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.

Біографія автора

Виктор Иванович Джиган, Институт проблем проектирования в микроэлектронике, Российская академия наук

Родился в 1958 году в с. Судилков, Шепетовского р-на, Хмельницкой области, Украина.

В 1974 г. поступил и в 1978 г. окончил с отличием Винницкий техникум электронных приборов по специальности «Радиоаппаратостроение».

В 1978 г. поступил и в 1984 г. окончил с отличием Московский институт электронной техники (МИЭТ) по специальности «Радиоэлектронные устройства».

С 1984 по 1989 гг. — стажер-исследователь, аспирант кафедры «Схемотехника» МИЭТ.

В 1990 г. защитил кандидатскую диссертацию в НИИ Микроприборов, НПО «Элас», Зеленоград, г. Москва по специальности «Радиотехнические системы специального назначения, включая технику СВЧ и технологию их производства».

В 2006 г. защитил докторскую диссертацию в Государственном унитарном предприятии Научно-производственный центр «СПУРТ», Зеленоград, г. Москва по специальности «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения».

С 1989 по 2013 гг. — научный сотрудник НИИ «Научный центр», Зеленоград, г. Москва; старший научный сотрудник СКБ «Радэл», Зеленоград, г. Москва; Senior DSP Engineer компании «Samsung Electronics», г. Сувон, Ю. Корея; ведущий научный сотрудник Технологического центра компании «LG» (Ю. Корея), г. Москва; ведущий научный сотрудник предприятия «Аналитик-ТС», г. Москва; ведущий научный сотрудник предприятия «SPIRIT Corporation», г. Москва; Senior DSP Engineer компании «PMC-Sierra» (Канада), г. Голвэй, Ирландия; главный научный сотрудник ОАО НПЦ «ЭЛВИС», Зеленоград, г. Москва.

С 2009 г. по настоящее время — профессор кафедры МРТУС МИЭТ. Читаемые курсы: Адаптивная обработка сигналов в радиотехнических системах (магистратура) , Адаптивные алгоритмы и устройства радиотехнических систем (аспирантура)

С 2013 г. по настоящее время — главный научный сотрудник Московского исследовательского центра ООО «Техкомпания Хуавэй», г. Москва.

Ученый в области цифровой адаптивной обработки сигналов. Член редколлегии журнала «Телекоммуникации» с 2016 г. Член программных комитетов и ведущий секций научно-технических конференций «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем» с 2006 г., «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике» с 2007 г., «IEEE East-West Design & Test Symposium» с 2009 г., «Цифровая обработка сигналов и ее применения» с 2011 г., «International Conference on Antenna Theory and Techniques» с 2013 г.

Член Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова с 1982 г. Член международной организации «The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)», с 1996 г. – Member, а с 2004 г. – Senior Member. Академик «Академии наук прикладной радиоэлектроники», г. Харьков, Украина, с 2012 г.

Опубликовал более 230 научных работ по указанной тематике, включая 4 патента, 1 монографию и 5 учебных пособий.

Посилання

R.T. Compton. Adaptive antennas. Concepts and performance. Prentice Hall, 1988, 448 p.

S. Chandran, Ed. Adaptive antenna arrays: trends and applications. Springer, 2004, 660 p.

J.E. Hudson. Adaptive array principles. The Institution of Engineering and Technology, 2007, 253 p. 10.1049/PBEW011E

DOI: 10.1049/PBEW011E https://digital-library.theiet.org/content/books/ew/pbew011e 10.1049/SBEW046E

Singh H., R. Jha. “Trends in adaptive signal processing,” International Journal of Antennas and Propagation, February 2012, p. 1–20.10.1155/2012/361768

С.В. Витязев. Цифровые процессоры обработки сигналов. М.: Горячая линия – Телеком, 2017, 100 с.

R. Woods, J. McAllister, G. Lightbody, Yi Ying. FPGA-based implementation of signal processing systems, 2nd ed. Willey, 2017, 360 p. 10.1002/9781119079231

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

H. Steyskal. “Digital beamforming antennas,” Microwave Journal, January 1987, pp. 107–124.

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

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

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

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

P.S.R. Diniz. Adaptive filtering algorithms and practical implementation, 4-th ed. Springer Science + Business Media, 2013, 652 p.

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

S. Haykin. Adaptive filter theory, 5-th ed. Pearson Education Inc., 2014, 889 p.

S. Qureshi. “Adaptive equalization,” Proceedings of the IEEE, vol. 73, September 1985, p. 1349–1387. 10.1109/PROC.1985.13298

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

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

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

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

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

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

Джиган В.И. “Адаптивная антенная решетка для приема сигналов в условиях помех и многолучевости,” Цифровая обработка сигналов, 2019, №4, с. 20–27.

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.