سامانه های مخابراتی چندحاملی طیف گسترده مبتنی بر بانک فیلتر در کانال های صوتی زیر آب
چکیده
نیاز به مخابره بی سیم اطلاعات در محیط زیر آب در کاربردهای مختلفی، از جمله کشف منابع طبیعی، ارتباط غواصان، کاربرد های نظامی و ... وجود دارد. به دلیل تضعیف شدید امواج رادیوئی و پراکندگی امواج نوری، از امواج صوتی در ارتباطات زیر آب استفاده می شود و برقراری یک ارتباط مطمئن و کارآمد در کانال های صوتی زیر آب یکی از چالش های بزرگ در مقوله مخابرات بی سیم است؛ چراکه ویژگی های انتشار صوتی در زیر آب، از جمله سرعت انتشار پایین صوت، سبب پاشیدگی شدید زمانی و فرکانسی سیگنال عبوری از این کانال ها می گردد. یک راه حل شناخته شده در غلبه بر فرکانس گزینی کانال های مخابراتی، بهره گیری از روش های انتقال چندحاملی است که نوع شناخته شده¬ی آن، ofdm، علی رغم سادگی پیاده سازی، به دلیل کارایی طیفی پایین و حساسیت به انحراف های فرکانسی در کاربرد های زیر آب چندان مناسب نیست. لذا روش های چندحاملی مبتنی بر بانک فیلتر، از جمله ofdm/offsetqam، مطرح می گردند؛ در ofdm/oqam، کارایی طیفی حداکثر است و امکان طراحی شکل پالس ها به تناسب ویژگی های کانال وجود دارد؛ اگرچه، ارسال بدون تداخل در آن تنها برای سمبل های حقیقی تضمین شده است و این موضوع در اعمال برخی تکنیک های mimo، از جمله مالتی پلکس فضایی با آشکارسازی ml و نیز کدینگ زمان- فضا به روش الموتی، چالش برانگیز است. از طرفی، به کارگیری تکنیک طیف گسترده¬ی cdma در سامانه ofdm/oqam، امکان چندگانگی فرکانسی را فراهم کرده و سبب بهبود عملکرد سامانه مخابراتی می گردد. به طور خاص، استفاده از کدهای گسترش دهنده w-h در سامانه حاصل می تواند تعامد را در ارسال سمبل های مختلط برقرار نماید. بدین ترتیب، اعمال کدینگ الموتی، که نیازمند تعامد مختلط است، ممکن خواهد شد. با این وجود، کارایی سامانه مذکور، که ofdm/oqam-cdma نامیده می شود، همچنان توسط تغییرات زمانی کانال تحت تأثیر قرار می گیرد. در این پایان نامه، در راستای کاهش تأثیرات ناشی از متغیر پذیری کانال با زمان، سامانه چندحاملی نوین مبتنی بر بانک فیلتر در ترکیب با cdma پیشنهاد می گردد که شامل کدینگ زمان- فرکانس، برای دستیابی به چندگانگی توأم زمانی و فرکانسی است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مورد سامانه پیشنهادی، بر خلاف سامانه های چندحاملی طیف گسترده مبتنی بر بانک فیلتر موجود، منحنی نرخ خطای بیت، در سیگنال به نویز های متداول، دارای کف نمی باشد. لذا سامانه مذکور در مورد کانال های صوتی زیر آب با زمان همدوسی کوتاه و به ویژه در کاربرد هایی که نسبت به تأخیر آشکارسازی چندان حساس نمی باشند، دارای برتری کارایی خواهد بود.