ارائه يك روش حوزه زمان/فركانس براي حذف و كاهش تداخل خودي و اثرات نويز فاز در ارتباط دوطرفه همزمان نسل 5

كارشناسي ارشد

فناوري ارتباط تمام دوطرفه همزمان(FD)، منجر به ساخت گيرنده/فرستنده‌هاي فركانس راديويي براي ارسال و دريافت همزمان در يك فركانس حامل يكسان مي‌شود. بازدهي طيفي سيستم‌هاي FD دو برابر بازدهي طيفي سيستم‌هاي مخابرات مبتني بر تسهيم فركانسي(FDD) يا زماني(TDD) نيمه دوطرفه همزمان(HD)، مي‌باشد. چالش اصلي در به كارگيري فناوري FD و حفظ نرخ دو برابري ناشي از بهبود بازدهي طيفي، حذف و كاهش سيگنال تداخل خودي(SI) بسيار قوي قابل ظهور از فرستنده خودي راديوي FD به آنتن گيرنده محلي است. روش‌هاي حذف و كاهش SI را مي‌توان به سه دسته كاهش غيرفعال (يا كاهش در حوزه انتشار)، حذف در حوزه مدارات آنالوگ و حذف در حوزه مدارات ديجيتال تقسيم‌بندي كرد. با اين حال، به دليل نقص‌هاي سخت‌افزاري و پياده‌سازي آن‌ها مانند، نويز فاز اسيلاتورها، غيرخطي بودن تقويت‌كننده‌هاي توان، عدم توازن I/Q و نويز كوانتيزاسيون مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال، حذف و مهار SI به صورت كامل سخت بوده و همواره SI پسماندي در راديوهاي FD عملي وجود دارد. در ميان تمامي نقص‌ها نتيجه‌گيري چندين مطالعه نشان مي‌دهد كه اصلي‌ترين دليل به وجود آمدن SI پسماند نويز فاز است. به همين دليل روشي قابل قبول براي حذف و كاهش SI با در نظر گرفتن اثرات نويز فاز و غيرخطي‌هاي زنجيره‌هاي فرستنده و گيرنده به كمك استفاده از مدل بسط پايه نمايي مختلط تعميم‌يافته(GCE-BEM) در دو حوزه زمان و فركانس پيشنهاد مي‌گردد. مدل بسط پايه GCE-BEM براي تقريب فرآيند نويز فاز متغير با زمان و تبديل مسأله تخمين كانال‌هاي متغير با زمان ناشي از فرآيند نويز فاز عمومي به تخمين مجموعه‌اي از ضرايب GCE-BEM نامتغير با زمان در مرتبه بسط كمتر و دقت بيشتر ارائه مي‌شود. پس از پيشنهاد يك روش تخمين حداقل مربعات(LS) براي حذف و كاهش SI در حوزه آنالوگ، از تخمين‌گرهاي حداكثر تشابه (ML) و حداقل مربعات، مبتني بر مدل بسط پايه GCE-BEM پيشنهادي، در هر دو روش ارسال پايلوت‌هاي تسهيم‌شده زماني و فركانسي، ضرايب GCE-BEM در حوزه ديجيتال يا باند پايه تخمين زده مي‌شوند. مشاركت سيگنال مطلوب در فرآيند تخمين و در نظر نگرفتن آن به صورت نويز گوسي جمع‌شونده و تخمين همزمان كانال مطلوب، كانال SI و غيرخطي‌ها و اثرات نويز فاز زنجيره‌هاي فرستنده و گيرنده يكي از مهمترين ويژگي‌هاي اين پايان‌نامه است. ابتدا با استفاده از سمبول‌هاي پايلوت و تخمين‌گر LS و سپس با استفاده از آمارگان مرتبه دوم سيگنال مطلوب نامعلوم و با استفاده از يك تخمين‌‌گر ML مبتني بر مدل بسط پايه GCE-BEM پيشنهادي، كانال سيگنال مطلوب به صورت همزمان با كانال SI و اثرات نويز فاز و غيرخطي‌هاي زنجيره‌هاي فرستنده و گيرنده تخمين زده مي‌شوند. نتايج عددي نيز نشان مي‌دهد كه روش حذف و كاهش SI پيشنهادي مبتني بر مدل بسط پايه GCE-BEM در هر دو روش ارسال پايلوت‌هاي تسهيم‌شده زماني و فركانسي با استفاده از مرتبه بسط و زمان پردازش كمتر به توانايي حذف SI بهتري با نسبت سيگنال مطلوب به مجموع سيگنال تداخل خودي و نويز(SINR) بسيار نزديك به نسبت سيگنال مطلوب به نويز(SNR) دست مي‌يابد. در پايان نيز با استفاده از تخمين كانال سيگنال مطلوب دريافتي، منحني‌هاي نرخ خطاي بيت(BER) مرتبط با هر دو تخمين‌گر پيشنهادي براي مخابرات FD-OFDM مفروض ترسيم مي‌گردد.

195009

دانشگاه علم و صنعت ايران

مخابرات سيستم

دكتر بهمن ابوالحسني