وبلاگ

:
رشد روزافزون کابران سیستم های مخابرات سیار از طرفی و تقاضای بازار برای ایجاد سرویس های متنوع جدید از طرف دیگر، محققین و شرکت های مخابراتی را بر آن داشته است که با روش های نوین، به این دو مساله به همراه کیفیت مناسب ارتباطی، به نحو احسن پاسخگو باشند.
بایستی به این نکته اذعان داشت که مهمترین اختراع قرن قبل که در آخرین سال های آن رخ داد، همان سیستم آشنای «اینترنت» بوده است، به طوری که می توان آن را جذاب ترین رسانه اطلاعاتی در سرتاسر کره خاکی نامید. بنابراین، باید بین سیستم های اخیر و سرویس های «اینترنتی» جدید ارتباطی ایجاد کرد. این موضوع باعث پیشرفت هرچه بیشتر علم مخابرات گشته است.

پس از آنکه «WAP1» به دلیل سرعت پایین و هزینه بالا، نتوانست علاقه مشترکین سیار را معطوف به خود نماید، سیستم «GPRS» به عنوان نسخه جدیدی از «GSM» به بازار آمد. اما پدیده جذاب رادیویی CDMA نه تنها بر روی لایه فیزیکی شبکه تاثیر گذاشت، بلکه ساختار کلی شبکه را نیز دستخوش تغییرات جدی نمود، به نحوی که شبکه های UMTS به عنوان شبکه نسل سوم مطرح شده است. ما می خواهیم سیستمی یکپارچه، متشکل از سرویس های «سوئیچینگ» مداری و پاکتی، ثابت و سیار داشته باشیم، به طوری که کاربر هر لحظه از 

سرویس دلخواه خود به سهولت و با حداقل هزینه استفاده نماید؛ صرف نظر از اینکه در چه نقطه از شبکه قرار دارد یا با چه سرعتی حرکت می نماید. این انتظار ماست، اما رسیدن به آن چنین ساده به نظر نمی رسد!

یکی از مهمترین فرایندهایی که در شبکه مورد علاقه به چشم می خورد، «مدیریت حرکت» است. واژه ای که متاثر تحقیقات بسیار وسیع و ارزنده ای بوده است. واژه ای که اجازه ایجاد عنوان «بیسیم» در مخابرات را صادر نموده است.
هنگامی که به کاربران اجازه می دهیم در محیط تحت پوشش شبکه به صورت آزادانه حرکت کنند و نیز به آنان قول عدم وقفه در طی مکالمه، در نتیجه جابجایی می دهیم، طبعا باید تمام جوانب کار برای حالت های ممکن، صرف نظر از چونگی تحرک این مشترک، نقطه ای که از شبکه سرویس می گیرد و سرویسی که از آن استفاده می کند را در نظر داشته باشیم.
«مدیریت حرکت» موضوع جدیدی نیست، اما روز به روز براساس خواسته های بشری مهمتر جلوه می نماید. این فرایند از ابتدای به وجود آمدن سیستم های «بیسیم» مورد توجه بوده است و تلاش های زیادی جهت مرتفع نمودن مشکلات مربوط به آن صورت گرفته است. ولی همانطور که ذکر شد، با توجه به نیازهای امروزی، تحت یک سیستم یکپارچه، این مساله بیش از پیش مورد توجه واقع شده است.
در قسمت بعدی به بررسی پیشرفت های واقع شده در صنعت مخابرات سیار می پردازیم. در فصل های آینده به چگونگی فرایند «مدیریت حرکت» در شبکه های متفاوت بیسیم نسل آینده خواهیم پرداخت.

