استفاده از ADC با دقت پايين در رادار كد شده فاز: بررسي و طراحي شكل موج

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

دكتري

رادار موج‌پيوسته كد شده فاز (PMCW) يكي از رادارهاي مورد توجه در كاربردهاي مختلف بخصوص در رادارهاي تجاري از جمله رادار خودرو است. دليل اين امر مزيت‌هاي مختلف اين رادار بوده اما، بدليل پهناي باند زياد آن در كاربردهاي باند پهن با چالش مصرف بالاي انرژي و هزينه بالاي مبدل‌هاي آنالوگ به ديجيتال (ADCهاي) با دقت و سرعت بالا رو به روست. يك راه براي فائق آمدن بر اين چالش، استفاده از ADC كم‌دقت در گيرنده رادار PMCW است. تحقيقات فراواني در زمينه طراحي كد ارسالي (و فيلتر گيرنده) وجود دارد. با اين حال، در صورت استفاده از نتايج آن‌ها در سيستم راداري كه از ADC غير ايده‌آل استفاده مي‌كند، با افت عملكرد نسبت به حالت ايده‌آل مواجه خواهيم شد. از مصاديق اين افت عملكرد مي‌توان به كاهش نسبت سيگنال به تداخل و نويز (SINR) و افزايش لوب‌هاي جانبي خروجي فيلتر نسبت به حالت ايده‌آل اشاره كرد. بنابراين در صورت طراحي كد و فيلتر براي شرايط حضور ADC كم‌دقت در گيرنده، مي‌توان به نوعي با پيش‌بيني و لحاظ عملكرد ADC، مقداري از افت ناشي از آن را جبران نمود. در اين رساله به مسئله طراحي با لحاظ قيد حضور ADC كم‌دقت در گيرنده مي‌پردازيم. در ابتدا با در نظر گرفتن SINR خروجي فيلتر به عنوان معيار طراحي و با استفاده از مدل خطي ADC، كد ارسالي و فيلتر گيرنده را طراحي مي‌كنيم. در ادامه معيار جديدي را جهت طراحي در حضور ADC كم‌دقت پيشنهاد مي‌نماييم. اين معيار كه (MEan-ISL) MEISLنامگذاري مي‌شود، تعميمي از معيار مجموع لوب‌هاي جانبي (ISL) است كه تاثير نويز را در طراحي لحاظ مي‌كند. نياز به دخالت دادن نويز در طراحي از آنجا ناشي مي‌شود كه حتي هنگامي كه ADC در شرايط بدون نويز اطلاعات دامنه را حفظ مي‌كند، در محيط نويزي، برخي از نمونه‌هاي نويز منجر به منحرف شدن بعضي از مقادير خروجي ADC از مقادير مورد انتظار و درنتيجه افزايش ISL از مقدار پيش‌بيني شده مي‌گردند. طراحي برمبناي MEISL منجر به كاهش ميانگين مجموع لوب‌هاي جانبي خروجي فيلتر به ميانگين لوب اصلي مي‌شود. در راستاي طراحي براساس MEISL و ADC تك‌بيت، با توجه به حضور ضريب بازتاب هدف (𝛼) در رابطه MEISL كه پارامتري نامعلوم در هنگام طراحي است، از دو ديدگاه متوسط و بدترين حالت بهره مي‌بريم. در ديدگاه متوسط با بهره‌گيري از روابط تخميني، تقريب توابع و اميد رياضي مشاهدات، به رابطه‌اي بر حسب كد جهت جايگزيني به جاي 𝛼 مي‌رسيم. در ديدگاه بدترين حالت نيز، ثابت مي‌كنيم كه براي مدل سيستم در نظر گرفته شده، بدترين حالت MEISL در 𝛼 حقيقي با اندازه متناظر با كمترين نسبت سيگنال به نويز (SNR) قابل قبول براي سيستم اتفاق مي‌افتد. در هر دو ديدگاه، با حذف شدن 𝛼 از رابطه تابع هدف، جهت بهينه‌سازي كد و فيلتر از الگوريتم چرخشي بهره مي‌بريم كه در هر تكرار از آن، فيلتر توسط رابطه‌اي بسته و كد توسط الگوريتم Coordinate Descent (CD) بروز مي‌شود. همچنين در پايان به طراحي گيرنده (شامل آستانه ADC و فيلتر) با ديدگاه متوسط، براي كد معلوم خواهيم پرداخت. در كليه روش‌هاي پيشنهادي، نتايج شبيه‌سازي‌ها حاكي از عملكرد بهتر روش‌هاي پيشنهاد شده در رساله نسبت به روش‌هاي شاخص است.

220283

مخابرات سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان