17989

17989

تحليل سيستم¬هاي چند ورودي چند خروجي مبتني بر سيگنال مارپيچي با آرايه¬هاي خطي آنتني

كارشناسي ارشد

مخابرات سيستم

شهريور ماه 1396

دكتر ابوالفضل فلاحتي

برق

با توجه به افزايش روزافزون كاربران و نياز آنها به سرويس¬هاي باند پهن، شبكه¬هاي مخابراتي به سوي ارتقاي ظرفيت و عملكرد هدايت مي¬شوند. براي اين منظور اخيرا يك ويژگي امواج الكترومغناطيسي به نام تكانه زاويه¬اي مداري(OAM) مورد مطالعه قرار¬گرفته است. امواج با تكانه زاويه¬اي مداري خود داراي دو ويژگي منحصر¬بفرد هستند. اولين ويژگي حالت OAM كه ناشي از بار توپولوژيكي است و دومين ويژگي فاز سمتي يا مارپيچي مي¬باشد. استفاده از امواج OAM و ويژگي¬هاي آن درحوزه امواج راديويي، درجات آزادي جديدي را فراهم مي¬آورند. بنابراين، مي¬توان از آن به منظور بهبود عملكرد سيستم از نظر ظرفيت و كارايي طيفي در سيستم¬هاي مخابراتي بهره برد. در اين پايان¬نامه يك مدل آرايش سيستم چند آنتني مبتني بر تكانه زاويه¬اي مداري با آرايه آنتني خطي يكنواخت در دو سمت ارسال و دريافت ارائه شده است. در ادامه اين سيستم با استفاده از يك مولد OAM خاص پيكربندي گرديده است. هر آنتن مولد OAM به تنهايي قادر به توليد حالت OAM دلخواه است، بنابراين به طور همزمان مي¬توان چند سيگنال OAM متفاوت با فاز¬هاي مختلف در يك فركانس ارسال كرد. سپس با توجه به اهميت آرايه¬هاي آنتني و خواص OAM به بهينه¬سازي سيستم مذكور با استفاده از خاصيت فاز مارپيچي بهينه پرداخته شده است. استفاده از آرايش آنتني خطي و تركيب آن با سيستم مبتني بر OAM و علاوه بر آن استفاده از نوع خاصي از مولد OAM و تركيب آن با آرايش خطي آنتني سيتم ميتني بر OAM نسبت به مطالعات پيشين متفاوت¬تر است. علاوه بر اين نوآوري ديگر مقايسه اين سيستم با سيستم OAM با آرايه دايروي و سيستم چند ورودي چند خروجي بدون OAM از نظر ظرفيت و بهره ظرفيت است. جهت ارزيابي و مقايسه مدل سيستم ارائه شده با روش¬هاي پيشين از شبيه سازي رايانه¬اي استفاده شده است. نتايج و مقايسه¬ها نشان مي¬دهد مدل سيستم ارائه شده بدليل استفاده از فاز مارپيچي و حالت OAM بهينه از ظرفيت بالاتري نسبت به سيستم چند آنتني غير OAM با آرايه خطي و دايروي يكنواخت و همچنين سيستم چندآنتني OAM با آرايه دايروي يكنواخت دارد. همچنين افزايش تعداد آنتن¬ها در دو سمت ارسال و دريافت باعث افزايش ظرفيت سيستم ارائه شده است. بهره ظرفيت سيستم ارائه شده نيز با توجه به خواص OAM بهينه شده از مقادير بالاتري نسبت به سيستم چند آنتني غير OAM دارا¬ است.

1396/08/09

10/31/2017 12:00:00 AM

Due to the increasing availability of users and the need for broadband services, telecommunication networks are being driven to capacity and performance. For this purpose, recently, an electromagnetic wave characteristic, called Orbital Angular Momentum (OAM), has been studied. The waves with its orbital angular momentum have two unique features. The first feature is the OAM mode based on topological charge and the second feature is azimuthal or spiral phase. The use of OAM waves and its features in the radio domain provides new degrees of freedom. Therefore, it can be used to improve the performance of the system in terms of spectral capacity and efficiency in telecommunication systems. In this thesis, a multi-antenna array system based on orbital angular momentum is presented with uniform linear antenna array on both sides. The system is then configured using a specific OAM generator. Each OAM generator antenna alone can produce the desired OAM mode, so simultaneously several OAM signals can be sent differently with different phases at a same frequency. Then, considering the importance of the antenna arrays and the properties of OAM, optimization of the mentioned system is made using the optimal spiral phase property. Using the linear antenna configuration and its combination with the OAM system, and the use of a particular type of OAM generator and its combination with the linear arrangement of antenna on the OAM system is different from that of previous studies. In addition to the other innovations, this system is compared with the OAM system with a circular array and a multi-input OAM multi-input system in terms of capacity and capacity utilization. To eva​luate and compare the system model presented with the previous methods, computer simulation has been used. Results and comparisons show that the proposed system model due to the use of the spiral phase and the optimal OAM mode has a higher capacity than a non-OAM multi-antenna system with a uniform linear and circular array and a multi-objective OAM system with a circular array uniformly. Also, the increase in the number of antennas on both sides of the sending and receiving increases the capacity of the system provided. The system capacity utilization is also optimized for higher OAM properties compared to non-OAM multiprotection systems.