فهرست مطالب
مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال شانزدهم شماره 4 (زمستان 1398)
- تاریخ انتشار: 1398/11/22
- تعداد عناوین: 14
-
-
گسسته سازی منابع پیوسته جریان صفحه ای برای طراحی آرایه صفحه ای با استفاده از روش حداقل مربعات تکراریصفحات 1-9
در این مقاله، یک روش ساده برای گسسته سازی منابع پیوسته جریان صفحه ای ارائه می شود. ابتدا توزیع جریان منبع پیوسته جریان صفحه ای با استفاده از روش های تبدیل فوریه و تبدیل هنکل، تعیین می شود. سپس به منظور طراحی آرایه صفحه ای آنتنی، این توزیع جریان، گسسته سازی می شود. پرتو تشعشعی ناشی از آرایه حاصل از گسسته سازی منبع پیوسته جریان صفحه ای اندکی با پرتو تشعشعی ناشی از منبع پیوسته جریان صفحه ای متفاوت خواهد بود، بنابراین برای بهبود برخی از مشخصات پرتو تشعشعی این آرایه همچون تراز گلبرگ کناری و ریپل پرتو، می توان از روش حداقل مربعات تکراری استفاده نمود. اساس کار روش پیشنهادی این است که پرتو تشعشعی در یک فرآیند تکراری برای دست یابی به مقادیر مطلوب تراز گلبرگ کناری و ریپل پرتو، تنظیم می شود و سپس جریان عناصر آرایه با استفاده از روش حداقل مربعات تعیین می شوند. در حقیقت ابتدا در هر تکرار، به منظور تنظیم مناسب پرتو تشعشعی، مقادیر پرتو تشعشعی در نقاط ماکزیمم گلبرگ های کناری و در نقاط ماکزیمم و مینیمم گلبرگ اصلی، با مقادیر مطلوب، جایگزین می شوند. سپس با نمونه برداری از پرتو تشعشعی تنظیم شده، یک دستگاه معادلات خطی حاصل می شود که با حل این دستگاه معادلات خطی با استفاده از روش حداقل مربعات، جریان عناصر آرایه تعیین می شوند. روش پیشنهادی را می توان برای بهینه سازی هر آرایه با هندسه دلخواه به کار برد. به منظور بررسی کارایی روش پیشنهادی نیز، چند مثال مختلف شبیه سازی ارائه شده اند.
کلیدواژگان: منبع پیوسته جریان صفحه ای، آرایه صفحه ای، روش حداقل مربعات تکراری، پرتو تشعشعی، گسسته سازی -
صفحات 11-16
در این مقاله به معرفی روش جدیدی از چرخش پرتو آنتن در فرکانس ثابت می پردازیم که بدون استفاده از شیفت دهنده فاز قادر به چرخش پرتو آنتن می باشد. با استفاده از تغییر امپدانس سطحی آنتن فلزی موج نشتی در فرکانس ثابت، می توان نشان داد که قادر به چرخش پرتو بدون استفاده از شیفت دهنده های فازی می باشیم. آنتن موج نشتی مورد نظر در این مقاله آنتن موج نشتی فلزی دندانه ای است که امپدانس سطحی این آنتن با تغییر ارتفاع یا فاصله هوایی بین دندانه ها کنترل و در نتیجه پارامترهای اساسی آنتن موج نشتی به منظور چرخش پرتو در زاویه مورد نظر تغییر خواهند نمود. در این مقاله با شبیه سازی های صورت گرفته نشان می دهیم با تغییر ارتفاع دندانه های آنتن موج نشتی دندانه ای، به میزان یک و نیم میلیمتر در فرکانس GHz10 قادر به چرخش پرتو 25 درجه ای از 11 تا 36 درجه خواهیم بود.
کلیدواژگان: چرخش پرتو، آنتن موج نشتی، امپدانس سطحی، آنتن آرایه ای، ساختار دندانه ای -
صفحات 17-25
در این مقاله، طراحی سیستماتیک و قدم به قدم ماتریس باتلر 4×4 در فرکانس کاری 45.2 گیگاهرتز آورده شده است. با استفاده از روش های افزایش پهنای باند، در این مقاله ماتریس باتلر حاصل دارای پهنای باند بیشتری نسبت به طراحی های دیگر انجام گرفته در این باند فرکانسی است. مزیت های مهم طراحی ارائه شده، تک لایه بودن ساختار، ابعاد فشرده و سادگی روش کار همراه با کلی بودن طراحی است که می توان الگوریتم این کار را در فرکانس های دیگر نیز به کار گرفت. ماتریس باتلر مورد نظر بر روی زیرلایه FR4 در ابعاد 125×113×0.5 mm طراحی شده است. به منظور افزایش پهنای باند، از عنصرهای بهبود یافته ی ریزنواری پسیو همانند کوپلر جهت دار شاخه ای 90 درجه، تقاطع و تغییردهنده ی فاز شیفمن استفاده شده است. در این طرح، ایزولاسیون 20-25 دسیبل در فرکانس مرکزی حاصل شده است و همچنین اختلاف فازهای ایجاد شده در خروجی منطبق با تئوری چرخش پرتو در سیستم های آرایه فازی است. پهنای باند حاصل شده از پاسخ فاز 10± درجه در فرکانس مرکزی بیش از 10% است. کاربرد این ماتریس باتلر در شبکه تغذیه آنتن های آرایه فازی به منظور ایجاد پرتوهای متعامد در جهات مورد نظر از فضا است. در این مقاله، طراحی سیستماتیک و قدم به قدم ماتریس باتلر 4×4 در فرکانس کاری 45/2 گیگاهرتز آورده شده است. با استفاده از روش های افزایش پهنای باند، در این مقاله ماتریس باتلر حاصل دارای پهنای باند بیشتری نسبت به طراحی های دیگر انجام گرفته در این باند فرکانسی است. مزیت های مهم طراحی ارائه شده، تک لایه بودن ساختار، ابعاد فشرده و سادگی روش کار همراه با کلی بودن طراحی است که می توان الگوریتم این کار را در فرکانس های دیگر نیز به کار گرفت. ماتریس باتلر مورد نظر بر روی زیرلایه FR4 در ابعاد 125×113×0.5 mm طراحی شده است. به منظور افزایش پهنای باند، از عنصرهای بهبود یافته ی ریزنواری پسیو همانند کوپلر جهت دار شاخه ای 90 درجه، تقاطع و تغییردهنده ی فاز شیفمن استفاده شده است. در این طرح، ایزولاسیون 20-25 دسیبل در فرکانس مرکزی حاصل شده است و همچنین اختلاف فازهای ایجاد شده در خروجی منطبق با تئوری چرخش پرتو در سیستم های آرایه فازی است. پهنای باند حاصل شده از پاسخ فاز 10± درجه در فرکانس مرکزی بیش از 10% است. کاربرد این ماتریس باتلر در شبکه تغذیه آنتن های آرایه فازی به منظور ایجاد پرتوهای متعامد در جهات مورد نظر از فضا است.
کلیدواژگان: آرایه فازی، ایزولاسیون، تقاطع، ماتریس باتلر، ریزنوار، تغییردهنده فاز شیفمن -
صفحات 27-33
در این مقاله، یک آنتن دوقطبی فوق پهن باند با ساختاری ساده، جدید و ارزان ارائه شده است. پهنای باند امپدانسی این آنتن با معیار (S11≤-10dB) در محدوده فرکانسی (1.2_4.55GHz) برابر 116% است. بخش اعظم باند فرکانسی L، تمام محدوده ی باند S و قسمتی از باند C توسط این آنتن با پلاریزاسیون خطی پوشش داده شده است که در آن مقدار حداقل و حداکثر گین به ترتیب 2.48dBi و 7.48dBi است. با وجود الگوی تشعشعی شبه ایزوتروپیک، گین بیش از 7dBi به خصوص در محدوده ی باند فرکانسی پرکاربرد 2.4GHz، شرایط مطلوبی را برای این آنتن ایجاد کرده است. برای تغذیه آنتن از کابل هم محور 50 اهم استفاده شده و حذف جریان برگشتی و ایجاد تطبیق امپدانس با خط انتقال توسط بالن بازوکا انجام گرفته است. تحلیل توزیع جریان و میدان های الکتریکی و مغناطیسی بر روی المان دوقطبی ارائه شده است و در پارامترهای شبیه سازی و اندازه گیری شده S11، گین و الگوی تشعشعی تطابق قابل قبولی دیده می شود.
کلیدواژگان: آنتن دوقطبی، فوق پهن باند، ارزان قیمت، بالن بازوکا -
صفحات 35-42
در این مقاله، یک آنتن چند ورودی/چند خروجی جهت استفاده در سامانه های LTE معرفی شده است. این آنتن از یک پچ مشترک، دو زمین و خط تغذیه جداگانه برای هر پورت تشکیل یافته که جهت کاهش کوپلینگ بین پورت ها، دو خط تغذیه به صورت عمود بر هم قرار داده شده اند. همچنین یک شکاف T شکل در آن جهت بهبود ایزولاسیون بین دو پورت تعبیه شده است. در این طراحی از دو المان تشعشعی L شکل که توسط دو سوراخ متالیزه شده به پچ وصل هستند، جهت تولید دو فرکانس رزونانسی استفاده شده است. ابعاد فیزیکی آنتن 5/37×38 میلی متر مربع بوده و آنتن بعد از بهینه سازی ساخت و تست شده است. در این آنتن هنگام تحریک پورت شماره یک، باند فرکانسی 96/2-69/1 گیگاهرتز را پوشش داده و در پورت شماره دو باند فرکانسی 67/2-92/1 گیگاهرتز را پوشش می دهد و طبق نتایج اندازه گیری شده از ایزولاسیون خوبی (کمتر از 10- دسی بل) بین دو پورت برخوردار بوده و دارای ضریب پایینی برای کوپلینگ بین دو پورت است. بنابراین این آنتن برای کاربردهای باند LTE مناسب است.
