بررسی یکپارچه سیستم های چند عاملی MC,CD,A.MC-FH و سیستم جدید MC-FH-CDMA
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)
فرمت فایل:PDF
تعداد صفحه:153
چکیده :
مدولاسيون چند حاملي را مي توان از جمله راههاي برون رفت از مشكلات پيش روي نسلهاي آينده مخابرات بيسيم در ارائه هرچه بهتر امكانات و سرويسهاي چند رسانه ايي با ريت بالا براي كاربران نام برد. از تلفيق سيستمهاي 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 سيستم فوق مرزهاي دانش را در اين حوزه ها دستخوش تغييرات وسيعي قرار داده و ديري نپائيد تا از تلفيق اين دو سيستم جديد، سيستمي تحت عنوان MC-FH-CDMA براي كاربردهاي مختلف در محيط هاي چند رسانه ايي طراحي گردد.
در سيستم جديد ارائه شده براي شناسايي كاربران مختلف، دو كد امضا در نظر گرفته شده است. يكي زيرحاملهاي ارسالي را از زير باندهاي فركانسي موجود انتخاب مي كند و كد امضاي ديگر نماد اطلاعاتي را مدوله مي نمايد. در اين نوشتار ضمن معرفي سيستم جديد MC-FH-CDMA و سیستم های MC-CDMA و MC-FH، سعي شده تا عملكرد هرسه سيستم در محيطهاي مختلف بدون فيدينگ و فيدينگ آهسته همبسته ريلي براي كانالهاي فراسو و فروسو مورد بررسي و ارزيابي قرار گيرد. BPSK مدولاسیون انتخابی و MRC گيرنده تك كاربره مورد استفاده در اين بررسي بوده و امضاي دوم در سيستم ها از نوع والش و شبه نويز منظور گرديده است.
در سال 1843 شبكه هاي مخابراتي با نصب سيستم مورس در مسير خط راه آهن واشينگتن – بالتيمور پا به عرصه وجود گذاشتند. در واقع پيش از آن، اولين پيام تلگرافي با عنوان (اعلام به دنيا)، توسط اف بي مورس در سال 1838 از يك خط 16 كيلومتري ارسال شده بود. سيستم هاي تلفني باسيم نيز توسط الكساندر گراهام بل در سال 1876 ابداع و براي مسافتهاي كم و افراد معدود جهت انتقال صدا بكار برده مي شد. با معرفي امواج راديويي توسط هرتز در سال 1888 امكان انتقال اطلاعات به محل هايي كه از نظر اقتصادي براي نصب كابل مقرون به صرفه نبودند، ممكن شد و ماركوني در سال 1897 اقدام به مخابره اولين پيام بي سيم كه آن را راديو ناميد، نمود. سرانجام جهت نيل به هدف نهايي، سيستم هاي مخابراتي سيار مورد توجه واقع شدند. هرچند مخابرات راديويي و سيار با هدف ارسال و دريافت تلگراف پا به عرصه وجود گذاشت ولي با آغاز جنگ جهاني اول براي ارتباط بين كشتي ها مورد استفاده فراوان قرار گرفت. در سال 1948 شانون قضيه ظرفيت را ارائه كرد تا تكنولوژي مخابرات پيشرفت هاي شگرفي يابد و وسايل مخابراتي پيچيده و پيشرفته هر روز در زندگي بشر بيش از پيش توسعه يابند.
علاقه به داشتن وسايل كوچك و سبك جهت كاربردهاي مختلف مخابراتي نظير انتقال صوت و تصوير با هدف دسترسي آسان به اطلاعات جهاني و بين المللي و ارتباط با دوستان و بستگان، حجم وسيعي از تحقيقات دهه هاي اخير در حيطه مخابرات سيار را به خود اختصاص داده است. شايد اين رويكرد اختصاصي به مخابرات سيار بدليل حجم بالاي نقدينگي و بازار بسيار مناسب درآمدزاي آن كه ناشي از تعداد زياد مشتريان بوده، موجب پيشرفت چشمگير علم مخابرات شده است.
از طرف ديگر با افزايش ضريب نفوذ اينترنت و جايگزيني آن با ديگر وسايل ارتباط جمعي، درخواست كاربران را براي استفاده از دستگاه هاي مخابراتي كوچك، حجيم با قابليت ارسال و دريافت ديتا علاوه بر صوت و تصوير را افزايش داده و امروزه يك كامپيوتر شخصي قابل حمل و يا يك تلفن همراه براحتي اطلاعات مورد نياز(صوت، تصوير و ديتا) را دريافت و يا ارسال مي دارد.
مزيتهايي نظير تحرك پذيري، هزينه كم و نصب سريع تجهيزات، تعمير و نگهداري آسان، توسعه و قابليت انعطاف پذيري بيشتر آن در تعامل با استانداردها و پروتكل هاي مخابراتي، باعث افزايش بكار گيري سيستم هاي مخابراتي بي سيم و علاقه به توسعه و پيشرفت چنين سيستم هايي در دنياي مخابرات امروز شده است. از آنجايي كه هر مزيتي حتماً در مقابل محدوديت و معايبي بررسي مي گردد سيستم هاي مخابراتي بيسيم نيز داراي محدوديتها و معايبي هستند كه از مهمترين آن مي توان به ظرفيت كانال هاي مخابراتي در دستيابي به سرعتهاي بالا اشاره نمود. در واقع استفاده بهينه از پهناي باند فركانسي در دسترس جهت سرعت بالاي ارسال داده با در نظر گزفتن دو عامل قابليت اعتماد براي بازسازي دوباره آن در طرف گيرنده و امنيت اطلاعات در كانال جهت جلوگيري از استفاده و دسترسي غير مجاز، مبحثي تحت عنوان روشهاي دسترسي چندگانه را تعريف مينمايد. دسترسي چندگانه با استفاده از تقسيم فركانسي (FDMA)، تقسیم زمانی (TDMA) و تقسیم کد (CDMA)، از عمده ترين تكنيك هاي دسترسي چندگانه هستند.
روش دسترسی FDMA به عنوان اولين تكنيك دسترسي چندگانه در ساختار شبكه هاي بيسيم مورد استفاده قرار گرفت. در اين تكنيك باند فركانسي مجاز به قسمت هاي كوچكتر تقسيم شده و هريك از زيرباندها به يك كاربر اختصاص داده مي شود. در اين تكنيك با توجه به ميزان پهناي باند اختصاص داده شده به هريك از كاربران، ظرفيت شبكه تعيين مي شود. اين تكنيك داراي دو مشكل عمده مي باشد. اولاً از پهناي باند به طرز مطلوبي استفاده نمي شود. ثانياً در شرايط وجود فيدينگ در يك فركانس خاص احتمال از دست دادن يك كانال بطور كامل نيز وجود دارد. عليرغم سادگي سيستم هاي مبتني بر FDMA، اين نقاط ضعف باعث پائين بودن ظرفيت اين تكنيك دسترسي چندگانه مي گردد. اما از آنجا كه در ابتداي ظهور شبكه هاي مخابراتي بيسيم، به علت اينكه اين شبكه ها تنها قادر به تبادل صوت و يا حداكثر صوت و ديتا بودند ظرفيت هاي موجود قادر به سرويس دهي به كاربران بوده و آهنگ ورود كاربران جديد به علت محدوديت و سادگي سرويس هاي ارائه شده در شبكه هاي مخابرات سيار چندان سريع نبوده است. از طرف ديگر با توجه به محدود بودن سرويس هاي ارتباطي موجود، اضافه شدن كاربران جديد تغيير شديدي در ظرفيت مورد نياز شبكه ايجاد نمي نمود. بنابراين روند افزايش تقاضا براي سرويس هاي مخابراتي با روند گسترش شبكه هماهنگ بود.
اما كم كم با توسعه و گسترش شبكه هاي بي سيم و ارائه سرويس هايي كه نيازمند ظرفيت هاي بيشتري بودند، نياز به تكنيك هاي دسترسي چندگانه ايي كه قادر به ارائه ظرفيت بيشتري باشند، بشدت احساس شد.
با توجه به نقاط ضعف تكنيك FDMA، زمان زيادي از تولد اين تكنيك نگذشته بود كه بسياري از شركتهاي مخابراتي به فكر استفاده از زمان ارسال در تفكيك سيگنال كاربران مختلف، افتادند. اين تكنيك كه به TDMA معروف شد به علت رفتار بهتري كه در استفاده از پهناي باند و مقابله با فيدينگ در يك فركانس خاص از خود نشان مي دهد، به عنوان جايگزين مناسب FDMA مطرح شد.
در اين تكنيك با توجه به تعداد كاربران و حجم ديتاي مورد ارسال، زمان به واحد هايي بنام time slot تقسيم شده و هر كاربر داده هاي خود را در بازه هاي زماني مذكور ارسال مي دارد. در اين حالت علاوه بر اينكه استفاده مطلوبتري از پهناي باند فركانسي به عمل مي آيد، اثرات نامطلوب فيدينگ تنها متوجه يك كانال مخصوص نبوده و هرچند ممكن است كيفيت سيستم به مقدار جزئي كاهش يابد، ولي برخلاف FDMA هیچ كانالي بطور كامل خراب نمي شود. لذا اين تكنيك قادر به ارائه ظرفيتي بالاتر از FDMA می باشد. البته باید گفت كه اين برتري باعث استفاده از تجهيزات پيچيده تري نسبت به FDMA است.
و...