بررسی-روش¬های-حذف-سیگنال¬های-تداخلی-در-کانال-مراقبت-در-رادارهای-پسیو-مبتنی-بر-سیگنال-DVB-T

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
بخش مهندسی مخابرات و الکترونیک
پایاننامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق-مخابرات سیستم
بررسی روشهای حذف سیگنالهای تداخلی در کانال مراقبت در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
توسط:
آناهیتا اسدیپویا (899125)
استاد راهنما:
دکتر مصطفی درختیان
دی ماه 1391

چکیده
بررسی روشهای حذف سیگنالهای تداخلی در کانال مراقبت در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
به کوشش
آناهیتا اسدیپویا
در این پایاننامه عملکرد روشهای وفقی در تضعیف سیگنالهای تداخای شامل سیگنال مسیرمستقیم و کلاتر و میزان پیچیدگی محاسباتی روشها بررسی و پارامترهای مناسب هر روش در رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T استخراج شده است. در این پایاننامه فیلترهای وفقی مورد استفاده جهت حذف سیگنالهای تداخلی فیلترهای مبنی بر الگوریتمهای LMS، NLMS، VSLMS، VSNLMS، RLS و FT-RLS میباشد. نتایج نشان میدهد که الگوریتمهای LMS و NLMS با انتخاب مناسب پارامترها با وجود آنکه پیچیدگی محاسباتی چندانی ندارند، اما رفتار مناسبی از جهت تضعیف کلاتر و آشکارسازی صرف نخواهند داشت. الگوریتمهای VSLMS و VSNLMS عملکرد بهتری از الگوریتمهای LMS و NLMS دارند اما میزان افت عملکرد این دو الگوریتم نیز از نقطهنظر آشکارسازی هدف بیش از الگوریتمهای RLS و FT-RLS میباشد. الگوریتمهای RLS و FT-RLS از جهت حذف سیگنالهای تداخلی و از نقطهنظر آشکارسازی هدف رفتار مناسبتر و بهتری نسبت به الگوریتمهای خانواده LMS دارند. البته الگوریتم FT-RLS نیز نسبت به الگوریتم RLS دارای افت عملکرد میباشد اما زمانی که برد کلاتر و متناسب با آن طول فیلتر وفقی مورد نیاز زیاد باشد پیادهسازی الگوریتم RLS به علت پیچیدگی محاسباتی زیاد، حجم بالایی از محاسبات را به سیستم تحمیل میکند و در این حالت استفاده از الگوریتم FT-RLS که حجم محاسباتی بسیار کمتری دارد با وجود افت عملکرد راه حل مناسبی به نظر میرسد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمهای بر رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T ………………….. 1
1-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………….. 1
1-2- بررسی رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T …………………………….. 3
1-3- ساختار پایاننامه ………………………………………………………………………………. 5
فصل دوم: آشنایی با سیگنالینگDVB-T و تابع ابهام آن ………………………….. 6
2-1- مقدمهای بر سیگنالینگ DVB-T …………………………………………………… 6
2-2- بررسی لایه فیزیکی DVB-T …………………………………………………………… 8
2-2-1- MPEG و مالتیپلکس کانالها …………………………………….. 9
2-2-2- Splitter …………………………………………………………………………. 10
2-2-3- Scrambler ……………………………………………………………………. 11
2-2-4- کدینگ و اینترلیوینگ خارجی ………………………………………… 12
2-2-5- کدینگ داخلی ………………………………………………………………… 14
2-2-6- اینترلیوینگ داخلی …………………………………………………………… 15
2-2-6-1- اینترلیوینگ داخلی روی بیتها …………………….. 15
2-2-6-2- اینترلیوینگ داخلی روی سمبلها ……………….. 19
2-2-7- Signal Constellation ……………………………………………… 20
2-2-8- ساختار فریم OFDM ……………………………………………………… 22
2-3- نحوه پوشش DVB-T ………………………………………………………………………. 33
2-4- توان فرستندههای DVB-T …………………………………………………………… 35
2-5- بررسی تابع ابهام سیگنال DVB-T …………………………………………………… 35
2-5-1- تابع ابهام DVB-T ………………………………………………………… 36
فصل سوم: معرفی روشهای وفقی حذف تداخل در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T و چگونگی آشکارسازی هدف در آنها …………….. 42
3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………….. 42
3-2- جایگاه و عملکرد فیلترهای وفقی در رادارهای پسیو ……………………….. 43
3-3- معرفی روشهای وفقی حذف تداخل ………………………………………………… 47
3-3-1- فیلتر وینر …………………………………………………………………………. 47
3-3-2- الگوریتم LMS ………………………………………………………………… 49
3-3-3- الگوریتم NLMS …………………………………………………………… 52
3-3-4- الگوریتم VSLMS و VSNLMS …………………………….. 53
3-3-5- الگوریتم RLS ………………………………………………………………… 55
3-3-6- الگوریتم Fast-RLS ……………………………………………………… 56
3-4- مقایسه پیچیدگی محاسباتی روشهای وفقی ………………………………….. 60
3-5- آشکارساز GLR …………………………………………………………………………………. 61
فصل چهارم: نتایج شبیهسازی در بررسی عملکرد فیلترهای وفقی در حذف تداخل و آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال ……… 64
4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………….. 64
4-2- تنظیم مناسب پارامترهای فیلترهای وفقی ………………………………………… 66
4-2-1- تنظیممناسب پارامترهای فیلترهای وفقی خانواده LMS . 66
4-2-2- تنظیممناسب پارامترهای فیلترهای وفقی خانواده RLS . 72
4-3- بررسی و مقایسه عملکرد فیلترهای وفقی در حذف تداخل ……………….. 74
4-4- آشکارسازی هدف …………………………………………………………………………………. 82
فصل پنجم: نتیجه و پیشنهاد برای پژوهشهای آتی ………………………………………… 93
5-1- نتیجه ………………………………………………………………………………………………….. 93
5-2- پیشنهاد برای پژوهشهای آتی …………………………………………………………… 95
– فهرست منابع …………………………………………………………………………………………………………….. 96
– چکیده به زبان انگلیسی …………………………………………………………………………………………….. 101
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
1-1: قابلیت رزولوشن در برد برای چند سیگنالینگ مختلف 4
2-1: اطلاعات کد کانولوشن با نرخهای متفاوت 14
2-2-الف: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون QPSK 16
2-2-ب: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون 16-QAM 16
2-2-ج: حاصل نگاشت بیت در مدولاسیون 64-QAM 16
2-3: مشخصات فریم OFDM و مقادیر ممکن برای Tu و ∆ در فریم OFDM 22
2-4-الف: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند 6 مگاهرتز 23
2-4-ب: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند 7 مگاهرتز 23
2-4-ج: مقادیر ممکن برای طول سمبل و زمان محافظ در پهنای باند 8 مگاهرتز 23
2-5: محل پایلوتهای پیوسته در هر سمبل OFDM 25
2-6: شماره حاملهای TPS در هر سمبل OFDM 26
2-7: سیگنالینگ و فرمت TPS 27
2-8: تشخیص شماره فریم در سوپر فریم 28
2-9: تشخیص نوع مدولاسیون مورد استفاده 28
2-10: تشخیص نرخ کدینگ داخلی 28
2-11: تشخیص زمان محافظ 29
2-12: تشخیص نوع مود ارسالی 29
2-13: نگاشت بیتهای cell_info 29
2-14: اطلاعات مربوط به نرخ بیت ارسالی (Mbits/sec) بر حسب اطلاعات مدولاسیونها و نرخ کدینگ متفاوت 32
2-15: نسبت C/N مورد نیاز برحسب نوع کانال و اطلاعات مدولاسیون و نرخ کدینگ 32
2-16: شهرهای تحت پوشش DVB-T در ایران 34
2-17: پارامترهای سیگنال انتخابی در رسم تابع ابهام 37
3-1: طول فیلتر وفقی مورد نیاز و حجم محاسبات در الگوریتمهای RLS و FTF-RLS 61
4-1: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامتر μ در الگوریتم LMS 67
4-2: میزان تضغیف کلاتر بر حسب پارامتر μx در الگوریتم NLMS 68
4-3: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامترهای ρ و μmin در الگوریتم VSLMS در حالت کلاتر با داپلر صفر، 5/0 و 10 هرتز 70
4-4: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامترهای ρ و μmin در الگوریتم VSNLMS در حالت کلاتر با فرکانس داپلر صفر، 5/0 و 10 هرتز 71
4-5: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامتر λ در الگوریتم RLS 73
4-6: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامتر λ در الگوریتم FT-RLS 73
فهرست شکلها
عنوان صفحه
1-1: هندسه دو پایه رادار پسیو 3
1-2: مدلی از کانال مراقبت در رادار پسیو 5
2-1: ساختار کلی فرستنده DVB-T 8
2-2: جزییات ساختار فرستنده DVB-T 9
2-3: دنباله خروجی MPEG-2 10
2-4: ساختار scrambler در DVB-T 11
2-5: فرمت دنباله خروجی scrambler 12
2-6: دنباله ارسالی بعد از کدینگ خارجی 13
2-7: بلوک دیاگرام اینترلیوینگ خارجی و دیاینترلیوینگ 13
2-8: دنباله ارسالی بعد از اینترلیوینگ خارجی 13
2-9: ساختار کد کانولوشن مادر با نرخ 2/1 14
2-10-الف: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون QPSK 16
2-10-ب: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون 16-QAM 17
2-10-ج: اینترلیوینگ داخلی در حالت غیر سلسله مراتبی برای مدولاسیون 64-QAM 17
2-11-الف: اینترلیوینگ داخلی در حالت سلسله مراتبی برای مدولاسیون 16-QAM 18
2-11-ب: اینترلیوینگ داخلی در حالت سلسله مراتبی برای مدولاسیون 64-QAM 19
2-12-الف: مدولاسیون QPSK با کد گری 21
2-12-ب: مدولاسیون 16-QAM با کد گری 21
2-12-ج: مدولاسیون 64-QAM با کد گری 21
2-13: ساختار فریم OFDM و محل پایلوتها 24
2-14: نحوه پوشش استاندارد DVB-T روی کره زمین 33
2-15: تابع ابهام سیگنال DVB-T 37
2-16: تابع ابهام در حالت دوبعدی بر حسب زمان 39
2-17: بلوک دیاگرام حذف پیکهای اضافی در سیگنالینگ DVB-T 39
2-18-الف: حذف پیکهای بین سمبلی از تابع ابهام 40
2-18-ب: حذف پیکهای درون سمبلی از تابع ابهام 40
2-18-ج: حذف تمام پیکهای اضافی از تابع ابهام 41
3-1: سیگنالهای دریافتی در کانال مرجع و مراقبت در رادار پسیو 42
3-2-الف: ترکیب کننده خطی وفقی 44
3-2-ب: ساختار فیلتر Transversal 45
3-3: ساختار فیلتر Transversal در رادار پسیو 45
3-4: ساختار وفقی در رادار پسیو 46
3-5: بلوک دیاگرام فیلتر Fast-RLS 57
4-1: همگرایی وزن مربوط به سیگنال مسیر مستقیم در الگوریتمهای خانواده LMS 75
4-2: همگرایی وزن کلاتر در الگوریتمهای خانواده LMS 75
4-3: همگرایی وزن مسیر مستقیم در الگوریتمهای RLS و FT-RLS 76
4-4: همگرایی وزن کلاتر در الگوریتمهای RLS و FT-RLS 76
4-5: همگرایی وزن کلاتر برای تمام الگوریتمهای وفقی مورد نظر 77
4-6: میزان تضعیف در الگوریتمهای وفقی بر حسب فرکانس داپلر 79
4-7: مقاسیه میزان تضغیف تداخل بر حسب فرکانس داپلر در دو الگوریتم RLS و FT-RLS 80
4-8: میزان تضغیف تداخل بر حسب فرکانس داپلر برای داده با طول 20 میلیثانیه 82
4-9: تابع ابهام سه بعدی سیگنالینگ DVB-T پیش از حذف پیکهای مزاحم 83
4-10: تابع ابهام دو بعدی سیگنالینگ DVB-T، تابع ابهام بر حسب زمان 83
4-11: تابع ابهام سه بعدی سیگنالینگ DVB-T پس از حذف پیکهای مزاحم 84
4-12: تابع ابهام دو بعدی پس از حذف و کاهش پیکهای ناخواسته 85
4-13-الف: خروجی فیلتر منطبق اعمالی بر سیگنالینگ DVB-T بدون ایجاد بهبود در تابع ابهام 85
4-13-ب: خروجی فیلتر منطبق بر سیگنالینگ DVB-T پس از ایجاد بهبود در تابع ابهام 86
4-14: خروجی فیلتر منطبق پس از اعمال الگوریتم RLS و بدون بهبود در تابع ابهام 87
4-15: خروجی فیلتر غیرمنطبق پس از اعمال الگوریتم RLS در حالت ایجاد بهبود در تابع ابهام 88
4-16: نمودار احتمال آشکارسازی هدف بر حسب SNR برای الگوریتم RLS 90
4-17: نمودار احتمال آشکارسازی هدف بر حسب SNR برای الگوریتم FT-RLS 91
4-18: مقایسه عملکرد آشکارسازی دو الگوریتم RLS و FT-RLS برای هدفی با داپلر 200 هرتز 91
4-19: مقایسه عملکرد آشکارسازی دو الگوریتم RLS و FT-RLS برای هدفی با داپلر 100 هرتز 92
4-20: مقایسه عملکرد آشکارسازی دو الگوریتم RLS و FT-RLS برای هدفی با داپلر 50 هرتز 92
MACROBUTTON MTEditEquationSection2 Equation Chapter 1 Section 1 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 1 h * MERGEFORMAT
1- مقدمهای بر رادار پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
1- 1- مقدمه
رادار سیستمی الکترومغناطیسی است که در حالت ساده متشکل از یک فرستنده و یک گیرنده میباشد. از سیگنالینگهای متفاوتی در فرستنده رادار میتوان استفاده کرد، سیگنالینگ مورد استفاده بنا به ماموریت و نوع رادار انتخاب میشود. در گیرنده رادار با دریافت اکوهای بازگشتی از اهداف، آشکارسازی و استخراج پارامترهای آنها انجام میشود. رادارها را بر اساس محل قرار گرفتن گیرنده و فرستنده به رادارهای تک پایه، دو پایه و یا چند پایه تقسیمبندی میکنند. از آنجایی که در

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *