فهرست مطالب

The Modares Journal of Electrical Engineering - Volume:16 Issue: 2, 2016

The Modares Journal of Electrical Engineering
Volume:16 Issue: 2, 2016

  • تاریخ انتشار: 1395/07/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • حدیثه زارع حقیقی، داریوش عباسی مقدم *، سعیدرضا صیدنژاد صفحات 1-10
    در سال های اخیر مخابرات صوتی زیر آب بدلیل اهمیت آن در کاربردهای نظامی و تجاری مورد توجه قرار گرفته است. این کانال ها به عنوان کانال های متغیر با زمان و انتخابگر در هر دو حوزه زمان و فرکانس شناخته می شوند. مدولاسیون OFDM روشی موثر برای مخابره در چنین کانالی است. علاوه بر این استفاده از مخابرات چند ورودی- چند خروجی (MIMO)، ظرفیت کانال را افزایش داده که منتج به مخابره داده با نرخ بالا می شود. اخیرا مدل بسط پایه بوفور برای تخمین کانال صوتی زیر با استفاده شده است. خصوصا هنگامیکه کانال متغیر با زمان است مدل بسط پایه می تواند کانال را با کاهش تعداد ضرایب و همچنین کاهش پیچیدگی محاسباتی تخمین بزند. برای بهبود عملکرد کانال های مخابراتی MIMO روش های شکل دهی پرتو متفاوتی پیشنهاد شده است. ما در این مقاله بر اساس مدل بسط پایه کانال های صوتی زیر آب روش شکل دهی وفقی پرتو زمان-فضا برای فرستنده وگیرنده ارائه می دهیم. مدل بسط پایه لاگر با شکل دهنده پرتو وفقی فراست مقید برای بروزرسانی وفقی ضرایب شکل دهنده و بهینه سازی عملکرد استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی BER و MSE را در کانال صوتی زیر آب رایلی بهبود می دهد. در مقایسه با روش توالی کروی منبسط گسسته (DPSS) عملکرد BER روش پیشنهاددی حدود dB 10 و MSE آن حدود 4 بهبود یافته است.
  • جهانگیر دادخواه چیمه* صفحات 11-14
    در این مقاله هستینه های 5G را به عنوان واحد هایی تکامل یافته از 4G بررسی و استخراج می نماییم. در این راستا ابتدا اتصالات منطقی بین هستینه های LTE-A مانند SGW، PDN را بررسی نموده، سپس یک شکل بندی جدید و در نتیجه یک تحقق از صفحات کنترلی / داده را برای 5G EPS (5G Evolved Packet System) بر اساس هایپروایزر های فوق العاده قابل اطمینان Carrier-Grade Hypervisors و یک سرور هسته هوشمند Intelligent Core Server را ارایه می نماییم. به علاوه دو هستینه جدید hAN (Heterogeneous Access Network) و TENANT(TNT)-Gateway را به ترتیب برای بخش های دسترسی و هسته تعریف و وظایف و اتصالات آنها را نیز معین می کنیم. بعضی از مزایای این شکل بندی جدید شامل 1- کاهش هزینه 2- بهبود راندمان شبکه 3- افزایش انعطاف پذیری شبکه و در دسترس بودن سرویس ها هست که از محرک های اصلی برای حرکت LTE به 5G می باشند.
  • سیدامین ایزدی آوند * صفحات 15-19
  • محمدرضا نجاتی، حمیدرضا دلیلی اسکویی * صفحات 20-23
    در این مقاله، یک آنتن تغییر پذیر فرکانسی جدید جهت استفاده در ارتباطات هواپایه و ارتباطات راه دور که باندهای فرکانس VHF/UHF و باند L را پوشش می دهد، ارایه شده است. ساختار آنتن پیشنهادی که در مقایسه با نمونه های دیگر دارای سایز کوچکتری می باشد، شامل آنتن های منوپول، دایپل ، خط متالیک و انعکاس دهنده متالیک می باشد و دارای ساختاری ساده و چند وجهی با بهره قابل قبول، پلاریزاسیون متعامد کم ، پهنای باند وسیع و در مقایسه با نمونه های دیگر بسیار ارزان قیمت می باشد. در این آنتن تغییر پذیر فرکانس، از یک سوییچ پین دایود استفاده شده است که در حالت روشن آنتن به صورت یک آنتن دای پل عمل کرده و باند فرکانسی 30 تا 400 مگاهرتز را پوشش می دهد و در حالت خاموش به صورت یک آنتن مونوپل چند لبه عمل کرده که باند فرکانسی500 تا 1220 مگاهرتز را پوشش می دهد. در این مقاله یک تکنیک جدید جهت کاهش سایز و استفاده از اسلات در لبه ها معرفی شده است. آنتن ساخته شده دارای VSWRکمتر از 2 برای کلیه باندهای و دارای بهره کمتر از 1.56dBi در باند 30 تا 400 مگاهرتز و 4.56dBi در باند فرکانس 500 تا 1220 مگاهرتز می باشد.
  • علی محمد منتطری، فائزه علوی صفحات 24-31
    در این مقاله، به یک روش تخصیص منابع مبتنی بر قیمت گذاری برای دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی متعامد (OFDMA) مبتنی بر سنجش طیف در شبکه های شناختی می پردازیم. در این مسئله، یک شبکه اولیه وجود دارد که می تواند به صورت فرصت طلبانه طیف فرکانسی را به شبکه ثانویه بفروشد. فرض می کنیم قیمت تداخل شبکه ثانویه برای حفاظت از شبکه اولیه مورد استفاده قرار گرفته است و یک تابع هزینه توام برای حداکثر نمودن اولیه و ثانویه با یک قید حداکثر تداخل قابل قبول در اولیه و یک آستانه توان انتقالی در فرستنده ثانویه پیشنهاد نموده ایم. بر همین این اساس، یک راهبرد محاسبه هزینه طراحی کردیم که تابع رفتار اولیه و ثانویه است. همچنین به منظور بیان این روش با استفاده از فرمول های ریاضی، یک بازی استکلبرگ و تعادل نش مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت نتایج عددی به منظور صحت سنجی روش پیشنهادی ارایه شده اند. همچنین تاثیر پارامترهای سیستم های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از شبیه سازی با هم مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: کلمات کلیدی: شبکه رادیو شناختی، سنجش طیف، تئوری بازی
  • مسلم فروزش، پاییز عزمی * صفحات 32-37
    در این مقاله امنیت لایه فیزیکی در حضور دشمن مخربی که توانایی تغییر حالت بین دو حالت ارسال سیگنال جمینگ و شنود پیام محرمانه را دارد مورد مطالعه قرار می گیرد. برای مقابله با این نوع از شنودگران و ایجاد امنیت در این گونه از مخابره، دو راهکار پیشنهاد می دهیم: 1) رویکرد احتمالی، 2) رویکرد بدترین حالت. مدل سیستم مورد مطالعه شامل یک مبداء، یک دشمن و یک مقصد دو طرفه می باشد. گره مقصد تمام دوطرفه می تواند پیام محرمانه را دریافت کند و در همان لحظه برای به منظور فریب دشمن، سیگنال جمینگ را ارسال کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که میانگین نرخ در رویکرد احتمالی حدود 50 درصد بیشتر از رویکرد بدترین حالت است.
  • سعید شیخ زاده، محمدرضا جوان * صفحات 38-49
    در جهت رویارویی با نیازها و تقاضاهای روزافزون تبادل داده، علاوه بر توجه به فن آوری واسط هوایی، لازم است معماری شبکه به صورت نوآورانه و کارآمدی طراحی شود. مقاله جاری فناوری های نوظهوری را مدنظر قرار داده است که می توانند به عنوان کاندیدهای شایسته ای در جهت بهبود معماری ارتباطات بی سیم به خصوص در نسل پنجم شبکه تلفن همراه مورد توجه قرار گیرند. این مقاله بیشتر بر روی معماری شبکه های سلولی شامل ارتباطات دوطرفه کامل، ارتباطات دستگاه به دستگاه، فمتوسل های متحرک، ارتباطات نور مرئی و مجازی سازی در نسل پنجم تمرکز کرده است.
  • سعید شیخ زاده، محمدرضا جوان* صفحات 50-61
    امروزه اینترنت و خدمات تلفن همراه به صورت فراگیر زندگی روزه ما را تحت تاثیر قرار داده است؛ لذا در جهت پاسخ به این نیازهای روزافزون لازم است شبکه های بی سیم نسل آینده بتوانند انواع مختلف تقاضاها را پاسخ درخور و شایسته ای دهند. از این رو بسیار مهم است که نسل جدید شبکه های تلفن همراه به صورتی طراحی شود تا بتوانند با حفظ کیفیت تجربه[1] (QoE) کاربران، مشترکان و بازار خود را حفظ نمایند. به نظر می رسد در جهت برآورده کردن این نیازها باید تغییرات قابل توجه ای در شبکه های قبلی در نظر گرفته شود. این مقاله برخی از تکنولوژی های مهمی که برای بهبود معماری شبکه های نسل آینده (به خصوص شبکه سلولی نسل پنجم) طراحی شده است را مورد مطالعه قرار داده است. مقاله جاری به صورت اختصاصی بر روی واسط های هوایی[2] 5G شامل ارتباطات میلی متری[3]، تکنولوژی های دسترسی چندگانه[4]، تجمیع حامل ها[5] و مای موی حجیم[6] تمرکز دارد.
|
  • Hadis Zare Haghighi, Dariush Abbasi-Moghadam *, Saeid Reza Seydnejad Pages 1-10
    In recent years, Underwater Acoustic Communications (UAC) has been a great matter of consideration because of its importance in different areas such as commercial and military applications. Underwater acoustic communications channel is known as a time-varying and doubly selective channel in both time and frequency domains. The orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation is an effective technique to communicate over challenging acoustic channels. In addition, using multiple-input multiple-output (MIMO) systems increases channel capacity which results in high data rate communications. Recently, basis expansion models (BEMs) have been widely used to estimate an underwater acoustic channel. In particular, when the channel is time-varying, the BEM model can effectively estimates the channel with a reduced number of coefficients and low computational complexity. To improve the performance of a MIMO communication channel, various beamforming techniques have been proposed in different areas. Inspired by the basis expansion modeling of an underwater acoustic channel, in this paper we develop a BEM based adaptive space-time beamforming for both the transmitter and receiver of an UAC. The Laguerre basis expansion model is employed in the linearly constrained minimum variance (LCMV) beamformer to obtain an adaptive scheme for updating the beamforming weights at the transmitter and receiver and to optimize the system performance in real-time. Our Simulation results show that the proposed BEM based beamformer method improves the Bit-Error-Rate (BER) and Minimum-Square-Error (MSE) performance substantially for a Rayleigh fading underwater acoustic channel. In particular, our method improves the BER and MSE about 10dB and 4dB compared to the discrete prolate spheroidal sequence (DPSS) method.
    Keywords: Underwater acoustic communications, Basis expansion model (BEM), MIMO-OFDM, Rayleigh fading channel
  • Jahangir Dadkhah Chimeh * Pages 11-14
    In this paper, we consider 5G as an evolution of 4G, thus we propose logical connections between LTE-A entities such as SGW, PDN firstly. Then, we present a new configuration and accordingly data/control realization of 5G EPS (Evolved Packet System) based on a carrier-grade hypervisor and an intelligent core server (IC server) to provide virtualization and flexibility to the network. In addition, we define two new entities hAN (heterogeneous access network) and TNT-Gateway (TENANT Gateway) for access and core, respectively and define their functions and data/signaling connections. Some important advantages of these configurations are: 1) cost reduction, 2) network efficiency improvement, and 3) increase of network flexibility and service availability which approaches LTE to 5G.
