سیگنال به نویز، خطای زاویهای افزایش مییابد. همچنین خطای زاویهای این روش برای حالت های بدون سیگنال تداخلی کمتر از ۰.۲ درجه، با حضور یک سیگنال تداخلی کمتر از ۰.? درجه و با حضور دو سیگنال تداخلی کمتر از ۲ درجه است .
بنابراین با توجه به شبیه سازیهای انجام شده روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم LMS، نتایج
زیر حاصل میگردد:
۱. این روش با افزایش تعداد سیگنالهای تداخلی و نزدیک ش?دن موقعی?ت مک?انی س?یگنال مطل?وب به موقعیت مکانی سیگنال تداخلی خطای زاویهای افزایش مییابد.
۲. با افزایش نسبت سیگنال به نویز، خطای زاویهای کاهش مییابد.
۳. همچنین خطای زاویهای این روش برای حالت های ب?دون س?یگنال ت?داخلی کمت?ر از ۰.۲ درج?ه، با حضور یک سیگنال تداخلی کمتر از ۰.? درج?ه و ب?ا ح?ضور دو س?یگنال ت?داخلی کمت?ر از ۲ درجه است .
۹۲

?-۲-۱-۲) شبیهسازی روش پیشنهادی با استفاده از الگوریتم CM
در شکل های (?-?) تا (?-۸) خطای روش فوق برای نسبت سیگنال به نویزهای مختلف ?،
۲۱، ۲?، ۳۰ و ?۰ دسیبل با استفاده از الگوریتم CM نشانداده شده است .
Error estimation without Interference-CMA
۲.۵
۴۰dB
۳۰dB
۲ ۲۵dB
۲۱dB
۵dB
۱.۵
۱
۰.۵
۰
-۰.
-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-?. خطای روش مبتنی بر جهت حرکت و سرعت منبع بدون سیگنال تداخلی وبا استفاده از الگوریتم CM
Error estimation with 1 Interference-CMA
۱.۴
۴۰dB
۱.۲ ۳۰dB
۲۵dB
۱ ۲۱dB
۵dB
۰.۸
۰.۶
۰.۴
۰.۲
۰
-۰.۲
-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۷. خطای روش مبتنی بر جهت حرکت و سرعت منبع با حضور یک سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم CM
۹۳

Error estimation with 2 Interference-CMA
۲
۴۰dB
۳۰dB
۱.۵ ۲۵dB
۲۱dB
۵dB
۱
۰.۵
۰
-۰.۵

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۸. خطای روش مبتنی بر جهت حرکت و سرعت منبع با حضور دو سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم CM
بررسی شکل های (?-?) تا (?-۸) نشان میدهد، در این روش با افزایش تعداد سیگنالهای تداخلی و نزدیک شدن موقعیت مکانی سیگنال مطلوب به موقعیت مکانی سیگنال تداخلی و کاهش نسبت سیگنال به نویز خطای زاویهای افزایش مییابد. همچنین خطای زاویهای این روش برای حالت های بدون سیگنال تداخلی کمتر از ۰.? درجه، با حضور یک سیگنال تداخلی کمتر از ۰.۸ درجه و با حضور دو سیگنال تداخلی کمتر از ۲ درجه است .
بنابراین با توجه به شبیه سازیهای انجام شده روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم CM، نتایج
زیر حاصل میگردد:
۱. این روش با افزایش تعداد سیگنالهای تداخلی و نزدیک شدن موقعیت مکانی سیگنال مطلوب به موقعیت مکانی سیگنال تداخلی خطای زاویهای افزایش مییابد.
۲. با افزایش نسبت سیگنال به نویز خطای زاویهای کاهش مییابد.
۳. همچنین خطای زاویهای این روش برای حالت های بدون سیگنال تداخلی کمتر از ۰.? درجه، با حضور یک سیگنال تداخلی کمتر از ۰.۸ درجه و با حضور دو سیگنال تداخلی کمتر از ۲ درجه است .
۹?

همچنین در جدول (?-۱) روش معمول و روش پیشنهادی بر اساس نوع پردازش مقایسه شده
است .
جدول?-۱. مقایسه روش معمول و روش پیشنهادی مبتنی بر جهت وسرعت حرکت بر اساس نوع پردازش
پرندوازش روش معمول روش پیشنهادی
۱-تخمین زاویه ورود ( با استفاده از
الگوریتم DOA) –
online 2-به دست آوردن وزنها ۱-به دست آوردن زاویه ورود سیگنال با توجه به
جهت و سرعت حرکت ( محاسبات ساده )
۳-اعمال وزنها و شکل دهی پرتو ۲-اعمال وزنها و شکل دهی پرتو
مراحلی که بین دو شکل دهی انجام میپذیرد
– ۱-تخمین زاویه ورود (در بازه باریک )
offline – ۲-تنظیم دقیق تر وزنها
– ۳-تخمین وزنهای آتی
همانطوری که از جدول (?-۱) مشخص است ، از مزایای روش پیشنهادی این است که بیشتر پردازشها در فاصله زمانی بین دو شکل دهی الگوی تشعشعی و به صورت offline انجام می – پذیرد.
?-۳) روشی با پیچیدگی کاهش یافته در شکل دهی الگوی تشعشعی آرایهی آنتنی ( تخمین وزنهای مؤثر)
در این بخش ، روش جدیدی جهت تخمین وزنهای آنتن آرایهای تطبیقی ارائه شده است .
هدف اساسی این روش افزایش سرعت شکل دهی الگوی تشعشعی و کاهش پیچیدگی های محاسباتی است .
در روش پیشنهادی، وزنهایی که تأثیر بیشتری در شکل دهی پرتوی تشعشعی دارند، مشخص می شوند و بر اساس الگوریتم مورد نظر (LMS یا CM) وزنهای مشخص شده، تخمین زده می شوند و شکل دهی الگوی تشعشعی انجام میگیرد. برای جلوگیری از انتشار خطا لازم است وزن- های واقعی آرایه بهدست آید و در مراحل بعدی اصلاح صورت پذیرد. به طور خلاصه می توان
۹?

مراحل مختلف این روش را به صورت زیر بیان نمود:
۱. اجرای الگوریتم مورد نظر در دو نقطهی اول و به دست آوردن وزنها
۲. مشخص کردن وزن های مؤثر
در این مرحله با مقایسه اندازهی ضرایب وزنها در دو نقطه قبلی، وزنهایی که اندازه آنها تغییرات بیشتری دارند به عنوان وزنهای مؤثر مشخص میگردند (در این شبیه سازیها ? وزن به عنوان وزن مؤثر انتخاب شده است ).
۳. تخمین وزنهای مؤثر به دست آمده برای نقطهی جدید با استفاده از الگوریتم مورد نظر و ثابت نگه داشتن سایر وزنها
?. شکل دهی به الگوی تشعشعی بر اساس وزنهای مؤثر تخمین زده شده
?. به دست آوردن وزنهای واقعی بر اساس الگوریتم مورد نظر در بازهی زمانی دو نقطه
?. بازگشت به مرحله ۲ و تکرار مراحل
۲تا ?.
ملاحظه می شود که به استثنای نقاط اول و دوم، نیازی به تخمین تمامی وزنهای آنتن آرایهای نیست و مراحل مختلف الگوریتم در بازهی زمانی بین دو نقطه صورت می پذیرد. با توجه به این که در این روش شکل دهی الگوی تشعشعی بر اساس وزنهای مؤثر انجام می پذیرد، اگر نیمی از وزنهای آرایه به عنوان وزنهای مؤثر مشخص گردد، با استفاده از معادلهی (۲-??) مشخص است که تعداد عملیات ضرب و جمع به نصف کاهش می یابد. برای تخمین وزنهای یک آرایه ۸ عنصری برای تخمین تمامی وزنها در یک گام، ۱? عمل ضرب و ۱? عمل جمع انجام می پذیرد. در صورتی که با تخمین ? وزن مؤثر تعداد عملیات ضرب و جمع به نصف این مقدار یعنی ۸ عمل ضرب و ۸ عمل جمع کاهش می یابد. لذا این روش منجر به کاهش پیچیدگی های محاسباتی و سرعت تنظیم الگوی تشعشعی خواهد شد. مراحل مختلف این روش در شکل (?-۹) به صورت فلوچارت نشان داده شده است .
۹?

اجرای الگوریتم مورد نظر در دو نقطه اول
مشخص کردن وزن های مؤثر
تخمین وزن های مؤثر به دست آمده برای نقطه آتی
شکل دهی پرتوی تشعشعی بر اساس وزن های مؤثر تخمین
زده شده
تخمین وزن های واقعی
شکل ?-۹. فلوچارت روش پیشنهادی وزندهی بعضی از عناصر باتوجه به مؤثر بودن آنها
?-۳-۱) شبیهسازی روش با پیچیدگی کاهش یافته در شکل دهی تطبیقی الگوی تشعشعی آرایهی آنتنی
( تخمین وزنهای مؤثر)
فرضیات شبیه سازی عبارتند از:
۱- آرایهی آنتنی یکنواخت خطی و دارای ۸ عنصر
۲- مدولاسیون سیگنال MSK
۳- منبع سیگنال با سرعت ثابت در حال حرکت
?- شبیهسازی در سه حالت بدون حضور سیگنال تداخلی، با حضور یک سیگنال تداخلی در صفر درجه و با حضور دو سیگنال تداخلی در صفر درجه و منفی چهل درجه
?- شبیهسازی با استفاده از نرمافزار MATLAB
?- تکرار الگوریتم : ۱۰۰۰بار
در شبیهسازی، سه حالت در نظر گرفته شدهاست و نتایج آنها با الگوریتم های مرسوم LMS
و CM که در آن ۸ وزن تخمین زده میشوند، مقایسه شده است . این حالت ها عبارتند از:
· تغییر ?وزن مؤثر و ثابت نگهداشتن ? وزن دیگر (۴w notzero)
· تغییر ?وزن مؤثر و صفر کردن ? وزن دیگر (۰ ۴w)
۹۷

· روش پیشنهادی؛ تغییر ? وزن مؤثر و بهنگامسازی سایر وزنها (در بازهی زمانی بین دو وزندهی ) (۴w updating)
در شکل ها، حالتی که با نماد ۸wنشان داده شده است ، همان الگوریتم های مرسوم است .
?-۳-۱-۱) شبیهسازی روش تخمین وزنهای مؤثر با استفاده از الگوریتم LMS
در شکل های (?-۱۰) تا (?-۱?) خطای زاویهای مبتنی بر الگوریتم LMS حالت های گفته شده به صورت مقایسهای، در نسبت سیگنال به نویزهای ? و ?۰ دسیبل نمایش داده شده است .
Error without Interference-LMS-4dB
۱۲۰
۸w
۴w 0
۱۰۰ ۴w notzero
۴w updating
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱۰. خطای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) بدون سیگنال تداخلی و با استفاده از الگوریتم
LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?
۹۸

Error with 1 Interference-LMS-4dB
۱۲۰
۸w
۴w 0
۱۰۰ ۴w notzero
۴w updating
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱۱. خطای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) با حضور یک سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?
Error with 2 Interference-LMS-4dB
۱۶۰
۸w
۱۴۰ ۴w 0
۴w notzero
۱۲۰ ۴w updating
۱۰۰
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱۲. خطای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) با حضور دو سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?
۹۹

Error without Interference-LMS-40dB
۱۶۰
۸W
۱۴۰ ۴w 0
۴w notzero
۱۲۰ ۴w updating
۱۰۰
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱۳. خطای روش پیشنهادی ( وزن دهی عناصر مؤثر) بدون سیگنال تداخلی و با استفاده از الگوریتم
LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?0
Error with 1 Interference-LMS-40dB
۱۶۰
۸w
۱۴۰ ۴w 0
۴w notzero
۱۲۰ ۴w updating
۱۰۰
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱?. خطای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) با حضور یک سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?0
۱۰۰

Error with 2 Interference-LMS-40dB
۱۲۰
۸W
۴w 0
۱۰۰ ۴w notzero
۴w updating
۸۰
۶۰
۴۰
۲۰ ۰

-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱?. خطای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) با حضور دو سیگنال تداخلی و با استفاده از
الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?0
بررسی شکل های (?-۱۰) تا (?-۱?) نشان میدهد، در حالت ۴w notzero (به دلیل ثابت بودن ? وزن و تخمین ? وزن مؤثر، بدون هیچ بهنگام سازی) خطای زاویهای بیشینه است و در حالت ۴w0 (? وزن مؤثر تخمین زده میشود و ? وزن دیگر صفر هستند، مانند این است که آرایه دارای ? عنصر است و استفاده بهینه از آنتن هوشمند نشده است ) خطای زاویهای کمتر از حالت ۴w notzeroاست . ولی در الگوی تشعشعی اگر تعداد سیگنالهای تداخلی بیش از ? باشد فقط میتوان ? صفر در الگوی تشعشعی ایجاد کرد. در روش پیشنهادی (وزندهی عناصر مؤثر) ۴wupdatingمیتوان تا
۷ صفر در الگوی تشعشعی ایجاد کرد. همچنین با کاهش نسبت سیگنال به نویز و افزایش تعداد سیگنال تداخلی خطای زاویهای افزایش مییابد و خطای زاویهای این روش با افزایش نسبت سیگنال به نویز نزدیک به الگوریتم مرسوم LMS است .
در شکل های (?-۱?) و (?-۱۷) نسبت سیگنال به نویز در خروجی آنتن هوشمند با استفاده از روش پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم LMS در حالت های مختلف به صورت مقایسهای در نسبت سیگنال به نویزهای ? و ?۰ دسیبل نمایش داده شده است .
۱۰۱

SNR output-LMS-4dB
۱۴
۸w
۱۳ ۴w 0
۴w updating
۴w notzero
۱۲
۱۱
۱۰ ۹
-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱?. نسبت سیگنال به نویز، در خروجی آنتن هوشمند برای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) و با
استفاده از الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?
SNR output -LMS-40dB
۵۰
۸w
۴w 0
۴۹ ۴w notzero
۴w updating
۴۸
۴۷
۴۶
۴۵
۴۴
۴۳
-۸۰ -۶۰ -۴۰ -۲۰ ۰ ۲۰ ۴۰ ۶۰ ۸۰
Angle (degree)
شکل ?-۱۷. نسبت سیگنال به نویز، در خروجی آنتن هوشمند برای روش پیشنهادی (وزن دهی عناصر مؤثر) و با
استفاده از الگوریتم LMS در نسبت سیگنال به نویزdB ?0
بررسی شکل های (?-۱?) و (?-۱۷) نشان میدهد که نسبت سیگنال به نویز در خروجی آنتن هوشمند با استفاده از روش پیشنهادی ۴wupdating، مبتنی بر الگوریتم LMS حدود ۳ تا ? دسیبل بهبود ایجاد کرده است و هرچه نسبت سیگنال به نویز در ورودی بیشتر باشد، در نسبت سیگنال به نویز در خروجی بهبودبیشتری ایجاد میگردد.
۱۰۲

در شکل های (?-۱۸) تا (?-۲۳) نسبت سیگنال به نویز بعلاوه تداخل در ورودی و خروجی آنتن هوشمند با حضور یک سیگنال تداخلی و دو سیگنال تداخلی در نسبت سیگنال به نویز ? و ?۰ دسی – بل

متن کامل در سایت سبز فایل


دیدگاهتان را بنویسید