Nghiên cứu nâng cao hiệu năng của hệ tìm phương sử dụng anten không tâm pha trong môi trường các nguồn tín hiệu tương quan

Header Page of 113 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN THỊ THÚY QUỲNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN KHÔNG TÂM PHA TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG Hà Nội - 2015 Footer Page of 113 Header Page of 113 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thị Thúy Quỳnh NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN KHÔNG TÂM PHA TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 62 52 02 08 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH Phan Anh PGS.TS Trần Minh Tuấn Hà Nội - 2015 i Footer Page of 113 Header Page of 113 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS.TSKH Phan Anh, người dẫn dắt, định hướng cho nghiên cứu lĩnh vực anten, truyền sóng, kỹ thuật siêu cao tần Trong suốt trình nghiên cứu anten không tâm pha, nhận nhiều lời khuyên quý báu thầy để có chuyển biến tích cực nghiên cứu cấu trúc anten Người thầy thứ hai muốn gửi lời cảm ơn GS.TS Karim Abed-Meraim Với nhiều kinh nghiệm lĩnh vực xử lý tín hiệu mảng tối ưu hóa cấu hình anten mảng, thầy giúp có nhìn tổng quan định hướng tốt nội dung cần làm luận án, đặc biệt phần xử lý tín hiệu Tôi xin cảm ơn PGS.TS Nguyễn Linh Trung, người cho lời khuyên quý báu nghiên cứu hướng dẫn cách suy nghĩ cách viết báo khoa học; PGS.TS Trần Đức Tân cho lời khuyên cách sử dụng thuật toán nén mẫu; PGS.TS Trần Minh Tuấn hướng dẫn kiến thức ban đầu cấu trúc anten đại; thầy, cô Khoa Điện tử - Viễn thông thầy, cô phản biện cho nhiều góp ý giúp khắc phục điểm hạn chế luận án Tôi xin cảm ơn NCS Trương Minh Chính giúp đỡ nhiều phần soạn thảo luận án; bạn đồng nghiệp khoa Điện tử - Viễn thông động viên, giúp đỡ công việc sống Lời cảm ơn cuối xin gửi đến gia đình thân yêu, tạo điều kiện cho học tập phát triển Trần Thị Thúy Quỳnh ii Footer Page of 113 Header Page of 113 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công việc thực luận án chưa tác giả khác đề xuất Với hiểu biết mình, chắn số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố đâu công trình trừ công trình tác giả tài liệu tham khảo Nếu có sai trái, xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Trần Thị Thúy Quỳnh iii Footer Page of 113 Header Page of 113 MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cảm ơn ii Lời cam đoan iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt viii Danh mục bảng xvi Danh mục hình vẽ, đồ thị xvii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ MẢNG ANTEN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÌM PHƯƠNG TIÊU BIỂU 11 1.1 Giới thiệu 11 1.2 Mô hình liệu 11 1.3 Cấu trúc hình học mảng anten 13 1.3.1 Tính vector đáp ứng mảng, tính vô hướng mảng, ngưỡng phân giải 14 1.3.2 Mảng ULA UCA 17 1.3.3 Anten không tâm pha (AWPC) 23 iv Footer Page of 113 Header Page of 113 1.3.4 Nhận xét 31 1.4 Thuật toán tìm hướng sóng đến 31 1.4.1 Thuật toán tạo chùm 32 1.4.2 Thuật toán MUSIC 35 1.4.3 Thuật toán ML 37 1.4.4 Nhận xét 38 1.5 Anten không tâm pha tổng quát thuật toán MUSIC 40 1.6 Kết luận chương 43 Chương KHẮC PHỤC VẤN ĐỀ LẶP LẠI PHỔ KHÔNG GIAN CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN AWPC 44 2.1 Giới thiệu 44 2.2 Sym-AWPC 45 2.2.1 Lựa chọn góc quay anten ∆φ 45 2.2.2 Phân tích số học tính vector đáp ứng mảng 47 2.2.3 Kết mô 48 2.3 SymII-AWPC-UCA 50 2.3.1 Phân tích số học tính vector đáp ứng mảng 51 2.3.2 Kết mô 54 2.4 