فهرست مطالب

مهندسی مخابرات جنوب - پیاپی 51 (بهار 1403)

نشریه مهندسی مخابرات جنوب
پیاپی 51 (بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/04
  • تعداد عناوین: 6
|
  • الهام اسماعیلی، فرشاد پسران*، نبی الله شیری صفحات 1-12

    این مقاله یک جمع کننده کامل جدید را با استفاده از محاسبات تقریبی بر اساس مفهوم منطق اکثریت (ML) پیشنهاد می کند. مفهوم ML به دلیل مشخصات منحصر به فرد خود برای استفاده در متدولوژی های مختلف بسیار کارآمد و قابل استفاده است و ساختار بنیادی آن گیت های اکثریت 3 ورودی است به طور گسترده در سلول های حساب دیجیتال استفاده شده است. جمع کننده پیشنهادی مبتنی بر ML با توان کم، تاخیر کم و محصول تاخیر کم توان (PDP) کار می کند. فناوری ترانزیستور اثر میدانی نانولوله کربنی (CNTFET) توان FA را کاهش می دهد و مشکل نوسان با تکنیک آستانه دینامیکی (DT) حل می شود. مدار پیشنهادی با دو پیکربندی جمع کننده کامل تقریبی مقایسه شده است. معماری های مورد نظر با استفاده از معیارهای سخت افزاری از جمله تاخیر، توان، PDP و میانگین فاصله خطای نرمال شده (MNED) علاوه بر معیارهای خطا ارزیابی می شوند. در مقایسه با ادبیات، طرح پیشنهادی عملکرد برتری دارد. علاوه بر این، FA پیشنهادی در طراحی تبدیل کسینوس گسسته بدون ضرب (DCT) تعبیه شده است، که یک مدار مناسب برای سیستم های ادغام در مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) و پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSPs) است. نتایج اجرای DCT کارایی FA پیشنهادی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: DCT بدون ضرب کننده، گیت اکثریت، جمع کننده تقریبی، تبدیل کسینوسی گسسته
  • محمدرضا همتی، سید محمدعلی زنجانی *، الهام یعقوبی صفحات 13-22

    توانمصرفی کمتر، پهنای باند ارتباطی بزرگ تر و تاخیر کمتر از مزایای شبکه های نوری نسبت به ارتباطات الکتریکی است؛ اما چالش هایی مانند مسیریابی و هم بندی در این شبکه ها وجود دارد به نحوی که برای ارسال داده، نیاز به پیمودن گام های زیادی است که باعث بزرگ تر شدن شبکه و اتلاف می شود. با پیچیده تر شدن و بزرگ تر شدن شبکه ها، در ساخت شبکه روی تراشه، مشکلاتی نظیر هزینه ارتباطات بین اجزاء و احتمال بروز هر خرابی غیر قابل پیش بینی در مدارهای ارتباطی وجود دارد. از این رو ارائه یک الگوریتم تحمل پذیر خطا، نقش مهمی در گسترش معماری شبکه روی تراشه دارد. در این مقاله، یک الگوریتم مسیریابی تطبیقی تحمل پذیر اشکال ارائه خواهد شد که هدف اصلی آن، ایجاد توانایی جهت تعامل با تعداد قابل قبولی اشکال بدون از کار انداختن گره های سالم در شبکه است. نتایج حاصل از شبیه سازی تاخیر پیام در روش پیشنهادی، برابر با 5- 10× ‎ ‎ 1 و گرادیان برابر 5- 10× ‎ ‎ 169/1 به ازای epotch مساوی با 280 است که توانایی آن را در کاهش تاخیر بر روی شبکه اثبات می نماید. تغییر بسیار جزئی تاخیر پیام در ارزیابی روش پیشنهادی، نیز نشانگر قابل قبول بودن روش پیشنهادی است. همچنین، وجود برابر با 7- 10× ‎ ‎ 1 و گرادیان برابر 3- 10× ‎ ‎ 527/1 به ازای epotch مساوی با 350 در مقدار انرژی مصرفی، بیانگر کاهش انرژی مصرفی نسبت به روش های مرسوم در مراجع موجود است، هرچند احتمالا سربار سامانه پیشنهادی نسبت به برخی روش های قبلی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: الگوریتم تحمل پذیر خطا، مسیریابی پویای آگاه از ازدحام، شبکه روی تراشه، الگوریتم مسیریابی تطبیقی
  • مسعود مرادخانی*، فرزاد سلطانیان صفحات 22-36

    با انجام حسگری طیف همکارانه در یک شبکه رادیو شناختگر اگر چه با افزایش تعداد کاربران ثانویه گذردهی شبکه افزایش می یابد، اما در عین حال باعث افزایش مصرف انرژی نیز می گردد. این موضوع لزوم ارائه سیستمی که قادر به ایجاد موازنه بین گذردهی و انرژی مصرفی باشد را ضروری می سازد. برخلاف روش متعارف حسگری طیف مبتنی بر یک مقدار آستانه آشکارسازی، حسگری طیف با دو مقدار آستانه از گزارش داده های غیرقابل اعتماد به مرکز همجوشی جلوگیری می کند، بنابراین می تواند به طور بالقوه منجر به صرفه جویی بیشتر در انرژی مصرفی شود. در این مقاله یک شبکه رادیو شناختگر با حسگری طیف دو آستانه ای و با فرض کانال گزارش غیرایده ال بهینه سازی می گردد. مقادیر بهینه آستانه و زمان حسگری به صورت توام محاسبه می گردند تا گذردهی شبکه را حداکثر کرده مشروط بر اینکه انرژی مصرفی و میزان تداخل با کاربران اولیه محدود گردد. مساله بهینه سازی فرمول بندی شده و روشی عددی برای حل آن ارائه می گردد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده یک سیستم انعطاف پذیر است که می تواند همزمان گذردهی بالاتر و انرژی مصرفی کمتری را نسبت به روش متعارف حسگری فراهم کند. این نتایج ضمن تایید تاب آوری بالاتر در برابر خطای کانال گزارش، صرفه جویی انرژی قابل توجهی تا سقف 70% را با تضمین کارایی گذردهی بیشتر از 1 نشان می دهد.

    کلیدواژگان: حسگری طیف همکارانه، گذردهی، آشکارسازی انرژی، رادیو شناختگر، انرژی مصرفی
  • حمید شهبازی، مژده مهدوی*، مهدی زارع صفحات 37-64

    در این مقاله، یک مدار کم توان برای تولید توابع تواندار در کاربردهای فازی ارائه شده است. مدار مولد توابع تواندار پیشنهادی متشکل از مدارهای مربع کننده، رادیکال گیر و ضرب کننده آنالوگ است. تمامی مدارها در ناحیه ی زیر آستانه طراحی شده اند تا حداقل توان مورد نیاز بدست آید. در ماژول مولد توان پیشنهادی از یک مدار فازی ساز منطبق و برای تنظیم شیب های توابع فازی از مدارات ضربکننده ی آنالوگ استفاده شده است. طراحی این مدار به گونه ای است که علاوه بر قابلیت های تنظیمات پیشین، قابلیت تنظیم شیب های بالارونده و پایین رونده را به صورت کاملا جداگانه دارد. برای قسمت مولد توان نیز از ضرب کننده های آنالوگ استفاده شده تا بتوان توان های دلخواه را به صورت پیوسته و با حداقل ورودی های کنترلی تولید نمود. ساختار پیشنهادی در تکنولوژی 35/0 میکرومتر ارائه شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مقدار ولتاژ تغذیه 3/1 ولت، توان مصرفی برابر با 0036/0 میکرو وات و مقدار خطای 8/0 درصد است که بررسی بهترین اطلاعات موجود در این رده از ساختارها، بیانگر بهبود ساختار پیشنهادی از لحاظ خطا و توان مصرفی است.

    کلیدواژگان: زیر آستانه، مدار مولد تابع تواندار، کنترلر فازی، مدارات مجتمع
  • مهدی فلاح کاظمی*، آرش احمدپور، نادیا پورمهدی صفحات 65-78

    این مقاله یک روش واترمارکینگ جدید برای بهبود استحکام و شفافیت تصاویر استخراج شده و میزبان ارائه می کند. فرآیند تعبیه بر اساس تجزیه بانک فیلتر جهت دار هرمی و ماتریس مثلثی است و فرآیند استخراج واترمارک، بر اساس منطق فازی ممدانی است. در این طرح، به منظور دستیابی به استحکام و شفافیت کارآمد، از الگوریتم بهینه سازی شاهین هریس برای یافتن بهترین مقدار ضریب تعبیه استفاده شده است. در الگوریتم تعبیه، از تجزیه بانک فیلتر جهت دار هرمی استفاده شده است و سپس زیر باندهای تقریبی به بلوک های 8*8 غیر همپوشان تقسیم می شوند. با اعمال تجزیه ماتریس مثلثی به بلوکهای ناهمپوشان، بیت های نشانه در درایه ماتریس درج می شود و از طرف دیگر از استلزام ممدانی و موتور استنتاج ضرب برای استخراج نشانه استفاده شده است که منجر به استخراج واترمارک کارآمد شده است. نتایج نشان می دهد که کیفیت تصویر واترمارک شده برابر با dB6/60 است. در ضمن، الگوریتم پیشنهاد شده در برابر حملات مقاوم است.

    کلیدواژگان: واترمارکینگ، استلزام فازی، تجزیه بانک فیلتر هرمی-جهت دار، بهینه سازی شاهین هریس
  • بهنام مطلبی نژاد، مجید حسینا *، مجتبی واحدی، محمود سمیعی مقدم صفحات 79-94

    در حال حاضر، با رشد روزافزون جامعه و نیازهای افزایشی به انرژی، استفاده از منابع انرژی تمیز و قابل انعطاف برای تامین نیازهای اجتماعی امری ضروری و حیاتی شده است. . با توجه به پیشرفت های فناوری، امروزه امکان ارتقاء نیروگاه های ذخیره انرژی به مقیاس بزرگ وجود دارد. معماری و فناوری مدرن این نیروگاه ها امکان استفاده بهینه از منابع تجدیدپذیر انرژی را تسهیل کرده و در نتیجه، هزینه های انرژی را به شکل چشمگیری کاهش داده و بهره وری انرژی را افزایش می دهند. همچنین، با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی و بهینه سازی، می توان عملکرد و عملیات نیروگاه های ذخیره انرژی را بهبود بخشید. در این مقاله، به بررسی مدیریت نیروگاه های ذخیره انرژی بزرگ پرداخته می شود. این مقاله اقدامات نوآورانه ای در مدیریت این نیروگاه ها ارائه می دهد، که شامل محدودیت هایی برای تعداد فرآیندهای شارژ و دشارژ در نظر گرفته شده است. به علاوه، الگوریتم جستجوی فاخته به عنوان یک روش قوی و کارآمد در حل مدل پیشنهادی مورد استفاده قرار می گیرد. این الگوریتم توانایی پیدا کردن جواب های بهینه سراسری را دارد و می تواند در بهبود کارایی و افزایش سودآوری نیروگاه های ذخیره انرژی بزرگ تاثیرگذار باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بهره بری از این رویکرد در مدیریت نیروگاه های ذخیره انرژی مقیاس بزرگ تاثیرات اقتصادی قابل توجهی را به همراه دارد. این تاثیرات شامل کاهش هزینه های انرژی، افزایش بهره وری، استقلال بیشتر از منابع سوخت فسیلی، حفظ پایداری شبکه برق و بهبود عملکرد سیستم انتقال برق می شود.

    کلیدواژگان: الگوریتم تکاملی، بهینه سازی، پست فوق توزیع، نیروگاه های بزرگ ذخیره انرژی
|
  • Elham Esmaeili, Farshad Pesaran *, Nabiollah Shiri Pages 1-12

    This paper proposes a new approximate full adder (FA) based on the majority logic (ML) concept. The fundamental structure of the ML concept is a 3-input majority voter and is widely utilized in digital arithmetic cells. The ML-based proposed FA works at low power, small delay, and low power-delay-product (PDP). The carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET) technology lowers the FA power, while the gate diffusion input (GDI) technique is used as the main technique. The swing issue of the GDI technique is resolved by the dynamic threshold (DT) technique. Compared with its exact circuit, the proposed FA saves 2 majority gates, 3 inverters, and a 4.02 ns delay. In the proposed FA, the PDP is improved by 53.73%. The product of the PDP and the normalized mean error distance (NMED) is called PDPE, and in the presented FA, it is reduced by 9.50%. Moreover, the proposed FA is embedded into a multiplier-less discrete cosine transform (DCT) design, which is an appropriate circuit for very large-scale integration (VLSI) systems. The 8-input DCT architecture consumed 2.2321 mW of power for each DCT operation. Also, the circuit has better performance in terms of PDP-area-product (PDAP). The results of DCT implementations confirm the efficiency of the FA.

    Keywords: multiplier-less DCT, approximate full adder, majority logic, discrete cosine transform (DCT)
  • Mohammadreza Hemmati, Sayed Mohammad Ali Zanjani *, Elham Yaghoubi Pages 13-22

    The lower power consumption, larger communication bandwidth, and reduced latency are advantages of optical networks over electrical communications. However, there are challenges in these networks, such as routing and connectivity issues, which result in increased network size and wastage. As networks become more complex and larger, building on-chip networks brings problems like communication costs between components and the likelihood of unpredictable failures in communication circuits. Therefore, providing an error-tolerant routing algorithm plays a crucial role in the development of on-chip network architecture. In this article, an adaptive fault-tolerant routing algorithm will be presented, whose main objective is to create the ability to handle a reasonable number of faults without disrupting the healthy nodes in the network. The simulation results of message delay in the proposed method show a gradient norm equal to 1.1691E-5 and μ = 1E-8 for epoch=280, demonstrating its capability to reduce delay in the network. A very slight change in message delay in evaluating the proposed method also indicates the acceptability of the proposed method. Moreover, the presence of a gradient of 1.527E-3 and μ = 1E-7 for epoch=350 in the energy consumption value indicates a reduction in energy consumption compared to conventional methods in existing references, although the proposed system may incur additional overhead compared to some previous methods.

    Keywords: Adaptive Routing Algorithm, Congestion-Aware Dynamic Routing, Network on-Chip, Fault-Tolerant Algorithm
  • Masoud Moradkhani *, Farzad Soltanian Pages 22-36

    By performing cooperative spectrum sensing in a cognitive radio network, although the network throughput increases with the increase in the number of secondary users, but at the same time, it also causes an increase in energy consumption. This makes it necessary to provide a system that is able to create a tradeoff between throughput and energy consumption. In contrast to the conventional method of spectrum sensing based on one detection threshold, spectrum sensing with double thresholds avoids reporting unreliable data to the fusion center, thus potentially leading to greater energy saving. In this paper, a double threshold spectrum sensing cognitive radio network with a non-ideal reporting channel is optimized. The values of the threshold and the sensing time are jointly optimized to maximize the throughput of the network, provided that the network energy consumption and the amount of interference with the primary users are limited. The optimization problem is formulated and a numerical method is presented to solve it. The simulation results show a flexible system that can simultaneously provide higher throughput and lower energy consumption than the conventional sensing method. These results, while confirming the higher tolerance against the error of the reporting channel, show a significant energy saving of up to 70% by guaranteeing the throughput efficiency greater than 1.

