Nghiên cứu các thuật toán cho dàn anten thích nghi trong hệ thống cdma

  • Số trang: 102 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 441 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

ư M 2, DẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ............... 8 0 ° § ° G 8 ................. TRỊNH HÙNG MẠNH NGHIÊN CỨU CÁC THUẬT TOÁN CHO DÀN ANTEN THÍCH NGHI TRONG HỆ THốNG CD M A H CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT v ô TUYỂN ĐIỆN TỬ VÀ THÔNG TIN LIÊN LẠC Mà SỐ : 2.07.00 LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỔNG DẪN KHOA HỌC: __________ _______ __ Qllốc Đ A I H Ọ C G i A H À n Õ > TS. TRẦN HỔNG QUÂN Ị' TRUNGĨÂM THÒNG ĨỈN -THƯ VỈỆN \ W í ẹ W HÀ NỘI - 2002 M Ụ C LỤ C Mở đầu 1 Chương 1. Tổng quan 2 1.1. Đị nh hướng phái triển. 2 1.2. Đ ặ c điểm và mục tiêu của luận văn. 2 Chương 2. Nguvên lý cơ bản của dàn Anteil thích nghi. 4 2.1. Dàn dường thẳng cách đều. 4 2.2. Tạo lia và lọc không gian. 9 2.3. Mẫu chùm lia và khoảng cách Ihành phần. II 2.4. Các dàn thích nghi. 18 2.5. Kếl luận 20 Chưong 3. Các thuật toán tạo tia thích nghi. 21 3.1. Giới thiệu. 21 3.2. Các Ihnậl toán thích nghi không mù. 21 3 . 2 . 1. Giai pháp Wiener. 21 3.2.2. Phương pháp dốc nhất (vSleepesl-Descent). 23 3.2.3. Thuậl loán bình plurơm» (rung bình tối thiểu. 24 3.2.4. Tluiật loán bình phương lối thiểu đệ quy. 25 3.3. Các Ihuật toán thích nghi mù. 26 3.3.1. Các thuật toán cơ bản dựa trên sự đánh giá bởi LX)AS của tín hiệu đưực thu CIÌR D O A s 3.3.2. Các Ihuậl toán cơ bản dựa liên kỹ thuật khôi plụic dặc tính. 26 27 3.3.3. Các lliuậl loán dưực d ự a trên c ơ sử, cấu Iríic mẫu riêng của lín hiệu số. 3.3.4. Các thuật toán tạo lia mù khác. 3.4. Kết luận. 36 37 38 Chương 4. Các thuật toán tạo tia Ihích nghi dược dùng trong 111Ô phỏng. 39 4 . 1. Giới Ihiộu. 39 4.2. Rộ lạo lia đa mục tiêu. 39 4.3. Thuật loan mod 111 không đổi bình phương lối thiếu đa mục liêu. 41 4.3. i . Trực giao Gram - Schimidl. 41 4.3.2. Pha không xác định. 43 4.3.3. Phân loại thủ tục. 44 4.4. Thuật loán quyết định hướng đa mục liêu. 46 4.5. Thuật loán L S - D R M A . 48 4.5.1. Thuật toán L S -D R M TA . 48 4.5.2. Uli điểm của LS - D R M T A . 53 4.6. Thuật toán modul không dổi đa mục liêu nén phổ hình phương lối thiếu ( L S - D R M T C M A ) 55 4.6.1. Sự khởi tạo của L S -D K M TC M A . S5 4.6.2. Uu điểm của LvS-DRMTCMA. SH 4.7. Kốl luận. 5K Chuông 5. Kết quả mô phỏng và diễn g iả i. 59 5.1. Giới lliiệu. 59 5.2. Mồ tả các tham số h ệ Ihống. 59 5.3. Kốl quả mồ phỏnự trong kênh A W G N . 60 5.3.1. Kêì quả chung. 61 5.3.2. BER dối với kênh A W G N . 64 5.4. Đ ặc lính BER trong trường hợp bù thời gian. 75 5.5. Đ ặc tính BER trong trường hợp bù tần số. 77 5.6. Đặc lính BER và hệ s ố Ironii LvS - D R M T C M A . 86 5.1. Đ ặ c tính BER trong môi Irưòìig truyền đa kênh. 87 5.8. Kết luận. 94 Kết luận Tài liệu tham khảo 95 * 96 Litan văn tốt ngliiệp c Jriiili K niU ỊỊ JH ttn h I MỎ DẢ I ỉ C D M A là mội trong nhữni’ XII hướni> phai lriổn của CÔIIU nuliệ Ihỏnu Iin di dọnu, nó là giái pháp lối ƯU nliâì hiện nay cho mồi quốc uia Ironu lình vực viền llìông. ơ Việt Nam , cô n g nuhệ C D M A đã và daiiỉ> cluực IÍI1 Ü, tlụng cho mộl số mạnu, lliõnu lili di (.lộng nhằm lliay lliốclÀM dần chocôni» nuliộ lliônt» liu (.li tlộnu cũ (¡SM. Tuy c ó nhiều ưu việi hoìi hẳn CiSM, nhữnt» bài loán co' bán tlặl ra Ironu ( ' D M A là can nhiễu giữa các ngiròi dùnu, hiệu ứng I>ần xa. Luận án này nhằm nuliicn cứu uiái pháp uiám can nhiễu