Антенная решетка и эквалайзер с обратной связью как единое адаптивное устройство

Автор(и)

  • Виктор Иванович Джиган Институт проблем проектирования в микроэлектронике, Российская академия наук, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0001-7485-1623

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134702109003X

Ключові слова:

адаптивная решетка, эквалайзер без обратной связи, эквалайзер с обратной связью, подавление помех, многолучевость

Анотація

В статье рассмотрена адаптивная антенная решетка (ААР), весовые коэффициенты которой совмещены с весовыми коэффициентами части эквалайзера без обратной связи, а выходной сигнал комбинируется с выходным сигналом части эквалайзера с обратной связью. Такие решетка и распределенный эквалайзер функционируют как единый многоканальный адаптивный фильтр, обеспечивающий прием полезного сигнала в условиях его многолучевости и наличия сигналов источников внешних помех. Представлены архитектура антенной решетки/эквалайзера, математическое описание многоканальных адаптивных алгоритмов его работы: рекурсивного алгоритма по критерию наименьших квадратов RLS (Recursive Least Mean Squares) на основе леммы об обращении матрицы MIL (Matrix Inversion Lemma), QR-разложения и преобразования Хаусхолдера с квадратичной вычислительной сложностью, а также простых алгоритмов по критерию наименьшего квадрата LMS (Least Mean Square), нормализованного LMS-алгоритма NLMS (Normalized LMS) и алгоритма аффинных проекций AP (Affine Projection) с линейной вычислительной сложностью. Результаты моделирования линейной антенной решетки с числом антенн/каналов, равным восьми, принимающей полезный сигнал 16-PSK, прошедший через двухлучевой канал связи, при наличии от одного до четырех источников помех с отношением сигнал–помеха (ОСП) –30 дБ по каждой помехе, при отношении сигнал–шум (ОСШ) в каналах решетки 10–30 дБ, демонстрируют эффективность предлагаемого решения.

Посилання

  1. R.T. Compton. Adaptive antennas. Concepts and performance. Prentice Hall, 1988, 448 p.
  2. S. Chandran, Ed. Adaptive antenna arrays: trends and applications. Springer, 2004, 660 p.
  3. J.E. Hudson. Adaptive array principles. The Institution of Engineering and Technology, 2007, 253 p. 10.1049/PBEW011E
  4. DOI: 10.1049/PBEW011E https://digital-library.theiet.org/content/books/ew/pbew011e 10.1049/SBEW046E
  5. Singh H., R. Jha. “Trends in adaptive signal processing,” International Journal of Antennas and Propagation, February 2012, p. 1–20.10.1155/2012/361768
  6. С.В. Витязев. Цифровые процессоры обработки сигналов. М.: Горячая линия – Телеком, 2017, 100 с.
  7. R. Woods, J. McAllister, G. Lightbody, Yi Ying. FPGA-based implementation of signal processing systems, 2nd ed. Willey, 2017, 360 p. 10.1002/9781119079231
  8. D. Gaydos, P. Nayeri; R. Haupt. “Experimental demonstration of a software-defined-radio adaptive beamformer,” 48-th European Microwave Conference, Madrid, Spain, 23-27 September 2018, 1581–1584. 10.23919/EuMC.2018.8541750
  9. H. Steyskal. “Digital beamforming antennas,” Microwave Journal, January 1987, pp. 107–124.
  10. C. Fulton, M. Yeary, D. Thompson, J. Lake, A. Mitchell, “Digital phased arrays: challenges and opportunities,” Proceedings of the IEEE, vol. 104, March 2016, p. 487–503. 10.1109/JPROC.2015.2501804
  11. M.J. Loomis. “Digital beamforming – a retrospective,” IEEE International Symposium on Phased Array System & Technology, Waltham, MA, USA, 15-18 Oct. 2019, 4 p. 10.1109/PAST43306.2019.9020973
  12. В.И. Слюсарь. “Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 1,” Первая миля/Last Mile, январь 2018, с. 72–77. 10.22184/2070-8963.2018.70.1.72.77
  13. В.И. Слюсарь. “Развитие схемотехники ЦАР: некоторые итоги. Часть 2,” Первая миля/Last Mile, февраль 2018, с. 76–80. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2018.71.2.74.78
  14. P.S.R. Diniz. Adaptive filtering algorithms and practical implementation, 4-th ed. Springer Science + Business Media, 2013, 652 p.
  15. В.И. Джиган. Адаптивная фильтрация сигналов. Теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013, 528 с.
  16. S. Haykin. Adaptive filter theory, 5-th ed. Pearson Education Inc., 2014, 889 p.
  17. S. Qureshi. “Adaptive equalization,” Proceedings of the IEEE, vol. 73, September 1985, p. 1349–1387. 10.1109/PROC.1985.13298
  18. E. Perahia, G.J. Pottie. “Adaptive antenna arrays and equalization for indoor digital radio,” Proceedings of the International Conference on Communications, Dallas, USA, 23-27 June 1996, p. 592–597. 10.1109/ICC.1996.542265
  19. F. Choy, M. Cherniakov. “Combinations of adaptive antennas and adaptive equalizers for mobile communications,” IEEE Region 10 Annual Conference. Speech and Image Technologies for Computing and Telecommunications, Brisbane, Australia, 4 December 1997, p. 497–500. 10.1109/TENCON.1997.648253
  20. J.-Y. Lee, H. Samueli. “Adaptive antenna arrays and techniques for high bit-rate QAM receivers,” IEEE Journal on Selected Areas in Communication, vol. 17, April 1999, p. 677–688. 10.1109/49.761044
  21. M.-L Leou, C.-C. Yeh, H.-J. Li. “A novel hybrid of adaptive array and equalizer for mobile communications,” IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 49, January 2000, p. 1–10. 10.1109/25.820692
  22. K. Maruta, C.–J. Ahn. “Uplink interference suppression by semi-blind adaptive array with decision feedback channel estimation on multicell massive MIMO systems,” IEEE Transactions on Communications, vol. 66, December 2018, p. 1–10. DOI: 10.1109/TCOMM.2018.2863679
  23. J. Wu, X. Tang, Z. Li, C. Li,F. Wang. “Cascaded interference and multipath suppression vethod using array antenna for GNSS receiver,” IEEE Access, vol. 7, 2019, p. 69274-69282. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2918775
  24. Джиган В.И. “Адаптивная антенная решетка для приема сигналов в условиях помех и многолучевости,” Цифровая обработка сигналов, 2019, №4, с. 20–27.
  25. И.Д. Плетнева, В.И. Джиган. “Моделирование обработки сигналов в цифровых антенных решетках,” Исследования в области цифровых систем связи (Межвузовский сборник). М.: Изд. МИЭТ, 2007, с. 36–43.
Созвездия входного и выходного сигнала

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-04

Як цитувати

Джиган, В. И. (2021). Антенная решетка и эквалайзер с обратной связью как единое адаптивное устройство. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(9), 550–562. https://doi.org/10.20535/S002134702109003X

Номер

Том 64 № 9 (2021): 100-річчю проф. Я. С. Шифрина присвячується

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.