جامعه گیک‌های کامپیوتر

مدولاسیون OFDM روشی برای تخمین کانال اینترنت اشیا

مقالات/ اینترنت اشیا چهارشنبه, 29 مرداد 1399 شقایق خوشنواپور

همانطور که از نامش پیداست اینترنت اشیا ترکیب شده است از تکنولوژی سخت افزار، شبکه اینترنت و نرم افزارها. درباره اینکه هر یک از این بخش‌ها به چه صورتی در زمینه اینترنت اشیا مورد استفاده قرار می‌گیرند می‌توانید به ویدیو اینترنت اشیا مراجعه نمایید. حال در این مبحث قصد داریم به تشریح بخش شبکه‌های اینترنتی در اینترنت اشیا بپردازیم. در حال حاضر یکی از بهترین راه های مورد استفاده برای طراحی یک زیرساخت اینرنتی از طریق اینترنت، شبکه‌های OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) یا چند برابر سازی تقسیم فرکانس متعامد است.

توسعه OFDM

به طور کلی استفاده از OFDM و مدولاسیون چند حامل(multi carrier) به دلیل پیشرفت روز افزون اطلاعات و بالا رفتن حجم داده‌های انتقالی در چند دهه‌ی اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به طور کلی مفهوم فناوری OFDM  در دهه 1960 تا 1970 در راستای تحقیق در مورد روش‌های کاهش تداخل بین کانال‌های closely spaced مورد بررسی قرار گرفت.

برخی از اولین سیستمهایی که در ابتدای کار OFDM مورد استفاده قرار داده و صلاحیت آن را به تصویب رساندند پخش دیجیتالی بود که در طی آن OFDM توانست یک شکل بسیار مطمئن از انتقال داده را در انواع شرایط مسیر سیگنال فراهم کند؛ لذا همین امر منجر به استفاده از فناوری OFDM در تلویزیون‌های دیجیتالی گردید.

پس از آن با افزایش قدرت پردازش OFDM از آن در سیستم‌های ارتباطی موبایل 4G و همچنین Wi-Fi مورد اتفاده قرار میگیرد.

OFDM چیست؟

 OFDM طرح مدلسازی محبوب است که به طور گسترده‌ای در سیستم‌های پهن باند بی‌سیم و مدولاسیون‌های چند حامل برای مقابله با محو شدن انتخاب فرکانس در کانال‌های بی‌سیم اتخاذ شده است. سیگنال OFDM از تعدادی حامل مدوله شده closely spaced تشکیل شده است. هنگامی که مدولاسیون به هر شکلی (data, voice) بر روی حامل اعمال می‌شود، آنگاه باندهای جانبی به طرفین پخش می‌شوند. لازم است یک گیرنده بتواند کل سیگنال را دریافت کند تا بتواند با موفقیت داده‌ها را مدوله کند. در نتیجه هنگامی که سیگنال‌ها به یکدیگر نزدیک می‌شوند، باید با فاصله قرار گیرند تا گیرنده بتواند آنها را با استفاده از فیلتر جدا کند و باید بین آنها یک باند محافظ وجود داشته باشد. در مورد OFDM اینگونه نیست. اگرچه باندهای جانبی از هر حامل با هم همپوشانی دارند، باز هم می‌توان آنها را بدون هیچ گونه دخالت و انتظاری دریافت کرد. دانش OFDM قابلیت ترکین با علوم دیگر از جمله برنامه نویسی، هوش مصنوعی، علم داده و یادگیری عمیق میباشد که این عمل منجر به دقیق‌تر و سریع‌تر شدن نتایج حاصل از تخمین کانال می‌گردد.

 

ofdm modulation

 

تخمین کانال در OFDM

با توجه به اینکه از فناوری OFDM در سیستم‌هایی با داده‌های بزرگ برای انتقال استفاده می‌گردد تخمین کانال مورد نیاز برای انتقال این داده‌ها امری حیاتی در سیستم قلمداد می‌شود. تخمین کانال و مدلسازی در شبکه‌های OFDM با استفاده از برنامه نویسی MATLAB و همچنین هوش مصنوعی، شبکه عصبی و یادگیری عمیق انجام پذیر می‌باشد.  

 

multiple signals

 

شبیه سازیOFDM در نرم افزار MATLAB

به طور کلی نرم افزار MATLAB با زبانی بسیار ساده و ابزارهای متعدد نرم افزاری مناسب برای انجام اعمال محاسباتی و شبیه سازی مبیاشد که در بررسی و تحلیل سیستم‌ها از هر نوعی(سخت افزاری و نرم افزاری) مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای شبیه سازی هر سیستمی به الگوریتم‌ها و مولفه‌های خاصی نیاز داریم که در اینجا تعدادی از مولفه‌های مربوط به شبیه سازی یک سیستم OFDM اشاره مینماییم.

  • فرستنده: هر OFDM Transmiter به صورت یک سیگنال OFDM استاندارد با بار ASCII تولید می‌کند. و شاتمل فریم‌ها و نمادهای داده‌ای OFDM میباشد.
  • کانال: این مولفه تاثیرات انتقال داده بر روی میحط انتقال هوا را مود بررسی قرار می‌دهد؛ و همچنین تاخیر سیگنال ارسال شده با احتساب  مقدار فاز و دامنهسیگنال و نویز موجود در محیط را شامل می‌گردد.
  • گیرنده: این مولفه پیام ارسال شده را طی چند مرحله عملیات بازیابی می‌کند:

Timing Recovery

Carrier Frequency Recovery

Frequency Domain Equalization

Data Decoder

 

  • نمایشگر پیام بازیابی شده: پیام بازیابی شده در گیرنده برای هر فریم شناسایی شده نمایش داده می‌شود. از آنجا که طول پیام اصلی به گیرنده ارسال نمی‌شود، بیت‌های خالی شده در هر فریم نیز به کاراکترها بازیابی می‌شوند و نمایش داده می‌شوند. بنابراین ممکن است در انتهای هر پیام بازیابی، حداکثر 7 کاراکتر بی معنی را ببینید.
  • دامنه‌ها

داده در OFDM

قالب سنتی ارسال داده از طریق کانال رادیویی و به صورت سری یعنی یک بیت پس از دیگری است. پروسه انتقال به یک کانال واحد متکی است و هرگونه دخالت در  فرکانس تنها می‌تواند کل انتقال را مختل کند. OFDM رویکرد متفاوتی را اتخاذ می‌کند. داده‌ها به موازات حامل‌های مختلف در سیگنال OFDM کلی منتقل می‌شوند. تقسیم شدن به تعدادی از "substream" های موازی، میزان کلی داده‌ها از جریان اصلی است، اما میزان هرکدام از زیر پست‌ها بسیار پایین‌تر است، و نمادها با گذشت زمان از هم جدا می‌شوند.

این تداخل در نمادها را کاهش می‌دهد و در عین حفظ توان یکسانی، دریافت دقیق هر نماد را آسان‌تر می‌کند. این کار تضمین می‌کند که داده‌ها فقط هنگامی ثابت می‌شوند که سیگنال پایدار باشد و هیچ سیگنال تاخیری جدید وارد نشود که باعث تغییر زمان و مرحله سیگنال می‌شود. این امر می‌تواند به مراتب مؤثرتر در یک جریان فرعی سرعت داده کم انجام شود.

مزایای  OFDM

مصونیت از محو شدن انتخابی: به این معنی که در برابر محو شدن انتخابی فرکانس نسبت به سیستمهای حامل منفرد مقاوم‌تر است زیرا کانال کلی را به چندین سیگنال باریک تقسیم می‌کند که به صورت جداگانه تحت کانال‌های فرعی قرار می‌گیرند.

یکسان سازی کانال ساده‌تر: تفاوت OFDM نسبت به سیستم‌های قدیمی این است که با استفاده از چند کانال فرعی، تسویه کانال بسیار ساده‌تر می‌شود.

مقاومت در برابر دخالت: زیرا تداخل ظاهر شده در کانال ممکن است محدود به پهنای باند باشد و از این طریق بر تمام کانال‌های فرعی تأثیر نگذارد. این بدان معنی است که تمام داده‌ها از بین نمی‌روند.

 

 


ذخیره مقاله:

اشتراک گذاری:




...

شقایق خوشنواپور

هم-بنیان‌گذار و عضو ارشد CGC

کارشناس مهندسی کامپیوتر

دانشجوی کارشناسی ارشد هوش مصنوعی


مطالب پیشنهادی



              
                 امنیت شبکه لایه بندی شده
امنیت شبکه لایه بندی شده (قسمت دوم)

پیش از این در مورد امنیت شبکه لایه بندی صحبت کردیم. در این مطلب موارد باقی مانده را ذکر میکنیم و با تکنولوژی‌های IDS و IPS آشنا خواهیم شد. اگر به شبکه علاقه مند هستید این مطلب را پیشنهاد می‌کنیم.


              
                 نرم افزار ادیت عکس
پنج اپلیکیشن کاربردی ادیت و طراحی عکس ساده برای کاربران آماتور

در این مطلب از جامعه گیک‌های کامپیوتر 5 مورد از بهترین اپلیکیشن‌ها و نرم افزارها که برای ادیت تصاویر استفاده می‌شوند را معرفی می‌کنیم.


              
                 ui ux designer
7 مرحله برای تبدیل شدن به یک طراح UI/UX

در این مطلب از جامعه‌ی گیک‌های کامپیوتر به شما راهنمایی‌های لازم را جهت ورود به دنیای طراحی رابط و تجربه کاربری می‌دهیم و به بررسی 7 مرحله برای تبدیل شدن به یک طراح UI/UX می‌پردازیم.


نظری برای نمایش وجود ندارد. شما اولین نظر باشید.


ارسال دیدگاه

برای ثبت دیدگاه باید ابتدا وارد شوید