Sử dụng thuật toán TFBMP để xác định hướng sóng tới cho hệ thống vô tuyến tìm phương với các tín hiệu tương quan và không tương quan

Kỹthuật xácđịnhhướngsóngtớidựa trênvòngkhóapha

Trong khi đó, phương pháp PLL – DOA yêu cầu cách thức xử lý tín hiệu phức tạphơn nhưng cải thiện được độ chính xác, chi phí giá thành và tính linh động của hệ thống.Trongphầntiếptheo củaluậnán,tácgiảsẽđisâuphântích kiếntrúc hệthống,ngu yênlýhoạt động và đánh giá các ưu nhược điểm của phương pháp PLL – DOA để từ đó đề xuấtphương pháp cải tiến nhằm tăng hiệu năng hoạt động của hệ thống vô tuyến tìm phương đơnkênh áp dụngkỹthuật nói trên. - Thành phần dịch pha ngẫu nhiênθ,0do đườngkhôngng truy n: do gi thi t ngu n tín hi uề ản ếntìm ồntại ệthống ởng và điều kiện đặt ra trong bài toán xác trường vùng xa của dàn ăng ten và khoảng cách giữa các phần tử ăng ten qúa nhỏ sovới đường truyền sóng do đó thành phần pha ngẫu nhiên này không đổi so với tất cảcácphần tửcủa dàn. Với phương pháp PLL – DOA truyền thống, khi chưa xác định các điềukiện biên, để xác định thông tin về DOA chúng ta cần tạo lập một cơ sở dữ liệu các giá trị cóthể có của chuỗiΔфkmnh trong phư ươngng trình (2.33) tươngng ng v i m i giá tr xácứu ớithiệuchungvề ỗi khoảng thời ịnh đ nh c aịnh ủaluận θ,.Với tín hiệu bị điều chếNmức được thu bởi dàn ăng tenMphần tử, số lượng giá trị có thể cócủaΔфkms ẽ l à (2N − 1)M.

Trong Hình 2.10, đường pha lý thuyết biểu diễn pha của tín hiệu không điều chế cũngnhưkhôngbịảnhhưởngcủathànhphầnsaiphangẫunhiênθ,0dođườngtruyền.Đườngphamongmuốn minhhọacácthànhphầnphanhưbiểudiễntrongphươngtrình(2.29).Đườngphađầurathựctếthểhiệnph ađầuracủacácbộPLL.Cầnchúýrằng,phamongmuốnvàpha đầu ra thực tế sẽ trùng nhau, trừ những giá trị mà tại đó pha mong muốn nằm ngoàikhoảng[−π÷ ]π doảnhhưởngcủađặctínhkhốngchếphacủacácbộPLL. Như vậy, mặc dù không bị ảnh hưởng bởi quá trình điều chế tín hiệu (Δфkm= 0), từ“Đường cong sai khác thu được” chúng ta cũng không thể áp dụng phương trình (2.34) cũngnhưbiếnđổiDFTđểxácđịnhđượcDOA.Muốnvậy,chúngtacầnphảikhôiphục“Đườngcongsaik hácđích”từ“Đườngcongsaikhácthuđược”,tứclàchúngtacầnxácđịnhđượcđiểm tương ứng đã bị bộ PLL thay đổi pha. Từ giá trị DOA giả định này, áp dụng phươngtrình (2.32) chúng ta tính ra được “Đường cong sai khác đích giả định”. Sau đó dựa vào“Đường cong sai khác thu được” để chúng ta tính ra chuỗiΔфkmt m th i đ ng th i áp d ngại ờngkhông ồntại ờngkhông ục thuật toán bình phương tối thiểu xác định sai số giữa. “Đường cong sai khác thu được” với“Đường cong sai khác thu được giả định” với chuỗiΔфkmv a tính đừdàn ượng,phươngc. Chu i kỗi khoảng thời Δф mnào ngứu vớisaisố bé nhất sẽđược chọn đểxácđịnhDOA. Nhận xét:Như vậy, phương pháp PLL – DOA cải tiến không cần tạo ra bộ cơ sở dữ liệuvềcác“Đườngcongsaikhácthuđược”màthựchiệnphéptìmkiếmchuỗiΔфkmv iớithiệuchungvề cácgi átrịDO A giảđ ịn h. PLL – DOA truyền thống. Rừ ràng, với độ phức tạp trong tớnh toỏn đó giảm đi thỡ sẽ giỳp hệthống vô tuyến tìm phương giảm thời gian tính toán trong xác định DOA. Với ưu điểm đó,phươngphápPLL–. DOAcảitiếncókhảnăngđượctriểnkhaitrongcáchệthốngvôtuyếntìm phươngthời gian thực. Trong thực tế có rất nhiều tín hiệu vô tuyến đến dàn ăng ten cùng một lúc. Tín hiệu thuđượctạicácphầntửăngtenlàtổngcủacáctínhiệuđếnnóitrên.Tuynhiêndođặctínhcácbộ lọc và bộ PLL, chỉ những tín hiệu nằm trong dải khóa của PLL mới được thu. Trong môitrường đa đường, sẽ có rất nhiều tín hiệu cùng tần số đến và được thu bởi dàn ăng ten. Đ ố i v ớ i h ệ thống vô tuyến tìm phương dựa trên pha thu được từ các bộ PLL, hệ thống sẽ chỉ bắt các tínhiệucócôngsuấtlớnnhất[42].Trongtrườnghợpđặcbiệt,khicóítnhất2tínhiệucùngtầnsố cũng như cùng cường độ đến dàn thì bộ PLL không phân biệt được và đều cho chúng điqua. Để giải quyết vấn đề này, luận án đề xuất hướng giải quyết với các khai triển toán họcnhưsau. Giảsửcóhaitínhiệunhưđãnóiởtrênđếndànăngtencùngmộtlúc.Tínhiệusố1vàsố2 đến từcácgócθ,1,θ,2vàtínhiệu đầu ratại mỗi phần tửăngten lần lượt là:. Vớiωclàtầnsố sóngmang;φ)1,φ)2làsai phađườngtruyềncủahaitín hiệu;θ,1,θ,2làgóctớiDOAcủa hai tín hiệuđó. Tínhiệu đầu ratạimỗi phần tửăngten sẽlà:. a+b=2ωct+φ)1+φ)2+ Cũngtươngtựnhưvậytacó.

Trong phép xác định DOA bằng phương pháp PLL – DOA cải tiến, kết quả mô phỏng chỉlà các giá trị số học thuần túy như mô tả trong phương trình (2.38) hoặc phương trình (2.56)Vớimụcđíchmiêutảkếtquảtìmđượcmộtcáchtrựcquan,luậnánbiểudiễnkếtquảtí nhtoán DOA trên hệ tọa độ Đề các vuông góc trong đó trục hoành biểu biểu diễn dải các giá trịcủagóctớicóthểxácđịnhbởiphươngphápđềxuấtcũng nhưcủadànăngtenUCA(ởđâylà. dảitừ−1800÷1800)còntrụctunglàbiểudiễngiátrịcủahệsốchỉthị.Hệsốchỉthịđượcđịnh nghĩa bằng 1 tại vị trí DOA xác định được trên trục hoành. Để khảo sát sự ảnh hưởng của tham số số lượng các phần tử ăng ten của dàn lên hiệunănghoạtđộngcủaphươngphápPLL–DOAcảitiến,luậnántiếnhànhbàimôphỏngthứ2nhằm xác định góc tới của tín hiệu như trên đến từ góc tớiDOA = 500trong môi trườngkhôngngnhiễu trắng với tỉ số SNR = 10 dB với số lượng phần tử ăng ten thay đổi từ 3 đến 16.

Kếtluậnchương

Đây là những cơ sở khoa học để phương pháp này có thể được triển khai trong cáchệthốngthờigian thực trongthực tế. Trongtrườnghợpcóhiệntượngđađườngnhưđãphântíchởphầntrên,giảsửcó2tínhiệuđếndànăngt encócùngtầnsốvànănglượngởhaigóclầnlượtlà400và500.KếtquảmôphỏngđượctrìnhbàytrongHình 2.17đãchứngminhphươngphápđềxuấtđãxácđịnhthànhcônggóctớicủahaitínhiệuđó.Khithựchiệnmô phỏngvớicácgiátrịDOAứngvớicác cặp tín hiệu đa đường khác nhau trong môi trường nhiễu trắng cóSNR=10dB, phươngphápđềxuấtcókhảnăngtáchcácgóctớivớiđộchênhkhoảng5o. Với những sự cải tiến đó, phương pháp PLL – DOA cải tiến đề xuất ápdụng cho các hệ thống vô tuyến tìm phương đơn kênh có khả năng được thực thi trong thực tếvớicácứngdụngthờigian thực.

Kếtluậnchương

Đối với việcphân tách các tín hiệu đa đường, phương pháp đề xuất của luận án đã thực hiện việc xác địnhđồng thời tham số hướng sóng tới và thời gian trễ truyền sóng của từng tín hiệu tới. Từ đó sẽgiúpcho các hệ thống định vị vô tuyến điệntửxác định chính xác thành phần tínhiệut ớ i trongtầmnhìnthẳng.Trongphầntiếptheocủachương4,luậnántrìnhbàyphươngp hápxử. Cáckết quả mô phỏng bằng ngôn ngữ lập trình Matlab chứng minh các đề xuất đã thực hiện tốtđược các yêu cầu đặt ra trong các tình huống cụ thể định trước.

Như vậy, kết hợp với các ưuđiểm của thuật toán TFBMP, các đề xuất của luận án rất có ý nghĩa trong việc tăng hiệu nănghoạt động của các hệ thống vô tuyến tìm phương tiên tiến nói chung cũng như các hệ thốngđịnh vị vô tuyến điện như các hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, hệ thống Radar, Sonar nóiriêng. [1].Han Trong Thanh, Duong Duc Ha and Vu Van Yem, (2015) “Multipath SignalsSeparation Approach In DOA Estimation Using Total Forward – Backward MatrixPencilMethod,”JournalofScienceand Technology,Vol107, pp.047– 053. [2].Han Trong Thanhand Vu Van Yem, (2015) “A Novel Method For DOA EstimationOf Wideband Signal Based On Total Forward Backward Matrix Pencil Algorithm,”Journal of Military Science and Technology Research,Special Issue, October, No.29,pp.