دانلود نمونه تحقیق علمی - جدید

متن کامل پایان نامه را در سایت منبع fuka.ir می توانید ببینید2-3: پارامترهای مودهای 2k و 8k 23
2-4: مشخصات فریم OFDM و مقادیر ممکن برای Tu و ∆ در فریم OFDM 24
2-5: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند8 مگاهرتز 25
2-6: فاصلهی محافظ و نرخ کد مدولاسیونهای QPSK، 16QAM، 64QAM 25
2-7: محل پایلوتهای پیوسته در هر سمبل OFDM 28
2-8: شماره حاملهای TPS در هر سمبل OFDM 29
3-1: شهرهای تحت پوشش DVB-T در ایران 45
3-2: استانداردهای تلویزیون دیجیتال 46
3-3: استانداردهای MPEG 47
3-4: استانداردهای DVB 47
3-5: مقایسهی استانداردهای مختلف 49
3-6: مشخصات DVB_T در ایران 51
فهرست شکلها
صفحه عنوان
3 شکل شمارهی 1-1- هندسهی رادار پسیو
13 شکل شمارهی 2-1- مقایسهی ذخیرهی پهنای باند در سیستم OFDM و FDM
15 شکل شمارهی 2-2- ساختار فرستنده و گیرندهی OFDM
16 شکل شمارهی 2-3- استفاده از پیشوند پرخشی برای جلوگیری از ISI بین سمبلهای OFDM18 شکل شمارهی 2-4- نمای سادهای از فرستنده و گیرندهی OFDM
19 شکل شمارهی 2-5- بلوک دیاگرام فرستنده OFDM19 شکل شمارهی 2-6- بلوک دیاگرام گیرنده OFDM 22 شکل شمارهی 2-7- ساختار فریم OFDM و محل پایلوتها
30 شکل شمارهی 2-8-الف- مدولاسیون QPSK با کد گری
31 شکل شمارهی 2-8-ب- مدولاسیون 16-QAM با کد گری
31 شکل شمارهی 2-8-ج- مدولاسیون 64-QAM با کد گری
45 شکل شمارهی 3-1- نحوه پوشش استاندارد DVB-T روی کره زمین
50 شکل شمارهی 3-2- ساختار کلی فرستنده DVB-T
51 شکل شمارهی 3-3- دیاگرام عملکرد فرستنده تلویزیون دیجیتال
55 شکل شمارهی 3-4- دنباله ارسالی بعد از کدینگ خارجی
61 شکل شمارهی 3-5- دیاگرام عملی گیرندهی زمینی تلویزیون دیجیتال
64 شکل شمارهی 4-1- ساختار گیرندهی مرجع
66شکل شمارهی 4-2- الگوی درج پایلوت در سیستمDVB_T
67 شکل شمارهی 4-3- همزمان سازی
68 شکل شمارهی 4-4- نمایی از همزمان سازی با استفاده از تابع همبستگی سیگنال دریافتی
69 شکل شمارهی 4-5- تأخیر سیگنال دریافتی
70 شکل شمارهی 4-6- مراحل دقیق تخمین و جبران آفست فرکانسی
71 شکل شمارهی 4-7- یک واحد شیفت در اثر ایجاد قسمت صحیح آفست فرکانسی
72 شکل شمارهی 4-8- نمایش از محاسبهی قسمت صحیح آفست فرکانسی بر اساس کورلیشن بین زیرحاملهای پایلوت پیوسته
77 شکل شمارهی 4-9- تخمین بهرهی کانال به ازای هر 3 زیرحامل در هر سمبل
80 شکل شمارهی 4-10- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درونیابی خطی و کمترین مربع خطا
80 شکل شماره ی 4 -11- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درونیابی خطی و کمترین مربع خطا و درونیابی nearest، درونیابی spline، درونیابی cubic و درونیابی sinc
81 شکل شمارهی 4-12- منحنی Pe بر حسب SNR برای درونیابی خطی و کمترین مربع خطا
83 شکل شمارهی 4-13- بلوکهای مرحلهی بازتولید
84 شکل شمارهی4-14-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 05.0
84 شکل شمارهی 4-14-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 05.0
84 شکل شمارهی 4-15-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 1.0
85 شکل شمارهی 4-15-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 1.0
85 شکل شمارهی 4-16-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 2.0
85 شکل شمارهی 4-16-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 2.0
86 شکل شمارهی 4-17-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
86 شکل شمارهی 4-17-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
87 شکل شمارهی 4-18-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شمارهی 4-18-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شمارهی 4-19-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
88 شکل شمارهی 4-19-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
89 شکل شمارهی 4-20- طیف فرکانسی OFDM
