طالب الماجستير في قسم الهندسة الكهربائية ” مهند محمد هاني ” يناقش رسالته

 

نوقشت رسالة الماجستير الموسومة:

” تصميم وبناء نظام الغاء الضوضاء المتكيف باستخدام مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة وبمساعدة

مولد النظام ”

 

التي  اعدها طالب الماجستير في قسم الهندسة الكهربائية – كلية الهندسة / جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الهندسة الكهربائية مهند محمد هاني وبإشراف م.د. أسماء حميد رشيد يوم الاحد المصادف 17/11/2019.تكونت لجنة المناقشة لهذه الرسالة  من أ.م.د. صفاء صاحب عمران رئيسا وعضوية أ.م.د. عدي عبد اللطيف عبد الرضا و م.د.رياض علي عبد الحسين.

خلاصة رسالة الطالب كما يلي:

تطبيقات الزمن الحقيقي يفضل تنفيذها عمليا باستخدام منظومة مصفوفات البوابات المنطقية المبرمجة (FPGA) وذلك لمرونتها لإعادة البرمجة مع اي تطبيق والذي نتج عن طبيعة تركيبها الداخلي القابل لإعادة البرمجة كلياً.

تطبيقنا في بحثنا هذا هو الغاء الضوضاء المتكيف(ANC) وهو من احد اهم تطبيقات معالجة الاشارة الرقمية. الغاء الضوضاء المتكيف يتطلب كثافة عالية من الحسابات والعمليات الرياضية لبناء الخوارزمية الرياضية المتكيفة (LMS) – معدل التربيع الاصغر. وقد تم اختيار هذه الخوارزمية لرصانتها وقدرتها على دوام الاستقرار مقارنة بخوارزميات التكيف الاخرى .

منظومة العمل بالزمن غير الحقيقي تم تنفيذها باستخدام حزمة (MATLAB) البرمجية. تم تنفيذ النظام المحاكي لنظام الضوضاء المتكيف واستخدمت نتائجه لاختبار الخوارزمية المتكيفة المعتمدة والتي اظهرت اداء جيد للنظام المتكيف وتم اعتماده لاخذ القرار لامكانية مطابقتها للمعايير القياسية.

تم تنفيذ منظومة الغاء الضوضاء المتكيف باستخدام الية ال(XSG) – مولد المنظومات الرقمية التابع لشركة Xilinx وهي احدى اهم الشركات الرائدة في انتاج منظومات ال(FPGA) .

التنفيذ باستخدام ال (XSG) أظهر نتائج مرضية من ناحية معدل الوصول للحل الامثل ومقدار الوقت المطلوب للمعالجة , والذي يجب ان يوافق متطلبات الزمن الحقيقي , اضافة الى بساطة الكيان المادي المستخدم للتنفيذ.

تم الحصول على نظام الضوضاء المتكيف بالزمن الحقيقي عن طريق توليد ترميز ال(VHDL) وهي لغة الكيان المادي المستخدمة بتطبيقات ال(FPGA).

منظومة مصفوفات البوابات المنطقية المبرمجة التي تم استخدامها في التنفيذ هي Spartan-3A والتي تم التطرق الى تفاصيلها الداخلية وطرق برمجتها في بحثنا الحالي.

الدوائر التجميعية وخرائطها المستخدمة في تنفيذ المنظومة المتكيفة تم تضمينها وتفصيلها في بحثنا الحالي ايضا.

معدل استهلاك موارد الصلبة يمكن اعتباره مثاليا . حيث بلغت النسبة المئوية من استهلاك ال(LUT) 13 % نسبة للمجموع الكلي الموارد المتاحة.

لقد تم اختبار عدة مستويات للضوضاء نسبة الى الاشارة السمعية من (0,1 الى 0,9) وبزيادة مقدرها 0,1 لكل مرة , ولقيم مختلفة لعامل الخطوة () لخوارزمية (LMS). النتائج المستحصلة اظهرت اداء جيد لخوارزمية (LMS). نسب الاشارة الى الضوضاء المستحصلة ( 19,309 ديسي بل , عند  ونسبة ضوضاء تعادل 0,1 من نسبة الاشارة السمعية , وكانت 17,024 ديسي بل عند  ونسبة ضوضاء تعادل 0,9 من نسبة الاشارة السمعية) وهذا يظهر قدرة جيدة للنظام على اضعاف الضوضاء وبشكل كبير وبالتالي اخراج اشارة سمعية صافية.

 

قيم الmis-adjustment  المستحصلة اظهرت ان اداء الخوارزمية مستقر خلال عملية الغاء الضوضاء ( حيث كانت اعلى قيمة تعادل 0,166 عند  ونسبة ضوضاء تعادل 0,9 من نسبة الاشارة السمعية , وكانت اقل قيمة تعادل 0,0116 عند  ونسبة ضوضاء تعادل 0,1 من نسبة الاشارة السمعية).

في الخلاصة , اظهرت النتائج المستحصلة اداء ممتاز للنظام المتكيف الذي تم بناءه. وكانت نسبة الاشارة الى الضوضاء حوالي 85 % في حال كانت نسبة الضوضاء تعادل 10% من الاشارة السمعية. وفي حال كانت نسبة الضوضاء تعادل 90% من الاشارة السمعية , كانت نسبة الاشارة عند الاخراج تعادل 50% وهذه النسب مقبولة بالنسبة عند تصميم نظام الغاء الضوضاء.