پایان نامه ارشد برق کنترل تداخل بین سلولی در لینک پایین رونده 3GPP-LTE با استفاده از عدد مجدد فرکانسی به صورت وفقی

اختصاصی از سورنا فایل پایان نامه ارشد برق کنترل تداخل بین سلولی در لینک پایین رونده 3GPP-LTE با استفاده از عدد مجدد فرکانسی به صورت وفقی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده
3GPP-Long Term Evolition، یکی از پنج استانداردی اصلی است که به عنوان 3.9G شناخته می شود.

LTE قدم بعدی در سرویس های نسل سوم است. مهمترین هدف LTE، افرایش نرخ داده تا 300Mbps، کاهش تأخیر کمتر از 10ms و افزایش راندمان طیف مورد نظر است. کنترل تداخل بین سلولی یکی از روش هایی است که برای بهبود پوشش دهی و افزایش نرخ داده در لبه سلول در نظر گرفته می شود.

با توجه به افزایش تعداد کاربران سیار و تقاضا برای سرویس های ترافیکی با کیفیت های سرویس دهی متفاوت، 3GPP-LTE علیرغم سایر نسل ها، برای بالا بردن راندمان، از لایه فیزیکی جدید که شامل مدولاسیون چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDM) و دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDMA) است، با فواید حذف تداخل بین نمادی، بین زیرحاملی و انعطاف پذیر در تقسیم منابع، استفاده می کند. اما هنوز تداخل بین سلولی از مشکلات اساسی در این سیستم ها است.

فناوری های کنترل تداخل بین سلولی نظیر طرح های استفاده مجدد فرکانسی و تخصیص کانال برای سیستم های سوئیچینگ مداری نسل دوم مورد مطالعه قرار گرفته است و برای GSM/EDGE ساده ترین طرحی که برای کنترل تداخل بین سلولی ترجیح داده می شود، استفاده مجدد فرکانسی ایجاد محدودیت در استفاده از کانال است. اما در LTE با سوئیچینگ بسته ای، نوبت بندی در هر سلول می تواند کل پهنای باند را به یک کاربر اختصاص دهد، که کاملا از فرضیات ارائه شده برای طرح های اولیه، که پهنای باند را به کانال هایی تقسیم و استفاده مجدد فرکانسی را فقط برای تخصیص کانال فرکانسی، اعمال می کرد، مجزا است. بنابراین در سیستم های OFDMA، کنترل تداخل بین سلولی را با اعمال محدودیت روی منابع زمان – فرکانسی و توان خروجی ایستگاه پله، بررسی می کنیم.

در این پروژه برای حل این مشکل و کنترل تداخل بین سلولی، کارایی الگوهای مختلف استفاده مجدد فرکانسی در سیستم های چند سلولی مبتنی بر OFDMA با استفاده از شبیه ساز OPNET ارزیابی شده است.

هدف، کاهش تداخل بین سلولی با استفاده از فاکتور استفاده مجدد فرکانسی به صورت وفقی است. الگوهای استفاده مجدد فرکانسی یک و سه، استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی، استفاده مجدد فرکانسی نرم و کسری را در محیط نرم افزاری OPNET شبیه سازی نموده و بر مبنای نتایج به دست آمده، دیده می شود که یک سیستم با الگوهای مختلف استفاده مجدد فرکانسی، رفتار متفاوتی را در تابع توزیع تجمعی SINR، تابع توزیع تجمعی میزان گذردهی سلول، تابع توزیع تجمعی میزان گذردهی کاربران سلول و تابع توزیع تجمعی زیرکانال های استفاده شده در هر سلول نشان می دهد. در این پروژه الگوی استفاده مجدد فرکانسی کسری را به عنوان طرحی که، ترکیبی از تخصیص توان و مکانیزم کاهش تداخل بین سلولی، به صورت وفقی است، را پیشنهاد می دهیم که نه تنها باعث محدود شدن تداخل در لبه سلول می شود، بلکه باعث بهبود کلی ظرفیت سلول در شبکه های مبتنی بر OFDMA است. در استفاده مجدد فرکانسی کسری کل پهنای باند موجود به دو قسمت تقسیم می شود. کاربران نیز بر مبنای فاصله از ایستگاه پایه به دو قسمت تقسیم می شوند. یک قسمت از پهنای باند را با عدد استفاده مجدد فرکانسی سه به کاربران لبه سلول با سطح توان بیشتر اختصاص می دهیم و قسمت دیگر طیف را با عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سطح توان کمتر به کاربران داخل سلول اختصاص می دهیم.

