در طراحی مدولاتور و دمدولاتور برای کانال های باند محدود باید مشخصه پاسخ کانال ((c(f) را داشته باشیم. اما در سیستم های مخابرات دیجیتال عملی که برای ارسال اطلاعات با سرعت بالا در کانال های باند محدود طراحی شده اند، پاسخ فرکانسی کانال ((c(f) با دقت لازم برای طراحی بهینه فیلترهای مدولاتور و دمدولاتور، شناخته شده نیست. برای مثال در شبکه نسبتا ساده تلفن ثابت در هر زمانی که شماره گیری کنیم کانال انتقال ممکن است متفاوت باشد به علت اینکه مسیر انتقال ممکن است متفاوت باشد. همچنین انواع دیگری از کانال انتقال وجود دارد مانند کانال های انتقال بی سیم از قبیل کانال های رادیویی و کانال های آکوستیک زیرآب که در آنها مشخصه پاسخ فرکانسی متغیر با زمان می باشد. برای این چنین کانال هایی غیرممکن است که بتوانیم فیلترهای دمدولاتور بهینه طراحی کنیم. همان طوری که می دانیم وجود اعوجاج در کانال انتقال یکی از دلایل به وجود آمدن ISI است که اگر در گیرنده جبران سازی نشود موجب به وجود آمدن نرخ خطای بالایی می شود که عملا بازسازی سیگنال فرستاده شده را غیرممکن خواهد ساخت.
برای از بین بردن ISI در سیگنال دریافت شده اکولایزرهای مختلفی می توانند استفاده شوند. الگوریتم های کشف سیگنال که بر پایه جستجوی trellis طراحی شده اند (مانند MLSE یا MAP) عملکرد خوبی در گیرنده دارند، اما از لحاظ محاسبات پیچیده هستند. اما همان طوری که اشاره شد این الگوریتم های کشف نیاز به اطلاعات پاسخ ضربه کانال (CIR) دارند که می تواند توسط تخمینگر کانال جداگانه به دست آید.
دو روش پایه برای تخمین کانال وجود دارد:
– روش استفاده از رشته آموزشی
– روش Blind
در روش تخمین کانال با استفاده از رشته شناخته شده (آموزشی) این رشته که برای هر فرستنده یکتاست، در هر burst انتقالی فرستاده می شود. بنابراین تخمینگر کانال می تواند CIR را برای هر burst به صورت جداگانه با استفاده از بیت های مشخص فرستاده شده و نمونه های دریافت شده متناظر با آنها تخمین بزند. هم اکنون این روش بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و به راحتی روی هر سیستم مخابراتی قابل پیاده سازیست و پیچیدگی محاسباتی زیادی هم ندارد اما بزرگترین اشکال آن اینست که پهنای باند را هدر می دهد (به خاطر نیاز به فرستادن رشته آموزشی).
اما در مقابل روش Blind نیازی به ارسال رشته آموزشی ندارد و از مشخصات ریاضی خاص اطلاعات در حال ارسال استفاده می کند. این روش در جاهایی که پهنای باند محدودی دارند بسیار مناسب است. اما از لحاظ محاسباتی بسیار پیچیده است بنابراین به کار بردن آن در سیستم های بی درنگ بسیار دشوار است.
در فصل اول روش های پرکاربرد تخمین به صورت نظری بررسی خواهند شد. جهت تکمیل کردن مطالب روش های اولیه تخمین در پیوست 1 آورده شده اند. سپس مطالعات انجام گرفته روی روش های تخمین کانال بررسی خواهند شد. در این بررسی ابتدا روشهای تخمین کانال در کانال های ثابت ناشناخته و مدل های ریاضی آنها آورده خواهند شد و سپس تخمین کانال در کانال های متغیر با زمان ناشناخته بررسی می شوند که منجر به بررسی فیلتر وفقی خواهد شد.
در فصل دوم ساختار کلی سیستم OFDM و روش های پیاده سازی آن آورده شده است. سپس در این فصل به بررسی روشهای موجود تخمین کانال در سیستم OFDM پرداخته شده است.
در فصل سوم روش های جدیدی از تخمین کانال بر پایه پایلوت در سیستم های OFDM بررسی شده اند که منجر به بازدهی بالاتر در تخمین کانال در این سیستم خواهند شد.
در فصل چهارم این گزارش به بررسی بیشتر الگوریتم های به کار رفته در فصل سوم با توجه به مراجع موجود خواهیم پرداخت و مشاهده خواهیم کرد که روش بررسی شده نسبت به روش های پیشین چه معایب و چه محاسنی دارد. همچنین چند نمونه از شبیه سازی های انجام گرفته توسط نرم افزار MatLab و خروجی های آنها در پایان فصل آورده شده اند.
