فهرست مطالب

  • سال هفدهم شماره 1 (بهار 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/01/05
  • تعداد عناوین: 14
|
  • علیرضا بقائی پوری، محمد ترابی* صفحات 5-13

    در این مقاله روشی جهت بهبود امنیت لایه فیزیکی در سیستم کدکننده زمان-فضا مبتنی بر مدل تعمیم یافته  Alamouti ارائه شده است. در روش پیشنهادی با فرض اطلاع داشتن از کانال مربوط به گیرنده مجاز، علاوه بر استفاده از نویز مصنوعی جهت افزایش امنیت، داده های ارسالی از هر آنتن به کانال مربوط به گیرنده مجاز وابسته می شود. همچنین فرستنده جهت دستیابی به امنیت بالاتر با استفاده از کدکننده فضا-زمان پیشنهادی از بیش از دو آنتن جهت ارسال داده در هر زمان استفاده می نماید. در هر یک از حالات  یک مسیره، دومسیره و چندمسیره با نویز مصنوعی روابط ریاضی تئوری مربوط به امنیت لایه فیزیکی ارائه شده است. نتایج شبیه سازی حالات مختلف بیانگر میزان افزایش امنیت روش پیشنهادی نسبت به روش های موجود فعلی است.

    کلیدواژگان: امنیت لایه فیزیکی، کدهای زمان-فضا، ظرفیت محرمانگی، نویز مصنوعی
  • سمیرا مودتی*، سینا مودتی صفحات 15-25

    تشخیص ارقام برنج و تعیین اصالت آن ، یک مسئله مهم در مباحث کشاورزی مدرن و عرصه های علمی و تجاری مرتبط با آن می باشد. به کمک تکنیک های مختلف پردازش تصویر می توان به نتایج مطلوبی در زمینه تشخیص ارقام متنوع محصولات کشاورزی دست یافت. انواع ویژگی های مبتنی بر رنگ یا بافت تصویر می تواند در راستای دستیابی به دقت بالاتر در این حوزه مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله، مسئله تشخیص و تعیین اصالت ارقام برنج به کمک الگوریتم فاکتورگیری ماتریس غیرمنفی تنک مورد بررسی قرار می گیرد. به کمک این تکنیک، مدل های جامعی به کمک مجموعه قیود تنکی برای هر رقم محصول برنج آموزش داده شده و در روال دسته‎بندی بکار گرفته می شوند. به منظور دستیابی به مجموعه ویژگی های موثر در این روال تشخیص، انواع ویژگی های مبتنی بر رنگ و بافت مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به ارزیابی های انجام شده بهترین بردار ویژگی انتخاب می گردد. همچنین نتایج حاصل از طبقه بند مبتنی بر یادگیری مدل پیشنهادی با نتایج بدست آمده از طبقه بندهای شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان مورد مقایسه قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی های به همراه تست معناداری آماری نشان می دهد که روش پیشنهادی مبتنی بر واژه نامه های حاصل از ویژگی های ترکیبی معرفی شده قادر به شناسایی نوع محصول و تعیین اصالت آن با دقت بالایی می باشد.

    کلیدواژگان: شناسایی ارقام برنج، اصالت برنج، فاکتورگیری ماتریس غیر منفی تنک، شبکه عصبی، ماشین بردار پشتیبان
  • الهامه میکاییلی، علی آقاگل زاده*، معصومه آذغانی صفحات 27-37

    همواری محلی و خودشباهتی غیرمحلی، دو تا از مهم ترین پیش فرض ها برای حل مساله فرا تفکیک پذیری تصویر می باشند. با وجود اینکه نمایش تنک به خوبی برای توصیف همواری محلی در تصویرهای طبیعی استفاده می شود، نادیده گرفتن همبستگی بین ضرایب نمایش تنک بلوک های مشابه هم می تواند منجر به ضرایب تنک غیر دقیق گردد. در این مقاله مدلی برای نمایش تنک بلوک ها پیشنهاد می کنیم که از تلفیق همواری محلی و خودشباهتی غیرمحلی در یک چارچوب یکپارچه به دست می آید. این مدل، انتخاب حوزه ی تنک مبتنی بر پایه ی گروه به شکل وفقی نامیده می شود. بلوک های غیرمحلی با ساختار مشابه به صورت ماتریس، به عنوان واحد پایه نمایش تنک، به نام گروه، استخراج می شوند. برای نمایش تنک این گروه ها، آنها را به بردارهای ستونی تبدیل کرده و هر ستون، بهترین واژه نامه ای را که از اعمال تبدیل PCA برای گروه های داده های آموزشی به دست آمده اند،  انتخاب می کند.  فرآیند نمایش تنک هر ستون در حوزه ی گروه  به یافتن بردارهای تنکی منجر می شود که با انتخاب واژه نامه های متعامد می توانند به سادگی تخمین زده شوند. برای بهبود بیشتر کارایی نمایش تنک مبتنی بر گروه، از عبارت تنظیم  غیر محلی نیز استفاده می شود. نتایج آزمایشها بر روی تصویرهای آزمایشی استاندارد، برتری روش پیشنهادی را نسبت به برخی از مهم ترین روش های متعارف با معیارهای PSNR و SSIM نشان می دهد.

