینه و زیر بهینه و آشکارساز انرژی معمولی براساس کانال CM1
در ‏شکل (۴-۸) عملکرد آشکارساز TR معمولی با آشکارساز TR متوسط گیری شده را مقایسه می­ کند. در این نوع شبیه­سازی، طول هر فریم  ، تعداد فریم­ها  و تاخیر بین پالس دیتا و پالس TR،  در نظر می­گیریم.  شکل موج ارسالی یک شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. کانال مورد استفاده، کانال CM1 می­باشد. همانطور که می­بینیم، عملکرد آشکارساز TR متوسط گیری شده روی  فریم متوالی، بهتر از عملکرد آشکارساز TR معمولی می­باشد.

مقایسه آشکارساز TR کلاسیک و TR متوسط گیری شده براساس کانال CM1
در ‏شکل (۴-۹) عملکرد آشکارساز توابع ویژه را مورد بررسی قرار می­دهیم. در این نوع آشکارسازی، طول دوره تناوب هر سمبول  ، شیفت زمانی PPM،  و شکل موج ارسالی یک شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. کانال مورد استفاده، کانال CM1 می­باشد. همانطور که می­بینیم، هرچه تعداد  افزایش یابد، بهبودی گیرنده توابع ویژه افزایش می­یابد.

کارایی گیرنده eigen برای تعداد  مختلف
در ‏شکل (۴-۱۰) کارایی آشکارساز بر اساس تخمین کواریانس شکل موج دریافتی را نشان می­دهد. در این شبیه­سازی­ها  ،  نمونه ،  و زمان نمونه­برداری برابر  می­باشد. تعداد سمبول­های مورد نیاز برای تخمین ماتریس کواریانس شکل موج دریافتی  می­باشد. شکل موج ارسالی را یک شکل موج گوسی مرتبه دوم و با عرض  در نظر می­گیریم. در ‏شکل (۴-۱۰) کانال مورد استفاده، کانال CM1 می­باشد و کارایی آشکارساز­ها را به صورت تابعی از  نشان می­دهد که  انرژی هر سمبول ارسالی در طول  فریم متوالی می­باشد. در ‏شکل (۴-۱۰) کارایی آشکارسازهای full-rank براساس معادله ‏ (۴-۶۷) و مرتبه-۱ براساس معادله‏ (۴-۶۶) و PDP براساس معادله ‏ (۴-۶۶) و همچنین ED مورد مقایسه قرار گرفته است. همانطور که می­بینید آشکارساز full-rank با آشکارساز PDP براساس کانال CM1 عملکرد یکسانی دارند.

عملکرد BER برای مدل کانالIEEE 802.15.3a CM1
در شبیه سازی ‏شکل (۴-۱۱) سناریوی در نظر گرفته شده همانند شبیه سازی ‏شکل (۴-۱۰) می­باشد با این تفاوت که کانال مورد استفاده کانال CM8 می­باشد. همانطور که می­بینید آشکارساز full-rank بهترین عملکرد را دارد.

عملکرد BER برای مدل کانال IEEE 802.15.3a CM8
در ‏شکل (۴-۱۲) تمام پارامتر­های در نظر گرفته شده همانند شبیه سازی ‏شکل (۴-۱۰) می­باشد. معیار J-div آشکارساز rank-1 براساس روش تکراری gradient decsent در ‏شکل (۴-۱۲) نشان داده شده است. خطوط پررنگ مشکی نشان دهنده فیلتر گیرنده معین می­باشد.
روش gradient decsent ارائه شده است gradient decsent gradient decsent

