طالب الدكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية “بشار منذر منصور” يناقش اطروحته

 

نوقشت اطروحة الدكتوراه الموسومة:

” تصميم وتنفيذ شفرة تصحيح اخطاء عالية الاداء لمنظومة اتصالات الجيل الخامس ”

 

التي  اعدها السيد بشار منذر منصور طالب الدكتوراه في قسم الهندسة الكهربائية – كلية الهندسة / جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل درجة اادكتوراه في علوم الهندسة الكهربائية وبإشراف الاستاذ الدكتور طارق زياد اسماعيل يوم الاربعاء المصادف 7/8/2019.تكونت لجنة المناقشة لهذه الاطروحة  من الاستاذ الدكتور رعد حمدان ظاهر  رئيساُ وعضوية الاستاذ  المساعد الدكتور ثامر محمد جميل والاستاذ المساعد الدكتور محمد ناظم عباس والاستاذ المساعد الدكتور منال جميل عبد الامير والاستاذ المساعد الدكتور فاضل صاحب حسن.

خلاصة اطروحة الطالب كما يلي:

شفرة تصحيح الاخطاء ذات الاداء العالي والتعقيد المنخفض اصبحت من المتطلبات الضرورية في انظمة الاتصالات الحديثة بسبب تطور هذه المنظومات واتساع تطبيقاتها. هذا التطور يستدعي ان تكون منظومة الموبايل القادمة والتي تسمى منظومة الجيل الخامس اعلى سرعة وأكثر دقة وأكبر سعة واقل تعقيدا واستهلاكا للطاقة. بناء على ذلك، تم تحديد عدة معايير وضوابط من قبل الهيئات العالمية المسؤولة عن الاتصالات لتكون متطلبات اساسية يجب ان تتوفر في الشفرات التي سوف تستعمل في منظومة الجيل الخامس. هذه المتطلبات تشمل معدل فك تشفير عالي، زمن معالجة منخفض، مرونة عالية (عدد كبير من معدلات واطوال الشفرة)، كفاءة تنفيذ عالية، عدد منخفض من الشبكات البينية داخل مفكك التشفير اضافة الى عدد منخفض من العمليات المنطقية اللازم اجرائها في المشفر ومفكك التشفير. مؤخرا، اثبت الباحثون ان شفرة (LDPC Code) هي أفضل الشفرات التي تستطيع ان تحقق متطلبات الجيل الخامس. ومع ذلك، مازالت الحاجة الى تطوير بعض معلمات هذه الشفرة التي تتعلق بالمرونة والكفاءة والتعقيد البيني كي تستطيع ان تلبي جميع هذه المتطلبات.

في هذه الدراسة، أنواع مختلفة من شفرات تصحيح الأخطاء تم اقتراحها لتوفير تشفير القناة لمنظومة الجيل الخامس. الشفرات المقترحة تقع في نهجين حيث يتضمن النهج الأول صنفين من الشفرات تدعى (FF-LDPC Codes) و (EFF-LDPC Codes) ويتضمن النهج الثاني صنفين أيضا تدعى (CE-LDPC Codes). جميع الشفرات المقترحة تمتاز بانها سهلة التنفيذ وتستند على محاسن شفرات (LDPC Codes). جميع الشفرات المقدمة تم تقييمها من خلال محاكاتها ومقارنتها مع أحدث الشفرات المستخدمة حاليا في منظومات الاتصالات عن طريق محاكاتها واجراء الحسابات الرياضية.

نتائج التقييم والمحاكاة أظهرت ان الشفرات المقترحة تعالج مشاكل (LDPC Codes) عن طريق زيادة المرونة من 76 مجموعة، كما هي في شفرات (WiMAX LDPC Code)، ومن 188 مجموعة، كما هي في شفرات (LTE Turbo code)، الى 20520 مجموعة باستخدام شفرة (FF-LDPC Code) والى 741456 مجموعة باستخدام شفرة (EFF-LDPC Code)، مع العلم ان المرونة المحددة للجيل الخامس هي 400 مجموعة. بالنسبة الى كفاءة فك التشفير، فان الشفرات المقدمة في النهج الأول لها كفاءة تعادل أربعة اضعاف كفاءة (WiMAX LDPC Decoder) لان مساحة جهاز مفكك تشفيرها اقل بأربعة اضعاف من مساحة مفكك تشفير (WiMAX LDPC Code). كذلك، التعقيد البيني تم تقليله الى 0.225 نسبة الى (WIMAX LDPC Code) وتقليله من 5.33 الى 1.2 نسبة الى تعقيد (LTE Turbo Code). بالإضافة الى هذه التحسينات الضرورية التي تجعل من هذه الشفرات شفرات مناسبة للجيل الخامس، فان معدل انتاج فك التشفير تم زيادته الى 230.4 Gbps بالمقارنة مع شفرة (WiMAX LDPC Code) التي تنتج (38.4 Gbps) وشفرة (LTE Turbo Code) التي تنتج 122.88 Gbps)). أيضا، الزمن اللازم لمعالجة الشفرة في مفكك التشفير هو (0.05 μs) وهو الزمن المحدد لمنظومة الجيل الخامس، كما ان التعقيد الحسابي او عدد العمليات المنطقية في مفكك التشفير تم تقليله الى 0.878 نسبة الى شفرة (WiMAX LDPC Code) والى 0.0225 نسبة الى شفرة (LTE Turbo Code). من جانب اخر أظهرت نتائج المحاكاة ان الشفرات المقترحة لها أداء (BER) أفضل من أداء الشفرات الأخرى. فمثلا شفرة (FF-LDPC Code) بالمقارنة مع شفرة (LTE Turbo Code) توفر ربحا في التشفير مقداره (1.5 dB) باستخدام المصفوفة (Rate 1/2 H-matrix) وربحا مقداره (0.5 dB) باستخدام المصفوفة (Rate 5/6 H-matrix). كما ان شفرة (EFF-LDPC Code) توفر ربحا مقداره (3 dB) و (0.5 dB) نسبة الى (LTE Turbo Code). وبالمثل فان شفرات (CE-LDPC Codes) المقترحة في النهج الثاني تمتاز بانها اقل تعقيدا من الشفرات المقابلة الأخرى ذلك لأنها تستخدم مجموعة من المسجلات النموذجية في عملية التشفير بدلا من استخدام طريقة التشفير القياسية المعقدة إضافة الى انها شفرات نظامية وذات هيكل تكراري بسيط. كما انها ذات أداء جيد مقارنة مع الشفرات الأخرى التي تتطابق معها في المعدل والطول.