تحلیل و شبیه سازی کدهای CDMA به منظور کاهش تداخل بین کاربران
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 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 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 دنبالههای ماکزیمال دارای همبستگی ناچیز .... 16
2-5-3 بزرگترین مجموعه به هم پیوسته از دنباله های ماکزیمال .........
2-7 مجموعه کوچک رشته های کازامی ..................................... 20
2-8 مجموعه بزرگ رشته های 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
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
منابع
شکلها
شکل (1-1) شکل موج گسترش یافته ..................... 5
شکل (1-2) مدار شیفت رجیستر ............................11
شکل (2-2) بلوک دیاگرام یک سیستمDSSS ........................ 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 وk=-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 کدماکزیمال .......................... 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 کاربرکد 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 کدگلد ............ 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 کدگلد ............ 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 کدکازامی ..................... 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 کدکازامی ....................... 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