3.1. Xây dựng chương trình để giải quyết thuật toán MUSIC bằng ngôn ngữ MATLAB MATLAB
Bài toán mô phỏng một cách đầy đủ phải bao gồm các thành phần: - Các nguồn phát.
- Không gian truyền sóng. - Hệ thống thu.
- Xử lý tín hiệu.
Trong phạm vi nghiên cứu đến việc ảnh hưởng của các thông số đến thuật toán tìm hướng sóng đến MUSIC, thay vì phải mô phỏng đầy đủ các thành phần kể trên, ta
chỉ giả định các hướng sóng tới, theo đó xây dựng các véctơ chỉ phương A(ϕ). Bước
tiếp theo là xây dựng ma trận các thành phần biên độ đường bao phức S(t) và ma trận véctơ nhiễu N(t) để có tín hiệu tổng U(t) hay đáp ứng nhận được ở đầu ra của cả dàn anten thích nghi, đưa và xử lý theo thuật toán MUSIC. Hình 3.1 là sơ đồ thực hiện việc mô phỏng.
Việc khảo sát các thông số ảnh hưởng đến kết quả của thuật toán sẽ được thực hiện bằng cách đặt giả thiết các góc tới ban đầu cố định, sau đó thay đổi các tham số cần khảo sát như khoảng cách giữa các phần tử trong dàn anten chia cho bước sóng sử
dụng, mối tương quan giữa số phần tử trong mảng anten và số nguồn tín hiệu, Khi các nguồn nằm ở góc 90 độ hoặc lân cận, khi các nguồn tín
Chúng ta sẽ lần lượt giải quyết bài toán qua các bước sau:
- Bước 1: Giả thiết ban đầu về số nguồn D, số phần tử của mảng anten Ne và số mẫu quan sát hay có thể coi như là số bit tín hiệu gửi về từ nguồn tới mảng Nb.
- Bước 2: Giả thiết về khoảng cách giữa các phần tử anten trong mảng chia cho khoảng cách nửa bước sóng, các góc ban đầu và xây dựng véctơ hướng A.
- Bước 3: Xây dựng ma trận tín hiệu thu được bằng các tín hiệu ngẫu nhiên X. - Bước 4: Xác định ma trận hiệp phương sai và tìm các giá trị riêng, véctơ riêng của nó, từ đó xác định được các véc tơ hợp thành của D giá trị riêng có giá trị lớn nhất ứng với không gian con tín hiệu và véctơ hợp thành của các giá trị riêng tương ứng với Ne – D giá trị riêng nhỏ nhất ứng với không gian con nhiễu.
Các góc sóng tới
Véctơ biên độ đường bao phức S(t)
Ma trận các véctơ chỉ phương A()
Thuật toán ước lượng góc sóng tới MUSIC
Véc tơ đáp ứng đầu ra của M cổng thu U(t) = A().S(t) + N(t)
Véctơ nhiễu N(t)
- Bước 5: Việc cuối cùng là xây dựng nên hàm độ lệch, và xác định giá trị góc mà ở đó hàm độ lệch đạt cực tiểu hay nghịch đảo của nó đạt giá trị cực đại. Góc này chính là kết quả của thuật toán MUSIC trong việc xác định hướng sóng tới.
Điểm cần chú ý là trong phần lập trình matlab này, góc được tính là góc của hướng sóng đến so với phương nằm ngang của dàn anten chứ không phải theo phương
thẳng đứng như trong lý thuyết, do đó ta phải chuyển các góc ϕ trong phần lý thuyết
thành (90 - ϕ )0 hay chuyển biểu thức sinϕ thành cosϕ ở tất cả các phương trình.