فهرست مطالب

صنایع الکترونیک - سال نهم شماره 4 (زمستان 1397)
  • سال نهم شماره 4 (زمستان 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/10/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • جواد قالیبافان*، افسانه صدیقی صفحات 5-10

    در این مقاله دو آنتن مایکرواستریپ جدید با قابلیت تنظیم قطبش بین دو حالت قطبش خطی و دایروی پیشنهاد گردیده است. ایده اصلی در طراحی آنتن های پیشنهادی، استفاده از چندین نوار باریک از جنس گرافن به عنوان سطوح با امپدانس متغیر، در قسمت های میانی و لبه های یک ساختار پچ مربعی ساده است. نوارهای گرافنی به وسیله دو سطح ولتاژ DC متفاوت فعال و غیرفعال می گردند. با استناد به روابط حاکم بر رسانایی سطحی گرافن، امپدانس سطحی نوارهای گرافنی در دو حالت فعال و غیر فعال بدست آمده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد آنتن های پیشنهادی قابلیت تغییر قطبش تشعشعی را در دو یا سه حالت مختلف در باند فرکانسی X دارند. این در حالی است که تغییر ولتاژ تحریک گرافن، بر الگوی تابشی و امپدانس ورودی آنتن تاثیر مخربی ندارد. از جمله دیگر مزایای آنتن های پیشنهادی عدم نیاز به سطح ولتاژ بالا برای تحریک گرافن می باشد.

    کلیدواژگان: آنتن مایکرواستریپ، قطبش خطی، قطبش دایروی، گرافن
  • محمد رضا جوان*، ریحانه شاه چراغ صفحات 11-18

    در این مقاله یک روش تخصیص منابع در شبکه های همیار مبتنی بر وسایل نقلیه بدون سرنشین (UAV) ارایه می شود. شبکه در نظر گرفته شده شامل سه نود است که یکی از آنها فرستنده و دو نود دیگر گیرنده هستند. همچنین در این شبکه یک UAV وجود دارد که به عنوان رله دیکد و ارسال (DF) عمل می کند. مدل کانال در نظر گرفته شده فقط شامل اثرات افت مسیر بوده و ارسال اطلاعات عادی و امن زمانی انجام می شود که لینک ارتباطی به صورت خط دید مستقیم وجود داشته باشد. مسیر حرکتی UAV ازفرستنده به گیرنده ها بوده که اطلاعات را از فرستنده دریافت نموده و زمانی که به گیرنده ها رسید با استفاده از تکنیک دسترسی چندگانه نامتعامد (NOMA) به گیرنده ها ارسال می نماید. مساله تخصیص منابع به صورت یک مساله بهینه سازی نوشته شده است که مساله ای غیرمحدب بوده و حل آن به سادگی امکان پذیر نیست. هدف بیشینه کردن نرخ ارسال عادی و نرخ امن است. برای حل مساله از روش تقریب محدب متوالی (SCA) استفاده شده است که در آن مساله اصلی به صورت دنباله ای از مسایل که به صورت محدب تقریب زده شده اند تبدیل می شود. برای حل این دنباله مسایل محدب می توان از ابزارهای موجود مانند CVX متلب استفاده نمود. در نهایت، روش تخصیص منابع ارایه شده از طریق شبیه سازی با متلب مورد بررسی قرار گرفت و کارایی آن در شرایط مختلف شبکه و مقادیر متفاوت پارامترهای سیستمی مورد مطالعه قرار گرفت

    کلیدواژگان: تخصیص منابع در شبکه های بی سیم، وسایل نقلیه بدون سرنشین، روش تقریب متوالی محدب، نرخ امن، روش دسترسی نامتعامد
  • فخرالدین نظری*، شهاب عبدالهی، میثاق ایزدی صفحات 19-26

