kol

بهشت شهید اه دانشکامپیوتر و برق ده دانش

گسترده درسطیف پروژه

راهنما: استادصدوق سجاد محمد دکتر

پوزش سلمان

صابر جواد محمد

٩٠ اسفندماه

مطالب فهرست

۵ CDMA ١۵ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CDMA معرف ١.١٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DS-CDMA ارسال مدل ٢.١٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DS-CDMA فرستنده ٣.١٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DS-CDMA گیرنده ۴.١١٠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . اطالعات نال سی بازسازی ١.۴.١١٢ . . . . . . . . . MAI کاربره چند تداخل حضور در اطالعات نال سی بازسازی ٢.۴.١١۴ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DS-CDMA سیستم رد عمل ۵.١١۵ . . . گوس کانال روی رون آسن BPSK/DS-CDMA در BER تئوری رد عمل ١.۵.١

های کانال روی رون سن BPSK/DS-CDMAهای تئوریBERسیستم رد عمل ٢.۵.١١٧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . گوس

٢٠ ژنتی وریتم ال ٢٢٠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ژنتی وریتم ال بر ای مقدمه ١.٢٢١ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ژنتی وریتم ال انیزم م ١.١.٢٢١ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ژنتی وریتم ال کل رد عمل ٢.١.٢٢٢ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Encoding) کدگذاری ٢.٢٢٣ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Population) جمعیت ٣.٢٢۴ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Fitness function) هدف تابع ۴.٢٢۴ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . انتخاب ر عمل ۵.٢٢۴ . . . . . . . . . (Roulette Wheel Selection) رولت چرخ انتخاب مدل ١.۵.٢٢۵ . . . . . . . . . . . . . . (Elitism Selection) گرای نخبه انتخاب مدل ٢.۵.٢٢۵ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Crossover) ازدواج ر عمل ۶.٢٢۵ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . نقطه�ای ت ترکیب ر عمل ١.۶.٢٢۶ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . نقطه�ای چند ترکیب ر عمل ٢.۶.٢٢۶ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . پراکنده ترکیب عمل ٣.۶.٢٢٧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Mutation) جهش ر عمل ٧.٢٢٧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . مقداری جهش و باینری جهش ١.٧.٢٢٨ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Replace) زین جای ٨.٢

وریتم ال از استفاده با MC-CDMA سیستم برای کاربره چند ارسازی آش و کانال تخمین ارتباط ٣٣٠ شده سازی شبیه Annealing و ژنتی٣١ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . مقدمه ١.٣٣٣ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA سیستم ٢.٣٣٣ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA سیتم اجمال بررس ١.٢.٣٣۵ . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA سیستم برای کانال تخمین ٢.٢.٣

٢

٣۶ . . . . . . . . . . . GA از استفاده با کاربره چند ارسازی آش و مشترک کانال تخمین ٣.٣٣٧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . برداری حل راه کاندیدای ١.٣.٣٣٧ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . اولیه جمعیت (تولید) زایش ٢.٣.٣٣٨ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . هزینه ارزیاب ٣.٣.٣٣٨ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . انتخاب ۴.٣.٣٣٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ازدواج ۵.٣.٣٣٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . جهش ۶.٣.٣٣٩ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . را نخب زین جای ٧.٣.٣۴٠ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . رار ت ٨.٣.٣۴١ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . سازی شبیه ۴.٣۴١ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA سیستم سازی شبیه ١.۴.٣۴٢ . . . . . . . . . . . . . . ریل کانال در MC-CDMA سیستم سازی شبیه ٢.۴.٣۴٣ . . . . . . . MRC و ژنتی وریتم ال روش با ارسازی آش برای BER مقایسه ٣.۴.٣۴٣ . . . . ژنتی وریتم ال تخمین و DFT تخمین روش برای خطای مربع ین میان ۴.۴.٣۴۴ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . گیری نتیجه ۵.٣

۴۵ ضمیمه ۴۴۶ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA ١.۴۵٢ . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA in Rayleigh Channel Single User ٢.۴۵۶ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MC-CDMA in Rayleigh Channel ٣.۴

Joint Channel Estimation and Multi-user Detection for MC-CDMA ۴.۴۶٣ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . System Using Genetic Algorithm٧١ . . . . . . . . . . . . . . . MSE (N=4)of various estimation schemes ۵.۴

٣

١ فصل

CDMA

CDMA معرف ١.١

طیف تمییز قابل غیر مشخصه رفت. م ار ب نظام های سیستم در مدیدی مدت برای گسترده طیف مخابرات

. است الزم اطالعات نرخ توسط که است باندی پهنای از تر بزرگ بسیار ارسال باند پهنای که است این گسترده

اطالعات نال سی گسترش برای تصادف شبه کد ی از کل بطور شود. م گسترده” ” واژه از استفاده به منجر

موبایل مخابرات برای که انه چن دسترس های سیستم شود. م استفاده یافته تخصیص فرکانس باند پهنای به

اف ش به اختصاص طیف OFDM در کردند. م استفاده TDMA , OFDM های روش از اند، شده مطرح

زمان های اف ش به متناوب بطور زمان حوزه ارسال TDMAفریم در که حال در شود، م تقسیم فرکانس های

کاربران به نسبت و دارد. فرکانس یا زمان حوزه در را خود مخصوص اف ش کاربر هر بنابراین شود. م تقسیم

کاربر چندین آن در که است چندگانه روشدسترس CDMAی است. فرکانسمتعامد یا و زمان حوزه در ر دی

طیف منابع کل از هستند مجاز کاربران یعن پردازند. م سان ی باند پهنای و زمان در اطالعات مستقل ارسال به

مختلف کاربران کدهای به نسبت که یابد م تخصیص تصادف شبه کد ی کاربر هر برای ببرند. بهره زمان و

کند. م مینیمم MAIرا چندگانه دسترس تداخل که است متقابل بست هم های ویژگ دارای یا و است متعامد

باشد.فقط نویز مشابه ر دی کاربران برای نال سی این شود م باعث و شده اعمال اطالعات نال سی روی کد این

کاربران توسط سان ی باند تسهیم ان ام بنابراین کند. استخراج را اطالعات نال سی تواند م مربوطه گیرنده

۴


گسترده طیف نال سی حصول برای استفاده مورد مدوالسیون روش روی از CDMA طرحهای بندی طبقه :١.١ ل ش

کاربر فقط چون کند م تضمین نیز را پیام امنیت CDMA شد. خواهد فراهم اضاف MAI ایجاد بدون مختلف

نال سی spreading code دهنده گسترش کد استفاده، مورد کد به کند. د دی را نال سی تواند م نظر مورد

کند. م پخش بزرگتری باند پهنای به ارسال از قبل را اصل اطالعات نال سی باند پهنای چون گویند م هم امضا

تواند Spread)م Spectrum Multiple Access (SSMA)) گسترده طیف چندگانه دسترس واژه بنابراین

رود. ار ب CDMA واژه بجای

که روش به بسته ها روش این دهد. م نشان را CDMA های روش مختلف انواع بندی طبقه ل١.١ ش

دنباله CDMA در دارد. تفاوت هم با گردد، یل تش گسترده طیف نال سی تا کند پیدا تغییر اطالعات نال سی

کردن مدوله برای دارد اطالعات نال سی از باالتر باند پهنای که تصادف شبه دنباله ی از DS-CDMA مستقیم

اصل نال سی باند پهنای از بزرگ بسیار باند پهنای برآیند نال سی شود. م استفاده اطالعات نال سی مستقیم

به ارسال پهنای (frequency hopping CDMA (FH-CDMA)) فرکانس جهش با CDMA در دارد.

از سپس باشد. م اطالعات نال سی باند پهنای برابر باند زیر هر پهنای و شود م تقسیم فرکانس باندهای زیر

این و شود م استفاده شود، م ارسال اطالعات نال سی ان در که باندی زیر انتخاب برای تصادف شبه کد ی

jamming با مقابله و امنیت های بحث در FH CDMA کاربر کند. م تغییر کد به بسته متناوب بطور باند زیر

(Fast Frequency و (Slow Frequency Hopping) SFH ی دسته دو به خود FH CDMA.است

بیت ی ارسال برای که فرکانس زیرباند FFH سریع فرکانس درجهش شود. م تقسیم Hopping) FFH

۵


باند زیر SFH آرام فرکانس جهش در که حال در کند م تغییر بیت طول در بار چندین شود م استفاده اطالعات

نال TH-CDMAسی زمان جهش با CDMA در یابد. م تغییر شدند، ارسال بیت چندین که این از بعد فقط

م تر بزرگ را ارسال باند پهنای زمان های اف ش این شود. م ارسال کوتاه زمان های دوره در اطالعات

hybrid ترکیب CDMA شود. م تعیین تصادف شبه کد ی توسط کاربر ی برای زمان بسته هر شروع کند.

MC- چندکاربره CDMA ترکیب های روش از ی . کند م ترکیب هم با را قبل روش چندین یا دو CDMA

فرکانس یا زمان حوزه در کاربر نال سی گسترش/پخش برای گسترش کد ی روش این در است. CDMA

های خوب MC-CDMA روش . شود م استفاده ارسال برای حامل فرکانس ی از بیش و شود م استفاده

حامل ١٢٨ (مثال است محدود OFDM در کاربران در تعداد پشتیبان دارد. هم با TDMAرا , OFDM روش

MC-CDMA است. آن مستقل ارسازی آش CDMA ل مش است. زیاد کاربران تعداد CDMA در ول دارد)

DS ادامه در ما کند. م فراهم را (CDMA (بخاط بیشتر کاربران تعداد و (MCبخاطر) راحت سازی ار آش

مقایسه در معایب م مزایا گانه چند دسترس روش ی عنوان CDMAبه کرد. خواهیم بررس را CDMA

باشند، متعامد ر دی ی به نسبت کاربران همه و باشد گاوس کانال ه این فرض با دارد. TDMA , FDMAبا

موبایل مخابرات اما اند. معادل کانال شانون ظرفیت به نسبت CDMA , FDMA , TDMAروش سه هر

و بوده تر متخاصم آل ایده گاوس های کانال به نسبت که شود م انجام ای رادیوی های کانال روی معموال

با مقایسه در باشد. داشته چندگانه دسترس های طرح در متفاوت رد عمل رادیوی های کانال که شود م باعث

پخش های ناقصکد متقابل خواصهمبست علت به ،CDMAسیستمهای ،FDMA � TDMAهای سیستم

بعلت TDMA , CDMA در کاربران های نال سی شوند. م متحمل را شدیدتری MAI،استفاده مورد کننده

,CDMAوابسته FDMAهای سیستم اما عمودند. هم بر ذاتا استفاده مورد متعامد فرکانس و زمان افهای ش

CDMA مقابل در دارد. بتند پهنای محدودیت آنها ظرفیت بنابراین و هستند طیف منابع بودن دسترس در به

