Đang tải... (xem toàn văn)
Bài khóa luận tốt nghiệp này nghiên cứu về thuật toán Multiple Signal Classification algorithm (MUSIC), thuật toán được sử dụng phổ biến nhất trong việc định hướng của anten và mang lại kết quả chính xác cao. Phương pháp được sử dụng trong bài luận văn này là lập trình matlab mô phỏng hệ thống xử lý tìm hướng sóng đến MUSIC bao gồm giả lập các nguồn sóng tới, sau đó thay đổi các thông số cần nghiên cứu và xem xét sự thay đổi tương ứng kết quả của thuật toán để từ đó tìm ra được những qui luật biến đổi cũng như sự phụ thuộc của kết quả thuật toán khi thay đổi các thông số. Bài khóa luận thông qua mô phỏng đã đánh giá được tương đối đầy đủ về các thông số ảnh hưởng tới thuật toán MUSIC như: số phần tử anten và số nguồn tín hiệu, tỉ số giữa khoảng cách giữa các phần tử trong anten trên bước sóng sử dụng, độ phân giải của thuật toán...
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tương quan người công nghệ anten thông minh…………13 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 10 MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ANTEN THÔNG MINH 12 1.1 Mở đầu 12 1.1.1 Nguyên lý hoạt động 13 1.1.2 Ứng dụng anten thông minh 14 1.2 Anten mảng thích nghi .17 1.2.1 Định nghĩa anten mảng thích nghi .17 1.2.2 Cấu trúc anten thích nghi .18 CHƯƠNG MỘT SỐ THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG HƯỚNG SÓNG TỚI 20 2.1 Thuật toán ước lượng phổ .20 2.2 Thuật toán khả lớn MLM (maximum likehood method) .20 2.3 Thuật toán MUSIC 21 2.4 So sánh thuật toán .21 2.5.Ứng dụng thuật toán MUSIC xác định DOA 22 CHƯƠNG KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THUẬT TOÁN MUSIC VÀ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN BẰNG MATLAB 28 3.1 Xây dựng chương trình để giải thuật toán MUSIC ngôn ngữ MATLAB 28 3.1.1 Đặt giả thiết ban đầu số nguồn tín hiệu, số phần tử mảng số mẫu quan sát .30 3.1.2 Đặt khoảng cách phần tử mảng góc ban đầu, xây dựng véctơ hướng 30 3.1.3 Xây dựng ma trận tín hiệu thu 31 3.1.4 Xây dựng ma trận hiệp phương sai, giá trị riêng, véctơ riêng 32 3.1.5 Xây dựng hàm độ lệch, xác định hướng sóng đến nhờ thuật toán MUSIC .32 3.1.6 Chương trình mô MUSIC Matlab 33 3.2 Sự ảnh hưởng tham số đến kết thuật toán MUSIC .34 3.2.1 Ảnh hưởng tham số dlamda (d/ : khoảng cách phần tử anten bước sóng sử dụng).34 3.2.2 Sự ảnh hưởng số phần tử anten số nguồn tín hiệu tới độ xác thuật toán MUSIC 36 3.2.3 Độ phân giải thuật toán 39 3.2.4 Khi có nguồn nằm hướng 900 41 3.2.5 Khi nguồn tín hiệu tương quan trễ với 42 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO .48 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH PHỤ LỤC : CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN MUSIC BẰNG MATLAB .49 LỜI NÓI ĐẦU Để hoàn thành khóa luận em xin chân thành gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu nhà Trường, ban chủ nhiệm Khoa Điện Tử Viễn Thông, thầy cô giáo Khoa truyền thụ cho em kiến thức bổ ích trình làm khóa luận học tập rèn luyện Trường Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Hán Trọng Thanh trực tiếp hướng dẫn, bảo giúp đỡ em tận tình trình làm khóa luận để em hoàn thành khóa luận SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Con xin cảm ơn tới gia đình người thân động viên, sát cánh bên suốt