کلیدواژگان: آنتن مایکرواستریپی، آنتن مسطح، سیستم چند ورودی- چندخروجی، LTE -
صفحات 43-48
در مقاله پیش روی شما، پارامترهای مدل خط شکل دهی پالس بلوملین با استفاده از پدیده انعکاس موج ولتاژ در خطوط انتقال به طور دقیق محاسبه شده است. تاثیر اغتشاش پارامترهای مختلف این مدل از جمله شعاع هادی، طول خط، امپدانس بار و دی الکتریک خط، بر شکل پالس ولتاژ خروجی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس برای داشتن یک پالس تیز و صاف پارامترهای خط به صورت بهینه طراحی شده اند. از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی طراحی کمک گرفته شده است. در نهایت برای تایید درستی پارامترهای مدل به دست آمده، پالس خروجی خط طراحی شده با پالس های ایده آل و نرمال در یک خط واقعی مقایسه شده اند. پالس های خروجی این سیستم دارای کاربردهای فراوانی در حوزه های صنعتی، زیست محیطی، پزشکی و نظامی هستند.
کلیدواژگان: پالس الکترومغناطیسی، خط شکل دهی پالس بلوملین، اغتشاش پارامترها، طراحی، بهینه سازی -
صفحات 49-57
در این مقاله یک اسیلاتور متعامد CMOS LC تزویج چندگانه (MC-QO) به منظور تولید سیگنال های متعامد با نویز فاز کم و توان مصرفی پایین ارائه شده است. دراین کار، هسته ی اسیلاتور توسط شبکه تزویج فعال و پسیو در هر طبقه تزویج می شود. در شبکه تزویج فعال از تکنیک برش جریان دینامیکی فعال استفاده شده که خود به تنهایی موجب تولید شیفت فاز و در نتیجه اصلاح نویز و خطای فاز در سیگنال خروجی می شود. اما برای بهبود این عملکرد، از تزویج پسیو نیز در این کار کمک گرفته شده است. شبکه تزویج پسیو شامل یک فیلتر RLC می باشد که علاوه بر کاهش ذاتی نویز، سبب تولید فاز جبران کننده جهت کاهش شیفت فاز رزوناتور (RPS) به منظور بهبود نویز فاز خواهد شد که نتایج تحلیل نیز آن را تائید می کند. استفاده از دو مسیر برای تزویج کمک شایانی در افزایش ضریب تزویج داشته که موجب بهبود دقت فاز خروجی می شود. این در حالیست که شبکه تزویج پسیو هیچ توانی مصرف نمی کند. علاوه بر این، بکار گیری تکنیک شکل دهی جریان در منبع جریان دم، سبب بهبود عملکرد مدار می شود. جهت تائید عملکرد ساختار اسیلاتور متعامد پیشنهادی و تحلیل های ارائه شده، اسیلاتور تزویج چندگانه در تکنولوژیTSMC 18/0 میکرومتر CMOS فرکانس رادیویی و در فرکانس پایه 3/38 گیگا هرتز شبیه سازی شده است. مصرف توان 4/6 میلی وات از منبع تغذیه 1/8 ولت بوده، نویز فاز 128/2- (دسی بل/ هرتز) در آفست 1 مگاهرتز و 138/5- (دسی بل/ هرتز) در آفست 3 مگاهرتز با ضریب کیفیت 10/8می باشد و در نهایت معیار شایستگی مطلوب 192/5- (دسی بل/هرتز) در فرکانس آفست 1 مگاهرتز بدست آمده است.
کلیدواژگان: CMOS فرکانس رادیویی، اسیلاتور متعامد LC، نویز فاز، دقت فاز، مصرف توان -
صفحات 59-68
در این مقاله طراحی و پیاده سازی یک مدولاتور چند استانداردی دلتا سیگمای متعامد[i] (QDSM) با ساختاری جدید ارائه شده است. مدولاتور پیشنهادی، مرتبه سه پایین گذر [ii] (LP) است که به روش زمان پیوسته [iii] (CT) و با توپولوژی پیشخور [iv] (FF) برای گیرنده های Low-IF طراحی شده است.این مدولاتور قابلیت پشتیبانی گیرنده هایی با استانداردهای مخابراتی WLAN/WCDMA/GSM را دارد. این مدولاتور در مد GSM بصورت حقیقی و تک بیتی کار می کند و در مدهای WLAN/WCDMA جهت دستیابی به پهنای باند و نرخ سیگنال به نویز [v] (SNR) مورد نیاز، بصورت مدولاتور متعامد چند بیتی کار می کند. جهت حذف خطای DAC در مسیرهای I و Q، DAC مختلط طراحی و پیاده سازی شده است. با پیاده سازی مدولاتور حاضر در سطح ترانزیستور، SNR بدست آمده برای مدهای عملیاتی WLAN/WCDMA/GSM بترتیب برابر dB81.63 / 75.9 / 54 و مقدار ضریب شایستگی(FOM) [vi] بترتیب(pj/s) 1.63 / 0.6 / 0.824 (dB 156.24 / 163.35 / 131.06) محاسبه شده است.
کلیدواژگان: مدولاتور دلتا سیگمای متعامد، چند استانداردی، WLAN، WCDMA، GSM، گیرنده Low-IF -
صفحات 69-77
یک بالون مایکرواستریپ دو بانده بر اساس زنجیر کردن یک مقسم توان ویلکینسون چندقسمتی با تغییر دهنده فاز 180 درجه با استفاده از الگوریتم بهینه سازی کمترین مربعات ارائه شده است. نوآوری این ساختار آن است که با تنظیم ابعاد خط انتقال های به کار رفته، علاوه بر دست یابی به امپدانس های دلخواه در ورودی و خروجی امکان تغییر نسبت تقسیم توان بین دو خروجی را یافته ایم. ابتدا یک تئوری کلی برای تحلیل این ساختار به کمک ماتریس های انتقال بیان شده است. سپس طراحی بهینه ساختار بالون با استفاده از روش کمترین مربعات خطا صورت گرفته است. به منظور اثبات درستی روش، یک بالون نمونه ساخته و تست شده است. اندازه گیری های ساختار اول نشان می دهد که تلفات بازگشتی در دهانه های متعادل و نامتعادل به اندازه حداقل 10 دسیبل در باند های فرکانسی 2.5 تا 5.5 گیگاهرتز و 10.1 تا 13 گیگاهرتز حاصل شده است. در این باندهای فرکانسی ایزولاسیون بین دهانه های متعادل کمتر از 15- دسیبل می باشد. حال آن که میزان عدم تعادل دامنه و فاز بین دهانه های متعادل کمتر از 0.6 دسیبل و °7± است. این بالون به شکل مناسب برای لینک به سمت پایین تلویزیون ماهواره ای طراحی شده است.
کلیدواژگان: تغییر دهنده فاز شیفمن، تقسیم توان دلخواه، بالون دوجهته چند طبقه -
صفحات 79-87
این مقاله درصدد بهبود خطینگی تقویت کننده کم نویز است که با موازی کردن یک مسیر کمکی به تقویت کننده ی اصلی به دست می آید و نیز برای دستیابی به بهره بیشتر از ترکیب کسکود استفاده شده است، در مدار پیشنهادشده از طریق ایجاد مسیر کمکی و سلف های اضافه شده در پایه سورس ترانزیستور، دامنه و فاز تنظیم می شود. به این ترتیب کنترل ضریب غیرخطی مرتبه سوم ممکن می گردد، تا درنهایت ضریب غیرخطی مرتبه سوم کل را تا حد امکان کوچک نمود. همچنین اثر ضریب غیرخطی مرتبه دوم بروی IIP3 موردبررسی قرار می گیرد. معمولا برای تحلیل اثرات غیرخطی، از تحلیل سری توانی استفاده می شود. پیشنهاد روش (DS) ارائه شده در این مقاله، قابلیت اضافه شدن به انواع مدارهای تقویت کننده را دارا است چراکه به صورت موازی با تقویت کننده اصلی قرار می گیرد. در این شبیه سازی از تکنولوژی TSMC_RF 180 nm استفاده شده است. نتایج به دست آمده مقدار بهره را در حدود 18dB، عدد نویز 2.43dB و مقدار IIP3 در حدود +7.5dB نشان می دهد.
کلیدواژگان: خطی سازی، تقویت کننده کم نویز، LNA، Feed Forward، Derivative superposition (DS) -
صفحات 89-99
شبکه های بی سیم در مقایسه با شبکه های سیمی ویژگی های کاربردی تری دارند. یکی از مهم ترین مشکلات کانال های بی سیم مشکل محوشدگی است که به معنای تصادفی بودن تغییرات کانال است و منجر به افت عملکرد در سیستم بی سیم می شود. یکی از راه های مقابله با این اثر استفاده از مخابرات مشارکتی است. استفاده از رله منجر به پوشش بیشتر شبکه، افزایش ظرفیت شبکه و مصرف توان کمتر می شود. از طرفی استفاده بهتر از طیف های مخابراتی مبحثی به نام مخابرات رادیو شناختمند را مطرح کرده است، که در آن از طیف های موجود به شکل بهینه بهره گرفته می شود. شبکه های رادیو شناختمند مشارکتی خواص شبکه های رادیو شناختمند و مشارکتی را دارا هستند. مشارکت در شبکه های رادیو شناختمند در دو حوزه سنجش طیف و کمک به ارسال داده کاربر اولیه تعریف می شود و باعث بهبود عملکرد این شبکه ها می شود. همچنین نسل جدید سیستم های مخابراتی و موبایل به دلیل حجم بالای ترافیک اطلاعات به ظرفیت و انرژی زیادی نیاز دارند. بنابراین، یکی از مسائل مورد بحث در این زمینه نحوه تامین انرژی سیستم ها است. از طرفی تامین انرژی مصرفی با شارژ یا جایگزین کردن منبع انرژی همواره مشکل ساز و پرهزینه بوده است. از این رو برداشت انرژی از محیط اطراف و به خصوص از سیگنال رادیو فرکانسی به رفع این مشکل در سیستم های مخابراتی کمک می کند. استفاده از سیستم های رادیوشناختمند مشارکتی با قابلیت برداشت انرژی می تواند عملکرد سیستم را بهبود بخشد.در این مقاله مدل سیستمی برای شبکه های رادیو شناختمند مشارکتی با قابلیت برداشت انرژی پیشنهاد شده است. در مدل سیستم پیشنهادی یکی از کاربران ثانویه بصورت انتخابی بعنوان رله در ارسال کاربر اولیه مشارکت می کند و همه کاربران ثانویه از سیگنال رادیویی انرژی برداشت می کنند. تحلیل ریاضی و شبیه سازی احتمال قطع کاربران اولیه و ثانویه مورد بررسی قرار گرفته است و روی پارامترهای موجود و تاثیر آن ها روی مدل پیشنهادی بحث شده است. همچنین تاثیر روش های مختلف گزینش رله و سیستم های چند کاربره رادیو شناختمند روی عملکرد مدل پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژگان: مخابرات بی سیم، شبکه های مشارکتی، شبکه های رادیو شناختمند، برداشت انرژی، احتمال قطع، انتخاب رله -
صفحات 101-111
شبکه های رادیوشناختی یکی از راهکار های پیشنهادشده برای مقابله با کمبود طیف در سرویس های مبتنی بر مخابرات بی سیم است. حسگری طیفی فرایندی حیاتی در شبکه های رادیو شناختی است که هرگونه تداخل در عملکرد آن سبب آسیب رسیدن به شبکه می شود. در این مقاله مهاجم هوشمندی معرفی شده است که در طی زمان حسگری، طیف را حس می کند و به محض خارج شدن کاربر اولیه وارد کانال می شود و با تقلید رفتار کاربر اولیه سعی در تصاحب طیف دارد. ترافیک کاربر اولیه و مهاجم هوشمند تقلیدکننده ی کاربر اولیه به صورت فرایند مارکوف وابسته به زمان مدل شده است. در ادامه با محاسبه ی عملکرد شبکه ی رادیوشناختی و برون دهی شبکه ی کاربران ثانویه در حضور مهاجم هوشمند تقلیدکننده ی کاربر اولیه، تاثیر پارامترهای ترافیک کاربر اولیه و مهاجم هوشمند تقلیدکننده ی کاربر اولیه بر آن ها موردبررسی قرارگرفته است. هم چنین حمله ی مهاجم تقلیدکننده ی کاربر اولیه در روش های سنتی و حمله به صورت هوشمند مورد مقایسه قرارگرفته است، نتایج نشان می دهند در حالت حمله به صورت هوشمند، برون دهی شبکه ی کاربران ثانویه بیشتر مورد آسیب قرار می گیرد و حتی در صورت انتخاب پارامترهای ترافیک حمله ی مناسب می توان برون دهی را به صفر رساند.
کلیدواژگان: شبکه های رادیو شناختی، حسگری طیفی، امنیت شبکه، مهاجم هوشمند تقلیدکننده ی کاربر اولیه، برون دهی شبکه -
صفحات 113-121
در این مقاله، امنیت لایه فیزیکی در شبکه رله ای بافردار رادیوشناختی که از روش لایه زیرین طیف استفاده می کند، بر روی کانال هایی با محوشوندگی رایلی مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. در این شبکه رادیوشناختی، ارسال اطلاعات از فرستنده به گیرنده، از طریق رله مجهز به بافر و در حضور شنودگر غیرفعال با قابلیت شنود اطلاعات صورت می گیرد. برای ارزیابی میزان امنیت اطلاعات تبادلی، احتمال قطع محرمانگی به عنوان معیاری مهم برای ارزیابی عملکرد محرمانگی شبکه در لایه فیزیکی در نظر گرفته شده و رابطه ریاضی احتمال قطع محرمانگی به صورت فرم بسته به دست می آید. نتایج عددی حاصل از رابطه ریاضی احتمال قطع محرمانگی با روش مونت-کارلو برای ارزیابی امنیت لایه فیزیکی سیستم موردنظر به ازای پارامترهای مختلف آورده می شود. همچنین تاثیر وجود بافر نیز در این سیستم، ارزیابی می گردد. با بررسی نتایج، ملاحظه می شود که صرف نظر از تاخیر به وجود آمده توسط بافر، وجود بافر در رله و افزایش طول آن از L=2 به L=20 موجب کاهش احتمال قطع محرمانگی سیستم از 0.01 به 0.001 می شود. این کاهش بیانگر بهبود 10 برابری احتمال قطع محرمانگی است. همچنین نشان داده شده است که برای احتمال قطع 0.001، رله بافردار حدود 3 dB نسبت به حالت بدون بافر عملکرد بهتری از لحاظ نسبت سیگنال به نویز دارد.
