چکیده
در سال های اخیر سیستم های فوق باند وسیع (فرا پهن باند) به دلیل مزیت های بسیاری که در مقایسه با سایر سیستم های مخابراتی دارد، مورد توجه قرار گرفته است. کمیسیون مخابرات فدرال پهنای باند 3/1GHz تا 10/6GHz را به سیستم های فوق باند وسیع اختصاص داده است. به منظور استفاده بهینه از این پهنای باند، شناخت دقیق کانال UWB ضروری است. سیگنال های UWB متشکل از یک سری پالس های فوق کوتاه با چگالی طیفی توان کم است. بنابراین سیگنال دریافتی ترکیبی از مولفه های چند مسیری است که شکل تخریب شده ای نسبت به سیگنال ارسالی دارد. این مولفه های چند مسیری متفاوت، به وسیله تأخیر، فاز و دامنه های مختلفی مشخص می شوند که مدل کردن این سه پارامتر توصیف کننده چند مسیری (یعنی تأخیر، فاز و دامنه)، همان مدل کردن کانال است. دستیابی به مدل دقیقی از کانال لازمه طراحی این گونه سیستم ها است. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم کلین پاسخ کانال را از داده های حاصل از آزمایش تجربی استخراج نموده ایم. سپس تابع توزیع تجمعی سه پارامتر کلیدی کانال را برای این داده ها، مدل شناخته شده S-V، مدل دو دسته ای و مدل دو دسته ای اصلاح شده به دست می آوریم. سرانجام توابع توزیع تجمعی به دست آمده برای سه مدل را با یکدیگر مقایسه نموده و خواهیم دید که توابع توزیع تجمعی مربوط به مدل دو دسته ای اصلاح شده نسبت به مدل S-V و مدل دو دسته ای در حالت داخل ساختمان، که فرستنده و گیرنده در دید مستقیم هم قرار دارند، به توابع توزیع تجمعی حاصل از مقادیر آزمایش تجربی نزدیک تر است به گونه ای که در مدل دو دسته ای اصلاح شده، خطای نسبی متوسط پارامترهای تأخیر اضافی میانگین و گسترده تأخیر موثر و “NP10dB” در قیاس با مدل دو دسته ای به ترتیب 4/2 درصد، 0/45 درصد، 14/11 درصد و در مقایسه با مدل S-V به ترتیب 9/5 درصد، 6/96 درصد و 14/38 درصد کاهش می یابد و در نتیجه پاسخ ضربه مدل دو دسته ای اصلاح شده برای توصیف کانال سیستم های فوق باند وسیع در حالت LOS نسبت به مدل S-V و مدل دو دسته ای مناسب تر است.
مقدمه
محیط انتشاری که سیگنال از فرستنده تا گیرنده از آن می گذرد، کانال نامیده می شود. هرچه این محیط دقیق تر شناخته شود، بهتر می توان سیستم را طراحی کرد و در نتیجه به عملکرد مناسبتری رسید.
محیط انتشار سیستم های UWB معمولا محیط داخل ساختمان و شلوغ است و در نتیجه سیگنال ارسالی در این کانال مانند سایر کانال های بی سیم از مسیرهای مختلفی به گیرنده می رسد که بر این اساس با پدیده چند مسیری روبرو می شود. اگر یک تک پالس به کانال دارای فیدینگ وارد شود، قطاری از پالس از آن خارج خواهد شد که هرکدام یک مولفه چند مسیری است. اگر تأخیر زمانی بین مولفه ها از عکس پهنای باند کانال بزرگتر باشد، مولفه ها قابل تفکیک اند. پهنای باند وسیع سیستم های UWB به گیرنده این امکان را می دهد که مولفه های مختلف را از هم تفکیک کند.
یکی از پارامترهای مهم کانال دارای فیدینگ، مجموع تأخیر انتشار آن است که تعریف آن اختلاف بین اولین و آخرین پالس دریافتی از کانال در اثر تحریک تک پالس است. پاسخ ضربه کانال به طور تصادفی با زمان تغییر می کند. بنابراین تأخیر کانال هم متغیری تصادفی است. یکی دیگر از پارامترهای توصیف کانال پروفایل توان تأخیر است. از روی این پروفایل پارامترهای کلیدی: تأخیر اضافی میانگین و گستره تأخیر موثر و “NP10dB” به دست می آید. مدل های مختلفی برای توصیف کانال سیستم های فوق باند وسیع پیشنهاد شده است که کمیته “IEEE 802.15.3a” پس از بررسی آنها و مقایسه با اندازه گیری های انجام شده در مولد این کانال، مدلی که اولین بار توسط “Saleh-Valenzuela” معرفی شده را پذیرفته است. مدل ارایه شده در این تحقیق مانند اکثر کارهای انجام شده در مقالات براساس همان تعریف مدل S-V از کانال سیستم های فوق باند وسیع با پاره ای از تغییرات است. در این تحقیق با تمرکز برای حالت LOS و در داخل ساختمان به دنبال آن هستیم تا هم دقت را بهبود بخشیم و هم برخی نقص های مدل S-V را کم اثر کنیم.
در فصل اول در مورد کانال سیستم های فوق باند وسیع و چند نمونه از کارهایی که در این مورد انجام شده است بحث می شود بعد از آن تعریف و ضرورت پروژه توضیح داده خواهد شد. در بخش اول از فصل دوم در مورد تئوری سیستم های فوق باند وسیع، شامل سیگنال دهی، طراحی موج با طیف خاص، روش های مدولاسیون بحث می شود و نیز اشاره ای به فرستنده، گیرنده، روش های دستیابی چندگانه و تداخل در این سیستم ها می شود. بخش دوم از این فصل به کانال سیستم های فوق باند وسیع اختصاص دارد. فصل سوم درباره شرایط اندازه گیری، شرح و شبیه سازی الگوریتم کلین برای استخراج پاسخ کانال از مقادیر اندازه گیری شده و تحقق مدل S-V است. در چهارمین فصل از مدل دو دسته ای و اصلاح آن و شبیه سازی های مربوط به آنها و مقایسه آنها با مدل S-V سخن می گوییم. سرانجام در آخرین فصل به نتیجه گیری و ارایه پیشنهادات می پردازیم. خاطرنشان می شود که تمام شبیه سازی ها در محیط “MATLAB” انجام شده است.
تعداد صفحه : 116