    Keywords: 5G, EPS, hAN, TNT-Gateway, LTE
  • Seyed Amin Izadi Avanji * Pages 15-19
    This work presents a fully integrated 8-12 GHz fractional-N frequency synthesizer (FNPLL) for using in communication satellites. The FNPLL implemented in a 90-nm standard CMOS technology. The simulation results demonstrate that the Voltage Controlled Oscillator (VCO) has a phase noise of -106 dBc/Hz at 1-MHz offset for a 10 GHz Local Oscillator (LO) signal, and the higher fractional spur is -55 dBc in a 10-GHz LO signal. The proposed FNPLL consumes 5.029-6.579 mW from 1.2-V power supply and has a phase noise of -70 dBc/Hz, -88 dBc/Hz and -116 dBc/Hz at 10-KHz, 100-KHz and 1-MHz offsets, respectively.
    Keywords: Fractional-N, Frequency Synthesizer, Phase Locked Loop, phase noise, 8-12 GHz Frequency Band
  • Mohammad Reza Nejadi, Hamidreza Dalili Oskouei * Pages 20-23
    In this letter, we propose a novel frequency reconfigurable antenna design for aircraft and drone telecommunication that covers the applied VHF/UHF/L- bands. The proposed structure is a Reduced-Size Edge-Shorted dipole/monopole antenna and consists of metallic line, notch, and metal reflector, making it easy to combine directional, high-gain, low cross-polarization and wide bandwidth. The antenna is frequency-reconfigurable using a PIN diode switch. In the ON state, the antenna operates as a dipole-traveling antenna and covers 30–400 MHz. In the OFF state, the antenna operates as an Edge-Folded monopole antenna and covers 500–1220 MHz. This work proposes a technique for size reduction using side slot and for gain equalization using switchable folded wing based on Smart Geometry Reconfiguration. The proposed antenna has VSWR
    Keywords: reconfigurable antenna, UHF, VHF Bands, PIN diode, Airborne application, Edge-Shorte, side slot
  • Ali-Mohammad Montazeri, Faezeh Alavi Pages 24-31
    In this paper, we consider a price-based resource allocation within an Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA) based on spectrum sensing in the cognitive networks. Furthermore, there is the primary network which has an opportunity to sell the spectrum to secondary network. We assume the secondary network’s interference pricing is used to protect primary network and propose a joint utility maximization of the primary and secondary with a maximum interference constraint at the primary and a transmission power threshold at the secondary transmitter. Accordingly, we devise a novel cost computation strategy which is function of primary and secondary behaviors. To formulate this method, a Stackelberg game and equilibriums are exploited. Numerical results are presented to verify the proposed scheme. The impact of different system parameters is investigated and compared through simulations.
    Keywords: cognitive radio network, spectrum sensing, pricing, game theory
  • Moslem Foruzesh, Paeiz Azmi * Pages 32-37
    In this paper, we study the physical layer security in the presence of an adversary which is able to switch its mode from jamming mode (when transmits jamming signals) to eavesdropping mode (when adversary eavesdrops legitimate link) and vice versa. To combat with this type of adversary and establish security in this communication, we propose two approaches: 1) probabilistic approach (PA), 2) worst case approach (WCA). The system model consists of a source, an adversary and full-duplex destination. A full duplex destination can receive the private message and transmit jamming signal to deceive the adversary, simultaneously. The simulation results show that the average rate PA, is 50% more than the WCA.
    Keywords: Cooperative communications, power allocation, mode switching of adversary, full-duplex destination
  • Saeed Sheikhzadeh, Mohammad Reza Javan* Pages 38-49
    To address the continuously increasing demand for high data rates, beside air interface technologies, there are requirements to introduce new and effective ways to design architecture of networks. This paper proposes several technologies which can be used as promising candidates to change the future of wireless communication architecture especially in Fifth generation (5G) wireless network. In this article, we discuss various promising cellular architectures such as full duplex communication, device-to-device communication, mobile femtocell, visible light communication and visualization in 5G.
    Keywords: 5G, network architecture, full duplex, device-to-device, mobile femtocell, visible light communic-ation, NFV, SDN, C-RAN
  • Saeed Sheikhzadeh, Mohammad Reza Javan* Pages 50-61
    Due to the influence of Internet and mobile service in every part of our lives in addition to pervasive demand for them, next generation wireless networks should be able to address different kind of objectives or demands. New generation of cellular networks must achieve high user quality of experience (QoE) in order to satisfy the user demands and survive in market. To meet this demands, drastic revision need to be made in previous network architecture. This paper reviews some of the key technologies which are emerged to improve future network architecture and meet the demands of users, especially in Fifth generation (5G) cellular network. In this paper, the prime focus is on the air interface of 5G which includes millimeter wave communication, multiple access technologies, carrier aggregation (CA), and massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO).
    Keywords: Index Terms—5G, air interface, carrier aggregation, massive-MIMO, millimeter wave communication, OFDM, PD-NOMA, SCMA
  • Alireza Shafieinejad *, Faramarz Hendessi Pages 62-71
    This paper addresses the problem of inter-flow network coding for unicast sessions in lossy channel wireless networks. In spite of decreasing the number of transmissions, network coding intuitively increases the sensitivity of nodes to lost packets. First of all, coded packets carry more information than native packets and thus losing a coded packet prohibits a series of dependent nodes from decoding their intended packets. Secondly, for the scheme with opportunistic listening, it is necessary for some of the nodes to overhear the transmission of their neighbors. Thus, successful decoding requires overhearing of the corresponding packet(s) in addition to correct reception of unicast and broadcast transmissions. In this paper, we study the effect of lossy channel on the aggregate network throughput in the presence of network coding. We provided a linear programming formulation to compute the throughput performance of network coding for a general lossy wireless network. Further, we consider a retransmission mechanism for both unicast and broadcast. Our LP system supports both COPE and Star coding schemes. The advantages of the proposed NC schemes over the non-NC ones are shown through simulations and theoretical analysis. Results show that network coding can boost the capacity of wireless network up to 40% under lossy channel condition.
    Keywords: Wireless network coding, Lossy wireless networks, Reliable broadcasting
  • Samaneh Poostfroushan*, Mehdi Agha sarram, Razieh Sheikhpour Pages 72-82
    Connected dominating set (CDS) problem is the most widely used method for backbone formation ‎in wireless sensor networks. To date, numerous algorithms have been proposed for backbone ‎construction on minimum CDS (MCDS) problem in unit disk graphs (UDG); however, only a few ‎algorithms have been proposed on MCDS problem in disk graphs with bidirectional links (DGB) ‎and on degree-constrained minimum-weight CDS (DC-MWCDS) problem in UDG. To the best of ‎our knowledge, no work has been done on DC-MWCDS problem in DGB. In this paper, we present ‎OEDC-MWCDS problem (optimal energy and degree constrained minimum-weight connected ‎dominating set) for constructing energy efficient backbone in wireless sensor networks. Then, we ‎model a wireless sensor network as a disk graph with bidirectional links and propose a backbone ‎construction algorithm called EBC-PSO (Energy efficient Backbone Construction utilizing Particle ‎Swarm Optimization algorithm) to obtain a CDS with the minimum weight subject to the optimal ‎energy and degree constraint. The main objective of the proposed algorithm is to find the optimal ‎values of energy and degree of constraint to maximize network lifetime. In the proposed algorithm, ‎optimal coefficients of minimum remaining energy and maximum degree of nodes are determined ‎utilizing PSO algorithm. Then, in the selection of DS nodes, these coefficients are used. Simulation ‎results verify the performance of the proposed algorithm in terms of network lifetime and ‎backbone size.‎
    Keywords: CDS problem, WSN, network backbone, disk graphs with bidirectional links, PSO Algorithm‎