اوردوفيكي الحجر الجيري

(كلية الإعلام والهندسة الكهربائية، جامعة خبى للهندسة، هاندان 056038)

: من أجل تحسين كثافة قناة المتعددة أداء الكشف عن إشارة، فإنه يقترح طريقة الكشف غير متماسك على أساس التمثيل متفرق. وتأخذ هذه الطريقة في الاعتبار التمثيل متفرق مبدأ وخصائصها، وإشارة التحلل متفرق، تحليل المكونات الرئيسية واستخراج ميزة على أساس إشارة، فإن القرار النهائي على إشارة باستخدام فرضية اختبار الأسلوب، الذي نفذ في الكشف عن إشارة بيئة كثيفة المتعددة. محاكاة نتائج جدوى الخطة المقترحة، بالمقارنة مع المخطط التقليدي وأداء الكشف عن النهج المقترح، فقد بينت النتائج أن الأسلوب لديه قدرات الكشف أفضل.

: إشارة الكشف؛ والتمثيل متفرق، كشف غير متماسك، قناة المتعددة الكثيفة

: كود TN914 الوثيقة: ADOI: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.02.020

شكل إشارة : اوردوفيكي الحجر الجيري إشارة مكثفة طريقة الكشف [J] Noncoherent تعدد تطبيقاته على أساس التمثيل متفرق، 2017،36 (2): 66-69.

0 مقدمة

مع تطور تكنولوجيا الاتصالات، ومستقبل تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية مواصلة التحرك نحو اتجاه الإرسال عالية السرعة، ومعايير شبكة الاتصالات المتنقلة تدريجيا نحو عصر 5G. مرشح 5G في تكنولوجيا الاتصالات، وتكنولوجيا الاتصالات ملليمتر موجة قد تصبح التكنولوجيا الرئيسية من الاتصالات المتنقلة من الجيل التالي. مما أدى إلى زيادة عرض النطاق الترددي انتقال المرض من خلال ارتفاع وتيرة الفرقة منخفضة، والحلول، ويمكن توفير عرض النطاق الترددي واسعة جود مكاسب نشر، والحد من الإشعاع إشارة، وما إلى ذلك من انخفاض استهلاك الطاقة والاتصالات البيئي الشبكات اللاسلكية أجهزة الاستشعار، والشبكات الجسم، وشبكات المناطق الشخصية وما شابه ذلك، أهمية لتطوير مستقبل الشبكات اللاسلكية [1].

في ملليمتر موجة تكنولوجيا الاتصالات، وغالبا ما يتم سيناريو نموذجي في المنزل، ولكن عندما عرض النطاق الترددي نظام البث اللاسلكي ما يزيد على 500 ميغاهيرتز، وإشارات الراديو يواجه هذه الخصائص المتعددة الكثيفة. لأن هناك الكثير عاكس في الأماكن المغلقة، وهذا إشارة المتعددة كثيفة سوف تكون معقدة جدا لتصميم إشارة الاستقبال يجلب العديد من المشاكل. في الضيق التقليدية / النطاق العريض النظم، التي تتألف عادة 3-10 إشارة المتعددة عموما يمكن أن يقدر من قبل القناة، والمتلقي معالجة الإشارات الخليع [2]، من خلال الحد من فعالية فقدان مكاسب التنوع الناجمة عن تعدد وتحسين أداء النظام. ومع ذلك، في ملليمتر موجة كبيرة عرض النطاق الترددي المكثف متعددة مسار، مسار يصل إلى عشرات إلى مئات من القطع. وهناك زيادة حادة في عدد من متعدد مسار، بحيث تردد أخذ العينات من المتلقي يصل الى عدة ميغاهيرتز، زيادة كبيرة في عدد من المتطلبات التناظرية وقوة الجهاز أخذ العينات، والمقابلة تعقيد قناة تقدير الخوارزمية هو أيضا عالية جدا. وعلاوة على ذلك، منذ الخليع الاستقبال يستقبل عددا كبيرا من الصنابير تحتاج إلى دمج، وهذا يجعل نظام استقبال إشارة معقدة جدا، الأجهزة تطالب ويصعب تحقيقه.

للتغلب على المشاكل المذكورة أعلاه، [3] ويعرض مخطط عرض النطاق الترددي المكثف عملية الكشف عن إشارة مبسطة (TransmittedReference، TR) تحت قناة متعددة مسار، هذا المخطط بمثابة إشارة انتقال إلى النموذج الأول، والثانية المجاورة تحميل إشارة من المعلومات المفيدة، وارتباط هذه الإشارات اثنين لا معالجة الإشارات، وتمكن تقدير القناة كفاءة والمتلقي الخليع. على الرغم من أن هذا الحل يقلل من كثافة استقبال المتعددة التعقيد، ولكن على حساب من نصف كفاءة الإرسال.

في السنوات الأخيرة، في قناة المتعددة الكثيفة هو كشف غير متماسك [45] (كشف NonCoherent، NCD) كان قلقا واسع النطاق، وهو ممثل تقنية الكشف الطاقة [67] (الطاقة الكاشف، ED). الكشف الطاقة لديها العديد من المزايا، مثل تقدير القناة، وتجنب الحاجة إلى بنية استقبال الخليع، والحد بشكل كبير من متطلبات لمزامنة نظم الاتصالات. هذه المزايا هي زيادة خفض تعقيد نظام الاتصالات اللاسلكية ويوفر خيارا قابلا للتطبيق لتطوير تكنولوجيات الاتصال عرض النطاق الترددي كبير المتعددة الكثيفة. ومع ذلك، فإن الكشف عن الطاقة غير متماسك القائمة من الضوضاء والأثر البيئي خطير، والاحتياجات أداء اكتشافه إلى تحسين.

إشارة متفرق نظرية التمثيل بسبب سحر فريدة من نوعها أصبحت موضوعا ساخنا في السنوات ال 20 الماضية صناعة إشارة مثيرة جدا للاهتمام [8]. متفرق يدل على أن إشارة ويمكن الحصول على التعبير أكثر إيجازا، بحيث المعلومات الكامنة في إشارة تتجلى المزيد من الإشارات بسهولة أكبر، ومعالجتها بسهولة أكبر [9]. في هذه الورقة، وميزة الكشف عن الطاقة التقليدية، لتوفير نظام الكشف عن إشارة على أساس معالجة الإشارات متفرق لتحسين أداء آلية الكشف غير متماسكة. وتصف هذه الورقة مبدأ التمثيل متفرق، ومن ثم يعطي إشارة التحلل على أساس التمثيل متفرق متفرق من الرئيسية تحليل عنصر وميزة إشارة الاستخراج، وأخيرا إلى إشارة القرار طريقة اختبار فرضية النهائي. للتحقق من مدى جدوى وفعالية الخطة المقترحة، مقارنة الصحيفة عن برامج المحاكاة التقليدية والطريقة المقترحة، فقد بينت النتائج أن المقترح القدرة على الكشف عن هذا البرنامج بشكل أفضل.

1 التمثيل متفرق

تمثيل متفرق [10] يشير إلى تحول في زائدة عن الحاجة أو قاموس كامل مع عدد قليل قياسات لتحديد خصائص الإشارة الأصلية. لنفترض أن القاموس overcomplete زائدة هو D = [D1، ...، DN]، يتم تعيين إشارة الدخل yRm، وهذا إشارة الدخل يمكن إعادة اعرب كما D x و عامل مصفوفة متفرق = [X1، ...، XN] T هو تركيبة خطية متفرق للتعبير عن

هنا، x هو إدخال إشارة معامل تمثيل متفرق ذ.

مشكلة تمثيل متفرق هو العثور ن 1 دقيقة. ويمثل صفر غير معامل س ذ. وغالبا ما تستخدم هذه المشكلة إلى حل مشكلة الأمثل، وهذا هو، مشكلة 0 القاعدة:

minx0s.t.y = DX (2)

حيث يمثل 00 النموذج، ودورها هو عدد غير الصفر إدخالات ملحوظ.

أبعد من ذلك، قد يكون الحل الأمثل ليعادل إيجاد الحل الأمثل لمحدبة تحت نموذج أيضا، وهذا النموذج هو كما يلي:

minx1s.t.y = DX (3)

من بينها، 11 يمثل النموذج.

هناك العديد من الخوارزميات لحل هذه المشكلة الأمثل، على سبيل المثال، التدرج الإسقاط خوارزمية [11]، خوارزمية الجشع [12]. هنا، كما المستخدمة هنا، تتبع خوارزمية (متعامد المباراة السعي، المرصد المغربي للسجون) المتعامدة خوارزمية مطابقة [13].

2 متفرق معالجة الإشارات

وفقا لمبدأ التمثيل متفرق، الأصلي إشارة نبض متفرق التحلل في القاموس الإفراط في كامل. في هذه العملية، اختر المناسب الإفراط كاملة القاموس هو عملية مهمة جدا، لأن العملية لا يؤثر فقط على تبعثر التمثيل إشارة متفرق، ولكن تؤثر أيضا على اختيار خصائص إشارة مفيدة. لخصائص إشارة المتعددة الكثيفة، القاموس القياسي متعدد القرار هو اختيار أكثر فعالية، مثل القواميس على أساس نظرية المويجات. يتم استخدام القاموس لمعالجة صورة المشهد الطبيعي في الأدب مسبق، ويكون أفضل أداء [14]. A ظيفة المويجات (ر) و وظيفة ملحق (ر) من خلال مقلاة على نطاق والتكبير متداخلة في نهاية المطاف تشكيل زائدة المويجات القاموس:

j، ك (ر) = 2-ي / 2 (2-JT-ك)

j، ك (ر) = 2-ي / 2 (2-JT-ك) (4)

كما المستخدمة هنا Symletes المويجات القاموس الإفراط في كامل كما القاموس زائدة [15].

وفقا للمعادلة (1) و (3)، وعلى أساس اختيار القاموس زائدة الإفراط في الكامل، ويمكن الحصول معاملات التمثيل متفرق مرة أخرى تمثيل الإشارة الأصلية الواردة، أي باستخدام خوارزمية والمويجات المرصد المغربي للسجون القاموس، قد تكون متحللة إشارة وردت معامل متفرق. في هذه العملية، يتم تحويل الإشارة المستلمة الأصلية في معاملات التحلل متفرق، معاملات الذي يحافظ على خصائص الإشارة الأصلية تصبح هدفا للمزيد من المعالجة.

عادة، فإن عدد الذرات الموجودة في القاموس هو أكبر من عدد من الإشارات الاستقبال، وذلك لتجنب حدوث مجموعة تردد للحفاظ على أعلى مستوى، فمن الضروري للحد من الأبعاد باستخدام ميزة استخراج. تحليل خوارزمية تخفيض البعد المستخدمة هنا، المكون الرئيسي.

لنفترض معاملات متفرقة دخلت لص = [P1، ...، PN]، أود أن تحويل هذه المعاملات إلى أقل بعدا ناقلات PV = [P1، ...، الكهروضوئية]، ويمكن التعبير عن هذه المشكلة على النحو التالي:

PV = E (ف p) (5)

حيث، الكهروضوئية معاملات تحليل المكون الرئيسي، والتي قد تمثل ناقلات معامل متفرق الأصلي في شكل الأبعاد منخفضة. E يحتوي على مصفوفة تغاير ص هو المتجه v المقابلة لأكبر القيم الذاتية، وتمثل p متوسط العينة.

وفي وقت لاحق، من خلال استخدام تمثيل متفرق من هذه المعاملات ومجموعة من تحليل عنصر أساسي، واستخراج ميزة لثلاث خصائص تكميم مختلفة التمييز إشارة، حيث تركيز الطاقة الأول:

3 اختبار الفرضيات بناء على إشارة الكشف عن

وتستخدم اختبارات فرضية الثنائية عادة في اختبار استراتيجية الكشف عن إشارة رقة يبني فرضية بناء على إشارة المقابلة للشكل الخصائص الإحصائية. وتعطى اختبار فرضية ثنائي عن طريق قياس مجموعة من الدول فرضية لتحديد ما إذا كانت الإشارة المطلوبة:

هو: لاغية الفرضية

H1: أخرى

هناك نوعان من الأخطاء: انذار كاذب PFA (عندما يتم تحديد H1، لكن القيمة الحقيقية هو) وغاب (عندما يتم تحديد هو، عندما تكون القيمة الحقيقية H1)، حيث عادة غاب كشف احتمال PD تمثل تكملة مجموعة.

لاحتمال الكشف عن انذار كاذب PFA وPD، يمكننا استخدام نظرية نايمان-بيرسون من [16] في الحصول عليها. عندما يتم الحصول على إشارة المتلقي، من خلال بعض المعالجة، إشارة الإحصائية التي يمكن التعبير عنها على النحو التالي:

و () = () + 2 (10)

أين هو 2 الفرق الضوضاء.

في هذه الحالة، على افتراض أن f () هو الموضوع إلى الخصائص الإحصائية لتوزيع جاوس، حيث وو مرجعية "()، وذلك للحصول على:

H0: و () -f "() = 2

H1: و () -f "() = S + 2 (11)

حيث، S هو متغير يميز 2.

ثم يتم تحليل الاحتمالات الإحصائية والمقابلة متغير مميزة الكشف عن إشارة الإحصائية، حيث هدفا يمكن حساب دالة الكثافة. عن طريق وضع سابقا من احتمال انذار كاذب، احتمال الكشف يمكن الحصول على حساب واحتمال الفعلي للانذار كاذب. في ظل هذه الظروف دالة الكثافة الاحتمالية هي:

حيث يمثل قيمة عتبة PFA.

نظرية NeymanPearson لحساب الاحتمال الفعلي للكشف والاحتمالات انذار كاذب هي:

4 المحاكاة العددية

في إطار منخفض كشف التعقيد غير متماسك، واحتياجات إشارة تعديل نظام التي ينبغي أخذها في الاعتبار. منذ الكشف غير متماسك لا يقدر على رد دفعة القناة، ووضع مرحلة التشكيل لا تنطبق، وبالتالي لا تستخدم تضمين إزاحة الطور (PSK) مرحلة التشكيل مثل. في هذه الورقة، وعندما يتحقق تعديل موقف نقل النبض (THPPM)، وقت وصول متعددة من وقت التنقل آلية التشكيل، والتي يمكن التعبير إشارة التضمين على النحو التالي:

حيث يمثل مدة بت واحد السل، فريق العمل هي مدة الإطار، لهجة زي عندما تسلسل شبه عشوائي، هو رمز فترات قليلا.

SV هنا باستخدام محاكاة نموذج القناة المتعددة المحدد IEEE مجموعة العمل 802.15.3a (TG). كما هو مبين في الشكل. 1 هو خط نموذجية من بعد انتقال البصر هو 1 ~ 4 م الاتصالات السيناريو كثيفة قناة المتعددة استجابة دفعة.

ويبين الشكل 2 حيث في عملية إشارة ترقق اختبار الفرضية، تحت يحتوي H0 الضوضاء البيضاء فقط مضافة، بينما يحتوي على أقل H1 الضوضاء واستقبال الإشارات المتعددة. وكما يتبين من الشكل، نوعين من الإشارات هي قريبة جدا من اكتساب مجال إشارة الأصلي الحقيقي، وبعد معالجة من خلال تمثيل متفرق وقد أظهرت معلومات مميزة، ولكن المساحة ميزة كبيرة نسبيا، بعد تحليل المكون الرئيسي (للPCA)، ذات الصلة خفض مساحة المعلمة بشكل كبير، ولكن لا يزال يحتفظ بالمعلومات مميزة. وبالتالي، تتميز هذه الإشارات مختلفين عن طريق معالجة الإشارات متفرق، وبالتالي توفير إشارة ميزة الكشف عن المعلومات.

FIG طيف الطاقة مختلف من FIG 3 مع الإشارة إلى طريقة 3 يمثل إشارة زاوية بعد اختبار الفرضيات، ويشار إلى هنا مع الطريقة التقليدية في الكشف عن نسبة النسبية للأداء الطاقة. على التوالي، من نسبة الضوضاء التجريبية (SNR) من 5 ديسيبل، 15 ديسيبل، قامت 30 ديسيبل الخروج من الأقل إلى الأعلى. يمكن رؤيتها بوضوح من هذا الرقم، كما يزيد SNR، وأداء كل من مخططات كشف أيضا تحسن، وعلاوة على ذلك، والقيود المفروضة على فرضية احتمال انذار كاذب PFA وخففت تدريجيا، وأداء كشف تتحول تدريجيا PD قريبة إلى 1، هذا هو المكان خصائص NP الكشف، أي في احتمال انذار كاذب معين، كشف احتمال لتحقيق الأفضل. كما أنه يمكن أن ينظر إليه من هذا الرقم، والتي بموجبها كلا SNR، طريقة الكشف إشارة المذكورة تجهيزها وبناء على الطاقة إشارة متفرق من الطريقة التقليدية في الكشف عن الأداء الممتاز، ومما يدل أيضا على فعالية الطريقة المقترحة وصفت هنا .

5. الخاتمة

في هذه الورقة، وقناة المتعددة كثيفة، وقد تمت دراسة غير متماسك طريقة الكشف إشارة، من أجل زيادة تحسين الأداء للكشف عن إشارة غير متماسك، اقترح معالجة الإشارات تمثيل برنامج متفرق متفرق. ورقة يبني إشارة مميزة ممثلة في مخطط كشف القائم متفرق سيفترض كما كشف إشارة القرار النهائي. وتبين نتائج المحاكاة أن الطريقة المقترحة هو ممكن، والأداء كشف من مخطط كشف الطاقة التقليدية.

مراجع

[1] يانغ Liuqing والاتصالات GIANNAKIS G B. Ultrawideband: فكرة حان ومجلة [J] IEEE معالجة الإشارات، 2004، 21 (6) :. 26-54 مرة.

[2] CASSIOLI D، WIN M Z، VATALARO F، وآخرون منخفضة استقبال تعقيد أشعل النار في قنوات ultrawideband [J] المعاملات IEEE على الاتصالات اللاسلكية، 2007،6 (4): .. 1265-1275.

[3] FRANZ S، MITRA U. المعمم UWB النظم المرجعية التي تنتقل عن طريق [J] IEEE مجلة للمناطق مختارة في مجال الاتصالات، 2006، 24 (4) :. 780-786.

[4] GERALD J B، FERNANDES J R، CAEIRO P. Ultrawideband استقبال noncoherent [R]. تقرير البحث، INESCID، لشبونة، 2010.

[5] العلي بن عمور I، TALL N، N DEHAESE، وآخرون. وهناك فرق تماما 7.28.5 غيغاهرتز LNA عن النفس متزامنة وdutycycled استقبال UWB OOK [C]. 2015 المؤتمر الدولي IEEE في كل مكان اللاسلكية ذات النطاق العريض (ICUWB)، IEEE 2015: 1-5.

[6] تشانغ شينغ، فو هوي والأخلاق والماشية، ومثل استنادا الى اثنين من الطيف التعاوني الاستشعار خوارزمية الكشف الطاقة عتبة [J] النظم وهندسة الإلكترونيات، 2013، 35 (8): 1742-1746.

[7] تشانغ شيويه جون الفتى الذهبي يان تيان فنغ، وغيرها من اثنين من الباب حد الكشف التفاضلية المعتمدة على الطاقة في التعاونية خوارزمية الاستشعار الطيف [J] مجلة صك العلمي، 2014، 35 (6): 1325-1330.

. [8] تشانغ فنغ متفرق نظرية التمثيل وتطبيق [D] إزالة الضوضاء صورتها شيان: شيان جامعة العلوم الالكترونية والتكنولوجيا، 2014.

[9] تستند سونج تشوي تعلم القاموس متفرق خوارزمية إشارة وتطبيقه [D] بكين: جامعة بكين للتكنولوجيا، 2014.

[10] جوها T، تمثيلات WARD R. التعلم متفرق للاعتراف عمل الإنسان [J] المعاملات IEEE على تحليل نمط وآلة الاستخبارات، 2012، 34 (8) :. 1576-1588.

[11] FIGUEIREDO MAT، NOWAK RD، WRIGHT S J. التدرج الإسقاط لإعادة الإعمار متفرق: تطبيق بالاستشعار مضغوطة ومشاكل معكوس أخرى [J] IEEE مجلة موضوعات مختارة في معالجة الإشارات، 2007، 1 (4) :. 586-597 .

[12] ملاط S، تشانغ تشى فنغ الملاحقات مطابقة مع القواميس timefrequency [J] المعاملات IEEE على معالجة الإشارات، 1993، 41 (12): .. 3397-3415.

[13] TROPP J، والانتعاش GILBERT A. الإشارة من قياسات عبر متعامد السعي مطابقة عشوائي [J] المعاملات IEEE على نظرية المعلومات، 2007، 53 (12) :. 4655-4666.

[14] STARCK J L، M العاد، DONOHO D L. صورة التحلل عن طريق الجمع بين التمثيل متناثر والنهج التغييري [J] المعاملات IEEE على معالجة الصور، 2005، 14 (10) :. 1570-1582.

[15] تشن S S، DONOHO D، والتحلل SAUNDERS M. الذرية السعي أساس [J] جمعية الصناعية والتطبيقية الرياضيات مراجعة، 1998، 20 (1) :. 33-61.

[16] KAY S M. أساسيات معالجة الإشارات الإحصائية :. حجم نظرية الكشف [M] برنتيس هول، 2011.