فرمت فایل : word (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات 19 صفحه
چکیده:
عدم وجود باندهای خالی برای متقاضیان طیف فرکانسی مشکلات عمدهای را پدید آورده است. از طرف دیگر، بسیاری از باندهای اختصاص داده شده نیز به طور بهینه مورد استفاده قرار نمیگیرند. ایده رادیو هوشمند، به همین جهت اخیراً مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین مسائل در رادیو هوشمند، سنجش طیف فرکانسی است. روشهای مختلفی برای طیفسنجی ارائه شده که از میان آنها، روش طیفسنجی به کمک خواص ایستان گردشی به دلیل قابلیت آشکارسازی سیگنال در SNR پایین بسیار مورد توجه است. با این وجود، مشکلات این روش، که مهمترین آنها پیچیدگی بالا است، استفاده از آن را با چالش روبهرو کرده است. در این مقاله روشهای طیفسنجی مبتنی بر خواص ایستان گردشی معرفی شده و راهکارهایی برای مقابله با مشکلات آن ارائه میشود.
- مقدمه
ایده رادیو هوشمند[1] به دلیل عدم استفاده بهینه از باندهای فرکانسی موجود از طرفی، و کمبود باند فرکانسی تخصیص نایافته از جهت دیگر، مطرح شد و بسیار مورد توجه قرار گرفت. رادیو هوشمند به عنوان کاربر ثانویه[2] در یک محیط، به دلیل توانایی شناخت محیط اطراف، میتواند بفهمد که کدام باند فرکانسی در یک زمان و مکان خاص مورد استفاده کاربر اولیه[3] (کاربر دارای حق دسترسی) قرار نمیگیرد و از آن کانال به طور موقت استفاده نماید. برای تحقق چنین موضوعی، رادیو باید بتواند در محیط اطراف خود طیف را بسنجد و حضور و یا عدم حضور کاربر اولیه را به درستی تشخیص دهد. روشن است که کاربر ثانویه باید به گونهای عمل کند که در عین استفاده بهینه از باندهای خالی، به هیچ وجه برای کاربر دارای حق دسترسی تداخل ایجاد نکند و استفاده او از کانال را تحت تاثیر قرار ندهد. به همین جهت طیفسنجی[4] یکی از موضوعات اساسی در مبحث رادیو هوشمند است.
در طیفسنجی باید به دو نکته توجه نمود: نیاز به تشخیص حضور کاربر اولیه حتی در SNR بسیار کم و لزوم سوئیچ سریع به کانالهایی که خالی تشخیص داده میشوند ([9]). روشهای مختلفی برای سنجش طیف در محیط به کار گرفته میشود که هر کدام ممکن است یکی یا هر دو نیازمندی فوق را برآورده ننمایند. از جمله مهمترین این روشها میتوان به روش استفاده از فیلتر منطبق[5]، روش آشکارسازی بر اساس انرژی[6]، و استفاده از ویژگیهای حاصل از فرض ایستان گردشی بودن[7] سیگنالهای مخابراتی اشاره نمود.
روش فیلتر منطبق در SNR پایین بسیار خوب عمل میکند ولی به اطلاعات زیادی از سیگنال ارسالی نیازمند است. بنابراین، این روش در طیفسنجی به صورت کور قابل استفاده نیست. به علاوه در این روش، برای هر دسته از سیگنالها به یک گیرنده مجزا نیاز داریم. به ویژه مشکل دوم باعث میشود که فیلتر منطبق در اکثر مواقع برای رادیو هوشمند قابل استفاده نباشد. روش آشکارسازی با استفاده از انرژی، روش ساده و سریعی است اما این اشکال را دارد که در SNR پایین عملکردش به شدت افت میکند. به علاوه این گیرنده سطح آستانهای برای توان سیگنال کاربر اولیه در نظر میگیرد که به شدت به توان نویز متغیر در کانال بیسیم وابسته است. حتی اگر از روشهای وفقی برای تعیین سطح آستانه استفاده شود، وجود تداخلهای داخل باند میتواند عملکرد گیرنده را با مشکل مواجه کند. این مشکلات در کانالهای فرکانس انتخابی[8] به مراتب شدیدتر است. همچنین این گیرنده تفاوتی میان نویز، تداخل و سیگنال قائل نیست و به همین جهت از روشها حذف تداخل نمیتواند استفاده کند. علاوه بر این، این گیرنده برای آشکارسازی سیگنالهای طیف گسترده به هیچ وجه مناسب نیست. در حقیقت این گیرنده از اطلاعات سیگنال هیچ استفادهای نمیکند در حالی که با استفاده از برخی ویژگیهای سیگنال ارسالی میتوان عملکرد گیرنده را بهبود بخشید. روشهای مبتنی بر فرض ایستان گردشی بودن سیگنال، که در اکثر مواقع فرض قابل قبولی است، به دلیل عملکرد مناسب در SNR پایین و همچنین استحکام[9] در برابر عدم قطعیت میزان توان نویز مورد توجه هستند. در این روشها، بر خلاف روش آشکارسازی بر اساس انرژی، با توجه به این که تداخل و نویز ایستان گردشی نیستند، سیگنال از این دو جدا میشود. همچنین مدولاسیونهای مختلف از هم قابل تمایز هستند و به همین جهت بهتر از روش قبل میتوان سیگنال ارسالی توسط کاربر اولیه را از سیگنال ارسالی توسط کاربران ثانویه تشخیص داد. اما این روشها به دلیل پیچیدگی زیاد نیازمند زمان زیادی برای اجرای عملیات هستند
تحقیق درباره طیف سنجی بر اساس روش های مبتنی بر فرض ایستان گردشی بودن سیگنال
