برق (مخابرات) تشخیص خودکار نوع مدولاسیون دیجیتال در سیستم های OFDM |
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود
پایاننامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
در رشته مهندسی برق گرایش مخابرات
تشخیص خودکار نوع مدولاسیون دیجیتال در سیستمهای OFDM
استاد راهنما:
دكتر عطاالله ابراهیم زاده شرمه
اساتید مشاور:
دكتر محمدرضا ذهابی
دكتر بیژن عباسی آرند
1393
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
تشخیص مدولاسیون را میتوان یکی از بخشهای اصلی گیرندههای نوین مخابراتی دانست. شناساگر خودكار نوع سیگنال، عمل تعیین نوع مدولاسیون سیگنال دریافتی را در بین مجموعهای از مدولاسیونها به صورت خودکار انجام میدهد. اكثر سیستمهای شناساگر خودکار نوع مدولاسیون در تشخیص تعداد بالای مدولاسیون عملکرد نامناسبی داشته و نیز در شرایط سیگنال به نویز پایین، بازدهی کمی دارند. این نوع سیستمها جهت تشخیص، نیاز به تعداد بالایی از ویژگیهای کلیدی دارند. بهدلیل کاربرد روزافزون سیگنال دیجیتال در مخابرات و تلاش جهت انتقال اطلاعات با نرخ بالا در سیستمهای مبتنی بر OFDM، در این پژوهش، تلاش شده است تا با انتخاب ویژگیهای بسیار كارا و استفاده از طبقهبندی كنندهی موثر، شناساگر مناسبی ارائه داده شود. در شناساگر پیشنهادی در بخش استخراج ویژگی، از ویژگیهای آمارگان مرتبهی بالا (ممانها وکومولانها تا مرتبهی هشتم) براساس طبقهبندی کنندهی ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. لازم به ذکر است در این پایاننامه به صورت محدود از OFDM بهره برده و تاثیر سیستم OFDM بر ویژگیهای آمارگان مرتبهی بالا مورد بررسی قرار گرفت. در این پایاننامه، جهت افزایش کارایی سیستم و کاهش همبستگی میان ویژگیها، برای اولینبار در این حوزه، ترکیب خطی ویژگیها، به عنوان روشی جدید ارائه داده شده، سپس برای بهینهسازی این ترکیب، از الگوریتم بهینهسازی فاخته استفاده گردیده است. شناساگر پیشنهادی در سیگنال به نویز dB10- ، به درصد موفقیت %98.33 دست یافته است. مدولاسیونهایی که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته عبارتند از: 4ASK، 8ASK، 2PSK ،4PSK ،8PSK، 16QAM، 64QAM، 128QAM،256QAM و V29.
واژههای كلیدی: تشخیص خودکار نوع مدولاسیون، ترکیب خطی بردار ویژگی، تشخیص الگو، سیستم OFDM، کانال محوشونده، ماشین بردار پشتیبان.
صفحه | فهرست مطالب | عنوان |
1 | پیشگفتار | |
3 | 1- مقدمهای بر سیستم شناسایی خودكار نوع مدولاسیون | |
3 | 1-1- آشنایی با سیستم شناسایی خودكار نوع مدولاسیون و برخی از كاربردهای آن | |
3 | 1-1-1- سیر تحول و توسعه سیستم های مخابراتی دیجیتال | |
6 | 1-1-2- اهمیت و کاربردهای سیستم شناسایی نوع مدولاسیون | |
8 | 1-2- سیر تكامل روش های شناسایی نوع مدولاسیون | |
8 | 1-3- دسته بندی كلی روشهای خودكار شناسایی نوع مدولاسیون | |
10 | 1-4- مروری بر تحقیقات گذشته | |
12 | 1-5- جمعبندی و ساختار پایاننامه | |
14 | نتیجه گیری | |
15 | 2- انتخاب ویژگیهای مرتبه بالا و مطالب مورد نیاز | |
15 | مقدمه | |
15 | 2-1- مروری بر مدولاسیون های دیجیتال | |
17 | 2-2- مفهوم استخراج ویژگی | |
18 | 2-3- ممانها و کومولانهای مرتبهی بالا | |
18 | 2-3-1 ممان ها | |
28 | 2-3-2-كومولانها | |
37 | 2-4- مطالب مورد نیاز | |
37 | 2-4-1- کانال چند مسیری | |
39 | 2-4-2- سیستم OFDM | |
39 | 2-4-2-1- تاریخچه مدولاسیون OFDM | |
40 | 2-4-2-2- مفهوم مالتی پلکسینگ | |
41 | 2-4-2-3- معرفی مدولاسیون OFDM | |
43 | 2-4-2-4- مدل OFDM | |
45 | 2-4-2-5- مزایا و معایب OFDM | |
46 | 2-4-3- ماشین بردارهای پشتیبان (SVM) | |
46 | 2-4- 3-1- SVM خطی و غیرخطی | |
51 | 2-4-3-2- SVM چند کلاسه | |
51 | 2-4-4- الگوریتم بهینهسازی فاخته (COA) | |
52 | 2-4-4-1- زندگی و تخمگذاری فاخته | |
53 | 2-4-4-2- جزییات الگوریتم بهینهسازی الهام گرفته از فاخته | |
57 | نتیجهگیری | |
59 | 3- معرفی روش پیشنهادی و نتایج شبیهسازیها | |
59 | مقدمه | |
59 | 3-1- الگوریتم فاخته در بهینه سازی عملکرد سیستم استخراج ویژگی | |
59 | 3-1-1- انتخاب ویژگی | |
62 | 3-1-2- روش پیشنهادی جهت بهبود عملکرد سیستم استخراج ویژگی | |
63 | 3-1-2- نحوه به کارگیری الگوریتم فاخته به منظور انتخاب ویژگی | |
64 | 3-2- نتایج شبیهسازی | |
65 | 3-2-1- شناسایی نوع مدولاسیون به کمک تمام ویژگیها (آمارگان مرتبهی بالا) | |
66 | 3-2-1-1- نتایج شبیهسازی به کمک طبقهبندی کننده SVM در کانال AWGN | |
69 | 3-2-1-2- نتایج شبیهسازی به کمک طبقهبندی کننده SVM در کانالهای محوشونده | |
74 | 3-2-2- نتایج شبیه سازی به کمک سیستم استخراج ویژگی پیشنهادی | |
89 | 3-3- مقایسه عملکرد سیسستم پیشنهادی با کارهای انجام شده در این زمینه | |
90 | 3-4- نتیجه گیری | |
92 | 4- جمع بندی و پیشنهاد ادامه كار | |
92 | 4-1- جمع بندی | |
95 | 4-2- پیشنهادات | |
96 | پیوستها | |
100 | منابع و ماخذ | |
صفحه | فهرست اشكال | عنوان |
16 | شکل 2-1- نمایش چیدمان (منظومه) برخی از مدولاسیونهای دیجیتال | |
18 | شكل 2-2- نمایش نمودار ویژگیهای ایدهآل از سیگنال ها بر حسب SNR | |
21 | شكل 2-3- نمایش مقدار ویژگی ممان ها برای 100 سیگنال از هر مدولاسیون. | |
21 | شكل 2-3- الف-مقدار ویژگی ممان دو-صفر | |
22 | شكل 2-3- ب-مقدار ویژگی ممان دو-یک | |
22 | شكل 2-3- پ-مقدار ویژگی ممان چهار-صفر | |
23 | شكل 2-3- ت-مقدار ویژگی ممان چهار-یک | |
23 | شكل 2-3- ج-مقدار ویژگی ممان چهار-دو | |
24 | شكل 2-3- چ-مقدار ویژگی ممان شش-صفر | |
24 | شكل 2-3- ح-مقدار ویژگی ممان شش-یک | |
25 | شكل 2-3- خ-مقدار ویژگی ممان شش-دو | |
25 | شكل 2-3- د-مقدار ویژگی ممان شش-سه | |
26 | شكل 2-3- ذ-مقدار ویژگی ممان هشت-صفر | |
26 | شكل 2-3- ر-مقدار ویژگی ممان هشت- یک | |
27 | شكل 2-3- ز-مقدار ویژگی ممان هشت- دو | |
27 | شكل 2-3- س-مقدار ویژگی ممان هشت- سه | |
28 | شكل 2-3- ش-مقدار ویژگی ممان هشت- چهار | |
شكل 2-4- مقدار میانگین کومولانها را در SNR های متفاوت برای هر نوع مدولاسیون. | ||
31 | شكل 2-4- الف- مقدار ویژگی کومولان چهار-صفر | |
31 | شكل 2-4-ب- مقدار ویژگی کومولان چهار- یک دو | |
32 | شكل 2-4-پ-مقدار ویژگی کومولان چهار- دو | |
32 | شكل 2-4-ت-مقدار ویژگی کومولان شش-صفر | |
33 | شكل 2-4-ث-مقدار ویژگی کومولان شش-یک | |
33 | شكل 2-4-ج-مقدار ویژگی کومولان شش-دو | |
34 | شكل 2-4-چ-مقدار ویژگی کومولان شش-سه | |
34 | شكل 2-4-ح-مقدار ویژگی کومولان هشت-صفر | |
35 | شكل 2-4-خ-مقدار ویژگی کومولان هشت- یک | |
35 | شكل 2-46-د-مقدار ویژگی کومولان هشت- دو | |
36 | شكل 2-4-ذ-مقدار ویژگی کومولان هشت- سه | |
36 | شكل 2-4-ر-مقدار ویژگی کومولان هشت- چهار | |
42 | شکل 2-5- سیستم چندحاملی معمولی و سیستم چندحاملی متعامد | |
42 | شکل2-6- طیف سمبل OFDM | |
44 | شکل2-7- بلوک دیاگرام سیستم OFDM | |
49 | شکل2-8- نمایش بردار تکیهگاه در دو دسته داده آموزشی قابل تفکیک | |
52 | شکل 2-9- رفتار فاخته در طبیعت | |
54 | شکل 2-10- تخمگذاری فاخته در شعاع تخمگذاری (ELR) | |
55 | شکل 2-11- مهاجرت فاخته ها به سمت نقطه هدف | |
56 | شکل2-12- روندنمای الگوریتم بهینهسازی فاخته | |
3- معرفی روش پیشنهادی و نتایج شبیهسازیها | ||
63 | شکل3-1- سیستم پیشنهادی استخراج ویژگی | |
64 | شکل 3-2- روندنمای سیستم ترکیبی هوشمند | |
66 | شكل 3-3- دیاگرام كلی شناساگر مدولاسیون براساس استخراج ویژگیها آمار گان مرتبه بالا | |
67 | شکل 3-4- عملکرد SVM در SNRهای مختلف به ازای تمام ویژگیها | |
شکل 3-5- مقدار چند آمارگان مرتبهی بالا برای سیستم OFDM | ||
70 | شکل 3-5-الف- مقدار میانگین ممان چهار-صفر در کانال رایلی تخت سریع | |
70 | شکل 3-5-ب- مقدار میانگین ممان هشت-صفر در کانال رایلی تخت سریع مرتبه | |
71 | شکل 3-5-پ- مقدار میانگین ممان هشت-صفر در کانال رایلی فرکانس گزین سریع | |
71 | شکل 3-5-ت- مقدار میانگین ممان شش-سه در کانال رایلی فرکانس گزین سریع | |
72 | شکل 3-5-ث- مقدار میانگین ممان شش-سه در کانال رایسین فرکانس گزین سریع | |
شکل3-6- عملکرد SVM در SNR های مختلف، کانال محوشونده با همه ویژگیها | ||
73 | شکل3-6-الف- عملکرد SVM در SNR های متفاوت در کانال رایلی تخت و آهسته | |
73 | شکل3-6-ب- عملکرد SVM در SNR های متفاوت در کانال رایلی فرکانس گزین سریع | |
77 | شکل3-7- مقدار تابع هزینه بهترین فاخته در هر تکرار | |
78 | شکل3-8- ویژگی جدید برای تمامی مدولاسیونها در SNR های متفاوت | |
79 | شکل3-9- ویژگی جدید برای تمامی مدولاسیونها در SNR هایی با بازه بیشتر | |
81 | شکل 3-10- مقایسه عملکرد شناساگر با تمام ویژگیها و ویژگیهای بهینه | |
83 | شکل 3-11- مقادیر ویژگی جدید در کانال محو شونده رایلی | |
84 | شکل 3-12- مقادیر ویژگی جدید در کانال محوشونده رایسین | |
85 | شکل 3-13- عملکرد سیستم با ویژگی جدید در کانال محوشونده رایلی فرکانس گزین سریع | |
85 | شکل 3-14- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید، کانال محوشونده رایلی فرکانس گزین آهسته | |
86 | شکل 3-15- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید در کانال محوشونده رایسین فرکانسی تخت | |
86 | شکل 3-16- مقایسه عملکرد کلی شناساگر با ویژگی جدید در کانال محوشونده رایلی | |
صفحه | فهرست جداول | عنوان |
20 | جدول 2-1- روابط ممان های موثر | |
29 | جدول 2-2- روابط کومولان های موثر | |
30 | جدول2-2- مقادیری از ممانها و کومولانها برای سیگنال بدون نویز | |
50 | جدول 2-3- برخی از توابع کرنل معروف | |
65 | جدول 3-1- پارامترهای کانالهای محوشونده | |
67 | جدول 3-2- عملکرد SVM در SNR های متفاوت | |
68 | جدول 3-3- ماتریس صحت عملکرد SVM درSNR= -10 با استفاده از تمام ویژگیها | |
68 | جدول 3-4- ماتریس صحت عملکرد SVM درSNR= -4 با استفاده از تمام ویژگیها | |
69 | جدول 3-5- ماتریس صحت عملکرد SVM درSNR= 2 با استفاده از تمام ویژگیها | |
74 | جدول 3-6- ماتریس صحت عملکرد SVM درSNR= -8 dB در کانال رایلی تخت(آهسته) | |
74 | جدول 3-7- ماتریس صحت عملکرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایسین تخت(آهسته) | |
74 | جدول 3-8- ماتریس عملکرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایلی فرکانس گزین(سریع) | |
74 | جدول 3-9- ماتریس عملکرد SVM درSNR= -8 dB ، کانال رایسین فرکانس گزین(سریع) | |
75 | جدول 3-10- پارامترهای الگوریتم بهینهسازی فاخته | |
76 | جدول 3-11- زمان اجرا و مقدار حداقل تابع هزینه از COA | |
77 | جدول 3-12- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با استفاده از الگوریتم COA در کانال AWGN | |
79 | جدول 3-13- میانگین مقادیر ویژگی در بازههای مختلفی از SNR | |
80 | جدول 3-14- درصد تشخیص صحیح شناساگر با ویژگی جدید در SNR های گوناگون | |
80 | جدول 3-15- ماتریس صحت عملکرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-10dB | |
80 | جدول 3-16- ماتریس صحت عملکرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-8dB | |
80 | جدول 3-17- ماتریس صحت عملکرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=-6dB | |
81 | جدول 3-18- ماتریس صحت عملکرد شناساگر با ویژگی مبتنی بر COA درSNR=0dB | |
82 | جدول 3-19- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با استفاده از الگوریتم COA در کانال رایلی | |
82 | جدول 3-20- ویژگی و ضرایب متناظر بهینه با استفاده از الگوریتم COA در کانال رایسین | |
87 | جدول 3-21- عملکرد سیستم با ویژگی جدید درSNR=-10dB ، رایلی فرکانس گزین سریع | |
87 | جدول 3-22- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=-8dB ، رایلی فرکانس گزین آهسته | |
88 | جدول 3-23- عملکرد سیستم با ویژگی جدید درSNR=-2dB ، رایسین فرکانس گزین سریع | |
88 | جدول 3-24- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=4dB ، رایلی فرکانس گزین آهسته | |
88 | جدول 3-25- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=4dB ، رایلی فرکانس گزین سریع | |
89 | جدول 3-26- عملکرد شناساگر با ویژگی جدید درSNR=6dB ، کانال رایلی تخت سریع | |
90 | جدول 3-27- مقادیر میانگین و واریانس درصد تشخیص صحیح سیستم | |
91 | جدول 3-28- مقایسه سیستم پیشنهادی با کارهای انجام شده |
یک مطلب دیگر :
پايان نامه ارشد حقوق:بررسی کاهش مسئولیت پدر در قتل فرزند
لیست علایم و اختصارات | ||
ACO | الگوریتم کلونی مورچه (Ant Colony Optimization) | |
ADSL | خط مشترک دیجیتال نامتقارن (Asymmetric Digital Subscriber Line) | |
ASK | کلیدزنی شیفت دامنه (Amplitude Shift Keying) | |
BPSK | کلیدزنی شیفت فاز دودویی (Binary Phase Shift Keying) | |
COA | الگوریتم بهینه سازی فاخته(Cuckoo Optimization Algorithm) | |
CF | تابع مشخصه (Characteristic Function) | |
CP | پیشوند گردشی (Cyclic Prefix) | |
DAB | پخش صدای دیجیتال (Digital Audio Broadcasting) | |
DT | تئوری (نظریه) تصمیم (Decision Tree) | |
DVB_T | اطلاعات ویدئو رادیویی دیجیتال (Digital Video Broadcasting-Terrestrial) | |
ELR | شعاع تخمگذاری (Egg Laying Radius) | |
EP | برنامه ریزی تكاملی (Evolutionary Programming) | |
FFT | تبدیل فوریه سریع (Fast Fourier Transform) | |
FDM | مالتی پلکس تقسیم فرکانسی (Frequency Division Multiplexing) | |
GA | الگوریتم ژنتیک (Genetic algorithm) | |
GI | فاصله زمانی محافظ (Guard Interval) | |
ICA | آنالیز مولفه های مستقل (Indepdent Component Analysis) | |
ICI | تداخل بین حاملی (Inter Carrier Interference) | |
ISI | تداخل بین سمبلی (Inter Symbol Interference) | |
INFOMAX | ماكزیمم سازی اطلاعات(Information Maximization) | |
KKT | تئوری بهینهسازی کراش-کوهن-تاکر (Karush-Kuhn-Tucker) | |
LOS | مولفه مسیر مستقیم (Line-Of-Sight) | |
MCM | مدولاسیون چند كاربری (Multi-Carrier Modulation) | |
ML | ماكزیمم شباهت (Maximum Likelihood) | |
OAA | روش یکی در برابر همه (One-Against -All) | |
OAO | روش یک به یک (One- Against -One) | |
OFDM | مدولاسیون تقسیم فرکانسی متعامد (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) | |
تابع چگالی احتمال(probability Density Function) | ||
PDR | گیرنده آشکارساز وسیع(Panoramic Display Receiver) | |
PR | تشخیص الگو (Pattern Recognition) | |
PSO | بهینه سازی ازدحام ذرات(Particle Swarm Optimization) | |
QAM | کلیدزنی دامنه تربیعی (Quadrature Amplitude Keying) | |
QPSK | کلیدزنی شیفت فاز تربیعی (Quadrature Phase Shift Keying) | |
RBF | تابع پایهی شعاعی (Radial Basis Function) | |
SASS | اندازه گام خود تطبیقی (Self Adaptive Step Size) | |
SBS | جستجوی برگشتی متوالی (Sequential Backward Search) | |
SFS | روش جستجوی مستقیم متوالی (Sequential Forward Search) | |
SRM | اصل حداقل سازی ریسك ساختاری (Structural Risk Minimization) | |
SNR | نسبت سیگنال به نویز(Signal to Noise Ratio) | |
SVM | ماشین بردار پشتیبان (Support Vectors Machine) | |
TDM | تقسیم زمانی (Time Division Multiplexing) | |
فرم در حال بارگذاری ...
[جمعه 1399-08-09] [ 02:32:00 ق.ظ ]
|