در پایان و در فصل چهارم نتایج نهایی گرفته شده از گزارش و پیشنهاداتی که ممکن است برای دیگر دانشجویات در جهت کار روی این الگوریتم و نمونه های مشابه کارساز باشد آورده شده اند.
بسیاری از پروسه های صنعتی دارای سیستم های غیرخطی چند متغیره با چندین ورودی و چندین خروجی می باشند که کوپلینگ متقابل پیچیده ای دارند. مدلسازی چنین پروسه پیچیده ای کار بسیار سختی می باشد. بکار بستن تکنیک های متداول مدلسازی سخت و یا حتی غیر قابل استفاده در چنین مسایل عملی می باشد . یک راه حل مفید دیگر استفاده از شیوه های شناسایی data-driven است که از داده های تجربی به دست آمده و از ورودی و خروجی پروسه استفاده می کند.
روش های مدلسازی فازی rule base به دلیل انعطاف پذیری ذاتی شان در ساختن مدلها ازداده های ورودی و خروجی توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. از میان متدهای مختلف فازی، تکنیک مدلسازی TS به دلیل قابلیت بالای محاسباتی بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. مدل فازی TS شامل قانون های اگر – آنگاه در مقدم و توابع ریاضی در بخش تالی خود می باشد. بنابراین وظیفه شناسایی مدل فازی TS تعیین پارامترهای غیرخطی توابع عضویت مقدم و پارامترهای خطی قانون های تالی می باشد.
تحقیقات اخیر بر روی تکنیک های data-driven که در آن مدل های فازی دینامیکی با استفاده از داده های ورودی – خروجی اندازه گیری شده قابل آموزش هستند، متمرکز شده است.
آموزش Online مدل فازی TS نیازمند شناسایی بازگشتی برای تخمین ساختار مدل و همچنین تخمین پارامترهای تالی می باشد. از آن رو که تمام داده های ورودی – خروجی در آغاز پروسه آموزش در دسترس نیست، ارائه روش شناسایی Online که در آن ساختار مدل و پارامترها به صورت تدریجی تکامل می یابند ضروری است که این روش بدون در اختیار داشتن دانش اولیه از پروسه، با اولین داده ورودی شناسایی را آغاز می کند. این ویژگی جالب، این شیوه را تبدیل به یک مکانیزم کارآمد در سیستم های adaptive و self-tuning ساخته است. تاکنون توجه اندکی به شناسایی فازی پروسه های صنعتی چند متغیره (MIMO) شده است. در این پایان نامه شناسایی فازی Online برای پروسه های چند متغیره ارائه شده در [3] و اصلاحات و نکات لازم جهت بهبود کارایی آن ارائه شده است.
مشکل اصلی در این شیوه، تولید نامحدود rule در طی پروسه شناسایی مخصوصا در شرایط اولیه است. در این پایان نامه، دو شیوه برای مقابله با این مسئله ارایه شده است. در روش اول، شرایط ایجاد rule در الگوریتم اصلی به گونه ای اصلاح شده است که بتواند نرخ تولید rule را مخصوصا در آغاز پروسه آموزش کنترل کند که باعث کاهش تعداد rule می شود. این اصلاح باعث می شود که الگوریتم در شرایط اولیه با احتیاط بیشتری اضافه کردن rule را انجام دهد. سپس هنگامی که اطلاعات بیشتری بدست آمد و پروسه شناسایی پیشرفت کرد، شرایط تولید rule به حالت اولیه اش برمیگردد وهمانند الگوریتم اصلی عمل میکند. روش دوم، یک مکانیزم جدید نظارت برای شناسایی و از بین بردن rule های غیر ضروری با استفاده از forgetting factor ارایه شده است.
برهم کنش در بسیاری از سیستم های صنعتی وجوددارد و این بدین معنی است که تغییر یک متغیر کنترل بر بیش از یک خروجی سیستم اثر خواهد داشت. در این پایان نامه، با متمرکز شدن بر آنالیز برهم کنش خروجی, یک شیوه جدید برای بدست آوردن RGA ارایه شده است که درجه برهم کنش متغیرها را حول یک نقطه کار خاص ارایه می دهد.
