Алгоритм обработки сигналов адаптивной цифровой антенной решетки на основе LDL-разложения

Постановка проблемы. Методы и алгоритмы обработки сигналов в адаптивных антенных решетках и антенных решетках с угловым сверхразрешением основаны на формировании корреляционной матрицы входных сигналов и последующем ее обращении. Вычисление обратной матрицы в режиме реального времени требует больших вычислительных затрат. Для сокращения числа операций, необходимых при использовании алгоритмов и устройств обращения матриц на основе метода Гаусса, предложены алгоритм и устройство обращения матрицы по методу окаймления, с использованием разложения Холецкого и вычислений, реализуемых с использованием технологии CUDA. Помимо применения параллельных вычислений с использованием графических процессоров, цифровая обработка сигналов в реальном времени возможна с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). В отличие от технологии программирования видеоадаптеров, реализация алгоритмов обработки с использованием ПЛИС требует глубокой проработки и проверки алгоритма, предшествующей реализации, поскольку внесение изменений потребует перепрограммирования ПЛИС.

Цель. Повышение устойчивости адаптивной обработки сигналов цифровой антенной решетки (ЦАР) с учетом ограничения разрядности мантиссы при вычислении комплексных весовых коэффициентов на ПЛИС. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи: обосновать алгоритм адаптивной обработки сигналов ЦАР; проверить работоспособность алгоритма при ограничении разрядности входных сигналов.

Результаты. Предложенный алгоритм обработки сигналов в адаптивной ЦАР на основе ПЛИС отличается от известных использованием LDL-метода и ограничением числа разрядов мантиссы.

Проведенные исследования показали высокую устойчивость предлагаемого алгоритма к ошибкам округления. Установлено, что с увеличением ранга корреляционной матрицы влияние ошибок округления будет сказываться сильнее. В связи с этим требуется заранее определять, при каком отношении мощностей источников и внутреннего шума планируется использовать адаптивный процессор.

Практическая значимость. Полученные результаты численных исследований позволяют сделать вывод в пользу применения LDL-метода, как более устойчивого к ошибкам округления при реализации адаптивного процессора ЦАР на базе ПЛИС.