کتاب شبیه سازی و تحلیل سیستم های مخابراتی دیجیتال با MATLAB

معرفی نرم افزار MATLAB

نرم افزار MATLAB نرم افزاری مبتنی بر داده های ماتریسی جهت انجام محاسبه های علمی و مهندسی است. نام MATLAB اختصاری برای MATrix LABoratory یعنی آزمایشگاه ماتریسی می باشد. در این نرم افزار به سادگی می توان مسائل پیچیده عددی را حل نمود بدون این که نیاز به نوشتن برنامه ای پیچیده وجود داشته باشد. به همین دلیل، امروزه این نرم افزار در محیط های دانشگاهی و تحقیقاتی فنی و مهندسی مورد توجه بسیاری از دانشجویان و محققان قرار گرفته است. دانشجویان با استفاده از نرم افزار متلب به سادگی می توانند تصویری نسبتا دقیق از آنچه در سیستم های عملی رخ میدهد را به دست آورند. همچنین، یک محقق به راحتی می تواند نحوه عملکرد سیستمی را که قصد تولید آن را دارد با استفاده از این نرم افزار پیش بینی نماید.

معرفی کتاب

این نرم افزار در بسیاری از رشته های مهندسی از جمله برق، کامپیوتر، مکانیک، شیمی، عمران و غیره دارای کاربرد وسیع می باشد. با توجه به نیاز روزافزون و خلاء نسبی موجود در این زمینه، این کتاب کاربرد نرم افزار MATLAB را در شبیه سازی و تحلیل سیستم های مخابراتی به عنوان شاخه ای از مهندسی برق مورد توجه قرار می دهد و در این راستا طوری قدم برداشته می شود که خواننده در انتها بتواند یک سیستم مخابراتی نوعی را با MATLAB شبیه سازی کند. برای رسیدن به این هدف، تلاش می شود مثال ها و مسائل ارائه شده در این کتاب تا حد امکان به موضوع های مورد بحث در دانشگاه ها و محیط های تحقیقاتی نزدیک باشد. امید می رود مطالعه این کتاب هم برای دانشجویان رشته مخابرات و هم برای محققین این رشته مفید واقع شود. تمرکز مطالب این کتاب همان طور که از عنوان آن پیداست بر روی سیستم های مخابراتی دیجیتال می باشد که کاربرد آنها روز به روز در حال گسترش است. در حقیقت، هر چند سیستم های مخابراتی آنالوگ هنوز هم در حال استفاده هستند، اما در اکثر نقاط جهان این سیستم ها در حال جایگزینی توسط سیستم های مخابرانی دیجیتال می باشند.

فصل بندی کتاب

در فصل اول کتاب، مقدمه هایی در مورد نرم افزار MATLAB ارائه می گردد که شامل معرفی انواع داده ها، عملگرها، تابع های مقدماتی و شیوه های مختلف برنامه نویسی در متلب می باشد. این فصل به منظور آشنایی خواننده با مفاهیم پایه و اساسی برنامه نویسی در متلب مطرح شده است و فهم مطالب آن کمک زیادی به درک موضوع های ارائه شده در فصول بعدی کتاب می کند.

فصل دوم نحوه پیاده سازی کد گذاری های منبع مختلف را در MATLAB مورد بررسی قرار می دهد. این بررسی شامل دو نوع کلی از کدگذاری منبع یعنی تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال و فشرده سازی اطلاعات خواهد بود. و هر چند در بسیاری از سیستم های مخابراتی، اطلاعات قبل از ارسال به بخش کدگذاری کانال رمز می شود؛ اما در این کتاب فرض بر این است که اطلاعات خروجی کدکننده منبع به طور مستقیم و بدون اعمال رمز وارد کدکننده کانال می شوند. بدیهی است که این فرض تأثیری در بررسی عملکرد یک سیستم مخابراتی از نظر احتمال خطا نمی گذارد. با این پیش فرض، در فصل سوم پیاده سازی انواع کدگذاری کانال شامل کدهای کانولوشنال و انواع کدهای بلوکی و همچنین کدهای ترکیبی مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در فصل چهارم، نحوه پیاده سازی مدولاسیون و دمدولاسیون های دیجیتال مختلف (مانند ASK , FSK , QAM , PSK و غیره) معرفی و بررسی می گردد. برای این منظور و جهت سهولت پیاده سازی و کاهش حجم محاسبات، مدل معادل باند پایه برای سیستم در نظر گرفته می شود.

با این روش، کانال دیده شده از دیدگاه مدولاسیون باند پایه در حقیقت ترکیبی سری از سه بلوک انتقال دهنده سیگنال باند پایه به فرکانس حامل در فرستنده، کانال انتقال واقعی و انتقال دهنده سیگنال دریافتی به باند پایه در گیرنده است. در پایان و در فصل پنجم کتاب، نحوه شبیه سازی کانال های مخابراتی مختلف شامل کانال BSC2 ، کانال AWGN و کانال فیدینگ مورد بررسی قرار می گیرد. از آنجا که کانال های فیدینگ عموما باعث ایجاد تداخل بين سمبل یا ISI می شوند، در این فصل نحوه به کار بستن جبران سازهای مختلف برای این کانال ها نیز آموزش داده می شود. در انتهای این فصل، انتظار می رود که خواننده بتواند یک سیستم مخابراتی نوعی را شبیه سازی نماید. بنابراین با طرح مثال در این زمینه تلاش می شود مطالب ذکر شده جمع بندی و مرور گردد.