وبلاگ

:
در این فصل در ابتدا توضیح مختصری راجع به خواص مدارات در حالت کلی بیان می کنیم. سپس اثرات غیرخطی بودن مدار مانند هارمونیک ها، فشردگی بهره، مدولاسیون متقابل و اینتر مدولاسیون مرتبه 2 و 3 را بررسی می کنیم. سپس توضیحاتی راجع به فرآیندهای تصادفی و به خصوص نویز ارائه می دهیم.
1-1- ویژگی های مهم مدار:
در این بخش به توضیح خواص و ویژگی های مدارات می پردازیم:
1-1-1 خاصیت خطی بودن:
اگر شرط زیر برقرار باشد یعنی مدار خطی است:

xr(t)->y1(t

x2(t)->y2(t
ax1(t)+Bx2(t)->ay1(t)+By2(t
در سیستم خطی ما می توانیم از قانون جمع آثار استفاده کنیم به عبارت دیگر خروجی به صورت ترکیب خطی از پاسخ سیستم به تک تک ورودی ها می باشد.
سیستم غیرخطی سیستمی است که شرط بالا را نداشته باشد یا به عبارت دیگر شرایط اولیه غیر صفر یا آفست محدود داشته باشد.
2-1-1- خاصیت تغییرپذیری با زمان:
اگر رابطه زیر برقرار باشد سیستم تغییر ناپذیر با زمان است در غیر این صورت متغیر با زمان است:
x(t)->y(t
x(t-z)->y(t-z
نکته: اگر مدار هر دو خاصیت بالا را داشته باشد LTI گفته می شود.
3-1-1- بدون حافظه بودن:
اگر خروجی سیستم در هر زمان به ورودی در همان زمان وابسته باشد سیستم را بدون حافظه گویند در غیر این صورت سیستم را با حافظه می نامند.
اگرچه خاصیت غیرخطی و متغیر با زمان بودن مفاهیم بدیهی هستند ولی باید در استفاده از این مفاهیم دقت کرد زیرا گاهی باهم اشتباه می شوند. برای تفهیم بهتر در اینجا یک مثال را بررسی می کنیم. شکل 2.1a را در نظر بگیرید. این شکل مدار ساده یک سوئیچ می باشد. vin1 کنترل کننده سوئیچ می باشد به این صورت که اگر مثبت بود سوئیچ وصل و اگر منفی بود سوئیچ قطع می باشد. اگر این مدار مانند شکل 2.1b در نظر گرفته شود (یعنی Vin1 به خروجی) سیستم غیرخطی متغیر با زمان می باشد زیرا از یک طرف به قطبیت Vin1 بستگی دارد پس غیرخطی است و از طرف دیگر چون خروجی به Vin2 نیز وابسته است، پس متغیر با زمان می باشد. حال اگر مدار را مطابق شکل 2.1C (یعنی Vin2 به خروجی) در نظر بگیریم، سیستم خطی متغیر با زمان است.
نکته بسیار مهمی که در پایان به آن اشاره می کنیم این است که سیستم خطی نیز می تواند مولفه های فرکانسی ایجاد کند که در ورودی نیست و این پدیده می تواند در اثر متغیر با زمان بودن ایجاد شود.

جهت ساخت سوئیچ فابریک های بزرگ ATM، از مجموعه روش های Clos و Crossbar، با استفاده مکرر از قطعات با بافرهای خروجی و تسهیم حافظه که به صورت m*m ساخته شده اند، استفاده می شود. به طور کلی، سوئیچ های ATM با ویژگی چند پخشی، دارای دو نوع فابریک اساسی هستند:
Crossbar , Clos. از مزیت های سوئیچ فابریک Crossbar، ابتدا می توان به ساختار ساده آن اشاره کرد که برای پیاده سازی بسیار آسان می باشد. دوم، ویژگی ذاتی چند پخش آنها می باشد. و سوم، اینکه این سوئیچ، به طور ذاتی دارای خاصیت عدم انسداد می باشد. (به عبارتی می توان گفت، که همواره بین هر پورت ورودی و خروجی یک مسیر قابل دسترس وجود دارد.)
سوئیچ های Clos، از دسته شبکه های تحت عنوان MINs می باشند، که فقط دارای چندین طبقه هستند.
شبکه های MINs، اتصال میان پورت های ورودی و خروجی را از طریق تعدادی طبقات دارای سوئیچ، برقرار می کنند. هدف از MINs، جلوگیری از پیچیدگی سخت افزاری شبکه های Crossbar (یک سوئیچ “N*N Crossbar” دارای N2 نقطه تقاطع می باشد). و نیز ایجاد توانایی عدم انسداد در هر زمان می باشد. دسته معروف MINs، شبکه های Clos هستند که اساس کار ما در این پایان نامه است.