اس انع علت به ان و است متفرق مسیره چند انتشار موبایل، رادیوی کانال اثرات از ی دارد. تداخل محدودیت

پخش های کد بین متعامد مسیره چند کانال است. انتشار محیط در موجود عناصر توسط نال سی پراکندگ و ها

باعث کانال مسیره چند بخش شود. م کاربران بین متقابل همبست افزایش موجب و کند خرابم را کننده

است این CDMA مزیت ی کند. م خراب شدت به را سیستم رد عمل که شود م (ISI) سمبل بین تداخل

از مسیره چند های گیرنده کم به رود. م ار ب مسیره چند دایورسیت بهره برای تواند م مسیره چند انتشار که

۶


م ترکیب همدوس بصورت مختلف مسیرهای انرژی و شود م استفاده کننده بخش های کد خواصهمبست

با پذیری تغییر خاصیت رادیوی کانال مخرب اثرات از ی شود. حاصل مسیره چند سیت دایور ی بهره تا شود

شود. م ایجاد رادیوی محیط در عناصر سایر و موبایل های اه ایست تحری علت به که (fading) است زمان

مزایای یابد. تنزل رد عمل و باشد داشته خود ین میان حول بزرگ واریانس دریافت نال سی که شود م باعث و

مختلف- کاربران برای فرد به منحصر کننده پخش های کد از استفاده علت به – امنیت شامل CDMA ر دی

بیت ارسال نرخ توان م ؤ از استفاده با باشد. م مسیره- چند فیدین بر غلبه –برای سیت دایور های روش و

این ، CDMA معایب از ی میشود. فراهم مختلف کاربران برای متفاوت های بیت نرخ یعن داشت. متغیر

م وضع کننده پخش های کد بین متقابل همبست توسط که است کننده محدود اصل عامل MAI که است

های کانال باشند، متعامد کامال که شوند م طراح طوری کننده پخش های کد که وقت حت عالوه، به شود.

پیشنهاد قدرتمندی خطای تصحیح های کد ل مش این حل برای زند. م هم بر را ها کد بین تعامد رادیوی موبایل

و چندگانه دسترس روش اساس با را بحث اکنون شده، ارائه CDMA مورد در که مختصری معرف با اند. شده

دهیم. م ادامه DS-CDMA های گیرنده

به متفاوت تاخیر با کاربر k نال سی نویز، بدون کانال در رون آسن DS-CDMA سیستم ی دیاگرام بلوک :٢.١ ل ش

فرض با دمودالسیون و despreading فرآیندهای است. شده داده نشان ل ش در اول کاربر گیرنده فقط رسد. م گیرنده

است. شده داده نشان کامل همزمان

٧


DS-CDMA ارسال مدل ٢.١

سیستم این در است. شده داده نشان ٢.١ ل ش در نویز بدون کانال در رون CDMAآسن مودم ی دیاگرام بلوک

BPSKمدوالسیون از دهد. م نشان را کاربران k=1,2,...,K.کند م ارسال را اطالعاتخود kکاربر از ی هر

تصادف شبه کد ی کاربر، برایهر استو شده داده نشان dk(t) با کاربر اطالعاتهر نال سی است. شده استفاده

کد است. ارسال داده فرکانس از بزرگتر مراتب به کد فرکانس است. شده داده اختصاص ck(t)فرد به منحصر

کد هر اند. شده فرض باینری ها، کد سادگ برای دارند. وجود مختلط و باینری نوع دو در کننده پخش های

ما عالقه مورد نال سی که شود م فرض بحث، ادامه در دارد. نام chip که است پالس Q شامل کننده پخش

شوند. م گرفته درنظر تداخل نال سی ر، دی نال سی k-1 همه و است اول کاربر نال سی

DS-CDMA فرستنده ٣.١

طیف که شود م باعث و شود م ضرب ck(t) کد در ام k کاربر داده بیت هر ام، k کاربر فرستنده سمت در

خود حامل روی ارسالف از قبل نال، سی سپس یابد. گسترش اختصاص باند پهنای طول در اطالعات نال سی

شود. م داده نشان ١.١ رابطه با ارسال نال سی شود. م مدوله

Sk(t) = Adk(t)ck(t) coswct (١.١)

DS-CDMAدرگیرنده نال سی بازسازی به حال است. حامل نال سی Aدامنه و radsec

حسب بر wcفرکانسحامل

پردازیم. م

DS-CDMA گیرنده ۴.١

نال سی k-1 و اول کاربر ارسال نال سی شامل که شود، م دریافت کاربر k نال سی جمع گیرنده، سمت در

شده گرفته نظر در uplink لین شود. م مدل ٢.١ رابطه با دریافت نال سی نویز، از نظر صرف با است. تداخل

(BS به SS از (یعن است.

r(t) =K∑

k=١sk(t− τk) (٢.١)

٨


شده نرمالیزه نال سی کل توان به که مداخل کاربران حضور در despred نال سی ی PSD نمودار :٣.١ ل ش

نرمالیزه صفر فرکانس در PSD مقدار نه PSD مقادیر است. کاربر چندین نال سی جمع حاصل دریافت نال است.سی

دنباله در chip ی طول Tc دارد. ١Tc

پهنای و ماند م گسترده که دارد ١٢ باند پهنای despresd نال سی است. شده

است. ١٢٨ برابر TTc

نسبت است. کننده پخش

شویم. م متمرکز اطالعات نال سی بازسازی روی اکنون است. kام کاربر گیرنده به فرستنده از انتشار تاخیر τk

اطالعات نال سی بازسازی ١.۴.١

صورت: این در یرید. ب درنظر را (K = ١) کاربره ت حالت ابتدا

r(t) = s١(t− τ١)c١(t− τ١)cos(wct+ θ′) (٣.١)

اول، کاربر اصل اطالعات بازسازی برای است. انتشار تاخیر از حاصل حامل شیفت θ′ = −wcτ١ آن در که

شود. م despread اول، کاربر همزمان کننده پخش کد در ضرب با دریافت نال سی

s١(t) = r(t)c١(t− τ ′) = Ad١(t− τ١)c١(t− τ١)c١(t− τ ′) cos(wct+ θ′) (۴.١)

ل ش گردد.(مطابق م بر خود اولیه پهنای به اول کاربر پخششده نال سی صورت بدین است. تاخیر تاخمین τ ′

م عبور آستانه اه دست و correlator از و شده ضرب حامل ی در نال سی نال، سی کردن دمودله برای ( ٣.١

داشت. خواهیم ،correlator خروج در (٢.١ ل ش کند(مطابق

z١ =

∫ t١+T

t١

s١(t) cos(wct+ θ′ + φ)dt (۵.١)

٩


کامل فرضهمزمان با است. فاز همزمان خطای T و داده بیت ی موجودیت دوره φ داده، بیت شروع زمان t١

م ساده زیر رابطه بصورت τ١ = θ ، s١(t)دلخواه مقدارده و τ١ = τ ′ گیرنده و فرستنده سمت در کدها

شود.

s١(t) = Ad١(t)c٢١(t) cos(wct) (۶.١)

زیر بصورت گیری تصمیم معیار (φ = θ) فاز همزمان خطای عدم فرض و ۵.١ رابطه در رابطه١.۶ اعمال با

بود. خواهد

z١ =

∫ t١+T

t١

Ad١(t)c٢١(t) cos

٢(wct) =A

٢

∫ t١+T

t١

d١(t)c٢١(t)[cos٢(wct) + ١]dt (٧.١)

صفر به درگیرنده مربوط جمله است) d١(t)c٢١(t)فرکانس از بیشتر خیل wc ) باالست cos٢wctفرکانس چون

شود. م ساده زیر بصورت z١ عبارت و گراید م

z١ =

∫ t١+T

t١

Ad١(t)c٢١dt (٨.١)

بنابراین∫ T

٠ c٢١(t) = T و (d١(t) = ±١ شده دمودله BPSK بصورت d١ و نداریم زمان خطای چون

z١ = ±AT

٢ (٩.١)

:(τ١ = τ′) صورت این غیر در است. معتبر کامل فاز همزمان فرض با فوق عبارت

z١ =

∫ t١+T

t١

Ad١(t− τ١)c١(t− τ١)c١(t− τ ′) cos(wct+ θ′) cos(wct+ θ′ + φ)dt

=

∫ t١+T

t١

Ad١(t− τ١)c١(t− τ١)c١(t− τ ′) cos(φ)dt (١٠.١)

همین است. شده استفاده cosA cosB =١٢ [cos(A+B)+ cos(A−B)] مثلثات رابطه از فوق عبارت در

از استفاده با گراید. م صفر به correlator خروج در ١٢ [cos[٢(wct + θ′) + باال[۴ فرکانس جمله طور

داشت: خواهیم d١(t− τ١) = ±١ رابطه

z١ = ±A

٢ cos(φ)

∫ t١+T

t١

c١(t− τ١)c١(t− τ ′)dt = ±A

٢ cos(φ)Rcc(τ١ − τ ′) (١١.١)

شود. م محاسبه زیر بصورت و است c١(t) کننده پخش کد همبست خود Rcc(τ١ − τ ′)

Rcc(τ١ − τ ′) =∫ T

٠c١(τ١)c١(τ ′) (١٢.١)

١٠


است. ماکزیمم کامل فرضهمزمان با ١| که شود م مشاهده نشود. صفر Rcc تا باشد زیاد کد دو شباهت باید

برقرار کامل همزمان وقت شود. م باالتر BER و تر پایین ١| ،SNR تر کوچ مقادیر موجب همزمان خطای

مقادیر داشتن برای بنابراین دهد. م افزایش را BER و باالست Rcc بعلت فاز از خارج همبست خود نباشد،

شوند. طراح بدرست باید کننده پخش کدهای پایین، فاز از خارج همبست خود

MAI کاربره چند تداخل حضور در اطالعات نال سی بازسازی ٢.۴.١

بود. خواهد زیر بصورت دریافت نال سی طراح برای (k > ١) کاربره چند حالت در

r(t) =K∑

k=١sk(t− τk)sk(t)(t) = sk(t) ∗

∑k

δ(t− tk) =∑

δ(t− tk) (١٣.١)

،d١(t) اول کاربر اطالعات نال سی ،c١(t) در r(t) ضرب از بعد است. شده گرفته نظر در αk = ١ اینجا در

کدهای بر c١(t) چون کند نم تغییر ر دی Kکاربر −١ نال سی پهنای اما گردد. برم خود اصل باند پهنای به

بنابراین است. عمود ر دی

s١(t) =K∑

k=١sk(t− τk)c١(t− τ ′١) (١۴.١)

را زیر رابطه correlator خروج کند. م عبور آستانه اه دست و correlator از و شده دمدوله نال سی سپس

دارد.

