Xác định hướng đến trong băng rộng có xét ảnh hưởng ghép tương hỗ điện tử giữa các phần tử anten

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - LƯU CHÍ CƯỜNG XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN TRONG BĂNG RỘNG CÓ XÉT ẢNH HƯỞNG GHÉP TƯƠNG HỖ ĐIỆN TỪ GIỮA CÁC PHẦN TỬ ANTEN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Đỗ Hồng Tuấn Cán chấm nhận xét 1: PGS - TS Lê Tiến Thường Cán chấm nhận xét 2: TS Phan Hồng Phương Luận văn bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 12 năm 2009 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: LƯU CHÍ CƯỜNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 2-3-1982 Nơi sinh: DakLak Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử MSHV: 01408361 I- TÊN ĐỀ TÀI:  “Xác định hướng đến băng rộng có xét ảnh hưởng ghép tương hỗ điện từ phần tử anten” II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu kỹ thuật xác định hướng đến băng rộng  Sử dụng kỹ thuật FDFIB dựa MUSIC để xác định hướng đến  Xét trường hợp có ghép tương hỗ điện từ phần tử anten mảng  Cải tiến phương pháp FDFIB nhằm bù lại ảnh hưởng lỗi mảng ghép tương hỗ điện từ  Thực mô III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02-02-2009 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15-12-2009 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ HỒNG TUẤN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LƯU CHÍ CƯỜNG XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN TRONG BĂNG RỘNG CÓ XÉT ẢNH HƯỞNG GHÉP TƯƠNG HỖ ĐIỆN TỪ GIỮA CÁC PHẦN TỬ ANTEN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh 12 – 2009 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tơi xin kính gửi đến TS Đỗ Hồng Tuấn lời trân trọng với lòng biết ơn sâu sắc Thầy dành nhiều thời gian quý báu trực tiếp hướng dẫn, giải đáp thắc mắc, khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi tài liệu tận tình bảo cho tơi lời khun bổ ích, giúp tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, người truyền đạt kiến thức suốt thời gian học tập nghiên cứu năm sau đại học trường Tôi nhận giúp đỡ bạn khoá, lớp đồng nghiệp nơi cơng tác Các bạn đóng góp cho tơi ý kiến tài liệu giá trị Xin gởi đến bạn lời cảm ơn chân thành tơi 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 suốt trình học tập nghiên cứu qua TP HCM, ngày 05 tháng 12 năm 2009 Lưu Chí Cường MỤC LỤC CHƯƠNG 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 2.1 Phân loại hệ thống anten 2.1.1 Anten đẳng hướng – Omnidirectional antennas 2.1.2 Anten định hướng – Directional antennas 2.1.3 Anten chia sector – Sectorized antennas 2.1.4 Anten phân tập – Diversity antennas 2.1.5 Anten thông minh – Smart antennas 10 2.2 Anten thông minh 10 2.2.1 Giới thiệu anten thông minh 10 2.2.2 Các ứng dụng anten thông minh 12 2.2.3 Lợi ích anten thơng minh 12 2.2.4 Phân loại anten thông minh 16 2.2.5 So sánh hệ thống mảng búp sóng chuyển đổi thích nghi 20 2.3 Kết chương 21 CHƯƠNG 22 3.1 Bài toán ước lượng DOA 22 3.2 Giải thuật MUSIC 24 3.3 MUSIC thực tế 27 3.4 Ước lượng số tín hiệu đến 27 3.5 Tóm tắt bước thực giải thuật MUSIC 28 3.6 Các giải thuật MUSIC khác 29 3.7 Kết chuơng 29 CHƯƠNG 30 4.1 Mô hình tín hiệu băng rộng 31 4.2 Các phương pháp khơng gian tín hiệu 32 4.3 Phương pháp khơng gian tín hiệu Incoherent 33 4.4 Các phương pháp khơng gian tín hiệu Coherent [14] 34 4.4.1 Phương pháp CSS lựa chọn không gian hội tụ tối ưu [14] 36 4.4.2 Phương pháp biến đổi TCT [14] 38 4.5 Phương pháp búp sóng – khơng gian 46 4.5.1 Kỹ thuật TDFIB [15] 48 4.5.2 Kỹ thuật FDFIB [15] 49 4.6 Kết mô 53 4.7 Kết chương 63 CHƯƠNG 64 5.1 Mơ hình tín hiệu băng rộng với mảng thực [17] 64 5.2 Phương pháp TCT FDFIB với mảng thực 67 5.3 Phương pháp TCT biến đổi danh định – TCT cải tiến [17] 68 5.4 Phương pháp FDFIB cải tiến 69 5.4.1 Ý tưởng phương pháp FDFIB cải tiến 69 5.4.2 Cơ sở phương pháp FDFIB cải tiến 70 5.4.3 Xây dựng phương pháp FDFIB cải tiến 70 5.4.4 Tóm tắt phương pháp FDFIB cải tiến với LMS 71 5.5 Kết mô ……………………………………………………… 72 5.5.1 Phương pháp TCT 72 5.5.2 Phương pháp FDFIB 78 5.5.3 Phương pháp FDFIB cải tiến 84 5.5 Kết chương 90 CHƯƠNG 91 6.1 Kết luận 91 6.2 Hướng phát triển đề tài 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 95 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ tổng qt anten thông minh 11 Hình 2.2: Xử lý tín hiệu phát – thu trạm gốc đầu cuối di động 12 Hình 2.3: Vùng phủ anten đẳng hướng anten thông minh 14 Hình 2.4: Giảm nhiễu đồng kênh nhờ lái búp sóng 15 Hình 2.5: Phân chia không gian truy cập cho kênh tần số 16 Hình 2.6: Hiệu ứng đa đường 16 Hình 2.7: Kiến trúc hệ thống búp sóng chuyển đổi 17 Hình 2.8: Ma trận Butler × 18 Hình 2.9: Đồ thị xạ mảng với ma trận Butler 8×8 18 Hình 2.10: Hệ thống mảng thích nghi 19 Hình 2.11: Vùng phủ anten thơng minh kỹ thuật truyền thống 20 Hình 3.1: Một số phương pháp ước lượng phổ 22 Hình 3.2: Mảng tín hiệu tốn ước lượng DOA 23 Hình 4.1: Phân loại kỹ thuật khơng gian tín hiệu 32 Hình 4.2: Kỹ thuật ISS 33 Hình 4.3: Kỹ thuật CSS 35 Hình 4.4: Kỹ thuật FIBs 47 Hình 4.5: Phân loại kỹ thuật xử lý FIBs 47 Hình 4.6: Dilation filter cho beamformer xử lý miền thời gian 48 Hình 4.7: Cấu trúc hệ thống beamforming 52 Hình 4.8: Cấu trúc beamforming thứ 52 Hình 4.9: Cấu trúc mảng UCA 16 phần tử 55 Hình 4.10: Phổ TCT/FDFIB/G–MUSIC [200, 128, 128] 56 Hình 4.11: Phổ MUSIC – 3D G–MUSIC 56 Hình 4.12: Phổ MUSIC – 3D TCT–MUSIC 57 Hình 4.13: Phổ MUSIC – 3D FDFIB–MUSIC 57 Hình 4.14: RMSE TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch RMSE FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅: 800 58 Hình 4.15: RMSE TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch RMSE FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅: 900 58 Hình 4.16: RMSE TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch RMSE FDFIB/G so với TCT–MUSIC ∅: 1000 59 Hình 4.17: Bias TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch Bias FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅ : 80 59 Hình 4.18: Bias TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128] độ lệch Bias FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅ : 90 60 Hình 4.19: Bias TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128] độ lệch Bias FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅ : 1000 60 Hình 4.20: Prs TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch Prs FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅: 80 61 Hình 4.21: Prs TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128] độ lệch Prs FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅: 90 61 Hình 4.22: Prs TCT/FDFIB/G-MUSIC [200, 128, 128]và độ lệch Prs FDFIB/G so với TCT–MUSIC, ∅: 1000 62 Hình 5.1: Bù lỗi mảng ghép tương hỗ 70 Hình 5.2: Phổ TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128] 72 Hình 5.3: Phổ MUSIC – 3D TCT–MUSIC–EE 73 Hình 5.4: Phổ MUSIC – 3D TCT–MUSIC–EEC 73 Hình 5.5: Phổ MUSIC – 3D NT–MUSIC 73 Hình 5.6: RMSE TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 74 Hình 5.7: RMSE TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 90 74 Hình 5.8: RMSE TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 100 75 Hình 5.9: Bias TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 80 75 Hình 5.10: Bias TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 900 76 Hình 5.11: Bias TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 100 76 Hình 4.12: Prs TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 800 77 Hình 5.13: Prs TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 900 77 Hình 5.14: Prs TCT/EE/EEC/NT–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 1000 78 Hình 5.15: Phổ FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128] 78 Hình 5.16: Phổ MUSIC – 3D FDFIB–MUSIC–EE 79 Hình 5.17: Phổ MUSIC – 3D FDFIB–MUSIC–EEC 79 Hình 5.18: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 80 Hình 5.19: RMSE FDFIB/EE/EE–MUSIC [200,128,128], ∅: 900 80 Hình 5.20: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 100 81 Hình 5.21: Bias FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 81 Hình 5.22: Bias FDFIB/EE/EEC/NT–MUSIC [200,128,128], ∅: 90 82 Hình 5.23: Bias FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], 82 Hình 5.24: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 800 83 Hình 5.25: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 900 83 Hình 5.26: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 1000 84 Hình 5.27: Quá trình hội tụ trọng số 84 Hình 5.28: Phổ MUSIC FDFIB/EE/EEC FDFIB–ADV [200,128,128] 85 Hình 5.29: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 85 Hình 5.30: RMSE FDFIB/EE/EE–MUSIC [200,128,128], ∅: 900 86 Hình 5.31: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 1000 86 Hình 5.32: Bias FDFIB/EE/EEC/AVD–MUSIC [200,128,128], ∅: 80 87 Hình 5.33: Bias FDFIB/EE/EEC/ADV–MUSIC [200,128,128], ∅: 90 87 Hình 5.34: Bias FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 1000 88 Hình 5.35: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 800 88 Hình 5.36: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 900 89 Hình 5.37: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128],∅ : 1000 89 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Ứng dụng anten thông minh hệ thống truyền thông vô tuyến 39 Bảng 4.1: So sánh trị riêng phương pháp CSS TCT [14]…………… 46 Bảng 4.2: Fractional bandwidth với số bin tần số khác ………………………55 Chương 5: Mô 2) Phổ MUSICs Spectra FDFIB-MUSICs, 2D-Array, M=16 elements 100 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 90 80 Spectrum [dB] 70 60 50 40 30 20 10 50 60 70 80 90 100 Azimuth ( ) [deg] 110 120 130 Hình 5.28: Phổ MUSIC FDFIB/EE/EEC FDFIB–ADV [200,128,128] Nhận xét:  So với FDFIB EE FDFIB–ADV bé nhiều Tuy nhiên, đỉnh phổ so với EEC rõ ràng 3) Sai số trung bình bình phương RMSE RMSE of Azimuth -  , pos( , )=[80,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 4.5 3.5 RMSE [deg] FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 2.5 1.5 0.5 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.29: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 85 Chương 5: Mô RMSE of Azimuth -  , pos( ,)=[90,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 3.5 RMSE [deg] 2.5 1.5 0.5 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.30: RMSE FDFIB/EE/EE–MUSIC [200,128,128], ∅: 900 RMSE of Azimuth -  , pos( ,)=[100,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 4.5 3.5 RMSE [deg] 2.5 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 1.5 0.5 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.31: RMSE FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 1000 Nhận xét:  RMSE FDFIB–ADV cải thiện đáng kế so với EEC  Tuy nhiên, RMSE FDFIB – ADV tương đối lớn 86 Chương 5: Mô 4) Độ lệch ước lượng Bias Bias of Azimuth -  , pos( ,)=[80,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 3.5 2.5 Bias [deg] 1.5 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 0.5 -0.5 -1 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.32: Bias FDFIB/EE/EEC/AVD–MUSIC [200,128,128], ∅: 800 Bias of Azimuth -  , pos( ,)=[90,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 0.6 0.4 0.2 Bias [deg] -0.2 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV -0.4 -0.6 -0.8 -1 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.33: Bias FDFIB/EE/EEC/ADV–MUSIC [200,128,128], ∅: 900 87 Chương 5: Mô Bias of Azimuth -  , pos( , )=[100,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements -0.5 -1 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV Bias [deg] -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.34: Bias FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200,128,128], ∅: 1000 Nhận xét:  Bias FDFIB–ADV cải thiện đáng kế so với EEC  Tuy nhiên, Bias FDFIB – ADV tương đối lớn 5) Xác suất phân giải Prs Resolution threshold of Azimuth -  , pos( , )=[80,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 0.9 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV Probability of Resolution 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.35: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 800 88 Chương 5: Mô Resolution threshold of Azimuth -  , pos( ,)=[90,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements 0.9 Probability of Resolution 0.8 FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.36: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 900 Resolution threshold of Azimuth -  , pos( , )=[100,90] [deg], 2D-Array, M=16 elements FDFIB-MUSIC FDFIB-MUSIC-EE FDFIB-MUSIC-EEC FDFIB-MUSIC-ADV 0.9 Probability of Resolution 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 -5 10 SNR [dB] 15 20 25 Hình 5.37: Prs FDFIB/EE/EEC–MUSIC [200, 128, 128], ∅: 1000 Nhận xét:  Prs FDFIB–ADV cải thiện đáng kế so với EEC  Tuy nhiên, Prs FDFIB – ADV tương đối thấp Nhận xét chung:  Khi xét đến lỗi mảng (vị trí, độ lợi pha) kết ước lượng DOA cho giá trị trung bình so với DOA mảng lý tưởng 89 Chương 5: Mô  Kết trở nên thật xét đến ghép tương hỗ  Phương pháp NT cải thiện đáng kể so với TCT–MUSIC–EE TCT–MUSIC–EEC Một số tiêu chí: RMSE, Bias Prs phương pháp tiện cận với TCT SNR đủ lớn  Phương pháp FDFIB–ADV có cải thiện so với FDFIB–MUSIC–EEC Tuy nhiên, hiệu cải thiện khơng cao Điều lý giải tác động xấu ghép tương hỗ Như ta thấy RMSE trình hội tụ trọng số, sai số đạt không hội tụ hẳn mà dao động quanh giá trị 0,5 5.6 Kết chương Như trình bày chương 4, kỹ thuật DOA thực mô với nguồn điểm, mảng lý tưởng Trong chương ta trình bày tiến hành mơ lý thuyết với trường hợp thực tế hơn, mảng không lý tưởng, có nghĩa mảng gồm phần tử khơng đồng (lỗi vị trí, pha độ lợi) ảnh hưởng ghép tương hỗ phần tử mảng Kết mô kết ước lượng DOA trường hợp mảng thực tổng quát với trường hợp mảng lý tưởng cách tường minh Khi xét trường hợp tín hiệu đến nguồn điểm đại lượng ước lượng như: phổ MUSIC, RMSE, bias xác xuất phân giải mảng thực so với mảng lý tưởng Đặc biết kết ước lượng nhiều xét ảnh hưởng ghép tương hỗ Điều cần đến việc phải cải tiến kỹ thuật DOA trình bày cần thêm trình định chuẩn mảng 90 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết luận Luận văn gồm sáu chương Trong nội dung luận văn tập trung vào chương 3, chương chương Chương giới thiệu số loại anten khác ứng dụng hệ thống thơng tin vơ tuyến Do đặc tính phức tạp môi trường vô tuyến yêu cầu ngày cao ứng dụng mà hệ thống anten truyền thống trước anten thông minh đời ngày thể nhược điểm cần giải Với hệ thống anten thông minh, vấn đề giải tương đối tốt nâng cao chất lượng đường truyền, độ lợi xử lý tăng cường dịch vụ Trong chương so sánh hệ thống anten truyền thống anten thông minh với Đồng thời hai kỹ thuật sử dụng anten thông minh so sánh để ưu nhược điểm chúng nhằm đáp ứng yêu cầu cho ứng dụng chi phí phát triển Trong chương 3, luận văn giới thiệu kỹ thuật ước lượng DOA băng hẹp với giải thuật MUSIC làm sở cho việc ứng dụng kỹ thuật băng rộng sau thực phương pháp chia nhỏ băng thơng tín hiệu băng rộng thành tín hiệu băng hẹp xử lý FFT để chuyển qua miền tần số Từ kỹ thuật ước lượng DOA băng hẹp sử dụng Trong chương giới thiệu kỹ thuật CSM băng rộng, 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 91 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài đủ lớn dựa phép biến đổi hai phía 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 toán thấp hiệu ước lượng cao Cuối chương phần mô đánh giá Trong chương 5, ta xét toán ước lượng DOA băng rộng cho mảng thực Kết mô mảng thực, kết ước lượng DOA nhiều so với kết mảng lý tưởng Kết mô làm sáng tỏ mức độ ảnh hưởng lỗi mảng ghép tương hỗ Nếu xét lỗi mảng kết ước lượng DOA tiệm cận với trường hợp lý tưởng Tuy nhiên, xét thêm ghép tương hỗ, kết nhiều so với trường hợp mảng lý tưởng Cũng chương ta giới thiệu kỹ thuật Biến đổi danh định phát triển dựa TCT Phương pháp cho kết ước lượng cải thiện đáng kể so với TCT truyền thống ứng dụng cho mảng thực Cuối cùng, phương pháp dựa FDFIB truyền thống đề xuất, Phương pháp FDFIB cải tiến Phương pháp dựa ý tưởng biến đổi cho ma trận trọng số mảng trường hợp lỗi mảng ghép tương hỗ “hội tụ” ma trận trọng số trường hợp lý tưởng Việc hội tụ thực giải thuật thích nghi LMS Kết mơ phương pháp cải thiện kết DOA so với trường hợp ứng dụng FDFIB truyền thống cho mảng thực Tuy nhiên, kết mô cho thấy phương pháp đề xuất khắc phục nhiều ước lượng DOA có ghép tương hỗ Trong chương chương 5, kết ước lượng DOA kỹ thuật khác so sánh đồng thời kết kỹ thuật truyền thống kỹ thuật cải tiến so sánh Trong mô phỏng, ta thay đổi giá trị khác nhận kết khác Điều cho ta thấy việc ảnh hưởng việc thiết lập thông số tác động đến kết DOA 92 Chương 6: Kết luận hướng phát triển đề tài 6.2 Hướng phát triển đề tài Do thời gian thực hạn chế nên đề tài đưa vấn đề kỹ thuật ước lượng DOA băng rộng – nguồn điểm – mảng thực Trong thực tế, tính phức tạp truyền sóng vô tuyến yêu cầu ngày cao dịch vụ nên tồn nhiều vấn đề cần mở rộng giải Ở ta nêu số vấn đề cần quan tâm:  Tín hiệu đến mảng nguồn phân bố băng rộng  Các tín hiệu đến tương quan với  Các tín hiệu đến mảng trường gần (near – field)  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 tốn MUSIC để tính tốn, việc áp dụng kỹ thuật khác ESPRIT, root–MUSIC, smooth– MUSIC để ước lượng DOA băng rộng  Nghiên cứu ước lượng DOA cho UWB 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tuan Do – Hong and Peter Russer: “Signal processing for Wideband smart antenna array applications” – IEEE microwave and Wireless components letters, March 2004 [2] “Application of smart antennas to mobile communications systems” – chapter [3] Ahmed El Zooghby, Artech House, Inc: “Smart antenna engineering” – 2005 [4] Mattias Wennstrom, Signals and systems, Uppsala university Uppsala, Sweden: “Smart antenna implementation issues for wireless communications” – October 1999 [5] Alpesh U Bhole, University of Colorado at Boulder – Department of Electrical engineering and Dr Patrick L Perini, Qwest Worldwide Emerging Technologies, Colorado: “An overview of smart antenna technology for wireless communication” – IEEE 2000 [6] Prof Alex Gershman, Department of Electromics and Computing engineering, McMaster University: “Direction of Arrival Estimation” [7] Yeo – Sun Yoon, School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology: “Direction–of–arrival Estimation of Wideband sources using sensor arrays” – July 2004 [8] Mohsin M Jamali, The university of Toledo – Department of Electrical engineering and Computer science: “Aperture and receiver technology – Bandwidth Invariant spatial processing Volume – Computational requirement analysis of Wideband Directional of Arrival (DOA) algorithms” – May 2007 [9] Shahrokh Valee and Peter Kabal: “Wideband array processing using a Two–side correlation trnasformation” – IEEE transactions on Signal processing vol 43, no – January 1995 [10] Tuan Do – Hong, Franz Demmel, Peter Russer, Rohde, Schwars Company: “A method wideband Direction–of–Arrival estimation using Frequency–domain Frequency–invariant beamformers” – IEEE microwave and Wireless components letters, August 2004 [11] Ta–Sung Lee: “Efficient wideband source localization using beamforming invariance technique” – IEEE transaction on signal processing, vol 42, no.6, June 1994 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO [12] Tuan Do – Hong, Peter Russer: “Wideband Direction–of–arrival estimation in the presence of Array imperfect and mutual coupling” – IEEE microwave and Wireless components letters, August 2004 95 PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHỤ LỤC A GIÁ TRỊ SINGULAR CỦA MA TRẬN TÍCH Lấy , ∈ ( ), ( ) × ) (một ma trận × ( ), = 1, … , = { , } Giả sử trị singular ma trận tương ứng xếp theo thứ tự giảm dần Khi , max{ℜ ∈ }= , × đơn [ ( ) ( )] ( 1) Ta sử dụng A.1 để chứng minh Giả sử giá trị singular phân ly ma trận A B cho bởi: = ∧ ( 2) = ∧ ( 3) Khi đó, ( )=ℜ ( ) = ℜ (∧ ) ∧ ( 4) Đặt = ( 5) = ( 6) Suy ( ) = ℜ (∧ ∧ ) ( 7) Sử dụng (A.1), cực đại phần bên phải (A.7) cho tích giá trị singular ma trận đường chéo ∧ ∧ Do ta có: 96 PHỤ LỤC ( )≤ [ ( ) ( )] ( 8) PHỤ LỤC B CỰC TIỂU HĨA KHƠNG GIAN CON FITTING LỖI Lỗi biến đổi hai phía unita cho bởi: =‖ − ‖ =‖ ‖ +‖ ‖ − ℜ ( ) ( 1) Cực tiểu hóa (B.1) theo ma trận unita U V đồng với cực đại của: max{ℜ } , ( 2) = = cho U V biến đổi unita Từ (A.1) ta có cực đại (B.2) ∑ [ ( ) ( )] Ta biểu diễn giá trị singular phân ly hai ma trận A B: = ∧ ( 3) = ∧ ( 4) phần tử đường chéo ∧ ∧ giá trị singular A, B, E, F, X Y tương ứng với ma trận vector singular bên trái bên phải Cuối ta có, = ( 5) = ( 6) giá trị cực đại 97 PHỤ LỤC PHỤ LỤC C GIẢI THUẬT THÍCH NGHI LMS Ta có hệ thống hình vẽ 98 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG HỌ VÀ TÊN: LƯU CHÍ CƯỜNG PHÁI: NAM NGÀY SINH: 02 – 03 – 1982 NƠI SINH: DAKLAK ĐỊA CHỈ: TỔ – KHU – THỊ TRẤN PHƯỚC BÌNH – PHƯỚC LONG – BÌNH PHƯỚC QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC: Từ 2000 – 2005, sinh viên khoa Điện tử Viễn thông , trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng CAO HỌC: Từ 2006 – 2009, học viên Cao học ngành Kỹ thuật Điện tử, trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Từ 2006 – 2007 kỹ sư viễn thông, tổng công ty viễn thông Quân đội – Viettel Từ 2009 đến nay, kỹ sư viễn thông, công ty Di động toàn cầu – Beeline ... thuật điện tử MSHV: 01408361 I- TÊN ĐỀ TÀI:  ? ?Xác định hướng đến băng rộng có xét ảnh hưởng ghép tương hỗ điện từ phần tử anten? ?? II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu kỹ thuật xác định hướng đến. .. KHOA LƯU CHÍ CƯỜNG XÁC ĐỊNH HƯỚNG ĐẾN TRONG BĂNG RỘNG CĨ XÉT ẢNH HƯỞNG GHÉP TƯƠNG HỖ ĐIỆN TỪ GIỮA CÁC PHẦN TỬ ANTEN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh... đến băng rộng  Sử dụng kỹ thuật FDFIB dựa MUSIC để xác định hướng đến  Xét trường hợp có ghép tương hỗ điện từ phần tử anten mảng  Cải tiến phương pháp FDFIB nhằm bù lại ảnh hưởng lỗi mảng ghép