    Keywords: throughput, Energy Detection, energy consumption, Cognitive radio, Cooperative Spectrum Sensing
  • Hamid Shahbazi, Mojdeh Mahdavi *, Mahdi Zare Pages 37-64

    In the present study, a low-power power function generator circuit is proposed for fuzzy applications. The proposed power function generator circuit consists of squaring, square root, and analog multiplier circuits. All the circuits are designed in the subthreshold region to achieve minimum power consumption. The proposed power generator module is based on a fuzzifier circuit, and the analog multiplier circuits are used to adjust the slopes of the fuzzy functions. Besides performing the mentioned adjustments, the proposed circuit can adjust the rising and falling slopes quite separately. Analog multipliers are used in the power generator part to generate desired powers continuously with minimum number of control inputs. The proposed structure is presented in 0.35 μm technology, and the simulation results show that at a supply voltage of 1.3 V, the values of power consumption and error are respectively equal to 0.0036 μw and 0.8%, indicating the improvement of the proposed structure in terms of error and power consumption compared to the best relevant structures in the literature.

    Keywords: Power function generating circuit, sub-threshold, Integrated circuits, Fuzzy controller
  • Mehdi Fallah Kazemi *, Arash Ahmadpour, Nadia Pourmahdi Pages 65-78

    This paper presents a new watermarking method to improve the robustness and transparency of extracted and host images. The embedding process is based on decomposing of pyramidal directional filter bank and triangular matrix, while the watermark extraction process is based on Mamdani fuzzy logic. In this design, in order to obtain efficient robustness and transparency, the Harris hawks optimization algorithm is used to find the best value of embedding factor. For this purpose, in the embedding algorithm, pyramid directional filter bank decomposition is utilized and accordingly the approximation sub-bands are divided into 8*8 non-overlapping blocks. Moreover, by decomposing the triangular matrix, which embeds the watermark bits in the matrix element, the use of Mamdani implication and the product inference engine have led to an efficient watermark extraction. The simulation results show that the quality of the watermarked image is equal to 60.6dB. Furethermore, applying the proposed algorithm is strong against attacks.

    Keywords: HHO, Fuzzy Inference, Watermarking, Pyramidal Directional Filter Bank Decomposition
  • Behnam Motalebinejad, Majid Hosseina *, Mojtaba Vahedi, Mahmoud Samiei Moghaddam Pages 79-94

    They are directly integrated into smart distribution networks and can supply stored energy during peak demand periods, while absorbing and storing energy during periods of low demand. This capability helps maintain a balance between supply and demand in power grids, preventing voltage fluctuations and the inability to meet peak loads during high-demand hours. Thanks to technological advancements, it is now possible to upgrade large-scale energy storage facilities. The modern architecture and technology of these facilities facilitate the efficient utilization of renewable energy sources, significantly reducing energy costs and increasing energy efficiency. Additionally, through the use of artificial intelligence algorithms and optimization techniques, the performance and operations of large-scale energy storage facilities can be enhanced. This article focuses on the management of large-scale energy storage facilities, introducing innovative measures that include constraints on the number of charge and discharge processes. Furthermore, the use of the advanced Fakete search algorithm is employed as a powerful and efficient method for solving the proposed model. This algorithm has the capability to find global optimal solutions and can significantly improve the efficiency and profitability of large-scale energy storage facilities. Simulation results demonstrate that adopting this approach in managing large-scale energy storage facilities leads to significant economic impacts. These impacts include reduced energy costs, increased efficiency, greater independence from fossil fuel resources, the preservation of grid stability, and improved performance of the power transmission system.

    Keywords: distribution substation, Large-scale energy storage power plants, Evolutionary Algorithm, Optimization