%41تخفیف

دانلود پروژه:طراحی و شبیه سازی آنتن با زاویه تیلت بهینه برای شبکه نسل سوم تلفن همراه(WCDMA)

تعداد 173 صفحه فایل word

چکيده

در سيستم هاي مخابرات سلولي نسل سوم با توجه به اهمیت کنترل تداخل، جهت بهبود در کیفیت و سرعت انجام فرايند بهينه سازي شبكه سلولي ، داشتن آنتني كه بتوان با یک روش هوشمند و برنامه پذیر زاویه تيلت (خمش) آنرا تغيير داد، بسیار مطلوب است. در آنتن هائي كه امروزه در شبكه هاي سلولي ايران و اكثر كشورها ، توسط اپراتورهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرد از دوروش الکتریکی و مکانیکی جهت كنترل تيلت آنتن استفاده می شود ، این روش ها هوشمند نبوده و فقط قالب کلی پترن آنتن را تغییر می دهند و قادر به متمرکز نمودن خروجی آنتن در زاویه ای خاص و یا ایجاد Null در یک زاویه نامطلوب نیستند. در این پروژه قصد داریم با طراحی و شبیه سازی یک آنتن با مؤلفه های مطلوب شبکه نسل سوم تلفن همراه و از طریق تکنیک مینیم کردن واریانس نویز خروجی آرایه (MVDR) و درآخر تغذیه آرایه های آنتن شبیه سازی شده با وزن های بهینه ، یک روش هوشمند و بهینه جهت کنترل زاویه تیلت برای آنتن BTS شبکه نسل سوم تلفن همراه ارائه نماییم .

واژه هاي كليدي: مخابرات سلولی ، بهينه سازي، زاویه تيلت، ، Null ، واریانس نویز ، MVDR ، وزن های بهینه

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست جدول‌ها ‌ه

فهرست شکل‌‌ها ‌و

مقدمه……………………………….…………………………………….…………………………………………………………………..11

1-1-    پيشگفتار 11

1-2-    ساختار این رساله. 13

فصل 2-   معرفی شبکه های نسل دوم GSM  و سوم UMTS  14

2-1-    مروری بر شبکه GSM… 14

2-2-    ساختار کلی شبکه GSM… 14

2-3-    باندهاي فركانسي شبكه GSM و شبكه نسل سوم با توجه به استانداردهاي ETSI    19

