(LUẬN VĂN THẠC SĨ) Ứng dụng thuật toán music trong định hướng sóng đến đối với hệ anten mảng tròn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - TẠ THỊ MAI ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN MUSIC TRONG ĐỊNH HƯỚNG SÓNG ĐẾN ĐèI VỚI HỆ ANTEN MẢNG TRÒN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - TẠ THỊ MAI ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN MUSIC TRONG ĐỊNH HƯỚNG SĨNG ĐẾN ĐèI VỚI HỆ ANTEN MẢNG TRỊN Ngành: Cơng nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS-TSKH Phan Anh HÀ NỘI - 2011 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu đƣợc luận văn hoàn toàn thực tế khách quan Những kết tƣơng tự chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học vị Tác giả luận văn Tạ Thị Mai TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN ANTEN THÔNG MINH 1.1 Mở đầu 1.2 Sơ đồ khối hệ thống anten thông minh [8] 1.3 So sánh anten thông minh anten thƣờng [8] 1.3.1 Mơ hình tốn hệ thống anten tuyến tính thơng minh Error! Bookmark not defined.4 1.4 Phân loại Anten thông minh [1] 1.5 Anten định dạng búp sóng băng hẹp [1] 1.5.1 Định dạng búp sóng 1.5.2 Mạng ấn định búp sóng Error! Bookmark not defined.9 1.5.3 Hệ thống chuyển mạch chọn búp sóng.Error! Bookmark not defined.10 1.6 Anten thích nghi [1] 11 1.6.1 Các hệ thức toán học 11 1.6.2 Các chuẩn tối ƣu điều khiển thích nghi 13 1.7 Anten thích nghi băng rộng [1] 14 1.7.1 Khái niệm: .14 1.7.2 Anten thích nghi dùng dây trễ .14 1.7.3 Anten thích nghi băng tần .15 1.8 ứng dung anten thông minh 16 1.8.1 ứng dụng anten thông minh mạng GSM [8] 16 1.8.2 ứng dụng anten thông minh mạng 3G[8] .16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1.8.3 Anten thông minh vệ tinh truyền hình [8] 18 1.8.4 ứng dụng anten thông minh việc xác định vị trí [2] 19 CHƢƠNG CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ ĐỐI VỚI ANTEN THÔNG MINH 21 2.1 Kỹ thuật phân tập 21 2.1.1 Kết hợp tỉ lệ cực đại(MRC) [3] 23 2.1.2 Tăng ích phân tập 24 2.1.3 Tăng ích anten 24 2.2 Kỹ thuật tạo búp sóng Error! Bookmark not defined.26 2.2.1 Chuyển mạch búp sóng [3] 26 2.2.2 Kỹ thuật tạo búp sóng thích nghi .26 2.2.3 Các thuật tốn thích nghi [3] .29 CHƢƠNG Error! Bookmark not defined ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN MUSIC TRONG XÁC ĐỊNH HƢỚNG SÓNG ĐẾN ĐỐI VỚI HỆ ANTEN MẢNG TRÒN 34 3.1 Thuật toán MUSIC (Multiple Signal Classifi cation algorithm) [7] 34 3.2 So sánh thuật toán MUSIC với thuật toán khác 34 3.2.1 Thuật toán ƣớc lƣợng phổ 34 3.2.2 Thuật toán khả lớn MLM (Maximum Kikehood Method ) 34 3.2.3 Kết mô thuật toán kết luận 35 3.3 Phƣơng pháp xác định hƣớng sóng tới (DOA) [1] 36 3.4 Thuật toán MUSIC xác định hƣớng sóng tới [1] 37 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 3.5 ứng dụng thuật tốn MUSIC xác định hƣớng sóng đến hệ anten thẳng (ULA) [6] 39 3.5.1 Mơ hình tốn học 40 3.5.2 Xây dựng chƣơng trình mơ 40 3.6 ứng dụng thuật toán MUSIC xác định hƣớng sóng đến hệ anten trịn (UCA) [6] 44 3.6.1 Mơ hình tốn học 44 3.6.2 Xây dựng chƣơng trình mô 45 3.7 So sánh hai hệ thống ULA UCA.Error! Bookmark not defined.47 3.8 Độ xác DOA dàn anten UCA số phần tử anten tăng giảm 48 3.8.1 Chấn tử anten tăng .48 3.8.2 Chấn tử anten giảm 55 3.8.3 Kết luận: .59 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron Danh Mục từ viết tắt Từ viết tắt Diễn giải Tiếng anh Diễn giải Tiếng việt DOA Direction of Arrival Định hướng sóng tới CNR Carrier to Noise Ratio Tỉ số cơng suất sóng mang tạp MUSIC Multiple Signal Classification MLM Maximum Kikehood Method Thuật toán khả lớn MRC Maximum Ratio Combiner Kết hợp tỉ lệ cực đại UCA Uniform Circular Array Hệ anten xếp theo đường tròn ULA Uniform Linear Array Hệ anten xếp theo đường thẳng (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron Danh Mục hình vẽ, đồ thị Hình 1-1 Sơ đồ khối tổng qt anten thơng minh Hình 1-2.Vùng xạ anten thƣờng anten thơng minh Hình 1-3.Mơ hình dãy anten tuyến tính cách Hình 1-4 Mơ hình tốn anten thơng minh Hình 1-5 Hệ enten mặt phăng xy Hình 1.6 Sơ đồ khối thu/ phát anten định dạng búp sóng băng hẹp Hình 1-7 Giản đồ hƣớng hệ tọa độ cực Hình 1-8 Giản đồ hƣớng hệ tọa độ vng góc Hình 1-9 Hệ thống chuyển mạch chọn búp sóng Hình 1-10 Mơ hình anten thích nghi Hình 1- 11 Cấu trúc anten thích nghi dùng dây trễ Hình 1-12 Bộ xử lý thích nghi băng tâng Hình 1-13 Xác định vị trí tầu thuyền nhờ trạm bờ Hình 2.1 Tăng ích Hình 2.2 Anten mảng thích nghi Hình 3-1 Thuật tốn ƣớc lƣợng phổ Hình 3-2 Thuật tốn khả lớn Hình 3-3 Thuật tốn MUSIC Hình 3.4 Xác định hƣớng sóng đến Hình 3-5 K sóng tới dàn M phần tử Hình 3.6 Hai tham số hình học anten mảng Hình 3-7 Kết mơ hệ ULA với góc tới =[20 22 60 90 100 120 140 170] Hình 3-8 Kết mơ hệ ULA với góc tới =[20 22 60 90 200 120 160 300] Hình 3-9 Mơ hình hệ thống anten mảng trịn Hình 3-10 Kết mơ hệ UCA với góc tới =[20 22 60 90 100 120 140 170] (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron Hình 3-11 Kết mơ hệ UCA với góc tới =[20 22 60 90 200 120 160 300] Hình 3-12 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=11, D=10, SNRs=25 Hình 3-13 Kết mô hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=15, D=10, SNRs=25 Hình 3-14 Kết mô hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=20, D=10, SNRs=25 Hình 3-15 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=30, D=10, SNRs=25 Hình 3-16 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=40, D=10, SNRs=25 Hình 3-17 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=50, D=10, SNRs=25 Hình 3-18 Kết mô hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=60, D=10, SNRs=25 Hình 3-19 Kết mô hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=70, D=10, SNRs=25 Hình 3-20 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=80, D=10, SNRs=25 Hình 3-21 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=90, D=10, SNRs=25 Hình 3-22 Kết mơ hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=120, D=10, SNRs=25 Hình 3-23 Kết mô hệ UCA số phần tử anten tăng lên Ne=150, D=10, SNRs=25 Hình 3-24 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNRs=25 Hình 3-25 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=30 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron Hình 3-26 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=40 Hình 3-27 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=70 Hình 3-28 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=120 Hình 3-29 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=180 Hình 3-30 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=500 Hình 3-31 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=20 Hình 3-32 Đồ thị quan hệ Ne A (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 58 * Từ hình 3-19 đến 3-23 ta thấy giữ nguyên D =10, SNRs = 25 Ne thay đổi tăng dần với Ne=60, Ne=70 Ne=80, Ne=90, Ne=120, Ne= 150 Ta thấy phổ MUSIC không khác nhiều so với trường hợp Ne=30, Ne=40, Ne=50 Kết luận: - Khi số chấn tử anten tăng anten thu tín hiệu đến từ góc tới khác xác, can nhiễu phổ góc tới gần khơng, Phổ MUSIC cho phân biệt phổ đến xác - Tuy nhiên chấn tử tăng phổ rõ ưu điểm nữa, mặt khác số lượng chấn tử tăng hệ thống gặp phải nhược điểm sau:  Vì ta chọn dàn anten có khoảng hai chấn tử nửa bước sóng nên số chấn tử tăng tương ứng ta có bán kính hệ tăng lên Số chấn tử tăng bán kính tăng, làm cho hệ anten phức tạp, giá thành cao, với tốn kinh tế khơng khả thi  Số chấn tử anten tăng, ta tính tốn đến ảnh hưởng tương hỗ tín hiệu tăng ma trận đối xứng ln hồn C có L giá trị khác với L xác định sau: (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 59  ( Ne  2) voi Ne chan  L Ne   voi Ne le  Ma trận trở kháng tương hỗ có dạng: C0 C       C P C       C   C1 C1  Cp C0 C1 C1 C0  Cp Cp  C2     C1 0 C0 C1 Cp C1      C0 C2  Cp  C1 C1  C          Cp     C1   C  Việc tính tốn trở kháng tương hỗ phức tạp Vậy giữ nguyên D =10, SNR=25, ta cần chọn Ne=40 phổ MUSIC chấp nhận Ne =40 cho ta phổ tín hiệu khơng cịn nhiễu tín hiệu khoảng phổ thấp, khả phân biệt tín hiệu đến rõ dàng 3.8.2 Chấn tử anten giảm Ngược lại số phần tử anten giảm ta quan sát phổ góc đến phổ gặp nhiễu với tín hiệu đến lân cận Ngồi phổ cực đại có cịn sinh nhiễu khác có đỉnh phổ thấp (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron Hình 3-24 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNRs=25 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 60 * Tăng SNRs Ne=11,D=10, SNR=30 Hình 3-25 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=30 Ne=11,D=10, SNR=40 Ne=11,D=10, SNR=40 Hình 3-26 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=40 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 61 Hình 3-27 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=70 Hình 3-28 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=120 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 62 Hình 3-29 Kết mô hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=180 Hình 3-30 Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=500 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 63 * Ta có: giữ nguyên Ne=11, D=10, SNR thay đổi kết hình 3-25 đến 3-30 với SNR SNR =30, SNR =40, SNR =70, SNR =120, SNR=180, SNR =500 ta thấy tăng SNR nhiễu phổ góc tới giảm, độ lớn phổ phụ giảm giảm chậm so với trường hợp tăng số chấn tử Kết luận: - Khi số chấn tử anten giảm chí xấp xỉ số sóng đến phổ gặp nhiễu, sinh phổ lân cận có biên độ nhỏ - Khi tăng SNR để khắc phục nhiễu phụ ta thấy nhiễu phụ có giảm giảm chậm dù tăng tỉ số tín hiệu tạp âm lớn 3.8.3 Kết luận: - Để thuật tốn MUSIC phân biệt phổ tín hiệu đến cần có điều kiện sau:  Số chấn tử (Ne) phải lớn số tín hiệu đến (D)  Tỉ số tín hiệu tạp âm (SNR) lớn 20dB Nếu không thỏa mãn điều kiện phổ tín hiệu khơng phân biệt được, phổ mơ có dạng (hình 3-31) Hình 3-31a Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=20 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 64 Hình 3-31b Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=5 Hình 3-31c Kết mơ hệ UCA số chấn tử anten giảm Ne=11,D=10, SNR=10 - Khi Ne lớn khả phân biệt phổ tín hiệu đến rõ dàng, Ne >> D ưu điểm lại khơng thể - Từ kết mơ ta có đồ thị quan hệ sau: - Khi D=10, SNR=25, thay đổi Ne, gọi A khả tách phổ tín hiệu: A (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1.0 (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 65 Hình 3-32 Đồ thị quan hệ Ne A Nhìn vào đồ thị (hình 3-32) ta thấy khả phân biệt phổ thể mối quan hệ tuyến tính với số chấn tử anten số chấn tử thay đổi từ 11 đến 70 Khi chấn tử tăng lên khả phân biệt phổ gần khơng tăng Vậy tốn tối ưu ta phải chọn tỉ số SNR phù hợp Ne phù hợp để đảm bảo mặt giá thành kết cấu hệ thống Theo kết mơ nên chọn số chấn tử gấp khoảng đến lần số sóng đến SNR nhỏ giảm Ne tăng SNR, theo kết mơ tăng SNR giữ ngun Ne kết mô rõ ưu điểm tăng Ne (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 66 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn: “ Ứng dụng tht tốn MUSIC định hƣớng sóng đến hệ anten mảng trịn” với mục đích tìm hiểu thuật tốn MUSIC ứng dụng thuật tốn MUSIC để xác định hướng sóng đến hệ thống UCA làm nội dung sau: Giới thiệu tổng quan, mơ hình tốn, ưu nhược điểm anten thông minh, giới thiệu số hệ thống anten thông minh Đưa số kỹ thuật xử lý hệ anten thông minh, ưu, nhược điểm kỹ thuật Đưa thuật toán MUSIC, so sánh với vài thuật tốn khác, mơ ứng dụng thuật tốn MUSIC hệ anten ULA UCA khơng tính đến ảnh hưởng ghép tương hỗ, từ rút ưu điểm hệ thống UCA so với hệ thống ULA Tuy nhiên đề tài chưa giải kết toán tính đến ảnh hưởng ghép tương hỗ Trong trình hồn thành khóa luận tơi bảo tận tình Thạc sỹ Trần Thị Thúy Quỳnh, GS-TSKH Phan Anh thầy cô tổ môn thông tin vô tuyến, khoa Công nghệ Điện tử-viễn thông, trường Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Một lần cho xin gửi lời cảm ơn tới Thạc sỹ Trần Thị Thúy Quỳnh, GS-TSKH Phan Anh dành thời gian tận tình bảo để tơi hồn thành luận văn Chương trình mơ cho hệ thống ULA UCA chưa tính đến ảnh hưởng ghép tương hỗ hoàn chỉnh nhiên tính tới ảnh hưởng ghép tương hỗ tơi chưa hồn thành nhược điểm đề tài Tôi mong nhận ý kiến đóng góp thầy cơ, đồng nghiệp để đề tài tơi hồn thiện Hƣớng phát triển đề tài: - Nghiên cứu ứng dụng thuật toán MUSIC hệ anten phức tạp - Xây dựng chương trình mơ cho hệ thống ULA UCA ính đến ảnh hưởng ghép tương hỗ Tôi xin chân thành cảm ơn! (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS-TSKH Phan Anh, Lý thuyết kỹ thuật anten, nhà xuất khoa học kỹ thuật, xuất 12-2007 [2] GS-TSKH Phan Anh, Vũ Văn Yêm, Lâm Hồng Bạch, Ứng dụng thuật tốn MUSIC việc xác định vị trí tàu thuyền đánh cá loại vừa nhỏ hoạt động vùng ven biển, Đề tài QC.06.19 Đại học Quốc Gia Hà Nội [3] TS Nguyễn Quang Hưng, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Học viện cơng nghệ bưu viễn thông, năm 2006 [4] Frank B.Gross, Smart antennas for wireless communication with matlab, McGraw Hill [5] HAMID KRIM and mats viberg, IEEE Signal Processing Magazine, july 1996 [6] T.T.Zhang, Y.L.Lu, H.T.Hui, Simultaneous Estimation of Mutual Coupling Matrix and DOAs for ULA, UCA, University of Queensland, Australia [7] Zhongfu Ye and Chao Liu, On the resiliency again of MUSIC direction finding agsinst antenna sensor coupling, IEEE Trans On Antennas and propagation, Vol 56 No 2, February 2008 [8] Ngoài luận văn tham khảo số tài liệu, tạp chí khác internet (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 68 PHỤ LỤC Phụ lục : Code hệ thống ULA mô phần mềm Matlabt clear all close all clc %THAM SO HE ANTEN ULA % Buoc song tin hieu lamda=0.328; % Khoang cach giua cap anten lien tiep so voi buoc song d=0.5*lamda; % So phan tu anten Ne=10; % THAM SO NGUON TIN HIEU DEN (s) % so nguon tin hieu D=8; % Goc toi cua cac nguon tin hieu angles=[10 30 50 100 110 120 150 200]*(pi/180); % SNR cua nguon tin hieu (dB) SNRs=[35 35 35 35 35 35 35 35]; %THAM SO CHUNG %He so song k=2*pi/lamda; % So mau tin hieu thu Nb=1000; %TAO LAP MA TRAN THU [U] KICH THUOC [Nb Ne] %Tao ma tran tin hieu dau vao [S] khich thuoc [D Nb] for i=1:D S(i,:)=(20^(SNRs(i)/10))*exp(j*2*pi*rand(1,Nb)); end % Tao ma tran mang [A] kich thuoc [D Ne] for i=1:D for l=1:Ne A(i,l)=exp(j*k*(l-1)*d*cos(angles(i))); end end (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 69 % Tao ma tran nhieu [N] kich thuoc [Nb Ne] N=rand(Nb,Ne)+j*rand(Nb,Ne); % Tao ma tran tin hieu thu kich thuoc [Nb Ne] U=S.'*A+N; % THUAT TOAN MUSIC % Tin hieu tuong quan thu Ruu=U'*U/Nb; % Gia tri rieng, vecto rieng [eigVector,eigValue]=eig(Ruu); %So nguon tin hieu eigValueMax=max(max(eigValue)); signals=length(find(diag(eigValue)>eigValueMax/100000000)); disp(signals) %Vector rieng cua nhieu eigVectorNoise=eigVector(:,1: Ne-signals); %Pho khong gian cua tin hieu i=0; for theta=0:.1:180 i=i+1; for l=1:Ne A0(1,l)=exp(j*k*((l-1)*d*cos(theta*(pi/180)))); end P(i)=10*log((A0*A0')/(A0*eigVectorNoise*eigVectorNoise'*A0')); end %Bieu dien theta=0:.1:180; plot(theta,P); xlabel('MUSIC ULA DOA-degree'); ylabel('Relative space Spectrum-dB'); Phụ lục : Code hệ thống UCA mô phần mềm Matlabt close all clear all (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 70 clc %THAM SO HE ANTEN UCA % Buoc song tin hieu lamda = 0.5; % So phan tu anten Ne=10; % Khoang cach giua phan tu anten lien ke d=0.5*lamda; %Ban kinh he anten R=(Ne*d)/(2*pi); % THAM SO NGUON TIN HIEU DEN (s) % so nguon tin hieu D=8; % Goc toi cua cac nguon tin hieu angles=[ 20 22 60 90 200 120 160 300]*pi/180; % SNR cua nguon tin hieu (dB) SNRs=[35 35 35 35 35 35 35 35]; %THAM SO CHUNG %He so truyen song k=2*pi/lamda; % So mau tin hieu thu Nb=1000; (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron 71 %TAO LAP MA TRAN THU [U] KICH THUOC [Nb Ne] %Tao ma tran tin hieu dau vao [S] khich thuoc [D Nb] for i=1:D S(i,:)=(20^(SNRs(i)/10))*exp(j*2*pi*rand(1,Nb)); end % Tao ma tran mang [A] kich thuoc [D Ne] for i=1:D for l=1:Ne A(i,l)=exp(j*k*R*cos(angles(i)-2*pi*((l-1)/Ne))); end end % Tao ma tran nhieu [N] kich thuoc [Nb Ne] N=rand(Nb,Ne)+j*rand(Nb,Ne); % Tao ma tran tin hieu thu kich thuoc [Nb Ne] U=S.'*A + N; % THUAT TOAN MUSIC % Tin hieu tuong quan thu Ruu=U'*U/Nb; % Gia tri rieng, vecto rieng [eigVector,eigValue]=eig(Ruu); disp(eigValue); %So nguon tin hieu eigValueMax=max(max(eigValue)); signals=length(find(diag(eigValue)>eigValueMax/100000000)); disp(signals) (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron (LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron(LUAN.VAN.THAC.SI).Ung.dung.thuat.toan.music.trong.dinh.huong.song.den.doi.voi.he.anten.mang.tron