باید گفت که در سوئیچ Clos، مکانیزم سریعی برای دستیابی به نطم دوباره اتصالات، مطابق با سلول های ورودی هر قطعه زمانی مورد نیاز است، تا بتوان از مسدودشدگی داخلی جلوگیری کرد.
این مسأله، وقتی که اندازه سوئیچ بزرگ باشد، ایجاد مشکل می کند. در عمل، ممانعت از مسدودشدگی داخلی، ساده نمی باشد. در واقع وقتی که رقابت سلول ها، روی پیوندهای داخلی روی دهد، کارایی سیستم کاهش می یابد.
این مسأله می تواند با افزایش تعداد پیوندهای داخلی بین واحدهای سوئیچ، بهبود یابد. به طوری که مسیرهای بیشتری برای مسیریابی سلول های اطلاعاتی وجود خواهد داشت.
افزایش پهنای باند پیوندهای داخلی نیز مفید است، که به جای داشتن یک سلول برای هر پیوند داخلی در قطعه زمانی، هم اکنون بیشتر از یک سلول از واحد ورودی به واحد طبقه سوم مسیریابی می شود. از آنجا که بین هر زوج واحد ورودی و خروجی در شبکه Clos، به تعداد طبقات میانی، مسیر فیزیکی وجود دارد، لذا مدیریت تخصیص واحد میانی (واحدهای طبقه میانی) می تواند باعث توزیع یکنواخت ترافیک ورودی شود. با ارائه روش هایی که در آنها، تخصیص زمانی و نیز تخصیص مکانی صورت می گیرد، می توان پارامترهای کارایی را بهبود بخشید.
در این پایان نامه، هدف اصلی ما، طراحی یک الگوریتم جدید به منظور مسیریابی سلول های مکالمات درخواستی از سوئیچ، در طبقات سوئیچ می باشد به طوری که بتوان پارامترهای کارایی را بهبود بخشید. اصول کار در این پایان نامه به ترتیب زیر می باشد:
در فصل اول، هدف از کار و پیشینه ای از تحقیق و نیز روش کار و تحقیق به طور مختصر ارائه می گردد.
در فصل دوم، پایه ای از ATM و اساس سوئیچینگ در ATM مورد بحث و بررسی قرار می گیرد، در این فصل، مزایا و معایب مهم انواع سوئیچ های ATM مورد مطالعه قرار می گیرد.
مرجع اصلی این فصل، مرجع [1] می باشد.
در فصل سوم، سوئیچ های شبکه ای Clos که سوئیچ پیشنهادی در پایان نامه می باشد، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. مفاهیم این فصل، در درک مباحث بعدی، کمک زیادی می کند. مرجع [4]، یکی از مقالات IEEE، در زمینه سوئیچ Clos می باشد که از مراجع مهم اطلاعاتی این فصل بوده است. در فصل چهارم، اصول عملی کلی در زمینه سوئیچ های Clos، در قالب عنوان پایان نامه، که قبلا مورد تحقیق واقع شد، بررسی می گردد. مقالات IEEE زیادی در زمینه ATM و سوئیچ های Clos ارائه گردیده است. در این فصل، هدف، بررسی مقالات و تحقیقات قبلی می باشد که قبلا در راستای عنوان پایان نامه انجام شد. با مطالعه این مقالات، انواع روش های ساخت سوئیچ فابریک های بزرگ ATM و نیز روش هایی در زمینه مسیریابی بهینه مورد بررسی قرار می گیرد. از مراجع مطالعاتی این فصل، مقالات مربوط به مراجع  [3]، [5]، [6] می باشند.
فصل پنجم، روش کار در پایان نامه را شرح می دهد که شامل ارائه یک الگوریتم جدید و شبیه سازی آن در محیط نرم افزار Matlab می باشد. شرح کامل الگوریتم و نتایج بدست آمده در این فصل آورده شده است.
فصل ششم نیز شامل نتیجه گیری، پیشنهادات و پیوست ها می باشند. ضمنا در این فصل فهرست کلی منابع و مأخذ نیز، آورده شده است.

:
مهمترین بخش های سیستم کنترلی را حلقه های کنترلی تشکیل می دهند. نقش حلقه های کنترلی در صنایع فرآیندی تنظیم متغیر خروجی پروسه (process variable) به مقدار خروجی مطلوب (set point) در حضور اغتشاشات و نوسانات می باشد. مقدار خروجی مطلوب مقداری است که فرآیند بیشترین بازده را در آن نقاط خواهد داشت. در فصل اول کلیات پروژه ارائه شده است. فصل دوم به ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی اختصاص یافته است در این فصل ابتدا مشکلات حلقه ها مطرح شده و سپس معیارهای ارزیابی عملکرد حلقه ها مورد بررسی قرار گرفته است. فصل سوم حلقه های واحد نمونه در محیط HYSYS شبیه سازی شده و سپس با استفاده از واسط بین نرم افزار HYSYS و MATLAB حلقه های واحد نمونه صنعتی در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرند. فصل چهارم به نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات اختصاص یافته است.
فصل اول: کلیات

1-1- هدف
این پروژه سعی نموده است جهت آماده سازی نرم افزاری جامع که ارزیابی و مونیتورینگ عملکرد حلقه های کنترلی را انجام دهد مقدمات زیر را فراهم آورد:
1- مطالعه و جمع آوری روش های تشخیص حلقه های معیوب و مشکل دار
2- مطالعه و بررسی روش های آشکارسازی ریشه مشکلات به وجود آمده در حلقه ها
3- شبیه سازی ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی بر روی واحد نمونه صنعتی
2-1- پیشینه تحقیق
ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی در صنعت در چند سال اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است تعداد مقالات ارائه شده در کنفرانس های بین المللی در این زمینه گواه این مطلب می باشد. علاوه بر تحقیقات آکادمیک در دانشگاه ها، شرکت های مختلفی اعم از سازندگان سیستم های پیشرفته نظیر DCS و دیگر شرکت ها اقدام به ارائه نرم افزارهای تخصصی جهت این امر نموده اند. بر مبنای اطلاعات موجود فعالیت های ثبت شده قابل توجه ای در کشور وجود ندارد در حالی که این موضوع به عنوان یکی از محورهای مهم تحقیقاتی در مجامع علمی و کاربردی در گستره بین المللی مطرح می باشد. به دلیل اهمیت کاربردی این موضع نتایج حاصل عمدتا به صورت نرم افزارهای تخصصی به شیوه تجاری مطرح شده است.
فعالیت های انجام شده در این پروژه در چهار فاز کاری صورت گرفته است فاز اول شامل گردآوری منابع می باشد در یک نگاه کلی منابع شامل موارد زیر می باشند:
1- مقالات ارائه شده در کنفرانس های بین المللی
2- کتب انتشار یافته
3- سایت های تولیدکنندگان محصولات صنعتی از جمله سیستم های کنترلی توزیع یافته DCS
4- تجربه افراد شاغل در صنعت نفت و گاز از جمله تجربه 5 ساله اینجانب در پالایشگاه گاز
در فاز دوم ابتدا با استفاده از تجربه افراد شاغل در صنعت، مشکلات موجود در صنایع فرآیندی که به حلقه های کنترل ارتباط داشته مورد شناسایی قرار گرفته سپس با مطالعه منابع موجود روش های شناسایی این مشکلات و راهکارهای رفع آنها جمع آوری گردید. شبیه سازی واحد نمونه صنعتی در محیط HYSYS و کدنویسی معیارها ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی در محیط Matlab به طور موازی در فاز سوم اجرا شده است. نرم افزار HYSYS یک نرم افزار قوی و شناخته شده جهت شبیه سازی فرآیندهای صنعتی در حالت استاتیک و دینامیک می باشد نرم افزار Matlab دارای یک محیط قوی و مناسب جهت محاسبات پیچیده می باشد.
در فاز چهارم، با استفاده از واسط بین نرم افزار HYSYS و Matlab ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی واحد نمونه صنعتی و همچنین مدیریت آلارم ها اجرا گردید. برقراری واسط بین دو نرم افزار Matlab و HYSYS یکی از بخش های مهم و حیاتی در اجرای این پروژه بوده است چرا که بدون برقراری واسط بین این دو نرم افزار به صورت روی خط (online) ارزیابی عملکرد حلقه های کنترلی واحد نمونه صنعتی عملا امکان پذیر نبود.

