وبلاگ

شکل۲-۳: روش­های مدولاسیون در سیستم­های فراپهن­باند [۱]

شکل پالس­های دیگری همانند پالس­های هرمیتی^[۲۳]، لژاندری^[۲۴] و غیره نیز در مخابرات فراپهن­باند استفاده می­شوند، که هریک مزایای مخصوص به خود را دارند [۳] .
۶.۲ ساختار لایه ­ها در شبکه ­های اقتضایی
همانطور که در شکل ۳-۱ نشان داده شده است، همانند هر شبکه­ دیگری، شبکه ­های اقتضایی نیز از لایه ­هایی تشکیل شده ­اند. هر شبکه­ اقتضایی به ۵ لایه­ی فیزیکی^[۲۵]، پیوند داده^[۲۶]، شبکه^[۲۷]، انتقال^[۲۸] و کاربرد^[۲۹] تقسیم ­بندی می­ شود. لایه­ی فیزیکی انتقال بیت­ها از طریق کانال مخابراتی را به عهده دارد. لایه­ی پیوند داده که زیر لایه­ی MAC نیز جزیی از آن می­باشد، وظایف زیر را به­عهده دارد:
رفع خطاهای فیزیکی
کنترل دسترسی به کانال مشترک (MAC)
فریم­بندی داده ­ها
انتقال مطمئن داده از طریق محیط انتقال
هماهنگی بین سرعت گیرنده و فرستنده (سنکرون کردن گیرنده و فرستنده)
بعد از آن لایه شبکه می­باشد که از جمله وظایف آن می­توان به کنترل عملکرد زیر شبکه­ ها، مسیریابی، کنترل گلوگاه­ها، کیفیت سرویس­دهی اشاره کرد. در لایه­ی انتقال، داده ­ها برای استفاده در لایه­ های پایین­تر شکسته شده و همچنین یک کنترل خطا در این لایه بر روی داده ­ها اعمال می­ شود. در بالاترین لایه که لایه­ی کاربرد است، مجموعه­ از پروتکل­ها و برنامه­ ها، طرح ریزی و پیاده­سازی می­شوند [۶] .

