برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود
پایان­نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق-مخابرات سیستم
حذف تداخل در کانال مرجع رادار پسیو مبتنی بر سیگنال پخش تلویزیون دیجیتال توسط فرستنده­های زمینی با رویکرد بازتولید
 
 
اساتید راهنما:
دکترمصطفی درختیان          
دکتر عباس شیخی
بهمن ماه 1392
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
حذف تداخل در کانال مرجع رادار پسیو مبتنی بر سیگنال پخش تلویزیون دیجیتال توسط فرستنده­های زمینی با رویکرد بازتولید
به کوشش
زهره اسدسنگابی
در این پایان­نامه یک گیرنده­ی دیجیتال جهت پردازش سیگنال در گیرنده­ی مرجع رادار پسیو مبتنی بر مدولاسیون تقسیم فرکانسی متعامد(OFDM) پخش زمینی تلویزیون دیجیتال(DVB-T) ارائه شده است. این گیرنده شامل بلوک­های هم­زمان­سازی، تخمین آفست فرکانسی و تخمین­گر کانال می­باشد. پس از همزمان­سازی، به تخمین و جبران آفست فرکانسی که هر دو با استفاده از تشخیص موقعیت زیرسمبل­های پایلوت انجام می­شود، می­پردازیم. سپس با استفاده از دو روش درون­یابی خطی و کمترین مربع خطا ( LS) تخمین کانال انجام می­شود. پس از اینکه کانال تخمین زده شد، به همسانسازی کانال خواهیم پرداخت و نهایتا نسخه­ی بازتولید سیگنال ارسالی ساخته می­شود. جهت بررسی کارایی گیرنده موردنظر منحنی احتمال خطای آشکارسازی سمبل­ها را بر حسب نسبت توان سیگنال­ به توان نویز برای روش­های مختلف تخمین کانال ترسیم نموده­ایم. همچنین برای بررسی دقیق­تر کارایی الگوریتم­های پیشنهادی منحنی اتلاف تضعیف کلاتر در گیرنده­ی مراقبت رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T ترسیم کرده­ایم تا مشخص نماییم که اگر با استفاده از سیگنال بازتولید شده در گیرنده­ی پیشنهادی، کلاتر را در گیرنده­ی مراقبت تضعیف نماییم این مقدار تضعیف نسبت به وضعیتی که سعی کنیم در گیرنده­ی مراقبت با استفاده از نسخه­ی ایده­آل از سیگنال ارسالی، کلاتر را حذف نماییم، دچار اتلاف خواهد شد.
کلید واژگان: همزمان سازی، همسان سازی، بازتولید
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                                   صفحه
فصل اول: مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………….   1
1-1- مقدمه­ای بر رادار پسیو ………………………………………………………………………………………………………   2
1-2- مروری بر سیستم DVB_T ………………………………………………………………………………………………. 5
1-3- ساختار پایان­نامه ……………………………………………………………………………………………………………………. 7
فصل دوم: ساختار فریم OFDM …………………………………………………………………………………………………….. 9
2-1- مقدمه­ای بر OFDM ………………………………………………………………………………………………………….. 10
2-2- ساختار فرستنده و گیرنده­ی OFDM ……………………………………………………………………………….. 15
2-2-1- پریود سمبل، فواصل و فضای حامل ……………………………………………………………………… 16

2-2-2- پیاده سازی با استفاده از FFT و IFFT ………………………………………………………………… 18

 

