Hibaeljel alap spektrlis megfigyel Orosz Gyrgy Konzulensek Sujbert

Hiba-előjel alapú spektrális megfigyelő Orosz György Konzulensek: Sujbert László, Péceli Gábor Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék 15 th Ph. D Mini-Symposium 2008. február 4 -5.

Motiváció, előzmények o o Vezetéknélküli adaptív jelfeldolgozó rendszerek vizsgálata: visszacsatolt rendszerek Miért jó? n n o Alapvető problémák n n o o Egyre csökkenő költségek Flexibilis elrendezés Megbízhatóság Kis sávszélesség Bemutatott algoritmus: módosított, megfigyelő alapú rezonátoros adaptív szabályozás Konkrét alkalmazás: aktív zajcsökkentés (ANC)

Rezonátoros spektrális megfigyelő o c 1, n g 1, n 1 g 2, n z-1 o c 2, n 1 – yn o z-1 en + g. N, n c. N, n y’n Fourier-együtthatók rekurzív számítása Jelmodell alapú megfigyelő Rendszeregyenletek: Megfigyelt periodikus jel: 1 z-1 ci, n gi, n bázisfüggvények 1 z-1 Qi(z) i-edik rezonátor csatorna Megfigyelő: becsült Fourier együtthatók

Rezonátoros spektrális megfigyelő o c 1, n g 1, n o 1 g 2, n z-1 c 2, n Működés (többféle magyarázat) Megfigyelési hibanégyzet minimalizálása: 1 yn – + z-1 en g. N, n c. N, n y’n 1 z-1 ci, n gi, n 1 z-1 Qi(z) i-edik rezonátor csatorna Együttható módosítás negatív gradiens módszerével

Adaptív szabályozás g 1, n A(z) g 2, n y’n yn – + o o gn megválasztása: o Alapjel: yn ha en 0, akkor y’n yn Periodikus alapjel esetén kedvező tulajdonságok c 1, n 1 z-1 Szabályozandó szakasz a visszacsatoló hurokban Állapotváltozók frissítése: o c 2, n 1 z-1 en g. N, n c. N, n y”n 1 z-1 ci, n gi, n 1 z-1 o Qi(z) i-edik rezonátor csatorna

Hiba-előjel alapú spektális megfigyelő A(z) Q 1(z) y’n yn + – en Q 2(z) ν en −ν QN(z) y”n o Módosított állapotváltozó-frissítési algoritmus: o Algoritmus előnyei: n n Csupán a hiba előjele szükséges kevesebb biten ábrázolható Csökkenthető a kommunikációs csatorna terhelése, emiatt: o o Növelhető a szenzorok száma Növelhető a mintavételi frekvencia

Hiba-előjel alapú spektális megfigyelő A(z) szenzor Q 1(z) y’n yn + – en Q 2(z) ν en −ν QN(z) y”n o Módosított állapotváltozó-frissítési algoritmus: o Algoritmus előnyei: n n Csupán a hiba előjele szükséges kevesebb biten ábrázolható Csökkenthető a kommunikációs csatorna terhelése, emiatt: o o Növelhető a szenzorok száma Növelhető a mintavételi frekvencia

Előjeles algoritmus tulajdonságai Eredeti struktúra beállása o Eredeti algoritmus: lépésméret függ a hiba nagyságától

Előjeles algoritmus tulajdonságai Előjeles algoritmus beállása o o o Előjellel szorzás az egyszerű összeadás/kivonás: csökkenti a számításigényt ||cn||=N , és = const. Konstans méretű lépések: n Min. beállási idő~ n Statikus pontosság~ Ellentmondó feltételek beállítására Módosítás: hibanorma használata

Normalizált előjeles algoritmus o V=3 o o o Adott időintervallumban vett hiba normájának felhasználása: em = [em em− 1 … em−V+1]T V: frissítési gyakoriság m: frissítés időpontja Növekvő adatmennyiség jobb tulajdonságok Minimumtól távol nagy hiba nagyobb lépés: gyorsabb beállás Minimum közelében kis lépés: kis statikus hiba V megválasztásával hangolható a rendszer

Alkalmazási példa o o Aktív zajcsökkentő rendszer Cél: zajteljesítmény minimalizálása n n o Miért kritikus az alkalmazás? n n o yn : zaj; y’n : „ellenzaj”. A maradó zaj a zaj és „ellenzaj” szuperpozíciója en= yn− y’n : maradó zaj: ezt érzékeli a szenzor. A különbségképzés fizikailag valósul meg. Viszonylag nagy, néhány kilohertzes mintavételi frekvencia Sok szenzor használata Adatmennyiség csökkenése az adott rendszerben: 1/6 –a az eredeti adatmennyiségnek változatlan mintavételi frekvencia mellett, 8 bites adatok esetén en V=32 Zajforrás − y’n DSP yn szenzor sgn(en); ||em||1 [+++−−…−−−+] rádiós kommunikáció t átjáró +++ − −…− − − +

Mérési eredmények 1. o o o „Egyszerű” előjeles algoritmus 20 -30 d. B elnyomás ~20 sec beállás

Mérési eredmények 2. o o o Normalizált előjeles algoritmus 20 -30 d. B elnyomás ~1. 5 sec beállás

Összegzés, kitekintés o o o Hiba-előjeles algoritmus kifejlesztése Algoritmus tulajdonságainak vizsgálata Normalizált hiba-előjeles algoritmus Rendszer implementálása, teszteredmények Tervek: n n Szabályozási rendszer tulajdonságainak vizsgálata Eredmények kiterjesztése MIMO rendszerekre