۵۰

۱۵۲۵

۲۱۰۰۰

۸۰۰۰۰۰۰

۳- ۵- آشکارساز GLR^[66]
آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T از جمله مباحثی است که چندان مورد بحث و توجه قرار نگرفته است [۹-۴۱-۴۷]. در پردازشگر رادارهای پسیو بعد از حذف سیگنال تداخل شامل سیگنال چندمسیرگی و سیگنال مسیر مستقیم و کلاتر، معمولاً از روش­های آشکارسازی متفاوت جهت کشف اهداف استفاده می­ شود[۴۸]. جهت آشکارسازی مناسب هدف ابتدا باید سیگنال­های تداخل شامل سیگنال مسیر مستقیم و کلاتر توسط یکی از روش­های وفقی حدف شوند و سپس توسط یکی از روش­های آشکارسازی به کشف هدف پرداخت. برای مثال یکی از روش­های متداول آشکارسازی روش CA^[67] است که بر اساس خروجی تابع ابهام عمل می­ کند [۴۹]. در سیگنالینگ DVB-T به علت وجود پیک­های ناخواسته و قابل توجه در تابع ابهام استفاده از این روش آشکارسازی مناسب به نظر نمی­رسد. در فصل بعد با بهره گرفتن از نتایج شبیه­سازی­های انجام شده این سیگنالینگ و رسم تابع ابهام آن نشان خواهیم داد که حتی پس از تضعیف و حذف پیک­های ناخواسته و مزاحم نیز باز هم تابع ابهام شرایط مطلوب و مناسبی جهت آشکارسازی هدف نخواهد داشت و استفاده از آشکارسازهای مبنی بر خروجی تابع ابهام چندان مناسب به­نظر نمی­رسد. به همین دلیل در این پایان نامه به سراغ نوع دیگری از آشکارساز می­رویم. آشکارساز مورد استفاده در این پایان نامه، فرم ساده شده­ای از آشکارساز ارائه شده در مرجع [۵۰] می­باشد. این آشکارساز عملکردی با نرخ هشدار کاذب داشته و از جهت آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T رفتار مناسبی دارد. در آشکارساز کلی تابع تست بصورت زیر تعریف می­ شود:

در رابطه فوق U بیانگر ماتریس مربوط به سیگنال­های تداخلی شامل کلاتر و اهداف تداخلی است و π^┴ ماتریس تصویری متعامد نامیده می­ شود که تصویر یک بردار را در زیرفضای عمود بر زیر فضای سیگنال تداخل نتیجه می­دهد و از رابطه بدست می ­آید. در این حالت در حضور کلاتر و اهداف تداخلی به کشف اهداف پرداخته می­ شود. در سیگنالینگ DVB-T به علت فرکانس نمونه­برداری بالا و زیاد بودن طول بردارهای مورد استفاده پیاده­سازی آشکارساز کلی میسر نیست. در این پایان نامه حذف کلاتر با بهره گرفتن از الگوریتم­های وفقی انجام می­پذیرد و به علت رزولوشن در برد بالای این سیگنالینگ که در حدود ۲۰ متر است می­توان از اثر هدفی بر روی هدف دیگر صرف­نظر کرد و در نتیجه می­توان از فرم ساده شده آشکارساز که در ادامه معرفی خواهیم کرد استفاده کرد.
در این پایان نامه پس از اعمال روش­های وفقی جهت حذف تداخل و تمیز کردن سیگنال مشاهدات از مولفه­های کلاتری به سیگنال  می­رسیم. حال جهت آشکارسازی هدف در هر مختصات تأخیر و داپلر (N_d، w_d) از فرم ساده شده­ای از آشکارساز GLR ارائه شده در مرجع [۵۰] که خاصیت CFAR^[68] دارد، استفاده می­نماییم. تابع تست این آشکارساز به صورت زیر می­باشد [۵۰]:

که بردار  بردار مشاهدات تمیز شده بعد از اعمال فیلتر وفقی می­باشد و بردار  با بهره گرفتن از سیگنال گیرنده مرجع یعنی  به صورت زیر ساخته می­ شود:

نکته قابل توجه آن است که در بحث آشکارسازی با توجه به این که می­دانیم اهداف فرکانس داپلری بسیار بیش­تر نسبت به مولفه­های کلاتری دارند پس از استفاده از روش­های مناسب حذف تداخل، آشکارسازی هدف با کمک این آشکارساز به خوبی انجام خواهد گرفت. منظور از روش­های مناسب حذف تداخل روش­هایی است که بیش­ترین میزان تضعیف را در حالت کلاتر با مولفه داپلری صفر دارا باشد و در فرکانس داپلر غیر صفر تضعیف به مراتب کم­تری داشته­باشد. در این صورت در اثر تضعیف سیگنال­های تداخل و کلاتر تضعیف موثری بر اهداف اعمال نخواهد شد.
۴- نتایج شبیه­سازی در بررسی عملکرد فیلترهای وفقی در حذف تداخل و آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T
۴-۱- مقدمه
در این فصل نتایج شبیه­سازی­های انجام شده جهت حذف تداخل، بررسی تابع ابهام سیگنالینگ DVB-T و آشکارسازی هدف در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T ارائه خواهد شد.
در شبیه­سازی­های انجام شده در این پایان نامه ابتدا سیگنال­هایی به طول ۲۰ و ۶۰ میلی­ثانیه بر اساس استاندارد DVB-T مطابق جزییات مرجع [۱۹] تولید شده است. سیگنال تولیدی در مود k2 با پهنای باند ۸ مگاهرتز و دارای باند محافظ  می­باشد و مدولاسیون اعمالی بر روی داده ­ها از نوع ۶۴QAM است. سپس با بهره گرفتن از سیگنال اولیه تولیدی و با توجه به این که سیگنال کانال مرجع شامل سیگنال مسیر مستقیم و نویز بوده و سیگنال کانال مراقبت شامل سیگنال مسیر مستقیم، سیگنال­های چندمسیرگی و کلاترها و سیگنال هدف به علاوه نویز می­باشد، سیگنال کانال مرجع و مراقبت مطابق روابط زیر ساخته شده ­اند [۵۱].

در روابط فوق سیگنال X[n] بیانگر سیگنال اولیه تولیدی بنا بر استاندارد DVB-T می­باشد. پارامترهای  و  به ترتیب نشان­دهنده دامنه سیگنال مسیر مستقیم در کانال مرجع و کانال مراقبت می­باشد.  و  به ترتیب بیانگر دامنه و میزان تاخیر کلاترها و  و  دامنه و تاخیر هدف می­باشد.  و  نیز که بیانگر نویز کانال مرجع و مراقبت می­باشند مستقل از هم تعریف شده ­اند. در شبیه­سازی­های انجام شده توان سیگنال به توان نویز در کانال مرجع برابر با dB60 در نظر گرفته شده است. در کانال مراقبت نسبت توان سیگنال مسیر مستقیم به توان نویز برابر dB50 و مولفه­های کلاتری با SNR^[69]هایی در محدوده dB10 تا dB40 با داپلرهای نزدیک به صفر در نظر گرفته شده ­اند. برای محاسبه میزان تضعیف کلاتر^[۷۰] از رابطه زیر استفاده شده است:

در رابطه مذکور P_in بیانگر توان سیگنال کانال مراقبت با حضور چندین مولفه کلاتری و P_out بیانگر توان سیگنال تمیز شده پس از اعمال فیلتر وفقی می­باشد. می­دانیم که در رادارهای پسیو مبتنی بر سیگنال DVB-T منظور از سیگنال تمیز شده در اصل همان سیگنال خطا بر اساس مفاهیم فیلترهای وفقی می­باشد. در شبیه­سازی­های انجام شده ابتدا پارامتر مناسب فیلترهای وفقی LMS، NLMS، VSLMS، VSNLMS، RLS و FT-RLS جهت تضعیف مناسب تداخل تنظیم شده و سپس با به کارگیری پارامترهای مناسب در هر روش به حذف تداخل پرداخته می­ شود و عملکرد فیلترهای وفقی مذکور مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته­است. در نهایت به بررسی تابع ابهام سیگنالینگ پرداخته شده و چگونگی کشف هدف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
۴-۲- تنظیم مناسب پارامترهای فیلترهای وفقی
در این پایان نامه، در شبیه­سازی­های انجام شده ابتدا پارامترهای فیلترهای وفقی مذکور در فصل سوم تنظیم شده و پارامترهای مناسب اتخاذ شده است، سپس بر اساس پارامتر مناسب انتخاب شده عملکرد روش­های مختلف در حذف تداخل و کشف هدف مورد بررسی قرار گرفته است. در این بخش نحوه انتخاب پارامتر مناسب و پارامترهای مناسب اتخاذ شده برای هر روش معرفی خواهد شد.
برای انتخاب پارامتر مناسب در هر روش میزان تضعیف کلاتر بر اساس محدوده مناسبی از پارامترها بررسی و استخراج شده است. از آن­جا که کلاترها دارای مولفه­های داپلری صفر یا نزدیک به صفر هستند و اهداف مورد نظر برای آشکارسازی دارای مولفه­های داپلری نسبتاً بزرگی هستند، مقدار مناسب پارامتر در هر روش مقداری خواهد بود که بیش­ترین میزان تضعیف را در حالت کلاتر با مولفه داپلری صفر دارا باشد و در فرکانس داپلر غیر صفر تضعیف به مراتب کم­تری داشته باشد. در این صورت در اثر تضعیف سیگنال­های تداخل و کلاتر، تضعیف موثری بر اهداف اعمال نخواهد شد و آشکارسازی هدف بهتر صورت خواهد گرفت. در ادامه در جدول­های شماره ۴-۱ الی ۴-۶ میزان تضعیف کلاتر در روش­های وفقی حذف تداخل بر اساس تغییر پارامترهای هر روش در حالت غیر داپلری کلاتر و در حالتی که کلاتر دارای مولفه فرکانسی با داپلر ۵/۰ و ۱۰ هرتز می­باشد، محاسبه شده است. مقدار مناسب پارامتر در هر روش مقداری خواهد بود که در حالت غیر داپلری کلاتر تضعیف تداخلی به مراتب بیش­تر از حالت داپلری کلاتر داشته باشد.
۴-۲-۱- تنظیم مناسب پارامترهای فیلترهای وفقی خانواده LMS
همان طور که در فصل سوم به تفصیل بیان شد در الگوریتم LMS، μ پارامتر موثر در سرعت همگرایی و نحوه عملکرد الگوریتم می­باشد در نتیجه برای آن که فیلتر وفقی مبتنی بر الگوریتم LMS عملکرد مناسبی در حذف تداخل و آشکارسازی هدف داشته باشد باید پارامتر μ به خوبی تنظیم و انتخاب شود. جدول ۴-۱ میزان تضعیف کلاتر در الگوریتم LMS بر اساس تغییر پارامتر μ در محدوه مجاز و مناسب در حالت داپلری و غیر داپلری کلاتر را نشان می­دهد. محدوه مجاز μ محدوده­ای است که مطابق شرایط مذکور در فصل ۳، پارامتر μ در شرط همگرایی الگوریتم LMS صدق کند و منظور از محدوده مناسب پارامتر μ نیز محدوده­ای است که تضعیف کلاتر به بیش از dB30 رسیده باشد. همان طور که از جدول مشخص است مقدار مناسب پارامتر μ در الگوریتم LMS برابر با ^۹-۱۰×۲/۱ خواهد بود. زیرا با انتخاب این مقدار برای پارامتر μ به بیش­ترین مقدار تضغیف تداخل در حالت غیر داپلری کلاتر رسیده و میزان نزول تضعیف تداخل با افزایش فرکانس داپلر کلاتر از بقیه مقادیر انتخابی بیش­تر است.
جدول شماره ۴-۱: میزان تضعیف کلاتر بر حسب پارامتر μ در الگوریتم LMS

پارامتر μ

CA(dB) در فرکانس داپلر صفر

CA(dB) در فرکانس داپلر ۵/۰ هرتز

CA(dB) در فرکانس داپلر ۱۰ هرتز

^۱۰-۱۰×۱۶/۱

۵/۳۱

۵/۳۱

۳۱

^۱۰-۱۰×۱/۲

۵/۳۳

۵/۳۳

۳۳