2-3- مزایا و معایب سیستم­های OFDM …………………………………………………………………………………… 20

2-4- ساختار فریم OFDM در گیرنده­ی DVB-T …………………………………………………………………….. 21
2-4-1- نقاط منظومه­ای…………………………………………………………………………………………………………………30
فصل سوم: آشنایی با پخش زمینی تلویزیون دیجیتال ………………………………………………………………. 32
3-1- معایب انتقال آنالوگ ………………………………………………………………………………………………………….. 33
3-2- مزایای سیستم دیجیتال ……………………………………………………………………………………………………. 35
3-2-1- کیفیت تصاویر ارسالی دیجیتال و آنالوگ ……………………………………………………………. 37
3-3- اجزای یک سیستم تلویزیون …………………………………………………………………………………………….. 38
3-3-1- طراحی تلویزیون ………………………………………………………………………………………………….. 40
3-3-2- تلویزیون همراه (DVB_T MOBILE) ……………………………………………………………….. 41
3-4- گسترش جهانی تلویزیون دیجیتال …………………………………………………………………………………… 42
3-4-1- تلویزیون دیجیتال در ایالات متحده ……………………………………………………………………. 42
3-4-2- تلویزیون دیجیتال در اروپا …………………………………………………………………………………… 43
3-4-3- تلویزیون دیجیتال در ژاپن …………………………………………………………………………………… 43
3-4-4- نحوه­ی پوشش DVB_T در ایران ……………………………………………………………………….. 44
3-5- سازمان­ها و استانداردهای عمومی تلویزیون دیجیتال ………………………………………………………. 46
3-6- فرستنده­های تلویزیون دیجیتال ……………………………………………………………………………………….. 49
3-6-1- لزوم فشرده سازی به روش MPEG-2 ………………………………………………………………….. 51
3-6-2- کدهای درونی(کد کانولوشنال) ……………………………………………………………………………. 54
3-6-3- مدولاسیون درونی(داخلی) …………………………………………………………………………………… 55
3-6-4- کدگذاری خارجی …………………………………………………………………………………………………. 56
3-6-5- مدولاسیون درونی(داخلی) ………………………………………………………………………………….. 57
3-7- باند ارسال ………………………………………………………………………………………………………………………….. 58
3-8- منطقه­ی پوشش فرستنده …………………………………………………………………………………………………. 58
3-9- دریافت سیگنال دیجیتال ………………………………………………………………………………………………….. 59
3-10- اصطلاحات دیجیتالی ………………………………………………………………………………………………………. 61
فصل چهارم: شبیه­سازی گیرنده­ی سیگنال DVB_T ………………………………………………………………… 63
4-1- گیرنده­ی سیگنال DVB_T ………………………………………………………………………………………………. 64
4-1-1- مشخصات سیستم DVB_T …………………………………………………………………………………. 65
4-1-2- گیرنده­ی پیشنهادی ……………………………………………………………………………………………… 66
4-2- همزمان­سازی …………………………………………………………………………………………………………………….. 67
4-3- تخمین آفست فرکانسی   …………………………………………………………………………………………………… 70
4-4- تخمین کانال ………………………………………………………………………………………………………………………. 76
4-4-1- روش درون یابی خطی …………………………………………………………………………………………. 76
4-4-2- روش کمترین مربعات (LS) ………………………………………………………………………………….. 78
4-4-3- تخمین کانال متغیر با زمان …………………………………………………………………………………. 81
4-5- همسان­سازی ……………………………………………………………………………………………………………………. 82
4-6- دی­مدولاسیون …………………………………………………………………………………………………………………. 83
4-7- روش بازتولید ……………………………………………………………………………………………………………………. 83
4-8- حساسیت سنجی روش بازتولید ………………………………………………………………………………………. 84
فصل پنجم: نتایج …………………………………………………………………………………………………………………………. 96
– فهرست منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………100
– چکیده به زبان انگلیسی ……………………………………………………………………………………………………………103
فهرست جدول­ها
عنوان و شماره                                                                                                     صفحه
1-1: قابلیت رزولوشن در برد برای چند سیگنالینگ مختلف                                          7
2-1: پارامترهای اساسی در استاندارد a 802.11 OFDM IEEE                               14
2-2: اطلاعات مربوط به نرخ بیت ارسالی(Mbits/sec) بر حسب اطلاعات مدولاسیون­ها و نرخ کدینگ متفاوت                                                                                                  17
2-3: پارامترهای مودهای 2k و 8k                                                23
2-4: مشخصات فریم OFDM و مقادیر ممکن برای Tu و ∆ در فریم OFDM                     24
2-5: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند8 مگاهرتز                     25
2-6: فاصله­ی محافظ و نرخ کد مدولاسیون­های QPSK، 16QAM، 64QAM                     25
2-7: محل پایلوت­های پیوسته در هر سمبل OFDM                                                       28
2-8: شماره حامل­های TPS در هر سمبل OFDM                                                             29
3-1: شهرهای تحت پوشش DVB-T در ایران                                                         45
3-2: استانداردهای تلویزیون دیجیتال                                                                     46
3-3: استانداردهای MPEG                                                                                             47
3-4: استانداردهای DVB                                                                                                        47
3-5: مقایسه­ی استانداردهای مختلف                                                                       49
3-6: مشخصات DVB_T در ایران                                                                          51
فهرست شکل­ها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

پایان نامه و مقاله

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


یک مطلب دیگر :


پایان نامه درباره سرمایه فکری/:اصول مديريت عملكرد


صفحه عنوان
3 شکل شماره­ی 1-1- هندسه­ی رادار پسیو
13 شکل شماره­ی 2-1- مقایسه­ی ذخیره­ی پهنای باند در سیستم OFDM و FDM
15 شکل شماره­ی 2-2- ساختار فرستنده و گیرنده­ی OFDM
16 شکل شماره­ی 2-3- استفاده از پیشوند پرخشی برای جلوگیری از ISI بین سمبل­های OFDM
18 شکل شماره­ی 2-4- نمای ساده­ای از فرستنده و گیرنده­ی OFDM
19 شکل شماره­ی 2-5- بلوک دیاگرام فرستنده OFDM
19 شکل شماره­ی 2-6- بلوک دیاگرام گیرنده OFDM
22 شکل شماره­ی 2-7- ساختار فریم OFDM و محل پایلوت­ها
30 شکل شماره­ی 2-8-الف- مدولاسیون QPSK با کد گری
31 شکل شماره­ی 2-8-ب- مدولاسیون 16-QAM با کد گری
31 شکل شماره­ی 2-8-ج- مدولاسیون 64-QAM با کد گری
45 شکل شماره­ی 3-1- نحوه پوشش استاندارد DVB-T روی کره زمین
50 شکل شماره­ی 3-2- ساختار کلی فرستنده DVB-T
51 شکل شماره­ی 3-3- دیاگرام عملکرد فرستنده تلویزیون دیجیتال
55 شکل شماره­ی 3-4- دنباله ارسالی بعد از کدینگ خارجی
61 شکل شماره­ی 3-5- دیاگرام عملی گیرنده­ی زمینی تلویزیون دیجیتال
64 شکل شماره­ی 4-1- ساختار گیرنده­ی مرجع
66 شکل شماره­ی 4-2- الگوی درج پایلوت در سیستمDVB_T
67 شکل شماره­ی 4-3- همزمان سازی
68 شکل شماره­ی 4-4- نمایی از همزمان سازی با استفاده از تابع همبستگی سیگنال دریافتی
69 شکل شماره­ی 4-5- تأخیر سیگنال دریافتی
70 شکل شماره­ی 4-6- مراحل دقیق تخمین و جبران آفست فرکانسی
71 شکل شماره­ی 4-7- یک واحد شیفت در اثر ایجاد قسمت صحیح آفست فرکانسی
72 شکل شماره­ی 4-8- نمایش از محاسبه­ی قسمت صحیح آفست فرکانسی بر اساس کورلیشن بین زیرحامل­های پایلوت پیوسته
77 شکل شماره­ی 4-9- تخمین بهره­ی کانال به ازای هر 3 زیرحامل در هر سمبل
80 شکل شماره­ی 4-10- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درون­یابی خطی و کمترین مربع خطا
80 شکل شماره ی 4 -11- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درون­یابی خطی و کمترین مربع خطا و درون­یابی nearest، درون­یابی spline، درون­یابی cubic و درون­یابی sinc
81 شکل شماره­ی 4-12- منحنی Pe بر حسب SNR برای درون­یابی خطی و کمترین مربع خطا
83 شکل شماره­ی 4-13- بلوک­های مرحله­ی بازتولید
84 شکل شماره­ی4-14-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 05.0
84 شکل شماره­ی 4-14-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 05.0
84 شکل شماره­ی 4-15-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 1.0
85 شکل شماره­ی 4-15-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 1.0
85 شکل شماره­ی 4-16-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 2.0
85 شکل شماره­ی 4-16-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنه­یI و Q برابر با 2.0
86 شکل شماره­ی 4-17-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
86 شکل شماره­ی 4-17-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
87 شکل شماره­ی 4-18-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شماره­ی 4-18-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شماره­ی 4-19-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
88 شکل شماره­ی 4-19-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
89 شکل شماره­ی 4-20- طیف فرکانسی OFDM
89 شکل شماره­ی 4-21- فیلتر باترورث مورد استفاده
89 شکل شماره­ی 4-22- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای حالت فیلتر باترورث
90 شکل شماره­ی 4-23-: فیلتر مورد استفاده با dB0.5 ریپل در باند عبور
90 شکل شماره­ی 4-24- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB0.5ریپل در باند عبور
90 شکل شماره­ی 4-25- فیلتر مورد استفاده با dB1 ریپل در باند عبور
91 شکل شماره­ی 4-26- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB1ریپل در باند عبور
91 شکل شماره­ی 4-27- فیلتر مورد استفاده با dB2 ریپل در باند عبور
91 شکل شماره­ی 4-28- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB2 ریپل در باند عبور
92 شکل شماره­ی 4-29- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق
93 شکل شماره­ی 4-30- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=4Hz∆ 0.001 آفست فرکانسی
93 شکل شماره­ی 4-31- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=24Hz∆ 0.006 آفست فرکانسی
93 شکل شماره­ی 4-32- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=40Hz∆ 0.01 آفست فرکانسی
94 شکل شماره­ی 4-33- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق و یک واحد اختلاف در آفست فرکانسی
95 شکل شماره­ی 4-34-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای برای سنجش SER
95 شکل شماره­ی 4-34-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای برای سنجش SER

