CHƯƠNG 4: SỬ DỤNG DSP KHẢ TRÌNH TRONG XỬ LÝ DÀN ANTEN
4.3 Các kỹ thuật tạo búp sóng tuyến tính
4.3.4 Sự thích ứng tín hiệu mờ
Để thực hiện một bộ tạo búp sóng tuyến tính tối ưu, cần thiết phải hướng dẫn các trọng số tạo búp sóng sử dụng một tín hiệu tham khảo. Tuy nhiên, trong nhiều ứng dụng, một tín hiệu tham khảo là không khả dụng hoặc sẽ chiếm các tài nguyên hệ thống.
Các mẫu thời gian được dành cho các tiền tố hoặc phần trung gian, nghĩa là sẽ giảm băng thông dùng để việc mang tải trọng ký hiệu truyền thông.
Một bộ thu hoặc không biết hoặc không thể sử dụng một chuỗi hướng dẫn của tín hiệu do các trường hợp đồng bộ hóa hay khuôn dạng điều chế thực tế không được biết từ ban đầu.
Với các trường hợp này, thay vì sử dụng một tín hiệu tham khảo thực tế để xử lý bình phương cực tiểu, chỉ biết các thuộc tính của tín hiệu được khai thác. Nếu càng biết nhiều về tín hiệu thì hiệu năng tạo búp sóng càng tốt hơn. Tuy nhiên, các thuộc tính tín hiệu rất yếu, ví dụ như modul không đổi, tuần hoàn tĩnh, hay các tín hiệu cụm thường có khả năng hướng dẫn các bộ tạo búp sóng tốt.
Một thủ tục chung cho việc khai thác thuộc tính dùng sự tối ưu hóa các hướng qua lại trên (32) [6]. £ là một tập hợp ràng buộc tín hiệu, thực hiện lặp các bước sau cho tới khi các trọng số hội tụ:
1. Tìm kiếm s nhỏ hơn để
2
arg min 2 s
s Xw s
∈ s
= −
£ (69)
2. Tìm w tối ưu dựa trên s
( H ) 1 H
w= X X − X s (70)
3. Trở về bước 1.
Nhớ rằng (70) cũng có thể được viết là
1 H
w R Q s= x− (71)
Điều này được thực hiện dễ dàng bằng việc tính toán phép phân tích QR của ma trận số liệu thu X cải tiến. Với nhiều tập hợp ràng buộc tín hiệu, chúng ta có thể quyết định (69) chính xác hoặc trong vài trường hợp thực hiện giải pháp xấp xỉ, như việc tìm kiếm một dạng sóng gần giống trong tập hợp ràng buộc, hoặc một chòm sao gần nhất.
Thủ tục này được tham khảo để khôi phục thuộc tính và có thể bao gồm một số lớn các thủ tục khác như phục hồi modul tín hiệu, hoặc điều chế và giải điều chế tín hiệu.
Sơ đồ khối của một bộ tạo búp sóng mờ tổng quát được biểu diễn trong hình 4.5.
Tín hiệu tham khảo được quyết định từ đầu ra của một bước phục hồi thuộc tính phi tuyến gần giống một giải pháp cho trong (69). Trong một vài trường hợp nó là xấp xỉ để thực hiện nhiều hơn một lần trải qua số liệu phù hợp với sự tối ưu hóa hướng qua lại được đưa ra trong (69) và (70).
BiÕn ®æi h¹
tÇn RF ADC
TÝnh to¸n Rxd Kh«i phôc thuéc tÝnh
( )
d n ˆ
( )
y n
1
xx xd
w R= − R
wH
Hình 4.5: Bộ xử lý chung cho một bộ tạo búp sóng mờ
*) Các thuật toán modul không đổi
Trường hợp mà tập hợp ràng buộc tín hiệu là tập hợp các tín hiệu modul không đổi bao gồm nhiều kiểu điều chế quan trọng. Một số loại tín hiệu này bao gồm: FM, CDMA, PSK, MSK, và FSK. Các thuật toán modul không đổi thậm chí được sử dụng để tạo búp sóng các tín hiệu QAM thành công. Mặc dù có những dạng giảm Gradient của thuật toán modul không đổi, nhưng chúng hội tụ chậm và dễ gây mất điều chỉnh.
Bình phương nhỏ nhất của thuật toán modul không đổi có thể đạt được từ (69) như sau [8]
( ) ( ) 1 ( )
ˆ arg min , , d n d n µ w s X
= = %
( , , ) 1 H ( ) ( ) 2
n
w s X w x n d n
µ% ≡ N ∑ − (72)
Sử dụng d n( ) =1, có thể biến đổi NMSE trong (72) là:
(w s X, , ) N1 n { y n( ) 2 2 Re(d n y n*( ) ( ) ) 1}
µ% = ∑ − + (73)
Trong đó y n( ) ≡w x nH ( ) . Modul không đổi tối ưu d(n) mà cực tiểu hóa µ%(w s X, , )
được viết là:
( ) ( )
ˆ y n( )
d n = y n (74)
Kết quả trong (74) kết hợp với (70) tạo thành thuật toán modul không đổi đích đơn nhất. Các phương trình này có thể được thực hiện lặp lại trên cùng khối số liệu, hoặc có thể được thực hiện đệ quy từ một khối số liệu tới khối kế tiếp sử dụng các kết quả của phần 4.3.3. Trong trường hợp đệ quy có thể xem việc thiết lập λ nhỏ tại thời điểm bắt đầu và tăng dần λ theo hướng duy nhất khi thuật toán hội tụ.
Nếu tín hiệu modul không đổi trong môi trường, thuật toán đích đơn nhất thông thường sẽ thu tín hiệu có SINR lớn nhất. Về lý thuyết, lấy tín hiệu thu trừ đi tín hiệu này từ số liệu đã thu và áp dụng thuật toán với số liệu quay lại. Trên không gian con trực giao, các tín hiệu được sao chép lại. Có thể áp dụng trực tiếp sự thay đổi này tới các trọng số kích thược M×1, khác với kích thước đầy đủ của ma trận số liệu thu M N× . Tuy nhiên chỉ là xấp xỉ để giảm bớt sự ràng buộc tính trực giao chặt chẽ mỗi khi một vectơ trọng số bắt đầu hội tụ tới một tín hiệu khác. Vì vậy một thủ tục được đề xuất như một ràng buộc trực giao mềm, và nếu thiết lập nó chính xác thì có thể cho phép sao chép đồng thời tất cả các tín hiệu modul không đổi đã thu tại dàn [8].