Ứng dụng GSC giảm can nhiễu trong hệ thống thông tin không dây có trải góc đến của tín hiệu đến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - PHẠM VIỆT TUẤN ỨNG DỤNG GSC GIẢM CAN NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN KHÔNG DÂY CĨ TRẢI GĨC ĐẾN CỦA TÍN HIỆU ĐẾN Chun ngành: Kỹ thuật Điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Đỗ Hồng Tuấn Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày …… tháng …… năm …… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Tp HCM, ngày tháng năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạm Việt Tuấn Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 21/01/1982 Nơi sinh: Thừa Thiên Huế Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử MSHV: 09140032 I- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng GSC giảm can nhiễu hệ thống thông tin không dây có trải góc đến tín hiệu đến II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu tạo búp sóng, lọc tối ưu Wiener, lọc LCMV (Linearly Constrained Minimum Variance)  Tìm hiểu giải thuật GSC (Generalized Sidelobe Cancellers)  Nghiên cứu giải toán nhiều ràng buộc áp dụng giải thuật GSC  Áp dụng GSC cho toán giảm can nhiễu điều kiện lý tưởng  Áp dụng GSC cho toán giảm can nhiễu điều kiện thực tế  Thực mơ giải thuật chương trình Matlab, trình bày kết đồ thị số liệu III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ HỒNG TUẤN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Em xin gửi đến thầy Đỗ Hồng Tuấn lời cảm ơn chân thành Thầy trực tiếp hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi tài liệu việc sẵn sàng trao đổi email giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện - Điện tử trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh, người truyền đạt kiến thức cho em định hướng nghiên cứu cho em suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Cuối em xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn Phạm Việt Tuấn GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn thực đề tài “Ứng dụng GSC giảm can nhiễu hệ thống thơng tin khơng dây có trải góc đến tín hiệu đến” gồm có chương Chương trình bày sở lý thuyết cho giải thuật GSC vấn đề liên quan Chương đề giải thuật áp dụng cho toán lý tưởng thực tế Chương nêu kết đạt áp dụng giải thuật GSC chương kết luận hướng phát triển luận văn thạc sĩ Trong chương 1, sở lý thuyết giải thuật GSC cho trường hợp lý tưởng đưa Giải thuật GSC dựa yếu tố chính: vectơ lái s( ) , vectơ trọng số tĩnh (quiescient weight vectơ) w q , ma trận chắn (blocking matrix) Ca lọc Wiener Trong đó, luận văn giải điểm khó khăn giải thuật GSC cho trường hợp tổng quát nhiều ràng buộc đưa lời giải cho ma trận chắn Ca Trong chương 2, áp dụng giải thuật GSC cho toán cụ thể Bài toán 1, hai toán lý tưởng giảm can nhiễu với điều kiện ràng buộc Bài toán 3, hai toán lý tưởng giảm can nhiễu với nhiều điều kiện ràng buộc Với toán thực tế 5, giải thuật GSC thay đổi tương ứng với góc trải trung tâm tín hiệu mong muốn Qua giải thuật GSC, toán cho phép tìm số anten tối ưu góc đến tín hiệu mong muốn bị trải Bài tốn thực tế 8, kết hợp giải thuật GSC hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để giảm can nhiễu tốt xuất tín hiệu nhiễu góc đến tín hiệu nhiễu bị trải Trong chương 3, luận văn đưa kết đạt áp dụng giải thuật GSC nhằm giảm can nhiễu cho toán lý tưởng toán thực tế tương ứng với chương Kết thể qua đánh giá: đồ thị đáp ứng công suất Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn hay mẫu búp sóng (beam pattern) tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu SINR đầu vào anten đầu tạo búp sóng Với tốn lý tưởng, đồ thị đáp ứng công suất, điều kiện ràng buộc thõa mãn thể qua: góc đến tín hiệu mong muốn, đáp ứng cơng suất 0dB tương ứng với không bị suy hao; góc đến tín hiệu nhiễu biết trước góc đến, đáp ứng  (dB ) , tương ứng với suy hao hoàn toàn Ngoài ra, với tín hiệu nhiễu khơng biết trước góc đến, cơng suất bị suy giảm mạnh (lớn mức 60(dB ) ) Trên bảng kết tỉ số SINR, ta thấy tỉ số SINR tăng lên từ ban đầu 60(dB ) đầu vào anten, lên mức vài dB đến vài chục dB Ngoài ra, số anten tăng lên, ta đạt tỉ số SINR tốt Với tốn thực tế, góc đến tín hiệu mong muốn bị trải tốn 5, 6, Với giả thiết góc đến trải xung quanh góc trung tâm theo phân bố phân bố Gauss Kết dẫn đến tín hiệu mong muốn xem tín hiệu nhiễu bị làm suy hao, nên tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu bị giảm mạnh Để tăng tỉ số SINR, ta cần cài đặt lại trọng số cho tạo búp sóng Với giải thuật GSC thực lại theo góc đến tín hiệu mong muốn, đồ thị đáp ứng công suất chuyển búp sóng đến góc đến trung tâm mà đảm bảo điều kiện ràng buộc với can nhiễu biết trước làm suy giảm can nhiễu trước góc đến Đồng thời tỉ số SINR cải thiện đáng kể qua bảng số liệu SINR Với toán thực tế 8, 9, xuất tín hiệu nhiễu với cơng suất lớn, góc đến tín hiệu nhiễu khơng biết trước bị trải sau cài đặt thông số cho tạo búp sóng Ta kết hợp giải thuật GSC hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để làm giảm biên độ búp sóng phụ nhằm làm đáp ứng cơng suất tín hiệu nhiễu có góc đến ngồi búp sóng bị suy giảm nhiều Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Tóm lại, luận văn giải trường hợp lý tưởng tổng quát nhiều điều kiện ràng buộc cho giải thuật GSC thể kết đồ thị đáp ứng công suất tính tốn SINR tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu Luận văn đưa giải pháp hiệu cho trường hợp thực tế góc đến tín hiệu mong muốn bị trải xung quanh góc đến trung tâm theo phân bố biết trước; xuất tín hiệu nhiễu góc đến tín hiệu nhiễu bị trải Các giải pháp cho toán thực tế thực lại giải thuật GSC ứng với góc trải trung tâm, điều chỉnh độ rộng búp sóng theo số anten hay kết hợp hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để làm giảm búp sóng phụ Đề tài đưa ba hướng phát triển chính: Áp dụng giải thuật thích nghi (adaptive algorithm) LMS, RLS, … thay lời giải tối ưu lọc Wiener giải thuật GSC Tìm kiếm phương pháp giữ ổn định cho giải thuật GSC gặp lỗi vectơ lái (steering vector errors) Và nghiên cứu giải thuật GSC áp dụng cho tín hiệu băng rộng (broad band) Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG GSC GIẢM CAN NHIỄU TRONG HỆ THỐNG THƠNG TIN KHƠNG DÂY CĨ TRẢI GĨC ĐẾN CỦA TÍN HIỆU ĐẾN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO GIẢI THUẬT GSC .15 1.1 Bộ lọc Wiener 15 1.2 Bộ lọc LCMV (Linearly Constrained Minimum Variance) 19 1.3 Giải thuật GSC (Generalized Sidelobe Cancellers) 23 1.4 Cách tìm ma trận chắn (blocking matrix) C a 28 1.4.1 Ma trận chiếu (projection matrix) 28 1.4.2 Thủ tục Gram-Schmidt (Gram-Schmidt Process) 29 1.4.3 Ma trận chắn (blocking matrix) C a 31 1.5 Tín hiệu trải góc đến 32 1.6 Các hàm cửa sổ 33 CHƯƠNG 2: GIẢI THUẬT GSC CHO CÁC BÀI TỐN GIẢM CAN NHIỄU 38 2.1 Các tốn lý tưởng 38 2.2 Các toán thực tế 39 2.3 Giải thuật cho toán lý tưởng 42 2.4 Giải thuật cho toán lý tưởng 48 2.5 Giải thuật cho toán lý tưởng 53 2.6 Giải thuật cho toán lý tưởng 55 Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 2.7 Giải thuật cho toán thực tế 63 2.8 Giải thuật cho toán thực tế 67 2.9 Giải thuật cho toán thực tế 72 2.10 Giải thuật cho toán thực tế 73 2.11 Giải thuật cho toán thực tế 77 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ÁP DỤNG GSC CHO CÁC BÀI TOÁN GIẢM CAN NHIỄU .82 3.1 Kết GSC cho toán lý tưởng 82 3.1.1 Số anten M = 10 82 3.1.2 Số anten M = 16 84 3.2 Kết GSC cho toán lý tưởng 87 3.2.1 Số anten M = 10 87 3.2.2 Số anten M = 16 89 3.3 Kết GSC cho toán lý tưởng 92 3.3.1 Số anten M = 10 92 3.3.2 Số anten M = 16 95 3.4 Kết GSC cho toán lý tưởng 96 3.4.1 Số anten M = 10 97 3.4.2 Số anten M = 16 100 3.5 Kết GSC cho toán thực tế 102 3.5.1 Số anten M = 10 102 3.5.2 Số anten M = 16 105 3.6 Kết GSC cho toán thực tế 107 3.6.1 Số anten M = 10 108 3.6.2 Số anten M = 16 110 Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 3.7 Kết GSC cho toán thực tế 113 3.7.1 Số anten ứng với độ rộng -3dB búp sóng 113 3.7.2 Khi độ rộng búp sóng q lớn so với độ trải 114 3.7.3 Khi độ rộng búp sóng nhỏ so với độ trải 115 3.7.4 Tìm số anten để độ rộng búp sóng phù hợp với độ trải 116 3.8 Kết GSC cho toán thực tế 117 3.8.1 Số anten M = 16 117 3.8.2 Số anten M = 30 119 3.9 Kết GSC cho toán thực tế 123 3.9.1 Số anten M = 16 124 3.9.2 Số anten M = 30 126 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 129 4.1 Kết luận luận văn 129 4.2 Hướng phát triển luận văn 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 Trang GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 3.9 Kết GSC cho toán thực tế BÀI TOÁN THỰC TẾ 9: Áp dụng giải thuật GSC để cài đặt lại thơng số cho tạo búp sóng (beamformer) nhằm giảm can nhiễu giữ tín hiệu mong muốn: Tín hiệu mong muốn đến góc 00 cơng suất trung bình -60 dBm Tín hiệu nhiễu với góc đến khơng biết trước (giả sử đến 600) với cơng suất trung bình dBm Sau cài đặt, góc đến tín hiệu nhiễu bị trải xung quanh giá trị trung tâm   600 theo phân bố với khoảng trải  50 , 50    Ta sử dụng hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để giảm sidelobe mẫu búp sóng, từ giảm tín hiệu nhiễu góc đến bị trải KẾT QUẢ Trang 123 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 3.9.1 Số anten M = 16 Ideal desired signal Int (Unknow)   600 Spread interval Hình 3.16a Các hàm cửa sổ Hamming, Hanning với M = 16 Ideal desired signal Int (Unknow)   600 Spread interval Hình 3.16b Các hàm cửa sổ Kaiser, Chebyshev với M = 16 Trang 124 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Số anten M = 16 SINR_element -60 dB SINR_optinum 21.4171 dB SINR_int1_scattering -28.4667 dB SINR_Hamming -26.4551 dB SINR_Hanning -26.0420 dB SINR_Gauss -25.7607 dB SINR_Kaiser -25.2322 dB SINR_Chebyshev -25.6357 dB Bảng 3.16 SINR BÀI TOÁN với M = 16 Nhận xét kết quả:  Trên bảng SINR, xuất tín hiệu nhiễu bị trải khơng cịn đến với góc đến ban đầu, SINR giảm xuống từ 21.4171 dB đến -28.4667 dB  SINR sử dụng hàm cửa sổ Hamming (-26.4551 dB), Hanning (26.0420 dB), Gauss (-25.7607 dB), Kaiser (-25.2322 dB), Chebyshev (25.6357 dB) không tăng lên đáng kể  Lý SINR khơng tăng lên, với số anten M = 16, sử dụng hàm cửa sổ, sidelobe giảm khơng đủ bù cho việc giảm đáp ứng tín hiệu mong muốn, tín hiệu nhiễu Trang 125 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn 3.9.2 Số anten M = 30 Ideal desired signal Int (Unknow)   600 Spread interval Hình 3.17a Các hàm cửa sổ Hamming, Hanning với M = 30 Trang 126 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn   600 Hình 3.17b Các hàm cửa sổ Kaiser, Chebyshev với M = 30 Số anten M = 30 SINR_element -60 dB SINR_optinum 32.3958 dB SINR_int1_scattering -23.7096 dB SINR_Hamming -7.8536 dB SINR_Hanning -0.3132 dB SINR_Gauss -3.8850 dB SINR_Kaiser -0.2514 dB SINR_Chebyshev -2.9599 dB Trang 127 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Bảng 3.17 SINR BÀI TOÁN với M = 30 Nhận xét kết quả:  Trên bảng SINR, xuất tín hiệu nhiễu bị trải khơng cịn đến với góc đến ban đầu, SINR giảm xuống từ 32.3958 dB đến -23.7096 dB  Khi sử dụng hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev, SINR tăng lên  Trong đó, SINR hàm cửa sổ Hanning (-0.3132 dB) Kaiser (-2.6756 dB) cho kết tốt  Trên đồ thị, ta thấy cửa sổ Hanning Kaiser giảm sidelobe xa mainlobe tốt hơn, sidelobe gần mainlobe Hamming Chebyshev lại tốt  Trên đồ thị, để giảm sidelobe so với mẫu búp sóng optinum độ rộng mainlobe bị tăng lên, trả giá cho việc giảm sidelobe  Đồng thời, việc làm giảm sidelobe làm cho biên độ tín hiệu mong muốn bị suy giảm vài dB, khơng giữ nguyên ban đầu Trang 128 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận luận văn Cấu trúc dãy anten cách tạo búp sóng (beamformer) kết hợp giải thuật GSC cho phép thay đổi tính định hướng dãy anten cách linh hoạt cách cài đặt trọng số cho dãy anten mà không cần thay đổi phần cứng Với cấu trúc dãy anten tạo búp sóng, ứng với góc đến tín hiệu, cho ta vectơ lái (steering vector) tương ứng Kết hợp với giải thuật GSC cho ta đáp ứng công suất mong muốn Với hai tín hiệu đến dãy anten tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu, chúng có góc đến khác nhau, từ tạo thành vectơ lái khác nhau, tương ứng có đáp ứng cơng suất vectơ lái khác Như vậy, mục đích giải thuật GSC tạo đáp ứng cơng suất giữ ngun tín hiệu mong muốn, đồng thời suy giảm mạnh tín hiệu nhiễu Trong chương luận văn, sở lý thuyết giải thuật GSC cho trường hợp lý tưởng đưa Trường hợp lý tưởng nghĩa góc đến tín hiệu góc đến xác định, biết trước khơng biết trước, giả thiết đặt toán Giải thuật GSC áp dụng cho toán lý tưởng chia làm hai loại: toán lý tưởng ràng buộc toán lý tưởng nhiều ràng buộc Bài toán lý tưởng ràng buộc với ý nghĩa ràng buộc giữ nguyên công suất tín hiệu mong muốn đầu tạo búp sóng Bài tốn lý tưởng nhiều ràng buộc với ý nghĩa ngồi giữ ngun cơng suất tín hiệu mong muốn cịn cho đáp ứng cơng suất tín hiệu nhiễu có góc đến biết trước Giải thuật GSC dựa yếu tố chính: vectơ lái s( ) , vectơ trọng số tĩnh (quiescient weight vectơ) w q , ma trận chắn (blocking matrix) Ca lọc Wiener Trong đó, luận văn giải điểm khó khăn giải thuật GSC cho trường hợp tổng quát nhiều ràng buộc đưa lời giải cho ma trận chắn Ca Trang 129 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Trong chương 2, áp dụng giải thuật GSC cho toán cụ thể Bài toán 1, hai toán lý tưởng giảm can nhiễu với điều kiện ràng buộc Bài toán 3, hai toán lý tưởng giảm can nhiễu với nhiều điều kiện ràng buộc Với toán thực tế 5, giải thuật GSC thay đổi tương ứng với góc trải trung tâm tín hiệu mong muốn Qua giải thuật GSC, tốn cho phép tìm số anten tối ưu góc đến tín hiệu mong muốn bị trải Bài toán thực tế 8, kết hợp giải thuật GSC hàm cửa sổ để giảm can nhiễu tốt xuất tín hiệu nhiễu góc đến tín hiệu nhiễu bị trải Trong chương 3, luận văn đưa kết đạt áp dụng giải thuật GSC nhằm giảm can nhiễu cho toán lý tưởng toán thực tế Kết thể qua đánh giá: đồ thị đáp ứng cơng suất hay mẫu búp sóng (beam pattern) tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu SINR đầu vào anten đầu tạo búp sóng Với tốn lý tưởng, đồ thị đáp ứng công suất, điều kiện ràng buộc thõa mãn thể qua: góc đến tín hiệu mong muốn, đáp ứng công suất 0dB tương ứng với khơng bị suy hao; góc đến tín hiệu nhiễu biết trước góc đến, đáp ứng  (dB ) , tương ứng với suy hao hồn tồn Ngồi ra, với tín hiệu nhiễu khơng biết trước góc đến, cơng suất bị suy giảm mạnh (lớn mức 60(dB ) ) Với trọng số tối ưu tìm qua giải thuật GSC, cho ta đồ thị đáp ứng cơng suất làm suy hao tín hiệu nhiễu xuất với búp sóng phụ có mức độ suy hao 12(dB ) Khi số anten lớn, ta đạt độ rộng búp sóng nhỏ, tương ứng với độ phân giải chọn lọc tín hiệu mong muốn tốt, đỉnh búp sóng phụ thấp hơn, tín hiệu nhiễu với góc đến khơng biết trước giảm mạnh Với toán lý tưởng, bảng kết tỉ số SINR, ta thấy tỉ số SINR tăng lên từ ban đầu 60(dB ) đầu vào anten, lên mức vài dB đến vài chục dB Ngoài ra, số anten tăng lên, ta đạt tỉ số SINR tốt Trang 130 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Với tốn thực tế, góc đến tín hiệu mong muốn bị trải tốn 5, 6, Với giả thiết góc đến trải xung quanh góc trung tâm theo phân bố phân bố Gauss Kết dẫn đến tín hiệu mong muốn xem tín hiệu nhiễu bị làm suy hao, nên tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu bị giảm mạnh Để tăng tỉ số SINR, ta cần cài đặt lại trọng số cho tạo búp sóng Với giải thuật GSC thực lại theo góc đến tín hiệu mong muốn, đồ thị đáp ứng cơng suất chuyển búp sóng đến góc đến trung tâm mà đảm bảo điều kiện ràng buộc với can nhiễu biết trước làm suy giảm can nhiễu trước góc đến Đồng thời tỉ số SINR cải thiện đáng kể qua bảng số liệu SINR Với tốn thực tế 8, 9, xuất tín hiệu nhiễu với cơng suất lớn, góc đến tín hiệu nhiễu khơng biết trước bị trải sau cài đặt thơng số cho tạo búp sóng Ta kết hợp giải thuật GSC hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để làm giảm biên độ búp sóng phụ nhằm làm đáp ứng cơng suất tín hiệu nhiễu có góc đến ngồi búp sóng bị suy giảm nhiều Kết cho ta thấy đồ thị mẫu búp sóng Thêm nữa, hai cửa sổ Kaiser Chebyshev cịn cho phép ta thiết kế độ suy hao búp sóng phụ, nhiên trả giá cho việc búp sóng lớn hơn, đáp ứng cơng suất tín hiệu mong muốn bị giảm Tóm lại, luận văn giải trường hợp lý tưởng tổng quát nhiều điều kiện ràng buộc cho giải thuật GSC thể kết đồ thị đáp ứng công suất tính tốn SINR tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu mong muốn tín hiệu nhiễu Luận văn đưa giải pháp hiệu cho trường hợp thực tế góc đến tín hiệu mong muốn bị trải xung quanh góc đến trung tâm theo phân bố biết trước; xuất tín hiệu nhiễu góc đến tín hiệu nhiễu bị trải Các giải pháp cho toán thực tế thực lại giải thuật GSC ứng với góc trải trung tâm, điều chỉnh độ rộng búp sóng theo số anten hay kết hợp Trang 131 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn hàm cửa sổ Hamming, Hanning, Gauss, Kaiser, Chebyshev để làm giảm búp sóng phụ Kết thể đồ thị đáp ứng cơng suất tính tốn SINR tỉ số cơng suất trung bình tín hiệu nhiễu 4.2 Hướng phát triển luận văn Đề tài có ba hướng phát triển sau: Trong giải thuật GSC lý tưởng, ta sử dụng lời giải lọc Wiener với giả thiết liệu tín hiệu đến liệu dừng, tương ứng với ma trận tự tương quan R vectơ tương quan chéo p không đổi theo thời gian, nhiên thực tế ta khó có liệu vậy, nên yêu cầu phải sử dụng giải thuật thích nghi (adaptive algorithm) LMS, RLS, … Trong giải thuật thích nghi áp dụng cho tạo búp sóng, ta cần cập nhật trọng số theo liệu nhận được, vấn đề hội tụ lời giải tối ưu Wiener, khối lượng tính tốn tốc độ hội tụ vấn đề Áp dụng giải thuật thích nghi đánh giá kết hướng nghiên cứu đề tài Trong thực tế, ngồi trường hợp góc đến bị trải xét luận văn, ta gặp phải nhiều vấn đề khác làm cho vectơ lái khơng cịn (mismatch steering vector) theo giả thiết ban đầu anten không cách nhau, độ lợi anten khác nhau, … Giải thuật GSC cải tiến để cho kết đáp ứng công suất tỉ số SINR thay đổi giới hạn cho phép Hiện tại, số phương pháp giữ ổn định kết SINR gặp lỗi vectơ lái (steering vector errors) cho tạo búp sóng phương pháp tải đường chéo (diagonal loading method), phương pháp không gian vectơ riêng (eigenspace-based beamformer), phương pháp ràng buộc bình phương (quadratically constrained beamforming) , hay phương pháp WCPO (worst-case performance optimization) Tuy nhiên, phương pháp không áp dụng cho cấu trúc giải thuật GSC, nên việc tìm kiếm phương pháp giữ ổn định cho GSC gặp lỗi vectơ lái hướng nghiên cứu đề tài Trang 132 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn Trong luận văn trên, ta giới hạn tần số băng hẹp (narrow band) tín hiệu đến, trường hợp tín hiệu đến băng rộng (broad band) áp dụng giải thuật GSC hay không Lúc này, tín hiệu có góc đến có nhiều vectơ lái khác nhau, giải thuật GSC cải tiến cho nhiều vectơ lái nào, câu hỏi cần nghiên cứu Trang 133 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Haykin Adaptive Filter Theory Prentice Hall, Third Edition, 1996 [2] B D Van Veen and K M Buckley, “Beam-forming: a versatile approach to spatial filtering” IEEE ASSP Magazine, vol 5, pp 4-24, Apr 1988 [3] L J Griffiths and C W Jim, “An alternative approach to linearly constrained adaptive beam-forming” IEEE Trans Antennas and Propagat.,vol AP-30, pp 27-34, Jan 1982 [4] L C Godara, “Application of antenna arrays to mobile communications, Part 11: beam-forming and direction-of-arrival considerations” Proc of the IEEE, vol 85, No 8, Aug 1997 [5] D.Asztely, B.Ottersten, and A.Swindlehurst: ‘A generalised array manifold model for wireless communication with local scattering’ IEEE Proc-Radar, Sonar Navig., Vol 145 1, February 1998 [6] J.Fuhl, A.F.Molisch, E Bonek: “Unified Channel Model for Mobile Radio Systems with Smart Antennas”, IEEE Proc-Radar, Sonar Navig., Vol 145 1, February 1998 [7] Leonardo Silva Resende, Richard Demo Souza, Maurice Gerard Bellanger: “Multi-Split Least-Mean-Square Adaptive Generalized Sidelobe Canceller for Narrowband Beamforming”, Proceedings of the 3rd International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis (2003) [8] Yinman Lee, Wen-Rong Wu: “An LMS-Based Adaptive Generalized Sidelobe Canceller with Decision Feedback”, 2005 IEEE [9] Neil K.Jablon: “Adaptive Beamforming with the Generalized Sidelobe Canceller in the Presence of Array Imperfections”, 1986 IEEE [10] Dimitris G Manolakis, Vinay K.Ingle, Stephen M Kogon: “Statistical and adaptive signal processing”, Artech House, 2005 Trang 134 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn [11] David F Griffiths “Introduction to Matlab”, University of Dundee, Stockhom, Sweden, 1997 [12] Meng H.Er, "Linear antenna array pattern synthesis with prescribed broad nulls", IEEE Trans on Antenna and propagation, vol.38, September 1990, pp: 1496-1498 [13] J.H Lee, K.P.Cheng, C.C.Wang, "Robust adaptive array beamforming under steering angle mismatch" Signal processing, vol.86, 2006, pp: 296-309 [14] Jian Li,Petre Stoica and Zhisong Wang "On Robust Beamforming and Diagonal Loading," IEEE Trans On Signal Processing, vol.51, No.7, 2003, pp: 1702-1715 [15] Sergiy A.Vorobyov, Alex B Gershman and Zhi-Quan Luo, "Robust adaptive beamforming using worst-case performance optimization: A solution to the signal mismatch problem," IEEE Trans on SP vol.51, 2003, pp: 313-324 [16] Petre Stoica, Zhisong Wang and Jian Li, "Robust Capon Beamforming," IEEE Signal Processing Lett, vol.10, 2003, pp: 172-175 [17] C.-C Lee, J.-H Lee, "Robust adaptive array beamforming under steering vector errors," IEEE Trans Antennas Propagat vol.45, January 1997, pp: 168175 [18] Harry L Van Trees, "Optimum Array Processing," A John Wiely Sons INC Publication, 2002 [19] B D Van Veen, “Minimum variance beamforming with soft re-sponse constraints,” IEEE Trans Signal Process., vol 39, no 9, pp.1964–1972, Sep 1991 [20] D D Feldman and L J Griffiths, “A projection approach for robust adaptive beamforming,” IEEE Trans Signal Process., vol 42, no 4, pp 867–876, Apr 1994 Trang 135 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn [21] H Krim and M Viberg, “Two decades of array signal processing research,” IEEE Signal Process Mag., vol 13, no 4, pp 67–94, Jul.1996 [22] H L Van Trees, Detection, Estimation, and Modulation Theory, Part IV, optimum Array Processing New York: Wiley, 2002 [23] S.Q.Wu and J.Y Zhang, “Anewrobust beamformingmethodwith antenna calibration errors,” in Proc IEEEWireless Commun Networking Conf., New Orleans, LA, Sep 1999, vol 2, pp 869–872 [24] R G Lorenz and S P Boyd, “Robust minimum variance beamforming,” IEEE Trans Signal Process., vol 53, no 5, pp 1684–1696,May 2005 [25] B D Carlson, “Covariance matrix estimation errors and diagonal loading in adaptive arrays,” IEEE Trans Aerosp Electron Syst., vol.24, no 4, pp 397– 401, Jul 1988 [26] S Shahbazpanahi, A B Gershman, and Z Q Luo, “Robust adaptive beamforming for general-rank signal models,” IEEE Trans Signal Processing, vol 51, pp 2257-2269, Sept 2003 [27] R A Monzingo and T W Miller, Introduction to adaptive arrays New York: Wiley, 1980 [28] Y Kameda and J Ohga, “Adaptive microphone-array system for noise reduction,” IEEE Trans Acoust., Speech, Signal Processing, vol 34, pp 13911400, Dec 1986 [29] Z Tian, K L Bell and H L Van Trees, "A recursive least squares implementation for LCMP beamforming under quadratic constraint", IEEE Trans Signal Processing, vol 49, no 6, pp 1138-1145, June, 2004 [30] S Zhang and I L Thng, "Robust preste ering derivative constraints for broadband antenna arrays," IEEE Trans Signal Processing, vol 50, no.I, pp 110, Jan 2002 Trang 136 GVHD: TS Đỗ Hồng Tuấn LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: PHẠM VIỆT TUẤN Ngày sinh: 21/01/1982 Lý lịch: Nơi sinh : Thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế Thường trú : Phường Thuận Lộc, thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế Dân tộc : Kinh Điện thoại : 0983477554 Tơn giáo: Khơng Email: phamviettuan@gmail.com Q trình đào tạo: Đại học Chế độ học : Chính quy Thời gian : Từ 5/9/2000 đến 30/06/2005 Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Ngành học : Điện tử - Viễn thông Cao học Chế độ học : Chính quy Thời gian : Từ 13/10/2009 đến Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Ngành học : Kỹ thuật Điện tử Q trình cơng tác Từ 7/2005 – 7/2006: Nhân viên kỹ thuật Trung tâm Điện thoại Di động CDMA SFone– Stelecom Từ 9/2006 – nay: Giảng viên Khoa Vật Lý, Đại học Sư Phạm Huế Trang 137 ... Luận văn thực đề tài ? ?Ứng dụng GSC giảm can nhiễu hệ thống thông tin khơng dây có trải góc đến tín hiệu đến? ?? gồm có chương Chương trình bày sở lý thuyết cho giải thuật GSC vấn đề liên quan Chương... ngành: Kỹ thuật Điện tử MSHV: 09140032 I- TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng GSC giảm can nhiễu hệ thống thông tin khơng dây có trải góc đến tín hiệu đến II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tìm hiểu tạo búp sóng,... búp sóng tỉ số tín hiệu nhiễu SINRin , SINRout  Áp dụng GSC cho việc giảm can nhiễu từ nhiều nguồn giữ tín hiệu mong muốn nguồn phát tín hiệu mong muốn có trải góc đến, với góc trải theo phân