{"title":"6t波束形成算法在智能天线系统中的有效性收敛分析","authors":"S. Thazeen, Srikantaswamy Mallikarjunaswamy","doi":"10.31436/iiumej.v24i2.2730","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Recently, the need for more capacity in wireless networks has motivated this current research towards the creation of standards and algorithms that selectively take advantage of space. The development of smart antenna arrays and related beamforming algorithms has received a lot of attention. Cell Planning is an important process in networking, which is used to ensure coverage and avoid interference. Also, cell planning plays a vital role in the placement of base stations in a network. The communication between the base station (BS) and mobile station can happen either using a single antenna or an array of antenna elements. In the case of using a single antenna, if the Electromagnetic (EM) wave has low SNR, then BS cannot decode the data and drops the signal. Conversely, when an array is used, a signal with low SNR also falls on the base station, and due to multiple delayed copies of the same signal, the data gets decoded successfully. With Space Division Multiple Access (SDMA), the frequencies allotted for mobile communication are reused to provide channel access to multiple users at the same time preserving the allowable reuse distance in network architecture, thus increasing the channel capacity and facilitating multiple users separated by a distance at the same time with frequency reuse. The smart antenna system at the base station performs the transceiver function. The transmission phase uses the output from the reception i.e., the detected user direction radiates a beam towards the desired user for communication to narrow the beam. The proposed 6T Beamformer method is a six-tap-based system with three taps having fixed step sizes and the other three having variable step sizes. With the execution of each tap or module, better convergence and quality of service are achieved. In the result analysis, the proposed method is compared with existing high-performing algorithms like LMS, Griffiths, and VSSLMS against Mean Square Error (MSE) to show that it converges faster at the 9th iteration which is better than others in all the probabilities.\nABSTRAK: Dewasa ini, keperluan terhadap lebih kapasiti dalam rangkaian tanpa wayar menjadi motivasi kepada kajian terkini dalam membentu piawai dan algoritma yang menjimatkan ruang. Pembangunan tata susun antena pintar dan algoritma pembentukan pancaran telah mendapat perhatian ramai. Merancang sel adalah proses penting dalam jaringan, bagi memastikan liputan terhasil dan mengelak dari gangguan. Juga, merancang sel memainkan peranan penting dalam menempatkan tapak stesen dalam rangkaian. Komunikasi antara stesen pusat (BS) dan stesen bergerak dapat berlaku samada menggunakan antena tunggal atau elemen tata susunan antena. Dalam kes antena tunggal, jika gelombang Elektromagnetik (EM) mempunyai SNR rendah, BS tidak dapat menafsirkan kod data dan signal akan terabai. Sebaliknya, apabila susun atur digunakan, signal dengan gelombang SNR rendah akan terus ke stesen pusat dan disebabkan beberapa gelombang sama yang tertunda, data dapat ditafsir dengan sempurna. Melalui Capaian Pelbagai Pembahagi Ruang (SDMA), frekuensi yang ditimbulkan bagi komunikasi bergerak telah diguna balik bagi menyediakan kemasukan saluran kepada pelbagai pengguna pada waktu sama memelihara jarak guna balik yang dibenarkan dalam binaan rangkaian, oleh itu menambah kapasiti saluran dan membantu gandaan pengguna yang dipisahkan oleh jarak dengan kekerapan guna balik pada masa sama. Sistem antena pintar di stesen pusat pula menjalankan fungsi pemancar. Fasa pemancaran ini menggunakan pengeluaran dari penerima iaitu, pengguna yang dikesan dari arah pancaran, akan memancarkan gelombang kepada pengguna yang memerlukan komunikasi, ini dapat mengecilkan jarak pancaran. Kaedah yang dicadangkan ini menghasil pancaran 6T iaitu sistem berdasarkan-enam-tap di mana tiga tap mempunyai saiz langkah yang tetap dan tiga lagi mempunyai saiz langkah berubah. Dengan pelaksanaan ini setiap tap atau modul mempunyai penumpuan yang lebih baik dan servis yang berkualiti terhasil. Dapatan kajian menunjukkan, kaedah yang dicadangkan dapat dibandingkan dengan algoritma berprestasi tinggi sedia ada seperti LMS, Griffiths, dan VSSLMS berbanding min kuasa dua ralat (MSE) bagi menunjukkan ia tertumpu lebih laju pada iterasi ke 9, iaitu lebih baik daripada ke semua kebarangkalian.","PeriodicalId":13439,"journal":{"name":"IIUM Engineering Journal","volume":"64 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.6000,"publicationDate":"2023-07-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"2","resultStr":"{\"title\":\"THE EFFECTIVENESS OF 6T BEAMFORMER ALGORITHM IN SMART ANTENNA SYSTEMS FOR CONVERGENCE ANALYSIS\",\"authors\":\"S. Thazeen, Srikantaswamy Mallikarjunaswamy\",\"doi\":\"10.31436/iiumej.v24i2.2730\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Recently, the need for more capacity in wireless networks has motivated this current research towards the creation of standards and algorithms that selectively take advantage of space. The development of smart antenna arrays and related beamforming algorithms has received a lot of attention. Cell Planning is an important process in networking, which is used to ensure coverage and avoid interference. Also, cell planning plays a vital role in the placement of base stations in a network. The communication between the base station (BS) and mobile station can happen either using a single antenna or an array of antenna elements. In the case of using a single antenna, if the Electromagnetic (EM) wave has low SNR, then BS cannot decode the data and drops the signal. Conversely, when an array is used, a signal with low SNR also falls on the base station, and due to multiple delayed copies of the same signal, the data gets decoded successfully. With Space Division Multiple Access (SDMA), the frequencies allotted for mobile communication are reused to provide channel access to multiple users at the same time preserving the allowable reuse distance in network architecture, thus increasing the channel capacity and facilitating multiple users separated by a distance at the same time with frequency reuse. The smart antenna system at the base station performs the transceiver function. The transmission phase uses the output from the reception i.e., the detected user direction radiates a beam towards the desired user for communication to narrow the beam. The proposed 6T Beamformer method is a six-tap-based system with three taps having fixed step sizes and the other three having variable step sizes. With the execution of each tap or module, better convergence and quality of service are achieved. In the result analysis, the proposed method is compared with existing high-performing algorithms like LMS, Griffiths, and VSSLMS against Mean Square Error (MSE) to show that it converges faster at the 9th iteration which is better than others in all the probabilities.\\nABSTRAK: Dewasa ini, keperluan terhadap lebih kapasiti dalam rangkaian tanpa wayar menjadi motivasi kepada kajian terkini dalam membentu piawai dan algoritma yang menjimatkan ruang. Pembangunan tata susun antena pintar dan algoritma pembentukan pancaran telah mendapat perhatian ramai. Merancang sel adalah proses penting dalam jaringan, bagi memastikan liputan terhasil dan mengelak dari gangguan. Juga, merancang sel memainkan peranan penting dalam menempatkan tapak stesen dalam rangkaian. Komunikasi antara stesen pusat (BS) dan stesen bergerak dapat berlaku samada menggunakan antena tunggal atau elemen tata susunan antena. Dalam kes antena tunggal, jika gelombang Elektromagnetik (EM) mempunyai SNR rendah, BS tidak dapat menafsirkan kod data dan signal akan terabai. Sebaliknya, apabila susun atur digunakan, signal dengan gelombang SNR rendah akan terus ke stesen pusat dan disebabkan beberapa gelombang sama yang tertunda, data dapat ditafsir dengan sempurna. Melalui Capaian Pelbagai Pembahagi Ruang (SDMA), frekuensi yang ditimbulkan bagi komunikasi bergerak telah diguna balik bagi menyediakan kemasukan saluran kepada pelbagai pengguna pada waktu sama memelihara jarak guna balik yang dibenarkan dalam binaan rangkaian, oleh itu menambah kapasiti saluran dan membantu gandaan pengguna yang dipisahkan oleh jarak dengan kekerapan guna balik pada masa sama. Sistem antena pintar di stesen pusat pula menjalankan fungsi pemancar. Fasa pemancaran ini menggunakan pengeluaran dari penerima iaitu, pengguna yang dikesan dari arah pancaran, akan memancarkan gelombang kepada pengguna yang memerlukan komunikasi, ini dapat mengecilkan jarak pancaran. Kaedah yang dicadangkan ini menghasil pancaran 6T iaitu sistem berdasarkan-enam-tap di mana tiga tap mempunyai saiz langkah yang tetap dan tiga lagi mempunyai saiz langkah berubah. Dengan pelaksanaan ini setiap tap atau modul mempunyai penumpuan yang lebih baik dan servis yang berkualiti terhasil. Dapatan kajian menunjukkan, kaedah yang dicadangkan dapat dibandingkan dengan algoritma berprestasi tinggi sedia ada seperti LMS, Griffiths, dan VSSLMS berbanding min kuasa dua ralat (MSE) bagi menunjukkan ia tertumpu lebih laju pada iterasi ke 9, iaitu lebih baik daripada ke semua kebarangkalian.\",\"PeriodicalId\":13439,\"journal\":{\"name\":\"IIUM Engineering Journal\",\"volume\":\"64 1\",\"pages\":\"\"},\"PeriodicalIF\":0.6000,\"publicationDate\":\"2023-07-04\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"2\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"IIUM Engineering Journal\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.31436/iiumej.v24i2.2730\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q3\",\"JCRName\":\"ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"IIUM Engineering Journal","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.31436/iiumej.v24i2.2730","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q3","JCRName":"ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
