تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	docx
حجم فایل	2.099 مگا بایت
تعداد صفحات	101

تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران

چکیده

دسترسی چندگانه تقسیم کد از تکنولوژی طیف گسترده به وجود می آید . سیستم های طیف گسترده در حین عمل کردن حداقل تداخل خارجی ، چگالی طیفی کم و فراهم کرده توانایی دسترسی چندگانه از تداخل عمدی سیگنالها جلوگیری می کند که عملیات سیستمی با تداخل دسترسی چندگانه و نویز آنالیز می شود . احتمال خطای بیت در مقابل تعداد متنوعی از کاربران و سیگنال به نویزمتفاوت محاسبه می شود . در سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد برای گسترده کردن به دنباله تصادفی با معیارهای کیفیت اصلی برای تصادفی کردن نیاز داریم . سیگنال گسترده شده بوسیله ضرب کد با شکل موج چیپ تولید می­شود و کد گسترده بوجود می­آید .

بوسیله نسبت دادن دنباله کد متفاوت به هر کاربر ، اجازه می­دهیم که همه کاربران برای تقسیم کانال فرکانس یکسان به طور همزمان عمل کنند . اگرچه یک تقریب عمود اعمال شده بر دنباله کد برای عملکرد قابل قبولی به کار می­رود . بنابراین ، سیگنال کاربران دیگر به عنوان نویز تصادفی بعضی سیگنال کاربران دیگر ظاهر می­شود که این تداخل دستیابی چندگانه نامیده می­شود . تداخل دستیابی چندگانه تنزل در سرعت خطای بیت و عملکرد سیستم را باعث می­شود .

تداخل دستیابی چندگانه فاکتوری است که ظرفیت و عملکرد سیستم های دسترسی چندگانه تقسیم کد را محدود می­کند . تداخل دستیابی چندگانه به تداخل بین کاربران دنباله مستقیم مربوط می­شود . تداخل نتیجه آفستهای زمان تصادفی بین سیگنالهاست که همزمان با افزایش تعداد تداخل طراحی شده . بنابراین ، آنالیز عملکرد سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد باید برحسب مقدار تداخل دستیابی چندگانه اثراتش در پارامترهایی که عملکرد را اندازه گیری می­کند وارد می­شود .

در بیشر جاها روش عادی تقریب گوسی و واریانس مورد استفاده قرار می­گیرد . ما عملکرد سرعت خطای بیت سیستم دسترسی چندگانه تقسی کد را مورد بررسی قرار می­دهیم . تقریب گوسی استاندارد استفاده شده برای ارزیابی عملکرد احتمال خطای بیت در سیستم دسترسی چندگانه تقسیم کد است . این تقریب به دلیل ساده بودن در بسیاری جاها مورد استفاده است .

فهرست مطالب

فصل اول : پیش نیازهای ریاضی و تعاریف ………………………………………………………………………………………………………. 1

1-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2

1-2 تعا ریف ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3

1-2-1 تابع همبستگی متقابل برای سیگنالهای پریودیک ……………………………………………………………………………… 3

1-2-2 تابع خود همبستگی برای سیگنالهای پریودیک …………………………………………………………………………………. 4

1-2-3 خواص توابع همبستگی پریودیک گسسته …………………………………………………………………………………………. 5

1-3 نامساوی ولچ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-4 نامساوی سید لینکوف ………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-5 تابع همبستگی غیر پریودیک گسسته …………………………………………………………………………………………………….. 7

فصل دوم : معرفی کدهای ماکزیمال و گلد و کازامی ……………………………………………………………………………………… 8

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9

2-2 تعریف ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3 دنباله­های کلاسیک ………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3-1 دنباله­هایی با طول ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3-2 خواص دنباله­های ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………………….. 11

2-4 انواع تکنیکهای باند وسیع ……………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-4-1 روش دنباله مستقیم (DS) ……………………………………………………………………………………………………………….. 13

2-5 کدPN ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 14

2-5-1 دنباله PN و پس خور ثبات انتقالی ………………………………………………………………………………………………….. 15

2-5-2 مجموعه دنباله­های ماکزیمال دارای همبستگی ناچیز ……………………………………………………………………… 16

2-5-3 بزرگترین مجموعه به هم پیوسته از دنباله­های ماکزیمال ……………………………………………………………….. 17

2-6 دنباله گلد ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

2-7 مجموعه کوچک رشته­های کازامی ………………………………………………………………………………………………………… 20

2-8 مجموعه بزرگ رشته­های کازامی …………………………………………………………………………………………………………… 21

فصل سوم : نحوه­ی تولید کدهای ماکزیمال و گلد و کازامی ……………………………………………………………………….. 22

3-1 تولید کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

3-2 تولید کد گلد ………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3 تولید کد کازامی …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 32

فصل چهارم : مروری بر سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد ……………………………………………………………. 36

4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 37

4-2 سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد …………………………………………………………………………………………… 38

4-3 مزایای سیستمهای دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………………. 40

4-4 نگاهی به مخابرات سیار ………………………………………………………………………………………………………………………… 41

4-5 طریقه­ی مدولاسیون ……………………………………………………………………………………………………………………………… 46

4-6 پدیده دور- نزدیک ………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

4-7 استفاده از شکل موجهای مناسب CDMA ………………………………………………………………………………………… 49

4-8 بررسی مساله­ی تداخل بین کاربران ……………………………………………………………………………………………………. 49

فصل پنجم : مراحل و نتایج شبیه سازی ……………………………………………………………………………………………………. 50

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 51

5-2 بررسی کد ماکزیمال در شبیه سازی …………………………………………………………………………………………………. 52

5-3 بررسی کد گلد در شبیه سازی ………………………………………………………………………………………………………….. 57

5-4 بررسی کد کازامی در شبیه سازی …………………………………………………………………………………………………….. 62

5-5 عملکرد خطای بیت …………………………………………………………………………………………………………………………….. 66

شکلها

شکل (1-1) شکل موج گسترش یافته ……………………………………………………………………………………………………………….. 5

شکل (1-2) مدار شیفت رجیستر …………………………………………………………………………………………………………………….. 11

شکل (2-2) بلوک دیاگرام یک سیستم DSSS ……………………………………………………………………………………………….. 14

شکل (2-3) بلوک دیاگرام یک فیدبک شیفت رجیستر ……………………………………………………………………………………… 16

شکل (3-1) چگونگی ترکیب کد ماکزیمال با داده ها ………………………………………………………………………………………… 23

شکل (3-2) تولید کد ماکزیمال با استفاده از شیفت رجیستر ……………………………………………………………………………. 24

شکل (3-3) تابع همبستگی کد ماکزیمال ……………………………………………………………………………………………………….. 25

شکل (3-4) تابع همبستگی متقابل با طول دنباله31 و تعداد 100 کاربر …………………………………………………………. 26

شکل (3-5) تابع همبستگی متقابل با طول دنباله63 و تعداد 100 کاربر …………………………………………………………. 27

شکل (3-6) نحوه­ی تولید کد گلد ……………………………………………………………………………………………………………………. 28

شکل (3-7) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و تعداد 50 کاربر ………………………………… 29

شکل (3-8) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و تعداد 100 کاربر …………………………….. 30

شکل (3-9) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 63 و تعداد 50 کاربر ……………………………….. 31

شکل (3-10) نحوه­ی تولید کد کازامی ……………………………………………………………………………………………………………. 32

شکل (3-11) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=2 m=-1 …………………………… 33

شکل (3-12) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=-1 m=10 ………………………… 34

شکل (3-13) تابع خود همبستگی و همبستگی متقابل با طول دنباله 31 و k=-4 m=4 ……………………………. 35

شکل (4-1) مدل سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد …………………………………………………………………………………… 38

شکل (4-2) تقسیم بندی سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………. 39

شکل (4-3) هدف سیستم دستیابی چندگانه تقسیم کد ………………………………………………………………………………….. 41

شکل (4-4) نمونه­ای از مخابرات سلولی …………………………………………………………………………………………………………… 42

شکل ( 4-5) مدلهای مختلف سیستمهای چندگانه …………………………………………………………………………………………. 45

شکل (4-6) اثر پدیده دور- نزدیک ………………………………………………………………………………………………………………….. 47

شکل (5-1) فرستنده CDMA ……………………………………………………………………………………………………………………… 51

شکل (5-2) گیرنده CDMA ………………………………………………………………………………………………………………………… 52

شکل (5-3) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………………………. 53

شکل (5-4) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………………………………………. 53

شکل (5-5) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………….. 53

شکل (5-6) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………… 53

شکل (5-7) نمودار BER برای 40 کاربر کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………… 54

شکل (5-8) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………………………. 55

شکل (5-9) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………………………… 55

شکل (5-10) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………….. 55

شکل (5-11) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………….. 55

شکل (5-12) نمودار BER برای 80 کاربر کد ماکزیمال ……………………………………………………………………………….. 56

شکل (5-13) روش بدست آوردن کد گلد ………………………………………………………………………………………………………. 57

شکل (5-14) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………………………. 58

شکل (5-15) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………………………………………. 58

شکل (5-16) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ……………………………………… 58

شکل (5-17) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………… 58

شکل (5-18) نمودار BER برای 40 کاربر کد گلد …………………………………………………………………………………………. 59

شکل (5-19) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………. 60

شکل (5-20) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………………………. 60

شکل (5-21) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………… 60

شکل (5-22) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………. 60

شکل (5-23) نمودار BER برای 80 کاربر کد گلد ………………………………………………………………………………………….. 61

شکل (5-24) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………………….. 62

شکل (5-25) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………………………………….. 62

شکل (5-26) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر ………………………………………. 62

شکل (5-27) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 40 کاربر …………………………………. 62

شکل (5-28) نمودار BER برای 40 کاربر کد کازامی ……………………………………………………………………………………… 63

شکل (5-29) سیگنال مدولاسیون BPSK همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………………………… 64

شکل (5-30) سیگنال CDMA همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ………………………………………………………………….. 64

شکل (5-31) سیگنال غیر گسترش یافته در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر ……………………………………… 64

شکل (5-32) سیگنال دمدولاسیون BPSK در گیرنده همراه fft سیگنال برای 80 کاربر …………………………………. 64

شکل (5-33) نمودار BER برای 80 کاربر کد کازامی …………………………………………………………………………………….. 65

شکل (5-34) مقایسه سه کاربر برای کد ماکزیمال …………………………………………………………………………………………… 68

شکل (5-35) مقایسه سه کاربر برای کد گلد …………………………………………………………………………………………………… 69

شکل (5-36) مقایسه سه کاربر برای کد کازامی ……………………………………………………………………………………………… 70

شکل (5-37) مقایسه سه کد برای 40 کاربر ………………………………………………………………………………………………….. 71

شکل (5-38) مقایسه سه کد برای 80 کاربر ………………………………………………………………………………………………….. 72

جدول (2-1) مقدیری از دنباله­های ماکزیمال …………………………………………………………………………………………………. 18