بهترین فیلتر گیرنده معین برای کانال CM1 مطابق بهینه سازی تکراری معیار J-div rank-1
فصل پنجم
آشکارساز چندسمبولی پیشنهادی براساس روش GLR
به علت اثرات انعکاس و پخش شدگی مواد، کانال انتشاری باعث اعواج شدید پالسی در گیرنده خواهد شد [۳۶-۳۴]. برای گرفتن قسمت اعظمی از انرژی دریافتی، می­توان از گیرنده­های Rake استفاده کرد [۳۸-۳۷]. درگیرنده­های Rake نیاز به دانستن پاسخ دقیق کانال است و این خود مستلزم به کارگیری روش­های پیچیده تخمین کانال و نمونه برداری با نرخ بسیار زیاد است اما روش­های آشکارسازی همدوس با پیچیدگی کمتر مثل S-Rake و P-Rake پیشنهاد شده است[۴۰-۳۹].
به منظور غلبه بر معایب ذکر شده در بالا، از روش­هایی مثل TR و آشکارسازی تفاضلی[۵۰](DD) پیشنهاد شده است[۴۴-۴۱]. در روش TR چون از یک شکل موج نویزی برای کرولیشن با پالس دیتای مدوله شده استفاده می­ شود و به دلیل نیاز به یک خط تاخیر پیوسته و همچنین به علت اختصاص دادن قسمتی از انرژی سیگنال به پالس­های TR، کارایی ضعیفی دارد. به منظور بهبود کارایی TR مطالعات زیادی انجام شده است[۳۸،۴۵]. در روش DD قسمتی از سیگنال دریافتی در فاصله سمبول قبلی به عنوان شکل موج نویزی برای دمدولاسیون دیتا استفاده می­ شود. چون شکل موج به کار رفته هم شامل نویز و تداخل می­باشد کاربرد ضعیفی دارد. به منظور غلبه بر ضعف داتی روش­های TR و DD، روش­های آشکارسازی چندسمبولی پیشنهاد می­ شود[۴۴،۴۶،۴۷]. در[۴۴] از یک شبکه چندسمبولی با مدولاسیون PAM تفاضلی استفاده می­ کند که چندین شبکه کرولیشن پیوسته با تاخیر­ سمبول­های متفاوت، برای به دست آوردن چندین خروجی کرولیشن برای هر سمبول استفاده می­ کند. بعد از آن یک دنباله شبکه آشکارسازی از این مقادیر کرولیشن­ها استفاده می­ کند. گرچه عملکرد سیستم به طور قابل توجهی بهبود می­یابد، ولی نیاز به چندین خط تاخیر پیوسته با تاخیر­های زیاد و دقیق دارد و جواب بهینه با جستجو بر روی تمام حالات ممکن (  )پیدا می­ شود (  تعداد سمبول­ها). در[۴۶] روش آشکارسازی چندسمبولی با مدولاسیون PAM تفاضلی براساس روش GLRT برای آشکارسازی  سمبول متوالی استفاده می­ کند و به منظور کاهش محاسبات دو الگوریتم ویتربی[۵۱] و دکدینگ کروی [۵۲](SD) استفاده می­ شود. هنگامیکه تعداد سمبول­ها زیاد می­ شود پیچیدگی محاسباتی زیاد می­ شود و این الگوریتم­ها کارا نیستند. در[۴۷] یک روش چندسمبولی سریع تکراری پیشنهاد شده است، به منظور کاهش پیچیدگی، دو الگوریتم پیشنهاد شده است و زمانیکه تعداد سمبول­ها زیاد می­ شود نیز می­توانند به کار روند. در[۴۸] روش آشکارسازی چندسمبولی با مدولاسیون­های PAM و PPM مدوله شده پیشنهاد شده است، در این روش فرض شده است که پاسخ ضربه کانال فیدینگ ناکاگامی دارد.
در این فصل، ما روش­های آشکارسازی چندسمبولی ناهمدوس برای سیگنال­های UWB با مدولاسیون PPM را پیشنهاد می­کنیم. ما آشکارساز GLR را براساس یک بلوک مشاهده شامل  سمبول متوالی استخراج می­کنیم. روش پیشنهاد شده نیازی به اطلاعات کانال ندارد حتی اگر کانال با فیدینگ شدید همراه باشد. به منظور کاهش پیچیدگی آشکارساز GLR چند سمبولی، ما از تکنیک SDR[53] برای پیاده سازی آشکارساز پیشنهاد شده، استفاده می­کنیم. این آشکارساز را GLR-SDR می­نامیم. براساس خاصیت تنک بودن[۵۴] کانال­ مخابراتی، ما تخمین سیگنال دریافتی را بهبود می­بخشیم. با در نظر گرفتن تخمین جدید سیگنال دریافتی، ما آشکارساز GLR را بهبود می­بخشیم، سپس به منظور کاهش پیچیدگی آشکارساز GLR بهبود یافته دوباره از تکنیک SDR استفاده خواهیم کرد. این آشکارساز GLR-SDR بهبود یافته را (IGLR-SDR) می­نامیم.

مدل سیگنال
در یک سیستم IR-UWB با در نظر گرفتن مدولاسیون PPM باینری، سیگنال ارسالی به صورت زیر بیان می­ شود:

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...