trình học tập, rèn luyện xa nhà Do điều kiện thời gian trình độ có hạn nên khóa luận sai sót.Em mong góp ý từ Thầy cô bạn để khóa luận hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà nội, ngày 30 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Trần Văn Tâm TÓM TẮT ĐỒ ÁN Bài khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu thuật toán Multiple Signal Classification algorithm (MUSIC), thuật toán sử dụng phổ biến việc định hướng anten mang lại kết xác cao Phương pháp sử dụng luận văn lập trình matlab mô hệ thống xử lý tìm hướng sóng đến MUSIC bao gồm giả lập nguồn sóng tới, sau thay đổi thông số cần nghiên cứu xem xét thay đổi tương ứng kết thuật toán để từ tìm qui luật biến đổi phụ thuộc kết thuật toán thay đổi thông số Bài khóa luận thông qua mô đánh giá tương đối đầy đủ thông số ảnh hưởng tới thuật toán MUSIC như: số phần tử anten số nguồn tín hiệu, SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH tỉ số khoảng cách phần tử anten bước sóng sử dụng, độ phân giải thuật toán This graduation thesis studies the Multiple Signal Classification algorithms algorithm (MUSIC), the algorithm is used most commonly in the direction of the antenna and provides highly accurate results The method used in this thesis is programmed matlab to simulate direction of arrival on MUSIC systems includes simulate the arrivals, then change the required parameters studied and consider the corresponding changes of the algorithm results from which to find the rule of changes as well as the dependence of the results when changing algorithm parameters Last thesis through simulations has been quite complete evaluation of the parameters affecting the algorithm MUSIC as: number of antenna and arrivals, the ratio of the distance between the antenna elements on the wavelength used, resolution of algorithms DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Xác định vị trí ứng dụng anten………………………….… 16 Hình 1.2 Mảng anten tuyến tính …………………………………… 17 Hình 1.3 Một mô hình anten thích nghi……………………………… .18 Hình 2.1a Thuật toán ước lượng phổ………………………………… .21 Hình 2.1b Thuật toán khả lớn nhất……………………………… 21 Hình 2.1c Thuật toán MUSIC………………………………………… 21 Hình 2.2 K sóng tới dàn M phần tử…………………………………………… 22 Hình 2.3 Sơ đồ khối xác định hướng sóng tới……………………… 27 Hình 3.1 Sơ đồ mô thuật toán MUSIC………………………… 29 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Hình 3.2 Kết thuật toán với góc tới 60 độ a Khi d/ =0.5 b Khi d/ =0.6………… 35 Hình3.3 Kết trường hợp D = 7, Ne = 8……………………… 37 Hình 3.4 Kết trường hợp D = Ne = 9……………… … .40 Hình 3.5 Phổ giả thuật toán Music với nguồn tương quan trễ góc − 50 ,−30 ,5 ,10 ,25 ,40 …………….… .40 Hình 3.6 Phổ giả thuật toán Music góc − 50 ,−30 ,5 ,10 ,25 ,40 …… 41 Hình 3.7 Góc 70 độ 90 độ………………………………………… .41 Hình 3.8 Ảnh hưởng nguồn tương quan trễ ……………… 43 Hình 3.9 Ảnh hưởng nguồn tương quan trùng nhau…………… 44 Hình 3.10 Khi có tín hiệu trùng lặp nhau……………………… 45 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tương quan người công nghệ anten thông minh…………13 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DOA Direction of Arrival- Hướng tới MUSIC Multiple Signal Classification algorithm - Thuật toán phân loại đa tín hiệu CDMA Code Divison Multiple Accsess – Đa truy nhập phân chia theo mã MLM Maximum likehoot method: Thuật toán khả lớn SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH MỞ ĐẦU Ngày nay, lĩnh vực thông tin truyền thông ngày phát triển, loại anten thiết kế để xử lý tín hiệu cách xác sử dụng ngày phổ biến đem lại ích lợi nhiều lĩnh vực ứng dụng thông tin di động, truyền hình Việc sử dụng biến thiên sóng điện từ để truyền tin thông qua phát thu anten cho tính linh động, tính bảo mật kinh tế cao, nhiên việc truyền tin có hiệu suất dùng cáp để truyền Chính lý mà công nghệ anten đầu tư nghiên cứu nhằm tăng hiệu suất lên mức cao Một hướng phát triển kĩ thuật xử lý tín hiệu anten đầu tư nghiên cứu việc xác định hướng sóng tới Có nhiều thuật toán đề để xử lý phát sóng tới thuật toán ước lượng phổ, thuật toán khả lớn nhất, thuật toán MUSIC Trong thuật toán dùng phổ biến thuật toán MUSIC với ưu điểm vượt trội : Độ xác cao, phân giải nguồn tốt tốc độ tính toán nhanh Tuy nhiên, điều kiện hoàn cảnh khác gây ảnh hưởng định đến kết thuật toán MUSIC Bài khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu ảnh hưởng thông số hay thay đổi thường gặp thực tế qua giúp cho việc thiết kế, xử lý hệ thống anten hiệu hơn, phù hợp cho việc áp dụng ứng dụng thực tế với điều kiện hoàn cảnh biến đổi Phương pháp sử dụng luận văn lập trình matlab mô hệ thống xử lý tìm hướng sóng đến MUSIC bao gồm giả lập nguồn sóng tới, sau thay đổi thông số cần nghiên cứu xem xét thay đổi tương ứng kết thuật toán để từ tìm qui luật biến đổi phụ thuộc kết thuật toán thay đổi thông số SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ ANTEN THÔNG MINH 1.1 Mở đầu Sóng điện từ truyền không gian tới điểm thu (anten), thông tin biến đổi theo thời gian mang thông tin đặc tính không gian, ta coi dạng tín hiệu không gian – thời gian Khi sử dụng anten thu đơn giản, ví dụ anten thẳng thân tín hiệu nhận đầu anten không phản ánh đặc tính không gian sóng tới Còn sử dụng hệ anten gồm nhiều phần tử xếp không gian việc xử lý tín hiệu nhận từ phần tử cho phép khai thác lượng tin tức mang đặc tính không gian sóng Hệ anten, có kết hợp sử dụng phương thức xử lý tín hiệu làm tăng khả hệ thống việc thu nhận thông tin, mức độ cao đáp ứng cách linh hoạt biến động xảy để trì mục tiêu đặt cho hệ thống Ta gọi hệ anten có xử lý tín hiệu, hay mức độ cao anten thông minh (smart antenna) Ngày nay, thuật ngữ anten thông minh sử dụng rộng rãi để hệ anten có xử lý tín hiệu phương thức thuật toán xử lý tín hiệu đạt tới trình độ cao đạt hiệu rõ rệt Anten thông minh (Smart Antennas) bao gồm nhiều phần tử anten Tín hiệu đến phần tử tính toán xử lý giúp anten xác định hướng nguồn tín hiệu, tập trung xạ theo hướng mong muốn tự điều chỉnh theo thay đổi môi trường tín hiệu Quá trình tính toán đòi hỏi thực theo thời gian thực, để anten thông minh bám theo nguồn tín hiệu chuyển động Vì vậy, anten thông minh gọi tên khác “Anten thích nghi” (Adaptive SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Antennas) Với tính chất vậy, anten thông minh có khả giảm thiểu ảnh hưởng tượng đa đường can nhiễu Anten thông minh xu hướng quan tâm nhiều năm gần Với ứng dụng hệ thống thông tin vô tuyến, cải thiện chất lượng tín hiệu, tăng dung lượng, mở rộng phạm vi hoạt động hệ thống Với ứng dụng hệ thống rađa, định vị, anten thông minh cho phép nâng cao khả phát mục tiêu, nâng cao độ xác, xác định tọa độ tạo thêm khả mà hệ thống bình thường 1.1.1 Nguyên lý hoạt động Công nghệ anten thông minh giống việc định hướng âm người Con người có hai tai để nghe (thu tín hiệu), miệng để nói (phát tín hiệu) não để suy nghĩ - định hướng (xử lý, phân tích tín hiệu) Bảng 1.1: Tương quan người công nghệ anten thông minh Con người Anten thông minh Phát tín hiệu Miệng Anten phát Nhận tín hiệu Tai Anten thu Xử lý thông tin Bộ não Bộ phận xử lý thuật định hướng toán định hướng ( DOA) Hãy tưởng tượng bạn đứng cánh đồng nhắm mắt lại Một người đằng xa nói với bạn, để nghe rõ người nói bạn phải quay phía người Bạn xác định vị trí người nói nhờ vào khác trễ âm mà hai tai bạn nghe thấy, não phân tích khác cho bạn SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Hình 3.3 mô tả trường hợp có nguồn tín hiệu phát với góc 30 ,400, 500, 600, 700, 800, 1000, với số phần tử mảng anten phần tử 120 100 X: 55.5 Y: 99.43 80 60 40 20 -20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 3.3 kết trường hợp D = 7, Ne = Kết thuật toán MUSIC D = Ne = 9, giữ nguyên góc tín hiệu phát là: SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH 600 500 X: 50 Y: 521.8 400 300 200 100 -100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 3.4 Kết trường hợp D = Ne = Chúng ta không xét tới giá trị D Ne cao thực tế, giá trị Ne không lớn mảng anten có phần tử lớn không thích hợp nhiều ứng dụng Điều số trường hợp gây bất lợi cần xác định hướng sóng tới từ nhiều nguồn phải giới hạn số phần tử mảng anten số định Vấn đề giải cách dùng nhiều mảng anten khác với khoảng cách d khác nhau, mảng anten dùng để xác định hướng sóng đến cho số nguồn sử dụng tần số thỏa mãn dlamda 0.5 Có hướng giải khác sử dụng tần số cho nhóm nguồn khác tần số có bước sóng λ thỏa mãn d/ λ = 0.5 ; 2.5 ; 4.5 ; … cách làm này, không cần thay đổi khoảng cách phần tử anten mà cần thay đổi tần số sử dụng nhóm nguồn phát khác Một hướng giải khác cách phân chia theo miền thời gian, chia nguồn thành nhiều nhóm khác nhau, nhóm đảm bảo có số nguồn D đủ bé để phù hợp với Ne phần tử cố định bảng Mỗi nhóm phép phát tín hiệu tới dàn phần tử khoảng thời gian định, SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH khoảng thời gian khác, nhóm không tham gia phát tín hiệu Như vậy, thời điểm có nhiều D nguồn phát tín hiệu, điều đảm bảo với Ne phần tử dàn anten, phát hướng sóng tới từ nhiều nguồn, mặt lý thuyết, số tiến đến vô 3.2.3 Độ phân giải thuật toán Độ phân giải thuật toán khoảng cách nhỏ nguồn (tính độ) mà thuật toán MUSIC phân biệt nguồn khác biệt Thuật toán MUSIC cho kết có độ phân giải tốt, quét với bước đủ nhỏ độ phân giải nhỏ tương ứng Câu lệnh phần lập trình điều chỉnh thông số là: for theta=0:.1:180 i=i+1; E0=exp(j*pi*cos(theta*(pi/180))*(0:Ne-1)); P(i)=10*log(1/real(conj(E0)*E*E'*E0.')); end theta=0:.1:180; plot(theta,P); Trong câu lệnh trên, ta thay đổi bước quét ( thông số ) độ phân giải đồ thị thay đổi tương ứng, thực nghiệm cho thấy thuật toán cho độ phân giải tốt, thuật toán phân biệt nguồn tín hiệu nằm hướng cách tới 0.01 độ Khi bước quét nhỏ độ phân giải đồ thị cao, nhiên mà độ phân giải nhỏ, làm cho chương trình matlab chạy chậm phải quét nhiều bước Do vậy, cần tùy trường hợp cụ thể mà ta thay đổi thông số để phân biệt nguồn tín hiệu nằm SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH hướng cách đủ nhỏ mong muốn mà không làm cho chương trình trở nên chậm Trong nội dung khóa luận này, em giả thiết ban đầu tương quan tín hiệu đầu vào Nghĩa dàn anten phát có tương tác trực tiếp lẫn nhau.Trong thực tế xuất tương quan hay nhiều nguồn phát độ phân giải thuật toán Music bị ảnh hưởng lớn mô tả hình 3.5 Chính lý đó, trước áp dụng thuật toán MUSIC phải phá vỡ tương quan dàn anten phát, việc đòi hỏi trình phức tạp vượt phạm vi khóa Tuy nhiên để phù hợp với thực tế , chương trình mô thuật toán MATLAB em sử dụng thêm nguồn tín hiệu để mô trình truyền sóng bị trễ từ nguồn Nghĩa từ nguồn phát, thu thêm đầu vào anten thu tín hiệu hiệu ứng trình phản xạ khúc xạ Hình 3.5 Phổ giả thuật toán Music với nguồn tương quan góc -50˚, -30˚, 5˚, 10˚, 25˚, 40˚ Khi tương quan nguồn phát, MUSIC trình bày Hình 3.6 đây: SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Hình 3.6 Phổ giả thuật toán Music với góc -50˚, -30˚, 5˚, 10˚, 25˚, 40˚ 3.2.4 Khi có nguồn nằm hướng 900 Trong trường hợp này, giảm ngưỡng đến mức bé, kết thuật toán MUSIC không phát sóng tới hướng 90 sóng tới hướng khác không xác định cách hoàn toàn xác, có sai số định Hình biểu diễn trường hợp có sóng tới từ nguồn phát góc 70 90 với ngưỡng đặt 1.0e-030 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH 40 X: 69.37 Y: 30.79 30 20 10 -10 -20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 3.7 Trường hợp góc 70˚ 90˚ Trong thực tế, có nguồn sóng tới nằm hướng xác 90 ta có cách giải sử dụng mảng anten đan xen với vị trí (hướng) khác để xem xét hướng đến nguồn sóng đến, lúc nguồn sóng hợp với anten góc 90 hợp với anten góc khác 3.2.5 Khi nguồn tín hiệu tương quan trễ với Trong số trường hợp, xẩy tượng tín hiệu đến mảng anten có mối liên hệ tương quan với nhau, phổ biến trường hợp tín hiệu từ nguồn đến có tín hiệu từ nguồn sau qua quãng đường bị phản xạ sau đến mảng anten Đây trường hợp xẩy phổ biến vùng có địa đặc thù khu đô thị tín hiệu bị phản xạ tòa cao ốc, miền núi, tín hiệu bị phản xạ núi cao SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Để đơn giản, xây dựng nên tín hiệu đặt trễ nhau, coi trình đến mảng anten tín hiệu từ nguồn tín hiệu phản xạ thay đổi (coi nhiễu) Trong chương trình dùng để nghiên cứu ảnh hưởng nguồn tín hiệu tương quan với dòng lệnh nhằm tạo nên tín hiệu trễ là: for k=1:D-1 mu=2*pi*dlamda*cos(angles(1,k)) A=exp(j*mu*(0:Ne-1)); temp=rand(1,Nb); Sr=ones(1,Nb); Sr(find(temp[...]... được hướng của búp sóng tới Quá trình nghiên cứu và phát triển anten thông minh đã đưa ra được một số loại thuật toán ước lượng hướng sóng tới như thuật toán ước lượng phổ, thuật toán khả năng lớn nhất và đặc biệt được ứng dụng rộng rãi với độ chính xác cao là thuật toán MUSIC 2.1 Thuật toán ước lượng phổ Trên cơ sở nếu ta ước lượng được ma trận tự tương quan đầu vào và biết các véctơ hướng a(φ), thì ta... hàm một số thuật toán để tìm ra hướng sóng đến, thuật toán được dùng phổ biến với độ chính xác cao đó là thuật toán MUSIC (Multiple Signal Classification algorithm) Thuật toán này do Schmidt đề xuất năm 1979, đạt được độ phân giải cao khi phát hiện và phân loại nhiều sóng đến đồng thời SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH CHƯƠNG 2 MỘT SỐ THUẬT TOÁN ƯỚC LƯỢNG... thứ i Khi các biến không tương quan, thuật toán MLM cho kết quả khá tốt 2.3 Thuật toán MUSIC MUSIC là thuật toán sử dụng các phép toán mà trận để tìm ra DOA bằng cách phân loại các nguồn tín hiệu đi tới từng phần tử anten theo góc độ không gian Thuật toán này cho phép xác định số lượng nguồn phát, cường độ của tín hiệu và công suất nhiễu 2.4 So sánh các thuật toán Kết quả mô phỏng khả năng ước lượng... 20102124 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THUẬT TOÁN MUSIC VÀ MÔ PHỎNG THUẬT TOÁN BẰNG MATLAB 3.1 Xây dựng chương trình để giải quyết thuật toán MUSIC bằng ngôn ngữ 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... o và 60 o của ba thuật toán trên được trình bày ở hình dưới : Hình 2.1a ước lượng phổ Hình 2.1b khả năng lớn nhất SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 Hình 2.1c MUSIC 21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Từ kết quả trên ta có thể thấy được thuật toán DOA cho kết quả chính xác vượt trội so với 2 thuật toán ước lượng phổ và khả năng lớn nhất cả về độ chính xác lẫn độ phân giải 2.5 .Ứng dụng thuật. .. số phần tử anten và số nguồn tín hiệu tới độ chính xác của thuật toán MUSIC Khi nghiên cứu lý thuyết về thuật toán MUSIC chúng ta đã biết rằng để thuật toán MUSIC có thể thực hiện được thì nhất thiết phải có điều kiện số phần tử anten lớn hơn số nguồn tín hiệu ( Ne > D ) Nhưng lớn hơn bao nhiêu là vừa, và sự tương quan giữa 2 thông số này ảnh hưởng như thế nào đến kết quả thuật toán ? Chúng ta sẽ đi... tử trong mảng anten và số nguồn tín hiệu, Khi các nguồn nằm ở góc 90 độ hoặc lân cận, khi các nguồn tín Các góc sóng tới Véctơ biên độ đường bao phức S(t) Ma trận các véctơ chỉ phương A() Véctơ nhiễu N(t) Véc tơ đáp ứng đầu ra của M cổng thu U(t) = A().S(t) + N(t) Thuật toán ước lượng góc sóng tới MUSIC Hình 3.1 Sơ đồ mô phỏng thuật toán MUSIC Chúng ta sẽ lần lượt giải quyết bài toán qua các bước sau:... này có thể tiến đến vô cùng 3.2.3 Độ phân giải thuật toán Độ phân giải của thuật toán chính là khoảng cách nhỏ nhất giữa các nguồn (tính bằng độ) mà thuật toán MUSIC còn phân biệt được đó là 2 nguồn khác biệt Thuật toán MUSIC cho kết quả có độ phân giải khá tốt, khi quét với những bước đủ nhỏ thì độ phân giải cũng nhỏ tương ứng Câu lệnh trong phần lập trình có thể điều chỉnh thông số này là: for theta=0:.1:180... hợp D = 7, Ne = 8 Kết quả của thuật toán MUSIC khi D = 7 và Ne = 9, giữ nguyên các góc của tín hiệu phát như trên sẽ là: SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH 600 500 X: 50 Y: 521.8 400 300 200 100 0 -100 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hình 3.4 Kết quả trong trường hợp D = 7 và Ne = 9 Chúng ta không xét tới những giá trị D và Ne cao hơn bởi trên thực tế,... 0.5 và d/ λ = 0.6 như sau : 700 250 600 X: 53.13 Y: 229.9 200 500 150 400 300 100 200 50 100 0 0 -100 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -50 0 20 40 60 80 100 120 Hình 3.2 Kết quả của thuật toán với góc tới 60 độ a.Khi d/=0.5 b.Khi d/ =0.6 SVTH: TRẦN VĂN TÂM – MSSV: 20102124 140 160 180 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HÁN TRỌNG THANH Ta có thể dễ dàng nhận thấy có một sự biến động khá lớn kết quả thuật toán