تکنیک های مکان یابی شبکه حسگر بی سیم (ادامه)

دراین پایان­نامه یک مرور کلی بر روی تکنیک­هایی که برای مکان یابی شبکه حسگر بیسیم قابل استفاده باشند انجام می­دهیم. بررسی تکنیک های مکان یابی شبکه حسگر بیسیم را میتوانید در [2-4] پیدا کنید. تمرکز این مراجع برروی تکنیک های مکان یابی در محیط های شبکه سلولی و شبکه محلی بیسیم و برروی جنبه ی پردازش سیگنال تکنیک های مکان یابی است. شبکه های حسگر بطور قابل توجهی از شبکه های سنتی سلولی و شبکه های محلی بیسیم متفاوت است. در این نوع شبکه ها فرض برآن است که گره های حسگر کوچک، ارزان، مشارکتی و در فضای بزرگی توزیع شده است. این ویژگی های شبکه حسگر چالش ها و فرصت های منحصر بفردی را بوجود میآورد. پاتواری و همکارانش  بعضی ابزارهای پردازش سیگنال عمومی را که در الگوریتم های مکان یابی شبکه حسگر بیسیم مشارکتی  مفید است ارائه داده است[5]، با تمرکز برروی مرزهای کرامر-رائو برای مکان یابی با استفاده از انواع متفاوتی از سنجه ها. برعکس مرور ما برروی تکنیک های اندازه گیری و الگوریتمهای مکان یابی در شبکه حسگر بیسیم است. هرچند که اغلب تکنیک هایی که دراین تحقیق پوشش داده شده­اند، می­توانند در فضاهای دو بعدی و سه بعدی استفاده شوند، برآن شده­ایم تا مسائل مکان یابی دو بعدی را مورد توجه قرار دهیم.

تکنیک های اندازه گیری

تکنیک های اندازه گیری در مکان یابی شبکه حسگر بیسیم بطور کلی میتواند به سه دسته طبقه بندی شود: اندازه گیری های AOA، اندازه گیری های وابسته به فاصله و تکنیک های شکل دهی RSS.

اندازه گیری های زاویه ی ورود.

تکنیک های انداره گیری زاویه­ی ورود نیز خود می­تواند به دو زیردسته تقسیم شود:  آنهایی که از آنتن های گیرنده ی پاسخ دامنه استفاده میکنند و آنهایی که از آنتن های گیرنده ی پاسخ فاز استفاده می کنند. بیم فرمینگ اسمی است که برای استفاده از ناهمسانگردی در الگوی دریافت یک آنتن استفاده اختصاص داده می­شود، و اساس یک دسته از تکنیک های اندازگیری AOA می باشد. واحد شنجش می­تواند در مقایسه با طول موج سیگنال کوچک باشد. الگوی پرتوی یک آنتن ناهمسانگرد نوعی در شکل 1. نشان داده شده است. می توان تصور کرد که پرتوی آنتن گیرنده بطور مکانیکی یا الکترونیکی چرخش کند، و جهت متناظر با حدکثر شدت سیگنال بعنوان جهت فرستنده درنظر گرفته شود. پارامترهای مرتبط میزان حساسیت گیرنده و پهنای پرتو می­باشند.

یک مشکل تکنیکی که با آن مواجه هستیم و برای غلبه بر آن تلاش شده است زمانی است که سیگنال ارسالی شدت سیگنال متغییری داشته باشد. گیرنده نمی­تواند نوسان شدت سیگنال را بدلیل دامنه های متفاوت سیگنال ارسالی و نوسان شدت سیگنال به سبب ناهمسانگردی در الگوی دریافت تشخیص دهد. یک روش برای مقابله با این مشکل استفاده از آنتن دوم غیرچرخشی و همه سوی در گیرنده است.  با نرمال سازی شدت سیگنال دریافتی توسط آنتن ناهمسانگرد چرخشی نسبت به شدت سیگنال دریافتی توسط آنتن همه جهته­ی ناچرخشی،  تاثیر نوسان شدت سیگنال تاحد بسیار زیادی حذف میشود.

 

یکی دیگر از روشهایی که برای مواجهه با مشکل نوسان شدت سیگنال بسیار مورد استفاده قرار میگیرد بکارگیری حداقل دو (اما معمولا حداقل چهار) آنتن ایستای آگاه از الگوهای ناهمسانگرد است. از روی هم افتادگی این الگوها و مقایسه­ی شدت سیگنال دریافتی از هر آنتن در یک زمان جهت فرستنده بدست می­آید، حتی زمانی که شدت سیگنال تغییر کند. میزان سازی درشت با استفاده از اندازه­گیری اینکه کدام آنتن قوی ترین سیگنال را دارد انجام می­شود، و  و بدنبال آن بوسیله­ی میزان سازی مناسب که مقایسه بین پاسخ­های دامنه است. بدلیل خطاهای کوچک در اندازگیری توان دریافتی می­تواند منجر به خطای اندازگیری AOA بزرگی شود، دقت اندازه گیری نوعی برای چهار آنتن 10 تا 15 درجه است. با شش آنتن این میتواند تا 5 درجه و با 8 آنتن تا 2 درجه بهبود یابد.

دسته­ی دوم از تکنیک های اندازه گیری به فاز تداخل مشهور هستند[7]، اندازه ی AOA را از اندازگیری فاز تفاوت­های درون جبهه ی موج رسیده بدست می­آورد. نوعا در این دسته نیاز به یک آنتن گیرنده ی بزرگ (متناسب با طول موج سیگنال فرستنده) یا یک آرایه­ی آنتنی دارد. شکل 2 یک آرایه­ی آنتنی که از N عنصر آنتن تشکیل شده است نشان می­دهد. عناصر آنتنی مجاور با فاصله ی یکسان d از یکدیگر جدا شده­اند. فاصله­ی بین یک فرستنده بیسار دور از آرایه­ی آنتنی و عنصر آنتن iام بوسیله­ی فرمول زیر قابل تخمین است. که دراینجا R0 فاصله­ی بین فرستنده و عنصر آنتن 0 و h پرتوی فرستنده نسبت به آرایه­ی آنتن است.

سیگنال­های دریافتی فرستنده بوسیله­ی عناصر آرایه­ی مجاور فاز تفاوت زیر را دارند،که به ما این اجازه را می­دهد تا وضع فرستنده را از روی اندازگیری فاز تفاوت بدست آوریم. این روش بخوبی برای SNR های بالا کار می­کند اما ممکن است با وجود تداخل­های کانال مشترک قوی و/یا سیگنال­های چند مسیری به شکست منجر شود[7]. دقت اندازگیری های AOA بوسیله­ی رهنمودهای آنتن محدود می­شود. چگونگی بدست آوردن دقت اندازه گیری های AOA در حضور خطای سایه و چندمسیری به یک موضوع پرجاذبه برای تحقیقات بدل شده است. اندازگیری های AOA وابسته به جهت دید[1] مستقیم از فرستنده به گیرنده است.

هرچند که یک عنصر چندمسیری ممکن است بعنوان یک سیگنال رسیده از یک جهت کاملا متفاوت دیده شود و می­تواند منجر به خطاهای بسیار بزرگی در اندازگیری های AOA شود. مسائل چند مسیری در اندازگیری های AOA با استفاده از الگوریتم های حداکثر احتمال[2] مرتفع شده است[7]. الگوریتم های حداکثر احتمال متفاوتی در مقالات علمی ارائه شده است که فرضیات مختلفی را درباره­ی خصوصیات احتمالی سیگنال های رخ داده در نظر میگیرند[8-10]. می­توان آنها را در دو دسته­ی روشهای حداکثر احتمال قطعی و غیرقطعی طبقه بندی کنیم. نوعا روشهای حداکثر احتمال AOA را برای هر مسیر جداگانه در یک میحط چند مسیری تخمین می زنند. پیاده سازی این روشها از نظر محاساتی دشوار است و نیاز به جستجوی چندبعدی پیچیده دارد. ابعاد جستجو برابر با کل تعداد مسیرهایی است که توسط تمام سیگنالهای دریافتی گرفته شده­اند[7]. مسئله همچنان پیچیده می­باشد بوسیله­ی این واقعیت که تعداد کل مسیرها یک مقدم ناشناس است و باید تخمین زده شود. در تضاد با روشهای حداکثر احتمال اخیر، که فرض می­کنند سیگنال ورودی یک فرآیند تصادفی ناشاخته است، دسته­ی دیگری از روشهای حداکثر احتمال [11-13] فرض می­کنند که ساختار شکل موج برای گیرنده شناخته شده است. این فرض در بعضی سیستم های ارتباطی امکان پذیر است چراکه قالب مودلاسیون برای گیرنده شناخته شده است و اکثر سیستم ها با یک دنباله­ی یادگیری در دیباچه مجهز شده اند. داده های اضافی منجر به بهبود دقت اندازگیری های AOA یا ساده کردن محاسبات می شود.