کوتاه در فصل اول به معرفی شبکه DVB-RCS و نحوه طراحی آن پرداخته می شود. در همین راستا ویژگی های تکنیکی شبکه DVB-RCS آورده می شود و میزان بهبود ایجاد شده از بکارگیری مدولاسیون وفقی و نحوه طراحی و تخصیص ظرفیت در این شبکه ها بیان می شود. بکارگیری ویژگی مدولاسیون و کدینگ وفقی امکان حذف حاشیه اضافه در نظر گرفته شده برای شرایط آب و هوایی بد را ایجاد می کند پس باعث کاهش توان و هزینه سرویس می شود. حال برای بکارگیری تقویت کننده توان در ناحیه اشباع با مدولاسیون مرتبه بالا در شبکه های DVB-RCS نیاز به بررسی اثرات غیرخطی تقویت کننده می باشد بنابراین در فصل سوم به بررسی ویژگی های غیرخطی تقویت کننده توان بالای TWTA، ارائه مدل برای مدل کردن اثرات غیرخطی و همچنین نحوه طراحی خطی سازی به روش پیش اعوجاج پرداخته می شود. همانطور که می دانیم خطی ساز پیش اعوجاج تابع معکوس هم از نظر فاز و هم از نظر دامنه تابع معکوس تقویت کننده توان می باشد. لذا زیر سیستمی برای محاسبه تابع معکوس تقویت کننده پیاده سازی شده و به هریک از سمبل های داده قبل از عبور تقویت کننده اعمال می شود و نتایج حاصل از بکارگیری خطی ساز به روش پیش اعوجاج در ادامه در فصل چهارم آورده می شود. برای شبیه سازی تقویت کننده و خطی ساز با روش پیش اعوجاج و بررسی میزان بهبود ایجاد شده در عملکرد تقویت کننده از نرم افزار Matalb/Simulink استفاده شد. برای شبیه سازی و بررسی عملکرد این نوع خطی ساز در مدولاسیون های سطوح بالا ابتدا بلوک طراحی شده در یک لینک با مشخص های، یک لینک DVB-RCS با مدولاسیون 32QAM و 64QAM با نرخ های مختلف کدینگ کانولوشنال به کار گرفته شد و میزان بهبود ایجاد شده از بکارگیری خطی ساز در BER، منظومه سیگنال، طیف توان و دیاگرام چشمی محاسبه گردید. چون هدف بکارگیری این بلوک خطی ساز در لینک DVB-RCS با مدولاسیون و کدینگ وفقی می باشد بنابراین بلوک خطی ساز طراحی شده در یک شبکه DVB-RCS با روش دسترسی TDMA با ده ایستگاه فرستنده، ده ایستگاه گیرنده و یک هاب به کار گرفته شد و میزان بهبود از بکارگیری خطی ساز در گذردهی شبکه محاسبه گردید. در پایان به جمع بندی و ارائه پیشنهاد برای ادامه کار در فصل پنجم پرداخته شد.

در این پایان نامه، مدلسازی سینماتیکی و دینامیکی روبات با مفاصل انعطاف پذیر مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد، سپس با به کارگیری تکنیک کنترل هوشمند آموزشی فیدبک خطا یکی از مشخصه های مهم روبات یعنی ظرفیت حمل بار ماکزیمم روبات تعیین می گردد.
روش FEL که در این مجموعه ارائه و شبیه سازی گردیده روشی نوین در کنترل بازوهای روبات یک با مفاصل انعطاف پذیر می باشد و در این روش به کمک سیستم های کنترل هوشمند شبکه عصبی، MLP و کنترلرهای کلاسیک PID برای روبات دو لینکی با مفاصل انعطاف پذیر براساس سیستم مدل آزاد و به صورت on-line می باشد.

در روش های متعارف کنترلی مسیر مطلوب و یا زوایای مربوطه ردیابی می شود که در این تحقیق سعی گردیده، به هردو روش از کنترلر هوشمند استفاده گردد، طریق اول کنترلر به جای ردیابی مسیر مطلوب، زوایای بازوها مورد ردیابی قرار گرفته اند به این ترتیب حجم معادلات کاهش می یابد و در نتیجه محاسبات سریع تر انجام می شوند و بحث دقت برای تک تک مفاصل جداگانه مورد بررسی قرار می 

گیرد. در طریق دوم کنترلر مستقیما از موقعیت پنجه اندازه گیری می شود و به عنوان مبنای خطا در نظر گرفته می شود. به این دلیل نسبت به روش قبل تغییراتی در شیوه محاسبه خطا مدنظر قرار می گیرد. در روش اول سعی در این است که مفاصل را کاملا، مستقل از یکدیگر در نظر گرفته شود، یعنی بازوها از هم جدا شده اند و هریک به طور جدا خطای خود را اصلاح می کنند و در روش دوم سعی بر آن است که موقعیت پنجه اصلاح گردد، که این موقعیت با روابط سینماتیک معکوس قابل تبدیل به میزان انحراف زوایا نیز می باشد، که در این تحقیق با توجه به وجود مسیرهای مختلف برای رسیدن پنجه به موقعیت مطلوب ما از ترکیب هر دو روش محاسبه خطای فوق استفاده کرده ایم.