89 شکل شمارهی 4-21- فیلتر باترورث مورد استفاده
89 شکل شمارهی 4-22- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای حالت فیلتر باترورث
90 شکل شمارهی 4-23-: فیلتر مورد استفاده با dB0.5 ریپل در باند عبور
90 شکل شمارهی 4-24- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB0.5ریپل در باند عبور
90 شکل شمارهی 4-25- فیلتر مورد استفاده با dB1 ریپل در باند عبور
91 شکل شمارهی 4-26- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB1ریپل در باند عبور
91 شکل شمارهی 4-27- فیلتر مورد استفاده با dB2 ریپل در باند عبور
--------------------------------------------------- نکته مهم : هنگام انتقال متون از فایل ورد به داخل سایت بعضی از فرمول ها و اشکال (تصاویر) درج نمی شود یا به هم ریخته می شود یا به صورت کد نمایش داده می شود ولی در سایت می توانید فایل اصلی را با فرمت ورد به صورت کاملا خوانا خریداری کنید: سایت مرجع پایان نامه ها (خرید و دانلود با امکان دانلود رایگان نمونه ها) : elmyar.net --------------------------------------------------- 91 شکل شمارهی 4-28- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB2 ریپل در باند عبور
92 شکل شمارهی 4-29- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق
93 شکل شمارهی 4-30- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=4Hz∆ 0.001 آفست فرکانسی
93 شکل شمارهی 4-31- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=24Hz∆ 0.006 آفست فرکانسی
93 شکل شمارهی 4-32- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=40Hz∆ 0.01 آفست فرکانسی
94 شکل شمارهی 4-33- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق و یک واحد اختلاف در آفست فرکانسی
95 شکل شمارهی 4-34-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای برای سنجش SER
95 شکل شمارهی 4-34-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای برای سنجش SER
فصل اول
1- مقدمه

1-1- مقدمهای بر رادار پسیو
فضای اطراف ما آکنده از امواج رادیویی است که در تمام جهات در حال انتشار میباشد. امواج رادیویی، امواج مغناطیسی میباشند که معمولا توسط آنتن منتشر میشوند. واژهی رادار (Radar) از حروف اول چند کلمهی انگلیسی به معنای آشکارسازی و فاصلهیابی با استفاده از امواج رادیویی، ساخته شده است. این واژه که امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، همانند رادیو و تلویزیون یک اصطلاح بینالمللی شده است. با رادار میتوان درون محیطی را که برای چشم، غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریکی، باران، مه، برف، غبار و … . امواج رادیویی برد زیادی دارند، توسط انسانها قابل حس نیستند و کشف و دریافت آنها حتی هنگامی که ضعیف هم شدهاند به راحتی امکانپذیر است. بنابراین رادار دستگاهی است که به وسیلهی امواج رادیویی میتواند وجود شیئی را کشف و فاصلهی آن را تعیین نماید. سیستمهای راداری متداول از یک بخش فرستنده و گیرنده تشکیل میشوند که اغلب از یک آنتن برای ارسال و دریافت استفاده میکنند. اولین تجربه در مورد بازتابش امواج رادیویی توسط هرتز آلمانی در سال 1886 بهدست آمد. در سالهای 1920 تا 1930 پیشرفتهایی در جهت ساخت رادار با قابلیتهای تعیین فاصلهی اهداف صورت گرفت. در سال 1960 استفاده از رادارهای هوایی و فضایی توسعه یافت و علاوه بر کاربرد نظامی، جهت نقشهبرداری جغرافیایی و اکتشافات علمی و … مورد استفاده قرار گرفتند. رادارها براساس محل قرار گرفتن فرستنده و گیرنده به رادارهای تکپایه، دوپایه و یا چندپایه تقسیم میشوند. رادارهای اولیه همگی دوپایه بودند. با پیشرفت تکنولوژی آنتنهایی ساخته شدند، که قادر بودند از فرستندگی به گیرندگی سوییچ نمایند. در سال 1936 رادارهای دوپایه جای خود را به رادارهای تکپایه دادند. اجزاء تشکیل دهنده سیستم رادار فرستنده، گیرنده آنتن وسیستمهای الکتریکی جهت ثبت و پردازش اطلاعات میباشد.
از انواع رادارها، رادارهای پسیو میباشند. رادار پسیو را با نامهایPCL و PBR میشناسند]1[. رادار پسیو راداری دو پایه است که میتواند با استفاده از انواع فرستندههای مغتنم بدون اینکه خود مورد شناسایی قرارگیرد، به آشکارسازی اهداف بپردازد و اختلاف زمان بین سیگنالی که مستقیما از فرستنده دریافت میشود و سیگنالهایی را که در اثر تشعشع دریافت میشود را اندازه میگیرد این کار اجازه میدهد تا وضعیت هدف و تحرک آن مشخص گردد. فرستندههای متعدد آنالوگ و دیجیتال VHF رادیویی و UHF تلویزیونی موجود هستند که رادار پسیو میتواند از آنها به عنوان فرستندههای مغتنم استفاده کند.
از مزایای رادارهای PBR میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
پایین بودن هزینهی نگهداری به دلیل نداشتن فرستنده، پایین بودن هزینهی ساخت، پنهانکاری راداری به علت نداشتن امواج ارسالی، اندازهی کوچکتر نسبت به رادارهای اکتیو، امکان ردیابی و مقابله با جنگندههای پنهانکار، غیرقابل ردیابی در مقابل موشکهای ضد تشعشع.
رادارهای پسیو که از فرستندههای مغتنم بهرهبرداری میکنند، دارای ساختار دوپایه مطابق شکل 1-1 میباشند. در این صورت به سیگنالی که بین فرستندهی مغتنم و گیرندهی رادار دوپایه مبادله میشود، سیگنال مسیرمستقیم میگویند و به سیگنالی که بین هدف و گیرندهی رادار دوپایه مبادله میشود، سیگنال هدف گفته میشود]2-3 [.

شکل 1-1: هندسهی رادار پسیو
ایدهی بنیادین رادار پسیو این است که سیگنالهای چند مسیره شامل سیگنال مرجع، سیگنالهای کلاتر و اهداف در کانال مراقبت را گرفته و به تفکیک آنها میپردازد. برای تفکیک مناسب این سیگنالها نیازمند آن هستیم که یک نسخهی خالص از سیگنال کانال مرجع را در اختیار داشته باشیم، معمولا این نسخهی خالص دراختیار نیست و با انجام پیشپردازشهایی روی سیگنال دریافتی، این سیگنال خالص به دست میآید. یکی از روشهای دستیابی به نسخهی اصلی سیگنال کانال مرجع، بازتولید میباشد.
در رادارهای معمولی، زمان ارسال پالس و دریافت آن کاملا شناخته شده است و به رادار این اجازه را میدهد تا فاصله هدف به راحتی محاسبه شود و توسط یک فیلتر تطابق درصد سیگنال به نویز را مشخص نماید. یک رادار پسیو هیچ اطلاعاتی را به طور مستقیم دریافت نمینماید، از این رو باید از یک کانال اختصاصی (که کانال منبع نامیده می شود) استفاده نماید.
یک رادار پسیو برای آشکارسازی اهداف از مراحل زیر استفاده مینماید:
جستجوی منطقه تحت پوشش برای دریافت امواج توسط دریافتکنندههای دیجیتالی بدون نویز
تولید امواج دیجیتال برای تشخیص جهت دریافت امواج و فاصله ارسال شده و قدرت منبع ارسال کننده
فیلترینگ انطباقی برای جداسازی هر سیگنال مستقیم ناخواسته در محدوده تجسس
آمادهسازی سیگنال مشخص شده برای ارسال کننده
رابطه ضربدری برای کانال منبع با کانالهای تجسس برای مشخصکردن رنج بایاستاتیک و داپلر هدف
آشکار سازی با استفاده از میزان هشدار کاذب ( (CFAR
ارتباط و پیگیری هدف در فضای داپلر تحت پوشش که به نام پیگیری خطی شناخته شده است.
ارتباط و ترکیب پیگیری خطی از هر ارسال کننده به شکل ارزیابی نهایی از موقعیت و سمت و سرعت یک هدف به نمایش در میآید]3[.
1-2- مروری بر سیستمDVB-T
امروزه رویکرد وسیعی برای بهرهگیری از تلویزیون دیجیتال ایجاد شدهاست. درحالی ما وارد قرن 21 میشویم که تلویزیون دیجیتال جزء لاینفک شاهراه اطلاعاتی هزارهی جدید میباشد. علت این امر آن است که تلویزیون دیجیتال میتواند مقادیر فراوان اطلاعات را با کمترین هزینه به بیشترین تعداد بینندگان تحویل دهد. هماکنون میتوان تلویزیون دیجیتال را کاملا در کنار دیگر شبکههای انتقال دیجیتال قرار داد و یا ادغام نمود و حتی میتوان آن را به صورت بستهی اطلاعاتی درآورد چنانکه پیش از این چنین امکانی وجود نداشته است.
تلویزیون دیجیتال در مقایسه با تلویزیون آنالوگ سنتی میتواند تعداد برنامههای زیادتری را روی هر محیط انتقالی ارسال نماید زیرا اطلاعات دیجیتال را میتوان با روشهایی که هرگز در تلویزیون آنالوگ امکانپذیر نبوده پردازش و دستکاری نمود. ذخیرهسازی تصاویر دیجیتالی روی کامپیوترها و دیسکها و پخش مستمر آنها روی شبکههای دیجیتال بدون هرگونه افت و اتلاف سیگنال بهسادگی امکانپذیر شدهاست. تصاویر میتوانند ویرایش و بهبود کیفیت داده، فشردهسازی و ذخیرهسازی شده و همچنین ارسال و چاپ گردند. با نمایش تصاویر به صورت ارقامی به دودویی (0و1) تلویزیون دیجیتال دارای انعطافپذیری بسیار بالایی در چگونگی استفاده از اطلاعات دارد. ارسال سیگنالهای تلویزیونی در شکل آنالوگ نیازمند مدارهای اختصاصی هستند که در فرمت دیجیتال میتوانند با مکالمات تلفنی و دادهی کامپیوتری مخلوط شده و سپس روی شبکههای مخابراتی برای پخش ایستگاههای راه دور ارسال گردند. همچنین برنامهها میتوانند روی دیسکهای سخت کامپیوتر ذخیره شده و همزمان بنابه تقاضای یک بیننده برای ارسال بازیابی شوند. ارسال عناصر چندرسانهای ( صدا، تصویر و داده) در فرمت دیجیتال به مشتری این امکان را میدهد که با استفاده از فناوری ارزان و در دسترس رایانههای شخصی به ذخیرهی محتوی آنها بپردازد. یک دیسک سخت کامپیوتر میتواند یک فیلم را ذخیره کرده وبا راههای جدید بازیابی و پردازش کند. پرواضح است این نوآوریها نشاندهندهی یک تغییر انقلابی در پخش سنتی آنالوگ میباشد. برای فائق آمدن برمسائل اجرایی و اطمینان از سازگاری استانداردهای گوناگون با یکدیگر بسیاری از سازمانهای بینالمللی جهت حل و فصل مسائل مهندسی و تعیین چارچوب و استانداردهای لازم برای پیادهسازی تلویزیون دیجیتال فعال هستند.
DVB‏ فناوری ارسال تصاویر بر پایه ‏استاندارد 2‏MPEG-‎‏ است که تحت عنوان تلویزیون دیجیتال مدتی است در چندین کشور جهان مورد استفاده قرار میگیرد و ‏کارکرد آن بدین صورت است که بجای شبکههای آنالوگ معمول، سیستمی مبتنی بر فناوری جدید دیجیتالی بکارگرفته میشود تا علاوه بر آنکه کیفیت تصاویر ارسالی در حد بسیار بالاتری قرارگیرد، بتوان سرویسهای دیگری نیز بر این بستر ارائه ‏داد. علاوه بر کاربرد تجاری گفته شده در سیستم DVB-T، کاربرد نظامی نیز در زمینهی رادارهای پسیو وجود دارد.
همانطور که گفتیم، در سالهای اخیر رادارهای پسیو بسیار مورد توجه واقع شدهاند، از علل این توجهات میتوان به کم هزینه بودن، عدم نیاز به فرستنده خاص، غیر قابل شناسایی بودن و… اشاره کرد. در این رادارها که سیگنالهای فرستنده که اصطلاحاً با نام فرستندههای مغتنم نیز شناخته میشوند از سیگنالهای متفاوتی مانند سیگنال FM، سیگنال آنالوگ تلویزیون، DAB، DVB و سیگنال موبایل برای کشف و ردگیری اهداف استفاده میشود]4[.
از علل علاقهمندی و رویکرد به سیگنال DVB-T در رادارهای پسیو میتوان به مواردی اشاره کرد از جمله اینکه فرستندههای سیگنال دیجیتال تلویزیونی، سیگنالی با قدرت و کیفیت خوب و بالا با کمترین هزینه ممکن از دید راداری ارسال میکنند. این سیگنال پهنای باند کافی برای تامین قدرت رزولوشن در برد مناسب را دارا است، این سیگنال به نوعی شبیه نویز است و این امر کمک به قابلیت فشردگی در برد و تخمین مناسب داپلر میکند. خواص آماری سیگنال در طول زمان دارای ثبات است، این سیگنال دارای ابهام کمتر در برد و داپلر نسبت به مدولاسیونهای دیگر میباشد، فرستنده در این سیگنالینگ دارای پوششی همه جهته میباشد.
پهنای باند زیاد و در نتیجه داشتن رزولوشن بالا در برد (High Range Resolution) در این سیگنالینگ قابل توجه است، در جدول زیر رزولوشن در برد برای چند دسته از رادارهای پسیو مبتنی بر چند نوع سیگنال بیان شده است. همانطور که مشخص است رزولوشن در برد در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T بسیار کمتر از رادارهای پسیو مبتنی بر دیگر سیگنالها میباشد]7-6-5[.
جدول شماره 1-1: قابلیت رزولوشن در برد برای چند سیگنالینگ مختلف
20-40 m DVB-T
200 m DAB
3 km Analog TV
1.5 up to 6 km FM Radio
1-3- ساختار پایاننامه
با توجه به هدف این پایان نامه که حذف تداخل در کانال مرجع رادار پسیو مبتنی بر سیگنال پخش تلویزیون دیجیتال توسط فرستندههای زمینی با رویکرد بازتولید میباشد، بر این تلاشیم جهت بررسی کارایی گیرندهی مورد نظر منحنی احتمال خطای آشکارسازی سمبلها را بر حسب نسبت توان سیگنال به توان نویز برای روشهای مختلف تخمین کانال ترسیم نموده و همچنین برای بررسی دقیقتر کارایی الگوریتمهای پیشنهادی منحنی اتلاف تضعیف کلاتر در گیرندهی مراقبت رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T را نیز ترسیم نماییم. در فصل دوم این پایاننامه ابتدا به ساختار فرستنده و گیرندهی فریم OFDM و استفاده از این ساختار در سیگنال DVB-T خواهیم پرداخت، در فصل سوم نیز به آشنایی با پخش زمینی تلویزیون دیجیتال خواهیم پرداخت و در فصل چهارم شبیهسازی گیرندهیDVB-T و بازتولید سیگنالDVB-T ارائه خواهد شد و نیز مسائلی که در رابطه با موضوع حذف سیگنالهای تداخلی در کانال مرجع در رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T با استفاده از روش بازتولید با آن مواجه هستیم از جمله عدم تعادل مولفهی همفاز و متعامددر فرستنده، عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی، خطا در تخمین فرکانس حامل جهت بازتولید، یافتن نرخ خطای مناسب(BER) بر حسب نسبت سیگنال به نویز(SNR) بررسی و شبیهسازی خواهد شد. در انتها فصل پنجم را به نتیجهگیری و ارائهی پیشنهاداتی برای کارهای آینده اختصاص خواهیم داد.
فصل دوم
2- ساختار فرستنده و گیرندهی فریم OFDM
و استفاده از این ساختار این فریم در سیگنال DVB_T
2-1- مقدمه ای برOFDM
در این فصل به بیان مفاهیم پایهای سیستمهای OFDM میپردازیم.
روشهای رایج برای انتقال سیگنال در فرکانسهای رادیویی مبتنی بر مدولاسیون سیگنال اطلاعات بر روی یک سیگنال تکحاملی وجود دارد. طرحهای مختلف مدولاسیون دیجیتال از یک حامل تکی برای ارسال اطلاعات استفاده میکردند. نوعی مدولاسیون وجود دارد، که در صنایع نظامی استفاده می‌شده که چند تونی نامیده میشود، به این صورت که یک بازه فرکانسی را به چندین فرکانس حامل یا به عبارت علمیتر زیرحامل تقسیم می‌کردند و بر روی هرکدام از این زیر حامل‌ها بخشی از اطلاعات را ارسال می‌کردند. تسهیم تقسیم فرکانس FDM تکنیکی است که در بسیاری کاربردها برای انتقال چندین سیگنال مختلف پیام بر روی حاملهای مختلف استفاده میگردد. در واقع حروف FDM در عنوان OFDM از این واقعیت ناشی میشود که هزاران حامل مجاور هم به وسیلهی یک مدولاتور OFDM در عرض باند یک کانال بهطور همزمان ایجاد میشوند. هر حامل در یک فرکانس ثابت و مستقل از یکدیگر قرار گرفته است و فاصلهی حاملها از هم مستقیما به نرخ مؤثر دادههای ارسالی بستگی دارد.
با تقسیم اطلاعات میان تعداد زیادی از حاملهای مجاور هم، به آسانی میتوان تعیین کرد که هر حامل تنها سهم کوچکی از کل سیگنال اطلاعات را دربر میگیرد و این موضوع موجب میشود که نرخ اطلاعات هر حامل برای یک مدولاسیون مشخص (نظیر QPSK,64-QAM) و همچنین اندازهی پریود سمبل روی هر حامل را کاهش میدهد این بدان مفهوم است که چنانچه مابین سمبلها تداخل به وجود آید، درصد کمی از سمبلها تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. بهطوریکه سبب افزایش تعداد حاملها و افزایش پریود سمبل میگردد.
سیستمهای انتقال تلفنی ساده نیز از FDM استفاده مینمایند و به طور مشابه چندین کانال تلویزیونی آنالوگ به صورت همزمان روی کانالهای مختلف RF پخش و ارسال میگردند. در تمام این سیستمها از باندهای محافظ برای تسهیل در دریافت توسط گیرنده مابین سیگنالهای RF ( کانالها) روی فرکانسهای مختلف استفاده میشود. با اینوجود امکان تقسیم یک رشته سیگنال اطلاعات به قسمتهایی با اندازهی کوچکتر اطلاعات وجود دارد. بهطوریکه هر قسمت دارای نرخ اطلاعات بسیار پایینتری نسبت به سیگنال اصلی میباشد و هر قسمت برای مدولاسیون روی یک حامل تکی از تسهیم مجموعه حاملهای تسهیم شده ( چندحاملی) میتواند استفاده شود.
مزیت این روش یکی ارسال داده به صورت موازی بود و دیگر غلبه بر محو شدگی فرکانس گزینمیباشد، چرا که در این حال هر قسمتی از دیتا روی بازهی کوچکی از باند فرکانسی حمل می‌شود که این نوع محو شدگی روی این بازهی کوچک عملا به صورت خطی ظاهر می‌شود و قابل جبران شدن و نهایتا استخراج سیگنال است. دلیل بهرهگیری از باند محافظ آنست که فیلترهای ساخته شده در گیرندهها نمیتواند حاملهای نزدیک هم را جداسازی کنند، و در نتیجه در گیرنده همشنوایی یا تداخل بین حاملها پیش خواهد آمد. در واقع مدل مدولاسیون چند تونی باعث می‌شود که هرکدام از این زیر حاملها «دو به دو» با هم متعامد باشند و در نتیجه به دلیل قابلیت تفکیک پذیری زیرحامل‌ها که متاثر از این خاصیت به وجود می‌آید می‌توان آنها را به گونه‌ای در کنار هم چید که بر روی هم همپوشانی داشته باشند چیزی که در حالت چند تونی امکان نداشت. براحتی می‌توان دریافت که بر اساس این قابلیت منطقا در یک بازه فرکانسی نسبت به حالت چند تونی می‌توان تعداد بالاتری از زیرحاملها ایجاد کرد و این خود به معنی امکان ارسال نرخ بیت بیشتر در پهنای باند فرکانسی کمتر است مثلا ارسال Mbps30 در MHz6 که نسبت این دو یعنی عدد ۵ بعنوان بهرهوری فرکانسی مطرح می‌شود. البته این بخشی از توانایی‌های این نوع مدولاسیون است توانایی غلبه بر محوشدگی چند مسیره، محوشدگی فرکانس گزین، … از دیگر مزایای استفاده از این سیستم است]8[.
تعامد، یک تکنیک معمولی استفاده شده برای تضمین آنست که دو سیگنال که یک پهنای باند را اشغال میکنند میتوانند توسط یک گیرنده مستقل از هم باشند. شرط تعامد ذکر شده در تکنیک مدولاسیون OFDM مستلزم یک ارتباط ثابت و معین بین تمام زیرحاملهای مجاور هم است. لازمهی یک سیستم OFDM آن است که حاملها در مجاور هم آرایش یابند، به طوریکه باندهای کناری هر حامل روی هم افتاده، میتواند بدون تداخل حامل دریافت شود. از این روست که حاملها بایستی متعامد باشند. تعامد موجود بین زیرحاملها در هر دو حوزهی زمان و فرکانس وجود دارد. از دیدگاه حوزهی زمان، مفهوم عمود بودن در تقسیم فرکانس به تعامد سیگنالها اشاره دارد که به یک تعریف ریاضی برمیگردد، که در آن هر گاه دو تابع سینوسی در هم ضرب شوند، انتگرال این حاصلضرب روی هر پریود زمانی برابر صفر خواهد بود. به صورت ریاضی دو شکل موج x و y بر هم عمودند اگر همبستگی متقابل آنها در بازهی زمانی به صورت زیر باشد:
(2-1)
همچنین از دیدگاه حوزهی فرکانس، در OFDM طیف فرکانسی زیرحامل ها با همدیگر همپوشانی دارند، اما طیف فرکانسی آن ها به گونهای انتخاب میشود که بر یکدیگر عمود باشند. بدین معنی که در نقطهی ماکزیمم طیف فرکانسی هر زیرحامل، طیف فرکانسی زیرحاملهای دیگر صفر است و هر حامل طوری قرار گرفته است که اگر یک حامل دارای انرژی ماکزیمم باشد مابقی حاملها در آن نقطه فرکانسی دارای انرژی صفر خواهند شد. تعامد اجازه میدهد که برخلاف FDM، با هم همپوشانی داشته باشند. هم پوشانی زیرحاملها یک مزیت برای OFDM محسوب میشود، زیرا در اثر آن OFDM از نظر طیف فرکانسی و پهنای باند مورد استفاده دارای راندمان و کارایی بیشتری نسبت به تکنیکهای اولیهی مخابرات چندحاملی است. شکل 2-1 بیانگر این موضوع میباشد.

شکل(2-1) مقایسهی ذخیرهی پهنای باند در سیستم OFDM و FDM
ناگفته نماند که در عین حال این سیستم نسبت به رفتارهای غیر خطی بخصوص در حوزهی فاز سیگنال بسیار حساس و آسیب پذیر است به همین دلیل معمولا تقویت کننده‌های توان در این نوع سیستم‌ها بسیار گرانقیمتتر از نوعی است که در مدولاسیونهای دیگر مثل DSSS یا FHSS ( طیف گسترده) استفاده می‌شوند. قابل ذکر است که همانطور که در ابتدا گفته شد OFDM نوعی کدگذاری باند پایه ‌است و برای ارسال آن باید از یکی از روشهای DPSK، QPSK، یا nQAM که (….۱۶٬۶۴٬۱۲۸n=) استفاده کرد. یکی از نقاط ضعف این مدولاسیون، نیاز به دقت بالای تطبیق فرکانس و فاز در گیرنده و فرستنده میباشد، برای مقابله با آن از COFDM استفاده میشود.
عملا در OFDM چند بیت اضافه برای یافتن تصحیح خطا اختصاص داده میشود، حرف C در عنوان COFDM مرجعی است که برای کدگذاری کانال استفاده شده به وسیلهی شکل مدولاسیون COFDM برای مقابله با محوشدگی ایجاد شده در حاملها توزیع سیگنال داده بر روی تعداد زیادی از زیرحاملها بدان معنی است که محوشدگی قسمتی از آنها سبب خواهد شد بعضی بیتهای دریافت شده با خطا همراه شده باشند، در حالیکه برخی دیگر بدرستی دریافت میگردند. بنابراین با بهکارگیری کد تصحیح خطا که به رشته بیتهای اطلاعات ارسالی در فرستنده افزوده میگردد. اطلاعات حمل شده به وسیلهی هر کدام از حاملها که ازبین رفته است قابل تصحیح است زیرا با استفاده از کد حفاظت در مقابل خطا اطلاعات بخش دیگری که وابسته به آن است (با استفاده از روشهای میانگذاری) به قسمتی دیگر از مجموعه حامل انتقال مییابند. ( توزیع تصادفی خطا مابین کل رشتهی بیت ارسال شده). روش COFDM به صورت مشخص از سیستم کدگذاری کانولوشنال ویتربی به عنوان کد تصحیح خطا استفاده مینماید. چنانچه کدگذاری کانال بهکار برده نشود محوشدگی حامل (که در تمام ارسالهای RF معمول است) بازدهی BER ( نرخ خطای بیت) را کاهش خواهد داد، در واقع هر چند در تمام شرایط محوشدگی با بکارگیری یک کد ویتربی قوی سیستم را مقاومسازی مینمایند، اگر توزیع تصادفی سیگنال میان حاملها در لحظات زمانی مختلف استفاده نشود، سیستم بدرستی کار نخواهد کرد.
برای این که گیرنده بتواند داده ها را دیمدوله کند، بایستی زمان سمبل آن قدر طولانی باشد که باشد، به این شرط، شرط تعامد میگوییم. پارامترهای اساسی در استاندارد OFDM IEEE 802.11a به طور مختصر در جدول شماره 1-2 آورده شده است ]8[.
جدول شماره 2-1: پارامترهای اساسی در استاندارد OFDM IEEE 802.11a

2-2- ساختارفرستنده و گیرندهی OFDM
در این بخش به توصیف ساختار کلی فرستنده و گیرنده میپردازیم. شکل (2-2)، ساختار کلی فرستنده و گیرندهی OFDM را نشان میدهد.

شکل(2-2) ساختار فرستنده و گیرندهی OFDM
همانطور که در شکل (2-2) مشاهده میشود، ابتدا دادههای باینری مدوله شده و از حالت رشته دادهی سریال به حالت موازی تبدیل شده و پایلوتها به دادهها اضافه میشوند. سپس پس از عبور از بلوک IFFT، پیشوند چرخشی به دادهها اضافه شده و رشته داده از حالت موازی به سریال تبدیل شده و در کانال ارسال میشود. در گیرنده نیز ابتدا رشته داده از حالت سریال به موازی تبدیل شده و پیشوند چرخشی حذف شده و پس از عبور از بلوک FFT و همسانسازی کانال با استفاده از پایلوتها و تبدیل به رشته دادهی سریال، دیمدولاسیون صورت گرفته و دادهها استخراج میشوند.
2-2-1- پریود سمبل، فواصل و فضای حامل
پریود زمانی یک سمبل OFDM شامل یک زمان فعال و پریود زمانی محافظ میتواند باشد. با COFDM، داده بین زمان سمبلهای فعال تقسیم میشود. زمان فعال سمبل میتواند نشاندهندهی وضعیت مدولاسیون بهکار برده به یک حامل معین برای یک پریود زمانی مشخص باشد (همچنین میتواند نشانگر تعداد یا تمام حاملها در یک لحظه زمانی خاص باشد).
شکل (2-3)، نحوهی استفاده از پیشوند چرخشی را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود، یک فاصلهی محافظ به صورت ( یا بعضی اوقات به صورت Tg) که قسمتی از پریود زمانی کل سمبل میباشد، در هنگامی که دادهی جدید روی حاملها مدوله نشده است، تعریف میشود. این فاصلهی محافظ امکان دریافت سیگنال در محیط چندمسیره را فراهم میسازد، که در آن سیگنالهای تاخیر یافته به شکل یک دریافتی مرکب درمیآیند. در دورهی زمانی این فاصلهی زمانی هر سیگنال که با تاخیر دریافت میشود بدون ایجاد تداخل، به صورت سازنده بدون هیچگونه تداخل به سیگنال اصلی افزوده میشود. برای جلوگیری از تداخل بین سمبلی (ISI) باید زمان از ماکزیم پخش زمانی کانال بیشتر باشد.

پاسخ دهید