عملکرد سیستم FM-DCSK UWB یک الگوریتم زمان¬بندی، جهت همزمان¬سازی در گیرنده پیشنهاد داده-اند. در بسیاری از گیرنده¬ها جهت آشکارسازی، نقطه دقیق شروع انتگرال¬گیری را نمی¬دانند. در این الگوریتم پیشنهادی زمان¬بندی، جهت همزمان¬سازی برای انتگرال¬گیری یک دوره سیگنال دریافتی را به N قسمت مساوی تقسیم می¬کند، و قسمتی که انرژی آن بیشتر است را در نظر می¬گیرد، و در نهایت از خاصیت همبستگی متقابل بین کد¬های آشوبی برای همزمان¬سازی استفاده می¬کند. الگوریتم پیشنهادی همزمان¬سازی، محاسبات و پیچیدگی کمتری دارد. اصل محاسبات در این الگوریتم بر اساس ویژگی همبستگی متقابل سیگنال¬های آشوبی است (Chen et al., 2011) . جهت بهبود عملکرد سیستم FM-DCSK UWB کار¬های دیگری هم ارائه شده است (Min, Xu, Wang, Chen, 2010).
2-2-1-4 عملکرد سیستم DS/CDMA با مخابرات آشوبی
سیستم طیف گسترده با دنباله مستقیم تکنیکی است که درسیستم سلولی (خانه به خانه) مورد استفاده قرار می¬گیرد. هر کاربر توسط یک کد از دیگر کاربران جدا و گسترش می¬یابد. در سال¬های اخیر DS/CDMA بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. این سیستم از تداخل چندمسیره و تداخل بین سمبل¬ها رنج می¬برد.
گسترش کدها نقش مهمی در ظرفیت سیستم دستیابی چندگانه دارد. کدهای گسترده سیستم DS/CDMA از دنباله gold، که توسط شیفت رجیسترها تولید می¬شد به کار گرفته می¬شود. بنابراین این دنباله¬ها تعداد محدودی دارند و از امنیت کمی برخوردار هستند.
در مقاله (Bhat and Sudha, 2012) با کمک نگاشت¬های آشوبی که به شرایط اولیه خیلی حساس هستند، می¬توان با کوچک¬ترین تغییر در شرایط اولیه یک دنباله طولانی تولید کنیم. از آنجایی که دنباله آشوبی قطعاً تصادفی هستند می¬تواند برای امنیت انتقال در ارتباطات مفید باشد. در این روش عملکرد BER سیستم DS/CDMA را برای دو آشکار¬ساز همدوس و ناهمدوس CSK مورد بررسی قرار داده است.
نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهد که آشکار¬ساز همدوس همبستگی CSK نتایج بهتری نسبت به آشکار-سازهای دیگر دارد (شکل 2-8).
جهت بهبود سیستم طیف گسترده با مخابرات آشوب کار¬های دیگری انجام شده است (Singh, 2011; Palubova, 2010 ).
در مقاله (Hui and Hanyu, 2012) جهت بهبود عملکرد سیستم دسترسی چندگانه ( (CDMو کاهش MAI، از مدولاسیون سوئیچینگ تأخیری همبستگی استفاده نموده است. مدولاسیون CDSK از مدولاسیون DCSK مشتق گرفته شده است. بلوک دیاگرام سیستم CDMA-CDSK در شکل 2-9 آورده شده است.

شکل 2-8 : آشکار ساز همدوس خطا در گیرنده؛آشکارساز همدوس همبستگی در گیرنده؛ آشکارساز ناهمدوس بر اساس انرژی بیت در گیرنده (Bhat and Sudha, 2012)

b)

a)
شکل 2-9: سیستم CDMA-CDSK a) فرستنده b) گیرنده (Hui and Hanyu, 2012)

در این سیستم، فرستنده هرکاربر سیگنال آشوبی توسط یک مولد آشوبی تولید می¬کند. این سیگنال آشوبی به عنوان یک سیگنال مرجع در نظر گرفته می¬شود و یک نسخه دیگر از همان سیگنال آشوبی با تأخیر Tb در اطلاعات ضرب می¬گردد و اطلاعات را مدوله می¬کند. سیگنال مدوله شده با سیگنال مرجع جمع می¬گردد، سیگنال به دست آمده با یک کد گسترش ضرب می¬شود. گیرنده هر کاربر، سیگنال دریافتی را در همان کد گسترش ضرب می¬کند و پس از آن عمل دمدولاسیون صورت می-گیرد.
2-2-1-5 طراحی سیستم ارتباطی آشوبناک
در طول چند دهه گذشته بیشتر تحقیقات در مخابرات آشوبی، در زمینه سیستم¬های آشوبی می¬باشد. تفاوت بین سیستم¬های معمولی و سیستم¬های آشوبی در غیرپریودیک و پهن¬باند بودن آن است. این امر موجب شده تا همبستگی متقابل بین کد¬های آشوبی کم شود، که سبب عملکرد قوی در چند مسیرگی است.
در پژوهش¬های اخیر، محققین در تلاش هستند که سیستم جدید آشوبی طراحی کنند یا از سیستم-های آشوبی طراحی شده توسط محققان دیگر در سیستم¬های مخابراتی به کار ببرند. در این چند دهه گذشته سیستم¬های آشوبی فراوانی طراحی شده است. همان¬طور که قبلاً هم بیان شد، از معروف¬ترین مدولاسیون¬ها CSK و DCSK می¬باشد، و بعد از آن¬ها سیستم¬های دیگری برمبنای این دو سیستم بیان ¬گردید. یکی از سیستم¬های ترکیبی سیستم QCSK است. سیستم QCSK یک نسخه چهار سطحی از DCSK می¬باشد که در مقایسه با DCSK دو برابر بازدهی طیفی را دارد. مدولاسیون FM باعث یکسان گردیدن سیگنال انرژی می¬گردد. در مقاله (Zhang, Shen, Ding, 2006) جهت بهبود عملکرد سیستم QCSK از مدولاسیون FM استفاده کرده و مدولاسیون FM-QCSK را طراحی نموده است.
همان¬طور که می¬دانیم اگردر مدولاسیونی تعداد منظومه بالاتر رود سبب افزایش سرعت می¬گردد. در مقاله (Pan and Zhang, 2009) از این ویژگی در سیستم FM-QCSK استفاده نموده و سبب افزایش سرعت در سیستم FM-QCSK گردیده است. بلوک دیاگرام سیستم FM-AQCSK در شکل 2-10 قابل مشاهده می¬باشد. کار¬های دیگری در زمینه طراحی مدولاسیون¬های آشوبی صورت گرفته است (Yang and Jiang, 2013).

2-2-1-6 استفاده از طیف گسترده آشوبناک در سیستم OFDM
سیگنال¬های آشوبی دارای ویژگی¬هایی مانند¬ طیف وسیع، شکل موج غیرپریودیک و حساس به شرایط اولیه می¬باشند. بنابراین مخابرات آشوبی در مقابل نویز مقاوم است، امنیت زیادی دارد و احتمال استراق سمع آن کم می¬باشد. در مقاله (Wang, Zhu, Zhou, 2012) با توجه به این ویژگی¬ها، از مخابرات طیف گسترده آشوبی در سیستم چندحاملی OFDM بکار برده و سیستم پیشنهادی را با مدولاسیون DCSK مورد مقایسه قرار داده است. بلوک دیاگرام سیستم پیشنهادی در مقاله (Wang et al., 2012 ) در شکل 2-11 آورده شده است. این سیستم پیشنهادی را OFDM-CSK می¬نامد. در این سیستم دنباله آشوبی مرجع توسط یک مولد آشوبی تولید می¬شود. داده¬های ورودی به N-1 بیت موازی تبدیل می¬گردد. ارزش هر بیت “1-” یا “1+ ” می¬باشد، که هر بیت در نسخه دیگر از دنباله آشوبی مرجع ضرب و گسترده می¬شود. در این روش یک سیگنال مرجع و N-1 سیگنال حامل اطلاعات وجود دارد. بعد از آن تبدیل فوریه معکوس با اندازه N می¬گیرد. پیشوند چرخشی جهت حذف ISI اضافه می¬گردد. در گیرنده بعد از حذف پیشوند چرخشی و عمل تبدیل فوریه سریع از آشکارساز همبستگی بین سیگنال مرجع و سیگنال حامل اطلاعات استفاده می¬کند و داده¬ها را آشکار می¬کنند، مشابه با آشکارساز همبستگی DCSKاست. با این عمل کارهای پهنای¬باند نسبت به مدولاسیون DCSK افزایش یافته است و نرخ خطای بیت بهبود می¬یابد.

شکل 2-10: بلوک دیاگرام سیستم FM-QACSK (Pan and Zhang, 2009)

b)

a)
شکل 2-11: بلوک دیاگرام سیستم OFDM-CSK a) فرستنده b) گیرنده (Wang et al., 2012)

همچنین در مقاله (Hassan, 2013)از خاصیت همبستگی متقابل بین کد¬های آشوبی جهت بهبود نرخ خطای بیت و کارای پهنای باند در سیستم مدولاسیون فاز پیوسته OFDM استفاده نموده است.

2-2-2 کانال محوشدگی چندمسیره
به تغییرات میزان تضعیف یک سیگنال مدوله شده مخابراتی در هنگام عبور از یک محیط مشخص را تجربه می¬کند “محوشدگی”می¬گویند. وجود اجسام منعکس کننده در محیط، انتشار امواج بین فرستنده و گیرنده سبب ایجاد چندمسیره برای سیگنال ارسالی می¬شود. در نتیجه در گیرنده، ما شاهد چند نمونه نیمه منطبق بر هم از یک سیگنال ارسالی می¬باشیم که از مسیرهای مختلف دریافت می¬شوند. مدل¬های کانال موجود در مقالات، غالباً مبتنی بر کانال مخابراتی با نویز AWGN هستند در حالی که به خاطر وجود تداخل در کانال¬های مخابراتی بویژه مخابرات سیار، گیرنده دچار مشکلات زیادی خواهد شد. برخی از محققان، کانال¬های محوشدگی چندمسیره را مورد بررسی قرار داده¬اند.
2-2-2-1 بهبود عملکرد سیستم طیف گسترده چرپ با مولد آشوبی
همان¬طور که می¬دانید در کانال¬های بی¬سیم اغلب شامل چند انتشاری هستند، که در آن سیگنال دارای بیش از یک مسیر از فرستنده به گیرنده می¬باشند. یک نمونه از سیستم طیف گسترده، سیستم طیف گسترده چرپ است که چند انتشاری در آن وجو دارد. طیف گسترده چرپ جهت گسترانیدن و افزایش توان همبستگی به کار می¬رود. سیگنال چرپ، مدولاسیون چرپ یا مدولاسیون فرکانس خطی، برای ارتباطات دیجیتال می¬باشد. در این نوع مدولاسیون، فرکانس شکل موج سینوسی به صورت آنی در طول زمان افزایش یا کاهش می¬یابد.
در مقاله (Salih, 2010) جهت کاهش تداخل و بهبود نرخ خطای بیت در سیستم طیف گسترده چرپ یک طرح جدید مبتنی بر سیگنال آشوبی ارائه شده که بلوک دیاگرام سیستم پیشنهادی در شکل 2-12 نشان داده می¬شود. در فرستنده s(t) داده¬های باینری می¬باشند، داده¬های باینری توسط مولد سطح شیب¬دار تبدیل به سطح شیب¬دار می¬شوند. y(t) به ازای بیت “1” یک سطح شیب¬دار با شیب مثبت و “0” شیب منفی می¬گردد. سیگنال y(t) برای تولید سیگنال چرپ در اسیلاتور کنترل ولتاژ به کار برده می¬شود. سیگنال چرپ توسط سیگنال آشوبی گسترانیده می¬گردد و بعد از آن توسط مدولاسیون QPSK مدوله می¬شود.
در گیرنده برای استخراج سیگنال چرپ از سیگنال دریافتی، نیاز به تولید کد آشوبی به کار رفته در فرستنده است. لذا از الگوریتم¬های همزمان¬سازی استفاده می¬شود. جهت بازیابی داده¬ها از فیلتر منطبق استفاده نموده است. نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهند که عملکرد سیستم با به¬کار گیری مولد آشوبی بهبود یافته است.

a)

b)
شکل 2-12: بلوک دیاگرام سیستم چریپ با سیگنال آشوبی a) فرستنده b) گیرنده (Salih, 2010)

2-2-3 کانال¬های نویزی AWGN و محوشدگی چندمسیره
برخی محققان تحقیقات خود را در زمینه مخابرات آشوبی در هر دو کانال مورد بررسی قرار داده¬اند. که در ذیل به برخی از آن¬ها اشاره شده است.
2-2-3-1 بهبود عملکرد سیستم¬های طیف گسترده با مخابرات آشوب
با توجه به ویژگی¬های سیگنال آشوبی، کاربرد مخابرات آشوبناک نسبت به سال¬های گذشته افزایش یافته است. همان¬طور که قبلاً هم بیان شد از مخابرات آشوبی بیشتر در سیستم¬های طیف گسترده DS/CDMA مورد استفاده قرار می¬گیرند. این سیستم¬های طیف گسترده مبتنی بر آشوب هنوز از تداخل دسترسی چندگانه رنج می¬برند.
در مقاله (Shaerbaf and Seyedin, 2011) جهت بهبود عملکرد سیستم DS/CDMA از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی فرآیند تولید رشته آشوبی استفاده نموده است. همچنین دو نوع گیرنده غیرخطی متفاوت، براساس ترکیبی فیلترمنطبق و پایه شعاعی برای تشخیص چندکاربره کور و غیرکور در سیستم طیف گسترده با رشته¬های آشوبی پیشنهاد داده است. بلوک دیاگرام این دو گیرنده در شکل 2-13 و 2-14 مشاهده می¬شود.

شکل 2-13 بلاک دیاگرام گیرنده طراحی شده ترکیبی فیلترمنطبق- پایه شعاعی برای سیستم طیف گسترده آشوبی (Shaerbaf and Seyedin, 2011)

شکل 2-14: بلاک دیاگرام گیرنده طراحی شده ترکیبی پایه شعاعی- فیلترمنطبق برای سیستم طیف گسترده آشوبی(Shaerbaf and Seyedin, 2011)

در شکل 2-13 قبل از آشکارساز