DOA estimation dùng để xác định hướng tới của một hay nhiều nguồn tin (sources) Các phương

V/ Đa truy cập phân chia theo không gian SDMA (Space Division Multiple Access)

DOA estimation dùng để xác định hướng tới của một hay nhiều nguồn tin (sources) Các phương

pháp dùng trong DOA estimation bao gồm: Beamforming, Carpon, Linear Prediction, phương pháp subspace: MUSIC, sub-antenna translation ESPRIT, Maximum Likelihood. Tùy theo nguồn tin (s) có phải là narrow band hay không mà việc xây dựng mô hình tính toán y=A*s+n sẽ khác nhau. (với narrow band thì xây dựng trực tiếp trong miền thời gian, nếu không thì phải thông qua phép biến đổi Fourrier để xây dựng). Trong đó, y là tín hiệu thu được của array, A là steering vector (là ma trận nếu xét trường hợp nhiều nguồn tin-source). A phụ thuộc vào cấu hình của mảng anten (sự sắp xếp các anten trong mảng). s là vecteur gồm các tín hiệu không gian-thời gian phát đi từ các nguồn tin. n là vector noise (Gaussian).

Phương pháp Beamforming có độ phân giải - khả năng phân biệt được 2 hay nhiều nguồn ở gần nhau- phụ thuộc vào số lượng sensor thu ( số lượng sensor tăng thì độ phân giải tăng).

Carpon phụ thuộc vào hệ số SNR (Signal Noise Ratio) Linear Prediction có các "Lobe" phụ hơi lớn.

Phương pháp Music dựa trên việc chia không gian tín hiệu thu được thành không gian con tín hiệu và không gian noise. Việc thực hiện MUSIC cần có một số giả thiết đi kèm. Việc chia thành các subspace thông qua việc phân tích vector riêng và giá trị riêng (eigen value, eigen vector) của ma trận

Covariance. Phương pháp này khá phức tạp nhưng cho độ phân giải cao. Cần chú ý là MUSIC phải thỏa mãn một số giả thiết, trong đó có giả thiết ma trận Covariance của nguồn là "full rank". Nếu không thỏa mãn thì sẽ không dùng được mà phải dùng các phương pháp khác: Spatial smoothing (Chỉ dùng được cho Uniform Linear Array), MUSIC multi-dimension, Maximum Likelihood.

ESPRIT là phương pháp dựa trên các sub-antenna thực thiện qua phép tịnh tiến.

stochastic mà sẽ có phương pháp ML tương ứng.

Việc đánh giá độ chính xác của Estimator được thực hiện qua các biên dưới (Lower Bound ). Biên được dùng phổ biến nhất là Cramer-Rao Lower Bound (CRLB) vì tính đơn giản của nó. CRLB được tính bằng nghịch đảo ma trận Fisher (Fisher Information Theory-FIM). Cũng tùy vào điều kiện của nguồn tin mà cách tính ma trận Fisher sẽ khác nhau.

Ứng dụng thứ 2 của Array processing là Antenna Filter. Công việc này có nhiều mục đích: Tách tín hiệu có ích ra khỏi tạp âm và nhiễu, giải điều chế tín hiệu, Tách thông tin khỏi tín hiệu trong môi trường phân tập, điều khiển hướng phát tín hiệu theo một hướng được định trước. Tiêu chuẩn thiết kế bộ lọc có thể là MMSE (minimum mean square error), SNR (maximum signal to noise ratio), MVDR (minimum variance dítortionless reponse)...

Chương 6

1/ Ưu điểm và nhược điểm của anten dãy? Giải

Dinh nghia: Anten dãy là anten sắp xếp nhiều phần tử gần kề nhau (góc đô ̣ phủ sóng lớn) Ưu diem

• Antenna dãy (array): nhiều ứng dụng yêu cầu các đặc tính bức xạ mà không thể thu được bởi 1 anten đơn.

Nhuoc diem

• Tuy nhiên, có thể tạo ra một bức xạ theo ý muốn bằng cách sắp xếp các phần tử antenna rieng lẻ thành 1 dãy

• Cách điều khiển hướng bức xa ̣ của anten dãy: có 5 cách

o Thay đổi cấu hình anten dãy (dường, vòng tròn, hình chữ nhâ ̣t, hay hình cầu nào đó.

o Thay đổi khoảng cách của các phần tử anten

o Thay đổi biên dô ̣ kích thích cho mỗi phần tử

o Thay đổi pha kích thích cho mỗi phần tử anten.

o Giản đồ bức xa ̣ tương đối của các phần tử anten. (ít use) 2/. Hê ̣ số dãy của các loa ̣i anten:

0 0 1 2cos( ( cos )) 2 1 ( ) cos( ( cos )) 2 . n

total cua moi phan tu anten

AF kd AF kd E AF E θ β θ β = + = + =

Mỗi dãy anten có AF khác nhau, nó là mô ̣t hàm phu thuoc vao so phan tu anten, bien do, pha, khoang cach giua cac phan tu anten, cac day anten .. khoang cach dong nhat, pha dong nhat.

Cong thuc thay doi do lech pha: (dan den su thay doi cua Etotal)

ψ = kd cos θ0 + β pxi goc ngang. Beta:do lech pha cua cac phan tu anten AF: he so day.  AF ARRAYS: LINEAR, PLANAR, AND CIRCULAR: tuyến tính, mă ̣t phẳng, vòng

AF da ̣t cuc dai khi pxi = 0, vâ ̣y muốn thay dổi cường dô ̣ bức ta thay dổi pxi

3/ Tính do lech pha cua cac phan tu anten.

• ψ = kd cos θ0 + β

kd cos θ0 + β=0 β= - kd cos θ0 (k=2π λ )

o θ0=0 và θ0=1800

trường hợp ordinary end-fire array

β= -kd và β= kd

o θ0=900trường hợp broadside array

β= 0

Thay đổi β là thay dổi góc ngẩng

N khó thay dổi vi có giới ha ̣n về không gian (tức là về “công suất của bước sóng phu ̣ và dô ̣ rô ̣ng bước sóng chính)

Góc ngẩng: 0≤ ≤θ 1800 Phương vi ̣: 0 0≤ ≤θ 360

Broadside array là dãy anten có cường dô ̣ bức xa ̣ vuông góc với các phần tử của anten (song song mă ̣t đất)

Vâ ̣y ta diều chinh pxi = 0 theo hướng θ =900(θ la goc ngang của anten)

0

0 90

kd cos θ 0

ψ = θ + β = → =β Vay khong co do lech pha giua cac phan tu anten

Nhan xet: Broadside ton tai rat it, de giam sóng phu ̣, thiết kế d<l. (d là khoảng cách giữa các phần tử)

Trường hợp ordinary end-fire array là dãy anten có cường dô ̣ bức xa ̣ cùng phương với các phần tử

của anten (tức là cùng chiều hoă ̣c ngược chiều với các phần tử anten)

Vậy ta diều chinh pxi = 0 theo hướng θ0 = 00 hay θ0 = 1800(θ la goc ngang của anten)

kd kd + → =− = θ β = β ψ cos 0 θ 00 kd kd + → = = θ β = β ψ cos 0 θ 1800 • Planar array

0 00 0 0 0 sin cos sin sin x x y y kd kd β θ φ β θ φ = − = − Chương 16