    در این مقاله، سوئیچ نوری با طراحی و تعبیه یک جفتگر متقارن پاریته-زمان در درون یکی از بازوهای ساختار ماخ زندر بر پایه تداخل سنج مالتی مد ارائه و شبیه سازی می شود. ساختار سوئیچ شامل دو جفتگر در ابتدا و انتهای ساختار بر پایه تداخل سنج مالتی مد و دو بازوی متصل کننده این دو جفتگر به یکدیگر است، که در یکی از این بازوان، یک جفتگر متقارن پاریته-زمان قرار داده شد. تمام عناصر به کار رفته در ساختار پیشنهادی خطی بوده و با توجه به وضعیت جفتگر متقارن پاریته-زمان، سوئیچ پیشنهادی در دو حالت فعال (جفتگر دارای بهره/تلفات) و غیر فعال (جفتگر فاقد بهره/تلفات) عمل می کند. سوئیچ طراحی شده در حالت فعال وغیرفعال به ترتیب دارای نرخ خاموشی 41/20 و 62 /14 است. همچنین بر اساس نتایج شبیه سازی، در ساختار سوئیچ پیشنهادی برای درگاه های مختلف ، تلفات داخلی با مقادیر بسیار پایین حاصل شد. در این مقاله، سوئیچ نوری با طراحی و تعبیه یک جفتگر متقارن پاریته-زمان در درون یکی از بازوهای ساختار ماخ زندر بر پایه تداخل سنج مالتی مد ارائه و شبیه سازی می شود.

    کلیدواژگان: سوئیچ نوری، ساختار متقارن پاریته-زمان، تداخل سنج ماخ-زندر، تداخل سنج مالتی مد
  • سمیرا نادری، زهرا زارعی، جواد حقیقت*، محسن اسلامی صفحات 27-40

    شبکه های حسگر بی سیم، در نسل پنجم مخابرات سلولی مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. یکی از عمده ترین چالش ها در این شبکه ها، محدودیت منابع انرژی است که به طور مستقیم طول عمر شبکه حسگر را تحت تاثیر قرار می دهد. در این مقاله یک روش کدینگ وفقی برای شبکه های حسگر ارایه میشود. بر خلاف کارهای گذشته، که در آنها کانال بی سیم بصورت محو شوندگی بلوکی در نظر گرفته شده است، یعنی ضریب محو شوندگی در طول ارسال یک بلوک داده تغییر نمیکند، ما تغییرات آرام زمانی را که کانال در طول ارسال یک بلوک تجربه میکند در نظر میگیریم و به طراحی کدینگ وفقی برای چنین سیستمی میپردازیم. الگوریتم ارایه شده بر اساس کدگشایی توام است و هدف آن رسیدن به احتمال خطایی پایینتر از سطح آستانه مجاز، با انتخاب یک کدینگ وفقی است که کمترین انرژی مصرفی را دارد. نتایج شبیه سازی با استفاده از کدهای همینگ نشان میدهد که روش وفقی پیشنهادی در کاهش توان مصرفی نسبت به روش غیر وفقی موفق عمل میکند.

    کلیدواژگان: شبکه حسگر بی سیم، کانالهای فیدینگ همبسته، کدگذاری وفقی، کدگشایی توام
  • داریوش عباسی مقدم*، علی افضلی ده زیاری، نازنین کلانتری نژاد صفحات 41-60

    سیستم های چند ورودی چند خروجی انبوه یکی از سیستم های پیشنهادی برای نسل پنجم سیستم های مخابراتی بی سیم هستند. در این سیستم ها در هر ایستگاه پایه تعداد زیادی آنتن (صدها و یا حتی هزاران آنتن) مورد استفاده قرار می گیرد که نتیجه این امر، افزایش ظرفیت، بازده طیفی و همچنین بازده انرژی در مقایسه با سیستم های چندورودی چندخروجی معمولی است. تداخل ناشی از استفاده مجدد از دنباله های پایلوت یکسان توسط کاربرهای سلول های متفاوت در مرحله تخمین کانال، مهم ترین عامل محدودیت عملکرد در این سیستم ها است که به عنوان پدیده ی آلودگی پایلوت شناخته می شود. در این مقاله ابتدا به بررسی آلودگی پایلوت پرداخته می شود. سپس روش های ارائه شده برای کاهش اثر آلودگی پایلوت، درپنج گروه با عنوان های روش های براساس پروتکل، روش های پیش کدینگ، روش های مبتنی بر AOA، روش های کور و روش های تخصیص پایلوت هوشمند دسته بندی شده و مزایا و چالش های هر روش مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین روش پیشنهادی مبتنی بر تخصیص پایلوت هوشمند برای کاهش آلودگی پایلوت ارائه شده است. روش پیشنهادی مبتی بر گروه بندی کاربران به دو گروه مرزی و مرکز ی انجام شد. نتایج شبیه سازی بهبود عملکرد سیستم را در حضور روش پیشنهادی در دستیابی به حداکثر نرخ فراسو و دقت تخمین کانال نسبت به سایر روش های مرجع نشان می دهد. همچنین روش پیشنهادی دیگر مبتنی بر بر ترکیب دو روش مبتنی بر پروتکل و پیش کدینگ نیز ارائه شده است. در پایان حوزه های پژوهشی در ارتباط با پدیده آلودگی پایلوت در سیستم های چندورودی چندخروجی انبوه نیز معرفی شده اند.

    کلیدواژگان: آلودگی پایلوت، پیش کدینگ، تخمین کانال، سیستم های چندورودی چندخروجی انبوه، تخصیص پایلوت هوشمند
  • محمد نشاط*، احد محبی کلوانق صفحات 61-70

    یکی از محدودیت های اساسی در حوزه تصویربرداری تراهرتز و نوری که از ماهیت موجی بودن نور نشات می گیرد و با حد تفرق رلی شناخته می شود، وضوح فضایی محدود به نصف طول موج است. این وضوح برای مطالعه سلول های زیستی، حامل های سیار در نانوافزاره های نیمه هادی، و نیز پدیده های انتقال حرارات و تداخل الکترومغناطیسی در مدارهای نانوالکترونیک، البته ناکافی است. در چند دهه اخیر، تلاش های فراوانی در معرفی و توسعه تکنیک هایی برای غلبه بر این محدودیت پایه ای انجام شده است؛ از آن جمله می توان به روش های مبتنی بر استفاده از میدان نزدیک، که ایده آشکارسازی امواج میراشونده را در میان دارد، اشاره نمود. در اکثر روش های پیشنهادی از یک ساختار نمونه بردار برای تمرکز میدان در نزدیکی نمونه و تزویج میدان نزدیک (میرا شونده) به میدان تابشی یا هدایت شونده استفاده می شود. در این مقاله، در ابتدا حد تفرق و منشا نظری آن، ضرورت تصویربرداری میدان نزدیک، امکان دستیابی به وضوح زیر طول موجی و عدم مغایرت آن را با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را بطور مختصر مرور می کنیم. در ادامه این پژوهش، با تشریح فرایند طراحی سه نوع ساختار بعنوان نمونه بردارهای میدان نزدیک، یعنی؛ موجبر تیغه عایقی غیر تابشی، سیم مسی مخروطی با شیارهای متناوب و نمونه بردار مخروطی ساده، قابلیت تصویربرداری آنها با قدرت تفکیک زیر طول موج را در باند تراهرتز و نوری مورد تحقیق قرار می دهیم.

    کلیدواژگان: اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، حد تفرق رلی، میدان نزدیک، تصویربرداری، شبه مدهای پلاسمون
  • المیرا توکلی*، مهدی امینیان صفحات 71-80

    در حوزه ی الکترونیک دیجیتال، دستیابی به مدارهایی با سرعت بیشتر و توان مصرفی کمتر، بسیار حائز اهمیت است. از این رو، بهبود پیاده سازی مدارهای محاسباتی مانند ضرب کننده که به طور گسترده در ریزپردازنده ها، پردازش سیگنال و بسیاری از الگوریتم های رمزنگاری مورد استفاده قرار می گیرد، مورد توجه است. علاوه بر این، کمپرسورها مهم ترین واحد پیاده سازی در ضرب کننده ها هستند که در بین کمپرسورهای مختلف، کمپرسور 4 به 2 یکی از پرکاربردترین روش-ها برای پیاده سازی است. از طرفی، پیاده سازی این کمپرسور کاملا به گیت های XOR بستگی دارد. لذا، وجود یک طراحی مناسب برای XOR در بهبود عملکرد کمپرسور 4 به 2 موثر است و می تواند کارآیی کل سیستم ضرب کننده را بهبود بخشد. در این مقاله، طراحی کمپرسور 4 به 2 براساس گیت XOR پیشنهادی با ترانزیستورهای نانولوله کربنی ارائه شده است که نتایج آن در تکنولوژی 32 نانومتر CNTFET شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج حاصل از پیاده سازی با بهترین طرح های موجود نشان می دهد طراحی کمپرسور ارائه شده ضمن کاهش تعداد ترانزیستورهای مدار، 4/31 درصد تاخیر، 45/99 درصد توان مصرفی و 47/72 درصد حاصل ضرب توان در تاخیر را نسبت به کمپرسورهای موجود بهبود می دهد.

    کلیدواژگان: نانو لوله کربنی، گیت XOR، کمپرسور 4 به 2، ضرب کننده، نانوفناوری
|
  • javad ghalibafan*, Afsaneh Sedighi Pages 5-10

    In this paper, the two novel reconfigurable polarized microstrip antennas with capability of switch between linear and circular polarization are presented. The main idea in this work is using some narrow graphene strips, as variable surface impedance, in the middle and the edges of a traditional square patch. The graphene strips are activated and deactivated by applying the two different DC voltages. Based on surface conductivity of graphene, the surface impedance of these strips are calculated in both of active and deactivate modes. The simulated results show that the polarization of the proposed antennas can be changed in two or three different cases in the frequency of X band. As a main advantage of the proposed antennas, the change of graphene bias voltage has no destructive effect on radiation patterns and antenna input impedance. In addition, the DC bias voltage of the graphene surfaces in active mode are not high.

    Keywords: Microstrip antenna, Linear polarization, Circular polarization, Graphene
  • Reyhane Shahcheragh, mohmmad reza javan* Pages 11-18

    In this paper we propose a new resource allocation framework for unmanned aerial vehicle (UAV)-based cooperative networks. In the considered network, three node exist: one transmitter and two receivers. In addition, we assume that a UAV is used in the network as a decode-and-forward (DF) relay. For the channel model, we only consider the path-loss. We assume that the information transmission is performed only when a line-of-sight (LoS) connection could be established between communicating parties. The UAV moves from the transmitter towards the receivers. UAV receives the information from the transmitter, and when it approaches to the receivers, it simultaneously transmits information intended for both the receivers using non-orthogonal multiple access (NOMA) technique. The resulting optimization problem is non-convex and hard to solve. To tackle the problem, we adopt the successive convex approximation (SCA) technique where the original problem is approximated by a convex problem which could be solved easily using existing optimization tools like CVX. Finally, the proposed framework is evaluated using simulation for different network parameters. Simulation results confirm the efficiency of the proposed scheme.

    Keywords: Resource allocation in wireless networks, unmanned aerial vehicles, successive convex approximation, secrecy rate, non-orthogonal multiple access
  • fakhroddin nazari*, shahab Abdollahi, misagh Izadi Pages 19-26

    In this article, an optical switch has been proposed and simulated by designing and embedding a parity-time (PT) symmetric coupler inside one of the arms of a multi-mode interference (MMI) based Mach-Zehnder. The whole structure consists of two MMI couplers at the beginning and end of the structure so that they are connected to each other through two passive waveguides, also a PT-symmetric coupler embedded in one of the arms. All elements in the proposed switch are linear and based on PT-symmetric coupler status; optical switch operates in two passive (without gain/loss) and active (with gain/loss) states. The suggested switch finds the extinction ratio and for active and passive states, respectively. Furthermore, regarding the simulation results, the insertion losses are given rise to low values for different gates. In this article, an optical switch has been proposed and simulated by designing and embedding a parity-time (PT) symmetric coupler inside one of the arms of a multi-mode interference (MMI) based Mach-Zehnder. The whole structure consists of two MMI couplers at the beginning and end of the structure so that they are connected to each other through two passive waveguides, also a PT-symmetric coupler embedded in one of the arms. All elements in the proposed switch are linear and based on PT-symmetric coupler status; optical switch operates in two passive (without gain/loss) and active (with gain/loss) states. The suggested switch finds the extinction ratio and for active and passive states, respectively. Furthermore,

    Keywords: Optical switch, Parity-time symmetric structure, Mach-Zehnder interference, Multi-mode coupler
  • Samira Naderi, Zahra Zarei, Javad Haghighat*, Mohsen Eslami Pages 27-40

    Wireless sensor networks have attracted a great deal of attention as one of the key enabling technologies for 5G cellular networks. One of the main challenges ahead of such networks is limitation of energy resources which directly affects their lifespan. In this paper, an adaptive coding technique for wireless sensor networks is presented. On the contrary to the previous studies which have considered block fading channels, where a constant fading factor is assumed during the transmission of a block of data, we track slow time variations that channel experiences during the transmission of a block of data. We design an adaptive coding technique for this case. The proposed algorithm is based on iterative decoding and aims to achieve an error probability lower than the permissible threshold while minimizing the energy consumption. Our simulation results, employing Hamming codes, demonstrate that the proposed adaptive coding scheme, decreases the power consumption and consequently increases the network lifespan.

    Keywords: Wireless sensor networks, correlated fading channels, adaptive coding, iterative decoding
  • Dariush Abbasi Moghadam*, Ali Afzali, Nazanin Kalantarinejad Pages 41-60

    Massive MIMO system is one of the advanced and attractive technologies for fifth generation of wireless networks. In such systems, base stations employ a very large number of antennas (Hundreds or even thousands of antennas). As a result, in these systems, capacity, spectral efficiency and energy efficiency increases in comparison with conventional MIMO systems. In the channel estimation, interference, which is produced by reuse of the same pilot sequences by different users of neighboring cells, is the most important factor in the performance limits. This phenomenon is referred to as pilot contamination. In this paper, pilot contamination is described and then the research works presented by the researchers on this topic has summarized. We categorize the different proposed mitigation techniques for pilot contamination using the following taxonomy: protocol-based methods, precoding methods, AOA-based methods, blind methods and smart pilot assignment methods. Finally, we propose a method based on smart pilot allocation, to reduce pilot contamination. Simulation results show that both uplink rate of user’s increases based on the proposed method and the accuracy of channel estimation improved greatly than exciting methods. Then we propose a method based on pilot precoding and protocol based allocation to reducing pilot contamination effects. In addition, we study a range of challenges and future research topics.

    Keywords: Pilot Contamination, Precoding, Channel estimation, Massive MIMO systems, Smart pilot allocation
  • Mohammad Neshat*, Ahad Mohebbi Kolvanagh Pages 61-70

    One of the fundamental limitations in terahertz and optical imaging, is the spatial resolution limited to half of the wavelength which is caused by the wave nature of light, and is known as the Rayleigh diffraction limit. Such resolution is insufficient for the study of many objects and phenomena including biological cells, mobile carriers in semiconductor nano-devices, as well as heat transfer and electromagnetic interference phenomena in nano-electronic circuits. In recent decades, some efforts have been made to introduce and develop techniques to overcome this limitation, including methods based on using near-field and detecting evanescent waves. In most of the proposed methods, a near-field probe is used to concentrate the field near the sample, and to couple the near-field (evanescent field) into radiation or propagating wave. In this paper, with an emphasis on the fundamental aspects of the near-field technique, we review, investigate, and work on a harmonized set of basic definitions associated with near-field imaging. The diffraction limit and its theoretical origin, the applications of near-field imaging, possibility to achieve sub-wavelength resolution in accordance with Heisenberg uncertainty principle have been explored. Finally, by describing the design process of three near-field imaging probes, their capabilities are investigated.

    Keywords: Heisenberg’s uncertainty principle, Rayleigh diffraction limit, Near-filed, imaging, Spoof surface plasmon polariton modes
  • Elmira Tavakkoli*, Mahdi Aminian Pages 71-80

    In the field of digital electronics, it is very important to achieve faster and less power consuming circuits. Hence, improvements in the implementation of computational circuits, such as multipliers which are widely used in microprocessors, signal processing, and many cryptographic algorithms, are considered. In addition, the compressors are the most important operation unit in the multipliers. Amongst different compressors, compressor (4;2) is one of the most popular methods to implement of multipliers. Moreover, the implementation of this compressor depends primarily on XOR gates, and an appropriate XOR design is effectively improving the performance of compressor (4;2) and it can improve the overall performance of the multiplier system. In this paper, the design of compressor (4;2) is based on the proposed XOR gate with carbon nanotube transistors, which has been simulated in 32 nm CNTFET Stanford technology. Simulation results , shows that the proposed design, while reducing the circuit area, improve delay by 4.31% , power consumption by 45.99% and power delay product by 47.72%, in comparison with the best compressors.

    Keywords: Carbon Nanotube, XOR gate, Compressor (42), Multiplier
  • Mahmood Deypir, Mani Saffarnia* Pages 81-95

    The security of the mobile devices has become a major issue since hackers target them through malwares in order to harm the systems or gather sensitive information and get access to the systems remotely. Recently, new ways have been introduced to confront malwares and other viruses. Two main techniques for recognizing malwares are dynamic analysis and static analysis. This paper proposes a new method using the static analysis to help improve the accuracy of the malwares in detecting threats faster and with lower processing time. For this purpose, our suggested method has utilized the android application’s main components to recognize the malwares using the machine learning algorithms. Furthermore, our method has used the feature selection algorithms to reduce the processing overload and to enhance the speed and accuracy. Our method have used the following components as the classification features in our suggested algorithms: API calls, Intents, network address and IPs, services and provider, activities and permissions. In addition to these individual features, our method has also employed complex features to improve malware recognition. We have used 123,446 software and 5,561 malwares to evaluate the accuracy and the precision of the suggested method, demonstrating to be 99.4 percent.

    Keywords: Android Security, Malware Detection, Static Analysis, Classification, Machine Learning