    کلیدواژگان: فراتفکیک پذیری تصویر، نمایش تنک، خود شباهتی غیرمحلی، آموزش واژه نامه
  • فهیمه امیری، محمدحسین کهائی* صفحات 39-48

    در این مقاله، راه حلی برای جداسازی تصویر ابرطیفی به روش بیزین با بهره گیری از اطلاعات مکانی ارائه می شود. روش پیشنهادی بر اساس مدل ترکیب چندجمله ای پساغیرخطی می باشد که در این مدل مقدار بازتاب هر پیکسل تصویر، ترکیبی از توابع غیرخطی مشخصه های طیفی مواد خالص است که با نویز گاوسی ترکیب شده است. برای بهبود کیفیت جداسازی، به طور متناوب تصویر به کلاس های مختلف تقسیم می شود که دارای بازتاب طیفی مشابه هستند و بدین ترتیب فراوانی مواد در پیکسل های یک کلاس مشابه یکدیگر است. سپس بردار فراوانی هر کلاس تخمین زده می شود. بدین ترتیب با بکارگیری توام تمام پیکسل های هر کلاس، دقت جداسازی افزایش خواهد یافت. برای طبقه بندی تصویر، همبستگی مکانی پیکسل های هر کلاس با استفاده از میدان تصادفی مارکف مدل می شود. ساختار بیزین پیشنهادی بردار فراوانی و کلاس پیکسل تصویر رابه طور همزمان تخمین می زند. به دلیل پیچیدگی تابع درست نمایی، برای تخمین پارامترها، از نمونه بردار مونت-کارلو زنجیره مارکف استفاده شده است. نتایج نشان دهنده این موضوع است که روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم های رایج مدل های غیرخطی دارای دقت بهتری بوده و همچنین نسبت به الگوریتم خطی حتی با استفاده از اطلاعات مکانی دارای حداقل 20% بهبود دقت تخمین و بازسازی تصویر می باشد.

    کلیدواژگان: جداسازی ابرطیفی، مدل بیزین، مدل ترکیب چندجمله ای پساغیرخطی، میدان تصادفی مارکف، همبستگی مکانی، نمونه بردار مونت-کارلوزنجیره مارکف
  • مهدی بکرانی*، وحید حمیتی واقف صفحات 49-63

    روش های نوین تصویربرداری در بازرسی جوش مبتنی بر استفاده از آرایه های فازی فراصوتی می باشند. روش تمرکز کامل از روش های نوین تصویربرداری می باشد که از حداکثر اطلاعات موجود در عناصر آرایه استفاده می کند و سبب بهبود کیفیت آشکارسازی عیوب قطعه مورد آزمون در آزمون غیرمخرب نسبت به روش های متعارف می شود. این روش علی رغم قدرت بهبود بالا، به دلیل ایجاد نویز زمینه، قدرت تفکیک محدودی داشته و در آشکارسازی عیوب جزئی ضعیف عمل می کند. در این مقاله روش بهبودیافته تمرکز کامل برای افزایش کیفیت تصویر ارائه می شود که سیگنال های دریافتی را با استفاده از نظریه حداقل واریانس، وزن دهی می کند و به این ترتیب سبب کاهش تاثیر نویز می شود. به منظور کاهش حجم محاسبات و افزایش دقت آشکارسازی عیوب قطعه، برای محاسبه وزن ها از روشی تکراری استفاده شده است، به طوری که در هر تکرار، معکوس ماتریس همبستگی بین سیگنال های دریافتی عناصر آرایه با رابطه ای بازگشتی تقریب زده می شود و در محاسبه وزن ها به روش حداقل واریانس مورد استفاده قرار می گیرد. براساس نتایج شبیه سازی و در مقایسه با روش تمرکز کامل، روش بهبود یافته تمرکز کامل، میزان متوسط نویز زمینه را حدود 16 دسی بل کاهش داده است. همچنین روش پیشنهادی در مقایسه با روش تمرکز کامل وزن دار با همان سطح متوسط نویز، سطح تابع شدت روشنایی تصویر حفره های موجود در قطعه تحت آزمون را به میزان 8 دسی بل بهبود داده است که به معنای دقت آشکارسازی بهتر می باشد. همچنین آزمایش های عملی برتری روش پیشنهادی را در بهبود کیفیت تصویر، به صورت کمی و کیفی تایید می کنند. زمان اجرای لازم برای محاسبه وزن ها در روش پیشنهادی نوعا 10% زمان اجرای لازم در روش تمرکز کامل وزن دار مبتنی بر تکنیک حذفی گوس-جردن می باشد.

    کلیدواژگان: آرایه فازی فراصوتی، آزمون غیرمخرب، بازرسی جوش، روش تمرکز کامل، نظریه حداقل واریانس
  • محمدجواد عمادی*، حامد معصومی صفحات 65-72

    در این مقاله، لینک فراسوی سیستم چند-ورودی چند-خروجی ابعاد بزرگ تک سلولی با فرض غیرایده آل بودن آنتن های گیرنده در نظر گرفته می شود. از آن جایی که کاربران انرژی محدودی در هر بازه ی همدوسی دارند، باید آن را به صورت بهینه برای ارسال پایلوت به منظور تخمین کانال در گیرنده و ارسال سمبل های اطلاعات خود تخصیص دهند. غیرایده آلی آنتن های گیرنده در هر دو مرحله ی تخمین کانال و دریافت اطلاعات در گیرنده در نظر گرفته می شود. بنابراین، ابتدا تخمین کانال کاربران در گیرنده انجام می شود و سپس با استفاده از کانال های تخمین زده شده و با به کار گیری گیرنده ی ترکیب بیشینه نسبت، نرخ قابل حصول برای هر کاربر با توان پایلوت و داده ی متفاوت استخراج می شود. سپس مسئله ی بیشینه سازی کمترین نرخ کاربران با فرض محدودیت انرژی در بازه ی همدوسی ارائه می شود. مسئله ی مطرح شده که یک مسئله ی غیر محدب است به یک مسئله ی برنامه ریزی هندسی تبدیل می شود که با توجه به الگوریتم های موجود به طور بهینه ای قابل حل است. در نهایت نتایج شبیه سازی که نشان دهنده ی بهبود قابل توجه نرخ کاربران با تخصیص توام توان پایلوت و داده نسبت به حالت های ساده ی تخصیص فقط توان داده و تخصیص توان یکسان برای پایلوت و داده است، ارائه شده است.

    کلیدواژگان: سیستم چند-ورودی چند-خروجی ابعاد بزرگ، لینک فراسو، تخصیص توان، تخمین کانال، نارسایی سخت افزار، برنامه ریزی هندسی، گیرنده ترکیب بیشینه نسبت
  • علیرضا غلامرضائی، حمید فرخی، جواد زراعتکارمقدم* صفحات 73-81

    در این مقاله، تخصیص توام توان و زیرحامل در یک سیستم چندپخشی مبتنی بر MIMO-OFDM به منظور افزایش ظرفیت کلی سیستم پیشنهاد می گردد. همچنین، موضوع تخصیص عادلانه ی منابع بین گروه های چندپخشی نیز مطرح می گردد. برای رسیدن به این اهداف، یک الگوریتم تخصیص منابع زیربهینه پیشنهاد می گردد. الگوریتم پیشنهادی، علاوه بر اینکه پیچیدگی محاسباتی کمی دارد، سطح مطلوبی از منابع را به تمامی کاربران موجود در گروه های چندپخشی تخصیص می دهد. علاوه بر این، یک الگوریتم ترکیبی ژنتیک و ازدحام ذرات برای تخصیص توام توان و زیرحامل بین گرو های چندپخشی پیشنهاد داده می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که روش های ارائه شده، ظرفیت کلی سیستم را نسبت به روش های پیشین افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: الگوریتم های ابتکاری، تخصیص عادلانه ی منابع، سیستم چندپخشی، سیستم MIMO-OFDM، ظرفیت
  • بهاره برزگر، رضا قاضی زاده*، مجید هادی صفحات 83-93

    با افزایش روزافزون تقاضای خدمات، در نسل پنج، راه حل هایی برای انتقال داده به صورت محلی بر پایه شیوه های انرژی کارآمد مطرح شده است. یکی از این روش ها، ارتباطات دستگاه به دستگاه (D2D) است که به عنوان یک روش امیدبخش برای بهبود ظرفیت و کاهش مصرف توان در شبکه های بیسیم مطرح شده است. ارتباطات D2D به کاربران سلولی که در نزدیکی هم قرار دارند، این امکان را می دهد که به طور مستقیم و بدون گذر از ایستگاه پایه به مبادله اطلاعات بپردازند. از طرف دیگر، می توان از رله کمکی در ارتباطات D2D استفاده کرد. انتخاب مناسب رله یکی از مسائل مهم در به حداکثر رساندن توان عملیاتی شبکه است. این انتخاب می تواند بر اساس شرایط فیزیکی، میزان انرژی و روابط اجتماعی باشد. در این مقاله، الگوریتمی جدید جهت انتخاب بهینه رله بر پایه این سه پارامتر بیان شده و میزان تاثیر هرکدام مورد مطالعه قرارگرفته است. جهت یافتن توان بهینه تخصیصی به رله و کاربران D2D، یک مسئله بهینه سازی با هدف حداکثر کردن بازده انرژی سیستم تنظیم و حل گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که انتخاب رله بر اساس ترکیب مناسب پارامترهای روابط اجتماعی، برداشت انرژی و شرایط فیزیکی می تواند بهره وری انرژی شبکه را به طور چشم گیری افزایش دهد.

    کلیدواژگان: ارتباطات دستگاه به دستگاه، انتخاب رله، رابطه اجتماعی، برداشت انرژی
  • داود غرویان، امیر راهدار* صفحات 95-106

    شبکه های حسگر بی سیم شامل ده ها یا صد ها حسگر هستند که بر اساس کاربرد مورد نظر در محیط پخش می شوند و به جمع آوری اطلاعات می پردازند. در بسیاری از کاربردها، دریافت سریع اطلاعات دارای اهمیت بسیاری است . همچنین، ارسال اطلاعات بیشترین مقدار انرژی را مصرف می کند و با توجه به محدود بودن انرژی در نظر گرفته شده، کنترل مصرف انرژی، چالشی مهم محسوب می شود. میزان مصرف انرژی و  ایجاد تاخیر در انتقال اطلاعات از مبدا به مقصد از مهم ترین مشکلات موجود در شبکه حسگر بی سیم است. در این تحقیق، مصرف انرژی و تاخیر به صورت دو پارامتر مستقل و همچنین توامان با استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری در شبکه حسگر بی سیم بهینه شده است. نتایج نشان می دهد بهینه سازی توامان دو پارامتر مصرف انرژی و تاخیر می تواند در شبکه های حسگری، موثر باشد و طول عمر شبکه و همچنین کارایی آن را افزایش دهد. برمبنای نتایج، با افزایش تکرار الگوریتم بهینه سازی، نتایج الگوریتم فراابتکاری پشنهادی، در مقایسه با الگوریتم ازدحام ذرات، نزدیکتر به نتایج الگوریتم کوتاه ترین مسیر است.

    کلیدواژگان: حسگر بی سیم، شبکه حسگر بی سیم، بهینه سازی، الگوریتم بهینه یابی، مصرف انرژی شبکه، تاخیر شبکه
  • صادق صادقی زاده، منیره هوشمند*، حسین آقابابا، محمد کوچک زاده صفحات 107-118

    در این مقاله، یک طرح مخابره از راه دور کوانتومی کنترلی دوطرفه ارائه می شود که در آن کاربران می توانند با استفاده از یک کانال ده کیوبیتی، به طور همزمان یک حالت سه کیوبیتی  GHZ را با نظارت کنترل کننده به یکدیگر منتقل کنند. حالت  GHZ ازاین حیث که دارای رفتارهای شدیدا غیر کلاسیکی بوده و میزان در هم تنیدگی بیشتری نسبت به حالات W  دارند، دارای اهمیت می باشند. این طرح مبتنی بر عملگر ، اندازه گیری تک کیوبیتی بر پایه ماتریس های  Xو  Z و ماتریس یکانی مناسب برای بازسازی کیوبیت های ارسالی است با توجه به اینکه تاکنون مخابره از راه دور کوانتومی دوطرفه برای بیش از دو کیوبیت در حضور کنترل کننده تعریف نشده، این طرح اولین طرح پیشنهادی در این زمینه است.

  • مریم علی بیگی، عباس طاهرپور* صفحات 119-129

    در این مقاله، شکل دهی پرتو و کمینه سازی توان مصرفی در ایستگاه پایه در یک شبکه سلولی با ارتباطات دستگاه به دستگاه زیرلایه بررسی می گردد. فرض شده است که اطلاعات حالت کانال در اختیار ایستگاه پایه نیست و تنها تخمینی از کواریانس آنها در دسترس است. خطای تخمین در ماتریس کواریانس اطلاعات حالت کانال به دو صورت در نظر گرفته شده است. در حالت اول فرض بر این است که کران بالای نرم فروبنیوس خطاها محدود است و هدف این است که شکل دهی پرتو در ایستگاه پایه به نحوی محاسبه شود که توان مصرفی ایستگاه پایه کمینه شده و نسبت سیگنال به نویز به اضافه تداخل برای همه کاربران از حد آستانه ای کمتر نشود. در حالت دوم فرض بر این است که توزیع آماری خطا مشخص است و هدف این است که شکل دهی پرتو به نحوی محاسبه شود که توان مصرفی ایستگاه پایه کمینه شده و احتمال عدم قطع برای کاربران از حد آستانه ی از پیش تعریف شده ای کمتر نشود. نشان داده می شود که اگرچه این مسائل بهینه سازی  غیر محدب هستند، می توان آنها را با استفاده از تکنیک تخفیف نیمه معین به فرم محدب بازنویسی کرد و کران پایینی برای حل آنها به دست آورد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش های پیشنهادی ما عملکرد به مراتب بهتری نسبت به  روش های Hybrid MRT_ZF، ZFBF و MRT دارند.