1-1- دورنمای تحقیق
آب به عنوان اساسی ترین ماده برای تشكیل حیات و ادامه چرخه زندگی موجودات زنده، از ابتدای پیدایش انسان از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بوده است. چنانچه اولین تمدن های بشری در كنار آب شیرین رودخانه شكل گرفته است. اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی و بدست آوردن مواد غذایی دامی و كشاورزی با كمك آن از یك سو و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق كره زمین از سوی دیگر باعث گردید تا انسان در طول دوران حیات خود به فكر راهی برای انتقال و مهار و ذخیره آب بیفتد. اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، استفاده و ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد كه در طول تاریخ به شكل ها و با روشهای مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسیل بالا همواره به دنبال راهی برای فرار و حر كت به سمت پایین
دست سد می باشد كه با حادثه ای امكان تخریب سد و روانه شدن حجمه عظیمی از همان آبی كه مایع حیات بود وجود دارد و این پدیده می تواند خسارات جبران ناپذیری وارد نماید.
همانطور كه بیان شد شكست سد از جمله وقایعی است كه خسارات مالی و جانی زیادی به همراه دارد. لذادر طراحی سدها باید این پدیده به طور كامل مورد مطالعه قرار گیرد تا تمهیدات لازم جهت كنترل سیلابهای بزرگ، ناشی از شكست سد صورت گیرد. به علت رویارویی باآزاد شدن حجم عظیمی از آب پشت سد به صورت ناگهانی و بروز امواج سهمگین با سرعت زیاد و زمان كم برای اخطار عواملی چون میزان سرعت امواج و ارتفاع جریان از دیرباز مورد توجه و مطالعه محققین بوده است. جهت بررسی پدیده شكست، محققین معادلات حاكم بر آبهای كم عمق را در نظر گرفته و با توجه به عدم وجود روشهای دقیق ریاضی جهت حل این معادلات در حالت كلی روش های عددی متفاوتی را پیشنهاد كرده اند. این پدیده در ابتدا بوسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدلهایی در ابعاد كوچكتر از اندازه طبیعی مورد بررسی و اندازه گیری قرار می گرفت، كه این روشها علاوه بر داشتن مشكلات ناشی از عدم تطابق كامل با نمونه اصلی در اكثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند . اما پس از ظهور كامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روشهای حل عددی معادلات دیفرانسیل كه وابسته به استفاده از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی بوسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و بررسی محققین بسیاری قرار گرفت. روشهای مورد استفاده در حل عددی معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبكه بندی محیط مورد بررسی، قابل تقسیم بندی می باشند.اصلی ترین روشهای عددی مورد استفاده روشهای تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند كه هر كدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.
2-1- اهداف تحقیق
خسارات ناشی از پدیده شكست سد در دهه های گذشته به حدی بوده است كه عملا، مطالعه سدها بدون در نظر گرفتن این پدیده در آنها را به امری غیر مهندسی و غیر قابل قبول تبدیل نموده است اثر این پدیده می تو اند باعث خسارات غیر قابل جبران به خود سد و تاسیسات آن و خسارات جانی و مالی فراوان به انسانها گردیده اند. با توجه بهاهمیت مسئله، لزوم شناخت چگونگی عملكرد آن، برآورد محل و مقدار سیلاب و متعاقبا راههای كنترل، ممانعت و مدیریت آن یكی از مهمترین پارامترها در مطالعه این سازه های بزرگ، استراتژیك، پر هزینه و حیاتی می باشد.
با اینكه در دهه های گذشته روشهای مختلف تجربی، تحلیلی و عددی برای محاسبه مقدار دقیق این پدیده مورد استفاده قرار گرفته است، ولی تمامی روشهای یاد شده از معایب و مزایایی برخوردار می باشند. در این تحقیق از تلفیق یك روش عددی مبتنی بر روش حجم محدود كه در مدلسازی جریان سیالات بسیار مناسب و كاربردی می باشد، به همراه استفاده از روش شبكه بندی محیطی ورنوی كه در مسائل با هندسه پیچیده و نامنظم بسیار تطبیق پذیر و كاربردی می باشد، استفاده گردیده است تا به كمك آنها بتوان پدیده مورد بررسی را به نحوی دقیق تر، با سرعت زمانی بالاتر و روشی قابل تطبیق تر با شرایط نمونه اصلی طرح مورد ارزیابی قرار گیرد.
از طرفی ارائه روش حلی جدید در مهندسی عمران كه در آن از تلفیق دو روش حجم محدود و شبكه بندی ورنوی برای شبیه سازی جریان سیال استفاده شده است، روزنه ای كوچك ولی كاربردی را برای كارهای عددی آتی در این رشته و به خصوص در رشته هیدرولیك و مهندسی آب بوجود می آورد، و امید است مورد استفاده و مفید فایده محققین بعدی كه به روشهای عددی علاقه مند می باشد قرار گیرد.
:
با توسعه شهرها و افزایش تقاضای سفرهای درون شهری، نیاز به جابجایی مردم و كالاها طی سالهای اخیر روز به روز افزونتر گشته است . در این میان مهندسین حمل و نقل و برنامه ریزان شهری، تنها راه مدیریت حمل و نقل و ترافیك شهرها را در افزایش سهم حمل و نقل انبوه و عمومی و توسعه مدیریت سیستم های حمل و نقل شهری دانسته اند. چرا كه با توسعه سیستم و افزایش كارایی و مطلوبیت آن، با افزایش سهم سیستم های حمل و نقل عمومی از تقاضای سفرهای شهری، نیاز به استفاده از وسایل نقلیه شخصی كاهش می یابد و این امر می تواند تاثیر بسیار مطلوبی در شاخص های حمل و نقل و ترافیك، نظیر حجم ترافیك، زمان سفر، میزان تأخیر و نیز شاخص های مدیریتی مانند میزان مصرف سوخت و آلایندگی هوا داشته باشد.
طی چند دهه اخیر سیستم های نوین حمل و نقل شهری نظیر قطارهای سبك شهری، تراموا، مترو و اتوبوسهای سریع باعث دگرگونی در حمل و نقل شهری شده اند. برنامه ریزان مسائل شهری با استفاده از این پیشرفت های تكنولوژیكی می توانند راهكارهای متفاوتی در خصوص نحوه برنامه ریزی حمل و نقل شهری ارائه نمایند.
اما در این میان یك نكته بسیار حائز اهمیت است و آن اینكه هیچ تكنولوژی و سیستم نمی تواند برای تمامی موارد پاسخگو باشد. یعنی به بیان ساده تر این تكنولوژی است كه می بایست در خدمت رسیدن به اهداف برنامه ریزان قرار گیرد. گزینه های پیشنهادی برای جابجایی شهری می باید متناسب شرایط متعددی باشد كه مهندسان و برنامه ریزان در مطالعات حمل و نقل شهری لحاظ می نمایند.
با توجه به تنوع سیستم های مختلف حمل و نقل عمومی، از این سیستمها به فرآخور نتایج مطالعات در شهرها استفاده گردیده است. اما مسئله مهم در این میان بهره مندی از تمامی سیستمها در جهت نایل آمدن به بیشترین و با كیفیت ترین میزان جابجایی در شهرها است . می توان در توضیح این مطلب چنین گفت كه كارایی منفرد هر یك از این سیستمها نمی تواند به اندازه كارایی تركیبی آنها در كنار یكدیگر، اثر بخش گردد. چنانچه در تمامی مطالعات حمل و نقل انجام یافته در شهرها، سیستم های متنوع حمل و نقل عمومی را در كنار یكدیگر مورد ارزیابی قرار داد ه اند و در طراحی آنها، شرایط فیزیكی و عملكردی هر كدام مدنظر داده شده است. این امر باعث می گردد كه هر سیستم در عین خدمت دهی در خصوص جابجایی شهری، با تركیب با سایر سیستم های موجود باعث افزایش كارایی كل مجموعه گردد.
با توجه به مطالب گفته شده در این تحقیق با هدف قراردادن افزایش سهم حمل و نقل عمومی از طریق افزایش کارایی سیستمهای ترکیبی مترو و اتوبوس، سعی می گردد با بررسی المان های مرتبط با طراحی ناوگان برای هریک از سیستمها، مدلی جهت بهینه سازی زمان انتظار در ایستگاه های مشترک بین دو سیستم مترو و اتوبوس ارائه گردد. چرا که با بهینه سازی زمان انتظار براساس این مطالعه، می توان به ترکیب بهینه ناوگان براساس شاخ صهایی نظیر میزان مسافر جابجا شده، زمان سفر و مسافت طی شده وسایل نقلیه خصوصی دست یافت.
1-1- دورنمای تحقیق
آب به عنوان اساسی ترین ماده برای تشکیل حیات و ادامه چرخه زندگی موجودات زنده، از ابتدای پیدایش انسان از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بوده است. چنانچه اولین تمدن های بشری در کنار آب شیرین رودخانه شکل گرفته است. اهمیت وجود آب برای ادامه زندگی و به دست آوردن مواد غذایی دامی و کشاورزی با کمک آن از یک سو و در دسترس نبودن آب شیرین در تمام مناطق کره زمین از سوی دیگر باعث گردید تا انسان در طول دوران حیات خود به فکر راهی برای انتقال و مهار و ذخیره آب بیفتد.