این الگو را با الگوهای استفاده مجدد فرکانسی یک، سه و طرح فرکانسی یک با تقسیم توانی و نرم با طرح 2 سناریو، یکی با نرخ ثابت 384kbs برای هر کاربر و تعداد متوسط 15 کاربرد در هر بخش، سرعت 3km/h و بافردیتا با طول بینهایت، با تابع توزیع جمعی گذردهی سلول و SINR مورد ارزیابی قرار می دهیم و در سناریوی دوم که شامل ترافیک های حقیقی است، با تعریف یک پروفایل ترافیکی که شامل هر دو کاربر VOIP و Web است، با تابع توزیع تجمعی گذردهی سلول و تابع توزیع تجمعی زیر کانال های استفاده شده در هر سلول و تغییر تعداد کاربران مورد ارزیابی قرار می دهیم.

در مقایسه با الگوهای مختلف دیده می شود که روش های استفاده مجدد فرکانسی کسری، که از عدد استفاده مجدد فرکانسی به صورت وفقی (بر مبنای SINR، عدد استفاده مجدد فرکانسی متفاوتی را به هر زیر باند اختصاص می دهد) استفاده می کند، مصالحه مناسبی را در مورد کاهش تداخل بین سلولی در لبه سلول ها و ظرفیت کل سلول ایجاد می کند.

مقدمه
در سال های اخیر، دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDMA) مورد توجه بسیاری قرار گرفته و برای واسط هوایی لینک های فراسو و فروسو استاندارد WIMAX، در هر دو مد ثابت (IEEE 802.16d) و متحرک (IEEE 802.16e) و نیز در لینک فروسو 3GPP-LTE استفاده شده است.

OFDMA ترکیبی از دو نوع دسترسی چندگانه تقسیم زمانی (TDMA) و تقسیم فرکانسی (FDMA) در مخابرات سلولی باند وسیع است. بنابراین سیستم OFDMA، پایانه های سیار را در زمان و فرکانس ادغام می کند. OFDMA، مبتنی بر تکنیک OFDM است و تداخل بین نمادی (ISI) را در کانال فیدینگ انتخاب فرکانسی حذف می کند.

تداخل بین سلولی یکی از مشکلات اساسی در سیستم های مبتنی بر OFDMA است، که در سال های اخیر به طور وسیعی مورد توجه قرار گرفته است.

در سیستم های استاندارد LTE و WIMAX برای کنترل تداخل بین سلولی، سه ایده اساسی زیر وجود دارد:

• تصادفی کردن تداخل بین سلولی
• حذف تداخل بین سلولی، با استفاده از آنتن های مکانی چندگانه در قسمت گیرنده
• ایجاد هماهنگی در تداخل بین سلولی

استفاده از آنتن های آرایه ای برای شکل دهی الگوی تشعشعی ایستگاه پایه نیز باعث کاهش و حذف تداخل بین سلولی در لینک فروسو (DL) می شود.

در سیستم های FDD OFDMA، تکنیک رایج در هماهنگی تداخل، استفاده از الگوهای استفاده مجدد فرکانسی بزرگتر از یک است، به طوری که همان زیر مجموعه فرکانسی در سلول همسایه استفاده نشود.