băim dàn anlcii lliònsi minh. Iíám sál llieo mục liêu này, lác uià làm dồ tài luận văn lối nuhiệp: "NuhiOn cứu các lluiậl (oán cho dàn anlen Ihícli nghi lront> hệ lliốnu CDM A" nham giám nhiỏLi cìmi; kCnh lừ những thuê bao khác ờ cìmg ccll hoặc ớ cell lân cân. Iiliư vậy là lã nu dum> lưựng của hệ Ihốna, lioặc lãnu cliâì IiĩỢMU Huyền lin Irong hệ lliỏìm. Tôi xin chân Ihành cám OÌ1 sự uiúp đỡ Iiliiọi lình cùa Yiẹn Cône Iiuhọ Ihònu lili. Viện Klioa học kỹ lluiậi Biru diện, về việc llụrc hiện kêì C|iiã mô phong cùa CỈÍC Iluiậl toán nghiên cứu trong luận văn. Tỏi xin chân thành cảm ơn Xí nụhiệp khoa học - Sản xuất Iliièì bị (nay là Công ty cổ phần Viễn thông lin học Bưu diện) dã lạo (lien kiện Ihònu Iin I lòì cho lòi llìCO học klìOH học này. rỏi xin (ỏ 10111» cám ơn TS. Tifin IÍỔI1 U Quân, Iimrời dã lurớnu dằn, uiúp tlỡ nhiệl lình tic lôi hoàn tliànli lốl luện văn lốt nuliiệp. Do dây là một dề lài nuhiên Clin phííl tlien lluiẠl loán cònu nghệ mới, vì Iliời uian lliực hiện luẠn văn, khá ní\nt> thực nuliiỌm ilniẠl loan còn hạn cho', nùi klioim Iránli khói còn Ìihicu ihiêu SÓI. Râì monu dược sựtlónii uóp ý kièn. Hù Nộ i , llưínỊi 5 n ă m 2 0 0 2 I cíe ui ¡i: r '^/rtn// r / ( ỉ / )/ọ " f í a t / / / Luân văn lốt nghiệp ^7r in h ^ỉítdU Ị JHạ n / i Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Đ ịn h hướng p h á t triển Nlui cầu của các dịch vụ Ihônụ tin di dộnii m>ày ITIỘI lăng mà kliònu có sự límu uroĩm ứnu trong cấp pliál phổ RF, diều dó thúc dẩy cỉlc CÓI11Í nghẹ kỹ iluiíỊi mới cái Ihiện việc tận dụng phổ. Mộl tiếp cận cho việc lăng hiệu suấl phổ Ironu niạnu ihông lin di d ộ n g lố bào, dó là dùng côn g nghệ liai phổ đa Iruy nhập phân chia llico mã C D M A (C ode Division Multiple Access). Tiếp cận khác có triển vọne, ch o việc tăng c lu n u lượng (số (lu iè hao Irong mội không gian nlìâì định) lại một trạm lim phái gốc (cell) dó là viộc xử lý không I>ian với dàn Anlcn lliích llalli ở mộl cell. Dàn Anten thích nt>hi có khá năna, (lự dộng hoá Ciíc ch ùm lia) Irõng việc định hướng các lín hiệu mong muốn và lái Inrớnu dối vcVi các lín hiệu nhiễu. V iệc sử dụng anlcn lliích nghi (rong mội hệ (hống C D M A , chúng la cỏ lile í>iám nhiều cùng kênh lừ những thuê hao khác ờ cùng cell hoặc ớ cell lân cận, như vậy là tăng dung lượng và chất lượng truyền tin của hệ thônt». Tlụrc lố có nhiều các lliuậl toán có thể dã được clùnu iront* dàn Hillen thích nghi. Tuy nhiên, dàn anlen 111fell llalli dược sử dụng Irong hệ lhốní> C D M A , Iront» dó lập hợp nhiều lluiê hao cùng chung hăng lần số, llniậl loán Ihích Iiuhi sẽ có k lìíi n a n ti, phân loại trích tín hiệu lức thời của mỗi lliuO bao, ưu điếm của nó, là thuật loan 111 fell llalli có the làm việc khổng cần dãy dào lạo có níiliĩa là lliuệl toán là mil. Chi có một vài 111Liât loán ở dây sẽ phái Iriển một số lluiậl toán mới phù hợp yêu cần tlặ l ra. 1.2. Đ ặ c đ iể m và m ục tiêu của luận văn. Mục liêu của nghiên cứu này là để phái triển các tluiậl toán thích nghi mới đòi vói dàn Anlen dùng trong hệ thốnu C D M A , và so sánh ehiint> với các lliuậl (oán kliác Iront» lài liỌu. L u ậ n văn n à y dư ợ c trình b à y nội d u n g nliu sau: C h ư o n g 2: Trình bày các nguyên lắc cơ bán của dàn Anlcn thích llniậl nụữ, và nlũrng khái niệm c ơ bán liên quan tiến lạo chùm tia ill ích niihi. Sự phù hợp uiữa bộ lạo lia băng hẹp và bộ lọc FIR cịìng đirực trình bày 2 Luận văn tốt nghiệp 'J l'iiih 7 Oii ih ị /H ạ III Ị Chương 3: Trình bày cụ Ihể lổng quan những llniẠl toán lạo lia 111fell nglii, cá h a i ihuậl loán mù và khỏng mù. Với các thuậl toán khổng mù như là: lluiậl loán LMS (Lcasl Mean Square) và RLS (Recursive Lcasl Squares); với các lluiậl loán mù nliư là: llmậl loán clánh giá í>óc lới DOA (Direclion-ol-aiTÌval), lìhữnụ lluiệl toán dựa Irèn dặc lính kỹ lluiậl phục hồi như lluiậl loan CMA (constant modulus Alụorillim) và Ihuậl loan SCORE (Spectral Self-Coherence rcstoral), những tluiậl loán dựa tren câu iriìc luần lự rời rạc của tín hiệu số, và nhũng Ihuậl loán mù khác nhu' bộ 111LI 2D RARE và Ihuậl toán quyết định chọn lurớng cũng được trình bày. Chương 4: Trình bày 4 ihuẠt toán Ihíclì nghi mù dạng da mục liêu, tlượe dùng Irong mổ phỏng, tluiẠl loán MT-LSCMA (Multitargcl Lcasl-Squarcs Constant Modulus Algorithm), Ihuật toán MT-DD (Mullilargel ilicision-tlirccied), Iluiậi loán LS-DRMTA (Leasl-squares despicad respread multilargel array) và lliuậl toán LSDRMTCMA (Leasí-quarcs despreatl resprcad mullilaruel conslanl modulus aliịorilhm. LS-DRMTA và LS-DRMTCMA là hai llniậl loán mới tlược phái (lien Ironu nuliièn cứu này. Sự khác nhau giữa llmậl loán MT-LvSCMA và M T- DU , hai llmậl loán mới này sử dụng Irong Ihông tin trải phổ tín hiệu của mỗi thuê bao trong hệ 1liônu, ('DMA ihích ứnu với véc uy irọnu số của dàn. Ngoài ra LS-DRMTCMA kếl hợp trải phổ tín hiệu và dặc lililí mochil khỏni> dổi của lín hiệu dược truyền 111ích írng véc tơ Irọng số. Đổ là sự khơi lạo và UÌI diem của hai ihuAl toán mới này, cũng dược Irình bày ở chương này. Chưong 5: Trình bày kết quả mô phỏng của các llmậl toán lliích niỉlii khác. So sánh cụ lliể vồ đặc lính BER của các lluiậl toán khác nhau Ironu sự khác biệl vổ môi Irường Iruyền da kênh. (Có nghĩa là kênh AWGN, (ruling hợp hù lhòi !>ian, Irườnụ hợp bù tần số và môi Iriròni» truyền tia kênh). Iluớng nghiên cứu tiếp theo. 3 Ijióii văn (u( nghiệp 'T7 /7 //// K >Ìiik ị Jlla n li Chương 2 N G U Y K N LÝ C O BÀN CỦA DÀN A N TK N T H ÍC H N (ỈH I Mộl dàn Anlen bao g ổ m một lập hợp các Ihành phẩn aiilcn, ckrợc sắp xốp l ron li không uian iheo mội trại tự nhất định, có liên quan I>iữa các vị trí. Thay dổi pha và eườnụ dộ của dòiií» kích thícli Irong mỗi (hành phẩn anlen bàn ụ cách quét các chùm lia chính hoặc thay đổi hướng vị Irí. Các thành phán Anlen có Ihể dược sáp xếp theo các tlạní> hình học licnu biệl lliônu lluriVng như dạng đường Ihẳni», vòng, pliẳng. Trong Irườnu họp tlỉìn dườnụ Ihánu, thì các lliành phẩn Irung lâm của dàn chrợc dặt dọc Ihco mội liướnu đườrm lliánu, nếu klioánu cách giữa các thành phẩn của dàn bằiìí> nhau, thì dược uọi là dàn tlườnụ lliẳnt’ cách đều. Mội dàn vòng là khỏníi cỏ thành phẩn nào ở Innig lâm mà các thành phần nằm trên đường tròn. Trong trường hợp của mội dàn mặt phẳnu Ihì các Iliành phần cùng nằm trên mội mặi phảng, cá hai Irường hợp dàn VÒI1U và tlườnu lliấng tiều là inrờnt) hợp đặc biộl của dàn phảng lẠp họp vị Irí Ihành phần cùa các dàn clirợc cho khồnư, cùng mặt phẳng thì dược gọi là dàn tập hợp. Mẫu bức xạ của mội dàn dưực cỊiiyốl dịnli hởi mẫu hức xạ của các thành phần riciií’ hiỏl, sự định hướng và những vị trí irong không gian liên quan den bien độ và pha của dòng cá m ứng. Nếu mồi thành pliíỉn của dàn là mội nguổn điêm clắnu, hướng ihì mẫu Inic xạ của dàn sẽ chỉ phụ lluiộc vào dạniỊ hình học và dòng nuôi của dàn, mẫu bức xạ lim dược khi dó dược gọi là họ s ố dàn. NỐII mỗi thành plìÀiì của dàn là uiốnu nhau nlurng kliỏng dẳng lurớng, llieo nguyên lý của nhan mÃii, niÃu hức xạ có lile dược tính loán như mội thủ lục cùa hô số dàn và mẫu lừng lliành phần riỏnii, biệi. 2.1. D à n đường thang cách dểu. Giá sử c ó mội dàn đường Ihẳng cách clều g ổ m M lliành phần dược minh hoạ ở hình 2.1. Trong hình 2.1. các thành phần dàn dược cách đều một khoáni> hằnu tl, và mặt phẳng sổng lới hợp với hướng của dàn mội ụóc 0, góc 9 dược uọi là DOA hoặc uỏc lới A O A (Anglc-ol-arrival) của lín hiCu dược llui, và dược tính Ilico chiều kim đổníi hồ tìr cạnh của dàn, lín hiệu thu dược ở ihành phần llìứ nliấl có (hể dược xác tlịnli nlnr sau: X t (t) = ii( t ) c o s ( 2 r f i t + ỵ ( t ) + ß ) (2.1) Trong đỏ fc là tần s ố sóng manu của ƯI1 hiỌu dược diều chế, Ỵ(l) là thành phrìn SÓ11U mang thông tin, u(t) là biên dộ IÍJ1 hiệu, v à ß là một pha Iiuầu nhiên, lợi clio việc dìmiỊ dường bao phức, x ( l ) dược cho bằnt> bien tlníc. 4 nó thuận Qỉyịuh ^Ỉ(ÙU(Ị /Ha n h Luận văn tốt nghiệp x , ( l ) = u(i ) e x p { ị ( ỵ ( l) + / ] ) } liê n Tín hiệu được thu lại thành quan bằng biểu thức. phần đổu liên X ¡(1) và hình hao phức X ị ( 0 = Rcị X , ( l ) c x p { j ( 2 7 t 1C1)}| (2.2) X |(l) có lliê ’ (2 J ) Trong đó Reị.ị là phần Ihực của |.|, giả sử đối với thành phần Ihứ nhát ironiỉ dàn dược coi là một điểm tham chiếu. Nếu tín hiệu phái lừ mộl dàn dầu xa, và tnặl phảng sóng bình thường không bị tán xạ, đầu ra của các Ihành phần khác trong dàn có Ihể dược xác định bởi thời gian đến irirớc hoặc thời gian trễ mẫu của tín hiệu so với thành phần thứ nhất. Từ hình 2.1, ta Ihấy rằng mặt phẳng sóng lới lại (hành phẩn thứ nhất sẽ được truyền thêm mội khoảng cách dsinG đến thành phần thứ 2. Thời gian trễ đúng bằng phần cộng thêm vào khoảng truyền được lính theo , , công thức: dsinO r = — —— (2.4) Trong dó c là vận tốc ánh sáng, khi đó tín hiệu được thu của thành phẩn thứ 2 cổ ihể dược xác định như sau: x 2(í) = x i (i - t) = u(t - T)cos(27ựfc(t - T ) + ỵ(t - T) + J3) (2.5) T h àn h phần tham chiếu Tinh 2.1: Mô lả mặt phẳng sóng lới hợp với mạng dường liiẳng các.h đều một góc 0. 5 Luán văn lốt nghiệp ÇJi'inlt 7Ị()Ù i u ị /Ịí a n h Nếu lần số sóng mang là f c lớn hơn băng Ihỏng của 1ÍI1 hiệu lác tlộnu Ihì Iill hiệu diều ch è' có lliể dược xử lý lựa nhu Irong khoảng Ihời gian lĩnh llico llình lự I và Ironu Irườnti hợp dó biểu thức (2.5) don giản hon nhu sau: x 2(t) = u ( i ) c o s ( 2 n f ct - 2ĩĩf( T + ỵ(l) + p ) (2.6) Đối với trường hợp hình bao phức thì x 2(l) dược xác định nlur sau: x 2(l) = uị I ) e x p { j ( - 2 r f cT + ỵ(i)+ J3)\ (2.7) = x ,(l)e x p { - i(2 n fcĩ)} Từ biểu tlurc (2.7), ta thấy rằng kết quả thòi gian í rễ lín hiệu được xác định bằng í>iới hạn hiến đổi pha exp / - / (2pf, ĩ)}. Thay biểu lliức (2.4) vào (2.7) ta có: x 2 (t) = X / ( l ) e x p Ị- j ( 2nfr ( 2. 8) = 2k X ¡ ( D e x p ị - j ( - ~ d sin 9 ) } À Trong dỏ A. là bước sóng của sóng mang. Trong hiểu 111ức 2.8. la sử dụng mối c quan hệ giữa c va lc, đó là fc = — . Tương lự, đối với Ihànli phẩn i, dường hao phức Ả của tín hiệu được thu có thể được xác định như sau: 2 7T x i ( l) = x 1( l ) e x p { - j ( ^ - ( i - ] ) d sin 0 ) } Ả (2.9) Trong dó: *i(l) A(I) x 2(l) (2 . 10 ) XM(l)_ 2/r I tisin// À và (2. a{6) J (A/ - lit/sin0 A 6 Luận văn lót nghiệp Ç J i'in lt "JCrnuq I I I ti l t h Till Irong bio’ll llníc (2.9) có thố’ dược Xík' (lịnh tlưới (.lạnu véc lơ nhu' x(l) = a(ỡ)x,(l) S im : (2 . 12) Véc lo' X(l) 111ườn g liên quan lới véc lo' dữ liệu chiu vào hoặc véc lo' phát xạ và a(0) dược gọi là véc lơ lái tia. Véc tư lái lia còn được gọi là véc to' clịnli hướng, manu véc lo', mạmg đáp luyến véc lơ, mạng da dạng véc lơ, véc lo' DOA, hoặc độ mơ véc lo'. Tronỉ» Iruờng hợp này, véc uy lái chỉ là hàm của tỉóc lới. Trong trường hợp lổnu quái, véc tơ lái tia cũng là hàm của đáp luyến thành phần liỏng hiệu kieii dàn và tán số tín hiôu. Sự lựa chọn của các véc lơ lái tia dối với các góc và các tần số liên quan lới dàn da chức năng. Mặc dù với mội vài dàn dơn gián như dàn dường Iháng cách đều được giới thiôu ờ phần trôn; dàn da hướng cố thể dược xác định bằnu phép lính, trong thực tế, mạng da hướng được đánh giá bằng đáp tuyến nguồn diểm của dàn tại những góc và tẩn số biến đổi. Trong phẩn trên, băng thõng của tín hiệu lác dộng được xác dịnli Irong biểu llúre (2.9) giả sử rằng nhỏ hơn sự tương quan của thời gian Iruyồn nan xuyên qua dàn, bâì kỳ lín hiệu nào thoả mãn điều kiện này dược gọi là hăng hẹp, lnrờng hợp khác nó dược gọi là being rộng. Trong hầu hết các trình bày tín liiỌu dược giả tliiêì là băng hẹp trừ khi các trường hợp đăc biệt khác. Ch lí11í> ta có thổ mở rộng trường hợp đơn giản trôn cho trường hợp lổng quát hơn, giả sử có CỊ tín hiỌu băng hẹp S|(t),..., Sq(l). Tấl cá các lần số xung quanh tổn số imni> lâm fc, lác dộng lên dàn với một DOA 0;, i = 1,2 q, nhữniỊ tín hiệu này khòm; urưng quan với nhau, các tín hiệu này đốn từ các Ihuô bao khác nhau, hoặc cổ thổ urơng quan hoàn toàn, khi xảy ra trong Iruyền dẫn da dường, trong môi lrường truyền dẫn là một phiên bản (mÃu) tỉ IÇ và trẻ vồ lliời gian của lín hiôu dược phát ban dầu, hoặc có Ihể tiro'ng quan từng phẩn do nliiỗu véc lơ dữ liỌu đẩu vào dược xác ílịnli như sau: (2.13) / Trong dó: a(ỡị) = (2.14) 2n - M j ( M Ả - 1 ) íì s i n t 7 Oị Luân văn lốt nghiêp Ç Jtiu h ^ỉ()ìt ỊKỊ M a n h và n(l) là véc lơ M x l của nhiễu lại các thành phíln dàn viốl (lưới dạm» ma IrẠn cua (2.13). (2.15) x(l) = A ( 0 ) SCO + n(l) Trong dỏ A ( 0 ) là ma Irận M X (| của các véc lơ lái lia. (2.16) Á ( 0 ) = [ a ( 0 | a ( 0 (|)| ~ s,0Í (2.17) Trong hiểu (hức (2.15 ) coi dữ liệu dầu vào là băng hẹp. Bây giờ xél trường hợp dặc hiệt giá sử Ị1 llu iè bao truyền phát lín hiệu lừ các vị irí khác nhau, và mỗi tín hiệu của lliuê bao đốn dàn llieo các dườim Iruyền khác nhau, gọi L Mị là s ố của các lliànli phẩn da dường của (huê bao llìií i. T’a có X X / LMi = (l ■ Hon nữa cho rằng lấl cá các thành phần đa dường dối với thuê hao riêng biệl đốn irong cửa sổ lliời gian nhò hơn chu kỳ ký hiệu của llniò hao (Jó: B = Ibị,..., bp) và S(1) = I s I( l ) , . . . , s()( í ) 11. ( Ma trận B được gọi là ma Irận ký 2 .2 1 ) hiệu khônt» uian Tronu biểu llúrc (2.15), nếu véc lo' cTữ liệu x(l) dược lấy mầu K làn, lại l|,...lk, dữ liệu được lấy mầu có the tlưực xác định nhu' sau: Luân văn tôt nghiéji r î l ' i n l l 1 (>Ùll(J J / / t l t t f l X = A ( 6 ) S + /V ( 2 .2 2 ) Trong dó X và N là ma trận MxK, chứa K lliành phẩn cliínli của véc lo' dữ liệu dầu vào và véc lơ nhiễu, lương ứng như sau: X = ịx(h) ....x (I k) í = / x ( l ) ...... x( K) J N = ¡11(11) = Và s là ma trận C] (2.23) n(tK)ì ịn( Ị) ...n(K)! (2.24) X K chứa K thành phần chính của các líiì hiệu hãĩiu hẹp. s = ịs(h) ... sUk)1 = ¡ x ( l ) ...... s ( K ) Ị (2.25) Trong biểu thức (2.23), (2.24) và (2.25) ta đã Ihay thế chí số lliời íỊÌan lị với i = I..... K, hằng ký hiệu dơn gian. Với kiểu dữ liệu được tạo lập ử trên, hầu hết các vấn dề xử lý niánu có llié dược phân loại như sau. Căn cứ vào dữ liệu được lấy mầu X trong hệ thống (hu phát vô luyến, dược xác định: I .Số của C| tín hiệu 2. D ( ) A S 0 .......0 tl 3. Các dạng sống tín hiệu s( 1 s(K) 2.2. Tạo tia và lọc không gian. Tạo lia là một dạng xử lý dược dùng dưới dạng các lia dồng thời lim một tín hiệu phái xạ từ một vị trí cụ thể và những tín hiệu anlen lừ các vị trí khác. Các hệ thống được thiốl k ế nhằm lim các tín hiệu truyền trong không gian, Ihường là các tín hiệu đã giao Ihoa. Nếu tín hiệu m on g muốn và nhiều cliiốm cùng dái lần số, trừ khi các tín hiệu không lương quan, có nghĩa là các tín hiệu C D M A lili khônt» dùng bộ lọc không gian để lách tín hiệu lừ nhiều. Tuy nhiên, các IÍI1 hiệu mong muốn và nhiễu thường khởi imuổn từ các vị trí khác nhau trong kliỏng t>ian. 1'ronu khôiií> yian sự tách biệt có lliể dược dể tách lín hiệu lừ nhiễu hằng việc sử diintỊ, hộ lọc kliônu uiau ử dầu thu. Bổ siinu, mọl hộ lọc lhòi gian llico ven C.HI xứ lý của dữ liệu dược lựa chọn trên mội klic tliời gian. Tu'o'ni» lự lltực hiện V(í¡ hộ lọc lhòi uian yêu cầu xử lý dữ liệu dirực lựa chọn Irên klic không tỊÌan. 9 LuÚII văn lôï nghiép Ç Jriu li K Bộ tạo lia là mội máy xử lý cluực dung kốl liỢ|) với mội dàn có h iu (Ị /H a n h CMC drill cám hiên (có nghĩa là các thành phần anlen trong dàn thích nghi) lạo liên một bộ lọc không gian da dạng. Cảm biến dàn Anteil lựa chọn những mầu không gian của môi ưường truyền sóng, diều đỏ được xử lý bằng bộ tạo tia. Đặc trưng một bộ lạo lia đường llìẳng kêí hợp không gian dược lấy mẫu chuỗi thời gian lừ mỗi dầu cảm biến (liu được về hướng chuồi thời gian đầu ra, tương lự như loại bộ lọc FIK dường Ihẳng kết hợp (hời gian được lây mẫu dữ liệu. Bộ tạo tia băng hẹp dược minh hoạ ở hình 2.2. Trong hình 2.2, dầu ra ở lại thời diểm k, g(k) tkrực xác định bởi dường ihảnt* KCÍ hợp ctia dữ liệu lại M dầu cảm biến tại thời điểm k. (2.26) i=i Trong dỏ * là kết hợp phức, lừ dó ta dùng dường bao phúc tương ứng tín hiện được Ihn, ca x,(t) và trình bày ở W; là số phức. Trong đó W| được gọi là trọng sổ phức. Bộ lạo tia hình 2. 2 đặc trưng được dùng đối với xử lý các tín hiệu băng hẹp. Trong phần trình bày sau, mỗi cảm biến được xác nhận tấl cá đầu Ü1U diện và hộ chuyển dổi A /D nếu lạo lia dược thực hiện dưới dạng số. V x,(k) V x,(k) y(k) ► + A V xM(k) Hình 2.2. Bộ tạo lia băng hẹp dưới dạng đường thẳng kêì hợp của các đầu ra cám biến. 10 Luán van tót nghiép < J rí" h ( m u t / JU a u h Bien lliúc ( 2 . 2 6 ) cung có ihé viél duói dang vcc lo' nliir san: y(k) = vv" x(k) (2.27) (2.28) Trong dó: "' m Va H la so liCn hop pluíc dáo, véc la w dirac goi la vcc to' Irong so pluíc. Khác vói h() tao lia báng hep, bó lao lia báng róng láy máu mói tnróng Iruyén sóng irong cá klióng gian va llioi gian va dói klii diroc dung khi các tín hiCu nfim Irong dai lan cbínli. Bó lao lia báng róng dirac irinh bay a binli 2.3 dan ra trong luróng hop có tbc diro'c x¿ic dinli nhir san: M K-l # ) = Z I w i.ix i ( k ~ I) (2.29) /=/ 1=0 Trong ció K - 1 la so cüa tré trong M cám bien, nhir: (2.30) va x(k) = [x,(k) .... x¡(k - K + 1)..... x M(k) ..... x M(k - K + I)] (2.31) Trong dó T la qui uóc dáo, bien tbiíc (2.29) cñng có tlié xác dinli dirói dang vcc ta nhir irong biéu thirc (2.27) trong triróng hop nay, ca w va x(k) den la vcc to' cót MK x 1. So sánh hmh 2.2 vói hinh 2.3, la Iháy rfmg bó tao lia báng róng piltre lap han nhicu bó tao lia báng hep. Cá hai loai bó tao lia cüng tirong quan máu dñ lien, la se lap irung xét bó tao lia báng hep 6 phftn san dáy. 2.3. Máu chüm lia va khoang cácli thánh phan. Máu chü m lia va khoang cách ihánh plián cüa dan anten có Ihé dirae xem nhu han sao cüa ciróng dó phát xa cüa bó loe FIR va chu ky lay máu cüa lín bien rói rae trong khoang tliói gian tirong írng. Minh boa diém nay, la có llie so sánh van dé lái lao liáin dicu boa trong khoang Ihói gian vói van dé lao lia Irong khoang lióng (vimg phü sóng). X e m xcl mol lín hicu x(l) bao g ó m q diróng sin pluíc, chira xác dinli các iham s ó trong viec cóng ihCm nhiéu: Luán van tól nghiép cJt'U ih 'I C u n q J U a u h v Hinh 2.3. Bó lao lia báng róng lay máu lín hicu iheo cá khóng gian va lliói gian. x(i) = ¿ a¡ exp{j(2x f¡l + (f)¡)}+ n(l) /=/ (2..12) Trong dó l'¡, a¡ va (J>¡ la tan so , bien dó, va pha cüa diróng sin ilui i, giá sír lín hicu dó duoc lay máu vói chu ky lay mAu la T s khóng lien lie vói lán so cüa hínli sin bal ky, va cho x( l ) la lín liiCu tai khoang Ihcfi gian IT,, la có: Luân văn tôt nghiêp 4 1) = Ỉ Ç î n 'i i l i 7ỉ ( ) ít n ( Ị / U a n / ỉ u¡ c x p {/Y2nf¡ ( ITS ) + (p¡)} + n ( /'/; /=/ ) (2.33) Giả sử lín hiệu được lấy mẫu dược đưa vào bộ lọc FIR với M-l dơn vị (rề, diều dó được minh ho ạ trong hình 2.4, m ô tá sự lọc, trong khoảng thòi gian /Ts, dầu vào hộ lọc và M - l dầu ra của các đơn vị trỗ có thể dược xác định như sau: x(l) = í a ( f ¡ ) s¡(l) + n(l) (2.34) i-ì T on g đó: x ( l ) =Ị x ( l ) , x ( l - ỉ ) , . . . , x ( l - M+ \ ) ? , n ( l ) = i n ( ỉ r j , . . . , n / ( l - M + ị ) T J Ỉ ' 1 e - i 2 7 t T s f¡ a(í ¡) = (2.35) - j 2 7 T ( M - l ) T s l'i và s¡ (l) = a¡ e x p l j ( 2/ î f ] ( H\ ) + ệị)ỉ (2.36) So sánh biểu thức (2.34), (2.35 ) với biểu thức (2.13), (2.14), la Ihấy rằng đối với dàn dường Ihảng đều ( U L A ) băng hẹp, có mậl độ lương ứng giữa khoảng cách thành phần thông thường là — , và chu k ỳ lấy mầu, Ts, Irong hô loc cũng từ D OA 0;,  n Luân văn tốt nghiép s ill O, lien quan lới 1ill) srt r J ñ /j]± l í n u cl 2 X / (2.37) Ă hoặc tương đương (2.38) Bơi vậy, yếu tố khoáng cách của dàn sẽ luồn nhó hơn hoặc bằng nửa bước són g của sóng mang. Hon nữa, khoánu cách thành phần không Ihể nhỏ mộl cách luỳ liện, trừ khi 2 thành phần anten gẩn nhau sẽ chứng ló hiệu línu lác độnu qua lại nhau. Đ ó là khỏ khăn thường thấy, kêì quả là, khi dó cliiing luỳ thuộc nhiều vào loại lhành phần anlen và hình dạng của dàn. Hơn nữa, sự ảnh hưởng giữa 2 loại lliành phẩn ¡tillen lăng lên phụ lliuộc vào khoảng cách giữa các thành phần giam di. Nhu vậy khoang cách giữa các thành phần phai rộng vừa đủ dể tránh những ;’mh Inrởnu lương hỗ nghiêm trọng. Trong thực lố các dàn dường Ihẳng, khoang ciícli (hành pliíỉn Ihiiùng là gần bằng nửa bước sổng, đổ tránh dược hiệu ứng không gian và kốl quá là lác tlộnu lương hỗ ỉỉiảm tối Ihiổu. Đáp luyến tẩn số của bộ lọc FIR với loại trọng số Wị , i = I, ....M, và clui kỳ lấy mẫu T s dược cho bởi: (2.39) Trong dó H(ej2rtf) diễn lá dáp luyến của bộ lọc hình sin phức với lần số f, dối với vấn dề lái lạo hàm điều hoà, nếu chúng ta muốn trích mội phẩn tín hiệu ở lần số [,, la cẩn tlặl trọng số phức, như vậy đáp luyến lần số của bộ lọc có hệ s ố cao lại lần s ố r, và hệ s ố thấp (hoặc lý tưởng, 0) tụi tần số khác. Đối với vấn đổ tao lia. nì tần số 14 r-.Tvìitlt KmiHỊ /lỉtiiili Luân văn tốt nghiệp _............ lị I và I s lươnư, U'IU> s in ü và , (Jăc b ict la CO I l i e Ihay llic I và l s Iio n u h I c 11 ( h i r e Ẵ ( 2 .3 9 ) vơi sin 0 (I và — , l i f t i n g i r n u CO d á p l u y e n lao c h ù m lia. Á J2n (/ Hf/sin^ M (2 .4 0 ) ;I Trong dó g ( 0 ) là đáp luyen Clía dàn hợp với tín hiệu den mộl 1>()C Ü OA bang 0, vậy nếu cỏ những tín hiệu riêng khác nhau đốn lừ các hướng khác nhau, và la muốn trích tín hiệu theo hướng 0|, la cần lìm đặl trọng số nlur đáp luyen dàn dại lới hướng 0j và mức thấp (hoặc lý lirởng, có thể diều chỉnh dược) lại các hướng khác nhau. Đáp luyến dàn g(0) có thể dược xác định dưới dạng véc lơ như sau: ỊỊịỡ) = n’"a(ỡ) (2.41) Trong dó w và a(0) ckrực định nghĩa Irong biểu tliức (2.28 ) và (2.14), mong ứng dáp tuyến bộ lạo tia cũng tlưực xem như li số của dầu ra hộ lạo lia và tín hiệu lại lliành phần khác nhau, khi mặl phẳng sóng đơn tới dàn có mẫu chùm lia xác định bằng 1>ỔC g ( 0 ) và dược cho hằng. G(0) = \g(0)ị (2 .4 2 ) Sử dụng G(0), ta cổ Ihểđịnh nghĩa được dáp luyến lạo tia liên chuẩn hoá. = * ĩ> m c tx { G ( 0 )j ( 2 -4 3 ) Trong dó g„(9) cũng dược biếl như mẫu hức xạ hoặc nhân lổ' dirực clniẩn hoá của dàn. Dung lượng trong không gian cíia bộ tạo lia luỳ thuộc vào kích íhước dộ mở của dàn Irong vùng phủ sóng, việc xác định kích Ihước t!ộ mở không (|ii;m iiọnu, đúng lum là độ rộng bước sóng là lliam s ố lới hạn. Minh họa điểm này, xem xét về dàn đường thẳng đều với cùng trọng sò' dối với mỗi thành phần của biểu lliức (2.40), ta c ó đáp luyến lao chùm lia. 1s Ç f v iu li T ()ù n q / K a td i Luán văn tôt nghiêp - M ị ~ n g(ỡ) = ỵ e /=/ ( i - s i II 0 Ầ -j I-e 2 /t - / K SUl n (2 .4 4 ) M cl si nỡ Ầ I - c SUl / )(l cl sin 0 À Md sin 0 Ả ■J/t (2 .4 5 ) d . M il 0 ' À M ầ u c h ù m tia củ a bộ lạ o lia Cling trọ n g số n à y được ch í ra ở h ìn h 2 .5 . Đ ổ th ị tọa dợ cự c của m ẫu c h ù m tia c ũ n g được ch í ra ở h ìn h 2 .6 . T ro n g h ìn h 2 .5 hệ số m ẫu c h ù m tia dược ch uẩ n hoá c h ín h xác den dB . T ừ h iể u tln íc (2 .4 5 ), ta lliấ y rằ n g d iề u c h ỉn h đ ộ rộ n g , c h ù m lia , 0 BW của dàn dược xác dịnlì bởi b iể u thức sau: Md . sin 6 = K Ă 71 — (2 .4 6 ) T ừ b iể u Ihứ c (2 .4 6 ) xá c đ ịn h như sau: 0'// a r c s ì lì / Ả (2 .4 7 ) V Md H ìn h 2 .5 . M â n c h ù m tia d ố i với bộ lạ o lia c ù n g trọ n g số. T ro n g Irườ ng hợp n à y , số các thà n h p h ầ n hằng 8, và k h o ả n g cá ch th à n h phần bằn g 1/2 bước sổng. 16 Liuïn văn lốt nghiệp Ç J iin l i I C ù t n j M i i n h 90 Hình 2.6. Cũng giống mầu chìim lia như dược dưa ra (V hình 2.5. với dồ thị loạ clộ cực (rong g ó c phương vị. Trong đó 0,1 là độ rộng bằng 1/2 Inìp chính, tlộ rộng cá búp chính khi đó được xác định bơi: ỠBW = 26 I! = 2 urcsin ' Ả ' (2.48) Tìr hiểu thức (2.48), la Ihấy rằn tỉ dộ rộng chùm lia, hâì kỳ tlộ ròng nào CÚÍI vấn chính của mẫu chùm tia, dồn lí lệ với bộ ba Md Ầ Bởi vậy, IIỐII kích Ilu rức (lộ mỏ' Irono, bước sóng là rộng, độ rộng chùm lia của dàn sẽ nhỏ vit bộ tạo lia sẽ có kliii nă m’ phân biệl không gian tôì hơn. Bộ lạo lia trường hợp lổim quái có Irnim số khác nhau w , m., i = 1, Irọníi số W IIU. có thể cltrợc XCIII nlur là lích của liai liọnu số. H’• = w; Ị Troniỉo dỏ: và H*. =Ị(' ữ{n.kM),w = () ' v i , „ ' ff\- / = ị =1.2 —0 0 / 2 (2.49) CO M (2.50) rác lriíởm> liợp kluic i = / ’2 M và ^■ = - co....... 1 2 Trong khoáng thời gian, đáp luyến tần số của nhóm iT’ co (2.51) p chúa chức nănụ vìmtì, lương lự, đối với khoảng kliôiií> gian, mầu chùm lia lương ứng vói nhóm trọng số sẽ quyêì định g óc cao. Kết CỊiiá mẫu chùm lia tương ứnu với irọnu sô khôm> % hằnu nhau do dó có Ihể dược xem như là hội tụ lại ại của mẫu cluim chùm lia Irọnu l rọ 11 II :số |~ĐAI HỌC OUOC 01AHA fiç! ỉ ịTRỈiíí? ỴẬMTÍISnỉc TìNAm vộệ I 17 ị \g g H J
- Xem thêm -