2-3-1-     محدوده فرکانسی باند GSM 900. 20

2-3-2-     محدوده فرکانسی باند DCS 1800. 20

2-4-    مروری بر نسل سوم UMTS. 22

2-4-1-     تكنيك‌هاي به اشتراك گذاري منابع.. 25

2-4-2-     محدوده فرکانسی باند UMTS. 27

2-5-    نتیجه گیری.. 30

فصل 3-   معرفی آنتن های BTS و مفهوم Tilting. 31

3-1-    آشنایی با مولفه های آنتن BTS. 34

3-1-1-     Polarization…………. 34

3-1-2-     …..Propagation Pattern  34

3-1-3-     Half  Power  Beam  Width ….. 36

3-1-4-     Gain  36

3-2-     انواع آنتن از نظر روش پوشش…. 37

3-3-    نظریه آنتن های آرایه ای 39

3-4-    آرایه یکنواخت خطی.. 40

3-5-    شبکه های ثابت شکل دهی پترن.. 43

3-6-    مفهوم تيلت در شبكه هاي سلولي.. 47

3-7-    مفهوم  Tilt   چیست ؟. 51

3-8-    تغییر در پترن تشعشعی با توجه به نوع Tilt دادن.. 52

3-8-1-     نتایج بدست آمده از روش های مختلف در ایجاد Tilt 55

3-9-    سيستم تغذيه آنتنهاي BTS امروزي.. 60

3-10-  روشهای بهینه سازی Tilting. 63

3-11-  کاربردهای عملیات Tilting. 64

3-12-  نتیجه گیری.. 65

فصل 4-    فناوری آنتن های هوشمند و نقش آن در مخابرات سیار. 66

4-1-    مقدمه معرفی آنتن های هوشمند. 66

4-2-    تاریخچه آنتن های هوشمند. 69

4-3-    سیستم های هوشمند. 70

4-3-1-     سیستم های آنتنی با پرتو سوئیچ شده 71

4-3-2-     آرایه های فازی دینامیکی.. 72

4-3-3-     آنتن های آرایه ای تطبیقی.. 72

4-4-    روند تکامل فناوری آنتن های هوشمند. 73

4-5-    کاربرد آنتن های هوشمند. 74

4-6-    مزایای استفاده از آنتن های هوشمند. 75

4-7-    موانع و مشکلات استفاده از آنتن های هوشمند. 79

4-8-    گیرنده آنتن هوشمند. 80

4-9-    فرستنده آنتن هوشمند. 82

4-10-  جایگاه آنتن های هوشمند در سیستم های سلولی نسل اول، دوم و سوم. 83

4-10-1-   سیستم های نسل اول.. 84

4-10-2-   سیستم های نسل دوم. 84

4-10-3-   سیستم های نسل سوم. 84

4-11-  شکل دهی پرتو تشعشعی توسط آنتن آرایه ای.. 85

4-11-1-   پرتوسازی و فیلترسازی مکانی.. 86

4-11-2-   بررسی تأثیر تغییر مشخصات آرایه بر روی پترن تشعشعی آنتن.. 90

4-12-  چند مثال کاربردی از تئوری آنتنهای BTS  هوشمند. 93

4-13-  مشخصات مربوط به یک ستون از آنتنها 94

4-13-1-     آنتنهای  Dual-Polarized  94

4-13-2-   ملزمات تنظیم Beamforming آنتن.. 100

4-14-  نتیجه گیری.. 101

فصل 5-   تکنیک ها و الگوریتم های شکل دهی پرتو تشعشعی.. 102

5-1-    مرجع در فیلترها فضایی.. 102

5-1-1-     فیلترهای بهینه فضایی با مرجع زمانی.. 103

5-2-    معیارهای بهینه سازی.. 107

5-3-    تکنیک MMSE. 108

5-3-1-     یک مثال از روش MMSE. 111

5-3-2-       کد MATLAB روش MMSE. 111

5-4-    تکنیک Max SIR. 112

5-4-1-     یک مثال از روش Max SIR. 114

5-4-2-     کد MATLAB روش Max SIR. 114

5-5-    تکنیک MVDR 116

5-5-1-     یک مثال از روشMVDR. 117

5-5-2-     کد MATLAB روش  MVDR. 117

5-6-    الگوریتم‌های وفقی.. 119

5-6-1-      الگوریتم LMS  120

5-6-2-      الگوریتم SMI 122

5-6-3-      الگوریتم RLS  123

5-6-4-      الگوریتم گوس    124

5-6-5-      شبکه‌های عصبی   126

5-7-    الگوریتم‌های وفقی کور 126

5-7-1-     الگوریتم CM 128

5-7-2-     الگوریتم DD 130

5-8-    الگوریتم‌های شکل‌دهی پرتو تشعشعی در سیستم‌های CDMA. 131

5-9-    شکل‌دهی  132

5-10-  الگوریتم MT-LSCMA. 134

5-10-1-   الگوریتم متعامدسازی گرام- اشمیت… 134

5-10-2-   تعریف ابهام فاز 135

5-11-  الگوریتم MDD 136

5-12-  الگوریتم LS-DRMTA  137

5-12-1-   مزایا استفاده از الگوریتم LS-DRMT. 137

5-13-  الگوریتم LS-DRMTCM… 139

5-14-  مزایای الگوریتم LS-DRMTCMA. 139

5-15-  نتیجه گیری.. 140

فصل 6-   شبیه سازی و نتایج آن.. 141

6-1-    شبیه سازی آنتن Dipole  تک آرایه برای باند 2100 (نسل سوم ) 141

6-1-1-      ابعاد آنتن مورد نظر. 142

6-1-2-      شکل نمودار S. 143

6-1-3-      پترن دو بعدی آنتن.. 143

6-1-4-      خروجی MATLAB  144

6-1-5-      پترن سه بعدی آنتن.. 145

6-2-    شبیه سازی آنتن Dipole  7 آرایه برای باند 2100 (نسل سوم ) 146

6-2-1-      پترن دو بعدی آنتن.. 147

6-2-2-      پترن سه بعدی آنتن.. 147

6-3-    کد MATLAB ارائه شده برای انجام Tilting. 149

6-4-    اعمال وزن های بهینه بدست آمده را به آنتن آرایه ای شبیه سازی شده 152

6-5-    خروجی های نرم افزار پس از اعمال وزن های بهینه. 153

6-5-1-      پترن دوبعدی   153

6-5-2-      پترن سه بعدی.. 155

6-5-3-      مقایسه پترن در حالت بدون Tilt  و با Tilt  10 درجه. 155

6-5-4-      تست چند حالت دیگر. 156

6-6-    در نظر گرفتن اثر Gain  آنتن تک آرایه در خروجی.. 158

6-6-1-      مقایسه دوحالت… 161

6-7-    نتيجه گیری نهایی.. 163

6-7-1-      پیشنهادها …………………………………………………………………………………………………………164

فهرست مراجع.. 165

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول ‏2‑1: باندهای فرکانسی مختلف در GSM… 20

جدول ‏2‑2: باندهای فرکانسی مختلف در UMTS. 29

جدول ‏3‑1: فاز عناصر و جهت پترن متناظر هر پورت در ماتریس باتلر در آرایه با4 عنصر. 45

جدول ‏4‑1: کاهش هزینه های ثابت و دائمی در اثر اجرای آنتن های هوشمند. 77

جدول ‏5‑1 : تابع هزینه در الگوریتم های CM… 129

جدول ‏6‑1 : ابعاد  آنتن.. 142

جدول ‏6‑2 : مقدار Dir در زوایای مربوطه. 154

جدول ‏6‑3 : مقدار Dir در زوایای مربوطه. 158

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل ‏2‑1: ساختار شبکه GSM… 15

شکل ‏2‑2: ایستگاه BTS پیوند قم.. 17

شکل ‏2‑3: ایستگاه BTS  پیوند قم.. 17

شکل ‏2‑4: نمایی ازشبکه سلولی با ساختار نومینال ایستگاههای BTS. 18

شکل ‏2‑5: معماری شبکه GPRS. 19

شکل ‏2‑6: باند فرکانسی GSM 900. 21

شکل ‏2‑7: باند فرکانسی E-GSM 900. 21

شکل ‏2‑8: باند فرکانسی DCS1800. 22

شکل ‏2‑9 : طبقه بندی استاندارد سازی نسل سوم. 22

شکل ‏2‑10 : معماری شبکه WCDMA. 23

شکل ‏2‑11 : تغییر نرخ بیت را در نسل های ارتباطات سیار 24

شکل ‏2‑12 : مقایسه نرخ بیت نسل های سیار 25

شکل ‏2‑13 : مالتی پلکسینگ در نسل های مختلف ارتباطات سیار 25

شکل ‏2‑14 : تفاوت در روش مالتی پلکسینگ…. 26

شکل ‏2‑15 : روش CDMA. 27

شکل ‏2‑16: FDD & TDD.. 28

شکل ‏2‑17 : تقسیم بندی فرکانسی بین المللی.. 29

شکل ‏2‑18 : جدول باندهای فرکانسی FDD.. 30

شکل ‏3‑1 : نمونه ای از آنتن های BTS. 31

شکل ‏3‑2 : نمونه ای از آنتن های BTS. 31

شکل ‏3‑3 : آرایه های Dipole. 32

شکل ‏3‑4 : روند پیشرفت در ساختار آنتنهای شرکت کاتراین.. 32

شکل ‏3‑5 : نمونه ای از یک آنتن سه بانده 33

شکل ‏3‑6 : یک آنتن باز شده 33

شکل ‏3‑7 : Polarization. 34

شکل ‏3‑8 : نمونه ی شبیه سازی شده یک پترن.. 35

شکل ‏3‑9 : نمونه ی شبیه سازی شده یک پترن.. 35

شکل ‏3‑10 : مفهوم Gain. 36

شکل ‏3‑11 : نمونه ای از آنتن های همه جهته و جهتی.. 37

شکل ‏3‑12 : ترکیب Dipole  ها جهت افزایش Gain. 38

شکل ‏3‑13 : استفاده از رفلکتور 38

شکل ‏3‑14 : آرایه یکنواخت خطی.. 40

شکل ‏3‑15: آرایه یکنواخت خطی با هشت عنصر. 42

شکل ‏3‑16: الگوی تشعشعی آرایه دایروی یکنواخت با 8 عنصر. 42

شکل ‏3‑17: ماتریس باتلر برای 4 عنصر. 45

شکل ‏3‑18: الگوی تشعشعی پورت های مختلف یک آرایه 8عنصری وزن دهی شده با ماتریس باتلر. 46

شکل ‏3‑19 : Tilting. 47

شکل ‏3‑20: سه بعدی از پترن یک آنتن را با HPBW= 65  Horizontal 48

شکل ‏3‑21: پترن آنتن از بالا و کنار 48

شکل ‏3‑22 : نمودار دو بعدی پترن آنتن از بالا و کنار 49

شکل ‏3‑23 : اعمال 10 درجه Tilt 50

شکل ‏3‑24 : حالت سه بعدی پترن با Tilt 50

شکل ‏3‑25 : مفهوم Tilt 51

شکل ‏3‑26 : یک آنتن استاندارد بدون Tilt 51

شکل ‏3‑27 : Tilt مکانیکی.. 52

شکل ‏3‑28 : Tilt الکتریکی.. 52

شکل ‏3‑29 : فرق ET & MT. 53

شکل ‏3‑31 : فرق ET & MT. 53

شکل ‏3‑32 : آنتن بدون تیلت… 54

شکل ‏3‑33 : تفاوت پوششی در اعمال Tilt 54

شکل ‏3‑34 : محاسبه رابطه Tilt 55

شکل ‏3‑35 : مستند سازی اطلاعات BTS. 56

شکل ‏3‑36 : تجهیزات مربوط به MT. 57

شکل ‏3‑37 : انجام MT. 58

شکل ‏3‑38: اطلاعات مربوط به Tilt الکتریکی درج شده در پشت آنتن.. 58

شکل ‏3‑39 : انجام MT. 59

شکل ‏3‑40: پیچ های مربوط به ET. 59

شکل ‏3‑41 : پیچ مربوط به ET. 60

شکل ‏3‑42 : اتصالات پشت آنتن مربوط به عملیات Tilting. 61

شکل ‏3‑43: شيفت دهنده فاز 62

شکل ‏3‑44 : شیفت فاز 62

شکل ‏3‑45: Timing Advance. 63

شکل ‏3‑46 :  یک آنتنTriple Band. 64

شکل ‏4‑1 : تکنولوژی آنتنهای هوشمند. 66

شکل ‏4‑2 : سه نوع از آنتن های هوشمند. 70

شکل ‏4‑3 : سیستم های آنتن هوشمند. 71

شکل ‏4‑4 : سرویس دهی به دو کاربر همزمان توسط آنتن هوشمند. 73

شکل ‏4‑5 : نحوه شکل گیری پترن.. 74

شکل ‏4‑6 :      الف : استفاده از طرح متداول    ب : استفاده از آنتنهای هوشمند. 75

شکل ‏4‑7 : گیرنده آنتن هوشمند. 81

شکل ‏4‑8:    فرستنده آنتن هوشمند. 83

شکل ‏4‑9 : بلوک دیاگرام شکل دهی پرتو. 85

شکل ‏4‑10 : یک پرتو ساز باند باریک…. 87

شکل ‏4‑11 : نمایش پترن تشعشعی یک آرایه یکنواخت 8 عنصری با فواصل Lambda/2. 88

شکل ‏4‑12 : نمایش قطبی تشعشعی یک آرایه یکنواخت 8 عنصری با فواصل Lambda/2. 89

شکل ‏4‑13: نمایش پترن تشعشعی یک آرایه یکنواخت 8 عنصری با فواصل Lambda/2 و ضرایب وزن مذکور 89

شکل ‏4‑14: نمایش قطبی تشعشعی یک آرایه یکنواخت 8 عنصری با فواصل Lambda/2 و ضرایب وزن مذکور 90

