دانلود پاورپوینت مزایا و مشکلات استفاده از تکنیک OFDM در سیستم رادیو هوشمند

1 بنام خدا 2 مزایا و مشکالت استفاده از تکنیک OFDM درسیستم رادیو هوشمند ()COGNITIVE RADIO چکیده 3 مقدمه برای رادیو هوشمند موردOFDM چرا مناسبی است Spectrum Sensing  Spectrum shaping  Adapting to the Environment  Multiple Accessing And Spectral Allocation  Interoperability  مقدمه 4 مالتي پلكس ‏ ارس'ال همزم'ان چن'د س'يگنال پي'ام روي ي'ك كان'ال واح'د را م'التي پلكس گويند مالتي پلكس به دو روش كلي صورت می گیرد : ‏ : FDMمالتي پلكس با تقسيم فركانس ‏ : TDMمالتي پلكس با تقسيم زمان مدوالسيون Multi Tone در گذشته در صنايع نظامي از نوعي مدوالسيون به نام Tone Multiاستفاده مي شد که يك بازه فركانسي را به چندين زير حامل( )Sub Carrierتقسيم مي كنند .مزيت های این عمل عبارتند از: ‏ ارسال موازي اطالعات و در نتیجه انتقال سريعتر اطالعات ‏ غلبه بر محو شدگي فركانس انتخابي ،یعنی با از دست رفتن يك يا چند زير حامل ،تمام اطالعات از بين نمي رود و مي توان براي تصحيح اين زير حامل ها از كد گذاري تصحيح خطا استفاده كرد مقدمه 5 مدوالسیون تقسیم فرکانسی متعامد ()OFDM ‏multiplexing) (Orthogonal frequency division ‏ در واق'ع OFDMم'دل تص'حيح ش'ده مدوالس'يون Multi Toneمي باش'د و م'زيت آن بحث تعام'د در آن مي باش'د ،ب'دين ص'ورت ك'ه زي'ر حام'ل ه'ا دو ب'ه دو با يكديگر متعامد هستند. ‏ اين مدوالس'يون عملي'ات م'التي پلكس'ينگ را ب'ه ص'ورت متعام'د انج'ام مي دهد. ‏ همانطور که درشكل روبرو مشاهده می شود در OFDM 50درصد در پهنای باند صرفه جویی شده است. مقدمه 6 در سیس'تم رادی'و هوش'مند ،اس'تفاده از پهن'اي بان'د ب'ه ص'ورت فرص'ت طلبان'ه مي باش'د .این سیس'تم ،اس'تفاده کنن'ده را ق'ادر مي سازد که: مش'خص کن'د ک'ه چ'ه بخش'ي از پهن'اي بان'د آزاد اس'ت و در بخش ه'ايي از فرک'انس ک'ه متعل'ق ب'ه اس'تفاده کنن'دگان مج'از مي باش'د ،فع'اليت مي کن'د ت'ا بتوان'د حض'ور اس'تفاده کنن'دگان مج'از را تشخيص دهد)Spectrum sensing( . (spectrum توانايي انتخاب بهترين کانال موجود .)management هماهن'گ ک'ردن دسترس'ي ب'ه اين کان'ال ب'ا س'اير اس'تفاده کنن'دگان (.)spectrum sharing تخلي''ه ک''ردن کان''ال در ص''ورت ورود اس''تفاده کنن''دگان مج''از (.)spectrum mobility مقدمه 7 ‏ Cognitive radioرا میت'وان ب'ه عن'وان نمون'ه اي از مخ'ابرات بي س'يم ک'ه در آن ي'ک ي''ار'س'ا'ل'ي'ا'د' 'ري'ا'فت' خ'و' 'د'را'تغي'ي'ر'مي' ده'د' ت'ا'ا 'ز ش'بک'ه''ي'ا'ي'ک'ن'ود''بي' س'يم'پار'امت'ره'ا ' ف ک'رد' '.بر'اس'ا'س مج'ا' 'ز ي'ا'غ'ير'مج'ا'ز'ج 'لو'گ'يري ش'و' 'د ،تع'ری' ' ت'دا'خل ب'ا' 'اس'تف'ا'ده'کنن'دگ'ان' ' ن راديو مي تو'ان در 'نظر گرفت ': این'تعريف دو وي'ژگي اسا'سي براي'اي ' ‏ وي'ژگي ن'اظر ب'ر توان'ايي رادي'و در بدس'ت آوردن اطالع'ات از محي'ط پ'يرامون خ'ود مي 'ان ي'را ک'ه'در ز'م ' 'ب'اش'د ک'ه ب''ا ا'س'تف'اد'ه'ا'ز ا'ين وي'ژ'گي م'ي'تو'ان'د ب'خش'ه'ايي ا'ز'بان'د ف'رکان'س' ' د را شن'اس'ايي' ک'رده و'ب'ه ه'ا' و م'ک'ان' ه'ا'ي م'ش'خص 'ب'ه ص'ورت اس'تفاد'ه ن'ک'ر'ده و'ج'ود' دارن' ' دنبال آن بهترين پهناي باند و پارامتر هاي متناظر را مشخص کند. ‏ وي'ژگي دیگ'ر این توان'ايي را ب'ه رادي'و مي ده'د ک'ه ب'ه ص'ورت دين'اميکي متناس'ب ب'ا تغي'يرات ر رادي'و حي'ط'اط'ر'اف 'بر'ن'ام'ه 'ري'ز'ي ش'و'د و پ'ارا'م'تر'ه'اي خ'ود ر'ا'تغي'ير ده'د' .ب'ه عب'ار'ت ديگ' ' م' داراي توان'ايي برنام'ه ري'زي ش'دن ب'راي ارس'ال و دري'افت در فرک'انس ه'اي مختل'ف مي باشد. ‏ دو وي'ژگي ف'وق رادي'و را ق'ادر مي س'ازد ک'ه ب'ا توج'ه ب'ه تخص'يص وس'يع پهن'اي بان'د ب'ه ت ه ص'ور ' ي ف'رکا'نس'ي ب' ' ن با'ن'دها' ' ت'ث'ابت' ،ا 'ز'اي ' ن م'خ'تل'ف' ب'ه ص'ور ' ا'س'ت'فا'ده'کنن'د'گا' ' مشترک با استفاده کنندگان مجاز استفاده کنند چرا OFDMبرای رادیو هوشمند مورد مناسبی است 8 ‏ اص''ول دری''افت ک''ردن و امکان''ات ش''کل دهی طی''ف در ، OFDMبعالوه انعط''اف پ''ذیری و ق''ابلیت تط''ابق ِِِِِِِِِِِِِِ،ش''اید OFDMرا ب''ه عن''وان به''ترین تکنول'وژی ارس'ال پی'ام ب'رای سیس'تم ه'ای رادی'و هوش'مند مع'رفی ک'رده است. ‏ در ادامه تعدادی از نیازمندیهای رادیو هوشمند را ارائه کرده و توضیح میدهیم که OFDMچگونه میتواند این نیازمندیها را برآورده کنِد .این نیازمندیها عبارتند از: ‏Spectrum Sensing ‏ Spectrum shaping ‏ Adapting to the Environment ‏ Multiple Accessing And Spectral Allocation ‏ Interoperability ‏ Spectrum sensing 9 یکی از مهم'ترین عناص'ر در مفه'وم رادی'و هوش'مند توان'ایی آن ب'رای ان'دازه گ'یری و حس ک'ردن و آگ'اهی ی'افتن از ش'رایط مهم عملیاتی است سیس''تم بای''د آگ''اهی از نیازه''ای م''ا ،ک''اربران ،گ''ره ه''ا و تاسیس'ات ث'ابت ش'بکه ،سیاس'ت ه'ای محلی و دیگ'ر مح'دودیت های عملیاتی داشته باشد. در سیس'''تمهای OFDMتب'''دیل از ح'''وزه زم'''ان ب'''ه ح'''وزه فرک'انس ب'ا اس'تفاده از ) FFTتب'دیل فوری'ه س'ریع( انج'ام می پ'ذیرد ،ب'ا اس'تفاده از خ'روجی FFTگیرن'ده می کوش'د ت'ا وج'ود کاربر اولیه را در باند تشخیص دهد در این الگ'وریتم حس ک'ردن ،ق'ابلیت م'دار بن'دی FFTدر سیس'تم ه'ای OFDMب'اعث آس'ان ش'دن ش'رایط الزم ونیازمن'دیها در س'خت اف'زار میش'ود .عالوه ب'ر این نیازمن'دیهای محاس'باتی در Spectrum shaping 10 برای ک'اربران هوش'مند داش'تن ی'ک پوش'ش طی'ف انعط'اف پ'ذیر و کن'''ترل ب'''ر پارامتره'''ای ش'''کل م'''وج مث'''ل پهن'''ای بان'''د س'یگنال ،س'طح ت'وان وفرک'انس می'انی ،بس'یار مطل'وب اس'ت. سیس''تم ه''ای OFDMب''ه دلی''ل خاص''یت منحص''ر ب''ه ف''رد سیگنالینگ خود می توانند این انعطاف پذیری را انجام دهند. با ن'اتوان س'اختن تنظیم زی'ر حام'ل ه'ا ،س'یگنال OFDMمیتوان'د ب'رای پوش'ش طی'ف دلخ'واه و مناس'ب وم'ورد نی'از ش'کل دهی طیف را تطابق بدهد وشکل دهی را انجام دهد. مث''الی از حس ک''ردن طی''ف و ط''رز عملک''رد ش''کل دهی در سیس'تم هوش'مند مبت'نی ب'ر OFDMدر ش'کل زی'ر نش'ان داده شده است. Spectrum shaping 11 دو کاربرد اولیه با استفاده از خروجی FFTتشخیص داده شده اند و زیر حامل هایی که می توانستند باعث تداخل با این کاربران اولیه شوند ،خاموش شده اند .سپس فرستنده از قسمت خالی طیف برای فرستادن سیگنال استفاده می کند Adapting to the Environment 12 ‏ وفق دادن و قابلیت تطابق یکی از نیازمندیهای کلیدی برای رادیو هوشمند است که به وسیله تلفیق کردن اطالعات گردآوری شده (آگاهی) ،با شناسایی ازامکانات و محدودیت های سیستم های جاری ،می تواند وظایف گوناگونی را انجام دهد. ‏ رادی'و هوش'مند می توان'د ش'کل م'وج خ'ودش را ب'رای فع'الیت ب'ا دیگ'ر وس'ایل ارتب'اطی م'ورد نظ'ر تط'ابق ده'د.همچنین بیش'ترین کان'ال ارتب'اطی مناس'ب و شایس''ته را ب''رای ارس''ال ک''ردن انتخ''اب ک'رده و به''ترین فرک''انس ب''رای فرستادن در باند آزاد از طیف را به خود اختصاص دهد. ‏ OFDMی'ک ح'د ب'زرگی از انعط'اف پ'ذیری در این موض'وع را پیش'نهاد می کن'د بطوریک'ه رنج تع'دادی از پارامتره'ا ب'رای تط'ابق و س'ازگاری ک'امال وس'یع هستند. ‏ یک سیستم مبتنی بر OFDMمی تواند مرتبه مدوالسیون ،کد کردن ، توان فرستنده از هر زیر حامل را با توجه به نیاز کاربر یا شرایط کانال بصورت توافقی تغییر دهد ‏ این تخصیص توافقی می تواند برای دست یافتن به هدفهای مختلفی مثل افزایش عملکرد سیستم ،کاهش نسبت خطا BER(Bit Error Adapting to the Environment 13 ‏ برای اجتناب کردن از ، ISIسیستم یک پیشوند چرخشی CP(Cyclic ) Prefixب'ه ه'ر س'یمبل می افزای'د ک'ه م'دت آن از م'اکزیمم انتش'ار ت'اخیر کانال بیشتر است. ‏ این پیش'وند چرخش'ی ( ( CPب'ه عن'وان زم'ان محاف'ظ ()Guard Interval ( )GIب'ه وس'یله ک'پی ک'ردن کس'ری از ط'ول س'مبل مفی'د در ابت'دای س'مبل استفاده می گردد Adapting to the Environment 14 باتوج'ه ب'ه تخمین زدن پارامتره'ای کان'ال ،سیس'تم رادی'و هوش'مند مبت'نی ب'ر ل پ'یش'ون'د چ'رخش'ی ر'ا ب'رای' ' OFDMم'ی توا'ن'د ب'ه ص'ورت ت'و'اف'قی'ط'و ' حف'ظ س'یگنال ب'دون ISIو داش'تن م'اکزیمم خ'روجی ب'رای سیس'تم ،تغی'یر دهد. بط'ور مش'ابه ،ی'ک سیس'تم OFDMمی توان'د ب'ه ص'ورت ت'وافقی فاص'له ز'یرحا'م'ل ه'ای'خ'ود ر'ا ب'رای ک'اهش ) ICI (Intercarrier Interferenceی'ا' ‏PAPR(Peak-to-Averageنسبت توان پیک به توان متوسط ) ، PowerRatioتغییر دهد. تط'ابق در سیس'تم ه'ای OFDMمی توان'د در س'طح الگ'وریتم ه'ا ی'ا پارامتره'ا ی بی'س'یم ' ،پ'ار'ام'تره'ا'ی' الگ'وریت'م ب'عن'وان' ا'ج'را ش'ود' .در' کالس س'ی'س'تم ه'ا ' نمون'ه ن'رخ کدگ'ذاری ،معم'وال ب'رای بهین'ه س'ازی ارس'ال تط'بیق داده می شود. برای بدس'ت آوردن این چ'نین تط'ابقی ،ی'ک پایگ'اه س'خت اف'زاری دارای توانایی پیکر سازی کامل ،مورد نیاز است Multiple Accessing And Spectral Allocation 15 من'ابع قاب'ل دس'ترس ب'رای سیس'تم هوش'مند بای'د در بین کاربره'ا ب'ه اش'تراک گذاش'ته ش'ود .چن'دین تکنول'وژی ب'رای انج'ام این ک'ار می تواند استفاده شود. OFDM مش'هورترین تکنول'وژی ه'ای دس'تیابی چندگان'ه مانن'د دستیابی های چندگانه زیر را پشتیبانی می کند: ‏frequency-division multiple accessing (FDMA)  ‏time-division multiple access (TDMA)  ‏carrier-sense multiple accessing (CSMA)  عالوه ب'ر این )code division multiple access (CDMAمی تواند به همراه OFDMبه کار برده شود. Multiple Accessing And Spectral Allocation 16 ‏ Orthogonal Frequency-Division Multiple Accessی'ا OFDMAی'ک ن'مونه و'یژه'از' FDMAمی باشد ک'ه ب'ه ت'ازگ'ی م'ورد' توجه ق'رار' گرفته است. ‏ در OFDMAزی'ر حام'ل ه'ا در دس'ته ه'ایی گ'روه بن'دی ش'ده ان'د ک'ه ه'ر ک'دام ه اس'ت' '.زی'ر' حا'م' 'له'ا' بص'و'رت' ت'ص'ادف'ی ی'ا ب'ه ب'ه ک'ار'ب'ره'ای'مخ'تلفی 'و'اگ'ذا'ر ش'د ' صو'رت چند'تای'ی د'ر کنا 'ر یکدیگر می' توانن'د استفاده شون'د. ‏ از ای'نرو OFDMAب'دون اف'زودن س'خت اف'زاز پیچی'ده ای دس'تیابی چندگان'ه بس'یارم'نعطف' اس'ت' و ق'ابل'یت اخ'تص'ا'ص طی'ف' ب'رای ر'ادی'و هوش'مند'ی را پیشنهاد و فراهم می کند. ‏ تخص'یص زی'ر حام'ل ه'ا می توان'د برطب'ق طی'ف قاب'ل دس'ترس تنظیم ش'ده ب'اش'د'.ان'عطاف پ'ذ'یری' و پش'ت'یبا'نی از'س'یس'تم ه'ای ' OFDMب'رای'تک'نی'ک ه'ا'ی مت'ف'اوت' '،ق'ا'بل'یت ه'م'ک'ا'ری'قس'مت'ها'ی' مخت'ل'ف و ه'مچ'نین دس'تی'اب'ی' چند'گ'ان'ه ' ه را ف'راهم تس'ری'ع در پ'ذ'یرش را'دی'و هوش'م'ند در سیس'تم ه'ا'ی بی س'یم آ'ین'د ' می نماید Interoperability 17 قابلیت همکاری قسمتهای مختلف ،توانایی دو یا چند سیستم یا اجزا برای انتقال و مبادله اطالعات با یکدیگر و استفاده از اطالعات انتقال داده شده است برای بدست آوردن قابلیت های همکاری بین دستگاه هاOFDM ، یکی از بهترین کاندیداهای سیگنالینگ است.سیگنالینگ OFDMبا موفقیت کامل در تکنولوژی های متفاوت شامل موارد زیر استفاده شده است. ‏ ‏IEEE 802.11a and IEEE 802.11g wireless local area ‏network (LAN) standards ‏ )digital video broadcasting (DVB ‏ )digital audio broadcasting (DAB ‏ ‏WiMAX Interoperability 18 OFDM در سیس'تم ارتباط'ات رنج کوت'اه و رنج بلن'د ب'ه ک'ار ب'رده ش'ده ا'س'ت'.از' ای'ن'رو'سی'س'تم ر'ادی'و هو'ش'مند'ک'ه ا 'ز OFDMبه'ره م'ی'ب'ر 'د ، 'رتب'اط ' می ت'وان'د ب'ا'دیگ'ر'سیس'ت'م ه'ای'مبت'ن'ی ب'ا OFDMب'ه س'هولت ا برقرار کند. اگرچ'ه ب'رای اینک'ه این ک'ار م'وفقیت داش'ته باش'د،سیس'تم بای'د هم'ه اس'تاند'اردها ،نیازه'ای م'رب'وط ب'ه رم'زگش'ایی'س'یگنا'ل ب'رای'زیرحام'ل های فرکانسی ،ساختار فریم و نوع کد گذاری و نرخ را بشناسد. در درج'ه بس'یار مهم'تر ،مداربن'دی RFسیس'تم رادی'و هوش'مند بای'د ل و فرک'انس انع'ط'اف پ'ذ'یری'ک'افی ب'رای ت'ط'بیق د'ادن بان'دهای'س'یگنا ' میانی مختلف را داشته باشد. در نتیج''ه رادی''و هوش''مند بای''د پ''یرامون س''اختار و معم''اری SDR س'اخته بش'ود ت'ا نیازه'ایی ب'ا ق'ابلیت انعط'اف پ'ذیری ب'االی سیس'تم را فراهم کند. 19 پایان