نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران (انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران)
سال:1399 | دوره:17 | شماره:1 |تعداد مقالات:14

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.

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 دسته بندی 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.