استفاده موثر از منابع در سیستم های سلولی می تواند به طور موثر، ظرفیت سیستم را افزایش دهد. با ضریب استفاده مجدد فرکانسی کوچک، پهنای باند بیشتری توسط هر سلول استفاده می شود. بنابراین در این مورد فاکتور استفاده مجدد فرکانسی رایج یک است که فاکتوری استفاده مجدد فرکانسی دلخواه در هر شبکه می باشد. اما با این فاکتور استفاده مجدد فرکانسی، تعداد زیادی از ترمینال های سیار به صورت جدی تحت تاثیر تداخل بین سلولی هستند، به خصوص کاربرانی که در مرز سلول ها قرار دارند، که همین امر باعث افت جدی و کاهش ظرفیت می شود.

روش های مرسوم برای حل کردن این مشکل، افزایش فاکتور استفاده مجدد فرکانسی است، که می تواند به طور موثر باعث حذف تداخل بین سلولی شود، اما به قیمت کاهش استفاده از منابع موجود برای هر سلول، که همین امر باعث محدود شدن انتقال داده ها و کاهش راندمان طیف می شود (مشکلات فاکتور استفاده مجدد فرکانسی سه).

تعداد صفحات: 121

چکیده 1
مقدمه 4
فصل اول: کلیات 7
-1-1 هدف 7
-2-1 پیشینه تحقیق 9
-3-1 روش کار و تحقیق 12
13 LTE فصل دوم: تحلیل لایه فیزیکی در
13 LTE -1-2 اهداف طراحی
15 LTE -2-2 مشخصات کلیدی لایه فیزیکی
15 OFDM -1-2-2 مدولاسیون
18 OFDM -1-1-2-2 اشکالات
20 (OFDMA) -2-2-2 دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد
21 LTE -3-2 ساختار کلی قاب
-4-2 توزیع زیرحاملها 23
-5-2 پارامترهای مدولاسیون 24
25 (DL) -6-2 مالتیپلکسینگ و نوبت بندی در لینک فروسو
-7-2 تطبیق لینک 26
ز
26 HARQ -8-2
27 (UP) -9-2 لینک فراسو
27 MAC -10-2 انتخاب ساختار
-11-2 مدولاسیون کدینگ به صورت وفقی 28
3 و الگوریتمهای پیشنهادی برای GPP-LTE فصل سوم:مدیریت منابع رادیویی در شبکههای
کنترل تداخل بین سلولی 29
-1-3 تخصیص کانال 29
-2-3 تخصیص منابع و تداخل بین سلولی 29
-3-3 استفاده مجدد فرکانسی 30
-4-3 کنترل (کاهش) تداخل بین سلولی 31
-1-4-3 تغییر توان روی زیرباندها 35
36 OFDMA -5-3 الگوریتمهای پیشنهادی برای کنترل تداخل بین سلولی در سیستمهای مبتنی بر
-1-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سه 36
-2-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی 38
-3-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی نرم 40
-4-5-3 عدد استفاده مجدد فرکانسی کسری 41
-6-3 انتخاب مدل کانال و شرایط اعمال شده برای شبیه سازی 42
-7-3 ضریب بهرهوری طیف 46
فصل چهارم: شبیه سازی و نتایج 48
-1-4 پارامترهای شبیه سازی 52
53 OPNET -1-1-4 شبیه ساز
ح
-2-1-4 تعیین پروفایلهای فیزیکی برای شبیهسازی 54
-2-4 نتایج شبیهسازی برای سناریو با تعداد ثابت کاربر و بافر داده با طول بینهایت 56
-1-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک و سه 56
-2-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی یک با تقسیم توانی 59
-3-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی نرم 62
-4-2-4 عدد استفاده مجدد فرکانسی کسری 64
و VOIP -3-4 سناریوی شبیهسازی با تغییر تعداد کاربران در سلول و تعریف پروفایل ترافیکی با دو نوع کاربر
web 68
) 71

کاهش هارمونیک های مرتبه پایین به همراه روش های شارژ متقارن برای مبدل های چند سطحی کاسکاد

اختصاصی از سورنا فایل کاهش هارمونیک های مرتبه پایین به همراه روش های شارژ متقارن برای مبدل های چند سطحی کاسکاد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