شکل۲‑۴: معماری لایه ­ها در شبکه ­های اقتضایی[۶]
لایه­ی شبکه در این نوع تقریبا عملکرد مشابهی با شبکه ­های دیگر دارد، بنابراین سعی می­ شود به بررسی لایه­ی پیوند پرداخته ­شود.
تبادل اطلاعات در مورد همسایه­ها و توپولوژی اطراف هر گره در لایه­ی پیوند داده و مسیریابی در لایه­ی شبکه انجام می­پذیرد. کنترل دسترسی به کانال مشترک در زیر لایه­ی MAC از لایه­ پیوند داده انجام می­ شود. با توجه به اهمیت زیر لایه­ی MAC (در برخی موارد آن­ را لایه­ی MAC نیز می­نامند)، به صورت مجزا به بررسی آن در شبکه ­های اقتضایی فراپهن­باند پرداخته می­ شود.
زیر لایه­ی M A C در شبکه ­های بی­سیم اقتضایی فراپهن­باند
گروه IEEE TG802.15.3a دو طرح برای لایه­ی MAC شبکه ­های اقتضایی بی­سیم فراپهن­باند پیشنهاد می­دهد، که عبارتند از DS-UWB^[30] (که پیشگامان آن شرکت­های موتورولا^[۳۱] و فری­اسکیل^[۳۲] می­باشند) و ^[۳۳]MBOA (با پیشگامی شرکت اینتل). تفاوت این دو طرح در پشتیبانی از بعضی سرعت­ها می­باشد.
DS-UWB برای مخابراه­ی داده ­ها در سرعت­های ۲۸، ۵۵، ۱۱۰، ۲۲۰، ۵۰۰، ۶۶۰ و ۱۳۲۰ مگابیت در ثانیه و MBOA برای مخابره­ی داده ­ها در سرعت­های ۵۵، ۱۱۰، ۲۰۰، ۴۰۰ و ۴۸۰ مگابیت در ثانیه طراحی شده ­اند[۱] .
طرح پیشنهادی توسط MBOA برپایه­ی MB-OFDM^[34] می­باشد. در MB-OFDM پهنای­باند مورد استفاده در سیگنال­های فراپهن­باند (۳.۱-۱۰.۶ GHz) به ۱۳ باند ۵۲۸ مگاهرتزی تقسیم می­ شود. این باندها نیز در چهار گروه مختلف تقسیم می­شوند که عبارتند از: گروه A (باند ۳-۱) ، گروه B (باند ۵-۴) ، گروه C(باند ۹-۶) و گروه D (باند ۱۳-۱۰)[۳] .
برای استفاده­ از منابع، باید طراحی لایه­ی MAC به گونه ­ای باشد که از خواص منحصربفرد سیگنال­های فراپهن­باند استفاده کند و بتواند محدودیت­های زیر را در طراحی خود لحاظ کند:
توان ارسال پایین برای رعایت کردن توان تشعشعی ایزوتروپیک موثر مجاز تعیین شده توسط FCC و افزایش طول عمر باتری دستگاه­ها.
بنابراین باید مکانیزمی برای کارا کردن توان مصرفی در لایه­ی MAC وجود داشته باشد.
مدت زمانی که تاثیر سیگنال فراپهن­باند در کانال باقی می­ماند و آن را می­توان از کانال استخراج کرد (زمان اکتساب^[۳۵]) بسیار بیشتر از سیگنال­های باریک­باند ­باشد.
پس هنگامیکه نرخ ارسال اطلاعات زیاد باشد، ممکن است بخش عمده­ای از زمانیکه گیرنده صرف دریافت اطلاعات می­ کند به زمان اکتساب اختصاص داده شود که باعث کاهش بازده سیستم فراپهن­باند می­ شود. در شکل ۳-۲ پاسخ ضربه­ی کانال به یک پالس فراپهن­باند نشان داده شده­است. همانطور که در شکل مشخص است، اثر پالس تقریبا به اندازه­ ۱۵۰ ns باقی مانده ­است در حالیکه عرض پالس در حدود چند نانوثانیه بیشتر نمی ­باشد.
به دلیل قابلیت مکان­ یابی دقیق سیستم­های فراپهن­باند با بهره گرفتن از اطلاعات بدست آمده از مکان­ یابی، لایه­ی MAC باید ­بتواند مسیریابی و کنترل توان را بهبود بخشد.

شکل۲‑ ۵: (a) پاسخ ضربه­ی مدل کانال برای IEEE 802.15.3a CH3 محور عمودی دامنه­ کانال می­باشد، (b) تابع خودهمبستگی پاسخ ضربه­ی کانال  [۳]

مدل کانال IEEE UWB
در گروه IEEE 802.15.3a مدل کانال چند مسیره­ای برای سیگنا­ل­های فراپهن­باند ارائه داده­اند. در این مدل المان­های چند مسیره در گروه­هایی بنام خوشه^[۳۶] با توزیع پوآسون^[۳۷] وارد گیرنده می­شوند. هر مسیر در هر خوشه نیز خود به صورت توزیع پوآسون وارد گیرنده می­ شود. پاسخ ضربه­ی کانال به شکل زیر تعریف می­گردد [۷]و[۸]:

شکل ۲- ۵ :پروفایل تاخیر زمانی مدل کانال در استاندارد ۸۰۲.۱۵.۴a [9]
که در آن  تعداد خوشه ­ها،  تعداد مسیرها در یک خوشه و  گین چندمسیره­ی، مسیر  ام و خوشه­ی  ام می­باشد.  تاخیر خوشه­ی  ام و  تاخیر زمانی  امین مسیر از خوشه­ی  ام می­باشند. دامنه­ تضعیف­شدگی به صورت زیر تعریف می­ شود: