Xác định hướng đến của tín hiệu băng rộng phân bố

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LÊ NGÔ ĐƠNG ĐỈNH XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN CỦA TÍN HIỆU BĂNG RỘNG PHÂN BỐ Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã ngành: 2.07.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2008 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS ĐỖ HỒNG TUẤN Ký tên: Cán chấm nhận xét 1: TS PHAN HỒNG PHƯƠNG Ký tên: Cán chấm nhận xét 2: TS HỒ VĂN KHƯƠNG Ký tên: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬNVĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 28 tháng 07 năm 2008 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LÊ NGƠ ĐƠNG ĐỈNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/09/1982 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử MSHV: 01406304 Khóa: 2006 I- TÊN ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN CỦA TÍN HIỆU BĂNG RỘNG PHÂN BỐ II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN - Nghiên cứu kỹ thuật xác định hướng đến tín hiệu băng rộng - Nghiên cứu xây dựng mơ hình nguồn phân bố băng rộng - Áp dụng xác định hướng đến cho nguồn phân bố băng rộng - Viết chương trình mơ lý thuyết Mathlab đề xuất III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 01/07/2008 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ HỒNG TUẤN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGHÀNH (Họ tên chữ ký) Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only LỜI CẢM ƠN Tơi xin kính gởi đến TS Đỗ Hồng Tuấn lời trân trọng tri ân với lòng biết ơn sâu sắc Thầy dành nhiều thời gian quý báu trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi tài liệu tận tình bảo cho tơi lời khun bổ ích, giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa, người truyền đạt kiến thức, định hướng nghiên cứu từ năm đại học sau này, năm sau đại học Tôi nhận giúp đỡ bạn khoá, lớp Các bạn đóng góp cho tơi ý kiến tài liệu giá trị Xin gởi đến bạn lời cảm ơn chân thành Cuối cùng, tơi xin kính gởi đến gia đình lịng biết ơn chân thành, sâu sắc Gia đình, Cha Mẹ động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu qua TP HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2007 Lê Ngô Đông Đỉnh Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only MỤC LỤC Danh sách hình Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Thuật ngữ - Viết tắt Ký hiệu Abstract CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ 1.1 Đặt vấn đề tình hình nghiên cứu 1.2 Mục đích – Đối tượng – Phạm vi nghiên cứu 1.3 Bố cục đề tài 1.4 Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG II: HỆ THỐNG ANTEN THÔNG MINH VÀ CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ DÃY 2.1 Anten thông minh 2.1.1 Hệ thống anten thông minh SAS 10 2.1.2 Những lợi ích hệ thống SAS 13 2.2 Các kỹ thuật xử lý dãy 15 2.2.1 Beamforming 18 2.2.2 Các phương pháp dựa cấu trúc trị riêng 24 2.2.3 Xử lý dãy băng rộng 29 2.2.4 Xử lý dãy với nguồn phân bố 32 CHƯƠNG III: KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN TÍN HIỆU BĂNG RỘNG 33 3.1 Các phương pháp khơng gian tín hiệu CSM 33 3.1.1 Phương pháp CSM lựa chọn không gian tối ưu 35 3.1.2 Phương pháp biến đổi TCT 38 3.2 Kỹ thuật FDFIB sử dụng beamformer tần số bất biến 47 3.2.1 Xác đinh trọng số beamforming 48 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only 3.2.2 Mơ hình tín hiệu miền búp sóng – khơng gian 49 3.2.3 Ước lượng DOA băng rộng sử dụng FDFIB 51 3.3 Kết mô 52 CHƯƠNG IV: KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ 4.1 Mơ hình nguồn phân bố 64 4.2 Ước lượng vector parameter nguồn CD 67 4.3 Ước lượng vector parameter nguồn ID 68 4.4 Áp dụng kỹ thuật DSPE vào trường hợp nguồn phân bố băng rộng 69 4.5 Kết mô 70 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 79 5.1 Kết luận 79 5.2 Hướng phát triển đề tài 79 PHỤ LỤC 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 85 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Phổ dạng tín hiệu phân bố theo không gian tần số Hình 2.1 Anten đẳng hướng đồ thị phủ sóng Hình 2.2 Anten định hướng đồ thị phủ sóng Hình 2.3 Các cấu trúc hình học dãy anten 10 Hình 2.4 Dãy ma trận Butler × 11 Hình 2.5 Đồ thị xạ dãy ma trận Butler × 12 Hình 2.6 Hệ thống dãy anten thích nghi 13 Hình 2.7 Mơ hình hệ thống xử lý dãy 15 Hình 2.8 Góc đến DOA dãy 16 Hình 2.9 Lấy mẫu khơng gian với dãy ULA 17 Hình 2.10 Bộ beamforming sum-and-delay 19 Hình 2.11 Beam-pattern dãy gồm sensor 20 Hình 2.12 Bộ beamformer băng rộng 21 Hình 2.13 Bộ GSC 23 Hình 2.14 Dãy ULA sử dụng ESPRIT 27 Hình 3.1 Độ lệch bias DOA ứng với giá trị tần số chuẩn hóa hội tụ khác với nguồn điểm băng hẹp trường xa [3] 37 Hình 3.2 So sánh trị riêng phương pháp CSM TCT [3] 47 Hình 3.3 Cấu trúc hệ thống beamforming với J FDFIBs 50 Hình 3.4 Cấu trúc Beamformer thứ j-th miền tần số 51 Hình 3.5 Cấu trúc dãy anten sử dụng mô M=16 53 Hình 3.6 So sánh thuật toán STCM Lựa chọn tần số hội tụ tối ưu giá trị DOA ϕ = 80 54 Hình 3.7 RMSE góc đến ϕ = 80 ,90 ,100 sử dụng thuật toán Lựa chọn tần số hội tụ tối ưu 54 Hình 3.8 So sánh phương pháp STCM, lựa chọn tần số hội tụ TCT ϕ = 80 55 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Hình 3.9 So sánh phổ MUSIC thuật toán TCT STCM 55 Hình 3.10 So sánh RMSE phương STCM, lựa chọn tần số hội tụ FDFIB ϕ = 80 56 Hình 3.11 So sánh phổ MUSIC phương pháp STCM, lựa chọn tần số hội tụ FDFIB ϕ = 80 57 Hình 3.12 So sánh RMSE Pr phương pháp TCT FDFIB ϕ = 80 58 Hình 3.13 So sánh phổ MUSIC phương pháp TCT FDFIB ϕ = 80 58 Hình 3.14 So sánh RMSE kỹ thuật FDFIB góc ϕ = 80 ,90 ,100 59 Hình 3.15 So sánh Pr 04 phương pháp đề cập luận văn 60 Hình 3.16 RMSE phương pháp STCM với số điểm FFT 128 256 ϕ = 80 61 Hình 4.1 Hàm mật độ phân bố phân bố Gaussian với giá trị trung bình variance khác 63 Hình 4.2 Cấu trúc dãy anten sử dụng mô M=16 70 Hình 4.3 Các dạng tín hiệu trải theo phân bố Gaussian với giá trị variance khác 71 Hình 4.4 So sánh RMSE phương pháp MUSIC DSPE trường hợp nguồn điểm nguồn phân bố variance = 0.01 ϕ = 40 72 Hình 4.5 RMSE nguồn phân bố sử dụng phương pháp DOA cổ điển với độ trải (variance) khác 73 Hình 4.6 RMSE nguồn phân bố sử dụng phương pháp DSPE với độ trải (variance) khác nguồn băng hẹp phân bố 73 Hình 4.7 So sánh TCT FDFIB sử dụng DSPE 74 Hình 4.8 So sánh STCM FDFIB sử dụng DSPE ϕ = 800 75 Hình 4.9 FDFIB sử dụng DSPE ϕ = 80 với số lượng FIB khác 75 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Hình 4.10 So sánh FDFIB sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 76 Hình 4.11 So sánh STCM sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 77 Hình 4.12 So sánh kỹ thuật lựa chọn tần số hội tụ tối ưu sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 77 Hình 4.13 So sánh TCT sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 78 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tồn luận văn chia làm chương: Chương 1: Giới thiệu vấn đề Trình bày xu hướng phát triển truyền thơng không dây giới Xu hướng khai thác phân tập khơng gian tín hiệu vơ tuyến Đồng thời, trình bày kết nghiên cứu gần anten thơng minh nói chung kỹ thuật xác định hướng đến tín hiệu: DOA tín hiệu băng hẹp, băng rộng nguồn phân bố Đặt vấn đề xác định DOA cho nguồn băng rộng phân bố Chương 2: Trình bày anten thơng minh kỹ thuật xử lý dãy: beamforming DOA băng hẹp Trình bày tổng quan phương pháp xử lý dãy băng rộng nguồn phân bố nghiên cứu luận văn Chương 3: Chương giới thiệu 02 kỹ thuật xác định DOA băng rộng có hiệu cao dựa phương pháp CSM túy: thuật toán lựa chọn tần số hội tụ tối ưu phương pháp biến đổi tương quan cạnh TCT Đồng thời trình bày phương pháp DOA băng rộng dựa kỹ thuật sử dụng beamforming tần số bất biến FIBs Kỹ thuật xử lý miền tần số Kết mô phương pháp trình bày chương Chương 4: Trình bày kỹ thuật mơ hình hóa tín hiệu băng hẹp phân bố Đề xuất kỹ thuật ước lượng thông số parameter nguồn phân bố dựa mở rộng kỹ thuật MUSIC Áp dụng cho trường hợp băng rộng có nguồn phân bố Kết mơ thể kiến thức trình bày So sánh phương pháp DOA băng rộng khác trường hợp nguồn phân bố Chương 5: Tổng kết vấn đề trình bày luận văn Kết đạt nghiên cứu mô đề tài Tính thực tiễn nội dung nghiên cứu Các tồn hạn chế luận văn Và cuối hướng phát triển mở rộng đề tài Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THƠNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ • Khoảng SNR sử dụng mơ phịng [0, 20] • Nguồn phân bố dùng mô xét đến trường hợp nguồn CD • Tín hiệu phân bố nguồn CD đại diện hàm phân bố Gausian , µ - thơng số đại diện cho góc đến trung tâm variance phân bố σ = 0.001 - thông số đại diện cho độ trải góc đến tín hiệu • Kết mơ dựa tiêu chí RMSE xác suất phân giải (Pr) nguồn với f = 1/5 (khoảng cách nhỏ nguồn) • Để đơn giản cho việc tính tốn mơ phỏng, ta giả sử góc θ cố định biết trước với θ = 900 Điều khơng làm tính tổng qt mơ phép ước lượng ϕ θ độc lập Do đó, kết mơ ước lượng DOA cho góc ϕ 4.5.1 Kết mơ so sánh DSPE MUSIC băng hẹp cổ điển Hình 4.3 Các dạng tín hiệu trải theo phân bố Gaussian với giá trị variance khác Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 71 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THƠNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ Ø Nhận xét: Hình 4.3 thể phân bố Gaussian với giá trị variance khác Với giá trị variance lớn độ trải rộng, khó tập trung lượng để tiến hành ước lượng thông số parameter RMSE of DSPE vs M USIC 3-D Array M =16 1.2 MUSIC point source MUSIC distributed source DSPE distributed source RMSE [deg] 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] Hình 4.4 So sánh RMSE phương pháp MUSIC DSPE trường hợp nguồn điểm nguồn phân bố variance = 0.01 ϕ = 40 Ø Nhận xét: Qua hình 4.4, ta thấy với nguồn phân bố băng hẹp sử dụng phương pháp DSPE hầu hết lượng trải khơng gian tập trung để ước lượng cho kết xấp xỉ so với MUSIC băng hẹp nguồn điểm Trong đó, ta sử dụng MUSIC băng hẹp truyền thống để ước lượng góc đến nguồn phân bố MUSIC cố điển xét lượng vị trí trung tâm góc trải, cho giá trị ước lượng khơng xác Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 72 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ RMSE of Distributed source using M USIC 3-D Array M =16 3.5 MUSIC distributed source var=0.001 MUSIC distributed source var=0.01 RMSE [deg] MUSIC distributed source var=0.1 2.5 1.5 0.5 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 Hình 4.5 RMSE nguồn phân bố sử dụng phương pháp DOA MUSIC cổ điển với độ trải (variance) khác RMSE of Distributed source using MUSIC 3-D Array M=16 4.5 DSPE distributed source var=0.001 DSPE distributed source var=0.01 DSPE distributed source var=0.1 RMSE [deg] 3.5 2.5 1.5 0.5 0 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] Hình 4.6 RMSE nguồn phân bố sử dụng phương pháp DSPE với độ trải (variance) khác nguồn băng hẹp phân bố Ø Nhận xét: Hình 4.5 cho thấy với giá trị variance (độ trải) lớn phương pháp MUSIC băng hẹp cổ điển tỏ hiệu cho giá Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 73 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ trị RMSE lớn Trong đó, ta sử dụng kỹ thuật DSPE cho nguồn phân bố hiệu thuật tốn gần khơng phụ thuộc vào độ trải tín hiệu hình 4.6 Nói cách khác, xác suất phân giải DSPE tốt xác suất phân giải MUSIC cổ điển Tuy nhiên, giá phải trả phương pháp DSPE mức độ tính tốn phức tạp so với phương pháp MUSIC ma trận vị trí manifold dãy tính cách lấy tích phân Từ kết luận, phương pháp triển khai áp dụng cho trường hợp băng rộng 4.5.2 Kết mô DSPE băng rộng Resolution Threshold of FDFIB & TCT DSPE 3-D Array M =16 RMSE of TCT and FDFIB using DSPE 3-D Array M=16 TCT DSPE FDFIB DSPE 0.9 0.8 RMSE [deg] Probability of Resolution 0.7 0.6 TCT DSPE 0.5 FDFIB DSPE J=9 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 a) RMSE 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] b) Pr all source Hình 4.7 So sánh TCT FDFIB sử dụng DSPE Ø Nhận xét: Hình 4.7 so sánh kỹ thuật FDFIB TCT sử dụng DSPE Giống trường hợp nguồn điểm, phương pháp TCT cho giá trị ước lượng không sai lệch với giá trị SNR đủ lớn Trong đó, kỹ thuật FDFIB cho giá trị DOA sai lệch Tuy nhiên với giá trị f đủ lớn xác suất phân giải thuật tốn xấp xỉ Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 74 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ RMSE of STCM and FDFIB using DSPE 3-D Array M=16 3.5 Resolution Threshold of FDFIB & STCM DSPE 3-D Array M =16 STCM DSPE 0.9 FDFIB DSPE 0.8 Probability of Resolution RMSE [deg] 2.5 1.5 STCM DSPE 0.7 FDFIB DSPE J=9 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.5 0.1 0 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] a) RMSE b) Pr Hình 4.8 So sánh STCM FDFIB sử dụng DSPE ϕ = 800 Ø Nhận xét: Giống trường hợp nguồn điểm, kỹ thuật FDFIB trường hợp nguồn phân bố sử dụng DSPE cho kết ước lượng tốt kỹ thuật STCM giống đề cập phần lý thuyết Mức độ phức tạp tính tốn phương pháp FDFIBs so với phương pháp TCT STCM Re solution Threshold of FDFIB DSPE 3-D Array M=16 0.9 0.8 Probability of Resolution FDFIB DSPE J=9 0.7 FDFIB DSPE J=16 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] Hình 4.9 FDFIB sử dụng DSPE ϕ = 800 với số lượng FIB khác Ø Nhận xét: Với số lượng beamforming FIBs khác cho hiệu kỹ thuật FDFIB khác Số lượng nhiều hiệu Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 75 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ thuật tốn cao hình 4.9 Do đó, chiều khơng gian nhiễu miền búp sóng – không gian mở rộng hơn, kết ước lượng tốt Trong trường hợp số lượng nguồn đến dãy lớn cần phải tăng số lượng FIBs, đồng nghĩa với việc tăng số phần tử dãy anten So sánh trường hợp nguồn điểm nguồn phân bố sử dụng kỹ thuật ước lượng RMSE of FDFIB using MUSIC vs DSPE 3-D Array M=16 Resolution Threshold of FDFIB using MUSIC & DSPE 3-D Array M =16 1.6 FDFIB MUSIC 1.4 0.98 FDFIB DSPE 0.96 Probability of Resolution 1.2 RMSE [deg] 0.8 0.6 0.94 FDFIB MUSIC 0.92 FDFIB DSPE 0.9 0.88 0.86 0.4 0.84 0.2 0.82 0 10 12 14 16 18 20 10 12 14 16 18 20 SNR [dB] SNR [dB] a) RMSE b) Pr Hình 4.10 So sánh FDFIB sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 76 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ RMSE of STCM using MUSIC vs DSPE 3-D Array M=16 3.5 STCM MUSIC STCM DSPE RMSE [deg] 2.5 1.5 0.5 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 Hình 4.11 So sánh STCM sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 RMSE of General Transformation using MUSIC vs DSPE 3D Array M=16 General Transformation MUSIC 3.5 General Transformation DSPE RMSE [deg] 2.5 1.5 0.5 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 Hình 4.12 So sánh kỹ thuật lựa chọn tần số hội tụ tối ưu sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 77 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KỸ THUẬT ƯỚC LƯỢNG THÔNG SỐ NGUỒN PHÂN BỐ RMSE of TCT using MUSIC vs DSPE 3-D Array M=16 TCT MUSIC TCT DSPE RMSE [deg] 0 10 12 SNR [dB] 14 16 18 20 Hình 4.13 So sánh TCT sử dụng MUSIC nguồn điểm DSPE nguồn phân bố ϕ = 800 Ø Nhận xét: Các hình từ 4.10 đến 4.13 kết mơ so sánh RMSE kỹ thuật DOA ước lượng băng rộng trình bày chương trường hợp nguồn điểm MUSIC nguồn phân bố DSPE Kết mô cho ta thấy trường hợp nguồn phân bố phương pháp DSPE nguồn phân bố cho kết RMSE cao phương pháp MUSIC nguồn điểm Điều lý giải nguyên nhân nguồn phân bố, góc đến bị trải tồn miền khơng gian, độ rộng lấy tích phân tính tốn manifold khơng đủ khơng thể tập trung toàn lượng phân tán khơng gian để ước lượng xác Điều làm tăng độ phức tạp tính tốn Thực hiện: Lê Ngơ Đơng Đỉnh 78 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 KẾT LUẬN Luận văn trình bày mơ thành cơng kỹ thuật xử lý dãy băng rộng nguồn phân bố dựa thuật toán MUSIC Trong chương 3, đề tài giới kỹ thuật ước lượng DOA băng rộng sử dụng kỹ thuật CSM, từ đưa phương pháp Lựa chọn tần số hội tụ tối ưu để cực tiểu hóa giá trị bias phép ước lượng CSM phương pháp TCT cho giá trị ước lượng DOA xác với giá trị SNR đủ lớn dựa phép biến đổi cạnh Đồng thời, đề tài nghiên cứu phương pháp sử dụng FIBs miền tần số chuyển đổi tín hiệu từ miền phần tử - khơng gian sang miền búp sóng – khơng gian Kỹ thuật có mức độ phức tạp tính tốn thấp hiệu ước lượng cao Trong chương 4, mơ hình nguồn phân bố ID CD tín hiệu băng hẹp kỹ thuật ước lượng thông số nguồn phân bố DSPE đề xuất Phương pháp phát triển từ việc tổng qt hóa thuật tốn MUSIC băng hẹp Kết mô chứng minh kỹ thuật DSPE tốt MUSIC trường hợp nguồn phân bố Đồng thời, đề tài mở rộng DSPE cho trường hợp nguồn băng rộng Các kết mô cho kết tốt 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian thực hạn chế nên đề tài đưa vấn đề kỹ thuật ước lượng DOA băng rộng nguồn phân bố Trong thực tế, điều kiện không lý tưởng sai số pha, độ lợi vị trí phần tử, tác động qua lại phần tử anten gây ảnh hưởng không mong muốn đến Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 79 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI trình ước lượng, làm giảm hiệu thuật toán trường hợp băng rộng, nguồn phân bố Do cần phải có bước cân chỉnh để đưa thơng số trường hợp lý tưởng • Trong phương pháp xác định DOA băng rộng TCT FDFIB, việc sử dụng tần số hội tụ xem Việc xác định tần số hội tụ tối ưu cần thiết để cực tiểu sai số phép ước lượng • Trong xuyên suốt luận văn, đề tài sử dụng thuật toán MUSIC để tính tốn, việc áp dụng kỹ thuật khác ESPRIT để ước lượng trường hợp nguồn phân bố • Phát triển mơ dùng kỹ thuật DSPE trường hợp nguồn phân bố ID • Trong khuôn khổ luận văn, việc xác định vector thông số paramter nguồn phân bố thông qua việc xác định 01 thơng số góc phi, thơng số khác giả sử biết trước Do việc mô ước lượng nhiều thông số khác nguồn phân bố cần thiết để xem xét tính hiệu kỹ thuật Thực hiện: Lê Ngơ Đơng Đỉnh 80 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lal C Godara, “Application of antenna arrays to mobile communications, Part I: Performance improvement, feasibility, and system considerations”, IEEE, vol 85, no 7, July 1997 [2] Lal C Godara, “Application of antenna communications, Part II: Beam-Forming and Considerations”, IEEE, vol 85, no 8, August 1997 arrays to mobile Direction-of-Arrival [3] Shahrokh Valaee, “Array Processing for Detection and Localization of Narrowband, Wideband and Distributed Sources”, Ph.D Thesis, May 1994 [4] T Do-Hong, F Demmel, P Russer, ''A Method for wideband directionof-arrival estimation using frequency-domain frequency-invariant beamformers'', Proceedings of 2003 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, vol 3, pp 244-247, June 2003 [5] Yong Up Lee, Jinho Choi, Iickho Song and Seong Ro Lee, “Distributed source modeling and Direction-of-Arrival estimation techniques”, IEEE Transactions on signal processing, vol 45, no 4, 1997 [6] D B Ward, Z Ding, R A Kennedy, ”Broadband DOA estimation using frequency invariant beamforming”, IEEETrans Signal Processing, pp 14631469, May 1998 [7] M Max, T Shan, T Kailath, ”Spatio-temporal spectral analysis by eigenstructure methods”, IEEE Trans Acoust Speech,Signal Processing, pp 817827, August 1984 [8] H Wang, M Kaveh, ”Coherent signal-subspace processing for the detection and estimation of angles of arrival of multiple wide-band sources”, IEEE Trans Acoust., Speech, Signal Processing, pp 823-831, Aug 1985 Thực hiện: Lê Ngơ Đơng Đỉnh 84 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên Ngày sinh Lý lịch: Nguyên quán Nơi sinh Hộ thường trú Nơi Dân tộc Tơn giáo Điện thoại Email : LÊ NGƠ ĐƠNG ĐỈNH : 10/09/1982 : Ninh Hịa – Khánh Hịa : Thị trân Ninh Hòa – H Ninh Hòa – Khánh Hòa : 532 Trần Quý Cáp – Ninh Hòa – Khánh Hòa : 95/827 Âu Cơ – P Phú Trung – Q Tân Phú – Tp Hồ Chí Minh : Kinh : Không : 0909227302 : lengodongdinh@gmail.com Quá trình đào tạo: Đại học: Chế độ học : Chính quy Thời gian học : Từ 05/09/2000 đến 24/03/2005 Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học : Điện tử – Viễn thơng Cao học: Chế độ học : Chính quy Thời gian học : Từ 05/09/2006 đến Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học : Kỹ thuật Vô tuyến – Điện tử Q trình cơng tác: Thời gian cơng tác : Từ 01/10/2005 đến Chức vụ : Kỹ sư Điện tử – Viễn thông Đơn vị công tác : Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực - EVNTelecom Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 85 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHỤC LỤC PHỤ LỤC A GIÁ TRỊ SINGULAR CỦA MA TRẬN TÍCH SỐ Lấy A, B ∈ M mxn (một ma trận m x n) q = min{m,n} Giả sử σ i ( A), σ i ( B ) σ i ( AB H ), i = 1, , q trị singular ma trận tương ứng xếp theo thứ tự giảm dần Khi U ∈ M mxn ,V ∈ M mxn đơn { } q max ℜtrAV H B H U H = ∑ [σ i ( A)σ i ( B )] U ,V (A.1) i =1 Chúng ta sử dụng A.1 để chứng minh Giả sử giá trị singular phân tích ma trận A B cho bởi: A = EΛ a F H (A.2) B = XΛ bY H (A.3) Khi đó: ∑ [σ q i =1 i ] ( AB H ) = ℜtr ( AB H ) (A.4) = ℜtr (Λ a F YΛ b X E ) H H Định nghĩa: V =Y HF (A.5) U = EH X (A.6) ( AB H ) = ℜtr (Λ aV H Λ bU H ) (A.7) Do đó: ∑ [σ q i =1 i ] Sử dụng giải A.1, cực đại phần bên phải (A.7) cho tích giá trị singular cua ma trận đường chéo Λ a Λ b Do có: Thực hiện: Lê Ngơ Đơng Đỉnh 81 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHỤC LỤC q ∑σ i =1 q ( AB ) ≤ ∑ [σ i ( A)σ i ( B)] H i (A.8) i =1 Chúng ta chứng minh xong Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 82 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHỤC LỤC PHU LỤC B CỰC TIỂU KHÔNG GIAN CON FITTING LỖI Lỗi phép biến đổi đơn TCT cho bởi: ε = A − UBV H = A + B − 2ℜtr ( AVB H U H ) 2 (B.1) Cực tiểu (D.1) tương ứng với cực đại của: max ℜtr ( AVB H U H ) U ,V s.t U HU = I (B.2) V HV = I U V phép biến đổi đơn Từ giải (B.1), thấy giá trị lớn q (B.2) cho ∑σ i =1 i ( A)σ i ( B) Ta thay giá trị singular phân tích ma trận A B bởi: A = EΛ a F H (B.3) B = XΛ b Y H (B.4) Trong phần tử đường chéo Λ a Λ b trị singular A B E, F, X Y ma trận tương ứng từ trái sang phải vector singular Khi ta có: U = EX H (B.5) V = FY H (B.6) Giá trị lớn đạt Đã chứng minh xong Thực hiện: Lê Ngô Đông Đỉnh 83 ... VĂN - Nghiên cứu kỹ thuật xác định hướng đến tín hiệu băng rộng - Nghiên cứu xây dựng mơ hình nguồn phân bố băng rộng - Áp dụng xác định hướng đến cho nguồn phân bố băng rộng - Viết chương trình... anten thơng minh nói chung kỹ thuật xác định hướng đến tín hiệu: DOA tín hiệu băng hẹp, băng rộng nguồn phân bố Đặt vấn đề xác định DOA cho nguồn băng rộng phân bố Chương 2: Trình bày anten thông... dụng địi hỏi băng thơng rộng ngày bách nhiều cơng trình nghiên cứu hướng đến việc xác định DOA cho tín hiệu băng rộng Các tín hiệu băng rộng thơng thường có tỷ lệ băng thơng tín hiệu/ tần số trung