Метод формирования UWB импульсов с использованием алгоритма светлячков

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021030031

Ключові слова:

СШП, производная по Гауссу, алгоритм светлячков

Анотація

Учет требований ограничений уровня излучения, установленных регулирующими органами, является типичной задачей при формировании импульсов. В частности, задача ограничения уровня излучения FFC (FFC emission mask) для сверхширокополосных UWB (ultrawideband) устройств малого радиуса действия c высокой скоростью передачи данных стимулировала исследования в области разработки методов формирования импульсов, способных точно аппроксимировать указанный уровень излучения, т. е. получить максимально возможную мощность передачи в соответствии с ограничениями FCC, избежать помех от параллельно работающих приложений, и получить лучшую производительность при передаче данных в системе множественного доступа. Поэтому в данной статье исследуется возможность получения оптимальной формы сигнала как линейной комбинации различных производных функций гауссова импульса, каждая из которых характеризуется весовым коэффициентом и коэффициентом формы. В предлагаемом методе применяется алгоритм роевого интеллекта, а именно алгоритм светлячков FA (Firefly Algorithm), который используется для оптимизации весовых коэффициентов и коэффициентов формы линейной комбинации распределения спектра, для минимизации ошибки наименьших квадратов. Используя предложенный импульс, анализируется коэффициент битовой ошибки (BER) двоичной модуляции положения импульса с множественным доступом со скачкообразным переключением интервалов времени в рамках стандартного гауссова приближения. Результаты моделирования показали, что по сравнению со случайным комбинированным импульсом, импульс, разработанный на основе FA, имеет более высокую энергию, соответствующую предельным спектральным уровням UWB, и дает лучшее значение BER.

Посилання

Y. Yu, J. Dong, X. Li, X. Zhang, “UWB monocycle generation and bi-phase modulation based on Mach-Zehnder modulator and semiconductor optical amplifier,” IEEE Photonics J., vol. 4, no. 2, pp. 327–339, 2012, doi: https://doi.org/10.1109/JPHOT.2011.2180014.

D. Abed, S. Redadaa, S. Tedjini, “Closed-form PDF for multiuser TR-UWB systems under Gaussian noise and impulsive interference,” Prog. Electromagn. Res. C, vol. 40, pp. 175–186, 2013, doi: https://doi.org/10.2528/PIERC13032607.

А. Белакбир, М. Амгхар, Н. Сбити, “Объединение информации датчиков для определения местонахождения внутри помещения и снаружи,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 57, no. 4, pp. 3–18, 2014, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347014040013.

L. De Nardis, G. Giancola, M.-G. Di Benedetto, “Power limits fulfilment and MUI reduction based on pulse shaping in UWB networks,” in 2004 IEEE International Conference on Communications (IEEE Cat. No.04CH37577), 2004, pp. 3576-3580 Vol.6, doi: https://doi.org/10.1109/ICC.2004.1313210.

V. Goyal, B. S. Dhaliwal, “Improving ultra wideband (UWB) system by modified random combination of pulses,” Eng. Rev., vol. 38, no. 2, pp. 189–203, 2018, doi: https://doi.org/10.30765/er.38.2.7.

X.-S. Yang, “Multiobjective firefly algorithm for continuous optimization,” Eng. with Comput., vol. 29, no. 2, pp. 175–184, 2013, doi: https://doi.org/10.1007/s00366-012-0254-1.

A. Baykasoğlu, F. B. Ozsoydan, “Adaptive firefly algorithm with chaos for mechanical design optimization problems,” Appl. Soft Comput., vol. 36, pp. 152–164, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.asoc.2015.06.056.

M. Louzazni, A. Khouya, K. Amechnoue, “A firefly algorithm approach for determining the parameters characteristics of solar cell,” Leonardo Electron. J. Pract. Technol., vol. 16, no. 31, pp. 235–250, 2017, uri: http://lejpt.academicdirect.org/A31/235_250.pdf.

J. Hu, T. Jiang, Z. Cui, Y. Hou, “Design of UWB pulses based on Gaussian pulse,” in 2008 3rd IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, 2008, pp. 651–655, doi: https://doi.org/10.1109/NEMS.2008.4484415.

A. Popa, “An optimization of Gaussian UWB pulses,” in 10th International Conference on Development and Application Systems, 2010, pp. 156–160, uri: http://www.dasconference.ro/cd2010/data/papers/B66.pdf.

M.-G. Di Benedetto, L. De Nardis, “Tuning UWB signals by pulse shaping: Towards context-aware wireless networks,” Signal Process., vol. 86, no. 9, pp. 2172–2184, 2006, doi: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2005.05.037.

X.-S. Yang, Nature-Inspired Metaheuristic Algorithms, 2nd ed. Luniver Press, 2010.

X. S. Yang, “Firefly algorithm, stochastic test functions and design optimisation,” Int. J. Bio-Inspired Comput., vol. 2, no. 2, p. 78, 2010, doi: https://doi.org/10.1504/IJBIC.2010.032124.

D. C. Dalwadi, A. H. Choksi, M. Sevak, P. K. Patel, “Proposed algorithm of multiuser UWB system for wireless personal area network,” Int. J. Curr. Eng. Technol., vol. 4, no. 1, p. 0, 2014.

D. Feng, S. Ghauri, Q. Zhu, “Application of the MUI model based on packets collision (PC) in UWB ad-hoc network,” in 2009 International Conference on Networking, Sensing and Control, 2009, pp. 554–558, doi: https://doi.org/10.1109/ICNSC.2009.4919337.

Спектральная плотность мощности FA комбинированного импульса

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-03-30 — Оновлено 2021-03-30

Як цитувати

Маареф, А., & Элахмар, С. А. (2021). Метод формирования UWB импульсов с использованием алгоритма светлячков. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(3), 164–171. https://doi.org/10.20535/S0021347021030031

Номер

Том 64 № 3 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 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.