وبلاگ

سیستم تلفن موبایل GSM و سیستم تلفن ثابت PSTN از استانداردهای مختلفی برای کدکردن سیگنال گفتار استفاده می کنند بنابراین برای ارتباط بین این دو سیستم باید از یک مبدل کد مناسب استفاده شود.
در شبکه تلفن ثابت برای پردازش سیگنال گفتار از استاندارد G711/714 استفاده می شود. این استاندارد، روش کد کردن PCM با قانون A-Law را برای پردازش گفتار توصیه می کند. در این روش سیگنال گفتار آنالوگ با نرخ 8KSamples/s نمونه برداری شده و هر نمونه با یک کد 8 بیتی نمایش داده می شود بنابراین نرخ خروجی کد کننده های A-Law PCM و 64Kbits/s خواهد بود. موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا برای کد کردن و فشرده سازی گفتار در شبکه موبایل GSM، چهار استاندارد مختلف را ارایه کرده است که عبارتند از:
Half Rate , Adaptive Multi Rate , Enhanced Full Rate , Full Rate
در حال حاضر برای شبکه موبایل GSM در ایران از استاندارد GSM 06.10 یا همان Full Rate استفاده می شود. استاندارد Full Rate، الگوریتم پردازش سیگنال RPE-LTP را برای کدکننده های گفتار توصیه کرده است. کد کننده های RPE-LTP یک فریم 160 نمونه ای را به یک فریم 260 بیتی تبدیل می کند با توجه به طول فریم 20ms، نرخ بیت خروجی کدکننده  13Kbits/s خواهد بود. الگوریتم RPE-LTP یک الگوریتم پردازش سیگنال پیچیده است و روال های مختلف پردازش سیگنال های دیجیتال نظیر فیلتر کردن، محاسبه همبستگی و خودبستگی، کوانتیزه کردن، كاهش و افزایش نرخ نمونه برداری و سایر روالهای پردازشی به طور گسترده در این الگوریتم مورد استفاده قرار می گیرد.
هدف این پروژه، طراحی سخت افزار و نرم افزار مناسب برای پیاده سازی و اجرای عملیات تبدیل کانال های صحبت پردازش شده با روش RPE-LTP، به کانال های صحبت پردازش شده به روش A-Law PCM و بالعکس است. برای این منظور پس از انجام مطالعات و بررسی پردازشگرهای DSP مختلف یک برد DSP بر مبنای TMS320VC5402 طراحی گردید پس از آن نرم افزار مناسب بر مبنای GSM 06.10 پیاده سازی گردید.
این گزارش به مراحل طراحی سخت افزار و نرم افزار برد DSP برای TRAU اختصاص دارد و سعی شده است که جزئیات و مطالب مربوط به آن در فصول مختلف و با نظم بندی مناسب عنوان شود به طوری که فصل های مختلف دارای استقلال نسبی باشند و چنانچه خواننده ای تنها علاقمند به مطالعه یکی از فصول مربوط باشد، نیاز به مطالعه فصول قبلی نداشته باشد. در همین راستا در فصل اول به معرفی پردازنده های DSP و تفاوت آنها با پردازنده های معمولی پرداخته شده است. در فصل دوم مفاهیم و اصول کلی که در کدکننده های گفتار استفاده می شود، آورده شده است. در فصل سوم به توضیح و طراحی سخت افزار برد DSP و نکات آن پرداخته این و جزئیات طراحی برد به علاوه کاربرد و کارکرد IC های استفاده شده در برد را شرح داده ایم. در فصل چهارم فلوچارت برنامه ها و نحوه پیاده سازی نرم افزار کدکننده – کدگشا بر مبنای استاندارد GSM 06.10 موسسه استانداردهای مخابراتی اروپا و نیز نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد نرم افزار ارائه می

 شود. در انتها و در پایان پروژه به ارائه پیشنهاد و راه حل برای بهبود سیستم پرداخته ایم تا چنانچه ممکن باشد در آینده و در جهت بهبود و پیشرفت سیستم از آن استفاده شود.

فصل اول: آشنایی با پردازنده های DSP
1- پردازنده های DSP
پردازنده های DSP ریزپردازنده هایی هستند که برای انجام پردازش بر روی سیگنال های دیجیتالی طراحی شده اند. پردازش سیگنال های دیجیتال یکی از تکنولوژی های اصلی در گستره کاربردهای با رشد سریع نظیر مخابرات بی سیم، پردازش صوت و تصویر و کنترل صنعتی است. اولین چیپ DSP تجاری در اوایل دهه 1980 وارد بازار شد. با عمومیت یافتن کاربردهای DSP انواع مختلفی از پردازنده های DSP جدید با قابلیت های توسعه یافته هر روز روانه بازار می شود. آمارهای تجاری بیانگر فروش 6/2 میلیارد دلار پردازنده DSP در سال 2000 است و این رقم نسبت به سال ماقبل آن رشدی معادل 40 درصد داشته است. با رقابت شدید تولیدکنندگان برای گرفتن سهم بیشتری از این بازار پرمنفعت که منجر به تولید پردازنده های سریع تر و کاراتر خواهد شد، مهندسین طراح روز به روز از امکان انتخاب بهتری برخوردار خواهند شد. DSP های کنونی نیز بسیار قدرتمند و موثر هستند که در ادامه برخی از ویژگی های مهم و مشترک DSP های تجاری مختصرا شرح داده می شود.
1-1- ویژگی های پردازنده های DSP
بیشتر پردازنده های DSP – که در ادامه فقط DSP نامبرده می شود – دارای ویژگی های مشترکی هستند که موجب کارایی و قدرت عمل آنها در پردازش سیگنال های دیجیتال می گردد. یکی از مهمترین ویژگی های قابل ذکر، توانایی انجام یک یا چند عمل ضرب – انباشت (MAC) فقط در یک سیکل دستورالعمل است. عمل MAC در الگوریتم های پردازش سیگنال نظیر ضرب نقطه ای بردارها در فیلترهای دیجیتال، محاسبه همبستگی (Correlation) و تبدیل فوریه بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. برای دست یافتن به یک MAC تک سیکل، سازندگان DSP سخت افزار MAC را در مسیر باس های داده اصلی درون چیپ همانگونه که در شکل (1-1) نشان داده شده قرار داده اند.
بعضی از DSP های جدید از چندین واحد MAC استفاده می کنند در نتیجه عملیات MAC در آنها به صورت موازی انجام می شود. ویژگی مشترک دیگر در بین DSP ها توانایی دسترسی چندگانه به حافظه در یک سیکل دستورالعمل است. این خاصیت به پردازنده اجازه می دهد که در حین واکشی دستورالعمل، عملوندهای آن را از حافظه خوانده و یا نتیجه دستورالعمل قبلی را در حافظه ذخیره کند. مثلا برای محاسبه ضرب نقطه ای بردارها در یک فیلتر FIR، اغلب DSP ها همزمان با انجام عملیات MAC نمونه های داده و ضرایب را برای عملیات MAC بعدی از حافظه فراخوانی می کنند. چنین دستورالعمل هایی با قابلیت دسترسی چندگانه به حافظه اغلب با محدودیت های زیادی روبرو هستند. مثلا چندین مکان حافظه مورد دسترسی همزمان به غیر از یکی باید درون چیپ DSP باشند و یا دسترسی چندگانه فقط برای دستورالعمل های خاصی قابل اجرا می باشد. برای پشتیبانی از دسترسی چندگانه به مکان های حافظه، DSP ها چندین باس مختلف درون چیپ، حافظه های چند درگاهی (multi – port) و در برخی موارد بانک های حافظه مستقل از هم را فراهم می کنند.

معماری های کنونی کیفیت سرویس با خصوصیات لایه پیوند سروکار ندارند. این معماری ها تفاوت های موجود در نیازهای کیفیت سرویس در شبکه های ارائه کننده سرویس اینترنت و شبکه های زیرساخت یا هسته را در نظر نمی گیرند. این تفاوت ها در نیازهای کیفیت سرویس از تفاوت های موجود در حجم ترافیک به کار گرفته شده در ISP و شبکه های زیرساخت ناشی می شوند. مضافا با توجه به ماهیت خود، به کندی عمل می کنند و در نتیجه این امکان را به وجود می آورند که ترافیک های نامناسب وارد شبکه شوند و عملکرد آن را مختل کنند. این موضوع نیاز به یک معماری کیفیت سرویس را که مشکلات یاد شده را نداشته باشد و از مزایای معماری های موجود نیز بهره مند باشد، آشکار می کند.
در این رساله برای دستیابی به هدف مذکور، یک معماری کیفیت سرویس براساس سوئیچینگ برچسب چند پروتکلی پیشنهاد می کنیم. در این معماری از مزایای معماری های مبتنی بر ATM و DiffServ استفاده می گردد. این تحقیق شامل جزئیات معماری QoS و نتایج شبیه سازی برای نشان دادن حصول به اهداف یاد شده است.
فصل اول جزئیاتی از معماری پیشنهاد شده و مقایسه آن با معماری های شناخته شده دیگر را ارائه می کند. فصل دوم تحلیل کیفی از دو پروتکل سیگنالینگ در این معماری را بیان می کند. فصل سوم شامل نتایج شبیه سازی است که تأثیر ترکیب MPLS و DiffServ را در شبکه های هسته نشان می دهد. فصل چهارم، نتایج حاصل از تحلیل کیفی و کمی معماری را ارائه می دهد و همچنین روند آتی را نیز پیشنهاد می کند.
فصل اول