Asym-AWPC 54 2.4.1 Phân tích số học tính vector đáp ứng mảng 57 2.4.2 Kết mô 57 2.4.3 Tính vô hướng mảng 57 2.4.4 Ngưỡng phân giải 61 2.4.5 Hiệu hệ thống 62 2.4.6 Kết mô 63 2.5 Kết luận chương 68 v Footer Page of 113 Header Page of 113 Chương HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ASYM-AWPC TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN 69 3.1 Giới thiệu 69 3.2 Hệ tìm phương Asym-AWPC-MUSIC 71 3.3 Hệ tìm phương Asym-AWPC-CS 73 3.3.1 Mô hình liệu 73 3.3.2 Đặc tính ma trận đo tạo Asym-AWPC 76 3.3.3 Thuật toán khôi phục: Bình phương tối thiểu có điều chỉnh l1 78 3.3.4 Kết mô 79 3.4 Cải thiện độ phân giải Asym-AWPC-CS 82 3.4.1 Đánh giá độ phân giải 82 3.4.2 Kết mô 83 3.5 Độ phức tạp tính toán Asym-AWPC-CS 84 3.5.1 Độ phức tạp tính toán 84 3.5.2 Kết mô 85 3.6 Kết luận chương 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC A Công thức đánh giá tính vector đáp ứng mảng 101 PHỤ LỤC B Công thức tính CRLB 101 vi Footer Page of 113 Header Page of 113 PHỤ LỤC C Giản đồ xạ anten AWPC tổng quát 104 PHỤ LỤC D Tính đường bao thấp CRLB nguồn trường hợp mô hình ngẫu nhiên 106 PHỤ LỤC E Chứng minh phụ thuộc tuyến tính loại π vector đáp ứng mảng cấu trúc Sym-AWPC 111 PHỤ LỤC F Chứng minh phụ thuộc tuyến tính loại π/2 vector đáp ứng mảng cấu trúc SymI-AWPC vii Footer Page of 113 113 Header Page of 113 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii Footer Page of 113 Header Page 10 of 113 Danh mục ký hiệu STT Ký hiệu Mô tả in thường Vô hướng in thường, đậm Vector in hoa, đậm Ma trận ∗ Phép biến đổi liên hiệp phức × Phép nhân vô hướng Phép nhân Hadamard (nhân phần tử ma trận) β Hệ số mảng δφ Ngưỡng phân giải thống kê ∆φ Góc quay anten 10 ∆d Độ bất đối xứng anten Asym-AWPC 11 12 Độ phân giải η Mức độ không phụ thuộc tuyến tính vector đáp ứng mảng 13 γ Tính vector đáp ứng mảng 14 κ Hệ số liên kết 15 λ Bước sóng tín hiệu 16 µx Giá trị trung bình x 17 φ Góc phương vị 18 Φ Giản đồ pha anten 19 θ Góc ngẩng 20 ξ Tham số điều chỉnh 21 E Phép tính trung bình 22 a Phần tử vector đáp ứng mảng 23 a Vector đáp ứng mảng 24 A Ma trận chứa vector đáp ứng mảng ma trận đo ix Footer Page 10 of 113 Header Page 148 of 113 Footer Page 148 of 113 Header Page 149 of 113 Footer Page 149 of 113 Header Page 150 of 113 Footer Page 150 of 113 Header Page 151 of 113 Footer Page 151 of 113 Header Page 152 of 113 Footer Page 152 of 113 Header Page 153 of 113 Footer Page 153 of 113 Header Page 154 of 113 Footer Page 154 of 113 Header Page 155 of 113 Footer Page 155 of 113 Header Page 156 of 113 Footer Page 156 of 113 Header Page 157 of 113 Footer Page 157 of 113 Header Page 158 of 113 Footer Page 158 of 113 Header Page 159 of 113 Footer Page 159 of 113 Header Page 160 of 113 Footer Page 160 of 113 Header Page 161 of 113 Footer Page 161 of 113 Header Page 162 of 113 Footer Page 162 of 113 ... QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thị Thúy Quỳnh NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ TÌM PHƯƠNG SỬ DỤNG ANTEN KHÔNG TÂM PHA TRONG MÔI TRƯỜNG CÁC NGUỒN TÍN HIỆU TƯƠNG QUAN Chuyên ngành:... cho hệ tìm phương Asym-AWPC hoạt động môi trường nguồn tín hiệu tương quan, bao gồm: - Khảo sát khả hoạt động hệ thống tìm phương sử dụng Asym-AWPC thuật toán MUSIC môi trường nguồn tín hiệu tương. .. tương quan: hệ thống hoạt động tốt nguồn tín hiệu không tương quan; hiệu hệ thống giảm hệ số tương quan tín hiệu tăng hoàn toàn sai tín hiệu giống - Đánh giá khả áp dụng thuật toán CS cho hệ tìm phương