چکیده

امروزه مبدل های چند سطحی در مقایسه با مبدل های مرسوم دو سطحی به دلیل توانایی کار در ولتاژ متوسط و توان بالا و همچنین به دلیل مزایایی از جمله کیفیت توان بالا، مؤلفه هارمونیکی کمتر، تلفات کلیدزنی پایین تر و سازگاری الکترومغناطیسی بهتر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این مبدل ها قادر هستند یک شکل موج پله ای دلخواه ولتاژ / جریان ac را با استفاده از چندین منبع ولتاژ / جریان dc  به عنوان ورودی تولید نمایند. با افزایش تعداد منابع ولتاژ / جریان dc در سمت ورودی، می توان در خروجی این نوع مبدل ها، شکل موج نزدیک به سینوسی تولید کرد. در این پایان نامه، تمرکز بر روی مبدل های چند سطحی از نوع منبع ولتاژ می باشد. مبدل های چند سطحی منبع ولتاژ دارای سه ساختار اصلی و چندین ساختار اشتقاقی می باشد. این ساختارها عبارتند از: مبدل های چند سطحی برشگر دیودی، مبدل های چند سطحی خازن شناور و مبدل های چند سطحی کاسکاد. با توجه به اینکه مبدل های چند سطحی کاسکاد در مقایسه با دو ساختار دیگر به منظور تولید تعداد سطوح ولتاژ خروجی یکسان، تعداد قطعات نیمه هادی قدرت کمتری نیاز دارد و در نتیجه تلفات و هزینه سیستم کلی کاهش و راندمان مبدل افزایش می یابد در این پایان نامه تمرکز بر روی مبدل های چند سطحی کاسکاد است. مبدل های چند سطحی کاسکاد به دو دسته مبدل های متقارن و نامتقارن تقسیم می شوند. در مبدل های چند سطحی نامتقارن با تعداد پل های H یکسان با مبدل های متقارن، دامنه ماکزیمم و تعداد سطوح ولتاژ خروجی مبدل افزایش می یابد و در نتیجه شکل موج خروجی به شکل موج سینوسی نزدیک تر خواهد شد.

مشهورترین روش کنترلی برای مبدل های چند سطحی کاسکاد روش کلیدزنی در فرکانس اصلی می باشد. در این روش کنترلی تلفات کلیدزنی کاهش می یابد و در نتیجه راندمان مبدل افزایش خواهد یافت. یکی از معایب عمده این روش کلیدزنی این است که منابع dc مختلف استفاده شده در پل های مختلف سهم متفاوتی در تأمین انرژی مودر نیاز بار را دارند در نتیجه این منابع شارژهای متفاوتی خواهند داشت و لذا هزینه نگهداری سیستم افزایش می یابد. به منظور متعادل کردن اندازه توان تأمین شده توسط منابع dc مختلف از روش های کنترلی شارژ متعادل استفاده می شود. روش های شارژ متعادل برای مبدل های چند سطحی کاسکاد نامتقارن قابل استفاده نیست. در این پایان نامه، الگوریتم جدیدی به منظور تعیین اندازه منابع ولتاژ dc پیشنهاد شده است که امکان اعمال روش های شارژ متعادل بر روی آن وجود دارد. با استفاده از این الگوریتم تعداد سطوح و ماکزیمم دامنه ولتاژ خروجی مبدل کاسکاد نامتقارن در مقایسه با ساختارهای متقارن افزایش می یابد و همچنین عمر مفید منابع ولتاژ dc یکسان می شود و در نتیجه هزینه نگهداری سیستم نیز کاهش خواهد یافت. مشکل دیگر این روش کنترلی ایجاد هارمونیک های مرتبه پایین نامطلوب در ولتاژ خروجی مبدل است. از آنجایی که این هارمونیک ها در فرکانس پایین هستند امکان فیلتر کردن آنها به راحتی وجود ندارد. در این پایان نامه روش کنترلی جدیدی براساس روش های کنترلی PWM چند حاملی به منظور حذف هارمونیک های مرتبه پایین ارائه می شود. این روش در مقایسه با سایر روش های PWM چند حاملی تعداد سیگنال های حامل کمتری لازم دارد و همچنین هارمونیک های مهم را در دو باند در اطراف فرکانس دو برابر فرکانس حامل تولید می کند در حالی که سایر روش های PWM چند حاملی این هارمونیک ها را در دو باند در اطراف فرکانس حامل تولید می کند لذا حذف این هارمونیک ها ساده تر می شود و سایز فیلتر مورد نیاز کاهش می یابد از نتایج دیگر این روش بهبود اعوجاج هارمونیکی کل ولتاژ خروجی مبدل می باشد. با تلفیق روش کنترلی PWM چند حاملی پیشنهادی با روش های شارژ متعادل روش کنترلی جدیدی حاصل می شود که مزایای هر دو روش کنترلی را یک جا خواهد داشت. با استفاده از نتایج شبیه سازی در محیط PSCAD/EMTDC روش های پیشنهادی مورد تأیید قرار گرفته است.

مقدمه

با توجه به افزایش تقاضا برای مبدل های با توان بالا، ولتاژ بالا و همچنین با در نظر گرفتن اینکه کلیدهای نیمه هادی نمی توانند در ولتاژها و توان های با رنج های بالا کار کنند تمایل به استفاده از مبدل های چند سطحی افزایش یافته است. گسترش استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر مانند پیل های سوختی، سلول های خورشیدی و غیره… که عموما دارای سطح ولتاژ dc با مقدار پایینی هستند استفاده از مبدل های چند سطحی را به عنوان یک تکنولوژی جدید برای تبدیل این انرژی ها به شکل موج با دامنه دلخواه بیشتر افزایش داده است.

از دیگر مزایای این نوع از مبدل ها می توان به راندمان بالا، تداخل الکترومغناطیسی کم، تولید شکل موج خروجی با کیفیت مطلوب، داشتن اجزای هارمونیکی پایین تر و امکان استفاده از کلیدهای نیمه هادی با سرعت پایین تر اشاره کرد که موجب توجه بیشتر به این نوع از مبدل ها در سال های اخیر شده است. در این نوع مبدل ها ولتاژ / جریان خروجی مطلوب با استفاده از چندین منبع ولتاژ / جریان dc با اندازه های کوچک به عنوان ورودی ایجاد می شود لذا مبدل های چند سطحی به دو دسته کلی مبدل های چند سطحی با منابع ولتاژ و مبدل های چند سطحی با منابع جریان دسته بندی می شوند. از آنجایی که امکان دسترسی به منابع ولتاژ در مقایسه با منابع جریان آسان تر است و همچنین مبدل های چند سطحی از نوع ولتاژ کاربرد بیشتری دارند در این پایان نامه تمرکز بر روی مبدل های منبع ولتاژ می باشد. با افزایش تعداد منابع ولتاژ dc در سمت ورودی، می توان در خروجی مبدل، ولتاژ با شکل موج نزدیک به سینوسی تولید کرد.

تعداد صفحه : 129

فهرست مطالب:
چکیده 1
مقدمه 3
فصل اول : بررسی مبدل های چند سطحی و انواع ساختا رهای آن 6
1) مقدمه 6 -1
2) کاربرد مبدل های چند سطحی 8 -1
3) مزایا و معایب مبد لهای چند سطحی 8 -1
4) مبدل های چند سطحی از نوع منبع ولتاژ و منبع جریان 9 -1
1-4 ) مبدل های چند سطحی از نوع ولتاژ 10 -1
2-4 ) مبدل های چند سطحی از نوع جریان 11 -1
5) انواع مبد لهای چند سطحی 11 -1
1-5 ) مبدل های چند سطحی از نوع برشگر دیودی 12 -1
2-5 ) مبدل های چند سطحی از نوع خازن شناور 19 -1
3-5 ) مبدل های چند سطحی از نوع کاسکاد 26 -1
1-3-5 ) مبدل های چند سطحی کاسکاد متقارن و نامتقارن 32 -1
6) سایر ساختار های مبد لهای چند سطحی 37 -1
1-6 ) مبدل های چند سطحی تعمیم یافته 37 -1
2-6 ) مبدل های چند سطحی هیبرید 39 -1
1-2-6 ) مبدل چندسطحی هیبرید با سطوح مختلط 39 -1
2-2-6 ) مبدل چند سطحی هیبرید نامتقارن 40 -1
3-6 ) مبدل های چند سطحی با کلیدزنی نرم 43 -1
4-6 ) مبدل چند سطحی با ساختار چند ترانسفورماتوری 44 -1
5-6 ) مبدل چند سطحی با ساختار چند منبعی 45 -1
6-6 ) مبدل چند سطحی با ساختار ترانسفورماتور چند سیم پیچی 45 -1
7-6 ) مبدلهای چند سطحی کاسکاد جدید با کاهش در تعداد کلیدها و منابع -1
ولتاژ
46
dc
7) مقایسه انواع مختلف مبد لهای چند سطحی 51 -1
8) جمع بندی 52 -1
فصل دوم : روش های کنترلی در مبدل ها چند سطحی 54
1) مقدمه 54 -2
2) دسته بندی رو شهای مدولاسیون 55 -2
3) مدولاسیون با فرکانس کلیدزنی بالا 57 -2
شیفت فاز 58 PWM 1-3 ) روش مدولاسیون -2
شیفت سطح 60 PWM 2-3 ) روش مدولاسیون -2
60 Phase disposition(PD) از نوع LSPWM 1-2-3 ) روش مدولاسیون -2
از نوع 61 LSPWM 2-2-3 ) روش مدولاسیون -2
Phase Opposition disposition (POD)
از نوع LSPWM 3-2-3 ) روش مدولاسیون -2
62
Alternative Phase Opposition disposition (APOD)
64 PWM 3-3 ) مقایسه رو شهای مختلف مدولاسیون -2
1-3-3 ) طیف هارمونیکی 64 -2
2-3-3 ) فرکانس کلیدزنی 65 -2
4-3 ) تأثیر شاخص مدولاسیون دامنه در تعداد سطوح 65 -2
4) مدولاسیون با فرکانس کلیدزنی اصلی 66 -2
5) روش های شارژ متقارن برای مبدل های چند سطحی کاسکاد 69 -2
6)جمع بندی 73 -2
فصل سوم : روشهای پیشنهادی شارژ متعادل و کاهش هارمونیکهای مرتبه 75
پایین برای مبدلهای چند سطحی کاسکاد
1) مقدمه 75 -3
76 dc 2) الگوریتم پیشنهادی برای تعیین اندازه سطوح منابع ولتاژ -3
1) نتایج شبیه سازی 78 -2 -3
1-1 ) نتایج شبیه سازی برای مبدل 7 سطحی کاسکاد متقارن 79 -2 -3
1-1-1 ) روش کنترلی کلاسیک 80 -2 -3
2-1-1 ) روش کنترلی شارژ متعادل تمام موج 82 -2 -3
3-1-1 ) روش کنترلی شارژ متعادل نیم موج 84 -2 -3
2-1 ) نتایج شبیه سازی برای مبدل 15 سطحی کاسکاد نامتقارن 86 -2 -3
1-2-1 ) روش کنترلی کلاسیک 86 -2 -3
2-2-1 ) روش کنترلی شارژ متعادل تمام موج 88 -2 -3
3-2-1 ) روش کنترلی شارژ متعادل نیم موج 90 -2 -3
3) روش مدولاسیون پیشنهادی 92 -3
1) نتایج شبیه سازی 93 -3 -3
چند PWM 2) مقایسه روش مدولاسیون پیشنهادی با رو شهای مرسوم -3 -3
کریری
97
چند کریری و PWM 4) روش کنترلی هیبرید جدید بر مبنای تکنی کهای -3
روش های کنترلی شارژ متعادل
101
1-4-3 ) نتایج شبیه سازی 101
5-3 ) جمع بندی 105
فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادات 106
1) نتیجه گیری 106 -4
2)پیشنهادات 114 -4
مراجع 111
چکیده انگلیسی 114