Skip to main content
SUPERVISOR
محمد مهدی نقش (استاد مشاور) علی محمد دوست حسینی (استاد راهنما) سعید گازر (استاد مشاور)
 
STUDENT
Maryam Masjedi
مریم مسجدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

Channel Estimation and Symbol Detection in Two-Way Relay Systems
This dissertation focuses on channel estimation and symbol detection in two-way relay systems. First, we assume that channels exhibits block flat fading and derive generalized likelihood ratio test (GLRT) detector along with a convergent iterative (blind) joint estimation and detection (JED) method to resolve its computational complexity. We also propose simple least squares (LS) and weighted LS (WLS) estimators, for low SNRs. Then, we proceed to temporally correlated channels and orthogonal signaling to propose a channel estimation technique without pilot assistance. In this method, users apply known periodic phase shifts to their transmit symbols and adopt maximum likelihood (ML) or linear minimum mean square error (LMMSE) criteria to estimate the channels. Optimal and suboptimal phase shifts are designed to minimize MSE. Third, we assume the channels are fast Rayleigh fading and, derive the optimal detector and two closed-form suboptimal structures to circumvent its hindering numerical integration. We investigate non-coherent detection in a denoise-and-forward (DNF) relay scheme and, design the optimal and suboptimal detectors for fast fading channels. With additional practical orientation we derive optimal detector for (amplitude) block fading channels and, propose efficient estimators for the amplitudes. Key Words Amplify-and-Forward, Channel Estimation, Denoise-and-Forward, Detection, Two-Way
پدیده محوشدگی یکی از مشکلات اساسی در سیستم های مخابرات بی سیم است. رله گذاری و مخابرات همکارانه می توانند با فراهم آوردن چندگانگی فضایی، موجب افزایش ظرفیت، افزایش محدوده پوشش و کاهش خطای بیت شوند و در استانداردهایی مانند IEEE 802-16j و 3GPP-LTE، در نظر گرفته شده اند. در بسیاری از تحقیقات انجام شده در سیستم های رله، مانند کدگذاری فضا- زمان، شکل دهی پرتو آنتن، انتخاب رله، فرض دسترسی اطلاعات کامل کانال در گیرنده و در برخی موارد در رله، امری معمول است. بنابراین، تخمین کانال از جایگاه ویژه ای در مخابرات بی سیم برخوردار است. از آنجاکه با وجود رله، کانال گیرنده، ترکیب دو کانال می باشد، تفاوت های اساسی بین تخمین کانال و آشکارسازی در مخابرات نقطه به نقطه و مخابرات مبتنی بر رله پدیدار می شود. هم چنین، این فرآیندها در رله های دوراهه به مراتب پیچیده تر از رله های یک راهه است. زیرا گیرنده علاوه بر دریافت سیگنال طرف مقابل، سیگنال بازگشتی خود (خودتداخل) را نیز، دریافت می کند. وقتی محوشدگی کانال آرام باشد، می توان مدل محوشدگی قالبی برای آن در نظر گرفت و مانند اکثر تحقیقات انجام شده، تخمین و آشکارسازی را با استفاده از دنباله آموزشی به انجام رساند. ارسال دنباله آموزشی مستلزم پهنای باند اضافی و کاهش بازده طیفی است. برای حل این مشکل، می توان از روش های کور یا شبه کور استفاده کرد. بنابراین در این رساله، به ارائه روش کور و شبه کور برای سیستم رله دوراهه با راهبرد AF و با سیگنالینگ دلخواه (PSK، PAM، QAM مربعی یا غیرمربعی) در کانال های محوشدگی قالبی تخت متقابل و غیرمتقابل با قابلیت استفاده در محیط های غیرایستان پرداخته ایم. برای بهبود عملکرد الگوریتم در SNRهای پایین، در این روش، تعدادی از پارامترها را به صورت کور و شبه کور و تنها با استفاده از ویژگی های آماری سیگنال دریافتی و پارامترهای مزبور تخمین زده و آشکارسازی و تخمین سایر پارامترها را با یک الگوریتم تکرار انجام می دهیم. اگر زمان همدوسی کانال کوتاه باشد، دیگر مدل شبه ساکن برای آن معتبر نیست. در این شرایط، عموم روش های تخمین با دنباله آموزشی، خطای بالایی خواهند داشت و به کارگیری مدولاسیون های متعامد جایگزین مناسب خواهند بود. در این رساله، یک روش برای تخمین ضرایب کانال (دارای همبستگی زمانی) برای سیستم رله دوراهه AF با سیگنالینگ متعامد ارائه می کنیم. تخمین گرهای LMMSE و ML را برای تخمین ضرایب کانال های ترکیبی (متقابل و غیرمتقابل) طراحی و شیفت فازهای (معلوم و متناوب) بهینه و زیربهینه را بر اساس معیار کمینه کردن MSE به دست می آوریم. در کانال محوشدگی سریع، آشکاساز ناهمدوس با قانون MAP را برای سیستم رله دوفازی و سه فازی ارائه می دهیم و آن را به دو فرم زیربهینه ساده می کنیم. هم چنین در این رساله، مسئله آشکارسازی در سیستم رله دوراهه با راهبرد DNF، به صورت یک مسئله آزمون- فرضیه چندگانه مرکب بازنویسی می نماییم و پس از طراحی آشکارساز MAP برای کانال تخت رایلی با محوشدگی سریع، به ارائه یک آشکارساز ناهمدوس زیربهینه ساده و محاسبه رابطه دقیق احتمال خطای بیت آن، می پردازیم. در ادامه، آشکارساز MAP برای این سیستم، در کانال های با محوشدگی قالبی دامنه، طراحی و روشی برای تخمین دامنه کانال ها با هدف ارتقاء عملکرد پیشنهاد می کنیم و کارایی روش ها و طراحی ها را با استفاده از شبیه سازی های گوناگون به نمایش می گذاریم. واژه های کلیدی : آشکارسازی، تخمین کانال، تقویت و ارسال، حذف نویز و ارسال ، رله های دوراهه.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی