Нечетная симметрия вектора весовых коэффициентов симметричных антенных решеток с линейными ограничениями

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018060031

Ключові слова:

адаптивная антенная решетка, алгоритм адаптивной фильтрации, нечетная симметрия, RLS, критерий наименьших квадратов, линейные ограничения, диаграмма направленности, весовые коэффициенты

Анотація

В работе приведено доказательство нечетной симметрии вектора весовых коэффициентов, полученных на основе критерия наименьших квадратов, в симметричной линейной адаптивной антенной решетке с линейными ограничениями и требуемым сигналом. Пары симметричных элементов такого вектора являются комплексно-сопряженными по отношению друг к другу. Для обеспечения данного свойства вектор ограничиваемых параметров (значения диаграммы направленности антенной решетки в интересующих направлениях) должен быть действительным, но не обязательно симметричным. Нечетная симметрия векторов входных сигналов и весовых коэффициентов антенной решетки позволяет разрабатывать для такой решетки адаптивные алгоритмы в арифметике действительных чисел. В этом случае число арифметических операций таких алгоритмов, приходящихся на одну итерацию, примерно в два или четыре раза меньше эквивалентного числа действительных арифметических операций аналогичных алгоритмов в арифметике комплексных чисел. В работе представлены результаты сравнительного моделирования алгоритмов в арифметике комплексных и действительных чисел. Они показывают, что адаптивный алгоритм, использующий арифметику действительных чисел, обеспечивает в 1,5–2 раза более короткий переходный процесс и более глубокие провалы (2–3 дБ) в установившемся режиме в диаграмме направленности антенной решетки в направлениях на источники адаптивно подавляемых помех, чем алгоритм в арифметике комплексных чисел.

Біографія автора

Виктор Иванович Джиган, Russian Research Center, Huawei Technologies Co., Ltd. Moscow, Russia

(2018) Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"

Посилання

Compton, R. T. Adaptive Antennas: Concepts and Performance. Prentice Hall, 1988. 448 p.

Diniz, P. S. R. Adaptive Filtering. Algorithms and Practical Implementation, 4th ed. Springer, 2013. DOI: http://doi.org/10.1007/978-1-4614-4106-9.

Farhang-Boroujeny, B. Adaptive Filters: Theory and Applications, 2nd ed. John Willey and Sons, 2013. 778 p.

Haykin, S. O. Adaptive Filter Theory, 5th ed. Pearson Education, 2014. 889 p.

Джиган, В. И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. М.: Техносфера, 2013. 528 с.

Frost, O. L. “An algorithm for linearly constrained adaptive array processing,” Proc. IEEE, Vol. 60, No. 8, P. 926-935, 1972. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1972.8817.

Resende, L. S.; Romano, J. M. T.; Bellanger, M. G. “A fast least-squares algorithm for linearly constrained adaptive filtering,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 44, No. 5, P. 1168-1174, 1996. DOI: https://doi.org/10.1109/78.502329.

Apolinario, J. A.; Werner, S.; Diniz, P. S. R.; Laakso, T. I. “Constrained normalized adaptive filters for CDMA mobile communications,” Proc. of 9th European Signal Processing Conf., 8-11 Sept. 1998, Rhodes, Greece. IEEE, 1998. URI: https://ieeexplore.ieee.org/document/7089625/.

De Campos, M. R. L.; Apolinario, J. A. “The constrained affine projection algorithm - development and convergence issues,” Proc. of First Balkan Conf. on Signal Processing, Communications, Circuits, and Systems, Istanbul, May 2000.

Cantoni, A.; Butler, P. “Properties of the eigenvectors of persymmetric matrices with applications to communication theory,” IEEE Trans. Commun., Vol. 24, No. 8, P. 804-809, 1976. DOI: https://doi.org/10.1109/TCOM.1976.1093391.

Nitzberg, R. “Application of maximum likelihood estimation of persymmetric covariance matrices to adaptive processing,” IEEE Trans. Aerospace Electronic Syst., Vol. AES-16, No. 1, P. 124-127, 1980. DOI: https://doi.org/10.1109/TAES.1980.308887.

Huarng, K.-C.; Yen, C.-C. “A unitary transformation method for angle-of-arrival estimation,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 39, No. 4, P. 975-977, 1991. DOI: https://doi.org/10.1109/78.80927.

Зарицкий, В. И.; Кокин, В. Н.; Леховицкий, Д. И.; Саламатин, В. В. “Рекуррентные алгоритмы адаптивной обработки при центральной симметрии пространственно-временных каналов приема,” Известия вузов. Радиофизика, Т. 28, № 7, С. 863-871, 1985.

Huarng, K.-C.; Teh, C.-C. “Adaptive beamforming with conjugate symmetric weights,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 39, No. 7, P. 926-932, 1991. DOI: https://doi.org/10.1109/8.86911.

Zhang, L.; Liu, W.; Langley, R. J. “A class of constrained adaptive beamforming algorithms based on uniform linear arrays,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 58, No. 7, P. 3916-3922, 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2010.2046078.

Zhang, L.; Liu, W.; Langley, R. J. “A class of constant modulus algorithms for uniform linear arrays with a conjugate symmetric constraint,” Signal Processing, Vol. 90, No. 9, P. 2760-2765, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.sigpro.2010.04.003.

Zhang, L.; Liu, W.; Langley, R. J. “Adaptive beamforming with real-valued coefficients based on uniform linear arrays,” IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 59, No. 3, P. 1047-1053, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2103037.

Zhang, L.; Liu, W.; Yu, L. “Performance analysis for finite sample MVDR beamformer with forward backward processing,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 59, No. 5, P. 2427-2431, 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2011.2109957.

Xu, D.; He, R.; Shen, F. “Robust beamforming with magnitude response constraints and conjugate symmetric constraint,” IEEE Commun. Lett., Vol. 17, No. 3, P. 561-564, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/LCOMM.2013.011513.122688.

Ратынский, М. В.; Петров, С. В. “Реализация алгоритмов обработки стохастических сигналов в действительной арифметике,” Цифровая обработка сигналов, № 4, С. 22-24, 2013. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=21197747.

Liu, J.; Liu, W.; Liu, H.; Chen, B.; Xia, X.-G.; Dai, F. “Average SINR calculation of a persymmetric sample matrix inversion beamformer,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 64, No. 8, P. 2135-2145, 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2015.2512527.

Lekhovytskiy, D. I. “To the theory of adaptive signal processing in systems with centrally symmetric receive channels,” EURASIP J. Adv. Signal Process., Vol. 33, P. 1-11, 2016. DOI: https://doi.org/10.1186/s13634-016-0329-z.

Djigan, V. I. “Odd symmetry of weights vector in linearly-constrained adaptive arrays with desired signal,” Proc. of Int. Conf. on Antennas Theory and Techniques, 24-27 May 2017, Kiev, Ukraine. IEEE, 2017, P. 140-144. DOI: https://doi.org/10.1109/ICATT.2017.7972604.

Джиган, В. И. “Алгоритмы адаптивной линейно-ограниченной слепой обработки сигналов в цифровых антенных решетках с нечетной симметрией,” Цифровая обработка сигналов, № 2, С. 3-13, 2015. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=23833950.

Джиган, В. И. “Многолучевая адаптивная антенная решетка,” Известия ЮФУ. Технические науки, № 2, C. 23-29, 2012. URI: http://izv-tn.tti.sfedu.ru/?p=9410.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-06-28

Як цитувати

Джиган, В. И. (2018). Нечетная симметрия вектора весовых коэффициентов симметричных антенных решеток с линейными ограничениями. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(6), 323–335. https://doi.org/10.20535/S0021347018060031

Номер

Том 61 № 6 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

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.