 

 

فصل اول

 

1- مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

1-1- مقدمه­ای بر رادار پسیو

 

فضای اطراف ما آکنده از امواج رادیویی است که در تمام جهات در حال انتشار می­باشد. امواج رادیویی، امواج مغناطیسی می­باشند که معمولا توسط آنتن منتشر می­شوند. واژه­ی رادار (Radar)[1] از حروف اول چند کلمه­ی انگلیسی به معنای آشکارسازی و فاصله­یابی با استفاده از امواج رادیویی، ساخته شده است. این واژه که امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، همانند رادیو و تلویزیون یک اصطلاح بین­المللی شده است. با رادار می­توان درون محیطی را كه برای چشم، غیر قابل نفوذ است دید مانند تاریكی، باران، مه، برف، غبار و … . امواج رادیویی برد زیادی دارند، توسط انسان­ها قابل حس نیستند و کشف و دریافت آن­ها حتی هنگامی که ضعیف هم شده­اند به­ راحتی امکان­پذیر است. بنابراین رادار دستگاهی است که به وسیله­ی امواج رادیویی می­تواند وجود شیئی را کشف و فاصله­ی آن را تعیین نماید. سیستم­های راداری متداول از یک بخش فرستنده و گیرنده تشکیل می­شوند که اغلب از یک آنتن برای ارسال و دریافت استفاده می­کنند. اولین تجربه در مورد بازتابش امواج رادیویی توسط هرتز آلمانی در سال 1886 به­دست آمد. در سال­های 1920 تا 1930 پیشرفت­هایی در جهت ساخت رادار با قابلیت­های تعیین فاصله­ی اهداف صورت گرفت. در سال 1960 استفاده از رادارهای هوایی و فضایی توسعه یافت و علاوه بر کاربرد نظامی، جهت نقشه­برداری جغرافیایی و اکتشافات علمی و … مورد استفاده قرار گرفتند. رادارها براساس محل قرار گرفتن فرستنده و گیرنده به رادارهای تک­پایه[2]، دو­پایه[3] و یا چند­پایه تقسیم می­شوند. رادارهای اولیه همگی دو­پایه بودند. با پیشرفت تکنولوژی آنتن­هایی ساخته شدند، که قادر بودند از فرستندگی به گیرندگی سوییچ نمایند. در سال 1936 رادارهای دوپایه جای خود را به رادارهای تک­پایه دادند. اجزاء تشکیل دهنده سیستم رادار فرستنده، گیرنده آنتن وسیستم­های الکتریکی جهت ثبت و پردازش اطلاعات می­باشد.
از انواع رادارها، رادارهای پسیو می­باشند. رادار پسیو را با نام­هایPCL[4] و PBR[5] می­شناسند]1[. رادار پسیو راداری دو ­پایه است که می­تواند با استفاده از انواع فرستنده­های مغتنم بدون اینکه خود مورد شناسایی قرارگیرد، به آشکارسازی اهداف بپردازد و اختلاف زمان بین سیگنالی که مستقیما از فرستنده دریافت می­شود و سیگنال­هایی را که در اثر تشعشع دریافت می­شود را اندازه می­گیرد این کار اجازه می­دهد تا وضعیت هدف و تحرک آن مشخص گردد. فرستنده­های متعدد آنالوگ و دیجیتال VHF رادیویی و UHF تلویزیونی موجود هستند که رادار پسیو می­تواند از آنها به عنوان فرستنده­های مغتنم استفاده کند.
از مزایای رادارهای PBR می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
پایین بودن هزینه­ی نگه­داری به دلیل نداشتن فرستنده، پایین بودن هزینه­ی ساخت، پنهان­کاری راداری به علت نداشتن امواج ارسالی، اندازه­ی کوچک­تر نسبت به رادارهای اکتیو، امکان ردیابی و مقابله با جنگنده­های پنهان­کار، غیرقابل ردیابی در مقابل موشک­های ضد تشعشع.
رادارهای پسیو که از فرستنده­های مغتنم بهره­برداری می­کنند، دارای ساختار دوپایه مطابق شکل 1-1 می­باشند. در این صورت به سیگنالی که بین فرستنده­ی مغتنم و گیرنده­ی رادار دوپایه مبادله می­شود، سیگنال مسیرمستقیم می­گویند و به سیگنالی که بین هدف و گیرنده­ی رادار دوپایه مبادله می­شود، سیگنال هدف گفته­ می­شود]2-3 [.
شکل 1-1: هندسه­ی رادار پسیو
ایده­ی بنیادین رادار پسیو این است که سیگنال­های چند مسیره شامل سیگنال مرجع، سیگنال­های کلاتر و اهداف در کانال مراقبت را گرفته و به تفکیک آن­ها می­پردازد. برای تفکیک مناسب این سیگنال­ها نیازمند آن هستیم که یک نسخه­ی خالص از سیگنال کانال مرجع را در اختیار داشته باشیم، معمولا این نسخه­ی­ خالص دراختیار نیست و با انجام پیش­پردازش­هایی روی سیگنال دریافتی، این سیگنال خالص به دست می­آید. یکی از روش­­های دست­یابی به نسخه­ی اصلی سیگنال کانال مرجع، بازتولید[6] می­باشد.
در رادارهای معمولی، زمان ارسال پالس و دریافت آن کاملا شناخته شده است و به رادار این اجازه را می­دهد تا فاصله هدف به راحتی محاسبه شود و توسط یک فیلتر تطابق درصد سیگنال به نویز را مشخص نماید. یک رادار پسیو هیچ اطلاعاتی را به طور مستقیم دریافت نمی­نماید، از این رو باید از یک کانال اختصاصی (که کانال منبع نامیده می شود) استفاده نماید.
یک رادار پسیو برای آشکارسازی اهداف از مراحل زیر استفاده می­نماید:

  • جستجوی منطقه تحت پوشش برای دریافت امواج توسط دریافت­کننده­های دیجیتالی بدون نویز
دسته‌ها: Uncategorized

0 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *