چکیده
مدولاسیون چند حاملی را می توان از جمله راههای برون رفت از مشکلات پیش روی نسلهای آینده مخابرات بیسیم در ارائه هرچه بهتر امکانات و سرویسهای چند رسانه ایی با ریت بالا برای کاربران نام برد. از تلفیق سیستمهای DS-CDMA – OFDM و همین طور FH-CDMA – OFDM به ترتیب سیستم های MC-CDMA و MC-FH بوجود آمدند. نگاه منتقدانه محققان و دانشمندان علم مخابرات به نقاط ضعف و قوت دو سیستم فوق مرزهای دانش را در این حوزه ها دستخوش تغییرات وسیعی قرار داده و دیری نپائید تا از تلفیق این دو سیستم جدید، سیستمی تحت عنوان MC-FH-CDMA برای کاربردهای مختلف در محیط های چند رسانه ایی طراحی گردد.
در سیستم جدید ارائه شده برای شناسایی کاربران مختلف، دو کد امضا در نظر گرفته شده است. یکی زیرحاملهای ارسالی را از زیر باندهای فرکانسی موجود انتخاب می کند و کد امضای دیگر نماد اطلاعاتی را مدوله می نماید. در این نوشتار ضمن معرفی سیستم جدید MC-FH-CDMA و سیستم های MC-CDMA و MC-FH، سعی شده تا عملکرد هرسه سیستم در محیطهای مختلف بدون فیدینگ و فیدینگ آهسته همبسته ریلی برای کانالهای فراسو و فروسو مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. BPSK مدولاسیون انتخابی و MRC گیرنده تک کاربره مورد استفاده در این بررسی بوده و امضای دوم در سیستم ها از نوع والش و شبه نویز منظور گردیده است.
مقدمه
در سال 1843 شبکه های مخابراتی با نصب سیستم مورس در مسیر خط راه آهن واشینگتن – بالتیمور پا به عرصه وجود گذاشتند. در واقع پیش از آن، اولین پیام تلگرافی با عنوان (اعلام به دنیا)، توسط اف بی مورس در سال 1838 از یک خط 16 کیلومتری ارسال شده بود. سیستم های تلفنی باسیم نیز توسط الکساندر گراهام بل در سال 1876 ابداع و برای مسافتهای کم و افراد معدود جهت انتقال صدا بکار برده می شد. با معرفی امواج رادیویی توسط هرتز در سال 1888 امکان انتقال اطلاعات به محل هایی که از نظر اقتصادی برای نصب کابل مقرون به صرفه نبودند، ممکن شد و مارکونی در سال 1897 اقدام به مخابره اولین پیام بی سیم که آن را رادیو نامید، نمود. سرانجام جهت نیل به هدف نهایی، سیستم های مخابراتی سیار مورد توجه واقع شدند. هرچند مخابرات رادیویی و سیار با هدف ارسال و دریافت تلگراف پا به عرصه وجود گذاشت ولی با آغاز جنگ جهانی اول برای ارتباط بین کشتی ها مورد استفاده فراوان قرار گرفت. در سال 1948 شانون قضیه ظرفیت را ارائه کرد تا تکنولوژی مخابرات پیشرفت های شگرفی یابد و وسایل مخابراتی پیچیده و پیشرفته هر روز در زندگی بشر بیش از پیش توسعه یابند.
علاقه به داشتن وسایل کوچک و سبک جهت کاربردهای مختلف مخابراتی نظیر انتقال صوت و تصویر با هدف دسترسی آسان به اطلاعات جهانی و بین المللی و ارتباط با دوستان و بستگان، حجم وسیعی از تحقیقات دهه های اخیر در حیطه مخابرات سیار را به خود اختصاص داده است. شاید این رویکرد اختصاصی به مخابرات سیار بدلیل حجم بالای نقدینگی و بازار بسیار مناسب درآمدزای آن که ناشی از تعداد زیاد مشتریان بوده، موجب پیشرفت چشمگیر علم مخابرات شده است.
از طرف دیگر با افزایش ضریب نفوذ اینترنت و جایگزینی آن با دیگر وسایل ارتباط جمعی، درخواست کاربران را برای استفاده از دستگاه های مخابراتی کوچک، حجیم با قابلیت ارسال و دریافت دیتا علاوه بر صوت و تصویر را افزایش داده و امروزه یک کامپیوتر شخصی قابل حمل و یا یک تلفن همراه براحتی اطلاعات مورد نیاز(صوت، تصویر و دیتا) را دریافت و یا ارسال می دارد.
مزیتهایی نظیر تحرک پذیری، هزینه کم و نصب سریع تجهیزات، تعمیر و نگهداری آسان، توسعه و قابلیت انعطاف پذیری بیشتر آن در تعامل با استانداردها و پروتکل های مخابراتی، باعث افزایش بکار گیری سیستم های مخابراتی بی سیم و علاقه به توسعه و پیشرفت چنین سیستم هایی در دنیای مخابرات امروز شده است. از آنجایی که هر مزیتی حتماً در مقابل محدودیت و معایبی بررسی می گردد سیستم های مخابراتی بیسیم نیز دارای محدودیتها و معایبی هستند که از مهمترین آن می توان به ظرفیت کانال های مخابراتی در دستیابی به سرعتهای بالا اشاره نمود. در واقع استفاده بهینه از پهنای باند فرکانسی در دسترس جهت سرعت بالای ارسال داده با در نظر گزفتن دو عامل قابلیت اعتماد برای بازسازی دوباره آن در طرف گیرنده و امنیت اطلاعات در کانال جهت جلوگیری از استفاده و دسترسی غیر مجاز، مبحثی تحت عنوان روشهای دسترسی چندگانه را تعریف مینماید. دسترسی چندگانه با استفاده از تقسیم فرکانسی (FDMA)، تقسیم زمانی (TDMA) و تقسیم کد (CDMA)، از عمده ترین تکنیک های دسترسی چندگانه هستند.
روش دسترسی FDMA به عنوان اولین تکنیک دسترسی چندگانه در ساختار شبکه های بیسیم مورد استفاده قرار گرفت. در این تکنیک باند فرکانسی مجاز به قسمت های کوچکتر تقسیم شده و هریک از زیرباندها به یک کاربر اختصاص داده می شود. در این تکنیک با توجه به میزان پهنای باند اختصاص داده شده به هریک از کاربران، ظرفیت شبکه تعیین می شود. این تکنیک دارای دو مشکل عمده می باشد. اولاً از پهنای باند به طرز مطلوبی استفاده نمی شود. ثانیاً در شرایط وجود فیدینگ در یک فرکانس خاص احتمال از دست دادن یک کانال بطور کامل نیز وجود دارد. علیرغم سادگی سیستم های مبتنی بر FDMA، این نقاط ضعف باعث پائین بودن ظرفیت این تکنیک دسترسی چندگانه می گردد. اما از آنجا که در ابتدای ظهور شبکه های مخابراتی بیسیم، به علت اینکه این شبکه ها تنها قادر به تبادل صوت و یا حداکثر صوت و دیتا بودند ظرفیت های موجود قادر به سرویس دهی به کاربران بوده و آهنگ ورود کاربران جدید به علت محدودیت و سادگی سرویس های ارائه شده در شبکه های مخابرات سیار چندان سریع نبوده است. از طرف دیگر با توجه به محدود بودن سرویس های ارتباطی موجود، اضافه شدن کاربران جدید تغییر شدیدی در ظرفیت مورد نیاز شبکه ایجاد نمی نمود. بنابراین روند افزایش تقاضا برای سرویس های مخابراتی با روند گسترش شبکه هماهنگ بود.
اما کم کم با توسعه و گسترش شبکه های بی سیم و ارائه سرویس هایی که نیازمند ظرفیت های بیشتری بودند، نیاز به تکنیک های دسترسی چندگانه ایی که قادر به ارائه ظرفیت بیشتری باشند، بشدت احساس شد.
با توجه به نقاط ضعف تکنیک FDMA، زمان زیادی از تولد این تکنیک نگذشته بود که بسیاری از شرکتهای مخابراتی به فکر استفاده از زمان ارسال در تفکیک سیگنال کاربران مختلف، افتادند. این تکنیک که به TDMA معروف شد به علت رفتار بهتری که در استفاده از پهنای باند و مقابله با فیدینگ در یک فرکانس خاص از خود نشان می دهد، به عنوان جایگزین مناسب FDMA مطرح شد.
در این تکنیک با توجه به تعداد کاربران و حجم دیتای مورد ارسال، زمان به واحد هایی بنام time slot تقسیم شده و هر کاربر داده های خود را در بازه های زمانی مذکور ارسال می دارد. در این حالت علاوه بر اینکه استفاده مطلوبتری از پهنای باند فرکانسی به عمل می آید، اثرات نامطلوب فیدینگ تنها متوجه یک کانال مخصوص نبوده و هرچند ممکن است کیفیت سیستم به مقدار جزئی کاهش یابد، ولی برخلاف FDMA هیچ کانالی بطور کامل خراب نمی شود. لذا این تکنیک قادر به ارائه ظرفیتی بالاتر از FDMA می باشد. البته باید گفت که این برتری باعث استفاده از تجهیزات پیچیده تری نسبت به FDMA است.
تعداد صفحه : 153
