تخمین کانال تنک در سیستم های مخابراتی بیسیم
چکیده
در طول سالهای اخیر، انقلاب ارتباطات بیسیم تبدیل به امری واقعی و غیرقابل انکار شده است و تأثیر آن در همه جا بر روی نوع زندگی ما قابل مشاهده است؛ با توجه به اینکه، مخابرات بیسیم مطمئن غالباً نیاز به داشتن اطلاعات دقیقی از کانال مربوطه دارد. در عمل، اطلاعات وضعیت کانال به ندرت برای یک سیستم مخابراتی از پیش در دسترس بوده و لذا لازم است که این اطلاعات در گیرنده تخمین زده شود که اینکار معمولاً توسط جستجو و بررسی کانال به کمک یک شکل موج آموزشی معلوم و پردازش خطی ورودی- خروجی کانال و در نهایت تخمین پاسخ ضربه کانال انجام می شود. از طرف دیگر، نشان داده شده است که بسیاری از کانال های واقعی، قابل مدل سازی توسط یک سیستم با یک پاسخ ضربه با تعداد نسبتاً کم ضرائب غیرصفر هستند. روشهای تخمین کانال خطی معمولی نظیر کمترین مربعات –که برای کانال های چندمسیره قوی، بهینه شناخته می شوند– برای بهره برداری کامل از کم بودن ابعاد ذاتی کانال های تنک، از خود کارآیی اندکی نشان می دهند. در این راستا، با استفاده از تئوری جدید حسگری فشرده می توان بطور موثری از اطلاعات تنک بودن کانال، برای توسعه تخمین کانال تنک بهره برد؛ بدین معنا که می توان از این نظریه در جهت ارائه چارچوبی قوی برای کاهش تعداد اندازه گیری مورد نیاز و بیان فشرده سیگنال های تنک در بحث تخمین اینگونه کانالها استفاده نمود. در این رساله، ابتدا مروری بر رهیافت های اصلی حل مسأله تخمین کانال تنک در سیستم های بیسیم خواهیم داشت. ساختار این قسمت به شکلی است که روشهای جدید بازیابی تنک و نیز بازیابی تنک قالبی همراه با کاربرد آنها در تخمین کانال تنک بویژه در سیستم های مولتیپلکس تسهیم فرکانس را در برمی گیرد. محتوای اصلی رساله حاضر حاوی دو بخش است: در قسمت اول، نوع قالبی الگوریتم تعقیب زیرفضا –که الگوریتمی کارآمد برای بازسازی سیگنالهای تنک است– با نام "تعقیب زیرفضای بلوکی" معرفی می شود. در مقایسه با دیگر الگوریتم های بازیابی قالبی موجود نظیر bomp و mixed -norm و نیز روش بازیابی غیرقالبی sp، روش پیشنهادی در بیشتر موارد، عملکرد بازسازی بهتر و نیز مدت زمان مورد نیاز کمتری را در زمانی که عناصر غیرصفر در قالبهای ثابتی ظاهر می شوند در یک سخت افزار معین از خود نشان می دهد. این برتری بویژه در مواقعی که طول قالبها کوچکتر است از روی نتایج شبیه سازی مشهودتر است. همچنین نشان داده می شود که روش پیشنهادی، قابلیت بازسازی دقیق سیگنالهای تنک قالبی که ماتریس اندا-زه گیری آنها شرط brip را در یک بازه ثابت همسانگردی محدود برآورده می سازد دارا است. در قسمت دوم، مسأله جایابی معین و غیرتصادفی راهنماها بمنظور تخمین کانال تنک در سیستم های ofdm مورد بررسی قرار می گیرد و یک معیار جدید برپایه حداقل سازی مجموع همبستگی ستونهای ماتریس dft جزئی پیشنهاد می شود. نشان داده می شود که معیار پیشنهادی می تواند یک جایگزین ساده و مناسب برای معیار معروف اما پیچیده rip باشد. علاوه براین، خواهیم دید که طراحی الگوی قرارگرفتن مکان راهنماها بر اساس روش پیشنهادی، عملکرد بازیابی بهتری را در مقایسه با دیگر روشهای مبتنی بر معیار همسازی نمایان می سازد و در نتیجه منجر به نتایج شبیه سازی بهتری میشود.
اساتید راهنما و مشاور
علی محمد دوست حسینی، مسعودرضا آقابزرگی صحاف، علی اکبر تدین تفت