30342

طراحي و شبيه¬سازي يك سيستم زير درياي امن با نرخ b/s 9600 بر پايه MIMO_OFDM

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- مخابرات ـ رمز

1391

1395/3/1

ابوالفضل فلاحتي

وحيد طباطباوكيلي

مهندسي برق

ارتباط زير آب از نيازمندي‌هاي امروزه در كاربردهاي نظامي، اكتشافات نفتي، شبكه‌هاي سنسوري اندازه‌گيري و غيره است. امواج صوتي مناسب‌ترين حامل براي تبادل داده در آب مي‌باشند. نرخ پايين ارسال داده به سبب فركانس و به تبع آن پهناي باند كم سيگنال‌هاي صوتي، از جمله محدوديت‌هاي استفاده از اين امواج هستند. بكارگيري مدولاسيون‌هاي جديد مانند OFDM و استفاده از تكنيك‌هاي چندفرستنده و چندگيرنده، روش‌هاي كارايي در رفع اين نقص به شمار مي‌آيند. مدلهاي كانال امروزي عمدتا بر پايه مدلهاي رياضي يا آماري استوار است.در اين پايان¬نامه سعي شده يك مدل عملي بر اساس نمونه فرستنده و گيرنده¬هاي تجاري براي مدل مودم زير اب مطرح گردد. در اين پايان‌نامه يك سيستم ارتباطي آكوستيك زير آب براي نرخ بيت 9600 بيت‌برثانيه، طراحي و شبيه‌سازي شده است. طراحي سيستم شامل استفاده از مدولاسيون و دمدولاسيون QPSK OFDM جهت افزايش نرخ بيت، استفاده از تكنيك MIMO و كدينگ LDPC به منظور كاهش BER و بكارگيري رمزنگاري OTP براي تأمين امنيت ارتباط مي باشد. شبيه‌سازي موارد گفته شده بعلاوه شبيه سازي مدل رايلي از كانال زير آب، فيلترهاي محدود كننده‌ي پهناي باند و استفاده از مشخصه‌ي فركانسيِ هايدروفن و پروژكتور تجاري، هر چه بيشتر نتايج شبيه‌سازي را به يك مدل واقعي نزديك مي‌كند. شبيه‌سازي‌ها، مقايسه‌ي مناسبي از نتايج بكارگيري مدولاسيون OFDM با تعداد زيركانال‌هاي مختلف، الگوريتم STBC و استفاده از كدينگ برروي ميزان BER در SNRهاي مختلف به دست مي‌دهند. اين نتايج با نمايش ميزان بهبود يا تضعيف هركدام از عوامل فوق بر ميزان خطا، در تصميم‌گيري استفاده از يك سيستم واقعي متناسب با نياز، كمك مي‌كنند. استفاده از يك منبع پايان‌ناپذير و كاملاً تصادفي توليد كليدهاي يك بارمصرف مانند ضرايب رايلي از جمله نوآوري‌ها و دست‌آوردهاي اين پايان‌نامه است. واژه‌هاي كليدي: آكوستيك، رايلي، OFDM، STBC ، LDPC، OTP.

1402/10/17

Design and Simulation of a Secure Underwater Acoustic 9600 b/s System Base on MIMO OFDM

1/1/1900 12:00:00 AM

Today underwater communications are demanded for military applications, oil explorations, and measurement sensor networks and so on. Acoustic waves are most suitable carrier for transferring data. Because of low frequency, the data transmit rate and consequently bandwidth are low, and this is one of acoustic waves weakness. Applying new modulations like OFDM and new techniques like MIMO are effective ways to fix these disadvantages. In this thesis, an underwater acoustic communication system has been designed and simulated for bit rate 9600 bit/s. This system is designed by QPSK-OFDM modulation and also MIMO method for increasing the bit rate, LDPC coding for reducing the BER, and OTP encryption method for secure communications. In addition, results of simulations are closer to a real model because of simulating of the underwater channel Rayleigh model, bandwidth limited filters, and frequency characteristics of real hydrophones and commercial projectors as transmitters and receivers. The simulations assume appropriate comparable results for OFDM modulation with different sub-channels, STBC algorithms and different coding for BER in different SNRs. These results show the improvement or weakness of any of the above factors on the error rate, and help for the decision to use in real systems. In this thesis, using of Riley coefficients as an endless source and completely random for generation of one-time passwords are innovated and achieved. Keywords: Acoustic, Rayleigh, OFDM, STBC, LDPC, OTP.

آكوستيك , رايلي , كليد يك بار مصرف , چند ارسالي

Acoustic , Riley , OTP , MIMO

Amir Shah Hosseini

Dr. Falahati