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

توضیحات

        پروژه پایانی 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 نویز  متفاوت 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 می-شود و کد گسترده بوجود می¬آید .
بوسیله نسبت دادن دنباله کد متفاوت به هر کاربر ، اجازه می¬دهیم 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 می¬رود . بنابراین ، سیگنال کاربران دیگر به عنوان نویز تصادفی بعضی سیگنال کاربران دیگر ظاهر می-شود که این تداخل دستیابی چندگانه نامیده می¬شود . تداخل دستیابی چندگانه تنزل در سرعت خطای بیت و عملکرد سیستم را باعث می¬شود .
تداخل دستیابی چندگانه فاکتوری است که ظرفیت و عملکرد سیستم های دسترسی چندگانه تقسیم کد را محدود می¬کند . تداخل دستیابی چندگانه به تداخل بین کاربران دنباله مستقیم مربوط می¬شود . 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 می¬کند وارد می¬شود .
در بیشر جاها روش عادی تقریب گوسی و واریانس مورد استفاده قرار می¬گیرد . ما عملکرد سرعت خطای بیت سیستم دسترسی چندگانه تقسی کد را مورد بررسی قرار می¬دهیم . 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 دنباله¬های کلاسیک ................................................................................................................................................... 10
2-3-1 دنباله¬هایی با طول ماکزیمال .............................................................................................................................. 10
2-3-2 خواص دنباله¬های 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 دنباله¬های ماکزیمال دارای همبستگی ناچیز ................................................................................. 16
2-5-3 بزرگترین مجموعه به هم پیوسته از دنباله¬های ماکزیمال .......................................................................... 17
2-6 دنباله گلد ..................................................................................................................................................................... 19
2-7 مجموعه کوچک رشته¬های کازامی ........................................................................................................................ 20
2-8 مجموعه بزرگ رشته¬های کازامی ........................................................................................................................... 21
فصل سوم : نحوه¬ی 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 طریقه¬ی مدولاسیون ................................................................................................................................................ 46
4-6 پدیده دور- نزدیک ................................................................................................................................................... 46
4-7 استفاده از شکل موجهای مناسب CDMA ...................................................................................................... 49
4-8 بررسی مساله¬ی 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) نحوه¬ی 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) نحوه¬ی 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) نمونه¬ای 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 دنباله¬های ماکزیمال ................................................................................................................ 18