حداکثر ظرفیت حمل بار دینامیکی روبات پیش از این به روش های حلقه باز و خطی سازی فیدبک و مود لغزشی برای روبات های با مفاصل انعطاف پذیر انجام شده است، و همچنین عواملی که باعث ایجاد محدودیت در میزان ظرفیت حمل بار می شوند نیز مشخص شده اند، این محدودیت ها عبارتند از: 1- قید محدودیت گشتاور محرک ها؛ 2- قید خطای ردیابی. اما در روش FEL انحراف مسیر نسبت به سایر روش های فوق الذکر کمتر است، لذا یکی از پارامترهای محدودیت حمل بار بهبود یافته و در نتیجه DLCC افزایش می یابد، و در این تحقیق از این امکان بهره گرفته و با ارائه روشی نوین (استفاده از آموزش خطا) محاسبه حداکثر بار قابل حمل در روبات های با مفاصل انعطاف پذیر ارائه شده است.

در دو دهه گذشته، فناوری CMOS به سرعت حوزه مدارهای مجتمع را در برگرفته و راهکارهایی ارزان و کارا عرضه نموده است. اگرچه افزاره دو قطبی سیلیکان هنوز کاربردهای مناسب خود را دارد ولی امروزه فقط فرایندهای CMOS به صورت یک انتخاب موفق برای مجتمع سازی سیستم های پیچیده سیگنال مرکب (دیجیتال – آنالوگ) درآمده است. افزایش سرعت و کاهش توان مصرفی در مدارهای مجتمع CMOS همواره به عنوان یک هدف اصلی مورد توجه بوده است. در سالهای اخیر نیاز به طراحی افزاره های توان پایین به صورت قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. برای کاهش مصرف توان در مدارهای CMOS از روش های مختلفی استفاده می شود که به عنوان مثال می توان به تغییر ساختار مدار، کاهش ولتاژ هزینه و تغییر ابعاد ترانزیستورها اشاره کرد. در این سمینار تغییر ابعاد ترانزیستور مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. ساختار فصول به این شرح است: در فصل اول اهمیت توان مصرفی، اجزای آن و راه های کاهش توان مصرفی بیان شده است. در فصل دوم، افزاره ماسفت دو گیتی سیلیکان بر روی عایق مورد بررسی قرار گرفته است. نشان داده شده است، این افزاره برای کاربردهای توان پایین مناسب می باشد. در فصل سوم، با بهره گرفتن از شبیه سازی کامپیوتری اطلاعات کمی مناسبی جهت بهینه سازی ابعاد افزاره برای کاربردهای توان پایین ارائه شده است. فصل اول: کلیات 1-1) اهمیت توان مصرفی در مدارهای مجتمع افزایش سرعت و کاهش توان مصرفی در مدارهای مجتمع CMOS همواره به عنوان یک هدف اصلی مورد توجه بوده است. در سالهای اخیر نیاز به طراحی افزاره های توان پایین به صورت قابل ملاحظه ای افزایش یاف ته است. عوامل متعددی بر این افزایش چشمگیر تقاضا موثرند. یک دسته از این عوامل ناشی از رشد سریع کاربردهای پرتابل نظیر کامپیوترهای قابل حمل، تلفن های سلولی و دیگر وسایل مخابراتی قابل حمل می باشد. پرتابل بودن این سیستم ها ابعاد و وزن باتری ها را محدود می کند و محدودیت شدیدی بر مصرف توان افزاره ها می گذارد. دسته دیگر، ناشی از رشد کاربردهای غیر پرتابل نظیر تجهیزات الکترونیکی پزشکی می باشد که بر پایه مدارهای مجتمع CMOS می باشند و مصرف توان به یک پارامتر بسیار مهم در این سیستم ها تبدیل گشته است. شکل (1-1) تغییرات چگالی توان (توان بر واحد سطح) برحسب کاهش ابعاد ترانزیستورها را نشان می دهد. با پیشرفت تکنولوژی و کاهش ابعاد تراشه ها میزان چگالی توان تراشه ها به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. بدین ترتیب، به منظور جلوگیری از صرف هزینه گزاف استفاده از خنک کننده بر روی تراشه ها، لزوم بکارگیری روش هایی برای کاهش توان مصرفی در مدارهای مجتمع CMOS مشخص می شود. همچنین با گرم شدن تراشه ها عمر دستگاه به شدت کاهش می یابد که می تواند باعث ایجاد مشکلات بعدی شود. برای کاهش توان مصرفی در مدارهای CMOS از روش های مختلفی استفاده می شود، به عنوان مثال می توان به تغییر ساختار مدار، کاهش ولتاژ تغذیه و تغییر ابعاد ترانزیستورها اشاره کرد. آشنایی با روش های کاهش توان مصرفی در مدارهای مجتمع CMOS مستلزم دانستن اجزای توان مصرفی در این مدارها می باشد.

انواع آنتن های میکرواستریپ با توجه به وزن سبک و قیمت کم، کاربردهای زیادی در صنعت مخابرات و نظامی پیدا کرده اند. علیرغم مزایای زیادی که این آنتن ها دارند، وجود بعضی از معایب در این آنتن ها باعث شده است که از این آنتن ها در بعضی از مصارف نتوان استفاده کرد. از ضعف های عمده این آنتن ها می توان به کم بودن پهنای باند فرکانسی و گین این آنتن ها اشاره کرد. البته از زمان مطرح شدن این آنتن ها راهکارهای مختلفی برای از بین بردن این معایب ابدا شده است، که می توان در کتاب های مرجع و یا در مقالات به آنها رجوع کرد.
یکی از مشکلات ریشه ای این آنتن ها وجود امواج سطحی در آنهاست. با توجه به ساختار صفحه ای این آنتن ها وجود دی الکتریک زمین شده در اطراف اکثر آنتن های میکرواستریپی که محیط مناسب برای انتشار امواج سطحی می باشند امواج سطحی در این المان ها به وجود می آیند و باعث کاهش گین و پهنای باند آنتن های میکرواستریپی می شوند.

چند سال اخیر ساختارهای جدید وارد عرصه تحقیقات مخابرات شده است که توانایی کاهش امواج سطحی را دارند این ساختارها که اصطلاحا به ساختارهای Band Gap Structure مشهور هستند در رده ساختارهای متناوب تقسیم بندی می شوند.

ساختارهای BGS در یک پهنای باند فرکانس معین به نام Band Gap از انتشار امواج سطحی جلوگیری کرده و باعث افزایش پهنای باند فرکانسی و گین آنتن می شوند و می توان این ساختارها را به دو دسته Via دار و تک صفحه ای تقسیم کرد. برای ساختار Via دار یک مدل ساده ای به نام مدل تشدیدی ارائه شد، که در قسمت های بعدی خواهیم دید که این مدل توانایی تحلیل کلی ساختارها را ندارد و تنها می تواند فرکانس تشدید یکی از Band Gap ها را نشان دهد.
از مشکلات ساختار Via دار، وجود Via های زیاد می باشد، که در عمل ساخت این ساختار را بسیار مشکل می کند. بنابراین محققین دنبال روشی برای تک صفحه ای کردن این ساختارها بودند، که حاصل تلاش آنها منجر به وجود آمدن ساختار تک صفحه ای شد. این ساختار تقریبا عملکردی همانند ساختار Via دار را دارد.
در مورد تحلیل ساختارهای BGS به غیر از مدل تشدیدی ارائه شده مدل دیگری به نام مدل خط انتقال ارائه شده است. این مدل بر پایه اصول خط انتقال می باشد و برخلاف مدل تشدیدی توانایی نماین کردن Band Gap موجود در فرکانس های بالای مایکرویوی را با تقریب خیلی خوبی دارد. ولی توانایی معین کردن Band Gap موجود در فرکانس های پایین را ندارد. با بررسی ساختارهای مورد بحث توانستیم، با بهبود مدل خط انتقال مدل جدیدی برای این ساختارها ارائه کنیم. این مدل توانای آشکارسازی Band Gap ساختار را در فرکانس های پایین دارد. این مدل توسط نرم افزار Matlab مورد تحلیل قرار گرفت. نتاج به دست آمده تطبیق خوبی با نتایج حاصل از تحلیل این ساختار توسط نرم افزار HFSS را دارد.
در فصل دوم، امواج سطحی و سطوحی که می توانند این امواج را در خود به وجود آورند به صورت کلی بررسی شده است. و همچنین مفهوم امپدانس سطحی معرفی شده و رابطه آن را با امواج سطحی مورد مطالعه قرار می گیرد. در فصل چهارم، با مدل خط انتقال برای تحلیل ساختار Via دار و تک صفحه ای آشنا می شویم. ابتدا مدل اولیه خط انتقال را معرفی می کنیم. اما چون این مدل، توانایی معین کردن Band Gap را در فرکانس های پایین ندارد. مدل جدیدی به نام مدل بهبود یافته برای رفع این مشکل معرفی می کنیم. نتایج به دست آمده از تحلیل این مدل توسط نرم افزار Matlab تطبیق خوبی با نتایج حاصل از تحلیل این ساختار توسط نرم افزار HFSS را دارد.
در فصل پنجم، با بکار بردن این ساختارها در دو آنتن میکرواستریپ مونوپل با Patch مثلثی و مستطیلی و تغذیه میکرواستریپ لاین تغییرات حاصل در پارامترهای آنتن را مورد بررسی قرار خواهیم داد.