هنوز در دسته­ی دیگر روشهای اندازه گیری AOA براساس اصطلاحا الگوریتم های زیر-فضا پایه باقی مانده است. مشهورترین و بهترین روشها در این طبقه بندی MUSIC[3](دسته بندی سیگنال چندمسیری) و ESPRIT[4](تخمین پارامترهای سیگنال با تکنیک های تغییر ناپذیری چرخشی) [15,16]. این الگوریتم های خود تجزیه وتحلیل براساس جهت یافت شده از یک فرمول فضای بردار استفاده می­کنند، که از مزیت مدل داده­ی پارامتریک اساسی برای مشکل آرایه­ی حسگر استفاده بهره می­یرد. آنها به یک آنتن چندآرایه­ای برای ساخت یک ماتریس همبستگی  با استفاده از سیگنالهای دریافتی توسط آرایه نیاز دارند. بردارهای سیگنال اندازگیری شده که در M عنصر آرایه دریافت شده اند، بعنوان یک بردار فضای M بعدی بصری سازی می شوند.

  با بکارگیری یک ماتریس همبستگی خود تجزیه، فضای بردار به زیرفضاهای نویز و سیگنال تقسیم می­شود. سپس الگوریتم MUSIC بدنبال تهی­ها در مربع برزگی طرح بردار جهت برروی زیرفضای نویز می­گردد. تهی­ها یک تابع از زاویه­ی ورود است، که از طریق آن زاویه­ی ورود قابل تخمین است. برای آرایه­های خطی، Root-MUSIC [18]، ریشه­ی چندجمله­ای نسخه­ی MUSIC، توانایی تمیز MUSIC را بهبود می­بخشد. یک نسخه­ی وزندار MUSIC، WMUSIC [19] توسعه­ای را در توانایی شناسایی در مقایسه با MUSIC اصلی بوجود آورده است. ESPRIT [15,16] براساس تخمین پارامترهای سیگنال در برابر تکنیک های تغییر ناپذیر چرخشی است.


[1] line-of-sight (LOS)

[2] maximum likelihood (ML)

[3] multiple signal classification

[4] estimation of signal parameters by rotational invariance techniques


مطالب مشابه :


فراخوان مقاله شبکه حسگر بی سیم

فراخوان مقاله شبکه حسگر بی سیم همایش بهینه سازی وروش‌های محاسبه نرم در مهندسی برق و




مقاله شبکه های حسگر بیسیم

مقاله شبکه های حسگر بیسیم. چکیده: پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم




دانلود پایان نامه شبکه های حسگر بی سیم

همین طور شبکه های حسگر بی سیم که از نامشان هم پیداست >> بهترین مقاله ها و پروژه ها ، هر آنچه




کامپیوتر، شبکه های حسگر بیسیم، مقاله انگلیسی با ترجمه، 23 صفحه ترجمه، 2013، 22000 هزارتومان

یک مسیریابی جدید مبتنی برخوشه بندی و کارآمد از نظر انرژی در شبکه های حسگر بی سیم




تکنیک های مکان یابی شبکه حسگر بی سیم (ادامه)

تکنیک های مکان یابی شبکه حسگر بی سیم من تا الان 13 تا مقاله شبکه های حسگر بطور




شبکه های موردیMANET وشبکه های حسگر بی سیم

فروشگاه ( پایان نامه & تحقیق & مقاله) - شبکه های موردیmanet وشبکه های حسگر بی سیم - ارائه تحقیق




مقاله شبکه های حسگر بیسیم

مقاله شبکه های حسگر بیسیم. چکیده: پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم




دانلود پایان نامه شبکه های حسگر بی سیم

دانلود پایان نامه شبکه های حسگر بی سیم دانلود مقاله کتاب پایان نامه گزارش کارآموزی




برچسب :