اصلی ترین روش برای مهار و ذخیره آب جاری رودخانه ها، استفاده و ساخت سدها و بندها بر روی آنها می باشد که در طول تاریخ به شکل ها و با روش های مختلفی ساخته و مورد استفاده قرار گرفته اند. آب موجود در مخزن سدها به علت داشتن پتانسیل بالا همواره به دنبال راهی برای فرار و حرکت به سمت پایین دست سد می باشد و به همین دلیل در توده متخلخل خاک بدنه و پی سدها نفوذ کرده و به سمت پایین دست جریان می یابد. از این رو یکی از عواملی که همواره موجودیت سدها و یا قابلیت اصلی آنها که همان حفظ مقادیر زیاد آب در پشت سد می باشد را مورد تهدید قرار می دهد، پدیده نشت و یا تراوش از بدنه و پی آنها می باشد. این پدیده در تمامی سدهای خاکی و پی سدهای بتنی در مقادیر و اندازه های متفاوت وجود دارد، هدف از تحلیل و بررسی عملکرد این پدیده کنترل و مدیریت آن می باشد تا از بروز خسارات غیرقابل جبران به سدها جلوگیری به عمل آید.
پدیده تراوش که یکی از اصلی ترین عوامل خرابی سدها تا چند دهه قبل بود در ابتدا به وسیله روابط تجربی و تحلیلی و یا ساخت مدل هایی
در ابعاد کوچکتر از اندازه طبیعی مورد بررسی و اندازه گیری قرار می گرفت، که این روش ها علاوه بر داشتن مشکلات ناشی از عدم تطابق کامل با نمونه اصلی در اکثر موارد دارای هزینه های بالای اجرایی بودند. اما پس از ظهور کامپیوترهای با قدرت محاسباتی بالا و در راستای آن معرفی روش های حل عددی معادلات دیفرانسیل که وابسته به استفاده از این ماشین های محاسباتی می باشند، این پدیده نیز همانند دیگر پدیده های علمی به وسیله روش های مختلف عددی مورد تحلیل و بررسی محققین بسیاری قرار گرفت. روش های مورد استفاده در حل عددی معادلات به لحاظ روش حل معادلات و نوع شبکه بندی محیط مورد بررسی، قابل تقسیم بندی می باشند. اصلی ترین روش های عددی مورد استفاده روش های تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود می باشند که هرکدام دارای قابلیت ها و معایبی می باشند.
2-1- اهداف تحقیق
خسارات ناشی از پدیده تراوش در دهه های گذشته به حدی بوده است که عملا، ساخت سدها بدون در نظر گرفتن این پدیده در آنها را به امری غیر مهندسی و غیر قابل قبول تبدیل نموده است زیرا بسیاری از سدها در اثر این پدیده و یا پدیده های مرتبط با آن مانند پدیده بالا زدگی، فشار برکنش و… دچار خسارات غیر قابل جبران به خود و خسارات جانی و مالی فراوان به انسان ها گردیده اند. با توجه به اهمیت مسئله، لزوم شناخت چگونگی عملکرد آن، برآورد محل و مقدار آن و متعاقبا راه های کنترل، ممانعت و مدیریت آن یکی از مهمترین پارامترها در طراحی این سازه های بزرگ، استراتژیک، پر هزینه و حیاتی می باشد.
با اینکه در دهه های گذشته روش های مختلف تجربی، تحلیلی و عددی برای محاسبه مقدار دقیق این پدیده مورد استفاده قرار گرفته است، ولی تمامی روش های یاد شده از معایب و مزایایی برخوردار می باشند. در این تحقیق از تلفیق یک روش عددی مبتنی بر روش حجم محدود که در مدلسازی جریان سیالات بسیار مناسب و کاربردی می باشد، به همراه استفاده از روش شبکه بندی محیطی ورنوی که در مسائل با هندسه پیچیده و نامنظم بسیار تطبیق پذیر و کاربردی می باشد، استفاده گردیده است تا به کمک آنها بتوان پدیده مورد بررسی را به نحوی دقیق تر، با سرعت زمانی بالاتر و روشی قابل تطبیق تر با شرایط نمونه اصلی طرح مورد ارزیابی قرار گیرد.
از طرفی ارائه روش حلی جدید در مهندسی عمران که در آن از تلفیق دو روش حجم محدود و شبکه بندی ورنوی برای شبیه سازی جریان سیال استفاده شده است، روزنه ای کوچک ولی کاربردی را برای کارهای عددی آتی در این رشته و به خصوص در رشته هیدرولیک و مهندسی آب به وجود می آورد، و امید است مورد استفاده و مفید فایده محققین بعدی که به روش های عددی علاقه مند می باشد قرار گیرد.