    کلیدواژگان: ارتباطات دستگاه به دستگاه، شکل دهی پرتو، خطای تخمین، احتمال عدم قطع
  • نعیمه محمد علیزاده بافقی، زلفا زینل پور یزدی*، جمشید ابوئی صفحات 131-141

    شبکه های فمتوسل یکی از راه کارهای جدید در زمینه مخابرات سلولی می باشند که به منظور افزایش ظرفیت و کیفیت سرویس به وجود آمده اند. پیدایش این شبکه ها در مخابرات سلولی علی رغم تمام مزایایی که داشته، چالش های خاص خود را نیز به همراه داشته، که یکی از مهم ترین آن ها بحث تداخل است. در این مقاله با استفاده از فن آوری فراپهن باند به عنوان راهکاری موثر در راستای کاهش پدیده تداخل سعی در بهبود کارایی کاربران در این شبکه ها داریم. فن آوری فرا پهن باند از پالس های ضربه سان استفاده می کند. استفاده از این پالس ها انرژی سیگنال را روی پهنای باند بسیار گسترده ایی توزیع کرده و سطح چگالی طیف توان بسیار پایینی را نتیجه می دهد. لذا سیستم های مبتنی بر فن آوری مذکور روی سیستم های باند باریکی که در محدوده فرکانسی بسیار گسترده ی این فن آوری قرار دارند کمترین تداخل را ایجاد می کند. همچنین سیستم های باند باریک مجاور، تداخل بسیار ناچیزی روی سیستم های فراپهن باند ایجاد می کند. در نتیجه به نظر می رسد با به کارگیری این نوع ارسال در شبکه های فمتوسل، کاربران فمتوسل و ماکروسل می توانند بدون ایجاد تداخل قابل ملاحظه ایی بر روی یکدیگر به فعالیت بپردازند. در این مقاله به منظور سنجش کارایی استفاده از این تکنیک، به محاسبه احتمال خاموشی کاربر ماکروسل که از ایستگاه پایه ی فمتوسل های مجاورش سیگنال تداخل دریافت می کند و همچنین احتمال خاموشی کاربر فمتوسل که در مجاورت کاربران ماکروسل قرار دارد و از آن ها سیگنال تداخل دریافت می کند می پردازیم.

    کلیدواژگان: شبکه های دو لایه ای فمتوسل، کاهش تداخل، احتمال خاموشی، فن آوری فراپهن باند
  • زهرا ولی، اصغر غلامی، خدیجه عالی محمودی* صفحات 143-158

    ایده استفاده از مخابرات نوری فضای آزاد در دریاها با توجه به دلایل علمی و اقتصادی در راستای بررسی آب های طبیعی با سرعت چشم گیری توسعه یافته است. مخابرات نوری بی سیم زیر آب (UWOC) فنآوری تازه ای است که از حامل های نوری برای انتقال اطلاعات در آب استفاده می کند. استفاده از امواج نوری در مقایسه با امواج صوتی، سرعت انتقال و پهنای باند ارسال اطلاعات را به طور چشم گیری افزایش می دهد. از طرفی، استفاده از امواج نوری محدود به فواصل کوتاه می شود زیرا جذب آب در فرکانس های نوری شدید است. به علاوه، عوامل دیگر از جمله پراکندگی چندگانه و اغتشاش سبب کاهش عملکرد سیستم UWOC می شوند. با توجه به ویژگی های منحصر به فرد آب، مدل های کانال مربوط به مخابرات نوری فضای آزاد برای کانال های UWOC مناسب نیستند و برای داشتن نرخ داده و نرخ خطای قابل قبول در ارتباط نوری زیر آب لازم است اثر عوامل کلیدی بر انتشار نور به دقت در مدل کانال در نظرگرفته شود. در این راستا، این مقاله به بررسی مدل های کانال UWOC موجود در تحقیقات گذشته می پردازد. در این مدل ها به طور خاص، اثر عوامل جذب، پراکندگی و اغتشاش درنظر گرفته شده اند. مطالعه روش های مدل سازی به ارائه یک مدل جامع و فراگیر، کمک شایانی خواهد کرد.

    کلیدواژگان: مخابرات نوری بیسیم زیر آب، مدلسازی کانال، جذب، پراکندگی چندگانه، اغتشاش
  • کمال محامدپور، سعید فولادی تالاری* صفحات 159-166

    مکانیابی غیرفعال منبع یکی از زمینه های بسیار پرکاربرد در مباحث تجاری و نیز در تحقیقات نظامی است. در این مقاله روشی برای مکانیابی با استفاده از اندازه گیری های توام اختلاف زمان ورود (TDOA)، نسبت گین ورود (GROA)، زاویه ورود (AOA) سیگنال دریافتی در چند سنسور ارائه می شود. کارایی مکانیابی با استفاده از این گونه اندازه گیری ها و در مقایسه با استفاده تنها از هر یک از اندازه گیری ها بررسی شده است. با ارائه باند پایین تخمین نشان داده می شود که استفاده توام از این اندازه گیری ها باعث بهبود کارآیی در تمامی دقت های اندازه گیری شده و تخمینگر ارائه شده کارایی برابر این باند پایین تخمین دارد.

    کلیدواژگان: مکانیابی غیر فعال منبع، مکانیابی تلفیقی، اختلاف زمان ورود سیگنال، نسبت گین ورود سیگنال، زاویه ورود سیگنا
|
  • Alireza Baghaei Pouri, Mohammad Torabi* Pages 5-13

    In this paper, a new method for enhancing the physical layer security of an extended Alamouti space-time coding systems is presented. In this method, the transmitted signals from each antenna are designed in such way to be related to the corresponding channel of the intended receiver, assuming that the transmitter has the knowledge of that channel. Furthermore, the transmitter uses artificial noise and more than two antennas to obtain an additional security. Theoretical mathematical formulas are derived for one-branch, two-branch, and artificial noise aided multi-branch scenarios. Simulation results show the ability of proposed method in enhancing physical layer security compared with other existing methods.

    Keywords: Physical layer security, Space-Time block codes, Secrecy capacity, Artificial noise
  • Samira Mavaddati*, Sina Mavaddati Pages 15-25

    Rice classification and detection of its quality as a main field in the modern agriculture is attracted many researchers in recent years. This problem is a major issue in the scientific and commercial fields associated with modern agriculture. Different processing techniques in recent years are applied to recognize various types of agricultural products. There are also several color-based and texture-based features to achieve the desired results in this classification procedure. In this paper, the problem of rice categorization and quality detection is considered using sparse non-negative matrix factorization algorithm. This technique includes non-negative matrix factorization method with sparsity constraint to achieve dictionaries that represent the structural content of rice variety. Also, these dictionaries are corrected in such a way to yield the dictionaries with least coherence values to each other. The results of the proposed classifier based on the learned models are compared with the results obtained from the neural network and support vector machine classifiers. Simulation results show that the proposed method based on the combinational features is able to identify the type of rice grain and determine its quality with high accuracy rate.

    Keywords: Rice classification, Quality detection, Sparse non-negative matrix factorization, Model learning, Neural network, Support vector machine
  • Elhameh Mikaiili, Ali Aghagolzadeh*, Masoumeh Azghani Pages 27-37

    Local smoothness and nonlocal self-similarity of natural images are two main priors in single image super resolution (SISR) problem. Although local sparsity is efficiently utilized to describe the local smoothness, but ignoring the correlation between the sparse representation coefficients of similar patches can lead to inaccurate sparse coding coefficients. In this paper, we propose the method that enforce the local smoothness and nonlocal self-similarity by sparse representation in a unified framework, called adaptive group-based sparse domain selection (A-GSDS). Nonlocal patches with similar structures are exploited and stacked in the form of matrix as the basic unit of sparse representation called group. These groups are converted into a column vector, each column selects the best fitted PCA sub dictionary which is learned from the training data. The sparse coding process for each column in the domain of group leads to find sparse vectors which can be easily estimated by the selected orthogonal sub dictionaries. To further improve the performance of the group-based sparse representation, we use nonlocal means regularization term.  Extensive experimental results validate the effectiveness of the proposed method comparing with the state-of- the-art algorithms.

    Keywords: super resolution, sparse representation, non-local self-similarity
  • Fahime Amiri, Mohammad Hossein Kahaei* Pages 39-48

    In this paper, a supervised hyperspectral unmixing solution that integrate the spatial information in the abundance estimation procedure is presented. The proposed method is applied on a nonlinear model based on Polynomial Postnonlinear Mixing Model (PPNMM) where characterizes each pixel reflections composed of nonlinear function of pure spectral signatures corrupted by noise. The image is iteratively classified to classes where contains similar spectral reflectance so share the same abundance vector. Then the abundance vector is estimated for all pixels belong to each class. To make classification, the spatial correlation between pixels belonging to each class is modelled by Markov Random Field (MRF). A Bayesian framework is proposed to estimate the classes and corresponding abundance vectors alternatively. Due to complexity of derived likelihood function, a Markov Chain Monte-Carlo (MCMC) algorithm is used to estimate the abundance vector based on generated samples. The result of implementation on simulated data shows around 20% prominence of proposed approach in comparison to nonlinear unmixing and MRF-based linear unmixing algorithms in the sense of estimation and reconstruction error.

    Keywords: Hyperspectral Unmixing, Bayesian Model, PPNMM, Markov Random Field, Spatial Correlation, Markov Chain Monte-Carlo
  • Mehdi Bekrani*, Vahid Hamiyati Vaghef Pages 49-63

    Novel Ultrasonic imaging for weld inspection are based on employing ultrasonic phase arrays. The Total Focusing Method (TFM) is of recent imaging methods with utilizes the maximum available information achieved by array elements and cause a better defect detection compared with conventional methods. In contrast to its ability, TFM produces a considerable background noise which leads to a low resolution and accuracy of defect detection. In this paper an improved TFM method is presented that weights the received element signals using minimum variance theory.  In order to reduce the computational complexity and improve the detection accuracy, the weight computation is performed employing an iterative method such that in each iteration, the inverse of the correlation matrix resulted from the received signals is approximated in a recursive manner and then, is employed in the minimum variance based weight computation. Simulation results and experiments confirm the superiority of the proposed method.Based on the simulation results, the proposed method reduces the average background noise about 16 dB compared to TFM and also improves the brightness of test block defects of ultrasonic image about 8 dB which means a better detection accuracy. Experiments verify the superiority of the proposed method, quantitatively and qualitatively. In addition, the runtime required for the proposed weighting operations is typically 10% of that for Gauss-Jordan removal technique applied to the weighted TFM imaging method.

    Keywords: Ultrasonic phase array, non-destructive testing, weld inspection, total focusing method, minimum variance theory
  • Mohammad Javad Emadi*, Hamed Masoumi Pages 65-72

    In this paper, uplink of single-cell massive multiple-input multiple-output (mMIMO) system with receiver hardware impairment is considered. Users have limited energy budget in each coherence interval which should be allocated optimally for uplink pilot and data symbol transmission. Also, we assume that for both channel estimation and data transmission phases receiver suffers from hardware impairments. Hence, using the received pilots the estimates of the channels are obtained at the receiver then by use of these estimates and maximum ratio combining (MRC) technique achievable rate of the users are derived for different values of the transmitted pilot and data powers. Next, a fairness optimization problem is proposed so as to maximize the minimum rate of the users by considering energy budget constraint in a coherence interval. The original optimization problem is a nonconvex one. However, we reformulate it such that it can be solved efficiently using geometric programming. Finally, numerical results are provided which signify the considerable improvements by jointly allocating pilot and data powers in comparison with simple equal power allocation or only optimizing the data power.

    Keywords: Massive MIMO, uplink, power allocation, channel estimation, hardware impairment, geometric programming, maximum ratio combining (MRC)
  • Alireza Gholamrezaee, Hamid Farrokhi, Javad Zeraatkar Moghaddam* Pages 73-81

    In this paper, power and sub-carrier allocation in a MIMO-OFDM based multicast system are jointly proposed to increase the system capacity. The issue of fair allocation of the resources between the multicast groups is also discussed. To achieve these goals, a sub-optimal allocation algorithm is proposed. The proposed algorithm, in addition to have a low computational complexity, allocates a certain amount of resources to all users in the multicast group. In addition, an optimal combination of the genetic and particle swarm optimization algorithms is proposed for joint sub-carrier and power allocation between the multicast groups. The simulation results show that the proposed methods increase the total system capacity compared to the previous ones.

    Keywords: Heuristic algorithms, Fairness resource allocation, Multicast system, MIMO-OFDM system, Capacity
  • Bahare Barzegar, Reza Ghazizadeh*, Majid Hadi Pages 83-93

    With increasing demand for services, in the fifth-generation (5G), some locally data transmission methods based on efficient energy are proposed. One of these methods is device-to-device communication (D2D), which has been proposed as a promising method to improve the capacity and reduce the power consumption in the wireless networks. D2D communications, to nearby users, allows the data to be transmitted directly, without using the base station. On the other hand, the auxiliary relay can be used in D2D communications. Selecting the proper relay is one of the important to maximize the network throughput. This choice can be based on physical conditions, the amount of energy and social relations. In this paper, a new algorithm is expressed for selecting the optimal relay based on these three parameters, and the effect of each one has been studied. To find the optimal power allocation for relay and D2D users, an optimization problem with the goal of maximizing the energy efficiency is regulated and solved. Simulation results show that the relay selection significantly increases the energy efficiency of the network based on the combination of three parameters social relations, energy harvesting, and data rate.

    Keywords: Device-to-device communications, relay selection, social relation, Energy harvesting
  • Davood Gharavian, Amir Rahdar* Pages 95-106

    Wireless sensor networks consisting of tens or hundreds of sensors that are based on intended use in a distributed environment and their main purpose is to record information. In numerous applications, sharing information in short period of time is gravely important. Also, sharning information would spend most of system’s energy and considering the limitaions of energy resource in system, controlling the energy usage in network is a challenge. So, the most important problems in wireless sensor network are energy consumption and latency on the network. To optimize energy consumption and transmission delay, separately and hand-to-hand, meta-heuristic algorithms in wireless sensor network can be used. Based on results, hand-to-hand optimization of these two parameters can increase longevity and performance of the network. The results show that by repeating optimization algorithm, suggested Metaheuristic algorithm’s results are more similar to results of Shortest path algorithm, in comare to results of Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm

    Keywords: GWO, Networks, Network’s Energy Usage, Network’s Delay, Optimization, PSO, Routing, Sensor, Wireless
  • Sadegh Sadeghzadeh, Monireh Houshmand*, Hossein Aghababa, Mohammad Koochakzadeh Pages 107-118

    In this paper, a bidirectional controlled quantum teleportation protocol is presented in which the users can simultaneously transmit a three-qubit pure GHZ state  to each other under monitoring a controller through a 10-qubit channel. This protocol is based on CNOT, single-qubit measurements in the  and  bases and an appropriate unitary matrix to reconstruct the transmitted qubits. The proposed approach is the first one for a bidirectional controlled quantum teleportation protocol for more than two qubits.

    Keywords: Quantum Controlled Teleportation, Bidirectional, GHZ state
  • Maryam Alibeigi, Abbas Taherpour* Pages 119-129

    In this paper, beamforming and consumed power minimization in base station is studied for an underlay device-to-device communication within a cellular network. It is assumed that the channel state information are not available at the base station, and only estimations of their covariance are available. The estimation errors are considered in two models. In the first model, the errors are upper bounded in their Frobenius norms and the goal is to find the beamforming in the base station in order to minimize the consumed power in BS under the constraint that the signal to interference plus noise ratio for users are guaranteed to be above a certain predefined threshold. In the second model, a probabilistic model is considered for the uncertainty of channel covariance matrices and the BS consumed power is minimized while the non- outage probability of users are guaranteed to be above a certain predefined threshold. Although our approaches initially lead to non-convex optimization problems, they can be reformulated in convex forms by using the semidefinite relaxation technique to find  lower bounds for them. Simulation results show that our proposed methods outperform Hybrid MRT-ZF, ZFBF and MRT beamforming schemes.

    Keywords: Device to divice communication, beamforming, estimation error, non-outage probability
  • Naeimeh Mohammad Alizadeh Bafghi, Zolfa Zeinalpour Yazdi*, Jamshid Abouei Pages 131-141

    Femtocell technology was emerged to solve the problem of growing demands for high data rates in cellular communications networks. It improves the indoor coverage and provides more spatial reuse and higher-quality links for users in a cost effective manner and at the same time, enhance the network capacity. Despite all potential benefits of femtocells, there are some important issues (e.g., the interference and the outage probability) that should be addressed before their deployment. The main goal of this paper is to improve the user performance in femtocell networks using the ultra-wideband (UWB) technology as an effective way to reduce the interference. In this technology, transmitters use a low power signals in a very wide band and work without any harsh effects on adjacent communication systems. (The systems based on this technology create the least interference on narrow band systems which are located in their neighbor.)  Considering femtocells enabled with the UWB technology, femto users can operate without any significant interference on macro users. To study the efficiency of this network, we assume that macrocell and femtocell users are distributed according to the Poisson point process in the network. We calculate the outage probability of macro users which receive the UWB interference signal from the neighbor femto access points along with the outage probability of femto users which receive the narrow band signal of macro base station as the interference. Simulation results indicate that applying the UWB technology in femtocell networks effectively improve the outage probability of users.

    Keywords: Femtocell two-tier networks, Interference reduction, Outage probability, Ultra-Wideband technology
  • Zahra Vali, Asghar Gholami, Khadijeh Aalimahmoodi* Pages 143-158

    The idea of using free space optical communications in seas has developed extensively to investigate the natural water for scientific and financial interests. Underwater wireless optical communications (UWOC) is a new technology using optical carriers to transmit information in water. Usage of Optical carriers increases the rate and bandwidth of data transmission extremely compared to the previously method of acoustic communications. However, it is limited to short distances due to high water absorption in optical frequencies. In addition, other factors including multiple scattering and turbulence degrade the performance of UWOC system. The unique features of water cause the free space optical communications channel models not to be suitable for UWOC channels. To have acceptable data rate and bit error rate in UWOC, it is essential to investigate thoroughly the effect of key factors on light propagation in channel models. To achieve this goal, this paper is investigating the existing UWOC channel models in literature. In these models, the effects of absorption, scattering and turbulence have been considered. Studying the channel modelling techniques, is a great help for proposing a comprehensive and extensive channel model.

    Keywords: Underwater Optical Wireless Communications, Channel Modeling, Absorption, Multiple Scattering, Turbulence
  • Kamal Mohamedpour, Saeed Fooladi Talari* Pages 159-166

    Passive source localization is the aim of many applications in the commercial and military fields. In this paper, we propose a new localization approach that using joint time difference of arrival (TDOA), gain ratio of arrival (GROA), and angle of arrival (AOA) of the received signal in the number of the sensors. It will be shown that the performance of localization, using joint measurements is out-performed compared with each of them separately by presented Cramer Rao Lower Band (CRLB). It is shown that the estimator performance is equal to this presented CRLB.

    Keywords: Passive source localization (PSL), Hybrid Localization, Time difference of arrival (TDOA), Gain ratio of arrival (GROA), Angle of arrival (AOA)