شمارهی، SNR، رادار، دیجیتال، Pe، CA-Loss

47
3-4: استانداردهای DVB 47
3-5: مقایسهی استانداردهای مختلف 49
3-6: مشخصات DVB_T در ایران 51
فهرست شکلها
صفحه عنوان
3 شکل شمارهی 1-1- هندسهی رادار پسیو
13 شکل شمارهی 2-1- مقایسهی ذخیرهی پهنای باند در سیستم OFDM و FDM
15 شکل شمارهی 2-2- ساختار فرستنده و گیرندهی OFDM
16 شکل شمارهی 2-3- استفاده از پیشوند پرخشی برای جلوگیری از ISI بین سمبلهای OFDM18 شکل شمارهی 2-4- نمای سادهای از فرستنده و گیرندهی OFDM
19 شکل شمارهی 2-5- بلوک دیاگرام فرستنده OFDM19 شکل شمارهی 2-6- بلوک دیاگرام گیرنده OFDM 22 شکل شمارهی 2-7- ساختار فریم OFDM و محل پایلوتها
30 شکل شمارهی 2-8-الف- مدولاسیون QPSK با کد گری
31 شکل شمارهی 2-8-ب- مدولاسیون 16-QAM با کد گری
31 شکل شمارهی 2-8-ج- مدولاسیون 64-QAM با کد گری
45 شکل شمارهی 3-1- نحوه پوشش استاندارد DVB-T روی کره زمین
50 شکل شمارهی 3-2- ساختار کلی فرستنده DVB-T
51 شکل شمارهی 3-3- دیاگرام عملکرد فرستنده تلویزیون دیجیتال
55 شکل شمارهی 3-4- دنباله ارسالی بعد از کدینگ خارجی
61 شکل شمارهی 3-5- دیاگرام عملی گیرندهی زمینی تلویزیون دیجیتال
64 شکل شمارهی 4-1- ساختار گیرندهی مرجع
66شکل شمارهی 4-2- الگوی درج پایلوت در سیستمDVB_T
67 شکل شمارهی 4-3- همزمان سازی
68 شکل شمارهی 4-4- نمایی از همزمان سازی با استفاده از تابع همبستگی سیگنال دریافتی
69 شکل شمارهی 4-5- تأخیر سیگنال دریافتی
70 شکل شمارهی 4-6- مراحل دقیق تخمین و جبران آفست فرکانسی
71 شکل شمارهی 4-7- یک واحد شیفت در اثر ایجاد قسمت صحیح آفست فرکانسی
72 شکل شمارهی 4-8- نمایش از محاسبهی قسمت صحیح آفست فرکانسی بر اساس کورلیشن بین زیرحاملهای پایلوت پیوسته
77 شکل شمارهی 4-9- تخمین بهرهی کانال به ازای هر 3 زیرحامل در هر سمبل
80 شکل شمارهی 4-10- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درونیابی خطی و کمترین مربع خطا
80 شکل شماره ی 4 -11- منحنی Pe بر حسب SNR برای تخمین کانال به روش درونیابی خطی و کمترین مربع خطا و درونیابی nearest، درونیابی spline، درونیابی cubic و درونیابی sinc
81 شکل شمارهی 4-12- منحنی Pe بر حسب SNR برای درونیابی خطی و کمترین مربع خطا
83 شکل شمارهی 4-13- بلوکهای مرحلهی بازتولید
84 شکل شمارهی4-14-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 05.0
84 شکل شمارهی 4-14-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 05.0
84 شکل شمارهی 4-15-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 1.0
85 شکل شمارهی 4-15-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 1.0
85 شکل شمارهی 4-16-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 2.0
85 شکل شمارهی 4-16-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در دامنهیI و Q برابر با 2.0
86 شکل شمارهی 4-17-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
86 شکل شمارهی 4-17-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 02.0
87 شکل شمارهی 4-18-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شمارهی 4-18-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 03.0
87 شکل شمارهی 4-19-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
88 شکل شمارهی 4-19-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم تعادل در فازI و Q برابر با 05.0
89 شکل شمارهی 4-20- طیف فرکانسی OFDM
89 شکل شمارهی 4-21- فیلتر باترورث مورد استفاده
89 شکل شمارهی 4-22- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای حالت فیلتر باترورث
90 شکل شمارهی 4-23-: فیلتر مورد استفاده با dB0.5 ریپل در باند عبور
90 شکل شمارهی 4-24- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB0.5ریپل در باند عبور
90 شکل شمارهی 4-25- فیلتر مورد استفاده با dB1 ریپل در باند عبور
91 شکل شمارهی 4-26- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB1ریپل در باند عبور
91 شکل شمارهی 4-27- فیلتر مورد استفاده با dB2 ریپل در باند عبور
91 شکل شمارهی 4-28- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای عدم یکنواختی پاسخ فرکانسی در فرستنده برای فیلتر با dB2 ریپل در باند عبور
92 شکل شمارهی 4-29- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق
93 شکل شمارهی 4-30- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=4Hz∆ 0.001 آفست فرکانسی
93 شکل شمارهی 4-31- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=24Hz∆ 0.006 آفست فرکانسی
93 شکل شمارهی 4-32- منحنی Pe بر حسب SNR بدون جبران f=40Hz∆ 0.01 آفست فرکانسی
94 شکل شمارهی 4-33- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای آفست فرکانسی دقیق و یک واحد اختلاف در آفست فرکانسی
95 شکل شمارهی 4-34-الف- منحنی Pe بر حسب SNR برای برای سنجش SER
95 شکل شمارهی 4-34-ب- منحنی CA-Loss بر حسب SNR برای برای سنجش SER
فصل اول
1- مقدمه

1-1- مقدمهای بر رادار پسیو
فضای اطراف ما آکنده از امواج رادیویی است که در تمام جهات در حال انتشار میباشد. امواج رادیویی، امواج مغناطیسی میباشند که معمولا توسط آنتن منتشر میشوند. واژهی رادار (Radar) از حروف اول چند کلمهی انگلیسی به معنای آشکارسازی و فاصلهیابی با استفاده از امواج رادیویی، ساخته شده است. این واژه که امروزه در سرتاسر دنیا کاربرد دارد، همانند رادیو و تلویزیون یک اصطلاح بینالمللی شده است. با رادار ميتوان درون محيطي را كه براي چشم، غير قابل نفوذ است ديد مانند تاريكي، باران، مه، برف، غبار و … . امواج رادیویی برد زیادی دارند، توسط انسانها قابل حس نیستند و کشف و دریافت آنها حتی هنگامی که ضعیف هم شدهاند به راحتی امکانپذیر است. بنابراین رادار دستگاهی است که به وسیلهی امواج رادیویی میتواند وجود شیئی را کشف و فاصلهی آن را تعیین نماید. سیستمهای راداری متداول از یک بخش فرستنده و گیرنده تشکیل میشوند که اغلب از یک آنتن برای ارسال و دریافت استفاده میکنند. اولین تجربه در مورد بازتابش امواج رادیویی توسط هرتز آلمانی در سال 1886 بهدست آمد. در سالهای 1920 تا 1930 پیشرفتهایی در جهت ساخت رادار با قابلیتهای تعیین فاصلهی اهداف صورت گرفت. در سال 1960 استفاده از رادارهای هوایی و فضایی توسعه یافت و علاوه بر کاربرد نظامی، جهت نقشهبرداری جغرافیایی و اکتشافات علمی و … مورد استفاده قرار گرفتند. رادارها براساس محل قرار گرفتن فرستنده و گیرنده به رادارهای تکپایه، دوپایه و یا چندپایه تقسیم میشوند. رادارهای اولیه همگی دوپایه بودند. با پیشرفت تکنولوژی آنتنهایی ساخته شدند، که قادر بودند از فرستندگی به گیرندگی سوییچ نمایند. در سال 1936 رادارهای دوپایه جای خود را به رادارهای تکپایه دادند. اجزاء تشکیل دهنده سیستم رادار فرستنده، گیرنده آنتن وسیستمهای الکتریکی جهت ثبت و پردازش اطلاعات میباشد.
از انواع رادارها، رادارهای پسیو میباشند. رادار پسیو را با نامهایPCL و PBR میشناسند]1[. رادار پسیو راداری دو پایه است که میتواند با استفاده از انواع فرستندههای مغتنم بدون اینکه خود مورد شناسایی قرارگیرد، به آشکارسازی اهداف بپردازد و اختلاف زمان بین سیگنالی که مستقیما از فرستنده دریافت میشود و سیگنالهایی را که در اثر تشعشع دریافت میشود را اندازه میگیرد این کار اجازه میدهد تا وضعیت هدف و تحرک آن مشخص گردد. فرستندههای متعدد آنالوگ و دیجیتال VHF رادیویی و UHF تلویزیونی موجود هستند که رادار پسیو میتواند از آنها به عنوان فرستندههای مغتنم استفاده کند.
از مزایای رادارهای PBR میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
پایین بودن هزینهی نگهداری به دلیل نداشتن فرستنده، پایین بودن هزینهی ساخت، پنهانکاری راداری به علت نداشتن امواج ارسالی، اندازهی کوچکتر نسبت به رادارهای اکتیو، امکان ردیابی و مقابله با جنگندههای پنهانکار، غیرقابل ردیابی در مقابل موشکهای ضد تشعشع.
رادارهای پسیو که از فرستندههای مغتنم بهرهبرداری میکنند، دارای ساختار دوپایه مطابق شکل 1-1 میباشند. در این صورت به سیگنالی که بین فرستندهی مغتنم و گیرندهی رادار دوپایه مبادله میشود، سیگنال مسیرمستقیم میگویند و به سیگنالی که بین هدف و گیرندهی رادار دوپایه مبادله میشود، سیگنال هدف گفته میشود]2-3 [.

شکل 1-1: هندسهی رادار پسیو
ایدهی بنیادین رادار پسیو این است که سیگنالهای چند مسیره شامل سیگنال مرجع، سیگنالهای کلاتر و اهداف در کانال مراقبت را گرفته و به تفکیک آنها میپردازد. برای تفکیک مناسب این سیگنالها نیازمند آن هستیم که یک نسخهی خالص از سیگنال کانال مرجع را در اختیار داشته باشیم، معمولا این نسخهی خالص دراختیار نیست و با انجام پیشپردازشهایی روی سیگنال دریافتی، این سیگنال خالص به دست میآید. یکی از روشهای دستیابی به نسخهی اصلی سیگنال کانال مرجع، بازتولید میباشد.
در رادارهای معمولی، زمان ارسال پالس و دریافت آن کاملا شناخته شده است و به رادار این اجازه را میدهد تا فاصله هدف به راحتی محاسبه شود و توسط یک فیلتر تطابق درصد سیگنال به نویز را مشخص نماید. یک رادار پسیو هیچ اطلاعاتی را به طور مستقیم دریافت نمینماید، از این رو باید از یک کانال اختصاصی (که کانال منبع نامیده می شود) استفاده نماید.
یک رادار پسیو برای آشکارسازی اهداف از مراحل زیر استفاده مینماید:
جستجوی منطقه تحت پوشش برای دریافت امواج توسط دریافتکنندههای دیجیتالی بدون نویز
تولید امواج دیجیتال برای تشخیص جهت دریافت امواج و فاصله ارسال شده و قدرت منبع ارسال کننده
فیلترینگ انطباقی برای جداسازی هر سیگنال مستقیم ناخواسته در محدوده تجسس
آمادهسازی سیگنال مشخص شده برای ارسال کننده
رابطه ضربدری برای کانال منبع با کانالهای تجسس برای مشخصکردن رنج بایاستاتیک و داپلر هدف
آشکار سازی با استفاده از میزان هشدار کاذب ( (CFAR
ارتباط و پیگیری هدف در فضای داپلر تحت پوشش که به نام پیگیری خطی شناخته شده است.
ارتباط و ترکیب پیگیری خطی از هر ارسال کننده به شکل ارزیابی نهایی از موقعیت و سمت و سرعت یک هدف به نمایش در میآید]3[.
1-2- مروری بر سیستمDVB-T
امروزه رویکرد وسیعی برای بهرهگیری از تلویزیون دیجیتال ایجاد شدهاست. درحالی ما وارد قرن 21 میشویم که تلویزیون دیجیتال جزء لاینفک شاهراه اطلاعاتی هزارهی جدید میباشد. علت این امر آن است که تلویزیون دیجیتال میتواند مقادیر فراوان اطلاعات را با کمترین هزینه به بیشترین تعداد بینندگان تحویل دهد. هماکنون میتوان تلویزیون دیجیتال را کاملا در کنار دیگر شبکههای انتقال دیجیتال قرار داد و یا ادغام نمود و حتی میتوان آن را به صورت بستهی اطلاعاتی درآورد چنانکه پیش از این چنین امکانی وجود نداشته است.
تلویزیون دیجیتال در مقایسه با تلویزیون آنالوگ سنتی میتواند تعداد برنامههای زیادتری را روی هر محیط انتقالی ارسال نماید زیرا اطلاعات دیجیتال را میتوان با روشهایی که هرگز در تلویزیون آنالوگ امکانپذیر نبوده پردازش و دستکاری نمود. ذخیرهسازی تصاویر دیجیتالی روی کامپیوترها و دیسکها و پخش مستمر آنها روی شبکههای دیجیتال بدون هرگونه افت و اتلاف سیگنال بهسادگی امکانپذیر شدهاست. تصاویر میتوانند ویرایش و بهبود کیفیت داده، فشردهسازی و ذخیرهسازی شده و همچنین ارسال و چاپ گردند. با نمایش تصاویر به صورت ارقامی به دودویی (0و1) تلویزیون دیجیتال دارای انعطافپذیری بسیار بالایی در چگونگی استفاده از اطلاعات دارد. ارسال سیگنالهای تلویزیونی در شکل آنالوگ نیازمند مدارهای اختصاصی هستند که در فرمت دیجیتال میتوانند با مکالمات تلفنی و دادهی کامپیوتری مخلوط شده و سپس روی شبکههای مخابراتی برای پخش ایستگاههای راه دور ارسال گردند. همچنین برنامهها میتوانند روی دیسکهای سخت کامپیوتر ذخیره شده و همزمان بنابه تقاضای یک بیننده برای ارسال بازیابی شوند. ارسال عناصر چندرسانهای ( صدا، تصویر و داده) در فرمت دیجیتال به مشتری این امکان را میدهد که با استفاده از فناوری ارزان و در دسترس رایانههای شخصی به ذخیرهی محتوی آنها بپردازد. یک دیسک سخت کامپیوتر میتواند یک فیلم را ذخیره کرده وبا راههای جدید بازیابی و پردازش کند. پرواضح است این نوآوریها نشاندهندهی یک تغییر انقلابی در پخش سنتی آنالوگ میباشد. برای فائق آمدن برمسائل اجرایی و اطمینان از سازگاری استانداردهای گوناگون با یکدیگر بسیاری از سازمانهای بینالمللی جهت حل و فصل مسائل مهندسی و تعیین چارچوب و استانداردهای لازم برای پیادهسازی تلویزیون دیجیتال فعال هستند.
DVB‏ فناوری ارسال تصاویر بر پایه ‏استاندارد 2‏MPEG-‎‏ است که تحت عنوان تلویزیون دیجیتال مدتی است در چندین کشور جهان مورد استفاده قرار میگیرد و ‏کارکرد آن بدین صورت است که بجای شبکههای آنالوگ معمول، سیستمی مبتنی بر فناوری جدید دیجیتالی بکارگرفته میشود تا علاوه بر آنکه کیفیت تصاویر ارسالی در حد بسیار بالاتری قرارگیرد، بتوان سرویسهای دیگری نیز بر این بستر ارائه ‏داد. علاوه بر کاربرد تجاری گفته شده در سیستم DVB-T، کاربرد نظامی نیز در زمینهی رادارهای پسیو وجود دارد.
همانطور که گفتیم، در سالهای اخیر رادارهای پسیو بسیار مورد توجه واقع شدهاند، از علل این توجهات میتوان به کم هزینه بودن، عدم نیاز به فرستنده خاص، غیر قابل شناسایی بودن و… اشاره کرد. در این رادارها که سیگنالهای

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

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