z١ =

∫ t١+T

t١

K∑k=١

sk(t− τk)c١(t− τ ′١) cos(wct+ θ′)dt

=

∫ t١+T

t١

[s١(t− τ١)c١(t− τ ′١) + s٢(t− τ٢)c١(t− τ ′١)

+ . . .+ sk(t− τk)c١(t− τ ′١)] cos(wct+ θ′)dt (١۵.١)

١١


فرض با است. همزمان ر دی کاربران داده بیت شروع با کاربر، هر داده بیت هر شروع همزمان، نال سی ی در

داشت خواهیم θ′ = θ و τk = θ یعن کامل همزمان

z١ =

∫ t١+T

t١

K∑k=١

sk(t)c١(t) cos(wct)dt

=

∫ t١+T

t١

K∑k=١

Adk(t)ck(t)c١(t) cos٢(wct)dt

=A

٢

∫ t١+T

t١

K∑k=١

dk(t)ck(t)c١(t)dt

=A

٢

∫ t١+T

t١

[d١(t)c٢١(t) + d٢(t)c٢(t)c١(t) + . . .+ dk(t)ck(t)c١(t)]dt (١۶.١)

طراح هم بر متعامد کننده پخش های دنباله اگر گراید. م صفر به cos(٢wct) باال فرکانس جمله نیز اینجا در

، شوند

∫ T

٠ci(t)cj(t)dt =

T for i = j

٠ for i = j

(١٧.١)

و d١(t) = ±١ به توجه با ماند. م باق اول کاربر داده بیت فقط و شد خواهند صفر تداخل جمالت تمام

داشت: خواهیم∫ T

٠ c٢١(t) = T

z١ = ±AT

٢ (١٨.١)

طراح عمل، در شود. م سازی باز تداخل کاربران عالرقم اول کاربر داده کامل، همزمان فرض با بنابراین

صفر باید فاز از خارج همبست (١ زیرا است. ل مش کامل، تعامد با کننده پخش کدهای از بزرگ مجموعه

طراح در بنابراین باشد. برقرار باید ١٧.١ ی رابطه (٢ .(τ = ٠ (برای∫ T

٠ ci(t − τ)ci(t) = ٠ یعن باشد

باشد. پایین ان ام حد تا شان متقابل همبست مقادیر دارند، هم با کم ناهمبست که کدهای شود م سع

دهد. م کاهش را سیستم رد عمل و شده MAI موجب متقابل همبست

∫ T

٠ci(t)cj(t)dt =

T for i = j

Rij = ٠ for i = j

(١٩.١)

١٢


بنابراین:

z١(t) =A

٢

∫ t١+T

t١

[d١(t)c٢١(t) + d٢(t)c٢(t)c١(t) + . . .+ dk(t)ck(t)c١(t)]dt

=A

٢ [±T ± TR١٢ ± . . .± TR١K ] (٢٠.١)

باشد. م MAI وبقیه عالقه مورد اطالعات اول جمله

DS-CDMA سیستم رد عمل ۵.١

این روی از .(۴.١ ل کنیم(ش م بررس نویز حضور در و BPSK مدوالسیون با را lrDS-CDMA سیستم

است. زیر شرح به شده ارائه آن در مدل که شرایط شود. م حاصل سیستم BER رد عمل برای عبارت مدل،

A = دامنه و ωc فرکانس دارای حامل نال سی شود. م استفاده اطالعات نال سی برای BPSK مدوالسیون از

خواهد Eb = A٢T = PT برابر بیت واحد در انرژی بنابراین است. نال سی متوسط توان P و است√P

.(BPSK مدوالسیون از استفاده بود.(بعلت

باشد. م R کننده پخش کد طول

.T = QTc و باشد م Tc تناوب دارای chip هر و T تناوب دارای اطالعات بیت هر

کد chip هر برای پالس ل ش باشد. م اطالعات نال سی برای ±١ ی دامنه دارای و است مربع پالس ل ش

باشد. م ±١ ی دامنه دارای و مربع ی کننده پخش

باشد. م K سیستم در کاربران کل تعداد

کنند. م ارسال سان ی بیت نرخ با کاربر K ی همه

دارد. وجود کاربر K ی همه برای کامل توان کنترل

کند. م کار سلول ت محیط در سیستم

١٣


کاربران نال سی کند. م ارسال گوس کانال روی که DS-CDMA رون آسن ساده سیستم ی دیاگرام بلوک :۴.١ ل ش

despread فرآیند است. شده داده نشان اول کاربر ی گیرنده فقط رسند. م τk متفاوت انتشار تاخیرات با گیرنده مختلفدر

باشد. م کامل همزمان فرض با دمدوالسیون و

گوس کانال روی رون آسن BPSK/DS-CDMA در BER تئوری رد عمل ١.۵.١

K − ١ از حاصل MAI و گیرنده در AWGN نویز علت به خطا کاربران، از ی هر برای که شود م فرض

است. معتبر هم میان باند برای البته که است گرفته صورت پایه باند در سادگ برای کار باشد. شده ایجاد کاربر

و کاربر K از ارسال های نال سی جمع r(t) دریافت نال سی باشد. م تداخل بقیه مطلوب، ١ کاربر نال سی

بعد یافته گسترش نال سی رسند. م τk متفاوت انتشار تاخیرات با مختلف کابران نال سی باشد. م گوس نویز

باشد: م زیر صورت به AWGN کانال از عبور از

r(t) =K∑

k=١

√Pdk(t− τk + n(t) (٢١.١)

شود. م استفاده correlator بر مبتن گیرنده از ،z١ مربوطه گیری تصمیم متری به رسیدن برای

z١ =

∫ T

٠r(t)c١(t− t١ − τ

′)dt (٢٢.١)

١۴


فاز خطای φ = −ωcτ′ دهد. م تنزل را دمودوالتور همبست خواص که باشد م کد همزمان خطای τ

′

داشت: خواهیم (τ١ = τ′= ٠) اول، کاربر برای کامل همزمان فرض با باشد. م دمدوالتور

z١ =

∫ T

٠r(t)c١(t)dt

=

∫ T

٠

[√Pd١(t)c

٢١(t) +

K∑k=٢

√Pdk(t− τk)ck(t− τk)c١(t) + n(t)c١(t)

]dt

=D١ + I + η (٢٣.١)

n(t) است. شده تقسیم نویز و تداخل مطلوب، نال سی بخش سه به گیری تصمیم متری که شود م مشاهده

است. اول کاربر توسط ارسال D١بیت شود). پخش که نشده اضافه فرستنده (در شود م اضافه گیرنده در

D١ =

∫ T

٠

√Pd١(t)c

٢١(t)dt (٢۴.١)

داشت: خواهیم d١(t) = ±١ و c٢١(t) = ١ به توجه با

D١ = ±√PT (٢۵.١)

است. n(t) ،AWGN نویز علت به ای مؤلفه η

η =

∫ T

٠n(t)c١(t)dt (٢۶.١)

م σ٢ = N٠٢ واریانس و صفر متوسط با AWGN ،n(t) شود. م دمدوله هم و despread هم نویز یعن

بود. خواهد var[η]واریانس و صفر متوسط با گوس متغیر η بنابراین باشد.

var[η] =E[η٢]

=E

[ ∫ T

٠n(t)c١(t)dt

∫ T

٠n(u)c١(u)du

]=

∫ T

٠

∫ T

٠E[n(t)n(u)]c١(t)c١(u)dtdu (٢٧.١)

شود: م بیان زیر صورت به n(t) همبست خود

E[n(t)n(u)] =N٠٢ δ(t− u) (٢٨.١)

بود: خواهد زیر صورت به var[η]واریانس بنابراین

var[η] = N٠٢

∫ T

٠

∫ T

٠δ(t− u)c١(t)c١(u)dtdu =

N٠٢

∫ T

٠c٢

١(u)du =N٠T

٢ (٢٩.١)

١۵


دهد. م نشان را MAI تداخل ٢٣.١ رابطه در I

I =K∑

k=٢

√P

∫ T

٠dk(t− τk)ck(t− τk)c١(t)dt (٣٠.١)

متغیر با I بنابراین شود. مدل گوس توزیع با تواند م مستقل تصادف متغیر k − ١ جمع مرکزی، حد قضیه از

زیر صورت به I واریانس توان، کامل کنترل فرض و گوس تقریب روش با شود. م زده تقریب گوس تصادف

شود. م محاسبه

var[I] = QT٢c

٣K∑

k=٢P =

QT٢c

٣ (k − ١)P T = QTc−−−−−→ var[I] = T٢

٣Q(k − ١)P (٣١.١)

اول). کاربر به (مربوط بود خواهد زیر صورت به همبسته گیرنده خروج در معادل SNR بنابراین،

SNRo =D٢

١var[η] + var[I] (٣٢.١)

SNRo =

[PT٢

N٠T٢ + T٢

٣Q(k − ١)P

]

=

[ N٠T٢

PT٢ +

T٢٣Q

(k − ١)P

PT٢

]−١

=

[N٠٣Eb

+k − ١٣Q

]−١(٣٣.١)

این دهد. م کاهش را SNR که Eb

N٠مشخص مقادیر برای که دهد م نشان را MAI فوق عبارت در دوم جمله

را سیستم رد عمل Q کاهش یا K افزایش است. ، Q دنباله، طول و ، K کاربران، تعداد به وابسته SNR تنزل

( طراح (محدودیت شود م کاربران همه از دریافت های نال سی بین CCL افزایش باعث چون دهد م کاهش

باشد]. م Q = ∞ Kو = ١ حالت [بهترین

کانال روی رون سن BPSK/DS-CDMA های سیستم BER تئوری رد عمل ٢.۵.١

گوس های

علت به اغلب، سازی شبیه اما هستند. رون آسن هم به نسبت کاربران که کردیم بررس را حالت قبل، قسمت در

در حالت این نیست. الزم over sampling صورت این در پذیرد، م صورت رون سن محیط در محدود منابع

شود م داده اختصاص زمان های اف ش کاربران برای کند. م صدق نیز TDMA و CDMA ترکیب مورد

م گیرنده در همزمان دریافت به منجر که کنند، م ارسال همزمان ، زمان اف ش ی در موجود کاربران همه و

١۶


شود. م بررس ادامه در رون سن سیستم ی BER رد عمل شود.

صورت به شود، م نامیده z١ گیری تصمیم متری که ۴.١ ل ش در گیر رال انت خروج قبل، حالت مشابه

حالت مشابه و دهد م نشان را اول کاربر توسط ارسال اصل بیت D١ باشد. م z١ = D١ + I + η١

شود: م محاسبه رون آسن

D١ = ±√PT

شود: م محاسبه قبل حالت مشابه نیز نویز ی مؤلفه واریانس

var[η] = N٠T

٢است. I جمله در رون آسن و رون سن حالت تفاوت

I =

∫ T

٠

K∑k=٢

√Pdk(t)ck(t)c١(t)dt (٣۴.١)

کاربر از حاصل تداخل است. متقابل جنسهمبست از∫ T

٠ ck(t)c١(t)dtعبارت و نداریم τk همزمان علت به

شود: م بیان زیر صورت به ام k

Ik =

∫ T

٠

√Pdk(t)ck(t)c١(t)dt = ±

√P

∫ T

٠ck(t)c١(t)dt (٣۵.١)

دهد. م نشان را ام k و اول کاربر های کد بین نرمالیزه متناوب فاز در متقابل همبست∫ T

٠ ck(t)c١(t)dt ∫جمله T

٠ck(t)c١(t)dt = Rk,١T (٣۶.١)

بنابراین

Ik =√PRk,١T (٣٧.١)

شود: م محاسبه زیر صورت به مداخل کاربر k − ١ همه های توان جمع باشد، I توان SI اگر

SI =K∑

k=٢I٢k =

K∑k=٢

[√PRk,١T

]٢= PT٢

K∑k=٢

R٢k,١ (٣٨.١)

شود: م بیان زیر رابطه با نویز به نال سی نسبت

SNRo =D٢

١var[η] + SI

(٣٩.١)

SNRo =

[PT٢

N٠T٢ + PT٢ ∑K

k=٢ R٢k,١

]

=

[ N٠T٢

PT٢ +

∑Kk=٢ R٢

k,١PT٢

]−١(۴٠.١)

١٧


بنابراین: بود. خواهد Eb = PT برابر بیت انرژی است،√P کاربر هر نال سی دامنه چون

SNRo =

[ ١(٢Eb/N٠)

+K∑

k=٢R٢

k,١

]−١(۴١.١)

ها کد بین CCL با مستقیم رابطه که دهد م نشان را MAI علت به SNR کاهش فوق، عبارت در دوم جمله

CCL مقدار و شده رون سن هم با کاربران نال سی واقع در نداشت). وجود رون آسن حالت در که ای (رابطه دارد

دهد. م نشان گیر رال انت خروج در را MAI مقدار ها، کد

١٨

٢ فصل

ژنتی وریتم ال

ژنتی وریتم ال بر ای مقدمه ١.٢

متوجه پرندگان و موریانه�ها �ها، ماه زنبورها، مورچه�ها، مانند زنده موجودات گروه رفتار بررس با دانشمندان

و ر دی ی با تعامل با گروه ی اعضای �شود م باعث که است جمع هوش نوع بر مبتن رفتار این که شدند

در پیچیده مسائل حل برای خصوصا رفتارهای چنین یابند. دست بهینه نزدی یا بهینه راه�حل به اطالعات تسهیم

به �توان م متا�هیوریستی وریتم�های ال متداولترین از گرفت. قرار دانشمندان توجه مورد شدت به مهندس زمینه

نمود. اشاره ژنتی وریتم ال

در کنیم. بهینه را آن �خواهیم م که هستیم رو روبه هدف تابع با معموال مهندس مسائل از بسیاری در

در رای هم ی باعث عامل�ها تمام جمع رفتار و �نمایند، م اري هم هم با عامل�ها مبنا، جمعیت روش�های

موازی جستجوی ژنتی وریتم ال قوت نقطه مهمترين و اولين �شود. م سراسري بهینه جواب به نزدی نقطه�اي

نمایند. بررس مختلف جهات در را جستجو فضای �تواند م که است، آن

آن�ها در هدف تابع آماری متوسط که نواح به فضا جستجوی که �شود م باعث فضاها زیر موازی بررس

خالف بر روش�ها این در چون کند. پیدا سوق �باشد، م بیشتر آن�ها در مطلق بهینه نقطه وجود ان ام و است زیاد

ان ام �شود، م جستجو جانبه همه طور به جواب فضای مشتق)، بر مبتن روش�های (مانند مسیری ت روش�های

به وابست ژنتی وریتم ال همچنین داشت. خواهد وجود محل بهینه نقطه ی در شدن گرفتار برای کمتری

١٩


است. نیاز مختلف نقاط در هدف تابع مقدار تعیین به تنها جستجو روند در و ندارد، آن مشتق یا و تابع پیوست

مختلف مسائل در �توان م لذا است، تطبیق مختلفقابل مسائل با سهولت به وریتم ال این استکه این ر دی مزیت

جست. بهره آن از گسسته یا پیوسته ، خط از اعم

ژنتی وریتم ال انیزم م ١.١.٢

عامل �باشد. م بعد نسل به نسل از بیولوژی انتقال و توارث ون چ بیان�کننده که است علم ، ژنتی علم

در که است به�گونه�ای آن�ها رد عمل نحوه و هستند، ژن�ها و کروموزوم�ها زنده موجودات در بیولوژی انتقال اصل

عملیات نتیجه ر دی عبارت به �روند. م بین از ضعیف�تر ژن�های و مانده باق قوی�تر و برتر کروموزوم�های نهایت

روش�های ، ژنتی وریتم ال در �باشد. م برتر و اصلح کروموزوم�های ماندن باق کروموزوم�ها، و ژن�ها متقابل

�شود. م انجانم عمل ، طبیع ژنتی و انتخاب انیزم م براساس جستجو

شانس بنابراین �گیرد، م نظر در موازی طور به را جستجو فضای از نقطه چند رار ت هر در ژنتی وریتم ال

به را کروموزوم رشته�های از جمعیت وریتم ال این �یابد. م کاهش شود را هم محل مینیمم ی به این�که

مناسب�ترین وریتم ال این �کند. م ارزیاب انفرادی صورت به را کروموزوم هر سپس �کند. م تولید تصادف طور

محتویات ترکیب با سپس و کرده، انتخاب را تصادف کروموزوم�های میان از شده� ایجاد کروموزوم رشته�های

گروه ی نسل، هر در ر دی بیان به �دهد. م یل تش است، یافته بهبود نقاط شامل که را جدید جمعیت ی آن�ها،

�آید م وجود به مناسب جواب ی به رسیدن برای قبل کروموزوم�های بهترین ترکیب از استفاده با رشته�ها از جدید

�گردد. م رار ت بهینه جواب یافتن تا فرآیند این و

ژنتی وریتم ال کل رد عمل ٢.١.٢

جمعیت و شده کدگذاری مسئله نوع به توجه با کروموزوم هر ابتدا در که است صورت بدین وریتم ال کل روند

و �شود م ارزیاب کروموزوم هر شایست هدف تابع وسیله به سپس �شود. م ایجاد شده کد کروموزوم�های از

کروموزوم هر برای را انتخاب احتمال ، برازندگ عدد �شود. م داده نسبت برازندگ عدد ی کروموزوم هر به

احتمال با و شده انتخاب والد عنوان به باشد، داشته بیشتری برازندگ عدد که کروموزوم هر کرد. خواهد تعیین

�رود. م کار به جدید کروموزوم�های تولید و ترکیب برای بیشتری

٢٠


هدف تابع آماری متوسط که جستجو فضای از نواح والد، عنوان به کروموزوم�ها انتخاب انیزم م به توجه با

روی جهش و ازدواج مانند ژنتی رهای عمل اعمال با �گیرد. م قرار اش کن مورد بیشتر است، بیشتر آن�ها در

تا وریتم ال �شوند. م قبل نسل جمعیت زین جای فرزندان که �شود م ایجاد جدیدی فرزندان والد، کروموزوم�های

باشد: زیر حاالت از ی �تواند م پایان شرط� �یابد. م ادامه خاتمه شرط شدن برآورده

نسل�ها از مشخص تعداد به وریتم ال رسیدن •

معین) زمان ی شدن (سپری زمان محدودیت •

خطا) برای تلورانس ی تعیین با (مثال بهینه راه�حل یافتن •

متوال رار ت چند در پاسخ در بهبود نشدن حاصل •

(Encoding) کدگذاری ٢.٢

دارد. کار سرو آنها شده کد ل ش با کند، کار مسئله متغیرهای یا پارامترها روی بر که این جای به ژنتی وریتم ال

بیت�ها این که �باشد م (ژن) بیت دارای مسئله در موجود متغیرهای تعداد به کروموزوم هر ژنتی وریتم ال در

برد. کار به مسئله هر حل برای راه�حل ی عنوان به را آن�ها بتوان تا شوند کد مسئله با متناسب صورت به باید

تغییرات محدوده جواب�ها، برای نظر مورد دقت به �شود، م استفاده متغیرها کدگذاری برای که بیت�های تعداد

.[13KHODAM , 10,11,13 OF 12 KHODAM] �باشد م وابسته متغیرها بین رابطه و پارامترها

، شت جای مقداری، باینری، کدین مانند دارد، وجود مسئله ساختار به توجه با متفاوت کدگذاری روش�های

مورد �تواند م مقداری و باینری کدین تحقیق) این مسئله (مانند پارامتر سازی بهینه مسائل در که ، ... و درخت

یرد. ب قرار استفاده

باینری کدین

شامل کرموزوم هر ،١.٢ ل ش مطابق کدگذاری روش این در �باشد. م کدین نوع متداولترین باینری، کدین

اختصاص خود به را ١ یا ٠ مقادیر از ی کروموزوم در ژن هر که معن بدین �باشد م و١ ٠ بیت�های از رشته ی

�گیرد. م قرار استفاده مورد کوله�پشت مسئله مانند انتخاب مسائل در کدگذاری روش این �دهد. م

٢١


باینری کدین :١.٢ ل ش

مقداری کدین

استفاده �روند م کار به حقیق اعداد نظیر پیچیده مقادیر آنها در که مسائل در ل٢.٢ ش در استفاده مورد کدین

یا حرف عدد، �تواند م ارزش با پارامتر این دارد. خاص ارزش کرموزوم، ی ژن هر ارزش کدین در �شود. م

�گیرد. م قرار استقاده مورد پارامتر سازی بهینه مسئله در کدگذاری نوع این باشد. کلمه

مقداری کدین :٢.٢ ل ش

(Population) جمعیت ٣.٢

�شود، م داده نشان کرموزوم�ها از مجموعه�ای وسیله به که نسل هر در پاسخ�ها از مجموعه�ای با ژنتی وریتم ال

این در �شود. م ایجاد تصادف طور به معموال که دارد، نام اولیه جمعیت جواب�ها مجموعه این �شود. م شروع

است امید فرآیند این در �شوند. م استفاده بعدی جمعیت تولید برای جمعیت ی از حاصل جواب�های وریتم ال

جمعیت در موجود کرموزوم�های تعداد معرف جمعیت اندازه باشد. بهتر قبل جمعیت به نسبت جدید جمعیت که

است. نسل ی یا

از گرفت. خواهد قرار کاوش مورد جستجو فضای از کم قسمت تنها باشد، کم خیل کرموزوم�ها تعداد اگر

اما �یابد، م افزایش انتخابکروموزوم�ها قدرت که این وجود با باشد، زیاد خیل کرموزوم�ها تعداد اگر ر، دی طرف

جمعیت اعضای تعداد بنابراین �باشد. م زیادی زمان صرف مستلزم جستجو عملیات و شد، خواهد کند وریتم ال

بخشید. بهبود را جستجو رای هم سرعت و جواب�ها دقت �توان م آن از استفاده با که است مهم پارامتر

٢٢


(Fitness function) هدف تابع ۴.٢

معیار این که �کند، م ارزیاب شایست معیار ی وسیله به را کرموزوم هر کیفیت هدف، تابع یا شایست تابع

در بنابراین باشد. نظر مورد مسئله �های خروج نمودن ماکزیمم یا کردن مینیمم اساس بر �تواند م شایست

توانای کرموزوم هر شایست که �شود م اختصاصداده شایست مقدار ی کرموزوم هر برای ، ژنتی وریتم ال

به نسبت کروموزوم ی شایست مقدار هرچه �کند. م مشخص را فرزند تولید و ماندن زنده برای کرموزوم آن

شایست مقدار دارای که کرموزوم ر، دی عبارت به است. بیشتر آن بقای شانس باشد بیشتر کروموزوم�ها بقیه

�کند. م شرکت فرزندان تولید در بیشتری احتمال با است بیشتری

انتخاب ر عمل ۵.٢

تعدادی سپس �شود. م ارزیاب شایست تابع با کرموزوم هر و شده شروع اولیه جمعیت ی با ژنتی وریتم ال

سپس آورند. وجود به جدیدی جمعیت تا �شوند م انتخاب والد عنوان به جمعیت کروموزوم�های شایسته�ترین از

برای متفاوت روش�های �کنند. م ایجاد را جدید نسل فرزندان جهش، و ازدواج عملیات انجام از پس والدها

�باشد. م گرای نخبه روش و رولت چرخ روش آنها متداولترین که دارد، وجود والدها انتخاب

(Roulette Wheel Selection) رولت چرخ انتخاب مدل ١.۵.٢

�شود م تقسیم بخش�های به چرخ سطح و �شوند م آورده در دنباله ل ش به جمعیت کرموزوم�های مدل، این در

است. کرموزوم هر شایست مقدار با متناسب بخش هر سطح و جمعیت اعضای تعداد با برابر آن�ها تعداد که

ی و �گردد، م محاسبه آن از قبل کرموزوم�های تمام شایست مقدار با کرموزوم هر شایست مجموع سپس

گردش به چرخ سپس �شود. م انتخاب جمعیت کرموزوم�های تمام شایست مجموع و صفر بین تصادف عدد

در �سازد. م مشخص را شده انتخاب کرموزوم نقطه، این �گردد. م متوقف تصادف نقطه ی در و �آید، م در

شایست مقدار که کرموزوم دارد، مستقیم نسبت شایست میزان با انتخاب احتمال که این دلیل به روش، این

�باشد. م بیشتری انتخاب احتمال دارای باشد، بیشتر کرموزوم�ها سایر شایست از آن

٢٣


کروموزوم�ها. شایست اساس بر رولت چرخ بندی تقسیم :٣.٢ ل ش

(Elitism Selection) گرای نخبه انتخاب مدل ٢.۵.٢

ی از بزرگتر توان با کروموزوم هر انتخاب احتمال که تفاوت این با است، رولت چرخ روش همانند مدل این

بیشتر نخبه�تر کروموزوم�های انتخاب باشد، بزرگتر توان این مقدار هرچه که دارد. نسبت کروموزوم آن شایست

�گردد. م

(Crossover) ازدواج ر عمل ۶.٢

کروموزوم�ها از تازه�ای نسل تا �شوند، م ترکیب ر دی ی با کروموزوم�ها قدیم نسل آن در که است فرآیندی ترکیب،

هم با قسمت این در شدند، گرفته نظر در والد عنوان به انتخاب، مرحله در که کروموزوم�های آورند. وجود به را

معرف ترکیب ر عمل عنوان به متفاوت روش�های (فرزندان). �آورند م بوجود را جدیدی اعضای و شده، ترکیب

�شود: م اشاره آن�ها از برخ به که است شده

نقطه�ای ت ترکیب ر عمل ١.۶.٢

والد کروموزوم دو هر سپس شده انتخاب تصادف طور به کروموزوم ژن�های تعداد بین از نقطه ی شیوه، این در

�گردند، م جا جابه ر دی ی با شده سته ش نقطه از کروموزوم دو های ژن و �شوند، م سته ش نظر مورد نقطه آن از

است. مشاهده قابل ۴.٢ ل ش در روش این �آید. م دست به جدید کرموزوم دو ترتیب بدین و

٢۴


نقطه�ای ت ترکیب ر عمل :۴.٢ ل ش

نقطه�ای چند ترکیب ر عمل ٢.۶.٢

چند که معن بدین �باشد، م نقطه ی از بیشتر ست ش نقاط که تفاوت این با است قبل روش مشابه ر عمل این

ی صورت به کرموزوم دو شده سته ش بخش�های در ترکیب و �گردد، م انتخاب تصادف طور به ست ش نقطه

است. آمده ۵.٢ ل ش در ر عمل این �گیرد. م انجام میان در

نقطه�ای چند ترکیب ر عمل :۵.٢ ل ش

پراکنده ترکیب عمل ٣.۶.٢

این �شود. م انتخاب والد دو از ی از تصادف کامال و جداگانه صورت به فرزند کروموزوم ژن هر شیوه، این در

بیشتری تنوع �شود م ایجاد ترکیب این اثر در که جدیدی جمعیت است. شده داده نشان ۶.٢ ل ش در ر عمل

دارد. فوق روش�های به نسبت

٢۵


نواخت ی ترکیب ر عمل :۶.٢ ل ش

(Mutation) جهش ر عمل ٧.٢

�كنند، م تغيير صورتتصادف به فرزند کروموزوم در موجود ژن�های بعض اينصورتاستكه عملیاتجهشبه

بدون ترکیب عملیات از بعد فرزندان یرد، ن صورت جهش عملیات اگر است. کم ژن�ها گونه این تعداد البته که

ژنتی وریتم ال افتادن و زودرس رای هم از جلوگیری منظور به جهش عملیات �شوند. م جدید نسل وارد تغییر

�شود. م انجام محل بهینه�های در

جمعیت در ژنتی پراکندگ باعث زیرا شود، گرفته نظر در بزرگ نباید جهش احتمال که داشت توجه باید

�یابد. م کاهش توجه قابل طور به وریتم ال سرعت و انداخته تاخیر به را رای هم پراکندگ این و �شود م

گاه وریتم ال بهبود برای است. بوده بهترین ٠.٠٣ تا ٠.٠١ بین جهش احتمال که است داده نشان تحقیقات

باز موجب شیوه این کرد. اعمال آن روی جهش ی �کند، نم تغییری ر دی کروموزوم بهترین که زمان است الزم

�شود. م گره�ها شدن

مقداری جهش و باینری جهش ١.٧.٢

شده�اند کد باینری صورت به که کروموزوم�های برای باینری جهش �گردد، م استنباط ٧.٢ ل ش از که طور همان

این سپس گرفته نظر در تصادف طور به را فرزند کروموزوم ژن�های از ژن ی که صورت بدین �رود. م کار به

تبدیل ١ به را آن بود ٠ نظر مورد بیت اگر یعن �دهد، م انجام را جهش عمل نظر، مورد بیت کردن متمم با ر عمل

صورت بدین �شود. م استفاده مقداری جهش از معموال مقداری کدین حالت برای همچنین س. بالع و نموده

٢۶


�دهیم. م تغییر اندک را آن مقدار و شده، انتخاب فرزند کروموزوم از تصادف بیت ی که

باینری جهش ر عمل :٧.٢ ل ش

(Replace) زین جای ٨.٢

به باید جهش، عمل انجام از پس و آمدند، وجود به ترکیب ر عمل طریق از فرزندان که ام هن رار، ت هر در

دارد. نام زین جای عمل این که شوند، زین جای جدید نسل در قبل، نسل کروموزوم�های بهترین از تعدادی همراه

میان از فقط جدید جمعیت انتخاب و قبل مرحله جمعیت کرموزوم�های همه حذف که است داده نشان تحقیقات

نماید. حذف دارد، وجود قبل مرحله جمعیت میان در که را مناسب جواب�های از بسیاری است ن مم فرزندان،

است. شده داده نشان ٨.٢ ل ش در ژنتی وریتم ال کل فلوچارت

٢٧


. ژنتی وريتم ال کل فلوچارت :٨.٢ ل ش

٢٨

٣ فصل

برای کاربره چند ارسازی آش و کانال تخمین ارتباط

وریتم ال از استفاده با MC-CDMA سیستم

شده سازی شبیه Annealing و ژنتی

: خالصه

توجه قابل طور به که است مهم بسیار فاکتور ی (MAI) چندگانه دسترس تداخل MC-CDMA سیستم در

و مشترک های کانال تخمین برای (GA) ژنتی وریتم ال از تحقیق این در است. کاهش را سیستم رد عمل

نام به GA بر مبتن تقریب ی ، GA رد عمل بهبود برای است. شده برده استفاده کاربره چند ارسازی آش

است. یافته بهبود جهش، ر عمل به (SA) شده سازی شبیه آنیل ترکیب با که شود م استفاده SAM - GA

سادگ برای طرح این است.نتیجه شده پیشنهاد SAM - GA اصالح اساس بر جهش آستانه ، این بر عالوه

بهترین شده، اصالح SAM - GA که دهد م نشان تجرب نتیجه شود. م نامیده شده SAMاصالح - GA

تخمین برای رای هم نرخ و ، (BER) بیت خطای نرخ ، (MSE) ین میان مجذور خطای شرایط در کارای

م بدست ر دی های طرح با مقایسه در MC-CDMA های سیستم در کاربره چند ارسازی آش و مشترک CIR

دهد.

٢٩


کلیدی: کلمات

سازی شبیه کاربره، چند ارسازی وآش مشترک کانال تخمین ، (GA) ژنتی وریتم ال ، MC-CDMA سیستم

annealing

مقدمه ١.٣

چند موبایل خدمات افزون روز تقاضای تحقق برای سیم ب مخابرات های سیستم از بسیاری ، ها سال طول در

است، (CDMA) و (OFDM) مزایای از ترکیب که ، MC-CDMA ، آنها میان در اند. یافته توسعه ای رسانه

است. شده شناخته سیم ب مخابرات های سیستم چهارم نسل برای عالقه مورد نامزد عنوان به ، مخابرات نی ت

به توجه با ها داده باالی نرخ و انتخاب فرکانس کانال ام استح شامل MC-CDMA سیستم از استفاده مزایای

، حال این با است. CDMA دلیل به چندگانه دسترس مخابرات برای باال پتانسیل های ظرفیت ، OFDM

بطور را سیستم رد عمل است ن مم گسترش کدهای ناقصبین تعامد علت به (MAI) چندگانه دسترس تداخل

، بنابراین سیستم. ظرفیت کردن محدود نتیجه در کاربران تعداد افزایش با خصوص به بدهد کاهش توجه قابل

است. MC-CDMA سیستم ی در ارتباطات کیفیت به دستیاب برای اولویت در MAI حذف

کاربر ی به مربوط اطالعات ارسازی آش برای چندگانه کاربر اطالعات از که (MUD) کاربره چند ارساز آش

روی بر MAI اثرات کاهش برای شد. پذیرفته MAI حذف برای گسترده صورت به کند، م استفاده خاص

ترکیبات تمام برای (OMUD) کاربره چند بهینه ارساز آش ی Verdu ، (BER) بیت خطای نرخ رد عمل

ارساز آش خروج عنوان به likelihood مقدار ترین بزرگ سپس و دهد م پیشنهاد اطالعات های بیت از ن مم

شود. م انتخاب

OMD ، هستند دسترس در ، گیرنده در کاربر هر دهنده گسترش وکد ، زمان تاخیر ، قدرت که فرض این با

محاسبات پیچیدگ دلیل به ، است عمل غیر OMD اجرای متاسفانه یابد. دست BER حداقل به تواند م

نتیجه در است. سیستم روی بر زیادی محاسبات بار نتیجه در و دهد م افزایش کاربران تعداد با نمای را خود

ژنتی وریتم ال بر مبتن MUD آنها میان در و شود م پیشنهاد مختلف زیربهینه کاربره چند ارسازهای آش ،

داده نشان OMUD از تر پایین ای مالحظه قابل پیچیدگ با بهینه رد عمل به دستیاب در را خود اثر (GA)

٣٠


است.

م توجه قابل افزایش مخابرات سیستم ی ارساز آش رد عمل زد، تخمین دقت با بتوان را کانال حالت اگر

در است. شده انجام کانال ضربه پاسخ و انتقال داده های سمبل تخمین ارتباط برای بسیاری تحقیقات یابد.

تخمین برای باشند. م V - BLAST های وریتم ال و (SD) رمزگشای حوزه اساس بر که گر تخمین [۴]دو

به ای مرحله دو روش ی [۵] در اند. شده پیشنهاد OFDM سیستم کانال ضربه پاسخ و ها داده های سمبل

رقم برای را A/D مبدل ی ، اول مرحله در است. شده ارائه DS - CDMA سیستم از CIR تخمین منظور

مبتن گر تخمین چندین ، همچنین کند. م اعمال CIR تخمین برای را GAسپس و گیرد م ار ب CIR کردن

CDMA و MIMO OFDM های سیستم در کاربره چند ارسازی آش و مشترک CIR تخمین برای GA بر

[٧ ، ۶] است. گرفته کار به

ارسازی آش مشترکو های کانال تخمین MIMOبرای OFDM سیستم سیستمCDMAو GAدر که حال در

نشده پیشنهاد MC-CDMA سیستم برای GA بر مبتن رد روی ، ما دانش بهترین با است رفته کار به کاربره چند

کار به MC-CDMA سیستم در کاربره چند ارسازی آش و مشترک کانال تخمین برای GA تحقیق این در است.

که شود م استفاده SAM - GA نام به GA بر مبتن تقریب ی ، GA رد عمل بهبود برای است. شده برده

اساس بر جهش آستانه ، این بر عالوه است. یافته بهبود جهش، ر عمل به (SA) شده سازی شبیه آنیل ترکیب با

شود. م نامیده شده SAMاصالح - GA سادگ برای طرح این است.نتیجه شده پیشنهاد SAM - GA اصالح

و مشترک CIR تخمین رد عمل بهبود در پیشنهادی شده اصالح SAM - GA بخش اثر تایید تجرب نتیجه

است. MC-CDMA سیستم در کاربره چند ارسازی آش

٣١


MC-CDMA فرستنده :١.٣ ل ش

MC-CDMA سیستم ٢.٣

MC-CDMA سیتم اجمال بررس ١.٢.٣

داده دنباله به ابتدا در ورودی داده دنباله دهد. م نشان را کاربر امین u برای MC-CDMA فرستنده ١.٣ ل ش

کرد: بیان چنین را آن توان م که شود، م تبدیل موازی / سری مبدل طریق از P موازی

du =∞∑

i=−∞

P−١∑p=٠

bup(i)ps(t− iTs) (١.٣)

نشان bup(i)، حامل تعداد دهنده نشان NC ، یافته گسترش کد طول دهنده نشان SF ،P =Nc

SFآن در که

است. T ′s موجودیت دوره و واحد دامنه با مربع موج ی Ps(t)، کاربر امین u فریم ازiامین سمبل امین P دهنده

یافته گسترش کد در سپس که شود م کپ SF موازی داده سمبل در موازی / سری مبدل هر خروج سپس

داده تبدیل و (IFFT) سریع فوریه تبدیل با میان باند در ها حامل زیر NC همه در ها داده تمام اند. شده ضرب

بین تداخل از اجتناب برای ها سمبل بین اطمینان .حاشیه شوند م مدوله سری / موازی مبدل طریق از سری های

تواند م کاربر uامین با یافته انتقال شده مدوله نال پسسی گیرد. م قرار مسیره چند شدگ محو از ناش سمبل

شود: بیان چنین این

su(t) =∞∑

i=−∞

P−١∑p=٠

SF−١∑n=٠

ej٢π(fc+(Pn+p)∆f ′)(t−iT ′s)bup(i)ps(t− iTs) (٢.٣)

T اطمینان،′ حاشیه TGI ، سمبل موجودیت دوره آن در Ts و f∆است ′ = T ′s−TGI و T ′

s = PTs+TGI که

مجاور، های حامل زیر بین فاصله حداقل f∆فرکانس ′ ، سری / موازی مبدل خروج در سمبل موجودیت دوره

٣٢


MC-CDMA گیرنده :٢.٣ ل ش

کاربر امین u برای یافته گسترش کد {au(٠), au(١), · · · , au(SF −١)} و ، (BPSK)است فرکانسحامل

است.

با مسیر L دارای کانال است فرضشده ، این بر عالوه گیریم. م نظر در (WSSUS) مسیره چند کانال ما

شود. بیان زیر بصورت تواند م CIR نتیجه در و است ریل شدگ محو

hu(t; τ) =L∑

l=١gul (t)δ(t− τl) (٣.٣)

ل٢.٣ ش در گیرنده است. ام u کاربر مسیرlام کانال گین ؛ gul و ، مسیرlام از زمان تاخیر دهنده نشان τl آن در که

شود. م داده نشان چنین این تواند م دریافت نال سی که است شده داده نشان

r(t) =N∑

u=١

∫ ∞

−∞su(t− τ)

⊗hu(t; τ)dτ + n(t)

=N∑

u=١

∞∑i=−∞

P−١∑p=٠

SF−١∑n=٠

au(n)HuPn+p(i)e

j٢π(Pn+p)∆fbup(i)ps(t− iTs) + n(t) (۴.٣)

شود: بیان چنین این تواند م حامل زیر امین Pn + pبا شده دریافت نال سی ، FFT عمل از بعد

rPn+p(n) =N∑

u=١au(n)H

uPn+pb

up + n (۵.٣)

که هستند n ، quadrature اجزای و فاز در nI و nQ و است مختلط گاوس نویز n = nI + jnQ آن در که

هستند. ر دی ی از مستقل

کاربر ام P سمبل خروج MRC .در شود. م وفق SINR بیشینه آوردن بدست برای MRCگیرنده در

شود: بیان چنین این تواند م ام u

Dup =

SF−١∑n=٠

αu(n)rPn+p(n) (۶.٣)

٣٣


پایلوت نال سی با MC-CDMA فرستنده :٣.٣ ل ش

که

αu(n) = au(n)(HuPn+p)

⋆ (٧.٣)

hard decision با MRC خروج نال سی ، نهایت در Huاست.Pn+p با متناسب ضریبگینMRCاستکه

شود. م داده تشخیص

MC-CDMA سیستم برای کانال تخمین ٢.٢.٣

بطور کاربر هر پایلوت نال سی ، کانال تخمین در چندگانه دسترس تداخل از اجتناب منظور به ، کل طور به

طیف کارای کاهش باعث تنها نه روش این ، حال این با باشد. مرتبط MC-CDMA فریم نال سی با مناسب

کاربر هر پایلوت نال سی ، TDD - CDMA سیستم در دهد. م هدر را انتقال توان همچنین ه بل شود م

خاص شرایط تحت پایلوت نال سی تاخیر نسخه اختصاص با uplink کانال طریق از همزمان طور به تواند م

شود. منتقل کاربر هر به

هر پایلوت نال سی دهد م را ان ام این شما به خاص پایلوت نال سی با OFDM uplink سیستم [٩] در

شده وفق MC-CDMA سیستم پایلوتخاصدر نال سی این ، تحقیق این در شود. منتقل فریم همان در کاربر

است. شده داده نشان پایلوت نال سی با MC-CDMA گیرنده و فرستنده ۴.٣ ل ش و ٣.٣ ل ش در است.

significant که است شده جمع ، مسیرها از کم تعداد در CIR از انرژی بیشتر ، مسیره چند کانال ی در

باشد م نویزی از تر کوچ حت که است کم انرژی حاوی فقط مانده باق های مسیر و ، شود م نامیده taps

٣۴


پایلوت نال سی با MC-CDMA گیرنده :۴.٣ ل ش

زنیم م تخمین non-significant taps J تنها ما ، کار این در شود. م نامیده non-significant taps و

فرستیم م فرکانس حوزه به را شده زده تخمین CIR سپس زنیم. م صفرتخمین به را مانده باق مسیرهای و

است. کانال فرکانس پاسخ که

GA از استفاده با کاربره چند ارسازی آش و مشترک کانال تخمین ٣.٣

چند ارسازی آش و مشترک های کانال تخمین برای پیشنهادی GAبر مبتن MC-CDMA گیرنده ۵.٣ ل ش

دریافت نال سی از را پایلوت های نال سی پایلوت، بر مبتن گر تخمین گیرنده در دهد. م نشان را کاربره

اطالعات بیت ، ر دی سوی از . hi, i = ١,٢, · · · , N که بزند. تخمین را کاربر هر CIR تا کند م استخراج

با تخمین های بیت شود. م زده تخمین دریافت نال سی و تخمین CIR بر مبتن MRC طریق از کاربر هر

عنوان به کاربر هر اطالعات های بیت و تخمین CIR ، نهایت در شود. م داده نشان ، bi, i = ١,٢, · · · , N

شود. م کاربرده به کاربره چند ارسازی آش و مشترک کانال تخمین برای GA از اولیه مقادیر

٣۵


چندکاربره ارسازی آش و مشترک کانال تخمین برای GA مبتن MC-CDMA گیرنده :۵.٣ ل ش

برداری حل راه کاندیدای ١.٣.٣

شود: داده نمایش چنین این تواند م آزمایش داده بردار ، BPSK از استفاده به توجه با

b = [b١, b٢, · · · , bN ] (٨.٣)

N و شود م مشخص bi = [bi١, bi٢, · · · , biM ], i = ١,٢, · · · , N با کاربر امین i اطالعات رشته آن در که

شود داده نمایش چنین این تواند م h آزمایش CIR بردار است. کاربر هر بیت تعداد M و ، کاربران تعداد

h = [h١, h٢, · · · , hN ] (٩.٣)

است مهم مسیرهای تعداد Jکه شود، م داده نمایش hi = [hi١, h

i٢, · · · , hi

N ] با کاربر امین i ، CIR در که

است. شده تنظیم تا ٨ تحقیق این در که

اولیه جمعیت (تولید) زایش ٢.٣.٣

شرح به اولیه جمعیت ، اثر این در شود. م تولید حل راه فضای از تصادف طور به GA اولیه جمعیت عموما،

شود: م زیرتولید

اطالعات بیت (I)

شرح به کروموزوم Np با اولیه جمعیت ، است دقت از معین درجه با MRC آزمایش حل راه که آنجا از

است: زیر

شود. م تولید MRC خروج بر مبتن GA اولیه مقادیر به شده تولید آزمایش های حل راه Np

۴ .١

٣۶


در(١) شده تولید های کروموزوم از ژن ی تصادف تغییر با آزمایش حل راه Np

٢ تولید .٢

در(١) شده تولید های کروموزوم از ژن ٣ تصادف تغییر با آزمایش حل راه Np

۴ تولید .٣

CIR (II)

اولیه جمعیت ، بنابراین شود. م نتیجه بزرگتر بسیار حل راه فضای از که باشد م مختلط اعداد شامل CIR

گر تخمین از آمده دست به آزمایش های حل راه از ها ژن این که شود م تولید های ژن متعدد تغییر بوسیله

عنوان به پایلوت بر مبتن کانال گر تخمین از CIR رشته از مجموعه ده است. آمده بدست پایلوت بر مبتن کانال

به های حل راه از ژن ۵ تصادف تغییر با مانده باق CIR رشته (NP − ١٠) شود. م ارائه GA اولیه مقادیر

شود. م تولید پایلوت بر مبتن گر تخمین از آمده دست

امین p ، مثال عنوان به اند. شده ترکیب اولیه های کروموزوم عنوان به CIR رشته و ها داده رشته سپس

است. CIR رشته امین p و داده رشته امین p شامل اولیه کروموزوم

هزینه ارزیاب ٣.٣.٣

b = [b١, b٢, · · · , bN حل[ راه بهترین فریم امین i برای آید. بدستم (ML)شباهت حداکثر قاعده از هزینه تابع

است: زیر شرح به هزینه تابع رساندن حداقل به هدف با GA با h = [h١, h٢, · · · , hN ] و

C(b, h) =SF−١∑n=٠

[rPn+p(i)−N∑

u=١bup(i)H

uPn+p(i)au(n)]

٢ (١٠.٣)

انتخاب ۴.٣.٣

انتخاب های طرح ranking-based انتخاب طرح و (roulette wheel) رولت چرخ دو هر ، تحقیق این در

رولت چرخ شوند. م وفق (crossover) ازدواج ر عمل برای ها کروموزوم بهترین انتخاب برای که هستند

هزینه ارزش به مستقیم نسبت در انتخاب احتمال اساس بر کروموزوم هر مادر و پدر به فرزندان اختصاص طرح

نتیجه در است ن مم هزینه از پویا ای گسترده طیف که است این رد روی این با اساس ل مش است. آن های

اساس بر ، ر دی سوی از . محدود جمعیت در ای العاده فوق های کروموزوم اولیه سلطه علت به رای زودرسهم

هر است. رای هم زودرس به ابتال استعداد که دهد م کاهش را انتخاب متناسب غیر وریتم ال بندی رتبه طرح

٣٧


تخصیص آن متناسب قدر جای به را خود رد عمل رتبه اساس بر فرزندان انتظار مورد تعداد ، مادر و پدر کروموزوم

شود: م انجام زیر شرح به بندی رتبه اساس بر انتخاب است. شده داده

، یعن شوند. م مرتب جامعه، در خود مرتبه تعیین برای هزینه مقادیر با مطابق Npکروموزوم سرانجام، (I)

گیرد. م قرار اول ان م در آنها بهترین

است. شده تعیین فرزندان تولید برای را زیر احتمال با ان، م امین p در شده مرتب کروموزوم (II)

(Np − p+ ١)/(∑Np

p=١ p)

ازدواج ۵.٣.٣

هم طول ی دارای بردار ی ازدواج ماس است. شده استفاده کروموزوم از ها ژن تبادل برای ازدواج ماس

های ان م در که باشند م والدین از شده انتخاب جفت ها ژن است. ای ٠ثانیه و ١ثانیه شامل کروموزوم اندازه

مانند. م باق ازدواج طول همان در ها ژن بقیه و شوند م عوض ازدواج ماس در ١ ی به مربوط

جهش ۶.٣.٣

دارد. تری بزرگ حل راه فضای اول زیرا است داده تخمین از باالتر CIR تخمین برای جهش نرخ ، کار این در

J آن در که شود، م تنظیم CIR تخمین برای ١Jبه جهش نرخ ، کاربر هر از ژن ی حداقل جهش منظور به

است شده انتخاب تصادف طور به جهش نقطه real-coded، CIR ژن جهش برای است. مهم مسیرهای تعداد

و A آن در که است، شده داده نشان ١١.٣ معادله در که همانطور کند، م اضافه C مختلط تصادف عدد ی ،

دهد. م نشان را جهش از بعد و قبل ژن ، ترتیب ′Aبه

A′ = A+ C c = α + j × β, α, β ∈ [−٠٫ ١,٠٫ ١] (١١.٣)

را نخب زین جای ٧.٣.٣

های حل راه تخریب از جلوگیری برای کند. م اصالح را ها ژن ترکیب با که هستند رهای عمل ازدواج و جهش

جامعه در خوب های کروموزوم با باید فرزندان جمعیت از کوچ بخش ی ، ازدواج و جهش دوران در خوب

٣٨


انتخاب با گرا نخبه زین جای ، مقاله این در شود. م نامیده گرا نخبه زین جای این شود. زین جای والدین

آید. م دست به فرزندان و والدین جمعیت از ترکیب از ها کروموزوم بهترین

رار ت ٨.٣.٣

زین (جای ٧.٣.٣ مرحله تا هزینه) (ارزیاب ٣.٣.٣ مرحله رر م بطور GA ، جمعیت اولیه ده مقدار از پس

م نهای جمعیت از که ها کروموزوم بهترین تخمین، در ، رار ت از معین تعداد از پس دهند. م انجام ان) نخب

دهند. م نتیجه را باشند

٣٩


سازی شبیه ۴.٣

تعداد شود. م ارائه است، آمده بدست MATLAB افزار نرم از استفاده با که سازی شبیه نتایج قسمت این در

کد از و بیت ٣ اطمینان حاشیه ،١٠٠٠٠ کد طول ، N = ۴ برابر شده سازی شبیه نتایج این همه در کاربران

است. شده آورده ضمیمه در برنامه های کد است. شده استفاده هادامارد متعامد های

MC-CDMA سیستم سازی شبیه ١.۴.٣

کانال در که است شده سازی شبیه cyclic prefix کردن اضافه با MC-CDMA سیستم ی قسمت این در

است. شده جمع آن با گاوس نویز فقط

گاوس حضورنویز در MC-CDMA سیستم :۶.٣ ل ش

۴٠


ریل کانال در MC-CDMA سیستم سازی شبیه ٢.۴.٣

نویز کردن اضافه با همراه ریل کانال cyclicدر prefix کردن اضافه با MC-CDMA سیستم قسمت این در

است. شده سازی شبیه گاوس

ریل کانال در MC-CDMA سیستم :٧.٣ ل ش

۴١


MRC و ژنتی وریتم ال روش با ارسازی آش برای BER مقایسه ٣.۴.٣

مختلف کاربره چند ارسازهای آش برای BER :٨.٣ ل ش

ژنتی وریتم ال تخمین و DFT تخمین روش برای خطای مربع ین میان ۴.۴.٣

ژنتی وریتم ال تخمین و DFT تخمین روش برای خطای مربع ین میان :٩.٣ ل ش

۴٢


گیری نتیجه ۵.٣

(MSE)، خطا مربع ین میان نرخ در بهبود تخمین روشهای ر دی به نسبت ، GA که دهد م نشان تجرب نتیجه

های سیستم در کاربره چند ارسازی آش و مشترک CIR تخمین برای رای هم نرخ و ، (BER) بیت خطای نرخ

دهد. م نشان را MC-CDMA

۴٣

۴ فصل

ضمیمه

۴۴


MC-CDMA ١.۴

%%MC-CDMA simulink for obtain BER of User1 & User2 & User3 & User4

% Author: Salman Poozesh & Mohammad Javad Saber

% Data Modified: March 2012

%%

clear;clc;

disp('Please Wait...');

Users = 4; % Number of Users

N = 10^4; % Number of Bits for Data_Users

%% Generation Walsh Code

n = 4; % Number of Data Sub-Carriers

walsh = hadamard(n);

Code1 = walsh(1,:); % Taking 1nd row of walsh Code for User1

Code2 = walsh(2,:); % Taking 2rd row of walsh Code for User2



%% Generating Data for User1

Data_User1 = rand(1,N)>0.5; % Generation of Data for User1

Data_User1_BPSK = 2 * Data_User1 - 1; % BPSK modulation 0 --> -1 & 1 --> 1

%% Spreading & IFFT & Pilot for User1

Data_User11 = Data_User1_BPSK';

spData1_User1 = Data_User11 * Code1; % Spreading for User1

۴۵


spData12 = (spData1_User1)';

Ifft_Data_User1 = ifft(spData12); % Taking the IFFT

Ifft_Data12 = Ifft_Data_User1';

%% Append Cyclic Prefix1 for User1

y1 = [Ifft_Data12(:,(n - 2):n) Ifft_Data12];

transData1 = y1';

tx_User1 = transData1; % Transmitting Data for User1



Data_User2_BPSK = 2 * Data_User2 - 1; % BPSK modulation 0 --> -1; 1 --> 1



spData2 = Data_User21 * Code2; % Spreading for User2

spData22 = (spData2)';




y2 = [Ifft_Data22(:,[(n - 2):n]) Ifft_Data22];

transData2 = y2';




Data_User3_BPSK = 2 * Data_User3 - 1; % BPSK modulation 0 -> -1; 1 -> 0


۴۶









transData3 = y3';













transData4 = y4';


%% Adding Data for Transmission of All User

x = tx_User1 + tx_User2 + tx_User3 + tx_User4;

۴٧


Data_channel = x;

%% Addition of AWGN noise

Data_noise1 = Data_channel(:);

Data_noise2 = reshape(Data_noise1,1,length(Data_noise1));

noise = 1 / sqrt(2) * [randn(1,length(Data_noise2))

+ j * randn(1,length(Data_noise2))];

snr = [0:20]; % Multiple Eb / N0 Values

for K = 1:21

y = Data_noise2 + (sqrt(1) * 10^( - snr(K) / 20)) * noise; %Addition of Noise

%% Receiver

received_Data = y; % Fadded Data Received With Awgn Noise

%% Removing Cyclic Prefix

rx1 = reshape(received_Data,(n + 3),length(received_Data) / (n + 3));

rx12 = rx1';

rx13 = rx12(:,[(4:(n + 3))]);

rx14 = rx13';

%% Taking FFT

fft_received_Data = fft(rx14);

%% Despreading

recData11 = (fft_received_Data' * Code1')';




۴٨


%% BER of Data User1

recData12 = real(recData11)>0;

errors_User1(K) = size(find(Data_User1 - recData12),2); % Errors for User1

SBer1 = errors_User1 / N; % simulated ber User1













end

%% Displaying Result

semilogy(snr,SBer1,'r','LineWidth',2);

hold on;

semilogy(snr,SBer2,'y','LineWidth',2);

hold on;

semilogy(snr,SBer3,'g','LineWidth',2);

hold on;

۴٩


semilogy(snr,SBer4,'b','LineWidth',2);

axis([0 20 10^-5 0.5]);

grid on;

title('MC-CDMA,BER Vs Eb/No');

legend('Simulated BER for User1','Simulated BER for User2','Simulated BER for User3'

,'Simulated BER for User4');

ylabel('BER');xlabel('Eb/No, dB');

clc;

۵٠


MC-CDMA in Rayleigh Channel Single User ٢.۴

%%MC-CDMA in Rayleigh Channel for Single User

% Author: Salman Poozesh & Javad Saber


%%

clc;clear;











%% Spreading & IFFT for User1






۵١




transData1 = y1';



x = tx_User1;

%% Creating Rayleigh Channel

Taps = 4; % Number of Taps

p1 = 0.5 / 2.3; % Power of Tap1

p2 = 0.9 / 2.3; % Power of Tap2

p3 = 0.7 / 2.3; % Power of Tap3

p4 = 0.2 / 2.3; % Power of Tap4

gain1 = sqrt(p1 / 2) * [randn(1,N) + j * randn(1,N)]; % Gain for Tap1




x11 = x(:);

x12 = reshape(x11,1,length(x11));

i = 1:length(x12);

delay1 = 1;

delay2 = 2;

delay3 = 3;

x13 = circshift(x12,[1 delay1]); % Producing one sample delay in Tap2


۵٢



x1 = reshape(x13,(n + 3),length(x13) / (n + 3));



ch1 = repmat(gain1,(n + 3),1);




Data_channel = x .* ch1 + x1 .* ch2 + x2 .* ch3 + x3 .* ch4;

% Passing Data through channel







for K = 1:21


%% Receiver




rx12 = rx1';

rx13 = rx12(:,[(4:(n + 3))]);

۵٣


rx14 = rx13';

%% Taking FFT


%% Channel Estimation

channel_response=fft([gain1;gain2;gain3;gain4],n);

data_equilized=fft_received_Data.*conj(channel_response);

recData11 = (data_equilized' * Code1')';





end


semilogy(snr,SBer1,'g','LineWidth',2.5);

axis([0 20 10^-5 10^0]);

grid on;

title('MC-CDMA in Rayleigh Channel for Single User,BER Vs Eb/No');

legend('Simulated BER for Single User');


clc;

۵۴


MC-CDMA in Rayleigh Channel ٣.۴

%%MC-CDMA simulink in Rayleigh Channel for obtain BER of User1 & User2 & User3 & User4

% Author: Salman Poozesh & Javad Saber


%%

clear;clc;

















۵۵







transData1 = y1';













transData2 = y2';






۵۶









transData3 = y3';













transData4 = y4';




۵٧




p1 = 0.5 / 2.3; % Power of Tap1

p2 = 0.9 / 2.3; % Power of Tap2

p3 = 0.7 / 2.3; % Power of Tap3

p4 = 0.2 / 2.3; % Power of Tap4





x11 = x(:);


i = 1:length(x12);

delay1 = 1;

delay2 = 2;

delay3 = 3;









۵٨












for K = 1:21


%% Receiver




rx12 = rx1';

rx13 = rx12(:,[(4:(n + 3))]);

rx14 = rx13';

%% Taking FFT


%% Channel Estimation

channel_response=fft([gain1;gain2;gain3;gain4],n);

۵٩


data_equilized=fft_received_Data.*conj(channel_response);





















end



۶٠


hold on;

semilogy(snr,SBer2,'y','LineWidth',2);

hold on;

semilogy(snr,SBer3,'g','LineWidth',2);

hold on;

semilogy(snr,SBer4,'b','LineWidth',2);

axis([0 20 10^-5 10^0]);

grid on;

title('MC-CDMA in Rayleigh Channel,BER Vs Eb/No');

hleg=legend('Simulated BER for User1','Simulated BER for User2'

,'Simulated BER for User3','Simulated BER for User4');

set(hleg,'FontAngle','italic','TextColor',[.3 .2 .1])


clc;

۶١


Joint Channel Estimation and Multi-user De- ۴.۴

tection for MC-CDMA System Using Genetic

Algorithm

function Main

clear;clc;

McCdmaSingleUser();

hold on;

McCdmaRayleigh();

hold on;



Ip = (1:8:N); % position of Pilots

%% Generation of Walsh Code










۶٢






Pilot_User1 = rand(4,length(Ip))>0.5; % Generating Pilot for User1

Pilot_User1 = 2 * Pilot_User1 - 1; % 0 --> -1 & 1 --> 1

for i = 1:4 % add Pilot to User1

spd(i,:) = AddC(spData12(i,:),Pilot_User1(i,:),Ip);

end

spData12 = spd;

IFFTData_User1 = ifft(spData12); % Taking the IFFT

IFFTData12 = IFFTData_User1';


y1 = [IFFTData12(:,(n - 2):n) IFFTData12];

transData1 = y1';










۶٣



for i = 1:4 % Add Pilot to User1


end

spData22 = spd;




y2 = [IFFTData22(:,[(n - 2):n]) IFFTData22];

transData2 = y2';













end

spData32 = spd;

۶۴






transData3 = y3';













end

spData42 = spd;





transData4 = y4';

۶۵







p1 = 0.5 / 2.3; % Power of Tap1

p2 = 0.9 / 2.3; % Power of Tap2

p3 = 0.7 / 2.3; % Power of Tap3

p4 = 0.2 / 2.3; % Power of Tap4

gain1 = sqrt(p1 / 2) * [randn(1,N + length(Ip)) + j * randn(1,N + length(Ip))];

% Gain for Tap1


% Gain for Tap2


% Gain for Tap3


% Gain for Tap4

x11 = x(:);


i = 1:length(x12);

delay1 = 1;

delay2 = 2;

delay3 = 3;


۶۶



















for K = 1:21


%% Receiver

Data_Received = y; % Fadded Data Received With Awgn Noise


rx1 = reshape(Data_Received,(n + 3),length(Data_Received) / (n + 3));

rx12 = rx1';

۶٧


rx13 = rx12(:,[(4:(n + 3))]);

rx14 = rx13';

%% Taking FFT

FFT_Data_Received = fft(rx14);

%% Extract Pilots

Pilot_Received = FFT_Data_Received(:,Ip);

FFT_Data_Received(:,Ip) = [];

%% Channel Estimation % Multi-user Detection

RecData11 = (FFT_Data_Received' * Code1')';




[b1,H1] = GeneticA(RecData11);

RecData12 = b1;


RecData22 = b2;


RecData32 = b3;


RecData42 = b4;

%% BER of User1

RecData12 = real(RecData11)>0;

errors_User1(K) = size(find(Data_User1 - RecData12),2) % Errors for User1


۶٨


%% BER of User2


errors_User2(K) = size(find(Data_User2 - RecData22),2); % Errors for User2


%% BER of User3




%% BER of User4




end



hold on;

axis([0 20 10^-5 10^0]);

grid on

legend('Single user bound','MRC N=4','GA(Roulette Wheel) N=4');

۶٩


MSE (N=4)of various estimation schemes ۵.۴

%%MSE of MC-CDMA simulink in Rayleigh Channel

% Algorithm

% Author: Salman Poozesh & Mohamad Javad Saber


function MSE

clear;clc;


a();

hold on;



Ip = (1:8:N); % position of Pilots

%% Generation of Walsh Code










٧٠










end

spData12 = spd;




y1 = [IFFTData12(:,(n - 2):n) IFFTData12];

transData1 = y1';










٧١



for i = 1:4 % Add Pilot to User1


end

spData22 = spd;





transData2 = y2';













end

spData32 = spd;

٧٢






transData3 = y3';













end

spData42 = spd;





transData4 = y4';

٧٣







p1 = 0.5 / 2.3; % Power of Tap1

p2 = 0.9 / 2.3; % Power of Tap2

p3 = 0.7 / 2.3; % Power of Tap3

p4 = 0.2 / 2.3; % Power of Tap4


% Gain for Tap1


% Gain for Tap2


% Gain for Tap3


% Gain for Tap4

x11 = x(:);


i = 1:length(x12);

delay1 = 1;

delay2 = 2;

delay3 = 3;


٧۴



















for K = 1:21


%% Receiver

Data_Received = y; % Fadded Data Received With Awgn Noise


rx1 = reshape(Data_Received,(n + 3),length(Data_Received) / (n + 3));

rx12 = rx1';

٧۵


rx13 = rx12(:,[(4:(n + 3))]);

rx14 = rx13';

%% Taking FFT

FFT_Data_Received = fft(rx14);

%% Extract Pilots

Pilot_Received = FFT_Data_Received(:,Ip);

FFT_Data_Received(:,Ip) = [];

%% Channel Estimation % Multi-user Detection






RecData12 = b1;


RecData22 = b2;


RecData32 = b3;


RecData42 = b4;

%% BER of User1


errors_User1(K) = size(find(Data_User1 - RecData12),2) % Errors for User1

SBer1 = (errors_User1).^2 / N; % simulated ber User1

٧۶


end



hold on;

axis([0 20 10^-5 10^0]);

grid on

legend('Pilot-Based DFT method N=4','GA(Roulette Wheel) N=4');

clc;

٧٧

kol

Documents

Transcript of kol