引用次数: 2
摘要
最近,无线网络对更大容量的需求促使当前的研究朝着有选择地利用空间的标准和算法的创建方向发展。智能天线阵列及其相关波束形成算法的发展受到了广泛的关注。小区规划是网络中的一个重要环节,用于保证网络覆盖和避免干扰。此外,小区规划在网络中基站的放置中起着至关重要的作用。基站(BS)和移动站之间的通信既可以使用单个天线,也可以使用天线单元阵列。在使用单天线的情况下,如果电磁(EM)波具有低信噪比,则BS无法解码数据并丢弃信号。相反,当使用阵列时,低信噪比的信号也落在基站上,并且由于同一信号的多个延迟副本,数据被成功解码。SDMA (Space Division Multiple Access)是将分配给移动通信的频率进行复用,在保持网络架构允许复用距离的同时,为多个用户提供信道接入,从而增加信道容量,同时实现距离分隔的多个用户的频率复用。基站的智能天线系统执行收发功能。发射相位使用来自接收的输出,即,检测到的用户方向向所需的用于通信的用户辐射波束以缩小波束。所提出的6T波束形成方法是一种基于六抽头的系统,其中三个抽头具有固定的步长,另外三个具有可变的步长。通过每个抽头或模块的执行,可以实现更好的收敛性和服务质量。在结果分析中,将本文提出的方法与现有的LMS、Griffiths、VSSLMS等高性能算法对均方误差(Mean Square Error, MSE)进行了比较,结果表明,该方法在第9次迭代时收敛速度更快,在所有概率上都优于其他算法。摘要:Dewasa ini, keperluan terhadap lebih kapasiti dalam rangkaian tanpa wayar menjadi motivasi kepada kajian terkini dalam membentu piawai dan算法yang menjimatkan ruang。pembentukan pankaran telah mendapat perhatian ramai算法。Merancang seladalah propting dalam jaringan, bagi memastikan liputan - hasil dan mengelak dari gangguan。Juga, merancang sel memainkan peranan penting dalam menempatkan tapak stesen dalam rangkaian。Komunikasi antara stesen pusat (BS)和stesen bergerak (b)和berlaku samada menggunakan天线。Dalam的天线tungal, jika gelombang的电磁(EM) memp,信噪比测试,BS的数据采集和信号测试。Sebaliknya, apabila susan natur digunakan, signal dengan gelombang信噪比rendah akan terus,应力pusat dan disebabkan beberapa gelombang sama yang terunda,数据datapat ditafsir dengan sempurna。我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友,我的朋友。系统天线柱面的应力分布是由一种特殊的结构和结构组成的。彭古纳yang dikesan dari araran panerima iitu,彭古纳yang dikesan dari araran panaran,彭古纳yang memerlukan komunikasi,彭古纳yang janerecilkan jarak panaran。Kaedah yang dicadangkan ini menghasil pancaran 6T iitu system berdasarkan- nama -tap di mana tiga tap mempunyai saiz langkah yang tetap dan tiga lagi mempunyai saiz langkah berubah。登安佩拉克桑塔尼设置了一种抽头模块,即:彭彭阳,彭彭阳,彭彭阳,彭彭阳,彭彭阳。datatan kajian menunjukkan, kaedah yang dicadangkan dapat dibandingkan dengan算法berprestasingi sedia ada perlms, Griffiths, danvsslms berbanding min kuasdua ralat (MSE) bagi menunjukkan ia tertumpu lebih laju paada iteraske 9, iitu lebih baik daripada ke semua kebarangkalian。
THE EFFECTIVENESS OF 6T BEAMFORMER ALGORITHM IN SMART ANTENNA SYSTEMS FOR CONVERGENCE ANALYSIS
Recently, the need for more capacity in wireless networks has motivated this current research towards the creation of standards and algorithms that selectively take advantage of space. The development of smart antenna arrays and related beamforming algorithms has received a lot of attention. Cell Planning is an important process in networking, which is used to ensure coverage and avoid interference. Also, cell planning plays a vital role in the placement of base stations in a network. The communication between the base station (BS) and mobile station can happen either using a single antenna or an array of antenna elements. In the case of using a single antenna, if the Electromagnetic (EM) wave has low SNR, then BS cannot decode the data and drops the signal. Conversely, when an array is used, a signal with low SNR also falls on the base station, and due to multiple delayed copies of the same signal, the data gets decoded successfully. With Space Division Multiple Access (SDMA), the frequencies allotted for mobile communication are reused to provide channel access to multiple users at the same time preserving the allowable reuse distance in network architecture, thus increasing the channel capacity and facilitating multiple users separated by a distance at the same time with frequency reuse. The smart antenna system at the base station performs the transceiver function. The transmission phase uses the output from the reception i.e., the detected user direction radiates a beam towards the desired user for communication to narrow the beam. The proposed 6T Beamformer method is a six-tap-based system with three taps having fixed step sizes and the other three having variable step sizes. With the execution of each tap or module, better convergence and quality of service are achieved. In the result analysis, the proposed method is compared with existing high-performing algorithms like LMS, Griffiths, and VSSLMS against Mean Square Error (MSE) to show that it converges faster at the 9th iteration which is better than others in all the probabilities.
ABSTRAK: Dewasa ini, keperluan terhadap lebih kapasiti dalam rangkaian tanpa wayar menjadi motivasi kepada kajian terkini dalam membentu piawai dan algoritma yang menjimatkan ruang. Pembangunan tata susun antena pintar dan algoritma pembentukan pancaran telah mendapat perhatian ramai. Merancang sel adalah proses penting dalam jaringan, bagi memastikan liputan terhasil dan mengelak dari gangguan. Juga, merancang sel memainkan peranan penting dalam menempatkan tapak stesen dalam rangkaian. Komunikasi antara stesen pusat (BS) dan stesen bergerak dapat berlaku samada menggunakan antena tunggal atau elemen tata susunan antena. Dalam kes antena tunggal, jika gelombang Elektromagnetik (EM) mempunyai SNR rendah, BS tidak dapat menafsirkan kod data dan signal akan terabai. Sebaliknya, apabila susun atur digunakan, signal dengan gelombang SNR rendah akan terus ke stesen pusat dan disebabkan beberapa gelombang sama yang tertunda, data dapat ditafsir dengan sempurna. Melalui Capaian Pelbagai Pembahagi Ruang (SDMA), frekuensi yang ditimbulkan bagi komunikasi bergerak telah diguna balik bagi menyediakan kemasukan saluran kepada pelbagai pengguna pada waktu sama memelihara jarak guna balik yang dibenarkan dalam binaan rangkaian, oleh itu menambah kapasiti saluran dan membantu gandaan pengguna yang dipisahkan oleh jarak dengan kekerapan guna balik pada masa sama. Sistem antena pintar di stesen pusat pula menjalankan fungsi pemancar. Fasa pemancaran ini menggunakan pengeluaran dari penerima iaitu, pengguna yang dikesan dari arah pancaran, akan memancarkan gelombang kepada pengguna yang memerlukan komunikasi, ini dapat mengecilkan jarak pancaran. Kaedah yang dicadangkan ini menghasil pancaran 6T iaitu sistem berdasarkan-enam-tap di mana tiga tap mempunyai saiz langkah yang tetap dan tiga lagi mempunyai saiz langkah berubah. Dengan pelaksanaan ini setiap tap atau modul mempunyai penumpuan yang lebih baik dan servis yang berkualiti terhasil. Dapatan kajian menunjukkan, kaedah yang dicadangkan dapat dibandingkan dengan algoritma berprestasi tinggi sedia ada seperti LMS, Griffiths, dan VSSLMS berbanding min kuasa dua ralat (MSE) bagi menunjukkan ia tertumpu lebih laju pada iterasi ke 9, iaitu lebih baik daripada ke semua kebarangkalian.
期刊介绍:
The IIUM Engineering Journal, published biannually (June and December), is a peer-reviewed open-access journal of the Faculty of Engineering, International Islamic University Malaysia (IIUM). The IIUM Engineering Journal publishes original research findings as regular papers, review papers (by invitation). The Journal provides a platform for Engineers, Researchers, Academicians, and Practitioners who are highly motivated in contributing to the Engineering disciplines, and Applied Sciences. It also welcomes contributions that address solutions to the specific challenges of the developing world, and address science and technology issues from an Islamic and multidisciplinary perspective. Subject areas suitable for publication are as follows: -Chemical and Biotechnology Engineering -Civil and Environmental Engineering -Computer Science and Information Technology -Electrical, Computer, and Communications Engineering -Engineering Mathematics and Applied Science -Materials and Manufacturing Engineering -Mechanical and Aerospace Engineering -Mechatronics and Automation Engineering