کلیدواژگان: شبکه رادیوشناختی، امنیت لایه فیزیکی، شبکه های رله ای، بافر، احتمال قطع محرمانگی، محوشوندگی رایلی -
صفحات 123-134
در این مقاله موضوع قیمت گذاری و تخصیص منابع در شبکه های دسترسی ناهمگون بی سیم مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به وجود نظریه های غنی اقتصاد خرد در بازارهای رقابتی، در این مقاله موضوع قیمت گذاری و تخصیص منابع در شبکه های دسترسی ناهمگون بی سیم را از این رویکرد، مورد بررسی و تحلیل قرار دادیم. با بیان چند فرضیه و قضیه، مباحث مربوط به سرویس رومینگ و دیگر ویژگی هایی که مخصوص شبکه های بی سیم و کاربران این شبکه ها می باشد،یک مدل اقتصاد رقابتی با الهام از نظریه اقتصاد خرد در بازارهای رقابتی کامل، ارائه گردیده است. بدین ترتیب، قیمت گذاری برای هر یک از شبکه ها با توجه به میزان پهنای باند تدارک دیده شده توسط آن شبکه و میزان علاقمندی کاربران، توسط کاربران تعیین می شود و شبکه ها نیز با توجه به قیمتی که پهنای باند آن ها خریداری می شود، میزان تولید خود را تنظیم می کنند. در نهایت اثبات شده است که تخصیص صورت گرفته بر اساس این مدل که همه عامل های آن بر مبنای رفتار عاقلانه و خودخواهانه عمل می کنند، بهینه پرتو می باشد و قیمت فروش سرویس برای تمامی شبکه ها منفعت آور است.
کلیدواژگان: شبکه های دسترسی ناهمگون بی سیم، قیمت گذاری پویا، تخصیص منابع، اقتصاد خرد، بهینه پرتو
-
Pages 1-9
In this paper, a simple method for the discretization of planar continuous current sources is presented. First, the planar current distribution is determined by the Fourier and Inverse Hankel Transforms. Then it is discretized for the design of a planar array. The radiation pattern of the array of discrete elements will be quite different from that of the planar continuous current source. Therefore, for the improvement of its radiation characteristics, such as side-lobe level and ripple in the pattern, the iterative method of least squares is used. The desired radiation characteristics of the array, such as the side-lobe level and ripple of pattern, are achieved by an iterative algorithm of the method of least squares together with the array element excitations. Indeed, first, in each iteration, in order to properly adjust the radiation pattern, the values of radiation pattern at the maximum points of the side-lobes and at the maximum and minimum points of the main-lobe, are replaced with the desired values. Then, by sampling of the adjusted radiation pattern, a linear equation system is obtained which by solving this linear equation system by using the method of least squares, the excitation currents of array elements are determined. The proposed method can be used to optimize any array with arbitrary configuration. Several examples of simulations have been presented to verify the efficacy of the proposed method.
Keywords: Planar Continuous Current Source, Planar Array, Iterative Least Squares Method, Radiation Pattern, Discretization -
Pages 11-16
In this paper, we present a new rule of antenna fix frequency beam scanning that scan the beam without using of phase shifters. We present antenna beam scanning by changing of surface impedance in Metallic leaky wave antenna. Our leaky wave antenna in this paper is Metallic corrugated leaky wave antenna that Surface impedance of this antenna controlled by height or gap distance of cogs and varies the basic parameter of leaky wave antenna for scanning the antenna main beam. With 1.5mm cog’s heights varying in 10GHz, the antenna main beam sweep 25 degree of space from 11 degree to 36 degree.
Keywords: Beam Scanning, Leaky wave Antenna, Surface Impedance, Array Antenna, Corrugated Structure -
Pages 17-25
In this paper, Design and simulation of 4×4 Butler matrix in 2.45 GHz is proposed. This network is utilized to feed of phased array antenna in order to create patterns in proper direction of space. The Butler matrix is designed on FR4 substrate by 125×113×0.5 mm dimensions. To enhancing the bandwidth, improved microstrip passive elements such as directional branch-line hybrid coupler, cross over and Schiffman phase shifter are used. In the proposed design, isolation of 20-25dB at the central frequency is achieved, and outputs phase differences are coinciding to Butler matrix theory. The resulting bandwidth of ±10º phase response is more than 10% in the central frequency.
Keywords: Phased array, isolation, cross over, Butler matrix, microstrip, Schiffman phase shifter -
Pages 27-33
In this paper, a novel ultra-wideband dipole antenna with a simple structure and low cost is presented. The impedance bandwidth (S11≤10 dB) of the proposed antenna is (1.2_4.55GHz) 116%. The whole of S-band frequency (2_4GHz) is covered completely and a part of L, C frequency bands are enveloped. The minimum and maximum gains in operation bandwidth are 2.48dBi and 7.48dBi respectively. The 50-ohm coaxial cable is utilized for feeding the antenna. To eliminate the backflow of the antenna and impedance matching with the coaxial transmission line, a Bazooka balun is adopted. Analysis of the current distribution and electric and magnetic fields on the dipole element have been conducted. A prototype of the antenna is fabricated and return loss, gain and radiation pattern are simulated and measured. The simulation and measurement parameters are suitable agreement.
Keywords: Dipole Antenna, Ultra-Wideband, Low Cost, Bazooka Balun -
Pages 35-42
A compact multiple-input–multiple-output (MIMO) antenna is presented for Long Term Evolution (LTE) applications. The antenna consists of a common square patch for ports and two ground plane with two separated microstrip feed lines. The antenna feed lines are placed perpendicularly to each other to obtain high isolation, and a T-shaped slot is added to reduce the mutual coupling of antenna elements in the operating frequency band. In this design two L-shaped radiator-elements are used for exiting two resonance frequencies that have connected to the patch by two metalized vias. The proposed MIMO antenna has a compact size of 38×37.5 mm, and the antenna prototype is fabricated and measured. The measured results show that the proposed antenna design achieves an impedance bandwidth of larger than 1.92–2.67 GHz for port-1 and 1.69-2.96 GHz for port-2, low mutual coupling of less than 10 dB, and a low envelope correlation coefficient across the frequency band, which are suitable for portable LTE applications.
Keywords: Microstrip Antenna, Planar Antenna, MIMO, LTE -
Pages 43-48
In this paper, a Blumlein pulse forming line was modeled by echo phenomena in voltage transient wave in transmission lines. The effects of parameters disturbance were studied on output voltage pulse. These parameters are radius of connector, load impedance, line dielectric. Then an optimal line was designed for having a sharp pulse. The genetic algorithm was applied for line parameters optimization. The model parameters were validated by comparison output pulse with a real line and ideal pulses. The output pulses of the system have many applications in industrial, environmental, medical and military.
Keywords: Electromagnetic Pulse, Blumlein Pulse Forming line, Parameter Disturbance, Design, Optimization -
Pages 49-57
In this paper, a Multiple Coupled CMOS LC Quadrature Oscillator (MC-QO) in order to generate quadrature signals with a favorable phase noise and low power consumption is presented. In this work, the core of oscillator is coupled by the different passive and active coupling techniques in each stage. The active dynamic current-clipping technique is applied in the active coupling network, which can provides phase shift alone and results into the phase error and phase noise corrections of output signal. However, the passive coupling technique is also used in order to increase the corrections further. The passive coupling network consists of one RLC filter that besides the inherent reduction of noise, it provides compensating phase for reducing the resonator phase shift (RPS) in order to improve phase noise, which is proven by the analysis results. Using two coupling paths has a big contribution for increasing the coupling factor’s value, which leads to the improvement of output’s phase accuracy. Meanwhile, the passive coupling network does not dissipate additional power. Moreover, the applied tail current-shaping technique in the source of tail current causes the improvement of circuit’s performance. To confirm the validity of the proposed quadrature oscillator’s performance and the presented analysis, the MC-QO is simulated in TSMC 0.18RF-CMOS technology at 3.38 GHz fundamental frequency. The power consumption is 4.6 mW from 1.8 V power supply, the phase noise is -128.2 (dBc/Hz) @ 1MHz and -138.5 (dBc/Hz) @ 3 MHz offset frequencies with the quality factor (Q10.8). Eventually, the excellent Figure of Merit (FOM) of -192.25 (dBc/HZ) at 1 MHz offset frequency is achieved.
Keywords: RF CMOS, LC Quadrature Oscillator, Phase Noise, Phase Accuracy, Power Consumption -
Pages 59-68
In this paper, design and implementation of a multi-standard quadrature delta-sigma modulator (QDSM) with a new structure is presented. This third order, FF, continuous time (CT), low pass (LP) QDSM is designed to supported the WLAN/WCDMA/GSM standards in low-IF receivers. The modulator is operates at single-bit real state in GSM mode and -to achieve the required bandwidth and SNR- multi-bit quadrature state in WLAN/WCDMA modes. To remove the DACs errors between I and Q paths, the DACs are designed to complex. Implemented in 180-nm CMOS, the modulator achieves 54/75.9/81.63 dB SNR and 1.63/0.6/0.824 (pj/s Walden FoM) (131.06/163.35/156.24 dB Schreier FoM) FOM for WLAN/WCDMA/GSM operating modes respectively.
Keywords: quadrature delta-sigma modulator, multi-standard, WLAN, WCDMA, GSM, LOW-IF receiver -
Pages 69-77
A reciprocal dual-band BALUN is designed by the series connection of a multi-stage Wilkinson power divider and a 180° phase shifter. The use of the word “reciprocal” is due to the fact that if the unbalanced input and balanced outputs are replaced, it also has a proper performance. As a proof of concept, a prototype model is fabricated and measured. The return loss is less than 10dB in the frequency bands 2.5 to 5.5 GHz and 10.1 to 13 GHz. The isolation between the balanced ports is better than -15dB. Simultaneously, the unbalance between the amplitudes and phases of balanced ports is less than 0.6 dB and , respectively. This BALUN is designed appropriately for TV satellite downlink.
Keywords: Phase shifter, arbitrary power division ratio, multi-stage reciprocal BALUN -
Pages 79-87
An improvement in linearity of LNA amplifiers is achieved in proposed paper using auxiliary path, paralleled with the main amplifier. Moreover a cascode structure is employed to reach better amplifier parameter. Phase and amplitude are set through the second path and additional inductances in this transistor Source. Consequently non-linearity coefficient is controlled which leads to minimize the overall non-linearity coefficient. An investigation is also conducted on second-order non linearity coefficient which directly influences on IIP3. Power analyses can be used for it buta volterra analysis is applied for more accuracy and better nonlinearity modeling. DS method which is proposed in this paper can be added to various amplifier circuits since it parallels with the main circuit. Noise figure is controlled since the gates of transistors are not connected together directly. In this case we have reached an appropriate linearity which was anticipated the simulation results show a gain of 18dB, a noise figure of 2.43dB, and an IIP3 of 7.5dBm. All simulations are carried out using in 0.18 µm TSMC-RF technology.
Keywords: Linearization Technique, LNA, Feed Forward, Derivative Superposition (DS) -
Pages 89-99
Compared with wired networks, wireless networks have more practical features. One of the main problems in wireless channels is fading, in which the channel changes randomly that results in degrading the performance of the wireless system. One solution to deal with this effect is using cooperative communication. Using relays increases the coverage and the capacity of the network and reduces the power consumption. Moreover, the efficient use of the radio spectrum has introduced another subject called cognitive communication in which the available spectrum is used more efficiently. Cooperative cognitive radio networks have cooperative and cognitive radio networks properties. Cooperation is used in the spectrum sensing and in helping to send the primary user data in cognitive radio networks which improves the network performance. Besides, the new generation of telecommunication and mobile systems require high capacity and lots of energy due to the large amount of information traffic. Therefore, one of the issues discussed in this field is how to supply the energy of the system. Supplying the consuming energy by charging or replacing the energy source has always been problematic and costly. Thus, the harvested energy from the environment and especially the radio frequency signal can resolve this problem in communication systems. Using cooperative systems and cognitive radio networks with energy harvesting capability can improve the system performance. In this paper, a system model for cooperative cognitive radio networks with energy harvesting capability is proposed. In the proposed system model, one of the secondary users is selected as a relay to send the primary user information and all the secondary users harvest energy from the radio frequency signal. Mathematical analysis and simulation of the outage probability of the primary and secondary users are investigated. Moreover, the available parameters and their impact on the proposed model are discussed. Impact of relay selection methods, cognitive radio multi-user systems on the proposed model have been investigated.
Keywords: Wireless Communication, Cooperative Communication, Cognitive Radio Networks, Energy Harvesting, Outage Probability, Multi-User, Relay Selection -
Pages 101-111
Cognitive radio network is one of the proposed solutions to handle the scarcity of spectrum in the wireless communications systems. Spectrum sensing is the key step in the cognitive radio implementation and any problem in this functionality leads to the severe degradation in network performance. In this paper, a smart attacker is introduced which during the sensing period time, senses the spectrum and whenever primary user leaves, enters to channel. Then by emulating the behavior of the primary user, the attacker tries to reduce the spectral efficiency. We model the primary user and smart primary user emulation attacker traffics by a time dependent Markov process. By calculating the performance of the cognitive radio network and throughput of secondary user’s network in the presence of the smart primary user emulation attacker, the impact of the traffic parameters over such performances are evaluated. Also launching primary user emulation attack in conventional and smart attacking methods are compared. The simulation results demonstrate that in the case of smart attacking, the throughput of the secondary user’s network degrades considerably and if the appropriate attack traffic parameters are chosen, throughput might get close to zero.
Keywords: Cognitive radio networks, Spectrum sensing, Network security, Smart primary user emulation attacker, Network throughput -
Pages 113-121
In this paper, we investigate the physical layer security performance of a buffer-aided cognitive relay network over Rayleigh fading channels, where an underlay cognitive radio system is employed. In this network, a cognitive transmitter communicates with a cognitive receiver through a buffer-aided relay, in the presence of an eavesdropper overhearing the transmitted information. To evaluate the secrecy performance of the system, secrecy outage probability (SOP) has been used as a popular performance metric, where a closed-form expression is obtained. Numerical results obtained from the derived SOP expression, along with the Monte-Carlo simulation results are provided to evaluate the secrecy performance of the system under different system parameters. In addition, the secrecy performance of the system without buffer is evaluated and compared with that of the buffer-aided system. Assuming that the delay caused by buffer is negligible, it is shown that increasing the buffer size from L=2 to L=20 leads to a decrease in SOP from 10-2 to 10-3, indicating a performance improvement in the order of about 10. Moreover, buffer-aided relay system achieves 3 dB SNR gain compared to the performance of the system without buffer, at the SOP of 10-3.
Keywords: Cognitive Radio Networks, PHY Security, Relay Networks, Buffer-Aided Relay, Secrecy Outage Probability, Rayleigh Fading -
Pages 123-134
In this paper, the pricing and bandwidth allocation in heterogeneous wireless access networks is studied. Demand modeling and resource allocation in heterogeneous wireless access networks is carried out using the theories of microeconomics in competitive markets. A competitive market model for bandwidth allocation and pricing is presented where new relaxation models and propositions are developed to address various aspects of the operation of wirless access networks such as roaming and hand off control. We used the existing market theories to develop a solution for pricing of a unit of bandwidth of each network based on the marginal cost of the product. The client preferences with regard to available networks are also modeled in our network market model. On the other hand, network providers also adjust their product offering according to the market price. We prove that the user and bandwidth assignment made on the basis of this model where all agents have rational behavior is Pareto optimum that maximizes the utility of networks and clients.
Keywords: Heterogeneous wireless access networks, dynamic pricing, resource allocation, Microeconomics, Pareto optimum
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.