1-1- هدف

بحث کنترل ترافیک در شبکه ها جهت رسیدن به بهترین کیفیت سرویس از مهمترین موضوعات برای طراحان شبکه های بزرگ می باشد. معماری پیشنهادی، ترافیک در هسته شبکه را به بهترین شکل ممکن و با کیفیت عالی تحت کنترل دارد.
2-1- پیشینه تحقیق
تلاش های بسیاری جهت بهبود کیفیت سرویس در شبکه ها صورت گرفته است و در فصل سوم (2-3-2) به برخی از این معماری ها اشاره شده است که هرکدام از معماری ها معایبی دارند اما معماری پیشنهادی هرچند به مرحله تولید نرسیده است اما به صورت آزمایشگاهی بهترین کیفیت سرویس را در هسته نشان داده است (با کمک NS-2) و با کمک این معماری توانستیم ترافیک و ازدحام را با مکانیزم هایی تحت کنترل کامل درآوریم.
3-1- روش کار و تحقیق
جهت رسیدن به هدف نهایی از جدیدترین مقالات مرتبط استفاده شده است. با توجه به اینکه در این معماری از MPLS و DIFFSERVICE استفاده شده است لذا تسلط به این دو بحث ضروری به نظر می رسید که در ادامه همین فصل به طور خلاصه به توضیح آنها خواهیم پرداخت. همچنین برای شبیه سازی از نرم افزار NS-2 استفاده شده است که نتایج آن به صورت گرافیکی در فصل آخر رساله آمده است.

چهره جزو مهمترین محرک هایی است که به سیستم بینایی اعمال می شود. ثبت های الکترودی از تک نرون ها در میمون Macaque نشان داده است که بعضی از نرون ها به طور اساسی به چهره جواب می دهند و به محرک های دیگر پاسخ نمی دهند. این نرون ها در جلوی قسمت بالایی شیار گیجگاهی یا STS و در ناحیه TE یافت شده اند. این سلول ها برای پاسخ دادن نیاز به وجود تمام اجزای صورت را دارند.
از طرفی، نشان داده شده است که بعضی از سلول ها به تنها یکی از اجزای صورت مانند (چشم ها، دهان، موها) یا زیرمجموعه ای از اجزاء

 پاسخ می دهند. این سلول ها پاسخ افت کننده ای به جزء دیگر صورت یا کل صورت دارند. هرکدام از این سلول ها از طریق سیناپس ها به یکدیگر متصل می باشند که تشکیل یک شبکه عصبی را می دهند.

هدف این پروژه آنالیز این نکته است که وجود جاذب های مجزا برای اجزای صورت مانند چشم، گوش، بینی و مو در کنار جاذب ها برای کل صورت چقدر فرآیندهای ذخیره سازی و بازشناسی کل چهره را تسهیل می سازد. سوال اصلی دیگری که در اینجا مطرح است این است که ذخیره سازی اجزاء به صورت جاذب در یک ناحیه کرتکس چقدر به ذخیره سازی و بازیابی یک حافظه ترکیبی کمک می کنند. با این حال قصد اصلی این پروژه تاکید بر بازیابی صورت در مغز برای پاسخ به این پرسش است. این کار به وسیله مدلسازی انجام می پذیرد به این ترتیب که شبکه عصبی مورد نظر برای مدلسازی پیاده سازی می شود و نتایج بررسی خواهد شد.
یکی از مدل های مشابه که توسط Treves و همکارانش در SISSA شبیه سازی شده است، از شبکه عصبی ماژولار تشکیل شده است که هریک از ماژول ها برای کد کردن و ذخیره سازی یک از اجزای صورت استفاده شده اند. در این شبیه سازی شبکه ای برای سلول های کدکننده کل صورت یا سلول چهره در نظر گرفته نشده است و فقط تفاوت در وجود یا نبود اتصالات بین ماژول ها در عمل بازشناسی چهره مورد بررسی قرار گرفته است.

:
در ابتدای تولید الکتریسیته و آغاز مصرف انرژی الکتریکی، منابع کوچک و پراکنده ای نظیر رودخانه ها و توربین های کوچک آبی برای تولید انرژی الکتریکی به کار گرفته می شدند. در واقع ایده تولید پراکنده، ایده ای قدیمی و مربوط به اواخر قرن 19 میلادی است.
با پیشرفت صنعت برق و ساخت ژنراتورها و موتورهای عظیم الجثه، مولدهای کوچک و محلی انرژی به نیروگاه های چند صد مگاواتی که شمار زیادی از مصرف کنندگان دور و نزدیک را تحت پوشش قرار می دادند، تبدیل شدند.
اکنون پس از گذشت بیش از یک قرن از بهره برداری انسان از انرژی الکتریکی برای تامین رفاه و آسایش، بیشتر طراحان و برنامه ریزان صنعت برق در سراسر دنیا به ایده تولید پراکنده روی آورده، در جهت کوچک سازی حجم مراکز تولید و سطح تحت پوشش آنها تلاش می کنند.
در این فصل وضعیت تولید انرژی در سال های اخیر مورد بررسی واقع می شود و زمینه های تاریخی بازگشت به تولید پراکنده در تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کنندگان ارائه می شود و در نهایت به جایابی DG در شبکه های توزیع به عنوان اولین گام در جهت استفاده از مزایای آن است، پرداخته می شود و روند کلی مطالعات انجام شده در این مجموعه توضیح داده می شود.
2-1- تولید انرژی:
اولین نیروگاه های احداث شده در دنیا را از لحاظ نوع منبع می توان به سه گروه عمده زیر تقسیم کرد:
– منابع آبی: از انرژی آب جاری رودخانه ها یا آب ذخیره شده در مخزن سدها استفاده می کنند.
– منابع حرارتی: از انرژی سوخت ها نظیر نفت، زغال سنگ یا گاز بهره می برند.
– منابع هسته ای: از انرژی اتمی استفاده می شود.

سایر منابع تولید انرژی الکتریکی تا پایان قرن بیستم فرعی و غیر متداول محسوب می شدند. جدول (1-1) سهم هریک از تکنولوژی های فوق را در تولید انرژی در سراسر دنیا تا پایان قرن بیستم نشان می دهد.

نیروگاه های عظیم با توان بالا و از هریک از انواع فوق نیاز به اختصاص مکان مناسبی برای ساخت دارند که یافتن این مکان هم مشکلاتی به همراه دارد از قبیل اینکه نیروگاه های آبی باید در محدوده جغرافیایی مشخصی بر سر راه رودخانه ای با دبی آب بالا ساخته شوند و یا اینکه نیروگاه های اتمی در محلی حفاظت شده و دور از مراکز تجمع با امنیت بالا احداث شوند. رساندن سوخت به نیروگاه های حرارتی نیز هزینه هایی را بر روند کلی تولید برق تحمیل می کند که نزدیکی آنها به محل تامین سوخت، این هزینه ها را کاهش می دهد. از طرف دیگر برای رساندن انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان، طرحی و احداث شبکه های عظیم انتقال و توزیع برق ضروری است که در مناطقی با جمیعت پراکنده و غیرمتمرکز، سرمایه گذاری قابل توجهی را می طلبد و برق تامین شده در محل مصرف را به برقی پرهزینه و گران تبدیل می کند. در بسیاری از کشورها صنعت برق نیز همچون سایر صنایع از سرمایه بخش خصوصی بهره می گیرد و در ایران هم سمت و سوی برنامه ریزی ها در جهت خصوصی سازی و کاهش حجم دولت است. با توجه به این واقعیت، ضرورت توجه به تکنولوژی های دیگر تولید برق که به سرمایه گذاری کمتری احتیاج داشته و بازگشت سرمایه کوتاه تری دارند، که هردو از اولویت های مشارکن بخش خصوصی در تامین مالی صنایع هستند، کاملا محسوس می باشد. بنابراین کاستن از حجم نیروگاه ها و بزرگی سطح تحت پوشش شبکه های برق رسانی می تواند به جذب سرمایه های خصوصی و دستیابی به اهداف برنامه های توسعه یاری رساند.

1-1- پیشگفتار
امروزه صنایع مختلفی در مملکت عزیز ما ایران، روند روبه رشدی را طی می کنند. در بین این صنایع، صنعت نفت، گاز و پتروشیمی، به دلیل وجود منابع بزرگ زیرزمینی، با سرعت بیشتری مسیر توسعه را می پیماید.
استخراج نفت و گاز از چاه ها، تصفیه، جداسازی و شیرین سازی آن در پالایشگاه ها، ارسال و توزیع آن تا مصرف کننده، نیاز به ابزار دقیق و کنترل مدرن دارد. نوع پروسه ها و شرایط محیطی و عملیاتی، از جمله عوامل تعیین کننده سطح نیاز به تجهیزات مدرن و پیشرفته می باشند.
کنترل پروسه های صنعتی در صنایع مختلف، توسط تجهیزات کنترل و ابزار دقیق صورت می گیرد. اندازه گیری اغلب پارامترهای کنترلی معمولا محدود به اندازه گیری کمیت های فشار، دما، دبی و ارتفاع سطح سیالات می گردد. وسایل و تجهیزات ابزار دقیق معمولا شامل انواع ترانسمیتر مانند ترانسمیتر فشار (PT)، ترانسمیتر دما (TT)، ترانسمیتر فلو (FT) و ترانسمیتر ارتفاع سطح سیال (LT) و شیرهای کنترلی مانند شیرهای کنترل فشار (PV)، شیرهای کنترل دما (TV)، شیرهای کنترل فلو (FV) و شیرهای کنترل ارتفاع سطح سیال (LV)، انواع اکچویتور، انواع سوئیچ مانند سوئیچ کنترل فشار (PS)، سوئیچ کنترل دما (TS)، سوئیچ کنترل فلو (FS) و سوئیچ کنترل ارتفاع سطح سیال (LS) است.
کنترل کننده یک پروسه می تواند به صورت محلی (Local) یا در محل دور (Remote) از عملیات نصب گردد. این کنترل کننده نیز انواع مختلفی دارد که می تواند برای کنترل و نمایش فشار (PIC)، کنترل و نمایش دما (TIC)، کنترل و نمایش فلو (FIC) یا کنترل و نمایش ارتفاع سطح سیال (LIC) به کار رود.
گاهی کنترل یک پروسه به صورت محلی، داخل یک پانل کنار تجهیزات به کار می رود تا اپراتور، کنترل مطمئن و قابل اطمینانی را بر روی راه اندازی و اجرای پروسه داشته باشد و گاهی تمامی کنترل پروسه از راه دور در اتاق کنترل به شکل متمرکز یا غیرمتمرکز صورت می گیرد و گاهی ترکیبی از دو حالت در کنترل به کار می رود.

کنترل گاهی به صورت پیوسته صورت می گیرد مانند اندازه گیری فشار توسط تراسمیتر فشار و گاهی به صورت گسسته انجام می شود مانند سوئیچ فشار.
در این پروژه، کنترل ارتفاع مایع در سه مخزن مرتبط که در اکثر صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع غذایی کاربرد دارد و همواره مشکلاتی در کنترل آنها بوده، مطرح می گردد.
در فصل دوم، معادلات مربوط به اندازه گیری فلو، اندازه گیری ارتفاع سطح سیالات و انواع منحنی مشخصه شیرهای کنترلی بحث و بررسی می گردد. در ادامه معادلات غیرخطی حاکم بر سه مخزن مرتبط شرح داده می شوند و سپس این معادلات حول نقطه کار تعریف شده، به ازای یک فلوی ورودی ثابت، خطی سازی می شوند.
در فصل سوم، معادلات سیستم خطی شده، ابتدا از نقطه نظر متمرکز یا غیرمتمرکز بودن توسط معیار RGA بررسی می گردند، سپس با تایید غیرمتمرکز بودن، پروسه توسط کنترل Conventional کنترل می گردد. میزان تداخل ورودی ها بر هر خروجی در حالات مختلف نیز بررسی و شبیه سازی می گردد.
در فصل چهارم، پروسه شامل سیستم واقعی و پیش جبران ساز توسط کنترل کننده فازی کنترل می گردد. تعیین تعداد ورودی، توابع عضویت، تعیین پارامترهای هر تابع عضویت، رنج ورودی و خروجی و نوشتن Rule ها از عوامل مهمی است که بررسی می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد.
در فصل پنجم، پروسه شامل سیستم واقعی و پیش جبران ساز توسط کنترل کننده عصبی کنترل می گردد. تعیین تعداد ورودی، Scaling و Descaling و Training و Test شبکه از عوامل مهمی است که بررسی می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد.
در فصل ششم، پروسه سیستم واقعی، توسط روش پیش بین کننده مدل (MPC) کنترل می گردد و در پایان کنترل و شبیه سازی پروسه صورت می گیرد. این قسمت از پروژه، خلاصه ای از پروژه آقای مهندس مهدی حسینی می باشد که به صورت همزمان، زیر نظر استاد راهنما از ابتدا با این پروژه همراه بوده است.
در فصل هفتم، نتایج مباحث قبلی بررسی می گردد و براساس آن پیشنهاداتی مطرح می گردد.