اخیراً اكثر تكنیك هایی كه برای فشرده سازی سیگنال گفتار بكار میروند، براساس پیش بینی خطی ساختار یافته اند. سیگنال گفتار بعنوان یك ابزار مهم در ارتباطات انسان در فناوری های دیجیتالی مورد توجه خاص قرار گرفته است. نرخ بیت سیگنال گفتار ارسال شده باید كاهش یابد. سیگنال گفتار یك سیگنال پیوسته و غیرخطی بوده كه بصورت فیزیكی توسط لوله صوتی انسان تولید و شكل داده میشود، بنابراین ویژگی های سیگنال گفتار به حركات لوله صوتی در طول زمان و همچنین مشخصات گوینده بستگی دارد. تبدیل پارامترهای LPC به LSP كارایی كدكننده های با نرخ بیت كم را بهبود میبخشد.

پارامترهای LSP فركانس های فرمنت لوله صوتی را بصورت ریاضی مدلسازی میكنند. ازسوی دیگر شبكه های عصبی به عنوان ابزاری 

موفق تاكنون در كاربردهای گوناگونی از پردازش گفتار و زبان مورد استفاده قرار گرفته اند. در این راستا كاربردهای بازشناسی خودكار گفتار (ASR)، سنتز گفتار طبیعی و پردازش زبان طبیعی (NLP) به عنوان نمونه هایی كه توسط مؤلف برای زبان فارسی تجربه شده اند، قابل ذكر است. برای كدكننده های گفتار نیز شبكه های عصبی در حوزه كاری مورد استفاده قرار گرفته اند: پیش بینی كننده های نورونی برای بهبود كیفیت و كاهش پیچیدگی محاسباتی در كدكننده ها. در این تحقیق یك روش جدید برای كد كردن گفتار با نرخ بیت كم معرفی میشود كه از پارامترهای LSP برای استخراج و نگاشت ویژگیهای سیگنال گفتار با استفاده از نوعی شبكه عصبی مصنوعی بنام شبكه خود سازمانده (SOM) استفاده میكند. استفاده از این روش نرخ بیت گفتار بازسازی شده را كاهش می دهد، در حالی كه كیفیت سیگنال تفاوت آشكاری با گفتار اصلی ندارد. برای اندازه گیری كیفیت گفتار سنتز شده از معیار میانگین امتیاز آرا داده شده (MOS) استفاده می شود.

فصل اول: كلیات
1-1) هدف
یكی از ابزارهای ارتباطی انسان، گفتار است. سیستمهای ارتباطی نوین و پیشرفته بطور گستردهای براساس پردازش و ارسال گفتار بنا نهاده شده اند. خطوط تلفن دیجیتال، شبكه های اینترنت، ویدیو كنفرانسها و پیام های صوتی تنها تعدادی از كاربردهای روزمره چنین سیستمهایی است. با وجود چنین كاربردهای وسیعی، ناگزیر نیاز به گفتاری باكیفیت بالا در پهنای باند ارسال كمتر وجود دارد. كار اصلی كدكننده های گفتار پیشرفته، رقمی كردن سیگنال گفتار آنالوگ با استفاده از فرآیند نمونه برداری است. بنابراین یك كدكننده برای تولید شكل كدشده از یك سیگنال گفتار، یك دنباله ی عددی را پردازش میكند. گفتار كد شده بسته به كاربردی كه دارد، ارسال یا ذخیره میشود. كار هر واكدكننده نیز بازسازی گفتار اصلی از دنباله های كدشده است. كد كردن گفتار یك فشرده سازی همراه با اتلاف است، یعنی مقداری از كیفیت سیگنال گفتار اصلی در طی عملیات فشرده سازی به ازای كاهش حجم اطلاعات و افزایش سرعت ارسال، كاسته میشود. برای بهبود كیفیت گفتار فشرده شده روشهای مختلفی وجود دارد، در این تحقیق، از یك شبكة عصبی با قابلیت خودسازماندهی برای این كار استفاده شده است. از این شبكه عصبی مصنوعی همان گونه كه توضیح داده خواهد شد، برای دسته بندی بردارهای حاصل از پردازش گفتار استفاده میشود. دسته بندی بردارهای بدست آمده از پردازش و چندیسازی گفتار باعث كاهش بیت های بكار رفته در گفتار كد شده و در نتیجه فشرده سازی بیشتر آن میشود، در حالی كه كیفیت گفتار حاصل بر اساس معیارهای MOS حفظ می شود.

:
امروزه اهمیت و پیشرفت روز افزون سیستم های مخابراتی بر کسی پوشیده نیست. میتوان گفت که در حال حاضر کمتر فردی وجود دارد که به نوعی با یکی از سیستم های مخابراتی سر و کار نداشته باشد. فراگیرترین تکنولوژی مخابرات در این روزها تکنولوژی موبایل میباشد. اولین شبکه موبایل با مدولاسیون آنالوگ در سال 1980 شروع بکار کرد و مشکلات زیادی اعم از کمبود ظرفیت، پوشش نامناسب، نداشتن امنیت، قابلیت اطمینان پایین و غیره داشت. انجمن CEPT اروپا، در سال 1987 به معرفی یک سیستم استاندارد به نام GSM نمود تا مشکلات قبلی حل شود. سیستم استاندارد GSM در حال حاضر در بیش از 200 کشور جهان به کار گرفته شده است و برای اینکه از تمام ظرفیت و ویژگی های برجسته آن به بهترین نحو استفاده شود، باید از سیستم بهینه آن استفاده شود. یکی از مزایای اصلی سیستم GSM، استاندارد بودن این سیستم است. یکی از ویژگی های مهم سیستم GSM، ترکیب FDMA و TDMA به وسیله مدولاسیون خاصی به نام GMSK می باشد.

هر شبکه سیاری که از این سیستم استفاده میکند در اجرا و پیاده سازی و استفاده از قابلیت های آن مشکلاتی دارد که در عمل تمام 

کارایی این سیستم نمایان نمیشود. برای این منظور با توجه به بررسی تئوری و عملی که بر روی شبکه GSM ایران انجام شد، نرم افزاری به نام BKOPT با این هدف طراحی شد که بتواند مشکلات پارامتری و مغایرت های طرح و اجرا را استخراج کند. و به عنوان راه حلی جدید می توانیم الگوریتمی که در این پایان نامه ارائه شده است و با استفاده از نرم افزار BKOPT می توانیم بسیاری از مشکلات پارامتری و پایگاه داده ای را خیلی سریع حل نمود و نتیجه آن بهبود عملکرد و کیفیت شبکه می باشد که نمونه ای از آنها در فصل نتایج آورده شده است.

این پایان نامه در 9 فصل تنظیم شده است که توضیحات کلی در مورد فصول در ذیل آمده است.
در فصل اول، با عنوان ساختار شبکه GSM و معرفی اجزاء آن و بحث انتشار امواج، اجزاء شبکه سلولی GSM (MSC,BSC,BTS,MS,HLR,VLR و غیره و وظایف آنها و انواع انتشار و پلاریزاسیون های عمودی و افقی و مدل انتشار هاتا و آکومارا در سیستم سلولی تشریح شده اند.
در فصل دوم، با عنوان تعریف کلی بهینه سازی و الگوریتم فرآیند بهینه سازی، به این مطلب که هدف از بهینه سازی در شبکه GSM چیست و بهترین روش و الگوریتم برای بهینه کردن شبکه چیست؟ پرداخته شده است.
در فصل سوم، پارامترهای GSM در مد Idle و مد Dedicated که یکی از مباحث اصلی بهینه سازی است، معرفی و بررسی شده اند.
در فصل چهارم، ویژگی های GSM و کاربردهای آن در بهینه سازی تشریح شده اند که با بکارگیری این ویژگی ها می توان از منابع موجود شبکه، حداکثر استفاده را کرد و شبکه را برای توسعه آماده نمود.
در فصل پنجم، با عنوان مدیریت عملکرد شبکه و شاخص های شبکه به تعریف و ارائه فرمول شاخص ها (KPI) که بیانگر عملکرد و کیفیت شبکه فیدبکی برای امر بهینه سازی می باشند می پردازد.
در فصل ششم به مشخصات شبکه، مشکلات شبکه معرفی شده و روش رفع مشکلات بیان شده اند.
در فصل هفتم، به الگوریتم بهینه سازی و راه حلی برای بهینه کردن شاخص ها می پردازیم.
در فصل هشتم، به تشریح نرم افزاری که جهت آنالیز Dump File های BSC طراحی و تدوین شده است، پرداخته ایم. این نرم افزار با استفاده از برنامه نویسی Visual Basic .NET نوشته شده است و مشکلاتی در اجرا دارد که می توان با بکارگیری Application های دیگر Visual Basic .NET زمان اجرا را سریع تر نمود و جهت کاربردهای دیگر این برنامه را توسعه داد.
در فصل نهم، نتایج بکارگیری الگوریتم بهینه سازی و نرم افزار طراحی شده ارائه شده است و ما میتوانیم نتایج بکارگیری راه حل ها را بصورت گرافیگی در جهت بهبود کیفیت و شاخص های شبکه مشاهده کنیم.