UT Austin Rušenie Modelovanie a zmiernenie Toolbox
Kapil Gulati , Marcel Nassar , Aditya Chopra , Nnaemeka Ben Okafor, Marcus DeYoung , Navid Aghasadeghi, Arvind Sujeeth, a Brian L. Evans
Embedded Signal Processing Laboratórium
Ústav elektrotechniky a informatiky inžinierstva
University of Texas v Austine, Austin, Texas, USA
12/15/12
Interferencie Modelovanie a zmiernenie výskum na UT Austin
Úvod
Táto bezplatná sada nástrojov poskytuje MATLAB a demonštrácie na štatistické modelovanie a zmierňovanie niektorých druhov hluku a rušenia v akustických systémov, elektrické vedenie, bezdrôtových komunikácií a bezdrôtových senzorových sietí [1-10]. Šum a rušenie môže pochádzať z iných zdrojov v rovnakom frekvenčnom pásme prevádzky alebo v susedných frekvenčných pásmach.
Toolbox umožňuje užívateľovi
- generovať impulzívny hluk / rušenie
- vošiel nameraných dát impulznému hluku modelov
- platí nelineárny filtre k odrušenie signálu v impulznému hluku
- zlepšiť detekčné výkon signálu v impulznému hluku
Inžinieri a vedci sú pomocou Nástrojov v astronómii, komunikačné systémy a analógové / RF obvodov.
V komunikačných systémoch, modelujeme asynchrónne Zásah aditívne impulznému hluku. Sme odvodil impulznému hluku distribúcie pomocou štatisticko-fyzikálne modely šírenia:
- Gaussian zmes model pre prípad, kedy je prijímač umiestnený v priestorovom strážnej zóny, napr v bunkových, Wimax, a Wi-Fi sietí.
- Symetrické alfa stabilný distribúciu, ak nie je guard zóna, napr bezdrôtové senzorové siete.
Femtobunky by sa vošiel Gaussian zmes modelu, ak len je považovaný za out-of-cell interferencie. Ak sú obaja v-buniek a mimo bunku rušenie sa za to, potom symetrický alfa stabilný distribúcie by sa.
Impulzný hluk je tiež problém v drôtových komunikácií. V powerline komunikačných systémoch, napríklad, impulzívny šum je dominantný hluk zložkou. Impulzívny hluk vzniká z mnohých zdrojov, ako sú spínacie obvody a vonkajšie prenosy. Zistili sme, že impulzívny hluk rozdelenie takto Gaussova zmes modelu. V niektorých prípadoch, zmes Gaussian model, zjednodušuje na triedy Middleton modelu.
Ak sú komunikačné prijímače navrhnuté za predpokladu, že iba doplnková zdrojom hluku je Gaussian spektrálne-bytu hluk, môže prítomnosť prídavnej látky impulznému hluku spôsobiť vážne zhoršenie v načasovanie oživenia, rám synchronizácia, ekvalizácia, detekcia a subsystémov opravy chýb. Naopak, prestavbou prijímač s prísadou rázovom a tepelná hluku v pamäti, môže prijímač dosiahnuť až 20 dB zisku SNR v prítomnosti impulzného hluku. Dosiahli sme toto zlepšenie pridaním pre-filter, alebo zmenou detektor, alebo prispôsobenie Turbo dekodér. Zisk SNR 20 dB by preložiť do významného zníženia bitovej chybovosti (o 1-2 rádov) [10] alebo zlepšenie prenosovou rýchlosťou (až 3-6 bitov / s / Hz) v rušenia obmedzené kanály. Použili sme RF štatistík odvodiť kompromisy v priepustnosti, meškanie a spoľahlivosti, a preukázať, priepustnosť sa môže zdvojnásobiť a spoľahlivosť lepší ako existujúce vrstvy stredne Access Protocol [11].
Funkcia
Naše rušenie modelovanie a zmierňovanie toolbox umožňuje vznik a odhad parametrov [2-4] časových radov pre nasledujúce impulzných distribúciou:
- Symetrická Alpha Stabilný model,
- Middleton Class Model
- Gaussian Mixture Model
Trieda Middleton model je špeciálny prípad zmesi Gaussian.
Použili sme nástrojov, aby sa zmestili rádiových dát rušenia meranej na pásme [6] [7] [8] [9].
Nástrojov tiež generuje nasledujúce časové rady:
- Viacrozmerné izotropné Symetrická Alpha Stabilný model,
- Viacrozmerné izotropné Middleton Class Model
- Viacrozmerné Gaussian zmes modelu
Nástrojov implementuje niekoľko impulzívne filtrov zníženie hluku:
- Middleton prefiltering [1]
- Myriad filtrovanie [5]
V komunikačných systémov, možno nástrojov použiť tiež navrhnúť diskrétne čase algoritmy spracovania signálu v pásme pre rušeniu citlivých vysielačov pomocou ľahko použiteľné GUI nástroje postavené na rušenie modelovanie a zmiernenie algoritmov.
Toolbox podporuje single-vysielač single-prijímač (1x1) systémy, rovnako ako dva-vysielač, dve prijímača (2x2) systémy. Pre komunikačných systémov 1x1, toolbox používa pulzný amplitúdovej modulácie (PAM). Prijímač voľby sú korelácia detekcie, Wiener filtrovanie nasleduje porovnávacie detekcie, optimálne Bayes detekcie [1], a malé signálu aproximácii optimálne detekcie Bayes [8]. Pre komunikačných systémov 2x2, toolbox používa kvadratúrnej amplitúdovej modulácie (QAM). Odovzdanie používa buď priestorový multiplexing alebo Alamouti kódovanie. Recepcia možnosti zahŕňajú Gaussian najvyššiu pravdepodobnosť (ML), nulovú nútiť, Middleton Class ML, a suboptimálne Middleton trieda A ML prijímača. [6]
Najnovšie Toolbox Verzia pre stiahnutie
- Interferencie Modelovanie a zmiernenie Toolbox 1.6, apríl 1. 2011.
Licenčné podmienky pre nástrojov sú teraz oveľa flexibilnejšie s verziou 1.6. Verzia 1.6 pridáva
- Funkcia pre vytváranie multidimenzionálnych (izotropné) dáta z symetrické alfa stabilnej distribúcie (RFI_MakeDataAlphaStable) a Middleton triedy distribúcie (RFI_MakeDataClassA, RFI_MakePDFClassA, a RFI_MakeEnvelopeDataClassA),
- demonštrácia pre analýzu komunikačného výkonu nosnými prijímačov v prítomnosti RFI (RFI_OFDMDemo),
- nápovedu pri umiestnení kurzora nad textovým poľom v demonštrácii, a
- pomôcť tlačidla na demonštráciách.
Nový RFI_OFDMDemo nie je zahrnutá v hlavnom demo (RFI_StartDemos) a očakáva sa, že bude integrovaný s demo RFI_DemoSISO v budúcej verzii.
Verzia 1.6 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod, pamdemod, qammod, qamdemod, a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (pre ksdensity, chvíľu, mvnpdf, mvnrnd, náhodný, a randsample funkcie)
Inštalácia
Interferencie Modelovanie a zmiernenie toolbox neobsahuje samostatnú inštalátor. Ak ho chcete nainštalovať, skopírujte rfitoolbox adresár na panel nástrojov adresára v priečinku MATLAB. Napríklad, za predpokladu, že MATLAB je nainštalovaný v C: \ Program Files \ MATLAB, potom je to možné cieľový adresár môže byť C: \ Program Files \ MATLAB \ toolbox. Po presune rfitoolbox adresár do cieľového adresára, by nasledujúci príkaz bude vykonaný pridať rušenie modelovanie a zmierňovanie nástrojov na vašej ceste MATLAB:
addpath (genpath ("C: \ Program Files \ MATLAB \ R2007a \ toolbox \ rfitoolbox \ '));
Tu, prosím, slová "C: \ Program Files \ MATLAB \ R2007a \ toolbox \ 's cieľovou adresára, kde ste si skopírovali rfitoolbox zložku.
Poznámka: Od verzie 1.3, hlavným GUI demo bolo možné spúšťať všetky ostatné dema zahrnuté do vydania. Hlavné demo možné spustiť zadaním "RFI_StartDemos" na príkazovom riadku programu MATLAB po dokončení vyššie uvedené inštalačný postup.
Teória a Základné informácie
Teória a základné informácie sú uvedené v on-line správy a prezentácie, ktoré možno nájsť na týchto odkazoch:
Tiež, pozri [8].
Hlásenie o chybách a spätná väzba
Pre chýb a spätnú väzbu, pošlite e-mail na Marcela Nassar.
Staršie Toolbox verzia k dispozícii pre stiahnutie
Verzia 1.5 pridáva generáciu náhodných premenných / procesov a odhad parametrov pre model zmesi Gaussova (GMM). Tu sú vybrané vylepšenia pre verziu 1.5:
- Pridané RFI_MakePDFGMM.m generovať Gaussian zmes modelu funkciu hustoty pravdepodobnosti
- Pridané RFI_MakeDataGMM.m generovať Gaussovej dát zmes modelu
- Pridané RFI_EstParamsGMMwithEM.m, aby sa zmestili daný vektor vzoriek časových radov ku Gaussovej zmesi modelu.
- Pridané generácie impulzívny údajov o hluku z mnohorozmerných Gaussian zmes modelov
- Pridané Gaussovské zmesi model pre štatistické modelovanie demo.
- Pridaná čiastočnú podporu pre zmesi modely Gaussian na jedného vstupného single-output (SISO) demo.
- Zlúčil prenosu súborov demo a demo Siso. V dôsledku toho, demo SISO teraz obsahuje schopnosť určiť súbor ako zdroj dát simulácie.
- Pridané tipy a pomoc pre oblasti, ktoré ukazujú na pohybe myši na hornej príslušných polí.
Verzia 1.5 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod, pamdemod, qammod, qamdemod, a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (pre ksdensity, chvíľu, mvnpdf, mvnrnd, náhodný, a randsample funkcie)
Verzia 1.4.1 beta jednoducho pridá nový zoznam demonštrácii s názvom RFI Modelovanie a Zmierňovanie v Single-Input Single-Output (SISO) Systems. V opačnom prípade, verzia 1.4.1 beta je rovnaká ako verzia 1.4 nižšie.
Tu je súhrn vylepšení pre verziu 1.4:
- Aktualizované demo RFI_DemoSISO na podporu M-PAM modulácie (predchádzajúce verzie podporovali iba 2-PAM).
- Aktualizované funkciu RFI_MakeDataAlphaStable na podporu generáciu narušeným alfa stabilných náhodných premenných.
- Opravená drobná chyba vo funkcii RFI_CalcKLDiver pre robustnosť pri výpočte KL divergenciu.
Verzia 1.4 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod, pamdemod, qammod, qamdemod, a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (pre ksdensity, moment, náhodné a randsample funkcie)
Verzia 1.3 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod, pamdemod, qammod, qamdemod, a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (za okamih, náhodné, randsample a ksdensity funkcií)
Tu je súhrn vylepšení pre verziu 1.3:
- Pridané demo (RFI_DemoStatisticalModeling), ktorý poskytuje simulačné prostredie pre štatistické modelovanie RFI.
- Pridané demo (RFI_StartDemos), ktorý je hlavným demo, z ktorých možno všetky ostatné dema byť zahájená.
- Pridaná funkcia pre vyhodnotenie hustoty pravdepodobnosti funkcie bivariate triedy Middleton náhodné premenné (RFI_MakePDFBiVarClassA).
- Pridané funkciu (RFI_kde2d), ktorá vykonáva 2-D kernel density odhad. Informácie o autorských právach týkajúce sa prerozdelenia tejto funkcie bola pridaná ako komentáre vo funkcii.
- Pridané funkciu pre vyhodnotenie Kullback-Leiblerova (KL) divergencie medzi dvoma 1-D alebo 2-D funkcie hustoty pravdepodobnosti (RFI_CalcKLDiver).
- Pridaný krátky pomoc a opis súbor všetkých existujúcich dem v tomto paneli nástrojov.
- Opravená typografickú chybu v demo RFI_DemoTwoByTwoMIMO.
- Odstránená vzorky. Avi súbor (einstein.avi), ktorý bol prítomný vo verziách 1.2 a 1.2.1.
Opravuje chybu vo funkcii pre generovanie Middleton triedy A hluk, RFI_MakePDFClassA.
Verzia 1.2 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod, pamdemod, qammod, qamdemod, a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (za chvíľu, náhodné a randsample funkcie)
Tu je súhrn vylepšení pre verziu 1.2:
- Pridané funkcie pre generovanie bivariate triedy Middleton hluku.
- Upravené Triedu Middleton A šumové generátory pre zlepšenie výpočtového výkonu.
- Pridané funkcií pre vykonávanie 2x2 MIMO prijímača v prítomnosti Gaussian a bivariate Middleton triedy hluku.
- Pridanie demo 2x2 systém MIMO v prítomnosti RFI (RFI_DemoTwoByTwoMIMO)
- Pridané malý signál aproximácii a quantized pdf vykonávanie Bayesian detekcie v prítomnosti Middleton triedy hluku
- Pridané demo na jedno nosné prenos a príjem súboru v prítomnosti oboch doplnkových symetrické alfa stabilné hluku alebo doplnkové Middleton triedy hluku
Verzia 1.1 beta vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (za chvíľu funkciu)
Tu je súhrn vylepšení pre verziu 1.1 beta:
- Pridané nespočetné filtrovanie [5] podpora
- Pridané demo pre komunikačné výkon v alfa stabilný hluku
- Pevné disperzné parameter výpočet súhlasiť s [2]
- Vylepšené rýchlosť triedy Middleton generátor šumu
- Pridané rekurzívne implementácia triedy Middleton PDF Odhad zlepšenie rýchlosti a zvýšenie užitočný rozsah prekrytie index parametra A
Verzia 1.0 vyžaduje nasledovné:
- Matlab 7.0 alebo vyšší
- Komunikácia Toolbox (pre pammod a rcosine funkcie)
- Signal Processing Toolbox (pre funkciu xcorr)
- Štatistika Toolbox (za chvíľu funkciu)
Referencie
- A. Spaulding a D. Middleton, "Optimálny príjem v impulzným rušenia prostredí-časť I: Koherentné detekcie", IEEE Transactions na komunikáciách , roč. 25, no. 9, str 910 až 923, 1977.
- GA Tsihrintzis a CL Nikias, "Fast odhad parametrov alfa-stabilný impulzívne rušenie", IEEE Transactions on spracovanie signálov , sv. 44, č 6, str 1492-1503, júna 1996.
- D. Middleton, "Postupy pre stanovenie vlastností prvého poriadku kanonických modelov triedy A a triedy B elektromagnetické rušenie", IEEE Transactions o elektromagnetickej kompatibilite , roč. 21, s 190-208, august 1979.
- SM Zabin a HV Poor, "Efektívny odhad triedy hlukové parametre prostredníctvom EM [Nádej-maximalizácia] algoritmov", IEEE Transactions on teórie informácie , roč. 37, no. 1, str 60-72, 01 1991.
- JR Gonzalez a GR Arce. "Optimality z nespočetných v praktických impulzívne hlučnom prostredí," IEEE Transactions on Signal Processing , sv. 49, no. 2, s 438-441, február 2001.
- K. Gulati, A. Chopra, RW Heath, Jr, BL Evans, KR Tinsley, a XE Lin, "MIMO prijímač Prevedenie v prítomnosti rušeniu" , Preco. IEEE Int. Global Communications Conf. , november 30-december 4th, 2008, New Orleans, LA USA.
- M. Nassar, K. Gulati, AK Sujeeth, N. Aghasadeghi, BL Evans a KR Tinsley, "Zmierňovanie Near-Field Interferencia v notebooku Embedded Wireless transceivery" , Preco. IEEE Int. Conf. na akustiky, Speech, and Signal Proc. , Mar 30-apríl 4, 2008, Las Vegas, NV USA.
- M. Nassar, K. Gulati, MR DeYoung, BL Evans a KR Tinsley, "Zmierňovanie Near-Field Interferencia v notebooku Embedded Wireless transceivery" , Journal of Signal Processing Systems , Mar 2009, vyzvala papier.
- K. Gulati, A. Chopra, BL Evans, a KR Tinsley, "štatistické modelovanie Co-Channel rušenie" , Preco. IEEE Int. Global Communications Conf. , november 30-december 4, 2009, Honolulu, Hawaii.
- K. Gulati, BL Evans, JG Andrews a KR Tinsley, "Štatistiky Co-Channel rušenia v oblasti miešať Poisson a Poisson-Poisson Klastrové" , IEEE Transactions on Signal Processing , roč. 58, no. 12, 12 2010.
- K. Gulati, RK GANT, JG Andrews, BL Evans a S. Srikanteswara, "Local Delay a priepustnosť-Delay-Spoľahlivosť kompromis v bezdrôtových sieťach ad hoc s časovo závislého rušenie", IEEE Transactions on Signal Processing , ktoré majú byť predložené.
|
|