شکل ‏4‑15: پترن آرایه به ازای مقادیر مختلف M، 12، 8، 6، M=4. 91

شکل ‏4‑16: تغییرات پهنای پرتو تشعشعی با افزایش تعداد عناصر. 92

شکل ‏4‑17: تغییرات پهنای پرتو تشعشعی با افزایش فاصله بین عناصر. 92

شکل ‏4‑18 : ساختارهای متعارف آنتن های آرایه ای.. 93

شکل ‏4‑19 : توپولوژی یک آنتن تک آرایه. 94

شکل ‏4‑20 :  Dual Polarized. 95

شکل ‏4‑21  پترن تشعشعی یک آنتن تک ستونه. 96

شکل ‏4‑22 : ابعاد آنتن برای سه رنج فرکانسی.. 97

شکل ‏4‑23: یک آنتن با 4 ستون ارایه. 98

شکل ‏4‑24 : ایجاد Tilt  با تغییر دامنه و فاز 98

شکل ‏4‑25: شکل ‏8 9پترن یک آنتن با 8 ستون آرایه ای برای حالت خاصی.. 99

شکل ‏4‑26: مقایسه آنتن های 4المانی و 8 المانی.. 100

شکل ‏4‑27: اختلاف Beamforming  دقیق  و Beamforming  همراه با خطا 100

شکل ‏5‑1 : طرح کلی یک فیلتر بهینه سازی.. 104

شکل ‏5‑2 : الگوی تشعشعی یک آرایه وفقی با هدف حداکثر کردن SINR. 105

شکل ‏5‑3 : دیجیتال کردن سیگنال دریافتی.. 106

شکل ‏5‑4 : نمونه عملی ADC. 106

شکل ‏5‑5 : نتیجه مثال روش MMSE. 112

شکل ‏5‑6  : نتیجه مثال روش Max SIR. 115

شکل ‏5‑7:  نتیجه مثال روش MVDR. 118

شکل ‏5‑8 : صفحه سیگنال خطا بر حسب وزن های یک آرایه دو عنصره 120

شکل ‏5‑9 : استخراج سیگنال مرجع به روش CMA. 130

شکل ‏5‑10: به دست آوردن سیگنال مرجع در الگوریتم DD.. 130

شکل ‏5‑11 : شکل دهنده پرتو تشعشعی وفقی چند هدفی.. 133

شکل ‏5‑12: ساختار یک شکل دهنده پرتو تشعشعی الگوریتم LS-DRMTCM را برای کاربر i ام. 139

شکل ‏6‑1  : آنتن تک آرایه BTS. 141

شکل ‏6‑2 : مشخصات ابعادی آنتن.. 142

شکل ‏6‑3 : محیط نرم افزار 142

شکل ‏6‑4 :  نمودار S آنتن.. 143

شکل ‏6‑5 : پترن دو بعدی آنتن (Vertical) 143

شکل ‏6‑6 : پترن دو بعدی آنتن (Horizontal) 144

شکل ‏6‑7 : نمودار خروجی پترن آنتن در MATLAB. 144

شکل ‏6‑8 : پترن سه بعدی آنتن (Vertical) 145

شکل ‏6‑9 : : پترن سه بعدی آنتن (Horizontal) 145

شکل ‏6‑10  : آنتن 7 آرایه BTS. 146

شکل ‏6‑11 : آنتن 7 آرایه BTS. 146

شکل ‏6‑12 : پترن دو بعدی آنتن (Vertical) 147

شکل ‏6‑13 : پترن دو بعدی آنتن (Horizontal) 147

شکل ‏6‑14 : ورودی های آنتن.. 148

شکل ‏6‑15 : : پترن سه بعدی آنتن (Vertical) 148

شکل ‏6‑16 : : پترن سه بعدی آنتن (Horizontal) 148

شکل ‏6‑17 : خروجی پترن آنتن برای زوایای دلخواه 151

شکل ‏6‑18 : اعمال وزن های بهینه. 153

شکل ‏6‑19 : پترن خروجی برای زوایای دلخواه 154

شکل ‏6‑20 : پترن سه بعدی برای اعمال 10 درجه Tilt 155

شکل ‏6‑21 : پترن خروجی با 10 درجه Tilt 155

شکل ‏6‑22  : پترن خروجی بدون 10 درجه Tilt 155

شکل ‏6‑23 : خروجی برنامهMATLAB برای زاویه دلخواه 5 درجه. 157

شکل ‏6‑24 : خروجی برنامهHFSS  برای زاویه دلخواه 5 درجه. 157

شکل ‏6‑25 : خروجی برنامهHFSS  برای زاویه دلخواه 5 درجه. 158

شکل ‏6‑26 : خروجی مثال با اعمال DR آنتن تک المان.. 160

شکل ‏6‑27 : مقایسه دو حالت مذکور 161

شکل ‏6‑28 : مقایسه 4 حالت Tilting در یک شکل.. 162

1 دیدگاه برای دانلود پروژه:طراحی و شبیه سازی آنتن با زاویه تیلت بهینه برای شبکه نسل سوم تلفن همراه(WCDMA)

  1. geavyType

    You’re an extremely beneficial internet site; couldn’t make it without ya! telmisartan senza prescrizione medica a Torino

دیدگاه خود را بنویسید

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

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo